濕地公園設計說明及隧洞設計方案

濕地公園設計說明一、項目概述某某縣位于江西中部偏東，撫州地區(qū)南部。地處東經(jīng)116.01--116.28，北緯27.03--27.43。東接南城，南豐縣，南接樂安，崇仁縣。西毗寧都縣，北靠臨川市。地理位置的氣候風貌為亞熱帶季風氣候，四季分明，日照充分，雨量充沛，全年氣候溫和濕潤，非常適宜景觀水景的設置和各類大中型灌木，喬木，地被的種植。“某某濕地公園”位于某某縣城新區(qū)某某頭兩側(cè)，南靠濱江大道，北臨某某河，規(guī)劃總面積:33萬余平米；其中，陸地河灘面積約206畝，約14萬余平米；規(guī)劃區(qū)域內(nèi)某某河水域面積約：19萬余平米。二、項目設計依據(jù)1、中華人民共和國《城市綠化條例》2、國家《公園設計規(guī)范》3、《城市濕地公園規(guī)劃設計導則(試行)》4、政府對該項目的批文批示，5、建設方提供的水文地質(zhì)和地形圖等基礎資料；6、建設主管單位的指導意見7、對現(xiàn)場初步踏勘后收集的資料三、規(guī)劃設計基本原則1、人性化設計原則濕地公園是位于某某新城區(qū)內(nèi)，其建設目地之一是為了提高和改善市民的物質(zhì)和精神生活質(zhì)量，因此不僅需要注意物質(zhì)性的硬環(huán)境，還需注意精神文化的軟環(huán)境。不但應具有景觀環(huán)境，而且要具有濃郁的人文氣息和溫馨的感情色彩，使之成為市民放松身心，融合自然，享受生活的場所。充分利用環(huán)境的心里學，行為學和人體學等原理，從人的角度上尋求行為上的舒適，視覺上的美感和心靈上的愉悅。2、和諧共存和持續(xù)發(fā)展的原則把自然、人、社會緊密結合，相互滲透，讓生態(tài)服務功能和歷史文化信息繼續(xù)隨著某某河流淌，使市民生活在一個充滿生機并富有文化精神的環(huán)境中。3、因地制宜的原則根據(jù)現(xiàn)有的地形，地貌特點，因勢利導地引導某某縣濕地公園的建設，合理組織游憩空間，并根據(jù)當?shù)氐臍夂蚝唾Y源條件合理進行綠化環(huán)境建設。4、自然生態(tài)的原則濱江綠化帶在景觀要素與設計構思中，其生態(tài)功能是第一位的，它對于城區(qū)內(nèi)環(huán)境的改善起著重要的作用，因此，本次設計的重點是圍繞，以植物造景為主的生態(tài)習性及形態(tài)、色彩、質(zhì)地等營造各具特色的景觀區(qū)域。植物配植運用喬、灌、草相結的多層次植物群落的構筑，在有限的綠地范圍內(nèi)達到最大的綠量，使之產(chǎn)生最大的生態(tài)效益。在城市道路---“灰色景觀帶”和城市河流---“藍色景觀帶”的中間形成一條充滿綠色，生機盎然的“綠色景觀帶”作為城市景觀的補充和完善。5、親水的設計原則濕地公園沿某某河展開，現(xiàn)狀決定了親水性設計的原則。水，對人類有著開然的親和力，園林的親水性設計就是為了滿足人們的這種需求。因此，沿河邊布置鋪裝硬地，布置園路，點綴景觀建筑小品，所有鋪裝小廣場，園路，景觀小品均依水展開，給人以感官上的愉悅，心里上的愜意，同時，又可在立面上豐富河道景觀。6、休閑的設計原則休閑性是現(xiàn)代城市綠地設計重要的特征之一，是生活性景觀設計的重要內(nèi)容，又是體現(xiàn)現(xiàn)代景觀設計的“人本主義”原則的重要標志之一。任何設計都是為了人類更好的生存，生活，給人的生活帶來娛樂悠閑，幽雅的感受，所以在設計中精心設置了園路，達到線型流暢，步移景異的效果。一切園林要素的布置都要滿足人們工作之余的放松和休閑，最終體現(xiàn)景觀設計“以人為本”的原則。四、規(guī)劃設計指導思想1、以現(xiàn)代園林藝術構成理論為指導遵循某某新城區(qū)總體規(guī)劃，以現(xiàn)代園林藝術構成理論指導園林規(guī)劃設計。通過園林建筑及小品、石景、綠化造景等造園要素，突出濕地主題，使其與自然景觀相融合，創(chuàng)造優(yōu)美的人文環(huán)境，提高某某新城區(qū)的城市品味。2、運用園林環(huán)境藝術設計手法注重運用園林環(huán)境藝術設計手法，使整體環(huán)境具有較好的景觀觀賞性，同時使某某濕地公園景觀富有深厚的文化內(nèi)涵和底蘊，以及景觀特色。3、選擇性的保留部分現(xiàn)有樹木該地塊經(jīng)過褪耕還林建設，現(xiàn)有植被覆蓋率較好，形成了獨特的自然風景。在新的環(huán)境景觀建設時，尤其是園林建筑和小品建設，應有選擇的保護好現(xiàn)存喬灌木，并根據(jù)景觀建設的需要，采用喬灌草多層次配置造景的手法，增加一些觀賞價值較高的樹種，以提高植物群落的景觀品味。4、園林建筑和小品體現(xiàn)時代特征并融入自然環(huán)境園林建筑和小品既要具有現(xiàn)代所必須的設施和便利，體現(xiàn)時代特征，又要在外形上力求與濕地生態(tài)風格相符。5、貫徹“以人為本，人與自然共存”的思想貫徹“以人為本，人與自然共存”的思想，以景觀生態(tài)學理論為指導，吸收國外環(huán)境景觀設計的先進理念，繼承中國傳統(tǒng)造園思想，充分發(fā)揮綠地對環(huán)境的改善作用，形成濕地公園完整的環(huán)境體系，使建筑及小品能完全融入到大自然中去，成為大自然的一分子。五、濕地公園功能分區(qū)和總體構思某某河原為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉用的農(nóng)灌河，周邊均為農(nóng)田，菜地。隨著某某縣城建設的發(fā)展，該項目周邊規(guī)劃為城市功能用地，濱江大道南側(cè)為某某一中，河道的性質(zhì)亦將轉(zhuǎn)變成縣城景觀河道。因此設計的目標是將規(guī)劃范圍內(nèi)的濱水綠帶建造成某某縣城帶狀開放性濱江濕地生態(tài)公園，成為市民休閑，游憩，交往的良好場所。同時，通過濱河綠地的建設，能夠很好地調(diào)節(jié)周邊自然環(huán)境的氛圍和城市色彩。濕地公園的初步分為五大功能區(qū)：濕地生態(tài)景觀區(qū)水上運動休閑區(qū)疏林草地區(qū)百鳥園自然生態(tài)區(qū)5、農(nóng)耕民俗文化區(qū)。六、空間意境構想1、意境構想沿湖濱景觀道徐行，喧鬧聲漸漸遠去，主游路兩邊綠樹林立；某某河長河似練，春水東流。水溶于景，景包含水，粼光閃耀，輕舞妞揚，明月之夜，把酒臨風或泛舟其上，“舟遙遙以清風飄飄以征衣”，桃源勝景乍現(xiàn)眼前，心情隨之雀躍奔騰，波瀾不驚的紊流蕩起細致漣漪，遠處花木蔥郁，青翠欲滴，亭臺廊架隱于山林中；時而空間感受狹長，時而豁然開朗，空氣中慢慢彌漫晨露，令人浮想。2、景觀設計意境：濕地覓趣、棧橋臥波、荷塘詩意、蛙鳴魚躍綠波引勝、魚舟唱晚、四季花溪、杉杉相印、碧野芳蹤、竹翠桃碧、陽光溪地、秋色生輝林深鳥鳴、桑青水碧、層林盡染、蘆蕩掩映七、景觀元素和景觀主題設計構思1、景觀主題一水景水，在我國的古典園林中水是極為重要的構圖元素。設計中經(jīng)常利用設置湖泊，池澤，流泉，匕瀑等水景來豐富景觀，調(diào)節(jié)生態(tài)，甚或作為組織空間的脈絡。人見流水而思源，登高山而望遠，進廟堂而思佛追古。水為萬物之靈，生命之源。水令人致遠，石令人思古。臨近水邊，使人心曠神怡，遠離塵囂，靜謐和平。水，更賦予公園以最自然的靈性美感，穿越曲折蒼勁的老松木板橋，蜿蜒的卵石水溪，各種嶙峋的露頭石或散點或成組的擺放，半掩半露；各種奇花異木彌漫開的是帶有森林的氣味；耳聞某某河嘩嘩的水聲，溶于景內(nèi)，鳥語花香，“念往昔繁華競逐，嘆門外樓頭，悲恨相緒”。一草一木、一山一水通過有意的設計，將人與自然交流的精神境界合并，從而達到“天、地、人”合一。本案萃取了中外園林設計精華，充分利用某某河下游滾水壩建成后，水道變寬、水流變緩，因地制宜，引某某河水進入園區(qū)，形成小溪在林間穿行的景觀效果，并在各景觀節(jié)點則設置旱地噴泉、親水平臺等，構成景觀設計的高潮，成為人們駐足停留、休息交流的場所。如此點、線、面結合，使水景設計主次分明，層次豐富，空間富于變化。2、景觀主題二駁岸線；某某河岸線多為不規(guī)則駁岸，蜿蜒回旋，結合湖畔郁郁蔥蔥的林帶，成縈繞迂回之勢，水清木華，空間峰回路轉(zhuǎn)，虛實退進，千姿百態(tài)。沿湖而行，水流勃勃，落英紛紛，美不勝收。將白然引在身邊，成就長遠以來人反樸歸真，回歸自然的夢想。3、景觀主題三園路；本園的道路基本以“曲路”和“直路”構筑。曲路延承了中國古典園林的做法，縈繞迂回，曲徑通幽令人不禁浮想聯(lián)翩，“不識廬山真面目，只緣身在此山中”。直路是采用帶有西方景觀設計的時尚。在平面脈絡的規(guī)劃上，以直線與曲線交替變化，穿插交切，融合貫通，讓整個路脈系統(tǒng)“順”起來，同時多變的園路鋪裝形式和現(xiàn)代與傳統(tǒng)材料的交叉運用使園路變得更加豐富多彩，真正實現(xiàn)“移步換景，景隨步移”。在立面垂直空間的處理上強調(diào)了空間之間互相交錯與流動，增加了公園的通透性；公園的臺階坡道、綠地高低錯位，疊泉流瀑，亭廊的點綴，地形有機的波動，串連各組景觀，構造出一個大氣、舒展、蜿蜒的空間。4、景觀主題四園橋景觀設計中有橋可造，可謂錦上添花。我們的先輩有著非常優(yōu)秀的造橋技術和藝術。去江南看看，那里有數(shù)不盡的橋，連成一氣，橋橋有景，橋橋有情。而在此項目中我們運用中國古典造園手法一曲橋連接休閑島與湖岸。輕巧的橋身，簡約的護欄扶手，舒適的防腐木板材…，在這里應該稱得上是“隱隱妞橋隔夜煙，石攀西畔問漁船。桃花盡日隨水流，洞在清溪河處邊…”5、景觀主題五植物；綠色總與環(huán)境連在一起，江南的早春最是風景，綠色之營造應考慮其四維特點，即時空之變化。在植物配置上應充分利用本地植物資源，展現(xiàn)豐富多彩的四季景觀。應考慮當?shù)氐臍夂驙顩r，避免一季開花、一季蕭瑟，偏枯偏榮的現(xiàn)象，盡量使春色早臨，秋色晚去，使得綠色（花草樹木）有春之絢爛、秋之金黃。在配置手法上，春、夏之花，秋之葉、果，冬之枝、干都是很好的素材，或以春花為主，或以秋實為主，或可側(cè)重一面，突出一季：可建成為桃花源、葡萄溝、批把林、杏花村、幽蘭苑、荷花塘、修竹園、梅花弄、楊柳城等，更具詩情畫意。植物配置上體現(xiàn)本地鮮明的季相特點，順應天時，景色隨四季而變；使空間更具觀賞。6、景觀主題六農(nóng)耕民俗文化；某某不僅風光秀美，而且人杰地靈，文化根基雄厚，本設計充分利用某某的歷史文化（農(nóng)耕文化）氛圍，將之與現(xiàn)代生活理念相結合，引古博今，讓歷史長河徜徉在古樸的大地上塑造新的家園。農(nóng)耕民俗文化區(qū)主要表現(xiàn)某某悠久的歷史文化和民俗文化，從農(nóng)耕、桑蠶、漁事、服飾等等方面，通過巧妙的造園手法，將其表現(xiàn)在方寸之間。園區(qū)內(nèi)放置某某的特色農(nóng)耕物品，如：水車、手搖船等等八、景觀環(huán)境和小品設計建筑和景觀小品是構架臻善臻美生態(tài)水景公園的主要硬件，兩者互動，空間上相互滲透，相互協(xié)調(diào)相互映照，共塑公園環(huán)境的完美與和諧。本案運用推窗即見景、低首即望水的設計理念。景觀設計結合景觀小品、雕塑和綠化、各種形態(tài)路面和水面的交匯，淺灘溪流配合設置，層層遞進。從而達到景中有物物中有景、環(huán)抱圍合的優(yōu)質(zhì)生態(tài)。公共活動場地綠化、湖岸綠化、道路綠化等均有細致入微的設計，高低錯落，層次分明，虛實結合，從而真正達到景觀設計的勻質(zhì)感和理想化。九、地相景觀設計從早春到深秋，景觀的顏色由淺到深，但總的色相為綠色，在這個顏色的底色上，植物配置的色彩與季相對草坪空間景觀與藝術效果的影響是相當顯著的。景觀中的色彩需要組織，要掌握好補色對比、冷色對比、中和色、近似色補色對比的應用造成的不同景觀和意境，如在受光的草坪上種植大紅的花木和花卉，能取得明快的對比效果。樹木的色彩體現(xiàn)在葉、花、果、干四個部位，設計時應最先考慮葉色的安排。除少數(shù)色葉樹外，大多數(shù)樹木的葉色都呈綠色，但隨樹種、四季時間的不同而有深、淺、濃、淡之分。據(jù)了解，很多落葉樹的葉子在陽光透射下會形成光影閃爍的效果，葉背呈現(xiàn)出嫩黃色顯得輕快活潑。落葉樹的冬態(tài)也可持續(xù)較長時間。常綠樹葉子濃密厚重，冬天其色彩過于醒目也會造成重點分散而影響整體布局。草坪上配置的植物宜選擇花、果艷麗，花期（果期）較長的樹種，如紫薇、石榴、月季、薔薇、桃、杏、繡線菊類、櫻花、海棠類、珍珠梅、迎春、連翹、棣棠、錦帶花等。草花或其他地被植物及石塊等組成一些色彩艷麗、靈活多樣的花叢、花境、模紋及小景，在草坪的邊緣或中心，可以疏密相間、曲折有致地配置。在這類植物配置中，草花的栽植要根據(jù)草坪的空間形式、地形特點靈活掌握。另外要隨季節(jié)及時更換品種，保證花開不斷，常見的有國慶菊、一串紅、萬壽菊、太陽花、寶石藍、雞冠花、羽衣甘藍、金盞菊等；模紋和圖案植物色彩搭配一定要與草坪的綠色形成較鮮明的對比或較大的色度差，品種一般常用紅葉小槳、金葉女貞、小葉黃楊等，而且要及時修剪，保證模紋、圖案的清晰、整齊。十、水景的生態(tài)駁岸的設計河道斷面的處理和駁岸的處理有密切的關系。河道斷面處理的關鍵是要設計一個能夠常年保證有水的河道及能夠應付不同水位、水量的河床，可以采取一種多層臺階式的斷面結構，使其低水位河道可以保證一個連續(xù)的藍帶，同時至少滿足3一5年的防洪要求；當較大洪水發(fā)生時，允許淹沒灘地。1、自然原型駁岸對十坡度緩或腹地大的河段，可以考慮保持自然狀態(tài)，配合植物種植，達到穩(wěn)定河岸的目的。如種植柳樹、水楊、自楊、構樹以及蘆葦、葛蒲等具有喜水特性的植物，由它們生長舒展的發(fā)達根系來穩(wěn)固堤岸，加之其枝葉柔韌，順應水流，增加抗洪、護堤的能力。2、自然型駁岸對于較陡的坡岸或沖蝕較嚴重的地段，不僅種植植被，還采用天然石材、木材護底，以增強堤岸抗洪能力。如在坡腳采用石籠、木樁或漿砌石塊（沒有魚巢）等護底，其上筑有一定坡度的土堤，斜坡種植植被。實行喬灌草相結合，固堤護岸）。3、臺階式人工自然駁岸對于防洪要求較高、而且腹地較小的河段，在必須建造重力式擋土墻時，也要采取臺階式的分層處理。在自然型護堤的基礎上、再用鋼筋混凝土等材料確保大的抗洪能力，如將鋼筋混凝土柱或耐水原木制成梯形箱狀框架，投入大的石塊、或插入不同直徑的混凝土管，形成很深的魚巢、再在箱狀框架內(nèi)埋入大柳枝、水楊枝等；鄰水則種植蘆葦、葛蒲等水生植物，使其在縫中生長出繁茂、蔥綠的草木。十一、種植設計在設計中，種植景觀上考慮一定的層次，采用復合層次的綠化，增加綠化覆蓋面積和葉面積系數(shù)。采用常綠、落葉、色葉、香花喬木搭配，景觀層次分明，色彩豐富；根據(jù)公園物色，用植物造景和造型，構圖新穎別致，綠化與美化相結合。色彩上強調(diào)整體感，大色塊對比。以植物造景為手段，以清新、高雅、優(yōu)美為目的，強調(diào)視覺上的效果，不僅有圖案美，而且有一定的文化內(nèi)涵。樹種的選擇方面首先以鄉(xiāng)土樹種為主，選用對當?shù)氐耐寥兰皻夂蜻m應性強，有地方特色的樹種。其次，要選擇凈化能力，抗風能力強，以及對土壤、氣候、病蟲害等不利因素適應性強的樹種。最后，在臨水區(qū)要選持而濕樹種，并采用垂枝打破水與地面的空間距離感，并在水邊多種臨水植物，豐富湖岸的景觀層次。本案主要樹種：常綠闊葉喬木：香樟、深山含笑、廣玉蘭、白蘭、柚子、桂花。落葉闊葉喬木：楓香、櫻花、烏柏、喜樹、無患子、銀杏、合歡、樸樹、合歡常綠針葉喬木：南洋杉、羅漢松、灑金側(cè)柏、濕地松花灌木：龍爪槐、紫荊、丁香、垂絲海棠、碧桃、云南黃馨、春鵑、紫薇、大花梔子、夏鵑、山茶、臘梅、月季色葉樹：紅楓、雞爪槭、南天竹、紅花繼木、紅葉李、桃葉石楠、紅背佳攀援植物：紫藤、凌霄、木香、絡石、葡萄地被和草坪：高羊茅、紅花酢漿草、鋪地柏、蔥蘭、二月蘭、花葉蔓常春藤、滿天星、麥冬、迎春竹類：方竹、菲白竹、孝順竹、佛肚竹、鳳尾竹球類：無刺構骨球、紅花繼木球、海桐球、大葉黃楊球十二、給排水設計本案給水主要分為功能用房給水與綠化給水。功能建筑相對比較少，給水比較簡單，主要根據(jù)建筑的位置就近接入市政給水管網(wǎng)。綠化給水主要人工拉皮管澆灌方式，坦設的水管采用PPR管。按間距不大于40米布置灑水栓，由養(yǎng)護人員皮管澆灌。另外也可以采用移動水泵從河中直接抽水用于綠化澆灌，可節(jié)省成本。排水主要分為功能建筑污水和綠地雨水，污水就地建化糞池，經(jīng)處理后呼綠地的雨水通地形處理直接徑流某某河。十三、景觀電氣照明主要考慮從使用功能和景觀效果進行布置綠化照明分別采用高桿庭院燈、園林小品裝飾燈、高壓汞投光燈和草坪燈五種燈具。高桿庭院燈-----H=3—4m，布置于鄰水道路內(nèi)側(cè)。裝飾燈------根據(jù)園林小品夜景需要進行點綴裝飾高壓汞投光燈-------用于雕塑、假山、花缽等小品的單體照明草坪地燈-------主要用于灌木叢邊緣，增加綠化照明的趣味。背景音樂：在管理用房設背景音樂音響系統(tǒng)設備，園內(nèi)各主要道路及廣場旁按15m左右設揚聲器，可根據(jù)環(huán)境選擇相關形式的揚聲器。十四、投資概算隧洞設計方案一、隧洞的基本任務和基本數(shù)據(jù)1、隧洞的基本任務泄水隧洞的進口全部淹沒在水下，進口高程接近河床高程，其擔負的任務如下：(1)預泄庫水，增大水庫的調(diào)蓄能力。(2)放空水庫以便檢修。(3)排放泥沙，減小水庫淤積。(4)施工導流。(5)配合溢洪道渲泄洪水。2、設計基本數(shù)據(jù)(1)洞壁糙率泄洪洞采用鋼筋砼襯砌，n=0.014~0.017，考慮到本隧洞施工質(zhì)量較好，故取較小值n=0.014。(2)水利計算成果見表1。表1水位(m)泄量(m3/s)死水位348正常水位360.52設計洪水位363.6290校核洪水位364.81110淤沙高程二、隧洞的工程布置1、洞型選擇由于段村壩址為石英砂巖，地質(zhì)條件較好，所以采用圓形有壓隧洞，圓形斷面的水流條件和受力條件比較好，并且可以充分利用圍巖的彈性抗力，從而減小襯砌的工程量，降低施工的難度和造價。同時有壓隧洞水流較平順、穩(wěn)定，不易產(chǎn)生不利流態(tài)。2、洞線位置洞軸線布置在右岸，這樣出口水流對段村無影響，進口山勢較陡，進流條件好，洞線為直線，較短，工程量小又利于泄洪。3、工程布置泄洪隧洞由進口段、洞身段、出口段三部分組成。進口型式由于進口部位山體巖石條件較好，故采用豎井式進口，在巖體中開挖豎井，將閘門放在豎井底部，在井的頂部布置啟閉機及操作室、檢修平臺，豎井式進口結構簡單，不受風浪影響，地震影響也較小，比較安全。(2)進口段包括進口喇叭口段、閘室段、通氣孔、漸變段等。1)進口喇叭口段為了與孔口的水流型態(tài)相適應，使水流平順，避免產(chǎn)生不利的負壓和空蝕破壞，同時盡量減少局部水頭損失，提高泄流能力，在隧洞進口首部，其形狀應與孔口銳緣出流流線相吻合，一般順水流方向做成三向收縮的矩形斷面喇叭口形，其收縮曲線為1/4橢圖曲線，頂面橢圓方程為：，用下列坐標繪制頂面曲線，見表1。表1x(m)01.01.52.02.53.03.5y(m)1.051.010.950.860.730.540側(cè)面曲線方程為：，用下列坐標繪制側(cè)面曲線，見表2。表2x(m)01.01.52.02.53.03.5y(m)0.700.670.630.570.490.3602)進口閘室段閘孔尺寸為3.5×3.5m，閘室段長度參照工程經(jīng)驗取6.0m，在閘門上端設置操作室，后設工作橋與壩面相連，橋面高程為365.81m，與壩頂路面高程一致，在操作室與閘室之間設置檢修平臺，平臺高程在正常高水位360.52m以上，取361.50m。閘門用5.0×4.0m的平面鋼閘門，閘門槽寬度為1.0m，深度為75cm，由于高速水流通過平面閘門閘孔時，水流在門槽邊界突變，容易發(fā)生空化水流，致使門槽及附近的邊墻或底板發(fā)生空蝕。為此，將門槽的下游壁削去尖角，用半徑為R=10cm的圓弧代替，并做成1:12的斜坡，錯距采用8cm。3)通氣孔在閘室右部設置通氣孔，其作用是在關閉檢修門，打開工作門放水時，向孔中充氣，使洞中水流順利排出；檢修完畢后，關閉工作門，向檢修閘門和工作閘門之間充水時，排出洞中空氣，使洞中充滿水。通氣孔的斷面積一般取泄水孔斷面積的0.5%~1%，此泄水孔的斷面積為9.62m2，所以通氣孔取0.25×0.25m，通氣孔的進口必須與閘門啟閉機室相分離，以免在充、排氣時影響工作人員的安全。4)漸變段為使水流平順過渡，防止產(chǎn)生負壓和空蝕，設置漸變段，由于漸變段施工復雜，故不宜太長，但是為使水流過渡平順，又不能太短，一般用洞身直徑的2~3倍，取漸變段長度為8.0m。根據(jù)本隧洞的任務，其進口高程應設置得低一些，河床的平均高程為340m，這樣既便于施工期導流，降低圍墻高程，又可在運用期泄水，力爭一洞多用，以求隧洞施工方便，運用安全，造價低廉。(3)洞身段考慮到所選洞線的地形、地質(zhì)情況，并運用情況，洞線長為230m，洞身段長198.5m，為了便于施工時出碴和檢修時排除積水，坡降i=1/500，順坡。初擬洞徑：按管流公式計算，公式為；式中μ—流量系數(shù)，μ=0.74~0.77，這里取0.74；w—出口斷面面積(m2)；H0—作用于隧洞的有效水頭；H0=庫水位一出口頂部高程。分別列表(3)計算設計及校核洪水位時所需的洞徑：表3H0(m)μw(m2)Q(m3/s)D(m)設計洪水19.10.746.15902.8校核洪水20.270.747.681103.1比較以上數(shù)據(jù)，考慮一定的安全儲備，洞徑選3.5m。(4)出口段包括出口漸變段、閘室段。1)出口漸變段有壓隧洞的出口都布置有工作閘門，故出口斷面也要做成矩形。因此在出口段也須做一漸變段。出口斷面積根據(jù)工程經(jīng)驗一般為洞身面積的70%~85%，由于在出口水流由壓力流突然變?yōu)闊o壓流，引起出口附近壓力降低，容易在洞頂產(chǎn)生負壓，所以出口末端洞頂應設置壓坡段，出口斷面取為3×2.5m，漸變段長度根據(jù)工程經(jīng)驗定為8.0m。2)出口閘室段在出口漸變段后設置工作閘門室。本隧洞工作門采用平面鋼閘門，尺寸為3.5×4.0m，閘室長度參照已建工程經(jīng)驗，定為6.0m，在閘室上部設置操作室。采用矩形收縮形門槽。(5)消能工及尾水渠布置在出口之后設置消能工，使下泄水流消能后再泄入下游河道，從而減小下泄水流對河床的沖刷，由于隧洞出口處地質(zhì)條件較好，下游河道水位也較低，故采用挑流式消能，消能工后設尾水渠，渠底寬為15.0m，采用1/100的順坡，斷面形式也為梯形，開挖邊坡為1:1.5。三、水力計算1、過流能力校核因下游水位335.8m，低于隧洞出口高程341.54m，故隧洞為自由出流。(1)校核洪水位時過流能力校核在校核洪水位時，洞前水深H’=363.62-342=21.6m>1.5D=5.25m，∴洞中水流按有壓流計算。有壓隧洞自由出流公式為：式中：—隧洞出面面積，=3×2.5=7.5m2；H0—作用在隧洞上的有效水頭，因隧洞上游為水庫，故行近流速V0≈0，則H0=363.62-341.54-3=19.08m。μc—流量系數(shù)，按下式計算，式中：系數(shù)0.00384按下列方法求得：2gn2=2×9.8×0.0142=0.00384。首先確定各局部水頭損失系數(shù)i。1)攔污柵；2)進口喇叭口段2=0.1；3)進口閘門槽對于平板閘門，3=0.1；4)進口漸變段由矩形變?yōu)閳A形，參考同類工程4=0.09；5)出口漸變段由圓形變?yōu)榫匦危瑓⒖纪惞こ?=0.02；6)出口閘門槽同3，6=0.1。列表計算見表1。表1位置斷面XiLiζi攔污柵4.91×4.924.060.3580.035喇叭口3.5×3.512.250.10.029進口閘室3.5×3.512.25140.8376.00.0280.10.038進口漸變段D=3.59.620.090.033洞身段D=3.59.6210.950.842198.50.905出口漸變段3×2.57.50.020.002出口閘室段3×2.57.5110.6006.00.03840.10.1Σ0.5990.237∴流量系數(shù)則在設計洪水位時，隧洞泄量為：∴隧洞泄量滿足要求(2)在校核洪水位時過流能力校核流量系數(shù)μc、過水斷面面積保持不變，H0=364.81-341.54-3=20.27m∴>110m3/s∴隧洞泄量滿足要求綜上所述，所擬洞徑及各部分尺寸可以滿足泄流要求。2、繪制庫水位—泄量關系曲線(圖1)(1)有壓流狀況保證隧洞為有壓流的最小洞前水深為1.5D=1.5×3.5=5.25m。則保證隧洞為有壓流的最低庫水位為：1.5D+進口洞底高程=5.25+342=347.25m。有壓隧洞的泄量按下式計算（H0≈H），在庫水位347.25m以上設一系列庫水位，計算相應的洪量Q，計算成果列于下表(2)。表2水位(m)347.5350352.0354.0356.0258.0360.0362.0364.0水頭(m)2.965.467.469.4611.4613.4615.4617.4619.46泄量(m3/s)42.2757.467.175.683.290.196.6102.7108.39圖1庫水位—泄量關系曲線(2)無壓流狀態(tài)當洞前水深小于1.1D（3.85）m時，洞中水流為無壓流，泄量的計算按寬頂堰情況處理，計算公式為：；式中：—側(cè)收縮系數(shù)，按公式；m—流量系數(shù)，其數(shù)值在0.32~0.385之間，對八字形進口m=0.35，此處也近似取m=0.35；B—堰寬(m)，B=3.5；H0—洞前水頭(m)，H0≈H；∴泄量計算對應的泄量列于下表3。表3水位(m)342343344345.85泄量(m3/s)03.369.525.43、水庫放空時間計算為了達到人防和檢修水庫的目的，必須在一定的時間內(nèi)將庫水位由正常水位降至死水位。一般要求中小型水庫的放空時間小于10~15天。根據(jù)庫水位~泄量關系曲線以及已知資料中的庫水位~庫容關系曲線查出泄量進行計算。計算結果見下表4。表4庫水位(m)庫容(萬m3)區(qū)間庫容(萬m3)泄量(m3/s)平均泄量(m3/s)時間360.521413.0797.5520.0192.356339357.0893.0687.1323.6381.3539782254.0569.4375.6231.4769.133498351.0537.9662.6167.0355.6530014348.0170.9348.7∑159633∴水庫放空時間為：t=159633/86400=1.85天故水庫的放空時間滿足要求。4、繪制總水頭線和測壓管水頭線繪制測壓管水頭線的目的在于保證隧洞在運用過程中洞內(nèi)始終有一定正壓力，避免產(chǎn)生空蝕，并為襯砌設計提供依據(jù)。按隧洞通過設計流量107.3m3/s來計算各段的流速水頭和水頭損失，其中沿程水頭損失；局部水頭損失。計算成果列于下表5。表5位置ωi(m2)vi(m/s)(m)Hfi(m)ζihji(m)攔污柵24.064.50.10.3580.036喇叭口12.258.84.00.10.40進口閘室12.258.84.00.0280.110.10.40漸變段9.6211.26.40.090.58洞身段9.6211.26.40.9055.79出口漸變段7.514.310.40.020.21出口閘室段7.514.310.40.03840.40.11.0Σ6.32.63計算成果核算：計算的H與隧洞通過設計流量時的水頭較接近，計算結果基本正確。按上表繪出隧洞總水頭線及測壓管水頭線（略）。5、消能計算(1)消能工的布置前已述基本隧洞的消能工采用挑流式消能，其布置情況如下：在隧洞出口設寬為2.5m的出流平臺,平臺長6.0m，高程341.54m。接著為斜坡擴散段，坡度為1/40，擴散角為7°，長度為36.0m，擴散段末端為挑流鼻坎，其挑角θ=25°，坎高P=0.8m，則挑坎圓弧半徑，圓弧段水平投影長度a為：a=Rsinθ=8.54×sin25°=3.6m。從平臺末端到鼻坎末端共長40m，鼻坎寬B為：B=2.5+2×tg7°=12.3m。圓弧底部高程為：341.54-36×1/40=340.64m。挑坎頂部高程為：340.64+0.8=341.44m。(2)計算坎上水深h0及流速v0：由洞口到挑坎分兩段推算水面曲線：1)平臺段以平臺為基準線，列能量方程如下：在校核洪水位時，h1=3.0m，v1=14.75m/s，用試算法求h2及v2..設h2=3.04m,

查《中小型水庫設計》，表14.6得（n=0.014）將已知各值代入平衡方程，則左、右兩端基本相等，故認為平臺末端水深為3.04m，流速為14.55m/s是正確的。2)從平臺末端到圓弧段末長度為40.0m，以高程340.64m為基線，列能量方程，利用同樣的方法，經(jīng)試算得：坎上水深h0=0.61m，流速v0=14.74m/s(3)下游尾水深的確定尾水渠在巖體中開挖，不作襯砌，糙率為0.025。尾水深t的計算，可近似按明渠均勻流公式。公式為：。式中：—過水斷面面積(m2)C—謝才系數(shù)，；R—水力半徑，(m)；i—渠底坡降，i=1/100；用試算法：假設t=1.42m即此時的流量與校核流量大致相等，故認為下游尾水深t=1.42m正確。(4)計算沖坑中心到挑坎的距離L已知v0=14.74m/s，h0=0.61m，t=1.42m，st=341.44-339.5-1.42=0.52m，θ=25°，sin25°=0.423，cos25°=0.906，(5)估算沖坑深度d用公式t0=Kq1/2H01/4，求解t0。式中：K—經(jīng)驗系數(shù)K=1.25；q—壩上單寬流量，；；H—壩頂水位與下游水位高程差(m)；H=341.44+0.61+（339.5+1.42）=1.13m將以上數(shù)據(jù)代入上式則：∴沖坑深度d=t0-t=7-1.42=5.58m結論分析：i=5.58/20.87=0.27,許可的最大臨界后坡ic=，由于本隧洞的尾部巖石條件較好，認為沖坑不會危及消能工的安全。四、隧洞的襯壩設計1、襯砌的類型選擇 由于本隧洞內(nèi)水壓力較大，故采用雙筋砼襯砌。材料的物理力學指標如下：Ⅰ級鋼筋： C20砼：巖石：按Ⅲ級建筑物查規(guī)范，在正常情況下，安全系數(shù)為1.8；檢修情況下安全系數(shù)為1.6。2、計算斷面的選擇在實際工程中，為了達到經(jīng)濟、安全的目的，在不同段，一般采用不同的襯砌形式，且用分縫相結合，故在不同段要分別取斷面進行襯砌計算，本次設計只取洞身進口斷面進行計算，其它斷面的襯砌按已建工程擬定。3、擬定襯砌厚度采用式（4-10）,式中：;[σh]=2.2MPa；[σh]—砼允許拉應力(MPa)；P—均勻內(nèi)水壓力(kPa)；H—高出襯砌內(nèi)壁頂點的內(nèi)水壓力水頭(m)；從繪制的水頭線查得P=A—彈性特征系數(shù)，按下式計算。=0.927按構造要求，襯砌厚度一般不小于30cm，所以只能按構造要求取襯砌厚度h=30cm，則襯砌外半徑205cm，平均半徑r=190cm。4、計算各種荷載產(chǎn)生的內(nèi)力(1)山巖壓力：∵巖石的堅固性系數(shù)f=7>2，可不計水平山巖壓力，只計算垂直山巖壓力。1)不考慮外水壓力時：巖石重度25KN/m3。巖石壓力拱高h為：；重直山巖壓力強度q為：q=h=25×0.29=7.25KN/m；由山巖壓力產(chǎn)生的M和N采用公式（4-14）：∴M=28.2(0.921A+B+26.43C)，N=14.9(0.921D+E+系數(shù)A、B、C、D、E、F由表查得，M、N計算結果如下表1。表1斷面ABCDEFM(10KN.m)N(10KN)0°016280.0872-0.0070.2122-0.21220.0210.1475.7690°-0.125-0.1250.008250.0001.000.00575-0.06233.09180°0.08720.1628-0.00837-0.21220.71220.02240.06171.652)考慮外水壓力，巖石重度=16KN/m3。垂直山巖壓力強度q=h=4.64KN/m計算公式與上同，其它量不變，則M=18.07(0.921A+B+26.43C)，N=9.512(0.921A+BM、N計算結果如表2。表2斷面ABCDEFM(10KN.m)N(10KN)0°016280.0872-0.0070.2122-0.21220.0210.09423.677190°-0.125-0.1250.008250.0001.000.00575-0.03991.9726180°0.08720.1628-0.00837-0.21220.71220.02240.03951.0533(2)襯砌自重產(chǎn)生的彎矩和軸向力采用式4-15，得M=22.2(A1+13.76B1)，N=11.69(C1+13.76D1)系數(shù)A1、B1、C1、D1由表查得，M、N計算結果如下表3。表3斷面A1B1C1D1M(10KN.m)N(10KN)0°0.3447-0.02198-0.16670.065920.09390.865190°-0.39280.025891.57080.01804-0.08132.1255180°0.4405-0.02601.73750.07010.17763.1574(3)內(nèi)水壓力產(chǎn)生的彎矩和軸向力1)均勻內(nèi)水壓力：已知洞軸線的內(nèi)水壓力水頭H=12.8m，隧洞半徑Υi=1.75m則均勻內(nèi)水壓力水頭H1=12.8-1.75=11.05m，強度為由于均勻內(nèi)水壓力產(chǎn)生的彎矩很小，只考慮軸向力。砼的平均應力σ為：

∴N=-σbh=-519×1.0×0.3=-155.77KN(拉)2)不均勻內(nèi)水壓力產(chǎn)生的彎矩和軸向力采用公式（4-16），得M=58.19(A2+13.76B2)，N=30.625(C2+13.76D2)，系數(shù)A2、B2、C2、D2由表查出，M、N計算結果如下表4。表4斷面A2B2C2D2M(10KN.m)N(10KN)0°0.1724-0.01097-0.58340.03290.1248-0.400390°-0.19640.01294-0.21460.009-0.1068-02780180°0.2203-0.01312-0.63130.0350.2314-0.4585(4)外水壓力產(chǎn)生的彎矩和軸向力1)均勻外水壓力：已知洞身計算斷面的均勻外水壓力水頭hw=16.34-2.05=14.29m，產(chǎn)生的軸向力由下式計算。。2)在不均勻外水壓力作用下，當時，不考慮彈性抗力的作用，則M=49.8A6，N=42.025C7+282.9。系數(shù)A6、C7、由表查出，M、N計算結果如下表5。表5斷面A6M(10KN.m)C7N(10KN)0°0.13661.09071.535.5990°-0.1488-1.18811.785436.79180°0.13661.09071.535.595、荷載組合隧