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跨流域调水工程输水建筑物糙率研究

文档名称:跨流域调水工程输水建筑物糙率研究
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文档名称:跨流域调水工程输水建筑物糙率研究
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上传者:ustb2010
添加时间:2019/05/21
内容摘要:
科研与管理
水利规划与设计
2010年第3期
跨流域调水工程输水建筑物糙蕐硏究
任强
(南水北调中线建管局天津建管部天津300134)
摘要】对于长距离输水工程,合理选取糙率值意义重大。本文分析了引洮供水一期总干渠隧洞的具体运行
状况、工程特点等,结合与其类似的引大入秦总于渠原型观测及研究,综合考虑引洮供水工程总干渠实际能达
到的二次衬砌浇筑水平,提出了各类建筑物糙率值优化建议,有效减少了开挖断面,节约了工程投资,对国内
水工隧洞的设计有一定借鉴作用。
关键词】水利工程水力糙率研究输水建筑物
DO编码】10.3969/ J. Issn.1672-2469.2010.03.014
【中图分类号】TV672「文献标识码】B【文章编号】1672-2469(2010)03-0043-03
1工程概况
但对于长距离输水工程,其合理选取糙率n值意义
重大。相关设计颊范中的糙率系数沿用20世纪施
引洮供水工程是甘肃省在建的大型跨流域调水工技术和工艺水平条件下的推荐值,随着施工工艺
程,其建设任务是重点解决中部于早地区城镇生水平的提高,实际糙率值虽小于推荐值,但如何
活及工业用水、灌溉及农村人畜饮水、生态环境用科学合理的选取,设计单位却没有可以准确把握的
水等。引洮供水一期工程总干渠自九甸峽枢组水库依据。
右岸取水,全长10.47km,其中:隧洞15座,总
引洮供水工程是以隧洞为主的长距离输水工
长度93.52km;渡槽9座,总长度1.76km;暗渠程,工程设计中水力糙率取值对输水建筑物断面确
22座,总长度3.72km;明渠11.21km;总干渠平定起着至关重要的作用,直接影响输水断面大小和
均纵坡=1/534。隧洞为总千渠主要建筑物,占工程建设投资。评估预计南水北调中线工程北京干
全长的84.7%。总干渠设计流量为32m/s,加大銭糙率π值每降低0.001,就会使工程包括泵站的
流量为36m/s,隧洞纵坡1:1500,矩形渡槽纵坡投资减小数亿元;万家寨等输水工程隧洞设计中由
1:1300,U形渡槽纵坡1:1250,暗渠纵坡1:1500于糙率选取较保守,建成后均存在实际糙率较设计
和1:2000。隧洞工程分为钻爆法施工及TBM全断值偏小的问题。
面掘进机施工两大类,支护衬砌型式各不相同。钻
因此,结合工程输水建筑物结构设计特性,以
爆法施工隧洞13座,总长度57.90km,采用一次及施工方式、混凝土浇筑技术水平,选择已建成的
支护喷锚,二次衬砌模筑钢筋混凝土的复合式:类似工程,通过原型观测及科学研究,确定不同类
TBM全断面掘进机施工隊洞2座,总长度型建筑物能够达到的最小及平均水力糙率,为引洮
35.49km,采用预制钢筋混凝土管片龟背式纵横向工程设计时合理选用糙率提供科学依据,并最终达
拼接衬砌;渡槽及眳渠建筑物均为模筑钢鎊混凝士到减小输水断面,降低工程建设投资的目的,其经
结构。
济效益和社会效益十分显著。因此,对引洮供水
期工程总于渠输水建筑物水力糙率进行科学研究是
2研究目的及意义
糙率ル的取值是水力计算中的一个常规问题,
作者简介:任强(1966年一),男,高级工程师。
科研与管理
水利规划与设计
2010年第3期
非常必要的
曼宁公式,曼宁公式首次给出了谢オ系数与水力半
3水力糙率研究的历史、现状与进展
径和糙率的关系,进一步为谢才公式的实际应用创
造了方便的条件。
1775年法国工程师谢才提出了著名的谢才公
近几十年来,国内许多设计、研究单位先后
式=C√R7,解决了明渠流速与水面比降的关做了大量原型观测试验工作,取得了十分珍贵的
系,系数C称为谢オ系数。谢才曾认为系数C是实测糙率资料。这些研究资料表明,采用现代工
个常数,但经后人的大量试验和实测资料表明C艺施工的输水建筑物糙率系数和目前常用设计值
值不是常数,而与过水断面形状、壁面粗糙度以及0.014~0.016相比,要小20%~30%,部分实
雷诺数等因素有关。计算谢才系数的公式很多,其际工程原型观测得到的糙率值与设计选用糙率值
中应用最为普遍的是1889年愛尔兰的曼宁提出的见表1。
表1国内部分已建成输水工程实测糙率
工程名称
断面形状
树砌特性
设计糙率
实测糙率
设计流量峻工时间
(m2/8)
(年)
引黄济青明渠
梯形
混凝土预制扳
0.016
0.011~0.013
1989
引滦入津媵洞
直堵圆拱
混凝土现浇
0.0l5
0.0125
60
1983
以礼河电站引水渠道
矩形
混凝土现浇
0.0115-0.0123
草坡电站引水渠道
矩形
混凝土现浇
0.013
0.011m0.013
15.4
1988
底板钢筋泥誕士衬砌,侧墙及
引兰人汤隧洞
直墙圆拱
0.014
0.0133
199
顶拱喷锚混凝衬砌
大朝山电站导流燧洞城门洞形
钢模板混凝土衬砌
0.015
0.012
4920
1999
碧口溢洪道
矩形
滑动钢模,人「抹平收面
0.0116
27.1-28.5
1978
4研究方式、技术路线及方案
混凝土预制板衬砌梯形明渠;⑥组合钢模板浇筑钢
筋混凝土矩形明渠。
4.1研究方式
上述施工方式及断面形式均可在引大人秦工程
引洮供水一期工程总干渠输水建筑物类型较选取相应渠段进行糙率原型观测研究。经过现场踏
多,具备典型的不同类型输水建筑物特征。结合不劫,试验观测渠段共选定5处,分别为30A隧洞
同类型输水建筑物,研究方式采用已建正常运行工盘道岭隧洞,大沙沟渡槽,林坪沟U形渡槽和林
程原型观测为主,结合理论分析与计算、辅以模型坪汋弧底梯形明渠。
试验等科学技术手段,做到资料翔实,论据眀晰准4.2研究技术路线与方案
确,结论可靠。
输水建筑物糙率试验硏究的关键技术是水位与
原型工程确定为甘肃省引大入秦工程总干渠,流量的量測,这些数据应在原型输水工程中通过原
该工程总干渠与引洮供水工程总干渠在工程规模和型观测获取。输水建筑物的檵率与过水断面形状尺
技术特性等方面均具有相似性,与引洮供水工程同寸有关,模型试验研究很难达到原型观测的效果,
属于甘肃省境内,开展研究工作时也便于协调因此研究以原型观测为主,采用先进量测设备和技
配合。
术手段,获取高质量的原型观测数据,结合理论分
研究内容结合引洮供水一期工程总干渠输水建析的技术路线进行研究。
筑物类型及混凝土浇筑或预制的不同施工条件,选
本着安全、可靠、准确、先进的原则,对试验
择以下几种类型过水断面进行研究:①钴爆法施工难度最大的隧洞水位量测,采用压力传感器和高精
隧洞、组合钢模板浇筑二次衬砌钢筋混凝土;度超声波双水位监测技术,隧洞水位数据传输采用
②1BM全断面掘进机施工隧洞,预制钢筋混凝土管国际先进的CAN( Controller Area Network)控制器
片衬砌;③组合钢模板浇筑钢筋混凝土矩形渡槽;局域网现场总线技术,试验过程
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