湿地公园设计说明及隧洞设计方案

湿地公园设计说明一、项目概述某某县位于江西中部偏东，抚州地区南部。地处东经116.01--116.28，北纬27.03--27.43。东接南城，南丰县，南接乐安，崇仁县。西毗宁都县，北靠临川市。地理位置的气候风貌为亚热带季风气候，四季分明，日照充分，雨量充沛，全年气候温和湿润，非常适宜景观水景的设置和各类大中型灌木，乔木，地被的种植。“某某湿地公园”位于某某县城新区某某头两侧，南靠滨江大道，北临某某河，规划总面积:33万余平米；其中，陆地河滩面积约206亩，约14万余平米；规划区域内某某河水域面积约：19万余平米。二、项目设计依据1、中华人民共和国《城市绿化条例》2、国家《公园设计规范》3、《城市湿地公园规划设计导则(试行)》4、政府对该项目的批文批示，5、建设方提供的水文地质和地形图等基础资料；6、建设主管单位的指导意见7、对现场初步踏勘后收集的资料三、规划设计基本原则1、人性化设计原则湿地公园是位于某某新城区内，其建设目地之一是为了提高和改善市民的物质和精神生活质量，因此不仅需要注意物质性的硬环境，还需注意精神文化的软环境。不但应具有景观环境，而且要具有浓郁的人文气息和温馨的感情色彩，使之成为市民放松身心，融合自然，享受生活的场所。充分利用环境的心里学，行为学和人体学等原理，从人的角度上寻求行为上的舒适，视觉上的美感和心灵上的愉悦。2、和谐共存和持续发展的原则把自然、人、社会紧密结合，相互渗透，让生态服务功能和历史文化信息继续随着某某河流淌，使市民生活在一个充满生机并富有文化精神的环境中。3、因地制宜的原则根据现有的地形，地貌特点，因势利导地引导某某县湿地公园的建设，合理组织游憩空间，并根据当地的气候和资源条件合理进行绿化环境建设。4、自然生态的原则滨江绿化带在景观要素与设计构思中，其生态功能是第一位的，它对于城区内环境的改善起着重要的作用，因此，本次设计的重点是围绕，以植物造景为主的生态习性及形态、色彩、质地等营造各具特色的景观区域。植物配植运用乔、灌、草相结的多层次植物群落的构筑，在有限的绿地范围内达到最大的绿量，使之产生最大的生态效益。在城市道路---“灰色景观带”和城市河流---“蓝色景观带”的中间形成一条充满绿色，生机盎然的“绿色景观带”作为城市景观的补充和完善。5、亲水的设计原则湿地公园沿某某河展开，现状决定了亲水性设计的原则。水，对人类有着开然的亲和力，园林的亲水性设计就是为了满足人们的这种需求。因此，沿河边布置铺装硬地，布置园路，点缀景观建筑小品，所有铺装小广场，园路，景观小品均依水展开，给人以感官上的愉悦，心里上的惬意，同时，又可在立面上丰富河道景观。6、休闲的设计原则休闲性是现代城市绿地设计重要的特征之一，是生活性景观设计的重要内容，又是体现现代景观设计的“人本主义”原则的重要标志之一。任何设计都是为了人类更好的生存，生活，给人的生活带来娱乐悠闲，幽雅的感受，所以在设计中精心设置了园路，达到线型流畅，步移景异的效果。一切园林要素的布置都要满足人们工作之余的放松和休闲，最终体现景观设计“以人为本”的原则。四、规划设计指导思想1、以现代园林艺术构成理论为指导遵循某某新城区总体规划，以现代园林艺术构成理论指导园林规划设计。通过园林建筑及小品、石景、绿化造景等造园要素，突出湿地主题，使其与自然景观相融合，创造优美的人文环境，提高某某新城区的城市品味。2、运用园林环境艺术设计手法注重运用园林环境艺术设计手法，使整体环境具有较好的景观观赏性，同时使某某湿地公园景观富有深厚的文化内涵和底蕴，以及景观特色。3、选择性的保留部分现有树木该地块经过褪耕还林建设，现有植被覆盖率较好，形成了独特的自然风景。在新的环境景观建设时，尤其是园林建筑和小品建设，应有选择的保护好现存乔灌木，并根据景观建设的需要，采用乔灌草多层次配置造景的手法，增加一些观赏价值较高的树种，以提高植物群落的景观品味。4、园林建筑和小品体现时代特征并融入自然环境园林建筑和小品既要具有现代所必须的设施和便利，体现时代特征，又要在外形上力求与湿地生态风格相符。5、贯彻“以人为本，人与自然共存”的思想贯彻“以人为本，人与自然共存”的思想，以景观生态学理论为指导，吸收国外环境景观设计的先进理念，继承中国传统造园思想，充分发挥绿地对环境的改善作用，形成湿地公园完整的环境体系，使建筑及小品能完全融入到大自然中去，成为大自然的一分子。五、湿地公园功能分区和总体构思某某河原为农业生产灌溉用的农灌河，周边均为农田，菜地。随着某某县城建设的发展，该项目周边规划为城市功能用地，滨江大道南侧为某某一中，河道的性质亦将转变成县城景观河道。因此设计的目标是将规划范围内的滨水绿带建造成某某县城带状开放性滨江湿地生态公园，成为市民休闲，游憩，交往的良好场所。同时，通过滨河绿地的建设，能够很好地调节周边自然环境的氛围和城市色彩。湿地公园的初步分为五大功能区：湿地生态景观区水上运动休闲区疏林草地区百鸟园自然生态区5、农耕民俗文化区。六、空间意境构想1、意境构想沿湖滨景观道徐行，喧闹声渐渐远去，主游路两边绿树林立；某某河长河似练，春水东流。水溶于景，景包含水，粼光闪耀，轻舞妞扬，明月之夜，把酒临风或泛舟其上，“舟遥遥以清风飘飘以征衣”，桃源胜景乍现眼前，心情随之雀跃奔腾，波澜不惊的紊流荡起细致涟漪，远处花木葱郁，青翠欲滴，亭台廊架隐于山林中；时而空间感受狭长，时而豁然开朗，空气中慢慢弥漫晨露，令人浮想。2、景观设计意境：湿地觅趣、栈桥卧波、荷塘诗意、蛙鸣鱼跃绿波引胜、鱼舟唱晚、四季花溪、杉杉相印、碧野芳踪、竹翠桃碧、阳光溪地、秋色生辉林深鸟鸣、桑青水碧、层林尽染、芦荡掩映七、景观元素和景观主题设计构思1、景观主题一水景水，在我国的古典园林中水是极为重要的构图元素。设计中经常利用设置湖泊，池泽，流泉，匕瀑等水景来丰富景观，调节生态，甚或作为组织空间的脉络。人见流水而思源，登高山而望远，进庙堂而思佛追古。水为万物之灵，生命之源。水令人致远，石令人思古。临近水边，使人心旷神怡，远离尘嚣，静谧和平。水，更赋予公园以最自然的灵性美感，穿越曲折苍劲的老松木板桥，蜿蜒的卵石水溪，各种嶙峋的露头石或散点或成组的摆放，半掩半露；各种奇花异木弥漫开的是带有森林的气味；耳闻某某河哗哗的水声，溶于景内，鸟语花香，“念往昔繁华竞逐，叹门外楼头，悲恨相绪”。一草一木、一山一水通过有意的设计，将人与自然交流的精神境界合并，从而达到“天、地、人”合一。本案萃取了中外园林设计精华，充分利用某某河下游滚水坝建成后，水道变宽、水流变缓，因地制宜，引某某河水进入园区，形成小溪在林间穿行的景观效果，并在各景观节点则设置旱地喷泉、亲水平台等，构成景观设计的高潮，成为人们驻足停留、休息交流的场所。如此点、线、面结合，使水景设计主次分明，层次丰富，空间富于变化。2、景观主题二驳岸线；某某河岸线多为不规则驳岸，蜿蜒回旋，结合湖畔郁郁葱葱的林带，成萦绕迂回之势，水清木华，空间峰回路转，虚实退进，千姿百态。沿湖而行，水流勃勃，落英纷纷，美不胜收。将白然引在身边，成就长远以来人反朴归真，回归自然的梦想。3、景观主题三园路；本园的道路基本以“曲路”和“直路”构筑。曲路延承了中国古典园林的做法，萦绕迂回，曲径通幽令人不禁浮想联翩，“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。直路是采用带有西方景观设计的时尚。在平面脉络的规划上，以直线与曲线交替变化，穿插交切，融合贯通，让整个路脉系统“顺”起来，同时多变的园路铺装形式和现代与传统材料的交叉运用使园路变得更加丰富多彩，真正实现“移步换景，景随步移”。在立面垂直空间的处理上强调了空间之间互相交错与流动，增加了公园的通透性；公园的台阶坡道、绿地高低错位，叠泉流瀑，亭廊的点缀，地形有机的波动，串连各组景观，构造出一个大气、舒展、蜿蜒的空间。4、景观主题四园桥景观设计中有桥可造，可谓锦上添花。我们的先辈有着非常优秀的造桥技术和艺术。去江南看看，那里有数不尽的桥，连成一气，桥桥有景，桥桥有情。而在此项目中我们运用中国古典造园手法一曲桥连接休闲岛与湖岸。轻巧的桥身，简约的护栏扶手，舒适的防腐木板材…，在这里应该称得上是“隐隐妞桥隔夜烟，石攀西畔问渔船。桃花尽日随水流，洞在清溪河处边…”5、景观主题五植物；绿色总与环境连在一起，江南的早春最是风景，绿色之营造应考虑其四维特点，即时空之变化。在植物配置上应充分利用本地植物资源，展现丰富多彩的四季景观。应考虑当地的气候状况，避免一季开花、一季萧瑟，偏枯偏荣的现象，尽量使春色早临，秋色晚去，使得绿色（花草树木）有春之绚烂、秋之金黄。在配置手法上，春、夏之花，秋之叶、果，冬之枝、干都是很好的素材，或以春花为主，或以秋实为主，或可侧重一面，突出一季：可建成为桃花源、葡萄沟、批把林、杏花村、幽兰苑、荷花塘、修竹园、梅花弄、杨柳城等，更具诗情画意。植物配置上体现本地鲜明的季相特点，顺应天时，景色随四季而变；使空间更具观赏。6、景观主题六农耕民俗文化；某某不仅风光秀美，而且人杰地灵，文化根基雄厚，本设计充分利用某某的历史文化（农耕文化）氛围，将之与现代生活理念相结合，引古博今，让历史长河徜徉在古朴的大地上塑造新的家园。农耕民俗文化区主要表现某某悠久的历史文化和民俗文化，从农耕、桑蚕、渔事、服饰等等方面，通过巧妙的造园手法，将其表现在方寸之间。园区内放置某某的特色农耕物品，如：水车、手摇船等等八、景观环境和小品设计建筑和景观小品是构架臻善臻美生态水景公园的主要硬件，两者互动，空间上相互渗透，相互协调相互映照，共塑公园环境的完美与和谐。本案运用推窗即见景、低首即望水的设计理念。景观设计结合景观小品、雕塑和绿化、各种形态路面和水面的交汇，浅滩溪流配合设置，层层递进。从而达到景中有物物中有景、环抱围合的优质生态。公共活动场地绿化、湖岸绿化、道路绿化等均有细致入微的设计，高低错落，层次分明，虚实结合，从而真正达到景观设计的匀质感和理想化。九、地相景观设计从早春到深秋，景观的颜色由浅到深，但总的色相为绿色，在这个颜色的底色上，植物配置的色彩与季相对草坪空间景观与艺术效果的影响是相当显著的。景观中的色彩需要组织，要掌握好补色对比、冷色对比、中和色、近似色补色对比的应用造成的不同景观和意境，如在受光的草坪上种植大红的花木和花卉，能取得明快的对比效果。树木的色彩体现在叶、花、果、干四个部位，设计时应最先考虑叶色的安排。除少数色叶树外，大多数树木的叶色都呈绿色，但随树种、四季时间的不同而有深、浅、浓、淡之分。据了解，很多落叶树的叶子在阳光透射下会形成光影闪烁的效果，叶背呈现出嫩黄色显得轻快活泼。落叶树的冬态也可持续较长时间。常绿树叶子浓密厚重，冬天其色彩过于醒目也会造成重点分散而影响整体布局。草坪上配置的植物宜选择花、果艳丽，花期（果期）较长的树种，如紫薇、石榴、月季、蔷薇、桃、杏、绣线菊类、樱花、海棠类、珍珠梅、迎春、连翘、棣棠、锦带花等。草花或其他地被植物及石块等组成一些色彩艳丽、灵活多样的花丛、花境、模纹及小景，在草坪的边缘或中心，可以疏密相间、曲折有致地配置。在这类植物配置中，草花的栽植要根据草坪的空间形式、地形特点灵活掌握。另外要随季节及时更换品种，保证花开不断，常见的有国庆菊、一串红、万寿菊、太阳花、宝石蓝、鸡冠花、羽衣甘蓝、金盏菊等；模纹和图案植物色彩搭配一定要与草坪的绿色形成较鲜明的对比或较大的色度差，品种一般常用红叶小桨、金叶女贞、小叶黄杨等，而且要及时修剪，保证模纹、图案的清晰、整齐。十、水景的生态驳岸的设计河道断面的处理和驳岸的处理有密切的关系。河道断面处理的关键是要设计一个能够常年保证有水的河道及能够应付不同水位、水量的河床，可以采取一种多层台阶式的断面结构，使其低水位河道可以保证一个连续的蓝带，同时至少满足3一5年的防洪要求；当较大洪水发生时，允许淹没滩地。1、自然原型驳岸对十坡度缓或腹地大的河段，可以考虑保持自然状态，配合植物种植，达到稳定河岸的目的。如种植柳树、水杨、自杨、构树以及芦苇、葛蒲等具有喜水特性的植物，由它们生长舒展的发达根系来稳固堤岸，加之其枝叶柔韧，顺应水流，增加抗洪、护堤的能力。2、自然型驳岸对于较陡的坡岸或冲蚀较严重的地段，不仅种植植被，还采用天然石材、木材护底，以增强堤岸抗洪能力。如在坡脚采用石笼、木桩或浆砌石块（没有鱼巢）等护底，其上筑有一定坡度的土堤，斜坡种植植被。实行乔灌草相结合，固堤护岸）。3、台阶式人工自然驳岸对于防洪要求较高、而且腹地较小的河段，在必须建造重力式挡土墙时，也要采取台阶式的分层处理。在自然型护堤的基础上、再用钢筋混凝土等材料确保大的抗洪能力，如将钢筋混凝土柱或耐水原木制成梯形箱状框架，投入大的石块、或插入不同直径的混凝土管，形成很深的鱼巢、再在箱状框架内埋入大柳枝、水杨枝等；邻水则种植芦苇、葛蒲等水生植物，使其在缝中生长出繁茂、葱绿的草木。十一、种植设计在设计中，种植景观上考虑一定的层次，采用复合层次的绿化，增加绿化覆盖面积和叶面积系数。采用常绿、落叶、色叶、香花乔木搭配，景观层次分明，色彩丰富；根据公园物色，用植物造景和造型，构图新颖别致，绿化与美化相结合。色彩上强调整体感，大色块对比。以植物造景为手段，以清新、高雅、优美为目的，强调视觉上的效果，不仅有图案美，而且有一定的文化内涵。树种的选择方面首先以乡土树种为主，选用对当地的土壤及气候适应性强，有地方特色的树种。其次，要选择净化能力，抗风能力强，以及对土壤、气候、病虫害等不利因素适应性强的树种。最后，在临水区要选持而湿树种，并采用垂枝打破水与地面的空间距离感，并在水边多种临水植物，丰富湖岸的景观层次。本案主要树种：常绿阔叶乔木：香樟、深山含笑、广玉兰、白兰、柚子、桂花。落叶阔叶乔木：枫香、樱花、乌柏、喜树、无患子、银杏、合欢、朴树、合欢常绿针叶乔木：南洋杉、罗汉松、洒金侧柏、湿地松花灌木：龙爪槐、紫荆、丁香、垂丝海棠、碧桃、云南黄馨、春鹃、紫薇、大花栀子、夏鹃、山茶、腊梅、月季色叶树：红枫、鸡爪槭、南天竹、红花继木、红叶李、桃叶石楠、红背佳攀援植物：紫藤、凌霄、木香、络石、葡萄地被和草坪：高羊茅、红花酢浆草、铺地柏、葱兰、二月兰、花叶蔓常春藤、满天星、麦冬、迎春竹类：方竹、菲白竹、孝顺竹、佛肚竹、凤尾竹球类：无刺构骨球、红花继木球、海桐球、大叶黄杨球十二、给排水设计本案给水主要分为功能用房给水与绿化给水。功能建筑相对比较少，给水比较简单，主要根据建筑的位置就近接入市政给水管网。绿化给水主要人工拉皮管浇灌方式，坦设的水管采用PPR管。按间距不大于40米布置洒水栓，由养护人员皮管浇灌。另外也可以采用移动水泵从河中直接抽水用于绿化浇灌，可节省成本。排水主要分为功能建筑污水和绿地雨水，污水就地建化粪池，经处理后呼绿地的雨水通地形处理直接径流某某河。十三、景观电气照明主要考虑从使用功能和景观效果进行布置绿化照明分别采用高杆庭院灯、园林小品装饰灯、高压汞投光灯和草坪灯五种灯具。高杆庭院灯-----H=3—4m，布置于邻水道路内侧。装饰灯------根据园林小品夜景需要进行点缀装饰高压汞投光灯-------用于雕塑、假山、花钵等小品的单体照明草坪地灯-------主要用于灌木丛边缘，增加绿化照明的趣味。背景音乐：在管理用房设背景音乐音响系统设备，园内各主要道路及广场旁按15m左右设扬声器，可根据环境选择相关形式的扬声器。十四、投资概算隧洞设计方案一、隧洞的基本任务和基本数据1、隧洞的基本任务泄水隧洞的进口全部淹没在水下，进口高程接近河床高程，其担负的任务如下：(1)预泄库水，增大水库的调蓄能力。(2)放空水库以便检修。(3)排放泥沙，减小水库淤积。(4)施工导流。(5)配合溢洪道渲泄洪水。2、设计基本数据(1)洞壁糙率泄洪洞采用钢筋砼衬砌，n=0.014~0.017，考虑到本隧洞施工质量较好，故取较小值n=0.014。(2)水利计算成果见表1。表1水位(m)泄量(m3/s)死水位348正常水位360.52设计洪水位363.6290校核洪水位364.81110淤沙高程二、隧洞的工程布置1、洞型选择由于段村坝址为石英砂岩，地质条件较好，所以采用圆形有压隧洞，圆形断面的水流条件和受力条件比较好，并且可以充分利用围岩的弹性抗力，从而减小衬砌的工程量，降低施工的难度和造价。同时有压隧洞水流较平顺、稳定，不易产生不利流态。2、洞线位置洞轴线布置在右岸，这样出口水流对段村无影响，进口山势较陡，进流条件好，洞线为直线，较短，工程量小又利于泄洪。3、工程布置泄洪隧洞由进口段、洞身段、出口段三部分组成。进口型式由于进口部位山体岩石条件较好，故采用竖井式进口，在岩体中开挖竖井，将闸门放在竖井底部，在井的顶部布置启闭机及操作室、检修平台，竖井式进口结构简单，不受风浪影响，地震影响也较小，比较安全。(2)进口段包括进口喇叭口段、闸室段、通气孔、渐变段等。1)进口喇叭口段为了与孔口的水流型态相适应，使水流平顺，避免产生不利的负压和空蚀破坏，同时尽量减少局部水头损失，提高泄流能力，在隧洞进口首部，其形状应与孔口锐缘出流流线相吻合，一般顺水流方向做成三向收缩的矩形断面喇叭口形，其收缩曲线为1/4椭图曲线，顶面椭圆方程为：，用下列坐标绘制顶面曲线，见表1。表1x(m)01.01.52.02.53.03.5y(m)1.051.010.950.860.730.540侧面曲线方程为：，用下列坐标绘制侧面曲线，见表2。表2x(m)01.01.52.02.53.03.5y(m)0.700.670.630.570.490.3602)进口闸室段闸孔尺寸为3.5×3.5m，闸室段长度参照工程经验取6.0m，在闸门上端设置操作室，后设工作桥与坝面相连，桥面高程为365.81m，与坝顶路面高程一致，在操作室与闸室之间设置检修平台，平台高程在正常高水位360.52m以上，取361.50m。闸门用5.0×4.0m的平面钢闸门，闸门槽宽度为1.0m，深度为75cm，由于高速水流通过平面闸门闸孔时，水流在门槽边界突变，容易发生空化水流，致使门槽及附近的边墙或底板发生空蚀。为此，将门槽的下游壁削去尖角，用半径为R=10cm的圆弧代替，并做成1:12的斜坡，错距采用8cm。3)通气孔在闸室右部设置通气孔，其作用是在关闭检修门，打开工作门放水时，向孔中充气，使洞中水流顺利排出；检修完毕后，关闭工作门，向检修闸门和工作闸门之间充水时，排出洞中空气，使洞中充满水。通气孔的断面积一般取泄水孔断面积的0.5%~1%，此泄水孔的断面积为9.62m2，所以通气孔取0.25×0.25m，通气孔的进口必须与闸门启闭机室相分离，以免在充、排气时影响工作人员的安全。4)渐变段为使水流平顺过渡，防止产生负压和空蚀，设置渐变段，由于渐变段施工复杂，故不宜太长，但是为使水流过渡平顺，又不能太短，一般用洞身直径的2~3倍，取渐变段长度为8.0m。根据本隧洞的任务，其进口高程应设置得低一些，河床的平均高程为340m，这样既便于施工期导流，降低围墙高程，又可在运用期泄水，力争一洞多用，以求隧洞施工方便，运用安全，造价低廉。(3)洞身段考虑到所选洞线的地形、地质情况，并运用情况，洞线长为230m，洞身段长198.5m，为了便于施工时出碴和检修时排除积水，坡降i=1/500，顺坡。初拟洞径：按管流公式计算，公式为；式中μ—流量系数，μ=0.74~0.77，这里取0.74；w—出口断面面积(m2)；H0—作用于隧洞的有效水头；H0=库水位一出口顶部高程。分别列表(3)计算设计及校核洪水位时所需的洞径：表3H0(m)μw(m2)Q(m3/s)D(m)设计洪水19.10.746.15902.8校核洪水20.270.747.681103.1比较以上数据，考虑一定的安全储备，洞径选3.5m。(4)出口段包括出口渐变段、闸室段。1)出口渐变段有压隧洞的出口都布置有工作闸门，故出口断面也要做成矩形。因此在出口段也须做一渐变段。出口断面积根据工程经验一般为洞身面积的70%~85%，由于在出口水流由压力流突然变为无压流，引起出口附近压力降低，容易在洞顶产生负压，所以出口末端洞顶应设置压坡段，出口断面取为3×2.5m，渐变段长度根据工程经验定为8.0m。2)出口闸室段在出口渐变段后设置工作闸门室。本隧洞工作门采用平面钢闸门，尺寸为3.5×4.0m，闸室长度参照已建工程经验，定为6.0m，在闸室上部设置操作室。采用矩形收缩形门槽。(5)消能工及尾水渠布置在出口之后设置消能工，使下泄水流消能后再泄入下游河道，从而减小下泄水流对河床的冲刷，由于隧洞出口处地质条件较好，下游河道水位也较低，故采用挑流式消能，消能工后设尾水渠，渠底宽为15.0m，采用1/100的顺坡，断面形式也为梯形，开挖边坡为1:1.5。三、水力计算1、过流能力校核因下游水位335.8m，低于隧洞出口高程341.54m，故隧洞为自由出流。(1)校核洪水位时过流能力校核在校核洪水位时，洞前水深H’=363.62-342=21.6m>1.5D=5.25m，∴洞中水流按有压流计算。有压隧洞自由出流公式为：式中：—隧洞出面面积，=3×2.5=7.5m2；H0—作用在隧洞上的有效水头，因隧洞上游为水库，故行近流速V0≈0，则H0=363.62-341.54-3=19.08m。μc—流量系数，按下式计算，式中：系数0.00384按下列方法求得：2gn2=2×9.8×0.0142=0.00384。首先确定各局部水头损失系数i。1)拦污栅；2)进口喇叭口段2=0.1；3)进口闸门槽对于平板闸门，3=0.1；4)进口渐变段由矩形变为圆形，参考同类工程4=0.09；5)出口渐变段由圆形变为矩形，参考同类工程5=0.02；6)出口闸门槽同3，6=0.1。列表计算见表1。表1位置断面XiLiζi拦污栅4.91×4.924.060.3580.035喇叭口3.5×3.512.250.10.029进口闸室3.5×3.512.25140.8376.00.0280.10.038进口渐变段D=3.59.620.090.033洞身段D=3.59.6210.950.842198.50.905出口渐变段3×2.57.50.020.002出口闸室段3×2.57.5110.6006.00.03840.10.1Σ0.5990.237∴流量系数则在设计洪水位时，隧洞泄量为：∴隧洞泄量满足要求(2)在校核洪水位时过流能力校核流量系数μc、过水断面面积保持不变，H0=364.81-341.54-3=20.27m∴>110m3/s∴隧洞泄量满足要求综上所述，所拟洞径及各部分尺寸可以满足泄流要求。2、绘制库水位—泄量关系曲线(图1)(1)有压流状况保证隧洞为有压流的最小洞前水深为1.5D=1.5×3.5=5.25m。则保证隧洞为有压流的最低库水位为：1.5D+进口洞底高程=5.25+342=347.25m。有压隧洞的泄量按下式计算（H0≈H），在库水位347.25m以上设一系列库水位，计算相应的洪量Q，计算成果列于下表(2)。表2水位(m)347.5350352.0354.0356.0258.0360.0362.0364.0水头(m)2.965.467.469.4611.4613.4615.4617.4619.46泄量(m3/s)42.2757.467.175.683.290.196.6102.7108.39图1库水位—泄量关系曲线(2)无压流状态当洞前水深小于1.1D（3.85）m时，洞中水流为无压流，泄量的计算按宽顶堰情况处理，计算公式为：；式中：—侧收缩系数，按公式；m—流量系数，其数值在0.32~0.385之间，对八字形进口m=0.35，此处也近似取m=0.35；B—堰宽(m)，B=3.5；H0—洞前水头(m)，H0≈H；∴泄量计算对应的泄量列于下表3。表3水位(m)342343344345.85泄量(m3/s)03.369.525.43、水库放空时间计算为了达到人防和检修水库的目的，必须在一定的时间内将库水位由正常水位降至死水位。一般要求中小型水库的放空时间小于10~15天。根据库水位~泄量关系曲线以及已知资料中的库水位~库容关系曲线查出泄量进行计算。计算结果见下表4。表4库水位(m)库容(万m3)区间库容(万m3)泄量(m3/s)平均泄量(m3/s)时间360.521413.0797.5520.0192.356339357.0893.0687.1323.6381.3539782254.0569.4375.6231.4769.133498351.0537.9662.6167.0355.6530014348.0170.9348.7∑159633∴水库放空时间为：t=159633/86400=1.85天故水库的放空时间满足要求。4、绘制总水头线和测压管水头线绘制测压管水头线的目的在于保证隧洞在运用过程中洞内始终有一定正压力，避免产生空蚀，并为衬砌设计提供依据。按隧洞通过设计流量107.3m3/s来计算各段的流速水头和水头损失，其中沿程水头损失；局部水头损失。计算成果列于下表5。表5位置ωi(m2)vi(m/s)(m)Hfi(m)ζihji(m)拦污栅24.064.50.10.3580.036喇叭口12.258.84.00.10.40进口闸室12.258.84.00.0280.110.10.40渐变段9.6211.26.40.090.58洞身段9.6211.26.40.9055.79出口渐变段7.514.310.40.020.21出口闸室段7.514.310.40.03840.40.11.0Σ6.32.63计算成果核算：计算的H与隧洞通过设计流量时的水头较接近，计算结果基本正确。按上表绘出隧洞总水头线及测压管水头线（略）。5、消能计算(1)消能工的布置前已述基本隧洞的消能工采用挑流式消能，其布置情况如下：在隧洞出口设宽为2.5m的出流平台,平台长6.0m，高程341.54m。接着为斜坡扩散段，坡度为1/40，扩散角为7°，长度为36.0m，扩散段末端为挑流鼻坎，其挑角θ=25°，坎高P=0.8m，则挑坎圆弧半径，圆弧段水平投影长度a为：a=Rsinθ=8.54×sin25°=3.6m。从平台末端到鼻坎末端共长40m，鼻坎宽B为：B=2.5+2×tg7°=12.3m。圆弧底部高程为：341.54-36×1/40=340.64m。挑坎顶部高程为：340.64+0.8=341.44m。(2)计算坎上水深h0及流速v0：由洞口到挑坎分两段推算水面曲线：1)平台段以平台为基准线，列能量方程如下：在校核洪水位时，h1=3.0m，v1=14.75m/s，用试算法求h2及v2..设h2=3.04m,

查《中小型水库设计》，表14.6得（n=0.014）将已知各值代入平衡方程，则左、右两端基本相等，故认为平台末端水深为3.04m，流速为14.55m/s是正确的。2)从平台末端到圆弧段末长度为40.0m，以高程340.64m为基线，列能量方程，利用同样的方法，经试算得：坎上水深h0=0.61m，流速v0=14.74m/s(3)下游尾水深的确定尾水渠在岩体中开挖，不作衬砌，糙率为0.025。尾水深t的计算，可近似按明渠均匀流公式。公式为：。式中：—过水断面面积(m2)C—谢才系数，；R—水力半径，(m)；i—渠底坡降，i=1/100；用试算法：假设t=1.42m即此时的流量与校核流量大致相等，故认为下游尾水深t=1.42m正确。(4)计算冲坑中心到挑坎的距离L已知v0=14.74m/s，h0=0.61m，t=1.42m，st=341.44-339.5-1.42=0.52m，θ=25°，sin25°=0.423，cos25°=0.906，(5)估算冲坑深度d用公式t0=Kq1/2H01/4，求解t0。式中：K—经验系数K=1.25；q—坝上单宽流量，；；H—坝顶水位与下游水位高程差(m)；H=341.44+0.61+（339.5+1.42）=1.13m将以上数据代入上式则：∴冲坑深度d=t0-t=7-1.42=5.58m结论分析：i=5.58/20.87=0.27,许可的最大临界后坡ic=，由于本隧洞的尾部岩石条件较好，认为冲坑不会危及消能工的安全。四、隧洞的衬坝设计1、衬砌的类型选择 由于本隧洞内水压力较大，故采用双筋砼衬砌。材料的物理力学指标如下：Ⅰ级钢筋： C20砼：岩石：按Ⅲ级建筑物查规范，在正常情况下，安全系数为1.8；检修情况下安全系数为1.6。2、计算断面的选择在实际工程中，为了达到经济、安全的目的，在不同段，一般采用不同的衬砌形式，且用分缝相结合，故在不同段要分别取断面进行衬砌计算，本次设计只取洞身进口断面进行计算，其它断面的衬砌按已建工程拟定。3、拟定衬砌厚度采用式（4-10）,式中：;[σh]=2.2MPa；[σh]—砼允许拉应力(MPa)；P—均匀内水压力(kPa)；H—高出衬砌内壁顶点的内水压力水头(m)；从绘制的水头线查得P=A—弹性特征系数，按下式计算。=0.927按构造要求，衬砌厚度一般不小于30cm，所以只能按构造要求取衬砌厚度h=30cm，则衬砌外半径205cm，平均半径r=190cm。4、计算各种荷载产生的内力(1)山岩压力：∵岩石的坚固性系数f=7>2，可不计水平山岩压力，只计算垂直山岩压力。1)不考虑外水压力时：岩石重度25KN/m3。岩石压力拱高h为：；重直山岩压力强度q为：q=h=25×0.29=7.25KN/m；由山岩压力产生的M和N采用公式（4-14）：∴M=28.2(0.921A+B+26.43C)，N=14.9(0.921D+E+系数A、B、C、D、E、F由表查得，M、N计算结果如下表1。表1断面ABCDEFM(10KN.m)N(10KN)0°016280.0872-0.0070.2122-0.21220.0210.1475.7690°-0.125-0.1250.008250.0001.000.00575-0.06233.09180°0.08720.1628-0.00837-0.21220.71220.02240.06171.652)考虑外水压力，岩石重度=16KN/m3。垂直山岩压力强度q=h=4.64KN/m计算公式与上同，其它量不变，则M=18.07(0.921A+B+26.43C)，N=9.512(0.921A+BM、N计算结果如表2。表2断面ABCDEFM(10KN.m)N(10KN)0°016280.0872-0.0070.2122-0.21220.0210.09423.677190°-0.125-0.1250.008250.0001.000.00575-0.03991.9726180°0.08720.1628-0.00837-0.21220.71220.02240.03951.0533(2)衬砌自重产生的弯矩和轴向力采用式4-15，得M=22.2(A1+13.76B1)，N=11.69(C1+13.76D1)系数A1、B1、C1、D1由表查得，M、N计算结果如下表3。表3断面A1B1C1D1M(10KN.m)N(10KN)0°0.3447-0.02198-0.16670.065920.09390.865190°-0.39280.025891.57080.01804-0.08132.1255180°0.4405-0.02601.73750.07010.17763.1574(3)内水压力产生的弯矩和轴向力1)均匀内水压力：已知洞轴线的内水压力水头H=12.8m，隧洞半径Υi=1.75m则均匀内水压力水头H1=12.8-1.75=11.05m，强度为由于均匀内水压力产生的弯矩很小，只考虑轴向力。砼的平均应力σ为：

∴N=-σbh=-519×1.0×0.3=-155.77KN(拉)2)不均匀内水压力产生的弯矩和轴向力采用公式（4-16），得M=58.19(A2+13.76B2)，N=30.625(C2+13.76D2)，系数A2、B2、C2、D2由表查出，M、N计算结果如下表4。表4断面A2B2C2D2M(10KN.m)N(10KN)0°0.1724-0.01097-0.58340.03290.1248-0.400390°-0.19640.01294-0.21460.009-0.1068-02780180°0.2203-0.01312-0.63130.0350.2314-0.4585(4)外水压力产生的弯矩和轴向力1)均匀外水压力：已知洞身计算断面的均匀外水压力水头hw=16.34-2.05=14.29m，产生的轴向力由下式计算。。2)在不均匀外水压力作用下，当时，不考虑弹性抗力的作用，则M=49.8A6，N=42.025C7+282.9。系数A6、C7、由表查出，M、N计算结果如下表5。表5断面A6M(10KN.m)C7N(10KN)0°0.13661.09071.535.5990°-0.1488-1.18811.785436.79180°0.13661.09071.535.595、荷载组合隧