施工导流计算.pdf
某水利枢纽工程施工导流建筑物为 5 级，根据 水利水电工程施工组织设计规范SL303-2004 初步确定导流标准为 5 年一遇（P=20%）,5 年一遇枯水期洪峰流量为 80m3/s，洪水历时为 24 小时；采用全段围堰（挡枯水期洪水）泄洪洞导流围堰为不过水土石围堰,初步确定泄洪洞底高程663m 宽 4-6m，高 5-7 米，洞长 400 米；试根据拟定的泄洪洞尺寸计算堰前最高水位及最大下泄流量。假设泄洪洞底坡为 0.005，出口为自由出流。分析：Z-V 关系曲线（或 Z-F 关系曲线）；洪水标准及相应设计洪水过程线；拟定的泄洪建筑物型式与尺寸，并推求 q-V 关系；水库汛期的控制运行规则；初始边界条件（包括起调水位、初始库容、初始下泄流量）。水位库容关系曲线表 库水位 库容 库水位 库容(m)（万 m3）(m)（万 m3）661.2 1 680 556 662 1.5 681 633 663 2 682 718 664 4 683 809 665 8 684 907 666 14 685 1011 667 24 686 1125 668 37 687 1248 669 54 688 1382 670 75 689 1526 671 100 690 1680 672 131 691 1770 673 166 692 2035 674 206 693 2240 675 251 694 2462 676 301 695 2701 677 357 696 2968 678 418 697 3268 679 484 0 查魏璇主编水利水电工程施工组织设计指南中隧洞导流水力计算水位-泄量关系。解：1.根据题意及条件绘制 Z-V 关系曲线如下图 2.洪水标准及洪水过程线 洪水标准（P=20%）T（h）Q(m3/s)T（h）Q(m3/s)T（h）Q(m3/s)0 0 9 78 18 16 1 5 10 66 19 11 2 15 11 56 20 8 3 30 12 48 21 5 4 43 13 42 22 3 5 53 14 34 23 2 6 65 15 28 24 1 7 75 16 24 8 80 17 20 3.拟定的泄洪建筑物型式与尺寸及相应得水力计算，并推求 q-V 关系 该泄洪建筑物为矩形泄洪洞，拟定其宽为 5m，高为 5m，泄洪洞底高程 663m，6556606656706756806856906957000500100015002000250030003500Z(m)V(m3)Z-V关系曲线051015202530354045505560657075808502468101214161820222426q(m3/s)时间t/h洪水过程线(P=20%)过水面积 A=25m。因为隧洞为自由出流判别式如下：无压流 H/D1.5 半有压流或半有压与有压交替的不稳定流 1.2H/D=0.004 则底坡为陡坡，泄洪能力不受洞长的影响，（1）水力计算：当 0H6m 时，H/D1.2 此时为无压流；短洞水力计算：Q=mb232 (=1,m=0.33)式中 b-矩形断面宽度（当过水断面为非矩形时，b=）,m;-临界水深，m；-相应临界水深时的过水断面面积，m2；H-从隧洞进口断面底板高程算起的上游水头，m；m-流量系数(一般取 0.320.36)；-淹没系数。短洞水力计算结果见下表：H（m）1 2 3 4 5 6 Q(m3/s)7.31 20.67 37.98 58.47 81.71 107.41 当 6H7.5m 时，1.2H/D1.5 此时为有压流。自由出流：Q=2()(=0.68,=0.5D)式中-流量系数；-隧洞出口断面面积，m2 H-上游水头，m；hp-隧洞出口断面水流平均势能，m。令 hp=D,=0.50.85，若出口水流直接入大气，则=0.5，若出口是水平扩散段，则=0.85，若出口是斜坡扩散段，则=0.50.85。当隧洞沿程不变，流量系数为：=11+224=11+1+2 9.81 40083.792 4 1.67=0.68 C=11/6=10.013 1.671/6=83.79m1/2/式中-从进口到出口局部损失系数之和，可查有关的水力计算手册或根据模型实验确定；C-谢才系数；R-水力半径，m；L-隧洞总长，m。计算结果见下表：H（m）8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Q(m3/s)176.60 191.98 206.22 219.54 232.09 244.00 255.36 266.23 276.67 286.74 296.46 根据有压流，无压流，半有压的状态，得出不同水头对应的相应出流量 q。某水力枢纽 的 q=f(V)关系计算表如下：某水库 q=f（v）关系计算表 库水位 Z(m)663 664 665 666 667 668 669 总泄量 q(m3/s)0 7.31 20.67 37.98 58.47 81.71 107.41 库容(万 m3)2 4 8 14 24 37 54 库水位 Z(m)669.5 670 670.5 671 672 673 674 总泄量 q(m3/s)109.09 118.04 126.37 176.60 191.98 206.22 219.54 库容(万 m3)65 75 86 100 131 166 206 库水位 Z(m)675 676 677 678 679 680 681 总泄量 q(m3/s)232.09 244.00 255.36 266.23 276.67 286.74 296.46 库容(万 m3)251 301 357 418 484 556 633-由于泄洪隧洞无闸控制，起调水位与防洪限制水位取与洞底齐平，663.00m。相应的库容为 2 万 m3，下泄量与为零。通过洪水过程线计算时段平均的入库流量和时段平均入库水量。又根据 12(1+2)t 12(1+2)t=2 1 和 q=f(v)逐时段试算下泄过程 q-t。020406080100120140160180200220240260280300320050100150200250300350400450500550600650700q(m3/s)V（万m3）某水力枢纽q=f(V)关系曲线时间T(h)入库洪水流量Q（m3/s）时段平均入库流量（m3/s）时段入库水量（万m3）下泄洪水流量Q（m3/s）时段平均下泄流量（m3/s）时段平均下泄水量（万m3/s）时段内水库蓄水量变化V（万m3）水库存水量V（万m3）水库水位Z(m)1234567891000.000.002.00663.00215.007.505.408.474.243.052.354.35664.09443.0029.0020.8830.0219.2513.867.0211.37665.56665.0054.0038.8851.8640.9429.489.4020.78666.68880.0072.5052.2068.5560.2143.358.8529.63667.43978.0079.0028.4473.5871.0725.582.8632.49667.659.574.0076.0013.6874.1173.8513.290.3932.87667.681066.0070.0012.6073.1573.6313.25-0.6532.22667.481248.0057.0041.0460.5266.8448.12-7.0825.14667.091434.0041.0029.5244.1152.3237.67-8.1516.99666.301624.0029.0020.8829.9437.0326.66-5.7811.22665.541816.0020.0014.4017.7623.8517.17-2.778.44665.07208.0012.008.6413.4615.6111.24-2.605.84664.36223.005.503.964.108.786.32-2.363.48663.75241.002.001.442.283.192.30-0.862.63663.15某水库列表试算法调洪计算表（P=20%）从上表中第 1 栏，第 2 栏，可绘制入库洪水流量过程线 Q-t;第 1 栏，第 5栏,可以绘制下泄流量过程线。最大下泄流量发生在 t=9.5h 的时候正好 Q-t,q-t,曲线有交点，即满足条件。某水库设计洪水过程线与下泄流量过程线 由水库的调洪计算表（P=20%）中可以得到个时段末的库容值 V，相应的水 位为设=667.68。0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.0055.0060.0065.0070.0075.0080.0085.0002468101214161820222426Q,q(m3/s)t(h)Q-tq-t
