高拱坝施工导流洞结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水利水电工程中导、截流施工技术领域，尤其涉及一种在高拱坝施工 中的导流洞结构及其设计方法。
【背景技术】
[0002] 在深山峡谷地区的高拱坝建设过程中，围堰全年截、断流，通过导流洞导流的施工 导流方式应用最多，导流洞的合理布置设计成为高拱坝工程施工导、截流设计的关键问题。 目前在初期导流时，对于汛期洪水流量在5000~7000m3/s的流域建设高拱坝工程中一般 要求布置两条导流洞，然而传统的导流洞布置设计主要考虑工程的地形地质条件、枢纽建 筑物布置及施工总布置的特点，其只需要满足河床截流、度汛、导流洞下闸后的下游供水的 要求即可，因此设计时往往采用"等高程同断面"的两条导流洞布置方案。近些年来，随着 高拱坝建设施工导截流设计技术的发展，在导流洞多功能性和对不同发电工期的适应性等 方面对导流洞布置设计提出了更高的要求，传统的导流洞结构已经无法满足更高的要求。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是提供一种在非度汛时期可利用导流洞进行交通运输的 高拱坝施工导流洞结构及其设计方法。并且还能提高对导流洞后期下闸封堵的安全性以及 适应不同发电工期的要求。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高拱坝施工导流洞结构，包括入口 端与上游围堰上游的河道连通，出口端与下游围堰下游的河道连通的导流洞，所述导流洞 包括高洞和低洞，所述高洞的底板高程高于低洞的底板高程；并且高洞入口端的底板与上 游河道侧的交通道路连通，高洞出口端的底板与下游河道侧的交通道路连通；在非度汛时 期，仅通过低洞导流，并且在此期间高洞入口端的底板高程Hgr高于该处河道内的水位高 度hr，高洞出口端的底板高程Hgc高于该处河道内的水位高度he。
[0005] 进一步的是：高洞入口端的底板高程Hgr不低于低洞入口端的顶板高程Ldr。
[0006] 进一步的是：高洞入口端的底板高程Hgr与低洞入口端的顶板高程Ldr相同。
[0007] 进一步的是：所述导流洞由一个高洞和一个低洞组成。
[0008] 进一步的是：根据当地河道2年一遇的度汛指标得到的该度汛指标下高洞入口端 处河道内的水位高度为hr2,高洞出口端处河道内的水位高度为hc2,并且Hgr > hr2以及 Hgc > hc2〇
[0009] 进一步的是：根据当地河道5年一遇的度汛指标得到的该度汛指标下高洞出口端 处河道内的水位高度为hc5,高洞出口端的顶板高程为Lgc，并且Lgc > hc5。
[0010] 进一步的是：所述低洞设置在靠近上游围堰以及下游围堰的一侧。
[0011] 另外，本发明还提供一种上述高拱坝施工导流洞结构的设计方法，包括如下步骤，
[0012] a、首先确定高洞和低洞的洞线位置；
[0013] b、其次确定低洞入口端的底板高程Hdr和低洞出口端的底板高程Hdc以及低洞洞 宽Bd和低洞洞高Ad，并且Bd < Ad ;
[0014] c、再确定高洞入口端的底板高程Hgr和高洞出口端的底板高程Hgc以及高洞洞宽 Bg和高洞洞高Ag，并且Bg < Ag ;
[0015] d、复核由高洞和低洞组成的导流洞结构是否满足度汛指标要求：若满足度汛指标 要求，则至下一步骤；否则，重复步骤b、c、d，并调整高洞和/或低洞，直到满足度汛指标要 求为止；
[0016] e、复核高洞是否满足在非度汛时期作为交通道路使用的要求：若满足高洞在非度 汛时期作为交通道路使用的要求，则至下一步骤；否则，重复步骤b、c、d、e，并调整高洞和/ 或低洞，直到满足在非度汛时期作为交通道路使用的要求要求为止；
[0017] g、得到导流洞结构。
[0018] 进一步的是：在步骤 b 中，Nr_3 米^i Hdr < Nr+6 米；Nc_2 米^i Hdc < Nc+3 米；其 中，Nr为低洞入口端处的河底高程，Nc为低洞出口端处的河底高程；并且低洞洞宽Bd的取 值范围为8米彡Bd < 18米；并且hr-Hdr < 10米；在步骤c中，高洞洞宽Bg的取值范围为 7 米< Bg。
[0019] 进一步的是：在步骤e和步骤g之间，还包括如下步骤：
[0020] f、复核导流洞结构是否满足对不同发电工期的要求，以及是否满足对下游持续供 水的要求和是否满足对下闸蓄水发电的要求；若导流洞结构同时满足对不同发电工期的要 求、对下游持续供水的要求和对下闸蓄水发电的要求，则至下一步骤；否则重复步骤b、c、 d、e、f，并调整高洞和/或低洞，直到满足对不同发电工期的要求、对下游持续供水的要求 和对下闸蓄水发电的要求为止。
[0021] 本发明的有益效果是：通过对高、低导流洞的合理布置，尤其是对低洞的尺寸设 置，使其大小满足：在非度汛时期，可仅通过低洞即可满足导流要求，而高洞则可通过与入 口端和出口端对应设置的交通道路连通，进而通过高洞实现交通运输，达到"一洞多用"的 目的；而在度汛时期，当低洞无法满足度汛期的洪水导流时，可通过高洞协助进行导流，进 而满足度汛要求。另外，导流洞结构，还可减小了边坡开挖工程量，降低了投资；高洞还可省 掉入口端施工围堰，降低了导流洞进口施工的难度；本发明所述的导流洞结构还可适应不 同发电工期、其适应性更强；可减小闸门挡水发电水头，降低闸门破坏风险；减小最后下闸 闸门尺寸，增加了动水操作的水头范围。另外，通过高、低洞设置结构，导流洞引流的入口端 对应上游液面高度变化范围更大，因此在后期对导流洞下闸蓄水时，通过对高、低洞的先后 下闸可实现对下游的接力供水，减少下游断流时间，降低断流后对下游生态环境的破坏；由 此可避免在拱坝坝身设置导流底孔，从而改善坝体结构应力分布，对坝体结构安全有利。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明所属的高拱坝施工导流洞结构的俯视图；
[0023] 图2为从导流洞入口端所示的高拱坝施工导流洞结构的示意图；
[0024] 图3为仅绘制导流洞入口端的截面示意图；
[0025] 图4为仅绘制导流洞出口端的截面示意图；
[0026] 图5为本发明所述设计方法的设计流程图；
[0027] 图中标记为：上游围堰1、下游围堰2、高洞3、低洞4、高洞入口端31、高洞出口端 32、低洞入口端41、低洞出口端42、大坝5、高洞入口端的底板高程Hgr、高洞出口端的底板 高程Hgc、低洞入口端的底板高程Hdr、低洞出口端的底板高程Hdc、高洞入口端处的水位高 度hr、高洞出口端处的水位高度he、低洞入口端的顶板高程Ldr、高洞出口端的顶板高程为 Lgc、2年一遇的度汛指标下高洞入口端处的水位高度hr2、2年一遇的度汛指标下高洞出口 端处的水位高度hc2、5年一遇的度汛指标下高洞出口端处的水位高度hc5。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0029] 如图1至图4中所示，本发明所述的高拱坝施工导流洞结构，包括入口端与上游围 堰1上游的河道连通，出口端与下游围堰2下游的河道连通的导流洞，所述导流洞包括高洞 3和低洞4,所述高洞的底板高程高于低洞的底板高程；并且高洞入口端31的底板与上游 河道侧的交通道路连通，高洞出口端32的底板与下游河道侧的交通道路连通；在非度汛时 期，仅通过低洞4导流，并且在此期间高洞入口端31的底板高程Hgr高于该处河道内的水 位高度hr，高洞出口端32的底板高程Hgc高于该处河道内的水位高度he。
[0030] 本发明通过设置两种不同高程的高洞3和低洞4,同时将高洞3进行相应的改造， 实现在非度汛时期，可仅由低洞作为导流洞，而利用高洞作为上、下游之间的运输通道；达 到"一洞多用"的目的；当然，为了达到上述目的，对高洞的底板高程以及对低洞的洞径大 小是有一定要求的，具体体现为：在非度汛时期，低洞4的洞径大小应当满足：仅通过低洞 4即可满足当地河道的导流要求，而对于高洞，则要求在非度汛时期，高洞入口端31的底板 高程Hgr高于该处河道内的水位高度hr，高洞出口端32的底板高程Hgc高于该处河道内的 水位高度he ;这样才能保证河水不会进入高洞，确保高洞能作为道路交通使用。在度汛时 期，则可由高洞和低洞共同进行导流，确保导流洞能满足度汛期的导流要求。
[0031] 另外，为了尽量错开高洞入口端31与低洞入口端41在竖向上的分布，使高洞入口 端31和低洞入口端41两者结合后能适应上游河道内更高的水位变化，如图3中所示，将其 设置为，高洞入口端31的底板高程Hgr不低于低洞入口端41的顶板高程Ldr ;并且进一步 可设置为，高洞入口端31的底板高程Hgr与