夏河縣某引水樞紐畢業(yè)設(shè)計資料

1、錯誤!未定義書簽關(guān)鍵字錯誤!未定義書簽【Abstract:錯誤!未定義書簽【Keywords:錯誤!未定義書簽171.基本資料31.1工程等別及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 31.2洪水標(biāo)準(zhǔn)31.3 設(shè)計基本資料 31.3.1 特征水位31.3.2水文氣象資料31.3.3工程地質(zhì)資料41.4設(shè)計依據(jù)及參考資料 82設(shè)計任務(wù)書92.1夏河縣某電站樞紐概況及工程目的： 92.2設(shè)計任務(wù)和基本要求： 92.3任務(wù)劃分：93 工程設(shè)計103.1設(shè)計洪水位及校核洪水位的確定 103.1.1 設(shè)計洪水位的確定 123.1.2校核洪水位的確定 123.2泄沖閘設(shè)計133.2.1 泄沖閘閘孔尺寸設(shè)計 133.2.2 泄沖閘的防滲

2、、排水設(shè)計 143.2.3泄沖閘的消能、防沖設(shè)計 163.2.4 泄沖閘閘室的布置與構(gòu)造設(shè)計 193.2.5 泄沖閘閘室穩(wěn)定計算 203.3 溢流壩段設(shè)計213.3.1 溢流壩的布置與構(gòu)造設(shè)計 213.3.2 溢流壩的防滲、排水設(shè)計 233.3.3溢流壩的消能、防沖設(shè)計 243.3.4 溢流壩的穩(wěn)定計算 253.4 進水閘設(shè)計30341 進水閘型式的選擇30342 臨界淹沒深度Scr的計算303.4.3 進水口寬度計算31344閘孔高度、閘底板長度及閘墩頂高程的確定 31345攔污柵的確定323.5 副壩設(shè)計343.5.1 壩型設(shè)計343.5.2 壩頂寬度的確定343.5.3 壩坡比343.5

3、.4 壩頂高程353.5.5 壩面防護與排水373.6其它連接、導(dǎo)流建筑物及交通設(shè)計 383.7施工導(dǎo)流383.7.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流時段 383.7.2 導(dǎo)流方式393.7.3 導(dǎo)流建筑物的設(shè)計 40參考文獻錯誤!未定義書簽。致 謝錯誤!未定義書簽。夏河縣某引水樞紐畢業(yè)設(shè)計1.基本資料1.1工程等別及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)夏河縣某電站水庫正常蓄水位 2631.0m,電站額定水頭60m電站裝機容量7.1MW多 年平均發(fā)電量2950萬kW- h。樞紐引水流量13.8m3/s，總庫容8萬mt弓冰樞紐為一綜合建筑物，采用閘壩結(jié)合的布置方式，主要包括：副壩、溢流壩、泄 洪沖砂閘及引水建筑物的進水口。根據(jù)水電樞紐工程

4、等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)(DL51802003)確定該工程屬V等工程，工程規(guī)模為小型，主要建筑物為5級，次要建筑物及臨時建筑物亦為5級。1.2洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計洪水重現(xiàn)期為10年，相應(yīng)洪峰流量183.43 m3/s ;校核洪水重現(xiàn)期為30年，相應(yīng)洪峰流量331.54m3/s ;消能防沖洪水重現(xiàn)期為10年，相應(yīng)洪峰流量183.43 m3/s ;樞紐施工導(dǎo)流洪水重現(xiàn)期為5年，相應(yīng)洪峰流量107.10 m3/s ; 地震設(shè)防烈度為度。1.3設(shè)計基本資料1.3.1特征水位正常高水位：2631.0 m下游設(shè)計洪水位：2627.45 m下游校核洪水位：2627.85 m1.3.2水文氣象資料歷年各月極端最高氣溫：

5、28.9 歷年各月極端最低氣溫：-26.7歷年平均氣溫：2.6 歷年各月最大凍土深度：1.39m多年最大風(fēng)速：16m/s平均風(fēng)速：2.2m/s岸冰厚度：0.3m典型年天然徑流月最枯流量：Q枯=1.22m3/s多年平均懸移質(zhì)輸沙量：39.5萬t多年平均推移質(zhì)輸沙量：7.9萬t多年平均輸沙量：47.4萬t夏河縣水電站設(shè)計頻率年平均流量成果表表1參均值Q(m3/s)GG/Cv不冋保證率設(shè)計流量（m3/s）P=15%P=50%P=85%設(shè)計值10.150.402.0014.469.645.99夏河縣水電站設(shè)計頻率洪峰流量成果表表2多年平均洪峰流量（m3/s）各頻率設(shè)計值（m3/s）0.5%1%2%3.

6、33%5%10%20%33.3%樞紐85.45626.35514.97407.88331.54275.72183.43107.1064.94備注Cv= 1.15 ,Cs/C v= 3.5夏河縣水電站施工期設(shè)計洪水成果表表3單位：m/s區(qū)間月份重現(xiàn)期1234569101112壩P=10%10.448.9814.0869.6287.05183.4354.1433.8916.89址P=20%8.997.9011.8047.7564.86107.1041.7926.2013.751.3.3工程地質(zhì)資料夏河縣某電站引水樞紐區(qū)位于大夏河中游支溝甫皇溝下游一側(cè)，壩址區(qū)距甫皇溝溝口 約360m。甫皇溝為此段大

7、夏河南岸一較大支溝，溝口洪積扇較為發(fā)育，由于支溝洪積物頂沖，使河流向北沖刷，形成了一向北彎曲的弧形河道。樞紐區(qū)南側(cè)上游段為甫皇溝洪積 扇部位。其中洪積扇最寬處約120 m,溝口洪積碎石土堆積較多，下游處現(xiàn)為林地，樞紐 區(qū)南側(cè)下游段多為基巖山體，山體基巖裸露。河道北側(cè)發(fā)育有一三級階地，其中一級階 地發(fā)育于北側(cè)下游段，現(xiàn)為耕地，階地高出現(xiàn)代河床約1.0m。二、三級階地發(fā)育不完整，為基座式階地，受洪水沖刷及公路邊坡整治，現(xiàn)為較為整齊的人工邊坡，邊坡坡面為含礫 石及卵、漂石的粉質(zhì)壤土層。坡度約為 1: 1.5左右，現(xiàn)狀坡體較為穩(wěn)定。樞紐區(qū)出露的主要地層為現(xiàn)代河床松散堆積物一級階地處具二元結(jié)構(gòu)特征，上部

8、約0.5m為沖洪積含礫粉質(zhì)壤土層，呈黃褐色，濕 飽水?？伤苘浰軤?，不均質(zhì)，含較多砂礫碎石，可見漂石，稍具沖洪積層理。植物根系 較為發(fā)育。下部則為洪積碎石土層，呈灰灰白色，稍濕飽水狀，極不均質(zhì)，骨架顆粒 部分接觸，巖性多為花崗巖、閃長巖、砂巖及灰?guī)r。一般粒徑515cm，最大30cm以上。磨圓度較差，分選性差，含大量漂石，砂質(zhì)充填，稍密中密。(2) 高階地堆積物階地二元結(jié)構(gòu)不復(fù)明顯，受后期地質(zhì)作用，多以坡積物形式出露，巖性主要為碎石土， 灰深灰色，成分多為花崗巖、閃長巖、砂巖，粒徑多為 515cm，夾有大塊石，無分選， 表層泥質(zhì)含量高。(3) 三疊系灑索瑪單元(T3S)地層巖性為中細粒黑云石英閃長

9、巖，塊狀結(jié)構(gòu)。侵入于二疊紀(jì)地層中。該套地層是樞紐區(qū) 壩基及壩肩基巖層。(4) 二疊系毛毛隆組二段(Pm2)巖性為灰白色厚層塊狀礫屑灰?guī)r、灰?guī)r夾灰色中厚層砂巖、含礫砂巖和灰黑色粉砂質(zhì)板巖。該分布于樞紐區(qū)上游段，為甫皇溝溝兩側(cè)基巖層。壩址工程地質(zhì)條件：壩址區(qū)所存在的工程地質(zhì)問題主要是壩基入壩肩的穩(wěn)定問題和滲漏問題。主壩樁號0+000.00+078.90為河谷左岸谷坡，上部地層為人工筑填土層，較密實， 為王夏公路筑填土層，厚度大于 2.0m。下部地層為坡積碎石土，灰一深灰色，成分多為砂 巖、花崗巖，粒徑多為5-15cm，夾有大塊石，無分選，表層泥質(zhì)含量高，坡積地層成因為 沖洪積成因，具大夏河高階地部

10、位，此段具基座特征，下部基座基巖裸露。樁號0+078.900+206.0為河漫灘及河床部位，上部地層為沖洪積漂卵石層，極不均質(zhì)， 較為松散，骨架顆粒部分接觸，成份為砂巖、花崗閃長巖等。砂礫石及泥質(zhì)充填。基底地 層為三疊系黑云石英閃長巖，較均質(zhì)，塊狀結(jié)構(gòu)，巖體較完整。壓水試驗成果表明，其上 部2.0m左右為強風(fēng)化層及中等風(fēng)化層，其透水率為0.9Lu,屬微透水層。下部則為微風(fēng)化層。樁號0+206.00+255.2為基巖山體，巖性為三疊系花崗閃長巖等。塊狀結(jié)構(gòu)，較密實, 風(fēng)化層厚1.03.5m左右。主壩壩體即位于樁號0+1730+206之間，由上述可知，主壩左側(cè)壩肩位于樁號 0+173 處河床部位，

11、基巖埋深910m，上部地層為沖洪積漂卵石層，極不均質(zhì)，較為松散，骨架 顆粒部分接觸，成份為砂巖、花崗閃長巖等。砂礫石及泥質(zhì)充填。主壩右壩肩位于樁號0+206處，壩肩地層為三疊系花崗閃長巖，其飽和抗壓強度為78 80MPa,天然密度為2.71g/cm3，軟化系數(shù)為0.720.85,彈性模量為7500085000MPa, 泊桑比為0.15，允許承載力達3MPa以上，上部2.0m左右為強風(fēng)化層及中等風(fēng)化層，其透水 率為0.9Lu，屬微透水層，是較為理想的庫壩壩肩接點，壩體嵌入壩肩基巖弱風(fēng)化層1.0m即可。副壩位于主壩上游左岸處，其中樁號 0+000.000+030.42為左岸基座階地處，上部地 層為

12、坡積碎石土，灰-深灰色，成分多為砂巖、板巖，粒徑多為5-15cm，夾有大塊石，無分 選，表層泥質(zhì)含量高，坡積地層成因為沖洪積成因，具大夏河高階地部位。下部基座基巖 裸露，巖性為前述三疊系花崗閃長巖。基巖頂面高程為2633.28m以上，高于副壩壩頂高程2632.274m和設(shè)計蓄水高程2631.00m。是較為理想的壩肩接點，壩體嵌入壩肩基巖弱風(fēng)化 層1.0m即可。樁號0+030.420+165.00為副壩壩體段，位于河漫灘及河床部位，上部地層為沖洪積 漂卵石層，極不均質(zhì)，較為松散，骨架顆粒部分接觸，成份為灰?guī)r、砂巖花崗閃長巖等。 砂礫石及泥質(zhì)充填。下部為沖洪積卵石層，不均質(zhì)，卵石含量超過60%，余

13、為砂土充填，松散狀，抽水試驗成果表明，壩線處松散層綜合滲透系數(shù)為33.5m/d，屬強透水地層。厚211.0m?；椎貙訛槿B系黑云石英閃長巖，較均質(zhì)，塊狀結(jié)構(gòu)，巖體較完整。壓水試 驗成果表明，其上部2.0m左右為強風(fēng)化層及中等風(fēng)化層，其透水率為 0.9Lu，屬微透水層。 下部則為微風(fēng)化層。由上述可知，主壩右壩肩、副壩左壩肩均為基巖層，巖石致密堅硬，是較為理想的壩 肩接點。主壩左壩肩、副壩右壩肩及壩、閘基地層以第四系沖洪積砂礫碎石土為主，較為松散，不均質(zhì)，可見洪積層理，骨架顆粒部分接觸，成份為砂巖、花崗閃長巖等。砂礫石及泥質(zhì)充填，層厚912m。其中卵石占46.34%,礫石占39.12%，砂及泥質(zhì)

14、占14.54%。主壩左壩肩、副壩右壩肩及壩、閘基所存在的主要工程地質(zhì)問題是滲流穩(wěn)定問題。按水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50287-99)有關(guān)規(guī)定進行判定，壩、閘基地層滲透破壞 型式為過渡型，其允許水力坡度J允許=0.150.17。允許不沖流速為1.26m/s,中值粒徑 d50=17.1mm,特征粒徑D15=34.00mm。抽水試驗成果表明，壩線處松散層綜合滲透系數(shù)為 113m/d，屬強透水地層。據(jù)鉆孔揭露，壩基地層不存在軟弱夾層及震動液化層等不良地質(zhì) 現(xiàn)象，是較為理想的壩、閘基持力層。由于電站壩體為重力式低壩，對承載力要求不高，壩、閘基地層為沖洪積砂礫碎石土層，較為松散，不均質(zhì)，可見洪積層理

15、，骨架顆粒部分接觸，成份為砂巖、花崗閃長巖等。 砂礫石及泥質(zhì)充填，層厚912m。其中卵石占46.34%，礫石占39.12%，砂及泥質(zhì)占14.54%， 無軟弱夾層及透鏡體，不具震動液化性?；A(chǔ)埋深應(yīng)大于河床砂礫碎石土層的最大沖刷深 度。根據(jù)重型動力觸探試驗(DPT)N63.6成果，壩、閘基砂礫碎石土層動力觸探擊數(shù)為 N63.6=27.6擊，其物理力學(xué)指標(biāo)可采用如下值：允許承載力 300350kPa,壓縮模量E0為 4650MPa，摩擦系數(shù)f為0.580.65,混凝土壩、閘基礎(chǔ)底面與地基土間摩擦系數(shù) f為0.52。 水下開挖邊坡比1: 1.251: 1.5。壩肩及壩基滲漏問題：由于本水電站位于水夏

16、河上游段， 河谷深切，庫壩區(qū)主壩右壩肩及副壩左壩肩基巖裸 露，故不存在壩肩滲漏問題。壩基地層為河床相沖洪積砂礫碎石土層，該層不均質(zhì)，夾大 量泥質(zhì)及砂土。據(jù)鉆孔抽水試驗成果，該層滲透系數(shù)為113m/d。當(dāng)壩基不設(shè)垂直防滲時，其滲漏量按達西公式Q= KIF計算：Q 正常蓄水位最大滲漏量m3/d。K 壩基砂卵礫石層平均滲透系數(shù)，取 K=113m/d。F正常蓄水位時的透水壩基過水面積，取F=560m2。I正常蓄水位的水力梯度，取1=0.25。經(jīng)計算，壩基的最大滲漏量為18363m3/d(0.213m3/s),占本電站設(shè)計引水流量13.8m3/s 的1.54%，壩基滲漏量很小，所以，在滿足庫壩滲透穩(wěn)定的

17、情況下，可不考慮壩基滲漏問 題。另外，壩后松散透水層按天然坡降(I=0.02),地下水埋深1.0m(即耕土以下0.4m,過 水?dāng)嗝婷娣e為1120 m2)時，過水流量為Q= KIF=113 X 0.02X 1120=2531 m3/d,僅占壩后滲 漏水量的13.8%。故水庫蓄水后，壩后水位勢必雍高，使壩后耕地出現(xiàn)浸沒甚至沼澤化。 故應(yīng)進行壩后滲漏水的疏排措施，防止耕地出現(xiàn)浸沒或沼澤化現(xiàn)象。建議對壩后耕地進行 復(fù)地處理。壩區(qū)巖土層物理力學(xué)指標(biāo)見表3。壩區(qū)巖土層物理力學(xué)指標(biāo)表4地基類型抗剪強度允許承載力(MPa)允許滲透坡降砂礫石/砼C(MPa)f 0.3 0.350.15 0.17沖洪積漂卵石0.

18、450.52(2)地震動峰值加速度根據(jù)GB18306 2001中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖，本工程地震區(qū)動峰加速度為 0.1g, 地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s。相應(yīng)地震基本烈度為度，建議本工程按度設(shè)防。根據(jù) 建筑抗震設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定劃分，場地土屬中硬土，場地類別為U類；溝谷較狹窄， 山坡陡峭；場地屬對建筑抗震相對不利地段。建筑物的穩(wěn)定安全系數(shù)泄沖閘：基本組合：Kc 1.20，特殊組合：Kc 1.05，溢流壩：基本組合：Kc 1.05，特殊組合：Kc 1.0，1.4設(shè)計依據(jù)及參考資料設(shè)計中采用的主要規(guī)范1) 水利水電工程進水口設(shè)計規(guī)范(SL285-2003);2) 水閘設(shè)計規(guī)范(SL265-200

19、1);3) 水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000);4) 其它有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2設(shè)計任務(wù)書2.1夏河縣某電站樞紐概況及工程目的：夏河縣某水電站位于夏河縣城以東的大夏河上，裝機容量7.1MW，多年平均發(fā)電量2950萬kW h,屬V等小型工程。樞紐引水流量 13.8m3/s，總庫容8萬m3。引水樞紐為一綜合建筑物，采用閘壩結(jié)合的布置方式，主要包括：副壩、溢流壩、 泄洪沖砂閘及引水建筑物的進水口。根據(jù)水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)(DL5180 2003)確定該工程屬V等工程，工程規(guī)模為小型，主要建筑物為5級，次要建筑物及臨時建筑物亦為5級。2.2設(shè)計任務(wù)和基本要求：2.

20、2.1設(shè)計任務(wù)：根據(jù)地質(zhì)地形條件和樞紐建筑物的作用，在地形圖上進行樞紐建筑物的平面布置， 經(jīng)水力計算確定樞紐建筑物的各相關(guān)水位高程。進水閘及攔污柵的設(shè)計。進水閘為有壓進水口。內(nèi)容包括：進水閘及攔污柵的孔寬、長度、型式及設(shè)計底板高程，縱橫剖面的圖紙設(shè)計；泄沖閘的設(shè)計。內(nèi)容包括：閘墩、閘底板尺寸及消能設(shè)施的設(shè)計；穩(wěn)定應(yīng)力分析，縱橫剖面的圖紙設(shè)計；泄洪沖砂閘為 3Mm (孔數(shù)X寬);泄水建筑物采用底流式消能的方式。溢流壩和副壩的設(shè)計。內(nèi)容包括：擬定斷面，及消能設(shè)施的設(shè)計；穩(wěn)定應(yīng)力分析，縱 剖面的圖紙設(shè)計。根據(jù)設(shè)計基本資料，確定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流時段，通過論證和計算，確定施工導(dǎo)流方案。 繪制施工導(dǎo)流設(shè)計圖

21、。設(shè)計繪圖要求結(jié)構(gòu)合理，工藝性好，表達完整清晰，符合GB規(guī)定，體現(xiàn)CAD的繪圖能力。2.3任務(wù)劃分：根據(jù)個人能力，可分別選做進水閘、泄沖閘、溢流壩等建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工導(dǎo)流的相關(guān)圖紙。包括：水力計算、結(jié)構(gòu)尺寸確定、應(yīng)力計算及繪制設(shè)計圖紙等。2.3.1基本要求：(1)設(shè)計者必須發(fā)揮獨立思考能力，創(chuàng)造性的完成設(shè)計任務(wù)，在設(shè)計中應(yīng)遵循技術(shù)規(guī) 范，盡量采用國內(nèi)外的先進技術(shù)與經(jīng)驗。（設(shè)計者對待設(shè)計計算繪圖等工作，應(yīng)具有嚴(yán)肅認(rèn)真一絲不茍的工作作風(fēng)，以使設(shè)計 成果達到較咼水平。設(shè)計者必須充分重視和熟悉原始資料，明確設(shè)計任務(wù)，在規(guī)定的時間內(nèi)圓滿完成要求 的設(shè)計內(nèi)容，成果包括：設(shè)計說明及計算書一份，設(shè)計圖紙若

22、干張（須將設(shè)計建筑物表達 清楚）3.工程設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)書及工程概況，本工程樞紐包括副壩、泄沖閘、溢流壩及進水閘。泄沖 閘布置在主河道右側(cè)，選擇3孔開敞式泄沖閘，每孔凈寬為4m溢流堰布置在主河道左側(cè)， 根據(jù)地形條件，長度定為10m引水建筑物的進水口布置在泄沖閘右岸上游，進水口前設(shè) 置攔沙坎，攔沙坎后接進水閘室，閘室段布置有一道攔污柵和一孔進水閘，閘室段后接隧 洞進水口；另外沿河道左岸順河布置了 135m長的副壩。3.1設(shè)計洪水位及校核洪水位的確定根據(jù)基本資料，設(shè)計洪水重現(xiàn)期為10年，洪峰流量Q設(shè)計=183.43m/s ;根據(jù)經(jīng)驗和 有關(guān)已建工程，采用水力學(xué)公式：Q =2gH3錯誤！未找到引用源

23、。（3-4）式中：淹沒系數(shù)，假設(shè)取0.9 ;m 流量系數(shù)，當(dāng)H=H時，流量系數(shù)為 m=rd=0.502，取0.502 ;c側(cè)收縮系數(shù)，先假設(shè)為自由出流取 1.0 ;B溢流壩凈寬，取B=10mC溢流壩泄流能力Q溢流壩;F0計入行進流速在內(nèi)的堰頂水頭，H0=H+o/2g。忽略行進流速V。，取H）q堰頂水頭日=水位高程-堰頂高程2631.00m。而側(cè)收縮系數(shù)&與Hb相關(guān)，現(xiàn)設(shè)& =0.903/23/2由錯誤！未找到引用源。Hb即 183.48-13.8=0.9 X 0.502 X 1.0 X 10 X 4.42H。即 Hb=4.19m此為H的第一次近似值。將此 H值以及已知溢流孔數(shù)n=3,按半圓形墩

24、頭和自由出流(空豈錯誤！未找到引用源。0.75)，由水力學(xué)可知。H表9.1查得 閘墩系數(shù)& 0=0.45 :按圓弧形邊墩由水力學(xué)表 9.2查得邊墩系數(shù) k=0.70 O由式 =1-0.2(n-1)。+ k錯誤！未找到引用源。=1-0.2(3-1) X 0.45+0.7錯誤！未找到引用源。=0.9553(由Ho/nb0.75,則應(yīng)按H/nb=1 來計算)。此為的第二次近似值，用以重新計算 H0,得H=(183.43-13.8)23 _ 4 03錯誤！未找到引用源。0.9553 x 0.502 漢 10 漢 J2 匯 9.8由式 =1-0.2(n-1) 0 + k錯誤！未找到引用源。=1-0.2(

25、3-1) X 0.45 +0.7錯誤！未找到引用源。=0.9570此為的第三次近似值，用以重新計算 得錯誤！未找到引用源。H0= =1-0.2(n-1) q + k錯誤！未找到引用源。=1-0.2(3-1) X 0.45 +0.7錯誤！未找到引用源。=0.9570(因業(yè)=0.314錯誤！未找到引用源。，按原值計算)nb由此可知H隨著的增大而減小，當(dāng)H變化到一定程度時不在變化，所以取0.957 o3.1.1設(shè)計洪水位的確定錯誤！未找到引用源。Hd3/2 淹沒系數(shù)，假設(shè)取0.957 ;m 流量系數(shù)，當(dāng)H=H時，流量系數(shù)為m=rd=0.502.(T 側(cè)收縮系數(shù)，先假設(shè)為自由出流取1.0 ；B 溢流壩

26、凈寬，取B=10mQ 溢流壩泄流能力Q溢流壩;貝y由h=錯誤！未找到引用源。而H設(shè)計洪水位=H閘底板高程+H=2625.3m+4.02m=2629.32m CH式中：L滲徑長度C 勃萊系數(shù)，取6H 上下游水頭差正常運行時期，當(dāng)H=4.02mL=CH=6 5.7=34.2m校核運用時期，當(dāng)H=7.117mL=CH=6 7.117=42.7m經(jīng)計算，泄沖閘防滲長度至少需43m（2）地下輪廓線的布置地下輪廓線的布置原則是滯流與導(dǎo)流相結(jié)合。通常在閘室上游一側(cè)布置防滲設(shè)施（如鋪蓋、齒墻等），以延長滲徑，減小底板滲透壓力，降低閘基滲流坡降等，稱為滯流；在 下游一側(cè)布置排水設(shè)施，使?jié)B透水流盡快地安全排走，以

27、防止發(fā)生滲流變形，并減小底板 滲透壓力，稱為導(dǎo)流。本工程中在泄沖閘上游側(cè)設(shè)置了鋪蓋和齒墻以滯流，在下游側(cè)考慮 在消力池底板上設(shè)置排水孔排除閘基滲流。 鋪蓋鋪蓋主要延長滲徑，一般采用砼做成，長度一般為閘上水頭的3-5倍。本工程中閘上水頭為7.117m,所以鋪蓋長度擬定為25m鋪蓋的最小厚度由施工條件確定，一般為 0.5 0.75m,本工程采用0.5m。 齒墻在閘底板及鋪蓋的上、下游端一般均設(shè)有淺齒墻，用來增強閘室的抗滑穩(wěn)定，并可延 長滲徑。本工程中在地下輪廓線上共設(shè)置 6道齒墻，深度為0.5m2.5m。為防止鋪蓋破壞、變形，在鋪蓋中間設(shè)置一條橫向止水伸縮縫， 止水材料采用止水帶。 另外，在鋪蓋與

28、閘基連接處及閘基與消力池連接處均設(shè)置止水伸縮縫，采用止水帶止水。 滲徑校核與滲流計算經(jīng)計算，本工程擬定的滲徑長度L為50m,大于所需要的防滲長度L,故擬定的地下輪 廓線基本合理，但為了與理論符合，還需進行滲流計算。根據(jù)直線比例法的勃萊法：該法認(rèn)為閘基滲流沿防滲長度（不論水平段、鉛直段或者傾斜段）均勻地消減水頭，各點滲透坡降均等于防滲長度的平均滲透坡降。只要知道水頭H和防滲長度L以后，即可按直線比例關(guān)系求得地下輪廓各點的滲透壓強。任一點的滲壓水頭hx為hx x L式中：x為計算點與出逸點之間的滲徑經(jīng)過計算各點的防滲長度均大于滲徑，所以泄沖閘設(shè)計滿足防滲要求。323泄沖閘的消能、防沖設(shè)計消力池的作

29、用是促成水躍，并保護地基免遭沖刷，其主要形式有挖深式、尾坎式、綜 合式。本設(shè)計中采用綜合式消力池。（1）消力池設(shè)計 消力池池深的確定：池深d應(yīng)滿足以下公式：d =；：札-他z） （ 1）式中二-淹沒安全系數(shù)，通常采用1.051.10.本設(shè)計中取1.05。hs -下游水深z -消能出口處的水面落差:q22g 2hs2:q22ghc2-流速系數(shù)，一般取0.952 q2g 2hc2+十:q22g 2(3)(4)上面兩式中he -躍后水深-水流動能校正系數(shù)，一般去1.01.05.在此取1.0q -過壩單寬流量d -消力池首端寬度b2 -消力池末段寬度T。-由消力池底板算起的總勢能先假定 d 二 0.5

30、m 則對應(yīng)的 T0 二 263仁 2625.3 0.5 二 6.5m，設(shè) Z =0單寬流量 q =183/12 =15.25m3/sB =12m把以上值代入式(2)和式(3)及式(4)中，求的對應(yīng)的 hc = 1.7114m， he = 4.80m=(d hs z)/he =1.198結(jié)論：所以池深d取1.5m符合設(shè)計要求 消力池的長度計算：消力池的長度由兩部分組成，及斜坡段投影長度和水躍長度Lsj 二 LsLj式中 Lsj -消力池長度Ls -消力池斜坡段水平投影長度- -水躍長度校正系數(shù)，可采用0.70.8.Lj -水躍長度Lj =6.9(hef) =6.9 (4.48-1.71) =19

31、.1m消力池與閘后的連接段采用1:1的邊坡.則 Ls 二 d =0.5m,-取 0.7Lsj 二 LsLj =0.50.8 19.1 =15.78m本次設(shè)計擬定泄沖閘消力池的長度為16m 消力池底板厚度的確定消力池底板的厚度，可根據(jù)抗沖和抗浮要求，按下面兩式計算：抗沖 t 二 k- qUH)抗浮U _W _ Pm719b式中t 一消力池底板始端厚度H 溢流壩泄水時的上下游水位差 2632.417-2627.85=4.567ki -消力池底板計算系數(shù),可采用0.150.20k2 -消力池底板安全系數(shù),可采用1.11.3u -作用在消力池底板的揚壓力W作用在消力池頂面的水重Pm -作用在消力池底板

32、的脈動壓力計算得：t =k qC H) =0.1515.25 4.567 = 1.25m本次設(shè)計中泄沖閘消力池底板厚度取 1.0m。 消力池的構(gòu)造設(shè)計消力池底板一般采用鋼筋結(jié)構(gòu)，為了減小作用在護坦底板上的揚壓力，在消力池水平 段的后半部設(shè)置了排水孔，并在該部位的底面鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑為20cm,間距為2m, 呈梅花狀排列。(2) 海漫設(shè)計水流經(jīng)過消力池，雖已消除了大部分多余的能量，但仍保留一定的剩余動能，特別是 流速分布不均勻，脈動仍然劇烈，具有一定的沖刷能力，因此，護坦后仍需設(shè)置海漫等防 沖加固設(shè)施，以使水流均勻擴散，并將水流分布逐步調(diào)整到接近天然河道的水流形態(tài)。 海漫的構(gòu)造海漫一般要求

33、表面有一定的粗造度，以利進一步消除余能；具有一定的透水性，以便 使?jié)B水自由排出，降低揚壓力；具有一定的柔性，以適應(yīng)下游河床的沖刷變形。本工程中 海漫的形式采用漿砌石海漫。 海漫的長度海漫的長度L應(yīng)根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利水位和流量的情況設(shè)計，它與消力池出口的單 寬流量及水流擴散等情況，上下游水位差，地址條件，尾水深度以及海漫本身的粗造程度 有關(guān)，可用以下公式計算；L = k2 . q H式中：q 消力池出口的單寬流量，m3/(sm)H 上下游水位差，mk2 河床土質(zhì)系數(shù)，當(dāng)河床為細砂是，取 1315,中砂，粗砂及砂壤土，取1012,壤土，取89,硬黏土，取67。取k2為10所以 L = k2 .

34、q H =1 ：；1. .：v4.567-17m所以取其長度為17m(3) 防沖槽在海漫的末端預(yù)留足夠的粒徑大于30cm的塊石，當(dāng)水流沖刷河床，沖刷坑向預(yù)計的深度逐漸發(fā)展時，預(yù)留在海漫末端的石塊將沿沖刷坑的斜坡陸續(xù)滾下，散鋪在沖坑的上游 斜坡上，自動形成護面，使沖刷不再向上擴展。防沖槽采用寬淺式，深度t取2.0m,寬度b 取1.5倍的深度,即205 =3m,上游坡率m 0,下游坡率m? =1.5。3.2.4泄沖閘閘室的布置與構(gòu)造設(shè)計泄沖閘閘室采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，閘室段布置工作閘門及檢修閘門各一扇，工作閘門及檢 修閘門均采用平板閘門。泄沖閘閘室的布置與構(gòu)造設(shè)計主要包括閘墩尺寸、閘底板厚度、 閘底板沿

35、水流方向長度尺寸的確定、交通橋的啟閉設(shè)施的設(shè)置等。(1) 閘墩尺寸的確定平面閘門的門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門尺寸及支承方式而定，工作閘門的門槽寬深比宜取1.6-1.8，門槽深度一般為0.2-0.3m，門槽寬度約為0.5-1.0m，檢修門槽與工作門槽之間 的凈距為1.5-2.0m，以便閘門安裝與檢修。檢修門槽深度一般為 0.15-0.30m，寬度約為 0.15-0.20m。如圖所示(2) 閘底板厚度尺寸的確定根據(jù)閘門設(shè)計規(guī)范，一般為1.02.0m，該工程中取1.5m。(3) 閘底板沿水流方向長度尺寸的確定閘底板順?biāo)鞣较蜷L度，取決于上部結(jié)構(gòu)布置并滿足結(jié)構(gòu)強度和抗滑穩(wěn)定要求。根據(jù)地質(zhì)條件，一般取(2-3)

36、 H 13.6-20.4m，本次設(shè)計取15m(4) 交通橋的設(shè)置為了安置閘門的啟閉設(shè)備及工作人員操作的需要，常在閘墩上架設(shè)交通橋或人行橋，以供汽車、拖拉機及行人等通行。本工程中在閘室靠低水位一側(cè)和靠高水位一側(cè)各布置人 行橋一座，橋面寬度按交通要求確定為 1.5-2.0m。（5）啟閉設(shè)施考慮工作閘門和檢修閘門的高度以及啟閉機的安放位置，在閘墩頂部設(shè)啟閉機室，啟 閉機室采用框架結(jié)構(gòu)，啟閉平臺高程為 2637.617m。本工程由于采用平板閘門，所以采用 直升式啟閉設(shè)施，這種設(shè)施結(jié)構(gòu)簡單，可吊出孔口進行檢修，所需閘墩長度較小，也便于 使用移動式啟閉機。3.2.5 泄沖閘閘室穩(wěn)定計算閘室在檢修或施工期應(yīng)

37、該是穩(wěn)定的。在運用期，閘室受到水平推力等荷載作用，有可 能沿著地基面滑動，還可能連同一部分地基土體滑動。閘室竣工時，一般地，閘室地基表 面所受的應(yīng)力很大，或者也有可能失去穩(wěn)定性。因此，必須驗算閘室穩(wěn)定性，以保證在各 種情況下閘室均能安全可靠地運用。閘室荷載主要有以下幾種A自重指閘室自身重力，包括底板、閘墩、胸墻、工作橋及橋墩、交通橋、閘門及啟 閉設(shè)備等的重力。B水重 指閘室范圍內(nèi)作用在底板上面的水體重力。C水平水壓力 指當(dāng)有鋪蓋時所產(chǎn)生的各種水壓力D揚壓力指作用在閘底面鉛直向上的滲透壓力與浮托力的總和。E還有其他因素因為對本工程影響不大，所以忽略不計。-Kc式中：a G 為鉛直方向作用力的總和

38、，kN；P 為水平方向作用力的總和，kN；f 為閘底板底面與地基土之間的摩擦系數(shù)，取0.30 ；Kc為土基上抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值，根據(jù)該工程情況取1.05自重 M =M底板M閘墩M胸墻M工作橋M閘門=682.243kPa11靜水總壓力 p =丄 H2 =丄 9.8 7.1172 =248.2kPa221揚壓力 u 二丄 匕 8.48 = 245.157kPa2f送G所以 Kc1.25 一Kc =1.05Z P3.3 溢流壩段設(shè)計為減少泄沖閘的孔數(shù)和閘門的頻繁開啟，在泄沖閘左側(cè)布置溢流壩，平時河道來水量大于引水流量時，可不開啟泄沖閘，多余水量通過溢流壩頂自動下泄，對運行管理帶來一 定的方便。

39、3.3.1溢流壩的布置與構(gòu)造設(shè)計(1) 溢流壩型式的選擇溢流壩段坡面除滿足強度、穩(wěn)定和經(jīng)濟條件外，其外形易需考慮水流運動條件要求。設(shè)計要求：。有較高的流量系數(shù)，泄流能力大；O 2水流平順，不產(chǎn)生不利的負(fù)壓和空駛破 環(huán)；O體形簡單、造價低、便于施工。常用的溢流壩堰型有薄壁堰，實用堰，寬頂堰。由 于本工程應(yīng)使堰面形狀盡量與水舌想吻合，以減少阻力而做成剖面形狀成曲線形的寬頂 堰。目前，國際上均采用 WES區(qū)，溢流面由頂部溢流段、中部直線段及反弧端組成，上游 面為直線或折線，。(2) 堰頂高程的確定本工程中堰頂高程與正常高水位取一致，為2631.00m。則：壩高=堰頂高程-河床高程=2631-2625

40、.3=5.7 (m)。(3) 堰頂長度根據(jù)地形條件，堰頂長度定為10m.(4) 上下游壩坡坡率根據(jù)工程經(jīng)驗，一般去上游壩坡坡率n=00.2,常做成鉛直或上部鉛直下部傾向下游， 下游壩坡坡率m=0.60.8,則根據(jù)本工程地形地質(zhì)條件，上游n取0(鉛直)，下游m取0.8.(5) 堰頂曲線 我國現(xiàn)行規(guī)范推薦采用幕曲線，即 WES曲線，WESS準(zhǔn)剖面的曲線方程為：Xn = KHjy式中x.y分別是以堰頂為原點的坐標(biāo)錯誤！未找到引用源。 定型設(shè)計水頭，錯誤！未找到引用源。=校核洪水位-堰頂高程=2632.417-2631=1.417(m)。 K,n為與上游迎水面有關(guān)坡度參數(shù)。查 WESA面曲線方程參數(shù)表

41、，當(dāng)上游壩坡坡率n取0時，K= 2.0 ,n=1.85計算得曲線方程為：1 .85= 2.0H；8541若用了圓弧作為堰上游曲面線，堰頂 0點上游三圓弧半徑及水平坐標(biāo)為:R =0.5Hd 77085X1 =0.175Hd 一0.248R2 =0.2Hd = 0.2834X2 一267Hd 一0.391 R3 =0.04Hd 二 0.057 X3 二 -0.282血 二-340O點下游曲線方程：由X1.85 =2.0H；85y可得：7十命嚴(yán)=,7錯誤！未找到引用源Y =0.37X1.85pl上式求導(dǎo)：d錯誤！未找到引用源dxxR二理3.28X 二3.28V21H1611.8H64 V =QA式中

42、 Q =183mSA=BHX(m)1234Y(m)0.371.332.824.8所以有上式坐標(biāo)可得則有0.37X1.85錯誤！未找到引用源可知 Xc = 2.0237,Y -1.365下游半徑(及弧端)對(B=10m,H=校核洪水位一河床底部高程 =2632.417- 2625.3=2.57m/s)則聯(lián)立O，可得R=4.56m 確定反弧端圓心點180 - a X0二 Xc ma（p2 -yc） rtg 2 錯誤！未找到引用源 y0 = P2 - r則可得X( =7.86錯誤！未找到引用源。，y。=1.64錯誤！未找到引用源。 D點坐標(biāo)XD = X0 - r sin aX d = X 0 r c

43、osa1（又由于=tga , a=51.34 ）0.8則可得：XD =4.54，XD =-4.506(6) 中部直線部分：中部直線部分的斜率為0.8，且與堰高曲線的反弧端相切。(7) 溢流壩構(gòu)造：溢流壩壩體采用Ci5埋石砼，為加強壩面的防沖能力，在壩面表層30cm厚的范圍內(nèi)采 用C30鋼筋混凝土。3.3.2溢流壩的防滲、排水設(shè)計防滲設(shè)施是指構(gòu)成地下輪廓的鋪蓋，板樁及齒墻，而排水設(shè)施則是指鋪設(shè)在護坦，漿砌石海漫底部或閘底板下游段起導(dǎo)滲作用的沙礫石層。排水常與反濾層結(jié)合使用。(1)鋪蓋鋪蓋主要用來延長滲徑，應(yīng)具有相對的不透水性；為適應(yīng)地基變形，也要有一定的柔 性。鋪蓋常用粘土，粘壤土或做成，有時也

44、可用鋼筋混凝土作為鋪蓋材料。本工程中根據(jù) 地形地質(zhì)條件采用現(xiàn)澆混凝土鋪蓋。 鋪蓋：鋪蓋的長度計算方法同泄沖閘，經(jīng)計算，溢流壩前鋪蓋長度為 17- 28m，為了使溢流 壩與泄沖閘更好的銜接，則溢流壩前鋪蓋與泄沖閘鋪蓋一樣長，取鋪蓋 L=25m。鋪蓋厚度 為 0.5m。 齒墻為了進一步減少滲流量，可以在減少工程量和工程投資的情況下加深齒墻來起到防滲、穩(wěn)定的作用。本工程中，在溢流壩地下輪廓線上共設(shè)置 5道齒墻，深度為0.5m2.0m為防止鋪蓋破壞、變形，在鋪蓋中間設(shè)置一條橫向止水伸縮縫， 止水材料采用止水帶。 另外，在鋪蓋與壩基連接處及壩基與消力池連接處均設(shè)置止水伸縮縫，采用止水帶止水。3.3.3溢

45、流壩的消能、防沖設(shè)計由于涉及消能方式，首先將個消能方式進行比較：(1) 底流消能：運用于高、中、低水頭，不大，小流量的各種建筑物，對地質(zhì)條件要 求較低，對尾水蝙蝠的適應(yīng)性較好，但對于高水頭，大單寬流量的泄水建筑物與挑流物相 對而言，應(yīng)用較少，底流消能應(yīng)用與高水頭、大流量泄水建筑物盡管工程費用大，但由于 消能效果穩(wěn)定可靠，因而在某些情況下仍被采用。(2) 挑流消能：一般不需要對下游河床設(shè)置保護工程，因而大大節(jié)省工程費用，同時 設(shè)計與施工均方便簡單，應(yīng)運也較安全可靠，只有有足夠水頭，能保證水舌有一定挑距， 使沖坑遠離建筑物，而且下游河床地質(zhì)良好，尾水有足夠深度，水墊足以消殺大部分能量, 均客采用。

46、(3) 面流消能：要求利用鼻坎將高速下泄的水流挑到下游水面附近，以避免高速水流 接觸河床引起沖刷。適用與下游尾水較深，單寬流量變化范圍小，且水位變化幅度不大 或有漂運情況。但面流式壩下游有波浪發(fā)生，甚至幾公里范圍內(nèi)的水面都不穩(wěn)定，對電站 及航運都不利，容易沖刷兩岸，要采取相應(yīng)保護措施。(4) 消力戽消能：比挑流有較好的消能效果和較小的沖刷范圍，而工程量則比消力池少，但是其底部漩渦會把下游河床沙石帶入戽內(nèi)，并隨戽內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動，磨損消力戽和壩面,增加了維修養(yǎng)護費用，而且下游水面波動綿延較長的范圍，而沖刷河岸，對航運不利，適 用尾水較深，變幅較小，無航運要求，且下游河床和兩岸有一定的抗沖能力的情況。消

47、能工設(shè)計原則：盡量使下泄水流的大部分動能消耗在水流內(nèi)部的紊動中，以及水流 和空氣的摩檫上；不產(chǎn)生危及壩體安全的河床或岸坡的局部沖刷；下泄水流平穩(wěn)，不影響 樞紐中其他建筑物的正常運行；結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；工程量小。由本工程流態(tài)穩(wěn)定，對地質(zhì)條件要求較低，對尾水蝙蝠的適應(yīng)性較好，而且消能效果 可靠穩(wěn)定，故選用底流式消能。消力池長度、池深、底板厚度及海漫長度、沖刷坑深度及寬度計算方法同泄沖閘，計 算及設(shè)計取值如下：計算值設(shè)計值消力池長度(m)16.518消力池池深（m）:0.50.5消力池厚度（m）:1.271.0海漫長度（m）:2021.485防沖槽深度（m）:2.02.0防沖槽寬度（m）:3.03

48、.03.3.4 溢流壩的穩(wěn)定計算抗滑穩(wěn)定分析是重力壩設(shè)計的一項重要內(nèi)容，其目的是核算壩體沿壩基面或壩基內(nèi)部 緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度，因為重力壩沿軸線方向用橫縫分隔成若干獨立的壩 段，所以穩(wěn)定分析可以按平面問題進行，但對于地基中存在的多條互相切割交錯的軟弱面 構(gòu)成空間滑動體或位于地形陡峻的岸坡段，則應(yīng)按空間問題進行分析，以一個壩段或取單 寬1m作為計算單元，采用抗剪強度公式，按最不利的情況下進行（正常蓄水位時，下游 無水，水壓力，自重等對壩基面的作用力）。（1）荷載分析溢流壩的主要荷載有壩體自重及壩上閘墩，閘門，啟閉機；上下游壩面上的水壓 力；揚壓力；波浪壓力；土壓力及泥沙壓力；地震荷載。 壩體自重壩體自重，溢流壩壩體剖面為不規(guī)則的平面圖形，須進行分塊來計算，計算簡圖如下 圖 1-1。將溢流壩分為八塊，分別計算各自重力，混凝