导流设计流量与导流方案与截流.ppt
第三节 导流设计流量与导流方案 导流设计流量是选择导流方案、设计导流建筑物的主要依据，由导流标准和导流时段决定。,一、导流标准1.导流标准 导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准，它包括初期导流标准、坝体拦洪度汛标准、孔洞封堵标准等,2初期导流标准,（1）现行规范 中华人们共和国能源部、水利部部标准：水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89（试行）中华人们共和国水利行业标准（SL 303-2004）：水利水电工程施工组织设计规范,（2）初期导流标准的确定 首先将导流建筑物分为级，参见下表,选定相应的洪水重现期作为初期导流标准,对大型或有特殊要求的水利水电工程可进行风险度的分析（标准条）。考虑：风险、费用、工期 对导流建筑物级别为3级且失事后果严重的工程，应提出发生超标准洪水时的预案（标准条）。,二、导流时段,1.导流程序 不同导流方法组合的顺序2导流时段 按导流程序所划分的各施工阶段的延续时间，具有实际意义的导流时段，主要是围堰挡水而保证基坑干地施工的时间，所以也称挡水时段,3划分导流时段的依据,水文特征：全年流量变化过程水工建筑物的布置和型式：如坝体是否允许过水导流方式：分期或一次拦断施工进度：如总工期要求、基坑内的主体建筑物施工进度,三、导流设计流量,1不过水围堰（1）高水围堰 围堰挡全年洪水，其导流设计流量就是选定导流标准的年最大流量，导流挡水与泄水建筑物的设计流量相同（2）低水围堰 围堰只挡某一枯水时段，则按该挡水时段内同频率洪水作为围堰和该时段泄水建筑物的设计流量，但确定泄水建筑物总规模的设计流量，应按坝体施工期临时度汛洪水标准决定,2过水围堰,（1）过水期 导流标准、设计流量：与不过水围堰挡全年洪水时的标准、流量相同。主要用途：围堰过水工况下，加固保护措施的结构设计和稳定分析，校核导流泄水道的过水能力最不利流量：应通过水工模型试验确定，并作为设计依据。,（2）挡水期,导流标准：应结合水文特点、施工工期、挡水时段，经技术经济比较后在320年范围内选定。当水文系列不小于30年时，也可根据实测流量资料分析选用（标准条）。导流设计流量就是挡水时段内相应标准对应的最大流量主要用途：确定堰顶高程、导流泄水建筑物的规模及堰体的稳定分析等。技术经济比较方法（参见教材）,四、导流方案,1概念 不同导流时段、不同导流方式的组合，称为导流方案。2导流方案的影响因素 导流方案的选择受多种因素的影响。一个合理的导流方案，必须在周密研究各种影响因素的基础上，拟定几个可能的方案，进行技术经济比较，从中选择技术经济指标优越的方案。,(1)水文条件,流量大小 水位变化幅度 年流量变化情况 枯水期的长短 汛期洪水延续时间 冬季的流冰及冰冻情况,地形条件,地质及水文地质条件 水工建筑物的型式及其布置 导流建筑物与永久泄水建筑物的结合 坝型与导流方式、导流时段的关系,施工进度、施工方法及施工场地布置,施工进度 通常是根据导流方案安排控制性进度计划施工场地布置 例如，在混凝土坝施工中，当混凝土生产系统布置在一岸时，宜采用全段围堰法导流。若采用分段围堰法导流，则应以混凝土生产系统所在的一岸作为第一期工程，因为这样两岸施工交通运输问题比较容易解决,第四节 截流工程,一、一般概念1截流过程 预进占 龙口范围的加固 合龙 闭气,隧洞分流,底孔分流,三峡水电站导流明渠截流,导流明渠即将停航,三峡水电站导流明渠截流,上游戗堤合龙,2截流是关键性、控制性项目,复杂性 个性强、需周密的设计、严密组织施工关键性 拖延工期、影响航运控制性 处于网络进度计划关键路线,二、截流的基本方法,河道截流有立堵法、平堵法、立平堵法、平立堵法、下闸截流以及定向爆破截流等，但基本方法为立堵法和平堵法两种 1立堵法截流 优点 准备工作比较简单，费用较低 缺点 龙口单宽流量较大、抛投强度受到限制 适用条件 大流量、岩基或覆盖层较薄的岩基河床,2平堵法截流,优点 龙口单宽流量较小、抛投强度较大缺点 技术复杂、费用较高、碍航 适用条件 软基河床,3单戗、双（多）戗、宽戗截流,立堵法截流可分为:单戗截流（一般是指戗堤顶宽小于30m的窄戗堤）、双戗截流和宽戗截流 截流落差不超过3.5m时，宜选择单戗立堵截流 截流流量大且落差大于3.5m时，宜选择双戗或多戗立堵截流（标准）,三峡工程导流明渠双戗截流,特点:流量大、水力学指标高，工期紧、单戗堤抛投强度大，分流条件较差、抛投料流失量大，截流戗堤进占与通航协调采用双戗立堵截流方式，上游双向进占，下游单向右岸进占，上下游戗堤各承担2/3和1/3落差，设计截流合龙时段2002年11月下半月，设计流量10300m3/s，相应总落差4.11m，计算最大平均流速56m/s。,龙口段上戗堤堤头坍塌7次(左堤头6次，右堤头仅1次)，下戗堤12次(大型坍塌7次)，远低于大江截流中大型坍塌达40多次。,实测流量103008600m3/s，龙口最大流速6.00m/s（上戗）、5.13m/s（下戗），最大落差1.73m（上戗）、1.12m（下戗），截流最终落差2.50m，单堤头最大小时抛投强度3000m3/h，最大日抛投强度48000m3/d，最大堤头卸车密度2.03车/min，三个堤头合计最大小时抛投强度6100m3/h，最大日抛投强度94000m3/d。上戗堤实际填筑量40.00万m3，下戗堤45.60万m3。,三、截流日期及截流流量,1截流年份 结合施工进度安排确定2截流时段（1）影响因素截流难度围堰及基坑工作对航运的影响冰凌的影响,（2）三个典型时期 汛前迎水期 汛后退水期 稳定平水期（3）强调实时截流施工前夕，应重视水文气象预报及实际水情3截流设计流量可采用截流时段内重现期510年的旬或月平均流量（标准）,四、龙口位置和宽度,1龙口位置（1）龙口应设置在河床主流部位，方向力求 与主流顺直（2）龙口应选择在耐冲河床上（3）龙口附近应有较宽阔的场地 河床宽度小于80m时，可不安排预进占，不设置龙口（规范）,2龙口宽度,合龙工程量 尽可能窄些，缩短截流延续时间龙口河床的冲刷 必要时对龙口加以保护（护底和裹头）通航 满足流速、水面比降等要求,五、截流水力计算,1计算目的（1）确定截流过程中龙口各水力参数（q、z、v、N）变化规律,立堵截流龙口水力参数变化图,（2）确定截流材 料尺寸（或重量）、数量,2水力计算方法,（1）计算原理 水量平衡方程：Q0=Q1+Q2（2）图解法,（3）电算法,计算HuQ1、HuQ2（B）假定一个Hu，用插值算法求Q1、Q2，如满足Q0=Q1+Q2，则所假定的Hu正确，否则重新假定Hu，直到满足条件为止。求截流过程中龙口水力参数,六、截流材料类型、尺寸和备料量,1材料类型 块石 一般块石、石渣料、石渣混合料、大块石 人工块体 混凝土六面体、四面体、四脚体、钢筋混凝土构架、钢筋笼、铅丝龙、合金网兜,2材料尺寸,依兹巴士公式（适用：粒径不太大的一般块石）v水流流速 K综合稳定系数：抗滑：0.90；抗倾：1.20 g重力加速度 1石块容重 水容重 D石块折算成球体的化引直径,经验流速,3备料量,Q=K K备料系数，考虑各种损失戗堤体积 规范规定：龙口段抛投的大块石、钢筋石笼、混凝土四面体等，备用系数宜取1.21.3 截流备料总量的备料系数可取1.21.3,葛洲坝大江截流,时间：1981.1截流设计标准：12-1月5%月平均设计流量：5200-7300m3/s实测流量：4720-4190m3/s龙口宽度：203m戗堤顶宽：25m截流历时：36h23min最大流速：7.5m/s实测落差：3.23m截流方式：单戗双向立堵、拦石坎护底截流材料：大块石、15t、25t混凝土四面体主要设备：20-45t自卸汽车417辆、推土机、起重机、装载 机、挖掘机等最大抛投强度：70000m3/d，3600m3/h,葛洲坝大江截流备料与实际抛投量对比,万安一期截流,时间：1984.11截流设计标准：11-12月5%月平均设计流量：877-772m3/s实测流量：297-264m3/s龙口宽度：80m戗堤顶宽：25m截流历时：9h8min最大流速：3.91m/s实测落差：1.12m截流方式：单戗双向立堵截流材料：石渣、平均块石，最大大 块石、2.5-5t混凝土五面体最大抛投强度：1092m3/h,万安一期截流备料与实际抛投量对比,
