TL水庫(kù)混凝土重力壩樞紐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、WORD格式整理版水利水電工程專業(yè)TL水庫(kù)混凝土重力壩樞紐設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué)生：超指導(dǎo)老師：勇日期：二一二年六月學(xué)習(xí)參考好幫手目錄1 基本資料21.1 工程概況21.2 氣象21.3 水文分析21.3.1 年徑流21.3.2 洪水31.4 泥沙51.5 工程地質(zhì)51.5.1 區(qū)域地質(zhì)61.5.2 地質(zhì)構(gòu)造與地震 61.5.3 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件 61.5.4 壩址壩線工程地質(zhì)條件 71.6 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?81.7 交通條件81.8 施工條件81.9 效益91.9.1 灌溉效益 91.9.2 市及鋼鐵基地供水效益 91.9.3 防洪效益91.9.4 發(fā)電效益91.10 地形圖和地質(zhì)剖面圖 102

2、 樞紐布置 102.1 壩軸線選擇 122.1.1 壩址比較122.1.2 壩線選擇132.2 壩型的確定 142.3 樞紐布置 143 壩體剖面設(shè)計(jì)153.1 壩頂高程的確定 163.2 非溢流壩剖面設(shè)計(jì) 173.2.1 壩頂設(shè)計(jì)173.2.2 壩頂寬度的設(shè)計(jì) 173.2.3 壩坡的設(shè)計(jì) 183.2.4 下游起坡點(diǎn)位置的確定 183.2.5 壩段長(zhǎng)度183.2.6 防浪墻183.2.7 壩頂?shù)缆?83.3 溢流壩剖面設(shè)計(jì) 183.3.1 泄水方式的選擇 193.3.2 斷面尺寸的設(shè)計(jì) 193.3.3 堰頂高程193.3.4 閘門尺寸的設(shè)計(jì) 203.3.5 溢流面設(shè)計(jì) 213.3.5.1 溢流

3、面頂部曲線可采用WES曲線 213.3.5.2 下游反弧段曲線 233.3.5.3中間直線段設(shè)計(jì) 233.4水力計(jì)算233.4.1 堰頂過(guò)流233.4.2消能工的形式選擇 24342.2 最大沖坑深度 244壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 274.1 擋水壩荷載作用及其組合 274.1.1 作用在擋水壩上的荷載有： 274.1.2作用在溢流壩上的荷載及其組合 324.2 擋水壩承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 394.2.1 壩體抗滑穩(wěn)定性校核 394.2.2 壩體強(qiáng)度和穩(wěn)定承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算 424.2.3 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 454.3 溢流壩承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 454

4、.3.1承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算 454.3.2正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 515 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì) 655.1 混凝土分區(qū)及標(biāo)號(hào)選擇 655.1.1 混凝土標(biāo)號(hào)分區(qū)設(shè)計(jì) 655.1.2 標(biāo)號(hào)選擇655.1.3 非溢流壩細(xì)部結(jié)構(gòu) 665.1.4 溢流壩細(xì)部結(jié)構(gòu)。壩頂路面應(yīng)有適當(dāng)?shù)臋M向坡度，并設(shè)置相665.2 壩體分縫675.2.1 橫縫685.2.2 縱縫685.3 壩體廊道系統(tǒng) 695.3.1 基礎(chǔ)灌漿廊道 695.3.2 檢查和壩體排水廊道 695.4 止水和排水 695.5 壩體布置705.6 地基處理705.6.1 地基的開(kāi)挖與清理 705.6.2 壩基的固結(jié)灌漿 705.6.3 帷幕灌漿715.6.

5、4 壩基排水715.6.5 斷層、破碎帶處理 716 泄水底孔設(shè)計(jì) 736.1 泄水孔的斷面設(shè)計(jì) 736.1.1 壩身泄水孔的組成及形式 736.1.2 壩身泄水孔的作用和工作條件 736.2 泄水孔的消能設(shè)計(jì) 747 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì) 757.1 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流時(shí)段劃分 757.1.1 導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 757.1.2 時(shí)段劃分767.2 導(dǎo)流方式選擇及導(dǎo)流設(shè)計(jì) 777.2.1 導(dǎo)流方式的選擇 77788結(jié)論TL水庫(kù)混凝土重力壩樞紐設(shè)計(jì)摘要】：人類筑壩的歷史有近5000年，重力壩是出現(xiàn)最早的一種壩型。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、易于機(jī)械化施工、使用年限長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，所以至今仍被廣泛使用

6、。TL水庫(kù)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活提供水量，結(jié)合引水發(fā)電、水面養(yǎng)殖、洪水 錯(cuò)峰等，可以綜合利用。TL水庫(kù)混凝土沿岸地質(zhì)條件適中，所以修筑實(shí)體重力壩較為理想。關(guān)鍵詞】：重力壩設(shè)計(jì)非溢流壩段 溢流壩段流域概況及樞紐任務(wù)TL水庫(kù)位于QL可上，控制流域面積506Okrh占全流域的80%水庫(kù)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水 量，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活提供水量，結(jié)合引水發(fā)電、水面養(yǎng)殖、洪水錯(cuò)峰等，可以綜合利 用。樞紐建筑物包括主壩、泄水設(shè)施及電站等。經(jīng)水文、水利調(diào)洪演算確定：死水位110.00m；設(shè)計(jì)洪水位153.70m,相應(yīng)下游水位97.00m,通過(guò)溢洪道下泄流量18276.00H7s ;校核洪水位156.3

7、0m,相應(yīng)下游水位99.00m,通過(guò)溢洪道下泄流量24527.00nVs ;泥沙淤積高程97.60m,淤沙平均含沙量4.0Kg/m3 （浮容重=9.0 KN/m3）,摩擦角為 =1.2 o其他有關(guān)資料根據(jù)國(guó)家建筑委員會(huì)所頒布的地震烈度圖，本地區(qū)應(yīng)屬6-7度地震區(qū)，壩區(qū)設(shè)防烈度建議為7度。壩頂行車寬度為8mo1 基本資料1.1 工程概況TL水庫(kù)位于QL可上，控制流域面積506Okrh占全流域的80% QL可水量充沛，但年及年際的水量分配極不均勻，必須興建大型的控制工程進(jìn)行調(diào)節(jié)，豐富的水資源方可得到充 分的利用。水庫(kù)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活提供水量，結(jié)合引水發(fā)電、水 面養(yǎng)殖、洪水錯(cuò)峰

8、等，可以綜合利用。供水原則是：在滿足城市生活、工業(yè)用水的同時(shí)，對(duì)農(nóng)業(yè)也給予一定的重視，特別是移民遷建灌區(qū)用水應(yīng)優(yōu)先保證。樞紐工程在3個(gè)壩址選擇了 2條壩線，兩種壩型。I 83壩線采用混凝土重力壩?！凹t層” 壩線采用當(dāng)?shù)夭牧蠅?。樞紐建筑物包括主壩、泄水設(shè)施及電站等。樞紐工程的推薦方案為 I 83壩線混凝土壩方案（見(jiàn)壩址位置圖1-1）。根據(jù)本工程的規(guī)模及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用，按設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)定，水庫(kù)樞紐工程屬大1型。主要建筑物按一級(jí)設(shè)計(jì)，輔助建筑物按三級(jí)設(shè)計(jì)，臨時(shí)建筑物按四級(jí)設(shè)計(jì)。1.2 氣象全流域?qū)儆诩撅L(fēng)大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，年平均降水量約70Omm,且多集中在夏季7, 8兩月。流域

9、多年平均氣溫為10C左右，日溫度變化較大。離壩址較近的氣象站實(shí)測(cè)最高氣溫39 C。全年無(wú)霜期約180d，結(jié)冰期約120d，河道一般12月封凍，次年3月上旬解凍，冰厚為0.40.6m,岸邊可達(dá)1m多年平均最大風(fēng)速為23.7m/s，水庫(kù)吹程為3km1.3 水文分析1.3.1 年徑流QL可流域水量豐沛，年徑流主要由年降雨產(chǎn)生。年徑流在地區(qū)與時(shí)間上的分布與年降 水基本一致。徑流在年際間變化懸殊。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，19561982年的27年中，豐水年1977年來(lái)水量達(dá)21.34 X 1OW,枯水牛L1081年僅1.667 X 1Om，相差19.37 X 1Om,約合12.8倍，且豐、枯水年常連續(xù)發(fā)生。壩址處

10、多年平均年徑流量為9.6 x lOm1.3.2 洪水洪水一般由暴雨形成。本地區(qū)暴雨歷時(shí)短，強(qiáng)度大，地面坡度陡，洪峰陡漲陡落。次洪水歷時(shí)一般為35d。洪水具有峰高量大的特點(diǎn)。本流域洪水多發(fā)生在7, 8兩月，出現(xiàn)在7月的占34%出現(xiàn)在8月的占66%多年平均69月洪量占年徑流量的70流右，3天洪量占6天洪量的70%以上，大水年尤為集中。如1962年最大6天洪量占年徑流量的比例達(dá)70%由頻率分析法求得不同頻率的洪水結(jié)果，見(jiàn)表2-1圖1-1壩址位置圖表2-1洪水計(jì)算成果表項(xiàng)目洪峰流量/(m .s )洪量 /m3( x 10)1d2d6d30d特征值均值20001.402.202.805.37CV1.35

11、1.351.351.251.00Cs/Cv2.502.502.502.502.50頻率/%0.013204022.4335.2439.9655.400.022960020.7532.6536.9051.500.12248015.7424.7328.3440.500.21968013.7821.6524.9236.200.51600011.2317.6020.4130.401132809.3014.5017.1426.102106807.4811.7513.9221.70573605.158.109.8016.201050003.505.506.8312.102029202.043.214.17

12、8.181.4 泥沙流域植被較好，泥沙來(lái)源和洪水在地區(qū)上的分布是一致的。泥沙在年分配比徑流更集中。汛期輸沙量約占年輸沙量的95%而汛期沙量又都集中在幾次大洪水中。年際之間沙 量變化懸殊。由統(tǒng)計(jì)分析得知，壩址處多年平均輸沙量為386XlOt，多年平均侵蝕模數(shù)為23762t/km，多年平均含沙量為4.0kg/m。從泥沙的組成情況來(lái)看，泥沙顆粒較粗，中值粒 徑為0.075mm淤沙浮重度為9kN/m3,摩擦角為1.2 。(資料中提供的摩擦角太小應(yīng)該為12) 1.5工程地質(zhì)1.5.1 區(qū)域地質(zhì)該水庫(kù)庫(kù)區(qū)屬中高山區(qū)，構(gòu)造剝蝕地形。QL可在本區(qū)河曲發(fā)育，側(cè)蝕能力較強(qiáng)，沿河形成不對(duì)稱河谷，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，河

13、流不斷下切，于堆積岸形成階地，侵蝕岸形成陡 岸。組成本區(qū)地層計(jì)有太古界、下元古界、震旦系、株羅系及火成巖侵人體和第四紀(jì)等， 其中分布最廣的為震旦系地層。以太古界、震旦系、株羅系三者與工程關(guān)系密切，為庫(kù)區(qū) 的主要巖層。1.5.2 地質(zhì)構(gòu)造與地震本地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，全區(qū)地震頻繁，特別是壩址區(qū)南段尤為突出。庫(kù)區(qū)及其周邊控制性的斷層有兩條大斷裂。第一條在壩址下游小暖泉村穿過(guò)QL可，沿線有泉群出現(xiàn)。從控制泉群、控制地貌及巖相作用分析，列為活動(dòng)性斷裂較合適。第二條 向北東方向延伸，在距TL水庫(kù)庫(kù)區(qū)67km處尖滅，屬第四紀(jì)以來(lái)活動(dòng)性較強(qiáng)的斷裂，沿該 斷層時(shí)有地震發(fā)生。這兩條活動(dòng)性斷裂在三壩址以西5km處匯而

14、不交。按斷層交匯部分易發(fā)震的原則，這種匯而不交是值得注意的。近期壩址地區(qū)末發(fā)生大于4級(jí)以上地震，鄰區(qū)地震活動(dòng)有一定影響。1983年8月經(jīng)省級(jí) 地震局鑒定確定，一、二壩址位于北I區(qū)，屬相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，基本烈度為 6度，三壩址位于 I區(qū)，基本烈度為7度。鄰E強(qiáng)震的影響，烈度可高達(dá)67度。1.5.3 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件庫(kù)區(qū)左岸非可溶性巖層廣泛分布，其中主要由云母千枚巖、石英砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖等組 成，其透水性較小，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)溝通庫(kù)外的大斷層。因此，在非可溶性巖層分布區(qū)，沒(méi)有 向庫(kù)外滲漏的可能性。庫(kù)區(qū)可溶性巖層分布不至于影響水庫(kù)畜水，即水庫(kù)畜水以后，向鄰谷沙河滲漏的可能 性不大。經(jīng)過(guò)對(duì)庫(kù)斷層、灰?guī)r地區(qū)的勘探分析

15、，水庫(kù)向外流域及下游漏水的可能性很小。庫(kù)區(qū)巖層抗壓強(qiáng)度較高，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，末發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生塌滑的巖體，庫(kù)岸基本上是穩(wěn)定的。庫(kù)區(qū)末發(fā)現(xiàn)有開(kāi)采價(jià)值的礦藏，不存在對(duì)庫(kù)周邊產(chǎn)生的浸沒(méi)問(wèn)題。1.5.4壩址壩線工程地質(zhì)條件壩址出露的斷裂構(gòu)造如F103,FIO5,F108,FII2,F114,FI17,FI22等大小斷層共十余條，斷層走向以北西為主，北東者少，多為高角度正斷或平移正斷層。(1) F103斷層，產(chǎn)狀走向近EV，傾向N,傾角40500,逆斷層。大紅峪組第三段礫巖被 切割。下盤有牽引摺曲，破碎帶寬約 1020m出露于I 83壩線右岸上游約1502OOmg 約1020m(2) FIO5斷層，產(chǎn)狀走向

16、NW310傾角8090,為平移斷層。水平斷距400m，兩側(cè)巖石 破碎嚴(yán)重，無(wú)膠結(jié)現(xiàn)象，出露于I 83壩線右岸壩頭附近。(3) F108斷層，產(chǎn)狀走向NW345傾向NE傾角56；逆斷層。由大紅峪組第一段薄層板巖、石英砂巖逆于大紅峪組第二段中厚石英砂巖之上。破碎帶寬約6.0m，末見(jiàn)膠結(jié)現(xiàn)象。其中夾有30cr厚的斷層泥。斷層兩盤巖石影響帶寬10.4m。在上盤薄層板巖夾石英砂巖中有牽引摺曲。巖層有直立或倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，具有強(qiáng)烈擠壓特征。(4) 根據(jù)壩址兩岸構(gòu)造，地層巖性出露分析，推測(cè)河床中可能有順河斷層通過(guò)。原因 是兩岸出露的斷裂構(gòu)造均末過(guò)河，如 F103斷層走向近東西，規(guī)模較大，左岸無(wú)跡象，且地 層出露兩

17、岸高程有明顯差異。I 83壩線主要工程地質(zhì)條件見(jiàn)表2-2。表2-2I83壩線主要工程地質(zhì)條件地形地貌構(gòu)造剝蝕一一中低山地形，不對(duì)稱 U形峽谷，石岸較陡，左岸坡緩，階地不發(fā)育壩線長(zhǎng)480m覆蓋層河床57n砂石層，左岸山麓堆積 31.Om地巖層性震旦系大紅峪組第一、二段，為中厚層石英砂巖與板巖互層。巖層產(chǎn)狀層面傾向上游軟弱夾層據(jù)平碉、豎井資料，右岸有軟弱夾層13條，系順層夾泥。左岸順層夾泥6條，切層泥3條。建議摩擦系數(shù)f=0.2 0.24風(fēng)化情況弱風(fēng)化下限，河床1028 m深(高程：左邊75m右邊55m)。左岸弱風(fēng)化下限為1151O5n高程，右岸為120908m高程地質(zhì)構(gòu)造右岸小斷層67條，左岸F

18、122斷層1條。構(gòu)造簡(jiǎn)單，基本地震烈度為6度巖層透水層壩基下部801OO深的圍W直均大于0.O2L/(min.m.m)，均需灌漿處理巖溶I 83壩線上游2km處，馬圈子電站附近見(jiàn)溶洞穩(wěn)定性右壩肩上、下游存在號(hào)不穩(wěn)定巖體巖石力學(xué)指標(biāo)石英砂巖單塊巖石室指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度134338MPa彈性模量5001000MPa泊桑比0.110.13。各巖層層面摩擦系數(shù)的估計(jì)建議值：(1) 石英砂巖層面摩擦系數(shù)為 0.600.65，凝聚力0.38-0.5OMPa(2) 板巖層面摩擦系數(shù)為0.40.45，凝聚力0.330.38Mpa(3) 層面夾泥膜摩擦系數(shù)為 0.30-35，凝聚力0.200.27Mpa(4) 切層

19、泥層摩擦系數(shù)為0.20.24，凝聚力0.150.18MPa1.6當(dāng)?shù)亟ㄖ牧咸烊唤ㄖ牧戏植加趬沃穮^(qū)上、下游河灘及兩岸階地。其中土料場(chǎng)主要有7處，地下水位以上儲(chǔ)量為1183.44 xlbmL砂礫卵石料場(chǎng)主要有8處，地下水位以上儲(chǔ)量為1088.95 x 1om。全部?jī)?chǔ)量有待進(jìn)一步探查。各料場(chǎng)材料的物理性質(zhì)、試驗(yàn)指標(biāo)等基本滿足技術(shù)要 求，可作大壩混凝土骨料及圍堰土料。如采用當(dāng)?shù)夭牧戏桨福漯ば酝亮系膬?chǔ)量足以滿足 施工要求。1.7 交通條件施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)外交通方便，僅需將工地與交通要道的連線公路修通即可。壩頂無(wú)重要交 通要求。1.8 施工條件采用低圍堰、底孔導(dǎo)流、分期施工的導(dǎo)流方法進(jìn)行施工。各項(xiàng)施工輔助

20、企業(yè)、倉(cāng)庫(kù)及生活等臨時(shí)建筑物布置在壩址下游兩岸。 混凝土骨料取自下游料場(chǎng)。施工用電由田莊引接1.9 效益水庫(kù)建成以后，除了滿足城市生活、工業(yè)及農(nóng)業(yè)用水外，還可獲得發(fā)電、防洪、養(yǎng)魚(yú) 等效益，總效益是顯著的。1.9.1灌溉效益灌溉效益分析成果見(jiàn)表2-3。表2-3灌溉效益分析成果表項(xiàng)目旱地灌溉旱改水稻墾荒水稻灌區(qū)不灌產(chǎn)值差/（元/畝）162.00354.20412.00分?jǐn)傁禂?shù)法畝效益/（兀/畝）81.00177.10206.00單元水效益/（元/m3）0.250.170.17減去成本法畝效益/（兀/畝）124.00378.00261.00單元水效益/（元/m3）0.390.260.221.9.2市

21、及鋼鐵基地供水效益按城市總凈產(chǎn)值中水的效益分?jǐn)傁禂?shù)以10%計(jì)，則Im3水的效益為0.53元/m31.9.3防洪效益防洪效益按建庫(kù)以后，與鄰近水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用，在削峰、錯(cuò)峰過(guò)程中減少下游地區(qū)洪水 災(zāi)害的效益計(jì)算。水庫(kù)年平均效益為 443.16萬(wàn)元/年。1.9.4 發(fā)電效益以水電的價(jià)格代替水電的效益，按0.093元/kW.h計(jì)算本水庫(kù)的規(guī)劃及建筑物特性指標(biāo)見(jiàn)表2-4。表2-4水庫(kù)規(guī)劃及建筑物特性指標(biāo)項(xiàng)目單位指標(biāo)備注校核洪水位m156.30設(shè)計(jì)洪水位m153.70正常蓄水位m153.20P=0.02%死水位m110.00P=0.1%水位校核尾水位m99.10設(shè)計(jì)尾水位m97.00發(fā)電正常尾水位m84.1

22、0壩前堆沙高程m97.60總庫(kù)容3m14. 93X 1C調(diào)洪庫(kù)容m2. 11X 10庫(kù)容興利庫(kù)容3m10. 33X 1C死庫(kù)容m0. 94X 10堆沙庫(kù)容3m11 . 66 X 10壩型混凝土實(shí)體重力壩壩頂高程m157.24最大壩高m89.24壩頂長(zhǎng)度m519.00壩頂溢流孔數(shù)孔15主壩堰頂高程m141.70每孔凈寬m15.00工作閘門尺寸nX nX m15X 12.5啟閉機(jī)（2 X 45t固定式）臺(tái)15設(shè)計(jì)洪水下泄能力m18276.00校核洪水下泄能力m/s24527.00進(jìn)口底高程m/s90.00孔底數(shù)及尺寸孔-m X m4-5 X 6進(jìn)水口弧形工作閘門扇-m X m4-5 X 6工作門啟

23、閉機(jī)臺(tái)4設(shè)計(jì)水位泄水能力m/s3584校核水位泄水能力m/s36631.10地形圖和地質(zhì)剖面圖TL水庫(kù)樞紐地形圖見(jiàn)附圖3, TL水庫(kù)壩線地質(zhì)剖面圖見(jiàn)附圖42樞紐布置壩型、壩址選擇是水利樞紐設(shè)計(jì)的重要容，兩者相互聯(lián)系，不同的壩址可以選用不同 的壩型，同一個(gè)壩址也應(yīng)考慮幾種不同壩型進(jìn)行萬(wàn)案比較。在選擇壩型、壩址時(shí)，應(yīng)考慮 以下因素：地形地質(zhì)條件。重力壩對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性較強(qiáng)。地形條件對(duì)重力壩的 影響不大，幾乎任何形狀的河谷斷面均可修建重力壩，但應(yīng)盡量選在壩軸線較短、壩體工 程量較小的地段。筑壩材料。壩址附近應(yīng)有足夠的符合要求的建筑材料。施工條件。 壩址附近應(yīng)有開(kāi)闊地形，便于布置施工場(chǎng)地；距離交

24、通干線近，便于交通運(yùn)輸。綜合效 益。應(yīng)綜合考慮防洪、發(fā)電、航運(yùn)、旅游、環(huán)境等各部門的經(jīng)濟(jì)效益。一般地，混凝土重力壩應(yīng)選擇河谷寬闊，地質(zhì)條件較好，當(dāng)?shù)赜谐渥闵奥咽蛩槭?的地段。壩軸線宜采用直線。樞紐布置應(yīng)遵循的一般原則是：壩址、壩及其他主要建筑物的形式選擇和樞紐布置 要做到施工方便，工期短，造價(jià)低；樞紐布置應(yīng)當(dāng)滿足各個(gè)建筑物在布置上的要求，保 證其在任何工作條件下都能正常工作；在滿足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總 造價(jià)和年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用；樞紐中各建筑物布置緊湊，盡量將同一工種的建筑物布置在一起， 以減少聯(lián)結(jié)建筑；盡可能使樞紐中的部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益(如提前蓄水，早期發(fā)電或灌溉)；

25、樞紐的外觀應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，在可能條件下注意美觀。一般來(lái)說(shuō)，攔河壩在水利樞紐中占主要地位。在確定樞紐工程位置時(shí)，一般先確定建 壩河段，再進(jìn)一步確定壩軸線，同時(shí)還要考慮擬采用的壩型和樞紐中建筑物的總體布置， 合理解決綜合利用要求。一般泄洪建筑物和電站廠房應(yīng)盡量布置在主河床位置，供(弓I)水建筑物位于岸坡。(1)溢流壩的布置。溢流壩的位置應(yīng)使下泄洪水時(shí)與下游平順連接，他建筑物的基礎(chǔ)，其流態(tài)和沖淤不致影響其他建筑物的使用。 泄水孔及導(dǎo)流底孔的布置。泄水孔一般設(shè)在河床部位的壩段，尺寸、形式應(yīng)根據(jù) 主要用途來(lái)選擇。狹窄河谷泄水孔宜與溢流壩段相結(jié)合分開(kāi)；排沙孔應(yīng)盡量靠近發(fā)電進(jìn)水 口、船閘等需要排沙的部位

26、。(3)非溢流壩段的布置。非溢流壩通常布置在河岸部分并與岸坡相連壩或其他建筑物相連處，常用邊墻、導(dǎo)墻隔開(kāi)2.1 壩軸線選擇根據(jù)壩址的地質(zhì)、地形條件，通過(guò)定性分析，確定壩軸線位置。2.1.1 壩址比較TL水庫(kù)壩址，從上游到下游分為3個(gè)壩址。即上游第一壩址，位于高臺(tái)子村至三道河 村之間，曾選有I , V,U及183 4條壩線。河岸為串嶺溝板巖，其中183壩線為大紅峪第一 層的石英砂巖與板巖互層。中間第一壩址，位于二道河村與桃林口水文站之間，曾選有川 60,川69,川83及 “紅層線” 4條壩線，壩基巖層為高于莊灰?guī)r地層，其中“紅層線”位 于紅色的莊泥質(zhì)灰?guī)r之上。下游第三壩址，位于桃林口舊村與新村之

27、間，曾選有W，%兩 條壩軸線河床為串嶺溝板巖，W壩軸線壩基為大紅峪石英砂巖夾砂頁(yè)巖。3個(gè)壩址，11條壩線的位置見(jiàn)圖1-1 o3個(gè)壩址壩基巖層的地質(zhì)年代雖都屬于震且系，但巖性不同，而其共同點(diǎn)卻是都存在 有軟弱層或夾泥層。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的第一壩址I83壩線基巖的夾泥層只是泥膜，厚度為35mm 基巖以下深30m以。夾層的夾泥厚度5cm左右。二、三壩址夾泥較多一些。3個(gè)壩址地形、地質(zhì)及交通條件等的比較見(jiàn)表 2-5 o表2-5壩址地形、地質(zhì)等條件比較址 壩 第址 壩 二 第址 壩 三 第地形條件走 堰 K aW冰初宜 曲溢如加破不 隹射水右麗顧椚 、Y mW乜式頭仇，凝 嶺 修 地 緩沁麥劉利 城建養(yǎng)，有一

28、岸修。嶺的單 左于壩水洞程 S適料分水工 W ，材薄泄 ， 對(duì)長(zhǎng)地單或壩 不r當(dāng)?shù)牡栏?於線或然洪無(wú) 河軸壩天溢 。 壩土處建形凝岸頒if 右？io宀豐 。多地質(zhì)條件互 下 巖釦層m 板較切傾 與。且 巖心mocm 砂向加r22 英西層31 2 基右陽(yáng)泥礦 壩，基夾。過(guò) 層壩的游通三 基度扌m* M7KOW啊刪浙陀嶺 漏69竹當(dāng)灰然麥 漕能 財(cái)。附天養(yǎng) 灰可m石大園為于 為頭。寸過(guò)量泥，位 理壩薄皈程為小道 壩 左 單 4 工 竪 性 洪 !，較10理W透溢 A一嶺F刎、滲 ， r均麥層，壩，幕 不養(yǎng)斷大料巖惟7F 貞基有幾昌穩(wěn) 噴壩好是建體 砂 。處離壩 訣硬料遠(yuǎn)游對(duì) 州壩釬下 。 央硬區(qū)上

29、處較 詁堅(jiān)-81址匯裂 昉性 壩 苑臥 遴巖層。層大利 壩 ，析 過(guò) 析 一 辰 卷有直個(gè)營(yíng)定震 地度6度6度7交土交帶闊 泌寬 土交2.1.2壩線選擇第一壩址I , V,U 3條壩線，其右岸巖層摺皺變化復(fù)雜，斷層密集，都不是適宜的壩線。相比之下，在三河道附近，右岸巖層傾向上游，層次分明較為完整，條件較好，故以I83壩線作為第一壩址的代表。第二壩址中川60,川69兩條壩線基巖為灰?guī)r。但從右岸巖層的產(chǎn)狀相比，川60壩線右岸巖層走向與河流平行，傾向河中，傾角較高。當(dāng)建壩蓄水以后，存在不穩(wěn)定因素及繞壩 滲漏。川69壩線右岸巖層傾向下游，層次比較平穩(wěn)。兩者相比，川69好于川6Q但因兩壩線左岸都存在大暖

30、泉，滲漏情況及單薄分水嶺養(yǎng)麥嶺在蓄水以后的穩(wěn)定情況難以把 握，故此兩壩線不予考慮。“紅層線”與川 83壩線壩基巖層強(qiáng)度稍低一些，適宜修建當(dāng)?shù)?材料壩。川83壩線左岸鉆孔中，從高程137.7m到49.7m發(fā)現(xiàn)黑色含錳頁(yè)巖51層，厚度0.5 1.0cm最厚達(dá)8cm性質(zhì)松軟，表面潤(rùn)滑，摩擦系數(shù)較低且?guī)r層走向與河流平行，不宜作 為壩基。第三壩址中切壩線河槽較寬，右岸壩頭已經(jīng)遠(yuǎn)離較高的山頭，壩軸線拐彎，增加了壩 線的長(zhǎng)度，從而加大了工程量。壩線，壩基為串嶺溝板巖，巖層強(qiáng)度較低，還有軟弱層， 相比之下，不如W壩線。切壩線位于現(xiàn)存小溢流壩下游80m處，壩基巖層為石英砂巖，夾有少數(shù)幾層砂質(zhì)頁(yè)巖，巖層的抗壓強(qiáng)度

31、及抗滑摩擦系數(shù)比板巖要大，故以此壩線作為第三 壩址的代表。經(jīng)上述比較，3個(gè)壩址雖有11條壩線，但適于建壩的僅有I83、“紅層線”及W壩線3 條。綜合比較壩段地形、地質(zhì)及交通條件，最后確定本設(shè)計(jì)以第一壩址的I83壩線。2.2 壩型的確定TL水庫(kù)位于北緯40地區(qū)，壩址在峽谷的風(fēng)口，氣溫較低，氣候寒冷，日氣溫變化值相 差較大，各條壩線的河谷不對(duì)稱，河谷寬度與壩高之比皆大于5.0，壩基及兩岸巖層又夾有軟弱巖層或夾泥層，故不宜修建拱壩或其他類型的輕型混凝土壩。根據(jù)本地區(qū)的氣象特 點(diǎn)及壩址區(qū)地形、地質(zhì)條件的實(shí)際情況，初步考慮采用當(dāng)?shù)夭牧蠅魏突炷林亓蝺煞N壩 型作為樞紐工程壩型比較的依據(jù)。I83壩線，壩址

32、兩岸群山連綿，左岸沒(méi)有修建溢洪道的地形條件，右岸雖有布置溢洪 道的位置，但山體高大。如修建溢洪道，需挖深超過(guò)130m開(kāi)挖土石方量約1560X IO4m,工程量浩大，故本壩線選用當(dāng)?shù)夭牧蠅畏桨甘遣唤?jīng)濟(jì)的。經(jīng)過(guò)上述比較分析，183壩線以混凝土實(shí)體重力壩為宜。2.3樞紐布置樞紐布置應(yīng)遵循的一般原則是：壩址、壩及其他主要建筑物的形式選擇和樞紐布置要做到施工方便，工期短，造價(jià)低；樞紐布置應(yīng)當(dāng)滿足各個(gè)建筑物在布置上的要求，保證其在任何工作條件下都能正常工作；在滿足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低E紐總造價(jià)和年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用；樞紐中各建筑物布置緊湊，盡量將同一工種的建筑物布置在一起， 以減少聯(lián)結(jié)建筑；盡可能使樞紐中

33、的部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益(如提前蓄水，早期發(fā)電或灌溉)；樞紐的外觀應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，在可能條件下注意美觀。壩址河谷寬約250m河床覆蓋層厚47m河谷不對(duì)稱，右岸巖石裸露、坡陡，左岸山坡較緩，基巖被山麓堆積物所覆蓋。壩基為石英砂巖與板巖互層，巖層傾向上游，視傾角1618，壩基建基高程位于弱風(fēng)化巖層，基巖挖深 715m樞紐布置方案考慮如下：(1) 方案I主河槽從右到左分別為溢流壩部分、底孔部分及電站部分，兩岸山坡為溢流壩部分。由于底孔及溢流壩部分已全部占滿河槽，電站部分不得不向左岸山坡靠近。本方案的優(yōu)點(diǎn)是電站進(jìn)口緊鄰底孔，可利用底孔沖沙，防止電站進(jìn)水口淤積。缺點(diǎn)是建筑物之間太擠，布置場(chǎng)

34、地緊，當(dāng)?shù)卓追潘畷r(shí)影響電站尾水位的穩(wěn)定性；遇校核洪水泄洪時(shí)，保護(hù)電站不受淹沒(méi)的工程措施復(fù)雜；此外，電站廠房及進(jìn)口引渠土石方開(kāi)挖的工程量大。(2) 方案U主河槽從右到左分別為溢流壩部分、底孔部分，兩岸山坡為非溢流部分。在右岸開(kāi)鑿一引水隧洞至壩址下游。電站布置在隧洞出口，洞長(zhǎng)約450m其優(yōu)點(diǎn)是利用QL河拐彎處折回的自然地形條件，可增加 6詢勺發(fā)電水頭；電站廠房自成系統(tǒng)，互不干擾，場(chǎng) 地開(kāi)闊，遇校核洪水時(shí)，易于防護(hù)。其缺點(diǎn)是增加一條隧洞的工程量，多一項(xiàng)工程，對(duì)施工不利。比較上述兩個(gè)方案，方案D雖增加了一條引水隧洞，相應(yīng)地增加了工程費(fèi)用，但由于 減少了土石開(kāi)挖方量，且增加了 6n發(fā)電水頭，河床的主要建

35、筑物布置相對(duì)容易，比方案I 更為合理。故以方案U為推薦方案。3壩體剖面設(shè)計(jì)壩體剖面設(shè)計(jì)要求做溢流壩最大壩高壩段的設(shè)計(jì)和擋水壩最大壩高壩段的設(shè)計(jì)3.1壩頂高程的確定壩頂咼程分別按設(shè)計(jì)和校核兩種情況計(jì)算。壩頂高程主要根據(jù)重力壩的級(jí)別、庫(kù)區(qū)風(fēng)浪作用，按照混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)確定。一般來(lái)說(shuō)，壩頂應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻的高程應(yīng)高于波浪頂高程，其與 正常蓄水位或校核洪水位的高差由式(3-1)計(jì)算，應(yīng)選擇兩者之中防浪墻頂高程的較大值 作為選定高程。/ h= hi%+hz+he(3-1)式中：/h防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差，mhi%波高，m hi%=0.0166V5/4*D1/3hz波浪中

36、心線至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m hz=4n (h%*1/2) 2/入he安全超高，按表2-6計(jì)算。正常蓄水時(shí)為0.7m,校核洪水為0.5m。由氣象資料知，多年平均最大風(fēng)速，V=23.7m/s , D=3km表2-6安全超高h(yuǎn)e相應(yīng)水位壩的安全級(jí)別In出正常畜水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3防浪墻的高度一般可取1.2m正常蓄水時(shí)，采用重現(xiàn)期為50年的年最大風(fēng)速；校核洪水位時(shí)，采用多年平均最大風(fēng)速。壩頂高程或壩頂防浪墻高成計(jì)算式：壩頂高程=正常蓄水位+ h正壩頂高程=校核洪水位+ h校(1)設(shè)計(jì)洪水位時(shí):hi% =0.0166 (1.5V) 5/4*D1/3=0.0166

37、* (1.5*23.7 ) 5/4*31/3=2.08 m0 8 0 8入設(shè)=10.4* (hi%) . =10.4* (2.08 ) . =18.68hz=4n (hi%*1/2)2/ 入=4*3.142*(0.5*1.25)2/18.68=0.73(2)校核洪水位時(shí)：h1% =0.0166V5/4*D1/3=0.0166*23.7 5/4*31/3=1.25 m0 8 0 8入設(shè)=10.4* (h1%) . =10.4* (1.25 ) . =12.43hz=4n (hl%*1/2)2/ 入=4*3.142*(0.5*1.25)2/12.43=0.39所以，/ h 設(shè)=h 1%+hz+he

38、 =2.08+0.73+0.7=3.51/ h校 = h 1%+hz+he =1.25+0.39+0.5=2.14由表2-4水庫(kù)規(guī)劃及建筑物特性指標(biāo)知設(shè)計(jì)洪水位為153.7m,校核洪水位為156.3m。即：壩頂高程=正常蓄水位+ h正=153.7+3.51=157.21m壩頂高程=校核洪水位+ h校=156.3+2.14=158.44m取壩頂高程較大值158.44m,作為本樞紐工程混凝土重力壩防浪墻頂高程，故壩頂設(shè)計(jì)高程為158.44-1.2=157.24m。即，157.24m 156.3m 壩頂高程高于校核洪水位符合 要求。3.2 非溢流壩剖面設(shè)計(jì)非溢流壩剖面尺寸初步擬定主要參考己建工程并考

39、慮與溢流壩的連接等具體情況。主要容有壩頂高程、壩頂寬度、壩坡及防浪墻等。3.2.1 壩頂設(shè)計(jì)為滿足壩頂上設(shè)備布置、運(yùn)行、檢修、施工和交通的需要，壩頂上設(shè)立行道、防浪墻、 公路橋、排水設(shè)施等。3.2.2 壩頂寬度的設(shè)計(jì)為了適應(yīng)運(yùn)用和施工的需要，壩頂必須有一定的寬度。一般壩頂寬度取最大壩高的1/81/10,且不小于3m因壩頂有交通要求，根據(jù)有關(guān)規(guī)定確定壩頂寬度為8米即(157.24-75 ) *1/10=8.2米，取8米，以滿足各項(xiàng)要求。3.2.3 壩坡的設(shè)計(jì)壩體上游面建議取為鉛直面，下游壩坡根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力要求確定，一般在1:0.61:0.8之間，即：下游壩坡取1:0.7。同時(shí)，為滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度的

40、要求，壩體上游面布置為 折面，折坡終點(diǎn)高程確定為95m，邊坡初步設(shè)計(jì)為1: 0.2。3.2.4 下游起坡點(diǎn)位置的確定下游起坡點(diǎn)位置應(yīng)根據(jù)壩的實(shí)用剖面形式、壩頂寬度，結(jié)合壩的基本剖面計(jì)算得到(最常用的是其基本剖面的頂點(diǎn)位于校核洪水位處)。下游邊坡系數(shù)宜m=0.60.8。本設(shè)計(jì)取0.7。常態(tài)混凝土重力壩非溢流壩段的上游面可為鉛直面、斜面或折面。根據(jù)工程實(shí)踐， 上游邊坡系數(shù)宜采用1:01:0.2，即上游面為折面，折坡終點(diǎn)高程確定為 95m3.2.5 壩段長(zhǎng)度壩段長(zhǎng)度主要取決于地基特性、河谷地形、溫度變化、結(jié)構(gòu)布置和澆筑能力等。壩段 長(zhǎng)度一般為1520m這里設(shè)計(jì)取20m3.2.6 防浪墻壩頂設(shè)立防浪墻

41、可以降低壩頂路面高程，防浪墻的高度一般可取1.2m。本工程壩頂防浪墻設(shè)計(jì)為墻高1.2米，墻寬0.3米，采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土墻體結(jié)構(gòu)。3.2.7 壩頂?shù)缆穳雾數(shù)缆吩O(shè)計(jì)為：兩側(cè)各設(shè)寬1米行人道，中間為壩頂公路，并且在壩頂?shù)缆穬蓚?cè)布置集水溝，匯集的雨水經(jīng)壩面排水溝排至下游。排水溝的設(shè)計(jì)尺寸為30*30cm=3.3溢流壩剖面設(shè)計(jì)溢流壩剖面設(shè)計(jì)分4個(gè)方面的容：泄水方式的選擇，斷面尺寸的擬定，水力計(jì)算和閘墩 尺寸的擬定331泄水方式的選擇溢流壩的泄水方式有開(kāi)敞溢流式和孔口溢流式。(1) 開(kāi)敞溢流式也稱壩頂溢流式，堰頂可以設(shè)閘門，也可不設(shè)。不設(shè)閘門的溢流孔，堰頂高程與正常水位齊平，泄洪時(shí)，庫(kù)水位壟

42、高，加大了淹沒(méi)損失，非溢流壩頂高程也相 應(yīng)提高；但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便。適用于洪水量較小、淹沒(méi)損失不大的中、小型工程。設(shè) 置閘門的溢流孔，閘門頂大致與正常蓄水位齊平，堰項(xiàng)高程較低，可以調(diào)節(jié)水庫(kù)水位和下泄流量，減少上游淹沒(méi)損失和非溢流壩的工程量。通常大中型工程的溢流壩均裝設(shè)有閘門。(2) 孔口溢流式可根據(jù)洪水預(yù)報(bào)提前放水，以騰出庫(kù)容儲(chǔ)蓄洪水，從而提高了調(diào)洪能力。當(dāng)庫(kù)水位低于胸墻時(shí)，下泄水流和壩頂溢流式相同；當(dāng)庫(kù)水位高出孔口一定高度時(shí)，為大孔口泄流。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，建議采用開(kāi)敞溢流式，即：壩頂溢流式，堰頂設(shè)閘門。3.3.2 斷面尺寸的設(shè)計(jì)(1)單寬流量的確定一般首先考慮下游河床的地質(zhì)條件，在沖

43、坑不危及壩體安全的 前提下選擇合理的單寬流量。根據(jù)國(guó)外工程實(shí)踐和本工程情況，建議在設(shè)計(jì)水位下單寬流 量取8090mV(s.m)，校核洪水位下取1051l5m3/(s.m)。本設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)水位下單寬流量 取q=90m/(s.m)，校核洪水位下取q校=110m3/(s.m)。 孔口尺寸 當(dāng)采用開(kāi)敞式溢流時(shí)，設(shè)計(jì)洪水下泄流量Q=18276 m3/s，校核洪水下3泄流量Q校=24527 m/s。即，確定溢流段凈寬：L=Q/qL設(shè)=Q/q=18276/90=203.07L校=Q/q=24527/110=222.97取上面數(shù)字中較大的222.97m為溢流段凈寬，孔口寬度取15m則溢流段分段數(shù)為：222.97

44、/15=14.86。取整數(shù)為15段，即，溢流段總寬度為15*15=225m3.3.3 堰頂高程堰頂水頭H0由開(kāi)敞式溢流堰泄流能力計(jì)算公式反算得出。,、1/23/2Q=Cmc sL (2g)Ho即：/、1/22/3/、1/22/3H0 = Q/ Cmwe sL(2g)=18276/1*0.494*0.9*1.0*222.97*(2*9.8)=12.01m(注：上游溢流壩面設(shè)為鉛直，則C=1.0; &取0.9 ; e s取 1.0。先假定P/D0 1.33,H0/Hd=0.9查表的流量系數(shù)=0.494)所以，堰頂高程 H=H-H=153.7-12.01=141.7m上游堰頂高程P=H扌可床底高程=

45、141.7-68=73.7m3.3.4 閘門尺寸的設(shè)計(jì)包括閘門形式選擇，工作橋、交通橋的布置及閘墩的形式、長(zhǎng)度、高度、厚度等尺寸的擬定。3.3.4.1 設(shè)置工作閘門和檢修閘門工作閘門設(shè)在溢流堰的頂部，為了使溢流面水流平順，將閘門設(shè)在堰頂稍下游一些。檢修閘門和工作閘門之間應(yīng)留有 2米的凈距，以便進(jìn)行檢修。全部溢流孔通常備有12個(gè)檢修閘門，交替使用?？紤]閘孔較寬，工作閘門選為為弧形閘門，其主要優(yōu)點(diǎn)是啟門力小，閘墩較薄，且無(wú)門槽。水流平順，局門開(kāi)啟時(shí)水流條件較好；缺點(diǎn)是閘墩較長(zhǎng)，且受力條件差。檢修閘門 采用平面閘門。啟閉機(jī)選用固定式啟閉機(jī)，固定在工作橋上。3.3.4.2 閘墩和工作橋閘墩的作用是將溢

46、流壩前緣分隔為若干個(gè)孔口，并承受閘門傳來(lái)的水壓力，也是壩頂橋梁和啟閉設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)。為了使水流平順，減小孔口水流的側(cè)收縮，閘墩上游端常采用半圓形，下游端逐漸收縮，形成流線型，以使水流平順擴(kuò)散。考慮到分縫，閘墩厚度為3.26m。由于閘墩較薄，為避免產(chǎn)生拉應(yīng)力，需要配置受力鋼 筋和構(gòu)造鋼筋，由閘墩結(jié)構(gòu)計(jì)算確定?？紤]到滿足布置閘門、工作橋、交通橋和啟閉機(jī)械的要求，閘墩的長(zhǎng)度為3.3米，高度上游交通橋頂部高程確定為157.0 m，下游工作橋高程為164.7m。工作橋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作橋的平面布置滿足啟閉機(jī)械的安裝和運(yùn)行條件的要 求。溢流壩兩側(cè)設(shè)邊墩，也稱邊墻或?qū)畨?，一方面起閘墩的作用，同時(shí)也起

47、分隔溢流段 和非溢流段的作用。3.3.5溢流面設(shè)計(jì)溢流面曲線有頂部曲線段、中間直線段和下部反弧段三部分組成。設(shè)計(jì)要求是：有 較高的流量系數(shù)；水流平順，不產(chǎn)生空蝕。為減少頂部曲線段的形狀對(duì)泄流能力和流態(tài) 的影響，壩頂溢流式孔口采用 WE曲線。3.3.5.1溢流面頂部曲線可采用WE曲線曲線的具體形式見(jiàn)圖（2-2 ）。其中的Hd為定形設(shè)計(jì)水頭，按堰頂最大作用水頭 血的 75%- 95%+算。Hkh為校核流量下的堰上水頭，即:Hma= H 校-H 堰頂=156.3-141.7=14.6 m由于 H0/Hd=0.9，得出 Hd=F0/0.9=12.01/0.9=13.344堰頂WE曲線相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算如下表

48、:距堰頂O點(diǎn)X值距堰頂O點(diǎn)Y值或R值X=-0.175H d=-2.335mRi=0.5Hd=6.672mX=-0.276H d=-3.683mR2=0.2Hd=2.669mX=-0.282H d=-3.763m民=0.04Hd=0.533mX=1mY=0.055mX=2mY=0.2mX =3mY=0.422m堰頂下游曲線按公式X185 =2.0 Hd0.85y計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo)堰頂WE曲線坐標(biāo)表堰頂X-2.335-3.683-3.763左側(cè)R6.6722.6690.533堰頂X1234567891011右側(cè)Y0.0.20.4220.7181.1.5212.2.5893.223.9134.667335

49、.2下游反弧段曲線下游反弧段的反弧半徑R=(41O)h, h為校核洪水位閘門全開(kāi)時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深。R太小，水流轉(zhuǎn)向不夠平順，過(guò)大又使向下游延伸太長(zhǎng)，增加工程量。當(dāng)反弧段流速Vv 16 m/s時(shí)，可取下限，流速越大，反弧半徑也宜選用較大值。消能工采用挑流消能，鼻 坎頂高程高出下游最高水位H=2.15m ,按照校核水位洪水期的允許下泄流量，由設(shè)計(jì)指導(dǎo) 書(shū)查得下游最高水位為99.10m,故取鼻坎頂高程為101.25m,鼻坎底高程與溢流壩底高程相 同即68.00m。溢流壩下游反弧段的作用是使溢流壩面下泄的水流平順地與下游消能設(shè)施相 銜接，取反弧半徑R=16(下節(jié)有計(jì)算公式)。3.3.5.3中間直

50、線段設(shè)計(jì)中間的直線段與壩頂曲線和下部反弧段相切，坡度一般與非溢流壩段的下游坡相同，即 1:0.7。3.4水力計(jì)算水力計(jì)算的容包括堰頂過(guò)流量計(jì)算、下游消能水力計(jì)算等。根據(jù)本工程的實(shí)際情況， 建議采用挑流消能方式。挑流消能設(shè)計(jì)的容包括選擇合適的鼻坎形式、反弧半徑、鼻坎高 程和挑射角度，計(jì)算各種泄量時(shí)的挑射距離和最大沖坑的深度。3.4.1 堰頂過(guò)流根據(jù)溢流壩孔口尺寸可以得出：溢流壩段總寬度為225m設(shè)計(jì)洪水泄流量Q=18276riVs C=1.0; &取0.9 ；C s取 1.0，m=0.494, H0設(shè)=12.01m；校核洪水泄流量 Q=24527rr/s C=1.0 ;&取 0.9s-取 1.0

51、 ， =0.507, H o設(shè)=14.6m；堰頂過(guò)流量計(jì)算公式見(jiàn)水工建筑物教材中的開(kāi)敞式溢流堰泄流能力計(jì)算公式。設(shè)計(jì)洪水位高程153.7m,堰頂高成為141.70 m時(shí)：Q = Cm&c SL (2g) 1/2H0設(shè)3/2=1.0*0.9*1.0*0.494*225*(2*9.8 ) 1/2*12.013/2=18432m3/s Q( 18276m3/s)校核洪水位高程156.30m,堰頂高成為141.70 m時(shí)：1/2 . .3/2Q = Cm&c sL (2g)H校=1.0*0.9*1.0*0.507*225*(2*9.8 ) 1/2*14.6 3/2=25357m3/s C校 (2452

52、7riVs )3.4.2消能工的形式選擇設(shè)計(jì)原則：盡量使下泄水流的大部分動(dòng)能消耗于水流部的紊動(dòng)中，以及水流與空氣的摩擦上；不產(chǎn)生危及壩體安全的河床沖刷或岸坡局部沖刷；下泄水流平穩(wěn)，不影響樞紐中其他建筑物的正常運(yùn)行；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠；工程量小，經(jīng)濟(jì)。根據(jù)地形、地質(zhì)、樞紐布置、水頭、泄量、運(yùn)行條件、消能防沖要求、下游水深及其變幅等條件進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇消能工的形式為挑流式消能。3.4.2.1 挑流消能鼻坎頂高程：高出下游最高水位h=2.15m;按照校核洪水期的允許下泄流量，由設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)查得下游最高水位為99.10m,故取鼻坎頂高程為101.25m；鼻坎底高程與溢流壩底高程相同，即68.00m。下游反弧段的反弧半徑R=(41O)h, h為校核洪水位閘門全開(kāi)時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深。由于流速V較大，經(jīng)分析，反弧半徑R也宜選用較大值，即: R= (41O) h=8.621.5m，為使溢流壩面下泄的水流平順地與下游消能設(shè)施相 銜接，本設(shè)計(jì)取16m挑射角B =1535。取B =353.4.2.2 最大沖坑深度最大沖坑深度：T=kq0.5*25- t式中：k沖刷系數(shù)，因I83線覆蓋層為沙石層，由表2-25查得k=1.1 ；q單寬流量，由堰