合肥工业大学水利工程施工课程设计

　课 程 设 计

　 设计题目：宁国社坞坑水电站施工导流设计

　 学生姓名：

　杨广松

　 学

　号：

　 20XX4095

　专业班级：

　水利 09-2 班

　指导老师：

　 叶少有

　 李娴

　 张瑞刚

　20XX 年 12 月 24 日

　 目录

　1 课程设计目标

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　3 3

　2 课程设计题目标描述和要求

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　3 3

　2.1 课程设计题目标描述

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　3 3

　2.1.1 工程基础概况

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　3 3

　2.1.2 水文地质资料

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　4 4

　2 2.2 课程设计要求

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　5 5

　3 课程设计内容

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　错误!未定义书签。

　3.1 导流方案选择

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　错误!未定义书签。

　1 3.1.1 导流标准和导流时段选择

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　错误!未定义书签。

　2 3.1.2 导流方案选择

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　6 6

　3 3.1.3 方案分析论证

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　错误!未定义书签。

　4 3.1.4 导流设计流量推求

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　8 8

　3.2 导流建筑物设计

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　11

　1 3.2.1 导流明渠设计

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　11

　2 3.2.2 导流底孔设计

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　错误!未定义书签。

　3 3.2.3 围堰平面部署及堰顶高程

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　4 设计感悟

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　错误!未定义书签。

　5 参考文件资料

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　20

　6 附表

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　21

　 1 课程设计目标

　课程设计对于工科学生，是个综合性实践教学步骤。经过课程设计，使学生将在课堂所学知识融会贯通，提升学生提出问题、分析问题并处理问题能力。经过课程设计，培养学生利用所学知识，独立工作、发明性地工作能力。经过课程设计，使学生熟悉现行水利水电工程建设项目实施基础程序、基础规则和项目设计基础要求和基础内容。经过课程设计培养学生应用技术规范和规程、查阅文件资料、体会协作共事能力。

　2 2

　课程设计题目标描述和要求

　2.1 课程设计题目标描述

　2.1.1 工程基础概况

　拟建宁国社坞坑水电站在宁国市西南部，坝址在水阳江主源西津河上游一级支流浣汐河上。宁国是全国工农业产值百强县之一，有着便利铁路、公路交通和丰富小山核桃、茶叶、蚕茧、水果、药材等物产资源。市内工业关键以生产宣纸、水泥、铝合金型材、机械、仪表、化工行业为主，农业以水稻、小麦、油菜为主。

　浣汐河流域面积约 170km 2 ，主河道长约 35km，河道平均坡降 4.9‰，主河道宽约 50～60m，天然落差约 150m，河床及河岸岩石多裸露，且岩性很好，可开发水力资源约 1.4 万 kW。在二十世纪九十年代初，浣汐河上游旌德县兴建了丁家山水库，装机 800kW，宁国市辖区浣汐河水力资源开发程度较低。

　依据《宁国市水电农村电气化计划》，浣汐河采取五级开发方法，除上游旌德县丁家山水库已装机 800kW 以外，中间各级均是装机不超出 300kW 坝后式径流电站，下游社坞坑站是第五级开发，拟建装机约 2×800kW 长隧洞引水发电站，坝址初步选定在河口以上约 3～4km 处黄金山弯道周围。

　2.1 1 .2 水文地质资料

　经计算，该流域多年平均降雨约 1535mm，多年平均气温 15.5℃，极端最高气温 41.1℃，极端最低气温-14.5℃。年日照时数约 1955h，年降水日平均 157 天，年平均蒸发量 1464.4mm，平均无霜期为 218 天。

　经计算社坞坑上、中、下坝址多年平均径流量分别为 1.387 亿 m3 、1.394 亿m3 、1.397 亿 m 3 ；多年平均流量分别为 4.4m 3 /s、4.42m 3 /s、4.43m 3 /s；多年平均径流深均为 885mm。上、中、下坝址 10%设计丰水年径流量分别为 2.04 亿 m3 、2.05亿 m3 、2.05 亿 m 3 ；50%平水年径流量分别为 1.32 亿 m 3 、1.32 亿 m 3 、和 1.33 亿 m 3 ；90%枯水年径流量均为 0.83 亿 m3 。

　依据坝址日平均流量计算对应逐日流量历时曲线，对应中坝址 15%、50%、85%确保率日平均流量分别是 6.37m3 /s、1.36m 3 /s 和 0.44m 3 /s。

　径流年内分配不均，如中坝址多年平均枯水期 10～1 月，径流仅 1670 万 m3 ，而丰水期 4～7 月为 8300 万 m3 ，平水期 2、3、8、9 月为 4250 万 m 3 ，枯水期径流只占丰水期 20.1%，占平水期约 39.3%。经计算，中坝址 2 一遇、50 年一遇洪峰流量分别为 1533 m 3 /s 和 1031m 3 /s。

　按具体施工部署要求，经计算中坝址施工时段 11～2 月、11～12 月、1～2 月及 3 月 5 年一遇洪峰流量分别为 43.2 m 3 /s、20.7 m 3 /s、35.9 m 3 /s 和 90.2m 3 /s，厂址施工时段 11～3 月、11～4 月、10～4 月、3 月 5 年一遇洪峰流量分别为 376.8 m 3 /s、535.9 m 3 /s、570.1 m 3 /s 和 347.2m 3 /s。

　经计算多年平均含沙量 0.48kg/m3 ，多年平均侵蚀模数 424.8 吨/km 2 。多年平均入库沙量约 0.46 万 m3 ，按 20 年运行期计算为 9.2 万 m 3 ，对应淤沙高程为 154m

　本阶段共进行了三个坝址勘探，分别为上、中、下三个坝址，上、下坝址直线距离约 700m，河道长约 20XXm，中坝址在上下坝址之间，三坝址相距较近，工程地质条件无显著差异，均属结构侵蚀低山地貌，坝址处河谷较狭窄，呈“U”型，宽约 60m。河床中部基岩出露，滩地有冲洪积砂卵石覆盖层。

　坝址基岩为志留系石英细砂岩，硅质、泥质胶结，关键矿物为石英，含量约占85%左右，其它矿物为长石和绢云母。

　2 2.2 课程设计要求

　（1）在课程设计期间，严格遵守纪律，在指导老师指定地点进行设计。刻苦钻研，勇于创新，尊敬老师，团结合作，虚心接收指导。因事、因病离岗，应事先向指导老师请假，不然作为旷课处理。凡院、系随即抽查两次不到者，评分降低一级，累计旷课时间达成或超出全过程 1/3 者，按“不及格”处理。

　（2）独立完成课程设计任务，不得弄虚作假、严格剽窃她人设计和已发表结果或请她人替换完成，违反者按作弊论处。保质保量完成《课程设计任务书》所要求任务。主动向指导老师汇报设计进展情况，主动接收指导老师检验和指导。

　（3）保持良好工作环境，定时打扫卫生。注意安全用电，离开工作现场时必需立即关闭水、电、门、窗。

　（4）完成设计相关任务后，应按相关要求将设计整理好，交指导老师评阅。将本人设计全部结果整理好并送交指导老师，由指导老师交教研室或学院存档。

　（5）依据课程设计任务书所要求内容，搜集相关参考资料，查阅或搜集相关现行国家行业技术标准、规程和规范。

　3 3

　课程设计内容

　3.1 导流方案选择

　1 3.1.1 导流标准和导流时段选择

　 社坞坑水电站以发电为开发目标，无其它综合利用要求。依据国家标准《防洪标准》（GB50201-94）和部颁标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-20XX），确定工程等别为Ⅳ等，其关键建筑物：大坝为 4 级建筑物，发电引水隧洞、发电厂房及变电站等为 5 级建筑物。依据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—20XX），对应导流建筑物为Ⅴ级建筑物，导流建筑物设计标准选择对应时段重现期为 5 年洪水。依据社坞坑水库历年（1958～20XX 年）逐月平均流量表资料分析显示 10 月至第二年 1 月径流量较小，截流和导流施工全部较易处理，工程量较小、造价较低。所以，导流时段选为 10 月至第二年 1 月。

　2 3.1.2 导流方案选择

　依据坝址处地形、地质、水文条件及细石混凝土砌块石重力坝型式特点，确定 3 个导流比较方案：○1 全段围堰隧洞导流；○ 2 利用发电隧洞导流；○ 3 左岸大明渠加主坝底孔分期导流；○4 右岸束窄河床、坝体底孔导流。现对四种方案进行比较。

　方案一：全段围堰隧洞导流。在河流右岸挖掘新隧洞，用以作为导流阶段过水建筑物，然后采取全段围堰拦截河水，使上游来水经隧洞宣泄到下游，待工程主体含有防洪度汛后采取封堵法将隧洞封堵。该方案优点是利用上游已建成丁家山等水库进行径流调整，确保工程在导流阶段内来水满足新开隧洞泄流要求，这么能设计较为经济隧洞，节省隧洞造价。同时主体工程能够进行全方面浇筑，确保大坝施工质量，省去因分期施工而必需修建纵向围堰工程。隧洞部署在河流右岸，进出口和河流流向夹角为 30°，距上下游围堰 70m 远。其缺点是隧洞开挖工程费用高，施工条件复杂，而且对开挖地层岩性要求高。结合本工程主坝坝址位置要求隧洞开挖长度过长，对于整个工程施工估计 11 个月工期，导流时期只有 4 个月要求来说，开挖这么隧洞导流显然不经济，而且还很费时。

　方案二：利用发电隧洞导流。采取低进水口导流隧洞和高进水口发电隧洞相结合部署方法，即“龙抬头”部署方法。具体施工是第一个枯水期围堰施工发电隧洞和发电厂房，第二个枯水期围堰施工溢流坝，坝址上游来水利用已建好发电隧洞导流，整个工程跨三年，总工期约为 24 个月。此种方法优点是利用结合部署方法，降低了很多无须要工程量和费用。其缺点是在浣汐河和西津河上分别修建弧形围堰确保进水口、电站厂房及出水口干地施工，待到第二个枯水期在浣汐河上修建全段围堰来确保主体工程干地施工。既增加了施工工期又增加了工程量。

　方案三：左岸明渠、主坝底孔分期导流。一期（第十二个月 10～11 月）施工采取部署于左岸明渠导流，导流明渠右侧填筑纵、横向围堰形成一期施工基坑；二期（第十二个月 12 月至第二年 1 月）在导流明渠位置填筑横向围堰并利用一期纵向围堰形成二期基坑，并部分拆除一期上、下游横向围堰，坝址上游来水改由一期施工时在坝体中预留底孔导流。此种导流属于二段二期工程，优点是适适用于河床宽、流量大、工期较长工程，而且明渠施工方便，整个导流建筑物费用也较低，对主坝施工不产生太大干扰。其缺点是对于两岸陡峻河谷地域不适用，另一个是导流期间来水量较小时修建明渠费工费钱。

　方案四：采右岸束窄河床、坝体底孔导流。一期（第十二个月 10～11 月）施工采取束窄右岸河床导流，束窄河床左侧填筑纵、横向围堰形成一期施工基坑；二期（第十二个月 12 月至第二年 1 月）在束窄河床位置填筑横向围堰并利用一期纵向围堰形成二期基坑，并部分拆除一期上、下游横向围堰，坝址上游来水改由一期施工时在坝体中预留底孔导流。此种导流属于二段二期工程，优点是利用束窄原河床泄水，经过上游已建梯级水库进行径流量调整，确保束窄河床段平稳泄水，费用小，施工方便。其缺点是束窄段水流流速过大，对河床冲刷严重，对纵向围堰危害也很大，且右岸基岩强风化层厚约 5.0m，一旦冲刷严重对二期工程主坝修建带来很大地基处理工程。

　3 3.1.3 方案分析论证

　经过分析比较，考虑坝址处河谷呈“U”型，左岸基岩强风化层厚约 0.5～1.4m，右岸厚约 5.0m；左岸弱风化层厚约 2.0m，河床处缺失，右岸厚约 6.0m。这么在左右岸修建隧洞全部不能满足地质要求；而利用发电隧洞导流施工期太长、施工条件复杂；右岸基岩强风化严重，不宜束窄泄水；再结合枢纽部署，施工期紧及多种导流建筑物投资等原因，拦河坝施工导流方法选择方案三。

　3.1.4 4 导流设计流量推求

　依据导流方案采取二段二期导流，一期工程施工采取导流方法是左岸明渠，施工期为第十二个月 10～11 月；二期工程施工则采取一期施工时在坝体中预留底孔导流，施工期为第十二个月 12～1 月。洪水重现期取为 5 年，由 1958-20XX 年社坞坑历年逐月平均流量资料经调洪演算推出各月导流设计流量，即采取 P-Ⅲ型分布求取频率 P=20%10、11、12、1 月导流设计流量计算以下：

　10 月份导流设计流量推求过程见图 3-1：

　图 3-1

　10 月份流量 P-Ⅲ型分布曲线图 从图中我们能够得出从 1958-20XX 年 10 月份流量均值 X 10 =2.0m3 /s,变差系数C v =1.25,偏态系数 C s 和变差系数 C v 比值，即 C s /C v =2.0。对应 P=20%设计流量为3.28m3 /s。

　11 月份导流设计流量推求过程见下图：

　 图 3-2

　11 月份流量 P-Ⅲ型分布曲线图 从图中我们能够得出从 1958-20XX 年 11 月份流量均值 X 11 =1.6m3 /s,变差系数C v =1.02,偏态系数 C s 和变差系数 C v 比值，即 C s /C v =2.0。对应 P=20%设计流量为2.60m3 /s。

　12 月份导流设计流量推求过程见下图：

　图 3-3

　12 月份流量 P-Ⅲ型分布曲线图 从图中我们能够得出从 1958-20XX 年 12 月份流量均值 X 12 =1.1m3 /s,变差系数C v =0.80,偏态系数 C s 和变差系数 C v 比值，即 C s /C v =3.0。对应 P=20%设计流量为1.60m3 /s。

　1 月份导流设计流量推求过程见下图：

　图 3-4

　1 月份流量 P-Ⅲ型分布曲线图 从图中我们能够得出从 1958-20XX 年 12 月份流量均值 X 1 =1.5m3 /s,变差系数C v =0.97,偏态系数 C s 和变差系数 C v 比值，即 C s /C v =3.0。对应 P=20%设计流量为2.10m3 /s。

　经过计算比较得出一期工程导流设计流量为 3.28m3 /s,二期工程导流设计流量为 2.10m3 /s。但参考社乌坑可研总汇报中坝址施工时段 11～2 月、11～12 月、1～2 月及 3 月 5 年一遇洪峰流量分别为 43.2 m3 /s、20.7 m 3 /s、35.9 m 3 /s 和 90.2m 3 /s数据，结合具体导流方案和导流时段划分，取一期工程导流设计流量为 20.7 m3 /s，二期工程导流设计流量为 35.9 m 3 /s。

　 3.2 导流建筑物设计

　1 3.2.1 导流明渠 设计（见附图 4）

　 一期明渠部署于河床左岸浅滩，中心线长 140m，呈近似直线部署，底宽5.0m，进、出口明渠底高程分别为 149.5m、149.1m，渠底纵坡为 3‰，粗糙系数 n查水力学教材取为 0.035,渠道断面采取梯形断面，坡度 m 应为 1.51～2.0。渠中最大水深按明渠恒定均匀流公式试算得出，计算原理以下：

　； ；

　； ； 。

　经过对坡度 m 和水深 h 改变，试算出和导流设计流量相靠近导流流量所对应水深即为所推求水深。

　具体试算过程见附表，下表 3-1 为试算所求得导流流量和导流设计流量相靠近计算过程: 表 3-1

　明渠水深试算过程 （m=1.8）

　坡度 m 底宽 b 粗糙系数n 水深 h 断面面积A 湿周

　水力半径 R 坡降i 谢齐系数C 导流流量Q 0

　设计流量Q 平均流速V c

　1.8 5 0.035 1.0 5.56 9.12 0.61 0.003 26.31 6.25 20.70 1.12 1.8 5 0.035 1.1 6.17 9.53 0.65 0.003 26.58 7.23 20.70 1.17 1.8 5 0.035 1.2 6.80 9.94 0.68 0.003 26.82 8.26 20.70 1.21 1.8 5 0.035 1.3 7.44 10.35 0.72 0.003 27.04 9.34 20.70 1.26 1.8 5 0.035 1.4 8.09 10.77 0.75 0.003 27.24 10.46 20.70 1.29 1.8 5 0.035 1.5 8.75 11.18 0.78 0.003 27.43 11.63 20.70 1.33 1.8 5 0.035 1.6 9.42 11.59 0.81 0.003 27.60 12.84 20.70 1.36 1.8 5 0.035 1.7 10.11 12.00 0.84 0.003 27.76 14.10 20.70 1.40 1.8 5 0.035 1.8 10.80 12.41 0.87 0.003 27.92 15.40 20.70 1.43 1.8 5 0.035 1.9 11.51 12.82 0.90 0.003 28.06 16.75 20.70 1.46 1.8 5 0.035 2.0 12.22 13.24 0.92 0.003 28.19 18.14 20.70 1.48 1.8 5 0.035 2.1 12.95 13.65 0.95 0.003 28.32 19.57 20.70 1.51 1.8

　5 5

　0.035

　2.2

　13.69

　14.06

　0.97

　0.003

　28.44

　21.04

　20.70

　1.54

　1.8 5 0.035 2.3 14.44 14.47 1.00 0.003 28.56 22.56 20.70 1.56 1.8 5 0.035 2.4 15.20 14.88 1.02 0.003 28.67 24.12 20.70 1.59 续 续 表

　1.8 5 0.035 2.5 15.97 15.30 1.04 0.003 28.78 25.73 20.70 1.61 经过不一样坡度 m 试算，对比明渠中水深、水流流速及导流流量和设计导流量差，得出当明渠坡度为 1.8 时，导流流量和导流设计流量最靠近，此时明渠水深为2.2m,平均流速为 1.54m/s。为了使水流平顺进出明渠，在进出口部位做成水平喇叭形，并降低 0.5m 高程已修建倾斜护坡。为预防水流对进出口和河床连接部位直接冲刷，修建钢筋混凝土护坦。明渠过水面采取 M7.5 水泥浆勾缝护面，增大过水系数。明渠纵向每隔 20m 设置沉降缝，预防因地基不均匀沉降而对明渠破坏。明渠底部要预留排水孔，用来排出河道地下渗水，减轻明渠渠底受到扬压力，保护明渠稳定。

　3.2.2 2 导流底孔设计（见附图 4）

　二期利用一期坝体内已建成 3.0m×3.0m 城门洞型底孔导流，底孔进、出口底板高程分别为 150.1m、150.0m，孔壁采取 0.5m 厚钢筋混凝土衬砌，底孔全长14.2m。底孔最大水深由试算法推求，按有压恒定流计算，计算公式以下：

　导流流量 ；其中， 为管道系统流量系数，取 0.60； 湿周 ； 过水断面面积 ； 水力半径 ； 假定不一样水深，推求和导流设计流量相靠近导流流量下对应水深为所推求水深。具体试算过程如表 3-2 所表示：

　表 3-2

　 导流底孔不一样水深试算过程 流量系数u c

　底宽b 水深 h 过水断面面积 A 湿周χ 水力半径 R 导流流量 Q 导流设计流量Q 0

　平均流速 v c

　0.6 3 1 3 5 0.60 7.97 35.9 2.66 0.6 3 1.1 3.3 5.2 0.63 9.20 35.9 2.79 0.6 3 1.2 3.6 5.4 0.67 10.48 35.9 2.91 0.6 3 1.3 3.9 5.6 0.70 11.82 35.9 3.03 0.6 3 1.4 4.2 5.8 0.72 13.21 35.9 3.14

　0.6 3 1.5 4.5 6 0.75 14.65 35.9 3.25 0.6 3 1.6 4.8 6.2 0.77 16.14 35.9 3.36 0.6 3 1.7 5.1 6.4 0.80 17.67 35.9 3.47 0.6 3 1.8 5.4 6.6 0.82 19.25 35.9 3.57 0.6 3 1.9 5.7 6.8 0.84 20.88 35.9 3.66 0.6 3 2 6 7 0.86 22.55 35.9 3.76 0.6 3 2.1 6.3 7.2 0.88 24.26 35.9 3.85 0.6 3 2.2 6.6 7.4 0.89 26.02 35.9 3.94 0.6 3 2.3 6.9 7.6 0.91 27.81 35.9 4.03 0.6 3 2.4 7.2 7.8 0.92 29.64 35.9 4.12 0.6 3 2.5 7.5 8 0.94 31.52 35.9 4.20 0.6 3 2.6 7.8 8.2 0.95 33.43 35.9 4.29 0.6

　3 3

　2.7

　8.1

　8.4

　0.96

　35.37

　35.9

　4.37

　0.6 3 2.8 8.4 8.6 0.98 37.36 35.9 4.45 0.6 3 2.9 8.7 8.8 0.99 39.37 35.9 4.53 0.6 3 3 9 9 1.00 41.43 35.9 4.60 经过试算得出导流底孔最大过水深度为 2.7m,过水流速为 4.37m/s。

　3.2.3 3 围堰平面部署及堰顶高程

　围堰平面部署是一个很关键问题，假如平面部署不妥，围堰基坑面积过大，会增加排水设施容量；过小则会妨碍主体工程施工，影响工期；更有甚者，会造成水流宣泄不流畅，冲刷围堰及基础，影响主体工程安全施工。

　 围堰平面部署通常应按导流方案、主体工程轮廓和对围堰提出要求而定。当采取全段围堰法导流时，基坑是由上下游横向围堰和两岸围成。当采取分段围堰法导流时，维护基坑还有纵向围堰。在上述两种情况下，上、下游横向围堰部署全部取决于主体工程轮廓。通常，基坑坡趾和主体工程轮廓之间距离，不应小于20～30m，方便部署排水设施、交通运输道路及堆放材料和模板等，详见图 3-5。

　续 续 表

　 图 3-5

　围堰部署要求图 堰顶高程取决于导流设计流量及围堰工作条件。

　（1）一期围堰工程（见附图 1、3）：

　下游围堰堰顶高程由下式决定

　 （3-1）

　式中：

　为下游围堰堰顶高程，m； 为下游水位高程,m； 为波浪爬高,m；  为围堰安全超高,m。

　依据一期工程导流设计流量和中坝址水位——流量关系表（表 3-3）：

　表 3-3

　中坝址水位——流量关系表 高程 （m）

　封闭断面面积（m2 ）

　封闭断面周长（m）

　截线 线宽 （m）

　湿周 （m）

　水力 半径 （m）

　断面平均流速（m/s）

　流量（m3 /s）

　149.55 0 0 0 0 0 0 0 150 9.9172 61.8915 30.8733 31.0182 0.320 1.100 10.9 151 42.3227 68.6934 33.9376 34.7558 1.218 2.682 113.5 152 77.7924 75.4953 37.0019 38.4934 2.021 3.760 292.5

　依据一期工程导流设计流量值 20.7m3 /s，在表格中对应水位高程应在 150m 到151m 之间，所以采取内插法方程：

　x=102.6y-15379.1。

　故有（15379.1+20.7）/(15379.1+113.5)=y/151，解得：

　y=150.0955m，即取 = 151.0m。

　围堰安全超高依据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—20XX）要求，对于不过水围堰，等级为 5 级堰顶安全超高下限值为 0.5m，考虑到地基沉降，取 =0.8m。波浪爬高 = 0.3m。

　H d =151.0+0.8+0.3=152.1m。

　上游围堰堰顶高程由下式确定：

　（3-2）

　式中：H u 为上游围堰堰顶高程，m；z 为上下游水位差，m；其它符号意义同式（3-2）。

　因为围堰将河床束窄，改变了河床内原来水流状态，在束窄段前产生了水位壅高，即上下游水位差 z，其值可用下式计算：

　 （3-3）

　式中：

　z 为壅高，m； 为流速系数； v 0 为行近流速。

　考虑河床束窄引发水流流速改变，行近流速取值为 1.0m/s； v c 在表 3-2 中计算得 1.54m/s；g 为重力加速度，g=9.81m/s2 ；流速系数 =0.80。则 z=0.14m,取z=0.2m。

　= 151.0+0.2+0.3+0.8=152.30m 剖面设计:上游围堰两侧坡度取为 1:2，堰顶宽度取为 1.5m，围堰长度取为30m；下游围堰两侧边坡取为 1:1.5，堰顶宽度取为 1.5m，围堰长度取为 30m。围堰中心设置厚度为 0.5m 垂直防渗墙，采取贯穿式部署。在上下游围堰迎水面采取浆砌石护底，预防河水对围堰冲刷，确保围岩稳定。

　（2）二期围堰工程（见附图 2、3）：

　下游围堰堰顶高程由下式决定

　 （3-4）

　式中：

　为下游围堰堰顶高程，m； 为下游水位高程,m； 为波浪爬高,m； 为围堰安全超高,m。

　依据一期工程导流设计流量值 35.90m3 /s，在表 3-1 中对应水位高程应在 150m到 151m 之间，所以采取内插法得出对应水位为 150.3m；围堰为土石围堰 5 级建筑物，查规范得围堰堰顶安全超高不得低于 0.5m，考虑到地基沉降取为 0.6m；波浪爬高取为 0.5m。

　=150.3+ 0.5+0.6=151.4m 上游围堰堰顶高程由下式决定

　（3-5）

　式中：H u 为上游围堰堰顶高程，m；z 为上下游水位差，m；其它符号意义同式（3-4）。

　 因为围堰将河床束窄，改变了河床内原来水流状态，在束窄段前产生了水位壅高，即上下游水位差 z，其值可用下式计算：

　 （3-6）

　式中：

　z 为壅高，m； 为流速系数； v 0 为行近流速。

　按有压恒定流计算导流底孔cV =4.37m3 /s； 取为 0.8；0V 取为 1m3 /s，得

　 Z=1.5m ，Z 取 1.7m。

　 uH =150.3+1.7+0.5+0.6=153.1m

　 剖面设计:上游围堰两侧坡度取为 1:2，堰顶宽度取为 1.5m，围堰长度取为36m；下游围堰两侧边坡取为 1:1.5，堰顶宽度取为 1.5m，围堰长度取为 36m。围堰中心设置厚度为 0.5m 垂直防渗墙，采取贯穿式部署。在上下游围堰迎水面采取浆砌石护底，预防河水对围堰冲刷，确保围岩稳定。

　（3）纵向围堰（见附图 3）：

　纵向围堰按修筑材料有很多类型，在此结合中坝坝址河床地质、施工工期和各类型围堰施工速度、拆除及可利用程度综合考虑，采取钢板桩格型围堰。中坝坝址处覆盖层厚度很小，右岸滩地有厚约 3.0m 冲洪积砂卵石覆盖层，左岸表面覆盖

　0.5～2.0m 不等第四系坡残积层，以下为岩石基层。钢板桩格型围堰适适用于岩基或混凝土地基上，含有施工和拆除全部含有高度机械化操作，而且钢板桩回收率很高，可达 70%以上，再则就是它边坡垂直、断面小、占地少、安装可靠等优点。

　考虑到纵向围堰是一期、二期围堰工程全部要用到，故其尺寸要满足两个时期上下游水位高程和明渠长度要求。经过计算和以往工程经验，纵向围堰上下游高度要和横向围堰齐平，在水流流向上呈降低部署。具体尺寸：圆筒形格体直径 D 通常取挡水高度 H0.9 ～ 1.4 倍，平均宽度 B 为 0.85D，即取 H=4.5m，D=1.2*4.5=5.4m，B=0.85*5.4=4.6m。

　纵向围堰长度满足一期导流建筑物明渠长度要求，为 140m。圆筒内填料为当地河滩卵石。纵向围堰在和横向围堰相接处采取刺墙形式，增加绕流渗径，预防引发有害集中渗漏。

　 自此，整个导流建筑物设计和部署完成 。

　4 4

　设计感悟

　在为期一周水利施工导流课程设计中，收获良多。尽管已不是第一次接触大学课程设计，但心里还很是激动，也很忐忑，激动是想测试一下自己对施工导流这块学得到底怎样；忐忑是因为担心自己做不好或是不知从何而起。不过经过这一周时间，我证实了自己能行，也明白一句话：任何事，只要想做，就一定会做成做好！

　课设中困扰我最大计算是导流设计流量求取。因为刚开始还不知道怎样划分导流时段，也不知道因采取何种算法去演算求解，只有老实去研究《水资源计划和利用》相关知识，去复习怎样调洪演算等等。以后在和张老师交流中，她给明我一个思绪，就是利用 P-Ⅲ型分布曲线，按所定洪水重现期频率在曲线上直接找到对应导流设计流量。可是问题还是出现了，我按所求得设计流量计算后面建筑物尺寸时，发觉挡水建筑物根本不能确保基坑干地施工，也就是说我失败了。苦想以后给李老师进行沟通，她指出我问题所在：因为我计算所采取资料是“历年逐月平均流量”，而选择导流设计流量应采取逐月洪峰流量。所以我必需依据社乌坑可研汇报对导流设计流量进行修正，最终确定为：一期导流设计流量为 20.7m3 /s；二期导流设计流量为 35.9m3 /s，以后问题就简单多了。

　在此我要感谢张瑞刚老师、李娴老师，你们立即解惑和指导，让我节省很多时间，同时也更多学到了相关导流设计知识。

　5 参考文件资料

　《水利水电工程可行性研究汇报编制规程》（DL5020-93）； 《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-20XX)； 《水利水电工程施工组织设计规范》(20XX 年)； 《防洪标准》（GB50201-94)； 《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-961)； 《浆砌石坝设计规范》（SL25-91）； 《水资源计划和利用》 中国水利水电出版社； 《水工隧洞设计规范》（SL279-20XX）； 《工程水文学》（第四版）； 《水利工程施工》（第五版）武汉大学 袁光裕 胡志根 中国水利水电出版社。

　6 附表

　附表一

　 明渠水深试算表（m=1.5）

　附表二

　 明渠水深试算表（m=1.6）

　附表三

　 明渠水深试算表（m=1.7）

　附表四

　 明渠水深试算表（m=1.8）

　附表五

　 明渠水深试算表（m=1.9）

　附表六

　 明渠水深试算表（m=2.0）

　附表七

　 底孔水深试算表 附图 1

　一期围堰部署平面图 附图 2

　二期围堰部署平面图 附图 3

　一、二期围堰纵横剖面图 附图 4

　明渠、底孔剖面图