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施工导流设计说明书

水利工程施工课程设计说明书

（2014-2015年度第1学期）

学院：

_______长春工程学院___

专业：

农业水利工程

班级：

水利1142

姓名：

xxx

学号：

小小小

指导老师:

闫雪莲

2014年09月19日

第一部分

（一）工程条件

鸽子洞水电站是以发电为主，结合防洪、工业及生活供水，兼顾灌溉等综合利用的小

（1）型水利枢纽工程，枢纽建筑物包括蓄水池和电站。

蓄水池拦河坝为浆砌石重力坝，坝顶长315.0m，最大坝高43.5m，总库容910万m3。

电站布置在蓄水池拦河坝下游河床右侧，装机容量520kW，装有2台单机容量分别为200kW和320kW的机组，水电站年平均发电量65.59万kW.h，通过电站尾水每年可向下游提供270万m3水量。

主要工程量：

坝基砂卵石等土石方开挖7.17万m3，石方明挖5.47万m3，洞挖石方0.04万m3，土石方回填6.09万m3，混凝土浇筑3.17万m3，平硐衬砌混凝土145m3，钢筋及钢材制安300t，C10混凝土砌块石11.94万m3，M10砂浆砌条石2.93万m3，砂浆砌块石385m3，坝基固结灌浆4598m，坝基帷幕灌浆4374m。

金属结构设备安装各类型闸门7扇，启闭机7台，电站装设型号为HL160-WJ-50、HLA153-WJ-50的混流式机组各1台。

工程所在地对外交通条件较好，现有101国道从其下游通过，从坝址现有砂石路3.5km在三道河子村附近与其相接。

坝址下游地势较开阔，有可供施工时使用的生产及生活设施的场地。

工程所用块石可由蓄水池上游的王土坊村块石场开采，储量丰富，完全可满足本工程之需，运距2.5km左右；混凝土粗骨料由王丈子村的人工料场供应，运距20km左右，砂子可由水库下游二道河子村附近河道的滩地开采筛分，运距10km左右。

施工用电由城西变电站提供，可从该变电站511线路“T”接10kV高压线路，“T”接地点在王土坊乡三道河子村附近，距工地3.5km。

工期要求。

根据建设单位意见及工程实际情况，初步拟定工程施工期为三年。

（二）水文、气象条件设计资料

1、水文气象条件

鸽子洞水电站坝址区处于温湿带和寒温带过渡地带，属大陆性燕山山地气候，四季分明，春季干旱少雨，天气多变；夏季高温多雨，多雷雨天气；秋季天高气爽，昼暖夜凉；冬季干燥少雪，天气寒冷。

据统计，年平均气温8.0℃，最高38℃，最低-23℃，全年无霜期110～170d，多年平均降雨量为560mm，降雨量年内分配极不均匀，年降雨量的70～80％集中在6～9月份。

受降水不均影响，坝址处洪、枯流量相差悬殊（汛期为7、8两月，枯水期为9月1日至次年6月30日）。

表1坝址处天然河道洪峰流量表

重现期

时段

20年

10年

5年

汛期

607

455

293

枯水期

1～3月份

0.98

0.75

0.52

4～6月份

92.9

64.1

23.9

9月份

42.9

28.9

16.5

10～12月份

3.73

2.71

1.76

9～5月份

101.3

58.1

25.0

表2拦河坝址下游100m处水位流量关系表

水位（m）

492

493

494

495

496

497

498

499

500

流量（m3/s）

14.8

68.9

282

532

1233

2227

3434

4758

6311

表3鸽子洞水电站水位～面积～容积关系曲线

水位

（m）

面积

（万m2）

容积

（万m3）

水位

（m）

面积

（万m2）

容积

（万m3）

495

0

0

514

33.8

222

496

0.6

0.3

515

35.8

257

497

1.4

1.3

516

38.2

294

498

2.2

3.1

517

40.6

334

499

3.2

5.8

518

42.6

375

500

3.8

9.3

519

44.6

419

501

4.6

13.5

520

46.4

464

502

5.4

18.5

521

48.4

512

503

6.2

24.3

522

50.8

561

504

7.3

31.1

523

52.4

613

505

8.4

38.9

524

54.2

666

506

9.8

48

525

56

721

507

12

58.9

526

57.8

778

508

14

71.9

527

59.8

837

509

18

87.9

528

61.2

898

510

22

108

529

63

960

511

26

132

530

64.4

1023

512

29

159

531

66

1089

513

31.6

190

532

67.6

1155

2、工程地质条件

（1）鸽子洞水电站坝址区河谷两岸不对称，左岸较陡，基岩裸露，右侧有一、二级阶地存在，以缓坡形式分布于右岸。

河床宽60m，覆盖层为砂卵石，一、二级阶地表层为砂壤土或含碎石壤土。

（2）河床覆盖层为砂卵石，厚6.3～7.9m，一、二级阶地表层为壤土，厚2～5m，下部为砂卵石层,厚5～7m。

河床底部及左岸为中、粗花岗岩，岩石坚硬完整，全、强风化厚度0.5～3m。

右坝肩表层为坡残积（dl+elQ2）的含碎石壤土，厚2～4m左右；其下为粗粒花岗岩，全强风化厚度约7.6m，主要分布在右坝肩部位；强风化厚度约2～3.8m，主要分布在坝址区及右坝肩。

（3）现坝址区地面高程494.9～493.4m,坝基的开挖基槽内，人工浆砌石厚度1.7～2.7m，层底高程492.04～491.33m，为弱风化花岗岩，较新鲜完整。

其下部混凝土垫层厚度0.8～2.0m，层底高程490.84～488.0m。

混凝土呈浅灰色，局部可见蜂窝，骨料成分为花岗岩，一般粒径1～4cm。

混凝土垫层下为花岗岩，风化程度以弱风化为主，靠近右侧坝肩局部表层存在强风化岩，厚度约2.7m。

钻孔揭露弱风化岩层厚度15.8～31.8m，未揭穿。

（4）库区有区域性的平顶山断层通过，最近处距右坝肩270m，断层长度7km，走向NE25°，倾向NW，倾角75°，断层胶结比较好，现阶段坝址区测绘及钻孔揭露岩体未发现受其影响现象。

左、右坝肩岩体节理发育情况如下：

左坝肩：

基槽已开挖至弱风化花岗岩，表层可见风化裂隙，发育多组节理，节理面可见黄褐色锈染，节理面多呈闭合，局部张开，宽度1cm左右。

节理统计见表3-1。

右坝肩：

表层强风化花岗岩厚度较薄，节理发育，局部张开，宽度0.5～1cm，节理面见黄褐色锈染，主要发育3组节理，节理统计见表。

表4左坝肩节理统计表

走向

倾向

倾角

描述

条数

NW305°

SW

45°

闭合，节理间距10～23cm

13

NE23°

SE

85°

闭合，节理间距20～30cm

7

近EW

N

80°

节理间距15cm左右

14

表5右坝肩节理统计表

走向

倾向

倾角

描述

条数

近EW

S

72°

节理闭合，表面张开，宽度0.5～1cm,节理间距20cm左右，节理面可见黄褐色锈染。

5

近EW

N

65°

节理间距15～20cm

4

NE76°

NW

30°

节理间距15cm左右

14

（5）1976年钻孔基岩压水试验成果表明，单位吸水量ω值为0.035L／mim·m·m，属于微透水。

本次勘察地下水位埋深0.13～1.6m，高程492.64～494.37m。

压、注水试验结果说明虽然局部岩体节理较发育，但闭合性较好，连通性差。

3、天然建筑材料

鸽子洞水电站蓄水池高山环绕皆为花岗岩，由于节理方向的影响，花岗岩大体呈方状，是很好的筑坝材料。

70年代水库施工时，在蓄水池上游王土坊村设了7个采石场，目前平泉县所需石料皆由上述采石场供应，经调查，石料储量丰富，可满足本工程之需，石料运距约2.5km。

鸽子洞水电站蓄水池拦河坝坝址附近河滩较窄且河道纵坡较陡，河床覆盖层以砂卵石为主，并含有大卵石及漂石，中细骨料较少。

在拦河坝坝下游20km左右有王丈子人工碎石料场，石子为石灰岩，其品质和储量满足要求，可作为工程的粗骨料场；在拦河坝坝下游10km有二道河子砂场，可作为工程的细骨料场。

4、设计要求

1.要明确课程设计的目的及其重要性，认真领会课程设计的题目，严格按照课程设计指导书的要求、基本方法与步骤，积极认真地做好准备工作。

2.要有勤于思考、刻苦钻研的学习精神和严肃认真、一丝不苟、有错必改、精益求精的工作态度。

对有抄袭他人课程设计或找他人代画设计图纸、代做课程设计等弄虚作假者一律按成绩不及格处理。

3.要敢于创新，勇于实践。

掌握课程的基本理论和基本知识，做到概念清楚，计算正确，结构设计合理，实验数据可靠，软件程序运行良好，绘图符合标准，说明书撰写规范，答辩中回答问题正确。

4.设计期间，学生应主要在指定的教室或机房，学生作息时间同上课时间一致。

要严格遵守学习纪律，遵守作息时间，不得迟到、早退和旷课。

如因事、因病不能上课，则需请假。

凡未请假或未获准假擅自不上课者，均按旷课处理。

5.要爱护公物，搞好环境卫生，保持教室或实验室的整洁、卫生、安静。

严禁将与设计无关的物品如小说、球类、收录机、耳机、游戏机等带入设计室或机房内。

6.严格要求自己，谦虚好学。

善于接受教师的指导和听取同学的意见，认真、独立完成课程设计图纸及说明书，并完成设计报告1份（不少于2000字）。

学生的设计作业（图纸）应使用计算机打印。

第二部分施工导流

一、导流方案的选择与时段划分

选择导流方案时，主要考虑水文条件、地形条件、工程及水文地质条件、水工建筑物的型式及其布置，施工期河流的综合利用，施工进度等。

分析工程条件的水文资料可知:

坝址处洪、枯流量相差悬殊，故选用围堰法导流。

方案：

方案一，枯水期开工采用全段围堰法导流，汛期采用底孔泄流。

方案二，枯水期开工，采用分段分期导流。

一期先修建右岸坝段，汛期利用左岸预留的坝体缺口泄水，一期修建泄水坝段、底孔坝段及其右边所有坝段，修建至坝体临时挡水高度。

二期修建预留坝体段即左岸坝段，以及剩余的坝体上围工程。

比较两种方案：

第一种方案，枯水期开工全段围堰法施工。

第二种方案，枯水期开工，采用分段围堰法。

考虑右岸坝段有已建坝基，以及调洪计算结果，方案一围堰过高不给予采用，故采用方案二。

方案二于右岸开始施工，右岸地势平坦且地势较高枯水期不用围堰也可以施工。

汛期通过左岸预留缺口泄水。

分期：

第一期第一年4月1日到第二年8月31日，进行坝基基础开挖，一期围堰修建以及右岸坝段修建。

第二期：

从第二年9月1日到第三年10月31日，二期围堰施工，左岸坝段修建，以及全坝段上部建筑物的修建。

二、各时期围堰设计

1、确定围堰型式：

因为该水坝属于四级建筑物，故围堰属于五级临时建筑物。

根据地质和土壤条件，采用土石围堰。

2、确定围堰堰顶高程和断面尺寸：

（1）一期围堰堰顶高程。

根据《水利水电工程施工组织设计规范》。

一、二期上游导流围堰为五级建筑（表3.2.1）。

导流建筑物洪水标准为5年一遇。

导流设计流量为293

/s.根据调洪计算：

5年一遇汛期坝体缺口泄流洪水过程线调洪计算表

Q1

Q平均

q1

q平均

△V（万立米）

V

Z

0

0

0.03

495.1

14.5

14.3

0.216

29

28.6

0.246

495.82

44

43.7

0.324

59

58.8

0.57

496.27

64

63.88

0.1296

69

68.96

0.6996

496.3996

83

82.7

0.324

97

96.44

1.0236

496.7263

133

131.995

1.0854

169

167.55

2.109

497.4494

199.5

198.575

0.999

230

229.6

3.108

498.003

249.5

248.725

0.837

269

267.85

3.945

498.313

281

280.5

0.54

293

293.15

4.485

498.513

261.5

262.72

-1.3176

230

232.29

3.1674

498.03

203

203.845

-0.9126

176

175.4

2.2548

497.53

149

149.84

-0.9072

122

124.28

1.3476

497.0264

112.5

112.74

-0.2592

103

101.2

1.0884

496.788

96

96.115

-0.1242

89

91.03

0.9642

496.664

76

76.335

-0.3618

63

61.64

0.6024

496.302

51.5

51.745

-0.2646

40

41.85

0.3378

496.038

20

20.925

-0.999

上游水位高程为498.52m，根据不过水围堰堰顶安全加高下限（表3.4.10）土石围堰加高下限为0.5m。

上游围堰波浪爬高取0.5m。

上游围堰堰顶高程H上=H上游水位+h安全+h波浪=498.52+0.5+0.5=499.52m

根据下表可知：

流量Q=293

/s时。

下游水位为494.05m

下游围堰堰顶高程H下=H下游水位+h安全+h波浪=494.05+0.5+0.5=495.52m

表2拦河坝址下游100m处水位流量关系表

水位（m）

492

493

494

495

496

497

498

499

500

流量（m3/s）

14.8

68.9

282

532

1233

2227

3434

4758

6311

5年一遇汛期洪水过程线

纵向围堰采用混凝土矩形断面，坝身段为永久建筑物。

（2）二期围堰堰顶高程：

二期围堰采用坝体底孔泄流。

泄流公式为：

（自由溢流）

（有压出流）

m：

流量系数，取值0.32-0.35。

u：

流量系数，一般取0.75

w：

底孔过水面积（m3）。

b：

底孔底宽（m）。

H1：

上游水位到底孔底高程水位差（m）。

H2：

上游水位到底孔中心高程水位差（m）。

上游水位到底孔高程H1,底孔高a

若H1/a>1.5则为有压出流,流量公式用有压出流。

若H1/a<1.5则为无压出流，流量公式用自由溢流计算公式。

上游水位与底孔下泄流量关系（无压出流）。

H孔底起算上游高程（m）

流量系数m

Q下泄流量（m3/s）

上游水位高程m

0.1

0.35

0.1470

496.6

0.4

0.35

1.1760

496.9

0.7

0.35

2.7225

497.2

1

0.35

4.6485

497.5

1.3

0.35

6.8902

497.8

1.6

0.35

9.4080

498.1

1.9

0.35

12.1744

498.4

2.2

0.35

15.1688

498.7

2.5

0.35

18.3750

499

2.8

0.35

21.7798

499.3

3.1

0.35

25.3723

499.6

3.4

0.35

29.1431

499.9

3.7

0.35

33.0841

500.2

4

0.35

37.1884

500.5

4.3

0.35

41.4496

500.8

4.6

0.35

45.8621

501.1

4.9

0.35

50.4210

501.4

5.2

0.35

55.1217

501.7

由上表确定水位-泄量曲线（无压出流）：

上游水位与底孔下泄流量关系（有压出流）。

有压出流

流量系数

Q下泄流量（m3/s）

上游水位高程m

5.3

0.75

87.7879

501.8

5.6

0.75

91.4221

502.1

5.9

0.75

94.9172

502.4

6.2

0.75

98.2880

502.7

6.5

0.75

101.5471

503

6.8

0.75

104.7047

503.3

7.1

0.75

107.7699

503.6

7.4

0.75

110.7503

503.9

7.7

0.75

113.6525

504.2

8

0.75

116.4825

504.5

8.3

0.75

119.2453

504.8

8.6

0.75

121.9456

505.1

由上表确定水位-泄量曲线（有压出流）：

5年一遇枯水期底孔泄流洪水过程线调洪计算表

Q1

Q平均

q1

q平均

△V（万立米）

V

Z

0

0

0.8

496.5

1

0.62

0.4104

2

1.24

1.2104

496.9104

4

3.045

1.0314

6

4.85

2.2418

497.5232

7

6.35

0.702

8

7.85

2.9438

497.9132

10.5

9.575

0.999

13

11.3

3.9428

498.3121

14

13.15

0.918

15

15

4.8608

498.65

16

15.5

0.54

17

16

5.4008

498.8519

17.5

17

0.54

18

18

5.9408

499.0286

19

18.75

0.27

20

19.5

6.2108

499.1174

20.5

20.1

0.432

21

20.7

6.6428

499.24

21.5

21.35

0.162

22

22

6.8048

499.2871

23.5

23

0.54

25

24

7.3448

499.4414

24

23.85

0.162

23

23.7

7.5068

499.4877

22

22.6

-0.648

21

21.5

6.8588

499.303

19.5

20.25

-0.81

18

19

6.0488

499.069

15

16.25

-1.35

12

13.5

4.6988

498.592

10.5

11.75

-1.35

9

10

3.3488

498.089

5年一遇枯水期洪水过程线

上游水位高程为499.49m，根据不过水围堰堰顶安全加高下限（表3.4.10）土石围堰加高下限为0.5m。

上游围堰波浪爬高取0.5m。

上游围堰堰顶高程H上=H上游水位+h安全+h波浪=499.49+0.5+0.5=500.49。

。

根据表2可知枯水期下游水位高位492.19m.

下游围堰堰顶高程H下=H下游水位+h安全+h波浪=492.19+0.5+0.5=493.19m。

（3）围堰的断面尺寸。

根据《水利水电工程施工组织设计手册》土石围堰堰顶宽度，五级围堰高度小于15m，上面试算得出的围堰高程得出围堰高度小于10m，故围堰堰顶宽度为3m。

迎水面坡度为1:

0.5～1:

1.75，取1:

1.5.背水面坡度为1:

1.25～1:

1.75;取1:

1.5，心墙顶宽度0.6m～1.0m,取0.6m。

坡度为0.2～0.6，取0.2。

则二期上游横向围堰断面尺寸如图：

纵向围堰：

一期二期上游围堰平面布置图，下游围堰轴线布置图。

3、确定拦洪度汛高程

十年一遇汛期底孔泄流调洪计算表

Q1

Q平均

q1

q平均

△V（万立米）

V

Z

0

0

0.8

496.5

14.5

9.5

5.4

29

19

6.2

499.1143

44

35

9.72

59

51

15.92

501.484

64

59.25

5.13

69

67.5

21.05

502.44

83

74.75

8.91

97

82

29.96

503.83

133

95

41.04

169

108

71

507.93

199.5

118.45

87.534

230

128.9

158.534

511.98

288.5

138.95

161.514

347

149

320.048

516.65

401

159.85

260.442

455

170.7

580.49

522.3748

327.5

175.85

163.782

200

181

744.272

525.4083

188

181.5

7.02

176

182

751.292

525.53

149

181

-34.56

122

180

716.732

524.91

112.5

178

-70.74

103

176

645.992

523.6362

96

173

-83.16

89

170

562.832

522.0352

76

166.5

-97.74

63

163

465.092

520.0228

51.5

157.5

-114.48

40

152

350.612

517.41

20

76

-60.48

上游拦洪高程H上=H上游水位+h安全+h波浪=525.53+0.5+0.5=526.53m。

第三部分施工截流

一、选择截流方式

1、方式：

由于流量小，采用立堵法

2、日期：

由于河流枯水期在9月1日—6月30日，原则上说应把握时机，选择最小流量进行，但又要为续基坑工作和主体建筑物施工留有余地，不致影整个工期，因此截流日期应尽量提前，一般多选择在枯水期初，流量已有显著下降时，故将截流日期定于9月1日，流量为

13.2

/s，相应的河道水位为了492m，龙口选在河床主流部分。

3.进行龙口泄量计算

设计截流量为

13.2

/s。

查流量系数m＝0.32～0.35，取m＝0.32，根据公式Q＝mb

。

计算数值如下：

龙口宽度

龙口流量

底孔流量

上游高程

上游水位差

试算总流量

实际流量

龙口流速

龙口单宽

0.5

3.851299

9.354053

498.192

3.092

13.20535

13.2

2.491138

7.702598

1

6.488875

6