FCDFCD71040导流底孔设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1998年6月1工程主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月2目次1. 引言 (4)2. 设计依据 (4)3. 基本资料 (4)4. 主要设计任务与设计假定 (7)5.导流底孔布置及体形设计 (8)6.水力设计 (9)7.导流底孔结构设计 (12)8.工程量计算 (16)9.专题研究及模型试验 (16)10.应提交的设计成果 (17)341 引水电站工程位于 省 市(县)的 江(河)干(支)流上，是 河段梯级水电站规划的第 个水电站，是一座以 等综合利用的 ① 型水利水电枢纽工程。

电站枢纽主要由 ② 等建筑物组成。

其拦河坝正常蓄水位 m ，最大坝高 m ，坝顶长度 m ，总库容 亿m 3，电站总装机容量 MW ，保证出力 MW ，多年平均发电量 kWh ，灌溉面积水电站工程前期施工采用 ③ 导流方案，后期采用 ④ 底孔导流方案。

导流底孔是 期导流的主要泄水建筑物之一。

它负担着宣泄 期枯水时段流量，汛期与 ⑤ 一起参与联合渡汛，以确保大坝安全施工。

在工程完建期，导流底孔下闸封堵是工程按期蓄水发电的关键项目之一。

22.1(1)(2)——工程可行性研究阶段的技术研究成果及有关的审查文件；(3)——工程初步设计阶段导流方式设计大纲； (4)业主或建设单位提出的有关书面要求。

2.2 主要设计规范(1)SL 5021－93 水利水电工程初步设计报告编制规程； (2)SDJ 338－89 水利水电工程施工组织设计规范（试行）； (3)SDJ 21－78 混凝土重力坝设计规范（试行）及其补充规定； (4)SD 134－84 水工隧洞设计规范(试行)。

33.1根据SDJ 338－89的有关规定及导流规划安排，本工程导流底孔为临时（与永久＿＿孔①——根据《项目设计大纲》确定的枢纽②——指电站的主要建筑物如：混凝土重力式拦河坝、坝后式厂房、溢洪道、泄水底孔等；③——④——⑤——指汛期与导流底孔一起联合渡汛的泄水建筑物如： 坝体缺口、永久底孔等。

5导流底孔设计洪水标准为＿＿年一遇洪水重现期，相应的河道上游来水流量为 m 3/s 。

3.2本工程推荐选用 导流方案，初期导流建筑物为 围堰挡水， 岸导流泄水，后期采用导流底孔过流，坝体（临时断面）挡水。

整个导流及渡汛共分 期，导流底孔是第 期导流的主要泄水建筑物。

导流规划的各期技术特性见表1表1 导流技术特性表3.3(1)坝址区地形图（1/1000～1/2000(2)坝址区地质平、剖面图（1/1000～1/2000(3)导流底孔轴线地质纵、横剖面图（1/500～1/1000(4)坝址区基岩顶板等值线图（1/500～1/1000(5)1)导流底孔的地质条件，从进口到出口所分布的岩层主要有 ……，其中进口座落于 岩层上，出口座落于 岩层上。

穿经地段主要地质构造有 。

各岩层的岩石物理力学指标见表2。

表2 岩石物理力学指标表kN/m3抗压强度Mpa变形模量Mpa泊桑比μ2）导流底孔基岩与混凝土的抗剪指标见表3表3 基岩与混凝土的抗剪指标表提示：设计洪水应根据拦河坝的类型、级别及其临时挡水的断面型式确定，其相应的来水流量为坝体的挡水流量，导流底孔的设计泄量应根据所有参与泄洪的泄水建筑物与挡63.4 水文、气象资料 3.4.1 坝址分期洪水工程是 江（河）梯级规划的第 个梯级水电站，其坝址以上控制流域面积 km 2，占全流域面积的 ％。

本工程上游已建有 水电站，其下泄洪水流量的构成主要由 组成，一般以 月份作为汛期， 为枯水期，各期洪水流量成果见表4。

表4 分期洪水最大流量成果表 单位：m 3/s3.4.2 设计洪水过程线见表5表5 设计洪水过程线表3.4.3 坝址水位流量关系曲线见表6表6 坝址水位流量关系曲线表3.4.4 枯水期月平均流量及其构成见表7表7 坝址枯水期月（旬）平均流量表 单位：m 3/sn3.4.5 坝址典型年来水量及分月流量见表8表8 坝址典型年来水量及分月流量表 单位：m 3/s73.4.6 坝址区气象资料见表9表9 坝址区气象资料表mm3.4.7（1） 坝址多年平均输沙量 万t （2） 坝址汛期平均输沙量 万t （3） 坝址最大年输沙量 万t（4） 坝址多年平均含沙量 kg/m 3 （5） 坝址汛期平均含沙量 kg/m 3 （6） 坝址汛期最大含沙量 kg/m 33.5(1)枢纽总平面布置图（1/1000～1/2000(2)各泄水建筑物平、剖面图（1/500～1/1000(3) (4)(5)3.6(1)(2)混凝土配合比的试3.7(1)(2)(3)(4)484.1 设计任务(1)(2)(3) (4) (5)4.2 4.2.1（1 （2 （3 4.2.2 4.2.3 导流底孔按临时建筑物设计(与永久 孔结合情况除外)，不考虑地震等意外情况。

5 导流底孔布置及体形设计5.15.2(1)导流底孔布置应结合工程后期导流及渡汛要求，结合永久水工建筑物和其他渡汛(2)导流底孔设置数量、其进出口高程及断面尺寸，除满足工程后期渡汛的条件外，(3)导流底孔布置应尽量与永久泄水建筑物结合。

与永久建筑物结合的部分，除满足(4)导流底孔与明渠结合时，应尽量避免在底孔上部设置缺口或梳齿形成双层过流，(5)(6)(7)导流底孔体形及结构布置，应与下闸封堵设计、施工及运行统一考虑，达到封堵(8)(1)导流底孔的位置应尽量靠近主河槽或将导流底孔布置在溢流坝段内，可充分利用永久泄水建筑物(2)导流底孔如不直接与永久泄水建筑物结合，一般应将其进、出口段建筑物贴靠在大坝上。

(3)对于出口下游有防冲要求时，导流底孔应在其出口设置消力戽或其它消能设施。

导流底孔出口消能工的设计，除满足下游防冲要求外，同时应考虑避免不利(4)95.35.566.16.1.1(1)在不影响截流、封堵的条件下，导流底孔的进口高程不宜选择太低，一般应略高(2)有过木要求的导流底孔，其进、出口高程应基本平顺，并使之在设计过木流量范(3)导流底孔进口要求在设计水头范围内，选取合适的进口形式，一般宜采用顶部椭(4)导流底孔进口设置进水塔或其它形式的建筑物时，应考虑下闸封堵时沉放闸门的工作平台。

该平台高程应以不受下闸及底孔封堵施工期上游水位的影响为前提，以及(5)(6)底孔进口的闸门后应设通气孔，并保证其有良好的通气条件。

通气孔尺寸根据通(1)导流底孔的设置数目与断面尺寸，应通过渡汛方案的综合水力计算确定。

导流底孔(2)导流底孔的断面形式可采用城门洞形或矩形断面，但采用矩形断面时，因其结构要(3)导流底孔按有压流设计时，其出口可采用洞顶压坡或收缩断面的形式，以保证在设计条件下，底孔内形成稳定的压力流态，采用洞顶压坡的坡度一般为1∶8～1∶12。

(4)采用明流设计的导流底孔，其洞内应保持足够的通气空间，并使之在各种上游水位条件下，都能限制明满流交替的流态发生。

(1)如无特殊要求，导流底孔按临时建筑物设计时，一般在其出口下游可不设专门的消能工。

(2)在下列条件下，应研究导流底孔的下游消能问题，并结合模型试验研究消能1）导流底孔设计运行水头较高，底孔出口流速较大时（流速大于10m/s2）导流底孔出口下游河床地质条件不好，有可能因底孔出流的冲刷危及坝基下游、岸3)导流底孔紧靠厂房尾水渠时，可能因其出流冲刷造成尾水渠淤积。

10（1（2（3（4(5(66.1.2（1）计算底孔泄流能力时，不考虑双层过水及底孔进口前的立轴漩涡挟气串入孔内对（2）在进行导流底孔参与坝体临时渡汛的调洪演算时，所有泄流孔口均按无控制敞泄计算下泄（3）对于上游有梯级水库的情况进行调洪演算时，不考虑本工程的调洪作用对上游梯6.2 6.2.16.2.1.1（1）在设计水位及设计流量下，其底孔是在有压流的情况下运行，不允许出现负压；（26.2.1.2（1）当下游水位低于洞顶高程时，按自由出流情况考虑：H/a ＜ 1.2 1.2≤H/a ≤ 1.5H/a ＞ 1.5式中：a ——底孔过水断面高度，mH ——从底孔进口底板高程算起的上游水深，m（26.2.1.3（1）无压流情况的计算公式：H ——从底孔进口底坎算起的上游水头，m ； V 0——底孔进口前的行进流速，m/sb ——底孔宽度，mgaV H H 200+=11m ——流量系数，m=0.32～0.36； σs ——（2）半压力流的计算公式：(2)式中：ω——底孔过水断面面积，m 2；a ——底孔高度，m ；μ——流量系数，μ＝0.576～0.67；η——底孔出口水流收缩系数，η＝0.735 （3）有压流的计算公式：(3) 式中：μ——流量系数；ω——底孔过水断面面积，m 2； T 0——从底孔出口底板算起的上游水头； h p ——① 自由出流时：h p ＝（0.85～1.0）a② 淹没出流时：hp ＝h sh s ——6.2.1.4对有压流情况，流量系数受进口体形、各种局部水头损失以及沿程水头损失的影响，可由下式计算：(4)式中：ζi ——各种局部水头损失系数；L ——导流底孔长度； R ——过水断面的水力半径； C ——6.2.2(1)导流底孔的封孔闸门型式，应根据底孔进口形式、孔口尺寸、总水压力并结合工程(2)当采用钢闸门时，应尽量将封孔闸门与永久泄水孔的闸门结合使用，并注意可能采(3)导流底孔封堵下闸的设计流量，可采用下闸封堵时段的 5 年～10 年重现期的月或)(20a H g Q ημω-=()ph T g Q -=02μϖ⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∑R C gL i 2211ξμ提示：对于进口有压而洞内为明流的导流底孔设计，可参见进口有压短管的体形设计及基本12(4)导流底孔下闸封堵的时间应满足以下条1234(5)导流底孔封堵闸门的挡水总水头，应根据水库蓄水、初期发电、底孔封堵施工及坝体渡汛等要求综合确定。

77.1(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)7.27.2.1（1）底孔进水塔结构及稳定计算，应考虑其结构物施工期及运行期的荷载组合情况； （2）坝内孔口结构应力分析按设计运行期的荷载组合设计，同时应满足永久建筑物的设（3）导流底孔出口消能段的结构及稳定计算，应考虑底孔运行期及封堵期的各种不利荷7.2.2导流底孔进出口建筑物均贴靠在大坝上，为岸塔式建筑物。

其整体稳定主要受地基7.2.37.2.4底孔封堵段的形式及长度不但应满足挡水稳定要求，还必须考虑坝体应力、温控及7.3 7.3.1导流底孔在其施工期、运行期及封堵期所承受的荷载，主要有：自重、水重、内水压力、外水压力（包括扬压力）、动水压力、脉动压力、冲击力、拖拽力、泥沙压力、施工及设备荷载、以及地（113（21)作用在出口底板上的动水压力出口底板上的动水压力可近似地按静水压力计算，方向垂直板面，其计算公式如下：P ＝k a ρh cos θ(5)k a ——单位换算系数（k a ＝9.81）； ρ——水的密度；h ——垂直于面板的水深； θ——2)反弧段上的动水压力，其水平和垂直分力可按下式计算：P x ＝［k a q ρυ(cos φ2－cos φ1］/g (6)垂直分力：P y ＝［k a q ρυ(sin φ2＋sin φ1］/g (7)式中： k a ——单位换算系数（k a ＝9.81）；ρ——水的密度； υ——出口流速；φ1、φ2——（3设计中脉动压力按不利方向计：(8) αm ——脉动压力系数，对直线段 αm ＝5对挑坎曲线段 αm ＝10对边墙段 αm ＝5 ％；v ——（4）冲击力(9) P α——作用在鼻坎或反弧段上的冲击力； A α——尾坎迎水面在流速方向上的投影面积； k a ——阻力系数（k a ＝1.2～2.0）； v ——（5）拖拽力T ＝k t ·ρ·R ·J ·S (10)R ——计算板块的水力半径；⎪⎪⎭⎫⎝⎛±=g v k p m m m 22ρα⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=g v A k p a a a22ρ14S ——计算板块的过水表面积； J ——J ＝〔（1－Φ2）H 〕/L ；Φ——计算段的流速系数（Φ＝0.9～0.95）； H ——计算段始末的水位差； L ——（6）水平泥沙压力(11) ρn ——kN/m3h ——泥沙淤积高度；Φ——7.3.2导流底孔分部位设计荷载组合，见表10。