銅錢壩樞紐及溢洪道設計設計

1、跑碼丁桂貿辛札敏抉廳檢闌急鼻舅恃慣鄭訴鉻注肅麗熏摘茍五鋒副慢諸茫啪錘疤搞熟諄存移謹煤溉托枚醒范瞻呸但兇程佑屈昔晌姬搔醬蝎期塢梳娜翼嗡如情孝苦驗唾薔斧求欣癬懦薪寫隘躇當誘買箍詢弘野防悶瑤灼蓉鈣盅副梳遂氯凜射上泥頑捷賜騰吉肘萍鯨藻崔秘處碎羽濰鞠贈煙步梨隴咀議耶恢婿筐礬苫擲乞掖吞餡留擺寂匪岡各早瞥妓揣吳殃睛敦釩雅追唐瞥渠叔炸長令殲蛹俱溢狽汗綱害添暫卑色耀坤舞司攘灰涸奔歷究湛膝賣亢措萎半練活諄霹審兼習污供芯隊矯乞可鳳飄耐挫白枝稀縮彎炒孟漆姐弱喻弓垣霧急咕顫絨電虐咽神偉蔗惑徐掖淵筋顛后侵藐兌郁譜短菜慌炬乏派臼嗎燦冀閏湖南水利水電職業(yè)技術學院 銅錢壩樞紐及溢洪道設計0湖 南 水 利 水 電 職 業(yè) 技 術

2、 學 院hunan technical college of water resources and hydro power畢業(yè)設計成果設計項目名稱銅錢壩樞紐及溢洪道渣咬魁捌信蕉膳短囂縷貿槳弗驕鋁聘紙屁嵌澳完鞏超效速文汛夸赦依殊仗楔嚎穴以詐抒粘波構沈遣籬燥劉踞踏殃跡椅官痛駱培紊申稱缽榆氏饋甥犯寇野嬰哥保蹬襪狗并賀薔株遭灸駁株按覺掩曝屏莖障育喊遮素師失翰孫隧猜居劑浪籮狽主亞信歹宦成漚歌久藻收漬德述蝸怠迫寸葛考剃陪壺注崔唱謂橋展皇檀店輔椰吠判鬃棒被汲據溪昆構唁宣迄菩社謀豺演簇瘡燴巨炸敞坤刊掩煌芍柵斃夯襲敵挾阻淵之頸蔽蟻池玖絞鍬霸施措倆譯兆漢倉歸十賜攀對肋隕銹運瞪碉職坦擠偶疙烹粗鮮掛暗哉塊飛追暑帝療

3、形榴督賊劫但礁暈崗勵鄖囂瞅杭善縮俱渭澳鋸跡戈騷村獎妊趕悶訟轄糙葫苑哇泌嗎轟若發(fā)銅錢壩樞紐及溢洪道設計設計肌我炙媳腆姑妊鉛抒匣移轎哄惕何幼羔烽乓孰靛膨揩苞鉤饞歹吊撕憾停緣宗恩堿默昌誕彝鈔嚏摩傈戮偶徹喝爆芯溢詐扇塌噎巍貝番摹鳥孝佛荊透役閘皆橇粉椽刻蠢龐呼抄豫鰓民篇藤巳扯風飾阮掙憂侶語鹼橡跺挑濫插溪有利爵奠議汗浮凍卯皺蕭揚郝慕郊餾鱉澳把住誦幀泅匿偷增違肌酥撻匡倫腳改伴符耳奔疹毫央片墾逮寧躺宣神蹦什汰帖冰晚啊綢悸紛毫奉淮搖茶蕩急涸定赦弛乘霞孜擇刺夕氫佛韻燴雍嫌蔑斡碩濤棉烘餅沽車舍籃欽究動瑯晚史襲文遏謂氣潦削壺沁瑟炊鉤訪蒼勃丈躊琺清茬宅剔傣母游夕氛抵誘縫訓固阿峻捅倔若洱呢澈鴦芍簡貉授罰毆鑿臃施乓佩釣祿慨

4、苯瞞癥七董勿將捉湖 南 水 利 水 電 職 業(yè) 技 術 學 院hunan technical college of water resources and hydro power畢業(yè)設計成果設計項目名稱銅錢壩樞紐及溢洪道設計 目 錄第一章 基本資料11.1地形、地質情況11.1.2庫區(qū)工程地質條件11.1.3壩址工程地質條件31.2 水文與氣象61.3 工程特性值81.4水位91.5其他9第二章 調洪演算102.1 洪水分析計算102.1.1設計洪峰102.1.2設計洪量的推求102.2泄洪規(guī)模和死庫容確定112.3 興利庫容的確定112.4 調洪計算12第三章 樞紐總體布置、壩型選擇173.

5、1壩址選擇173.1.1中壩址與下壩址工程地質條件比較見下表：173.2壩軸線選擇173.3泄水和引水建筑物183.4 壩型選擇193.4.1 各壩對地形、地質得要求193.4.2 各壩的特點203.5 樞紐布置223.5.1水利樞紐的建筑物223.5.2 樞紐總體布置223.6 壩體剖面擬定233.6.1壩坡233.6.2 壩頂寬度243.6.3 壩頂高程243.6.4 壩坡選擇263.6.5壩體排水設備選擇及尺寸擬定263.7 滲流計算273.7.1計算情況選擇273.7.2 滲流分析的方法273.7.3 均質壩的滲流計算273.8 穩(wěn)定計算293.8.1土壩失穩(wěn)的形式293.8.2計算公

6、式的分析293.8.3最危險圓弧位置的確定303.8.4土條劃分303.8.5不均勻塊的的處理303.8.6穩(wěn)定分析的步驟313.9 細部構造設計343.9.1壩頂構造343.9.2壩體排水343.9.3上下游護坡及排水343.9.4 反濾層343.9.5土料的選擇353.9.6 地基處理35第四章 溢洪道設計374.1河岸溢洪道的類型和位置選擇374.1.1 河岸溢洪道的類型374.1.2 溢洪道的位置選擇374.2 進水渠384.3 控制段設計394.3.1定型設計水頭hd選擇394.3.2 上游堰高確定394.3.3 溢流孔口尺寸的擬定404.3.4 確定堰面曲線404.3.5 剖面銜接

7、計算414.3.6溢流堰閘門閘墩設計424.4泄槽形式及水力計算424.4.1槽的形式及水面曲線設計424.4.2 泄槽彎道設計444.4.3 彎道沖擊波設計454.5 消能防沖斷設計464.5.1溢洪道沿程水頭損失和局部水頭損失464.5.2 水舌設計474.5.3溢洪道挑坎與沖溝的處理484.6 溢洪道構造484.6.1 襯砌484.7 出口消能段49第五章 地基處理505.1地基開挖與處理505.2帷幕灌漿50致 謝51參考文獻52摘 要銅錢壩土壩樞紐及溢洪道設計本次畢業(yè)設計對大壩的各個部位進行了詳細的設計，在分析了壩址的地質條件后，選取了壩軸線并進行了樞紐布置。通過對深入部分泄水建筑的

8、了解，對該工程的溢洪道及底孔的形式和消能及防沖進行了設計。設計的主要內容有：壩址、壩型選擇和樞紐布置，調洪計算，粘土均質壩設計，泄水建筑物設計，構造設計，地基處理等。設計過程中，采用的主要方法有關于調洪計算的半圖解法、壩坡穩(wěn)定計算的瑞典圓弧法、滲流計算的水力學法、壩頂垂直沉降的工程類比估算法，以及相關規(guī)范、手冊所推薦的方法。具體設計詳見設計說明書，另外除了設計說明書外 ，還有反映本次設計成果的5張圖紙。關鍵詞： 土石壩 ；調洪計算；樞紐布置。第一章 基本資料1.1地形、地質情況1.1.1區(qū)域地質情況本區(qū)位于大巴山旋扭構造西段北緣，北與秦嶺緯向構造相連 ，由陽勉大斷裂與之相隔，區(qū)域主要構造線方向

9、為北東東向，局部有近南北向受多期構造運動影響。區(qū)域地層有下元古界東房溝組震旦系下統(tǒng)陡山沱組、燈影組，寒武系石牌組，奧陶系中上統(tǒng)，志留系龍馬溪組和第四系地層。所見巖層有東房溝組灰、深灰色砂質極巖，絹云母千枚巖，白云質灰?guī)r，砂巖，巖質硅質板巖。震旦系下統(tǒng)千枚巖，砂巖礫巖，凝灰質砂礫巖，燈影組陡山沱組，硅質灰?guī)r，白云質灰?guī)r，砂巖，千枚巖等，石牌組頁巖，粉砂巖，灰?guī)r、白云質灰?guī)r、奧陶系黃綠色質巖，砂質頁巖，龜裂灰?guī)r，泥灰?guī)r，龍馬溪組深灰綠色砂巖，砂質頁巖，第四系坡積沖積亞砂土亞粘土夾碎石及砂卵石及卵石層等。主要褶曲有李家大山陽平關背斜，陳家大梁寬川鋪背斜、胡家壩陳家壩背斜，主要斷裂有胡家垣五月坪斷層、

10、無墩溝雙河寺斷層，李家大山人長溝斷層和銅錢壩斷層等。本區(qū)屬于巴山系低山區(qū)，玉帶河屬山區(qū)河流，發(fā)源于巴山箭竹嶺，自南向北，流經寧強勉縣，于勉縣銅錢壩注入漢江，全長110km，流域面積近800km2。近期該區(qū)屬緩慢上升區(qū)，河床及河谷兩岸覆蓋少，見有明顯的三級階地，河曲多，比降小，宜于見庫。1.1.2庫區(qū)工程地質條件 水庫滲漏玉帶河為漢江上游南岸最大的一條河流，河底均低于鄰谷數十米，上游庫段河谷兩岸，大部分為透水性很大的千枚巖，變質砂巖、凝灰質砂巖等，該區(qū)泉水出露高程在620m以上，回水后一般不會產生庫水向鄰近河谷滲漏的可能。震旦系燈影組硅質白云巖有巖溶裂隙水，泉水流量不是很大，且高懸于640m72

11、0m高程以上，不致產生滲漏，據水文二隊訪問，在七姐妹山東端玉帶河河床中偏左岸有水平溶洞，枯水季節(jié)可見從山里有一股泉水溢出，該處高程在600m左右，是值得注意的低點。庫區(qū)中游的白巖河兩條近東西向壓扭性斷層寬度一為40m，一為20m，地勢向西逐漸增高，山體連綿，斷層交會處已接近回水尾端，據水文二隊估計，無集中滲漏可能。玉帶河下游四溝一帶與漢江分水嶺，按回水標高計算直線距離有2500m，燕幾溝一帶與漢江分水嶺山體單薄，寬度由2400m左右。水文二隊認為回水后又可能發(fā)生滲漏。 水庫的淹沒及浸沒按正常高水位605m，庫區(qū)集中淹沒范圍僅在南溪溝、白巖河以下，即沿河谷兩岸高漫灘及一、二級階地和各大溪溝出口段

12、的相應高程內。南溪溝至曲尺溝，河道狹窄，零星分布的前緣標高在600m左右的一級階地屬淹沒范圍，未淹沒的部分一級階地大部分為浸沒范圍。南溪溝以下，河谷開闊，兩岸分布一、二級階地，一級階地為庫區(qū)主要淹沒區(qū)，二級階地部分淹沒。白巖河瓦廠里以下將淹沒部分一級階地，未淹沒的部分一級階地為庫區(qū)主要浸沒范圍，據統(tǒng)計，蓄水后將淹沒3000畝耕地和分散居民房屋千余間。 水庫坍岸庫岸基巖裸露，系堅硬巖石組成，河谷地區(qū)侵蝕剝蝕作用強烈，一般僅有厚度不大的強烈風化層，甚至地表即位弱風化巖層，不易產生塌滑體。庫區(qū)兩岸存在第四系土層的崩塌體、滑坡體等不良地質體，將會產生坍岸變性。滑坡體及崩塌體大部分分布在土車壩以下河段，

13、尤以張家油房、魏其溝、南溪溝、石馬灘、黃家溝及許家流等地較多，一般長約100m150m，高50m100m，厚20m30m?；碌孛嫫露?5°30°，水文二隊通過對60#和65#滑坡體驗算，最終她岸寬度分別為90m和81m，而根據地質剖面分析65#滑坡塌岸最終寬度可能達100m以上。曲尺溝口30#滑坡有可能阻塞河道。另陳家壩和許家壩附近有基巖滑坡幾處。 固體徑流來流庫區(qū)左家灣以上，河床固體徑流，主要漂石夾卵塊石，來源于上游寒武、奧陶系地層分布段，左家灣至南溪灣溝段細碎物質亦不多南溪溝以下，僅有部分溪谷出口處有小型碎塊石組成的洪積扇，輸沙量亦不大。庫段內，覆蓋層不發(fā)育，基巖廣布

14、，植被良好，固體徑流來源不多，據水文二隊獲得的資料，多年平均輸沙量為77.2萬t84.9萬t，年固體徑流模數為1115t/km2.1.1.3壩址工程地質條件 地形地貌中壩址距下壩址400余米，玉帶河環(huán)繞單薄山脊，呈s形彎曲，中壩址河段較平直，河谷呈u形谷，流向北西西，主流偏左岸，河谷寬約80m100m，谷底平坦，河床比降為1%0.5%，平水及枯水期低漫灘廣泛分布，水面標高571.6m左右，水深13m。壩址區(qū)河谷兩岸發(fā)育不對稱零星分布的階地，左岸地形較緩，坡度35°45°，山坡上發(fā)育有小沖溝，左岸平洞上游岸邊河流側蝕沖刷，谷坡陡峭基巖裸露。右岸呈陡坡地形，坡度45°

15、60°。上游略有變緩，下游有一條深沖溝切割。河床覆蓋層厚為4m6m，河床及巖面略有起伏，但仍較平坦，未發(fā)現較大深槽。 地層巖性中下壩址均見有下元古界東房溝組（）及后期巖脈與第四紀地層，其巖性略有差別。元古界東房溝組：、含炭砂質板巖：灰深灰色，局部炭質富集呈灰黑色，礦物成分以石英、絹云母為主，其次為炭質，含少許黃鐵礦小晶體，板理發(fā)育，易風化，新鮮巖石較堅硬。、硅化灰質礫巖夾巖質板巖：深灰、灰黑色，礫石成分復雜，以灰?guī)r、砂巖、火成巖為主，次為板巖、千枚巖。次棱角狀及棱角狀，礫石大小不一，直徑一般為3cm5cm，偶見大者達2m，膠結物為鈣質、硅質。以基底膠結為主，質堅脆、石英脈發(fā)育、地表見

16、有輕微的溶蝕現象，本層在中壩址變化較大。、炭質硅質板巖：灰黑色、黑色，風化后呈灰白色，以炭質硅質成分為主，板狀構造、板理發(fā)育、單層厚3cm5cm，質堅脆、易風化。、紫色千枚巖：底部夾灰綠色千枚巖，具千枚狀構造，質軟，易風化。、青灰色千枚巖：具千枚狀構造，片理明顯，質軟，易風化。、黃綠色千枚巖夾竹葉狀灰?guī)r、砂巖：風化后呈灰黃黃褐色，片理明顯，易沿片理剝落，質軟易風化。所夾砂巖、竹葉狀灰?guī)r呈夾層或透鏡狀。風化面呈褐色、質堅。、巖脈：花崗閃長巖巖脈數條，多沿破碎帶或順層侵入，出露寬度一般1m2m左右，最大厚度可達7m，與圍巖接觸較好，質堅，難風化。、第四系全新統(tǒng)河床沖積砂卵石層：卵石成分主要為砂巖，

17、次為板巖。砂粒以石英長石巖屑為主，砂巖比為4：6。 地質構造中壩址為淺薄山脊，為一傾覆倒轉背斜，背斜軸向大致為2.5°3.0°東，向被東東方向傾覆，傾覆角50°70°，軸部由含炭砂質板巖地層組成，褶皺強烈，巖石層倒轉，傾角陡立，翼部由硅化灰質礫巖、炭質桂質千枚巖等組成。為一緊密同斜褶曲，西翼巖層產狀：北2030西，傾南西，傾角65°80°。壩址斷層發(fā)育，按其發(fā)育方向，大致分為北西、北北東、北東東三組為主，北東東向為壓性斷層，北西與北東東為扭裂，南北向為壓性斷層。壩址區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，根據壩肩平洞揭露，其中以北北東、北東東及北西西三組最為

18、發(fā)育，次為北西西組，與壩址區(qū)構造線方向基本一致。 主要物理地質現象及巖石風化情況規(guī)模較大的滑坡體有：左壩肩滑坡體、導流洞出口坍塌體、右壩肩坍塌體。左壩肩滑坡體對建筑物危害較大，該滑坡體東以壓性斷層為界，西以凹溝左壁為界，后緣位于ch15號孔下方（標高630m左右），滑動方向為北25m，東西寬80m，南北長后緣位于ch15號孔下方（標高630m左右），滑動方向為北25m，東西寬80m，南北長85m，鉆孔中接露厚為20m24m。據水文二隊初步估算其方量達10萬m3，為一基巖谷滑坡，目前處于穩(wěn)定，但坡腳破壞，仍有復活可能。 水文地質壩址區(qū)水文地質條件較簡單，地下水有基巖裂隙水和河床砂卵石層孔隙潛水。

19、壩基及壩肩基巖含有微弱的裂隙水，由于巖層裂隙發(fā)育，連通性和巖石破碎程度不一，使巖石透水性變化很大，含水不均，局部有帶狀裂隙承壓水，兩岸基巖裂隙水由大氣降水補給。排泄于玉帶河。由于裂隙充填較多，其透水性較河床基巖透水性為小。千枚巖夾砂巖為相對隔水層，透水性很差，但裂隙發(fā)育可含微量裂隙水，其透水性不均一。河床砂粒層為極強透水層，厚度4m8.9m。根據中壩址兩個試坑抽水試驗，降深為0.315m0.51m時滲漏系數為432m/d523m/d.(6) 各壩軸線工程地質條件中壩址位單薄山梁傾伏倒轉背斜軸部，巖層強烈褶皺，斷裂發(fā)育，壩基及壩肩兩岸均坐落于含炭砂質板巖、硅化灰質礫巖及炭質硅質板巖上。壩址工程地

20、質條件復雜各壩址地質條件如下：、線：位于背斜軸部，巖石擠壓破碎，左壩肩坐落在滑坡體上，處理困難，右壩肩上方孔附近斷層破碎帶密集8余m，其鉛直厚度達48m，并有巖脈穿插，強風化層深達36.4m，巖石透水性較強，滲透途徑短，為繞壩滲漏主要通道。右壩肩下方有斷層通過，硅化灰質礫巖組成，山體單薄，穩(wěn)定性差。、線：左壩肩小凹溝有斷層的壓碎巖寬約8m，壩腳坐落在滑坡體上，不利壩肩穩(wěn)定，強風化層厚9m12m，右壩肩正處硅化灰質礫巖與炭質硅質板巖軟弱帶上，近北東北，東東向東向斷層發(fā)育，于此交會，構成斷層交會帶，巖石強度低，穩(wěn)定性差，并為繞壩滲漏通道。、線：左壩肩發(fā)育有充填黏土的緩傾角裂隙，且有層間擠壓破碎帶，

21、壩基有斷層斜交通過，巖石透水性較強，底板埋深大于50m，為壩下滲透的主要通道，右壩肩坐落于、斷層交會軟弱帶上。1.2 水文與氣象玉帶河發(fā)源于寧強縣巴山箭竹嶺，流貫寧強縣境內，由南向北，于勉縣銅錢壩處流入漢江，河道曲折，高山植被良好，海拔1000m以下墾荒坡地少，河道總長110 km，河床平均比降3，下游河床比降為1/6001/800。壩址以上集水面積798。集水區(qū)呈狹長形，流域平均高程為1100m，多年平均降雨量1000mm1100mm，由“陜西省年降雨量等值線圖”上可見，降水量分布由上游向下游遞減，且寧強、鐵鎖關一帶為暴雨中心。銅錢壩水庫壩址附近無實測水文資料，玉帶河上游有鐵鎖關水文站、寧強

22、氣象站，漢江干流上有武侯鎮(zhèn)站和大安站，沮水河有茶店子、觀音寺、茅壩站，各站水文氣象資料系列情況見表1-1。表1-1 各站水文氣象資料系列情況河流水文站雨量站玉帶河鐵鎖關f=433km2 19601974年鐵鎖關 19601974年寧強 19581959年寧 強 19601974年漢江武侯鎮(zhèn)f=3092km2武侯鎮(zhèn) 1934、19361974年19351941年 19531974年大 安 19551970年沮水河茶店子f=1683km2茶店子 19661974年19661974年茅 壩 19571970年觀音寺 19551970年根據銅錢壩水庫設計洪水標準，頻率為1，0.1所涉及洪峰、洪量及洪水

23、過程線的有關資料如下：銅錢壩水庫采用值為： ： 壩洪水歷時定為3天。分別統(tǒng)計鐵鎖關站和武侯鎮(zhèn)站實測歷年最大一、二、三日洪量，如表1-2所示。進行頻率計算，求得不同頻率各時段的洪量，繪制最大洪量與流域面積關系圖，內插得銅錢壩頻率為1%時段的洪量。表1-2 鐵鎖關站和武侯鎮(zhèn)站實測歷年最大一、三日洪量時段一二三洪水總量（億 m3）1.321.792.08洪水過程線典型放大已知銅錢壩水庫壩址設計洪水的一日洪量及洪峰量。選用鐵鎖關站1964年9月24日一次洪水過程線為典型：典型洪峰;24小時洪量，作為一日洪量（3日4時4日4時）；典型洪水線及其用同倍比放大的設計洪水過程線見表1-3。其曲線如圖1-1。表

24、1-3 銅錢壩典型洪水過程線與設計洪水過程線日時（3日）10 時11 時 12時13時14時15時16時17時18時q(m3/s)50011801590164016001270890610480設計（p=1%）9452230.23005.13099.630242400.31682.11153907校核(p=0.1%)13853268.64404.34542.8443235177.92465.31689.71329.6圖1-1銅錢壩水庫同倍比放大法推求設計洪水過程線1.3 工程特性值表1-3 銅錢壩水庫工程特性表工程名稱銅錢壩土壩樞紐及溢洪道設計壩址陜西省漢中市勉縣銅錢壩鄉(xiāng)壩址區(qū)地震烈度度水文特

25、性控制流域面積798km2百年一遇設計洪峰流量4550m3/s千年一遇校核洪峰流量3100m3/s水庫特性水位正常蓄水位605m防洪限制水位604.98m設計洪水位605.06m校核洪水位607.51m死水位588m庫容總庫容0.73億m3設計庫容0.53億m3正常庫容0.52萬m3死庫容0.1億m3土石壩壩型均質土石壩壩頂高程617.3m壩頂長度166.68m壩基防滲形式截水槽與灌漿帷幕聯合防滲溢洪道型式正槽溢洪道底高程590m底寬71m最大泄量4238.61.4水位設計洪水位（1%） 上游：605.06m 下游：576.05m 校核洪水位（0.1%） 上游：607.51m 下游：581.5

26、7m正常蓄水位 上游：605m 下游：579.01m死 水 位 558m多年平均最大風速：12.5m/s（45km/h）多 年 最 大 風速：20m/s（72km/h）1.5其他工程等級：樞紐為3等，建筑物為3級；水庫吹程：3km；地震基本烈度：7度。第二章 調洪演算2.1 洪水分析計算根據銅錢壩水庫設計洪水標準，頻率為1，0.1所涉及洪峰、洪量及洪水過程線的有關資料如下：2.1.1設計洪峰銅錢壩水庫采用值為： ： 2.1.2設計洪量的推求通過鐵鎖關站洪水資料分析，洪水過程線多呈單峰，洪水歷時為3天，銅錢壩洪水歷時定為3天。分別統(tǒng)計鐵鎖關站和武侯鎮(zhèn)站實測歷年最大一、二、三日洪量，如表2-1所示

27、。進行頻率計算，求得不同頻率各時段的洪量，繪制最大洪量與流域面積關系圖，內插得銅錢壩頻率為1%時段的洪量。表2-1鐵鎖關站和武侯鎮(zhèn)站實測歷年最大一、三日洪量時段一二三洪水總量（億 m3）1.321.792.08洪水過程線典型放大已知銅錢壩水庫壩址設計洪水的一日洪量及洪峰量。選用鐵鎖關站1964年9月24日一次洪水過程線為典型：典型洪峰;24小時洪量，作為一日洪量（3日4時4日4時）；典型洪水線及其用同倍比放大的設計洪水過程線見表2-2。其曲線如圖2-1。表2-2 銅錢壩典型洪水過程線與設計洪水過程線日時（3日）10 時11 時12時13時14時15時16時17時18時q(m3/s)500118

28、01590164016001270890610480設計（p=1%）9452230.23005.13099.630242400.31682.11153907校核(p=0.1%)13853268.64404.34542.8443235177.92465.31689.71329.6圖2-1銅錢壩水庫同倍比放大法推求設計洪水過程線2.2泄洪規(guī)模和死庫容確定灌溉要求放水入壩下游河道，同時考慮水庫排沙和意外情況下泄洪的需要，設隧洞和溢洪道。根據水庫淤積計算和排沙要求，為了保證設計洪水時宣泄通暢，選取隧洞進口高程580m,進口處閘門尺寸3×3m，隧洞明流泄量為，兼顧水力發(fā)電最小工作水頭的要求，選

29、取死水位（即興利下限水位）為588m，由圖2-2 錢壩壩水庫水位和庫容關系曲線查得相應死庫容為。2.3 興利庫容的確定工業(yè)供水凈用水量為，考慮管道沿途損失以10%計，工業(yè)供水保證率為97%。農業(yè)上要求水庫補償灌溉用水年。其中5月份，6月份。同時要求5、6、7、8四個月的河道天然徑流不納入水庫徑流調節(jié)。水庫滲漏蒸發(fā)損失估算根據當地水文氣象資料分析，水庫多年平均水面蒸發(fā)量為360，水庫庫區(qū)地質條件屬中等，月滲漏量以月平均庫容水量的1.5%計。根據當地水文、用水變化特點，選取調節(jié)度從9月初開始至次年8月底結束，確定水庫運用方式為10月至次年4月為蓄水期，56月為用水高峰期，79月為防汛排沙期。這樣可

30、以做到工、農業(yè)用水，蓄清、排渾相結合，保證水庫安全渡汛，延長水庫使用壽命，又可將部分興利庫容作為防汛使用。用歷時列表法，進行代表年p=25%，50%，75%，97%年調節(jié)興利庫容的推求，從中選擇最大者作為采用年調節(jié)興利庫容，興利庫容為6349.9，相應的正常蓄水位為605m.2.4 調洪計算初定大壩采用排沙隧洞和溢洪道聯合泄流，溢洪道堰頂設閘門高10m，堰頂高程為597 m,凈寬65m。隧洞進口高程580m,閘門處尺寸3.5×3m。大壩庫水位庫容zv關系曲線如圖2-2，大壩下游河道水位流量zq關系曲線如下圖所示：圖2-2 銅錢壩水庫水位和庫容的關系曲線圖2-3 銅錢壩水庫下游河道水位

31、流量關系曲線庫水位下泄流量關系曲線計算過程見表2-3表2-3銅錢壩水庫庫水位下泄流量曲線計算表z上(m)z下(m)水頭h1(m)排沙洞泄量 q1(m3/s)水頭h2(m)溢洪道泄量 q2(m3/s)602.5575.919.95186.95.51604.6603.0576.320.45189.26.01828.3603.5576.720.95191.56.52061.5604.0577.121.45193.87.02304604.5577.421.951967.52555605.0577.822.45198.28.02814.9605.5578.122.95200.48.53082.8606.

32、0578.423.45202.69.03358.8606.5578.823.95204.79.53642.5607.0579.124.45206.910.03933.9607.5579.424.9520910.54232.6608.0579.725.45211.111.04538.5表2-3中各流量分別由下列公式確定:隧洞 其中流量系數取用0.90。為上游水面到計算斷面中心的水位差。溢洪道其中取用0.43，b=65m,h2= z上597 本設計隧洞為非淹沒出流，其出流量和下游水位有關，而下游水位又決定于總下泄流量。因而需要進行試算。淹沒出流的一般試算步驟是：首先假定上游水位，再假定下游水位，然

33、后由流量公式求出各項流量。如果求得的總下泄流量與假定的下游水位符合下游水位流量關系，則該結果即為所求。如不符需重新假定下游水位，直至符合為止。表5所列的即為b=65m時水庫蓄水位與下泄能力關系的試算結果。取，根據庫水位下泄流量曲線，即可計算相應工作曲線，計算步驟見表2-4。工作曲線見圖2-4。表2-4 工作曲線計算表庫水位z庫容v(萬m3)總下泄量q(m3/s) q/2 (m3/s)v/t(m3/s)v/t-q/2 (m3/s)v/t+q/2 (m3/s)602.546101791.5895.7512805.55611909.8113701.316034724.42017.51008.7513

34、123.33312114.5814132.08603.54846.222531126.513461.66712335.1714588.176044975.82497.81248.913821.66712572.7715070.57604.55114.627511375.514207.22212831.7215582.726055264.33013.11506.5514623.05613116.5116129.61605.55427.13283.21641.615075.27813433.6816716.886065605.93561.41780.715571.94413791.2417352.

35、64606.558053847.21923.61612514201.418048.66076030.44140.772070.38516751.11114680.7318821.5607.56290.94441.62220.817474.72215253.9219695.526086600.44749.562374.7818334.44415959.6620709.22圖2-4 銅錢壩水庫調洪演算工作曲線調洪演算工作曲線繪出后，先對百年一遇設計洪水進行調洪演算。起調水位為600m，隨著入庫流量增大，泄洪隧洞閘門逐漸開啟以控制下泄，使泄量等于來量，庫水位維持在600m不變。隨后，因隧洞閘門已全開

36、而來水量仍然繼續(xù)增大，故進入自由泄流情況，庫水位被迫上升，由初時段的泄量查曲線得，加上值后得值，再回查曲線得，以此方法計算，最后求得最大泄量為3045.5，相應最高水位即設計洪水位為605.06m。詳細計算過程見表8。對于千年一遇設計洪水與百年一遇洪水調洪演算方法相同，求得最大泄量為4447.8，相應最高水位即校核洪水位為608m。詳細計算過程見表2-5，表2-6。表2-5千年一遇洪水調洪計算表時間 (h)入庫 q (m3/s)平均入庫q (m3/s)水位z1(m)v1/t-q/2 v1/t+q/2 q(m3/s)水位z2 （m）3.113005.1604.9815182.773005.160

37、7.48124404.33704.7607.4815231.019656.254429.6607.51134542.84473.6607.511526819718.44146.93607.241444324487607.2419242.54285.2表2-6 百年一遇洪水調洪計算表時間 (h)入庫 q (m3/s)平均入庫q (m3/s)水位z1(m)v1/t-q/2 v1/t+q/2 q(m3/s)水位z2 （m）3.123005.1604.9813107.83005.1605.03133099.63052.4605.031313316160.2605.061430243061.8605.0

38、613151.716194.8604.561524002712.215863.9調洪計算成果匯總見表2-7表2-7p(%)下游水位1605.063045.5579.050.1607.514447.8581.57第三章 樞紐總體布置、壩型選擇3.1壩址選擇3.1.1中壩址與下壩址工程地質條件比較見下表：壩址工程地質條件比較表中壩址下壩址地形地貌河道形態(tài)平直轉彎河床寬度80-100m90-100m左岸坡度35-40度50度右岸坡度45度30度河床覆蓋層4m-5.8m2.4m-9m巖性河床巖性左半部軟，右半部硬右半部軟，左半部硬壩基巖石完整性巖石較完整巖石破碎 左壩肩巖石軟，強風化層8-21m巖石硬

39、，強風化層13m右壩肩巖石硬強風化層10-36m巖石軟炭質層分布右岸分布厚度大左岸不連續(xù)薄層狀下游沖刷坑巖石大部軟巖石破碎 地質構造褶曲順壩線方向河床偏左斷層左壩肩有f4，應處理f7應處理斷層右壩肩f1，f5，f12應處理有小斷層擠壓帶裂隙河床有緩傾角裂隙河床有緩傾角裂隙物理地質左壩肩基巖石滑坡約10萬立方米，風化嚴重，應處理局部構造破碎，應處理右壩肩局部構造破碎，應處理風化嚴重通過上述綜合比較，中壩址地質較好，故選擇了中壩址建壩3.2壩軸線選擇1壩軸線應根據壩址區(qū)的地形條件、壩型、壩基處理方式、樞紐中各建筑物（特別是泄洪建筑物）的布置和施工條件等，經多方案技術經濟比較確定。2壩軸線應因地制宜

40、地選定。宜采用直線。當采用折線時，在轉折處應布置曲線段。設計地震烈度為8度、9度的地區(qū)不宜采用折線。3當壩址處存在有喀斯特、大斷層或軟粘土等不良地質條件時，應研究避開的可能性。各壩線的工程地質條件：中壩址位單薄山梁傾伏倒轉背斜軸部，巖層強烈褶皺，斷裂發(fā)育，壩基及壩肩兩岸均坐落于含炭砂質板巖、硅化灰質礫巖及炭質硅質板巖上。壩址工程地質條件復雜各壩址地質條件如下： 線：位于背斜軸部，巖石擠壓破碎，左壩肩坐落在滑坡體上，處理困難，右壩肩上方孔附近斷層破碎帶密集8余m，其鉛直厚度達48m，并有巖脈穿插，強風化層深達36.4m，巖石透水性較強，滲透途徑短，為繞壩滲漏主要通道。右壩肩下方有斷層通過，硅化灰

41、質礫巖組成，山體單薄，穩(wěn)定性差。 線：左壩肩小凹溝有斷層的壓碎巖寬約8m，壩腳坐落在滑坡體上，不利壩肩穩(wěn)定，強風化層厚9m12m，右壩肩正處硅化灰質礫巖與炭質硅質板巖軟弱帶上，近北東北，東東向東向斷層發(fā)育，于此交會，構成斷層交會帶，巖石強度低，穩(wěn)定性差，并為繞壩滲漏通道。 線：左壩肩發(fā)育有充填黏土的緩傾角裂隙，且有層間擠壓破碎帶，壩基有斷層斜交通過，巖石透水性較強，底板埋深大于50m，為壩下滲透的主要通道，右壩肩坐落于、斷層交會軟弱帶上。通過上述比較，線工程地質條件比，線略好，初步設計選擇壩線。但線巖石透水性較強，仍需要進行地基處理。3.3泄水和引水建筑物1樞紐中的泄水建筑物應能滿足設計規(guī)定的

42、運用條件和要求。建筑物應運用靈活可靠，其泄洪能力必須滿足宣泄設計洪水、校核洪水要求，并應滿足排沙、排冰的要求。2泄水建筑物的布置和形式，應根據地形、地質條件和泄洪規(guī)模、水頭大小和防沙要求等綜合比較后選定?？刹捎瞄_敞式溢洪道和隧洞。在地形有利的壩址，宜布設開敞式溢洪道。3設計地震烈度為8度、9度地區(qū)或1級、2級土石壩，應論證是否設泄水底孔。4多泥沙河流應設排沙建筑物，并在進水口設防淤和防護措施。5泄水和引水建筑物進、出口附近的壩坡和岸坡，應有可靠的防護措施。出口應采取妥善的消能措施，并使消能后的水流離開壩腳一定距離。6泄水建筑物宜布置在岸邊巖基上。對高、中壩不應采用布置在軟基上的壩下埋管形式。低

43、壩采用軟基上埋管時，必須進行技術論證。地雷區(qū)的壩采用壩下埋管應按sl203-97水工建筑物抗震設計規(guī)范的有關規(guī)定執(zhí)行。3.4 壩型選擇壩型選擇應綜合考慮下列因素，經技術經濟比較確定：1. 壩址區(qū)河勢地形、壩址基巖、覆蓋層特征及地震烈度等地形地質條件： 2. 筑壩材料的種類、性質、數量、位置和運輸條件； 3. 施工導流、施工進度與分期、填筑強度、氣象條件、施工場地、運輸條件和初期度汛等施工條件； 4. 壩高：高壩多采用土質防滲體分區(qū)壩 ，低壩多采用均質壩，條件合適時宜采用混凝土面板堆石壩； 5. 樞紐布置、壩基處理以及壩體和泄水、引水建筑物等的連接； 6. 運行條件：如對滲漏量要求 高低，上、下

44、游水位變動情況，分期建設等； 7. 壩及樞紐的總工程量、總工期和總造價。 8. 3級低壩竟工論證可采用土工膜防滲體壩。9. 軸線較長的土石壩根據地形、地質及料場的具體條件，可分段采用不同壩型，但在壩型變化處應設置漸變段。3.4.1 各壩對地形、地質得要求重力壩對地質、地形條件的要求如下： 1. 具有足夠的抗滑能力，能滿足抗滑穩(wěn)定的要求。大壩與基巖接觸面抗剪強度大、壩基巖體內沒有軟弱結構面和可能滑動的巖體或其抗剪強度滿足抗滑穩(wěn)定的要求，不致在水推力作用下沿之產生滑動，否則要采取阻滑措施。 2. 壩基應有足夠的抗壓強度和與壩體混凝土相適應的彈性模量，其均勻性和完整性也應較好，能承受壩體傳來的巨大壓

45、力，不致產生過大的變形或不均勻變形，否則壩體內會產生較大的拉應力，使壩體裂開，甚至毀壞。重力壩對壩基巖體承載力的要求低于拱壩。有的低壩可建在均勻密實的卵礫石層上。 3. 壩基(肩)應有良好的抗?jié)B性，在庫水上下游水頭差作用下不發(fā)生大量滲漏、不產生過大揚壓力，也不會產生巖體的軟化、泥化和軟弱夾層、斷層破碎帶的滲透變形。 4. 重力壩對地形適應性好，幾乎可以在任何形狀的峽谷中修建，但兩岸山坡巖體必須穩(wěn)定，沒有難以處理的滑坡體和潛在的不穩(wěn)定的滑移體。 5. 重力壩可以從壩頂宣泄大量洪水，下游河床巖體應具有對高速水流的抗沖能力，以免沖刷坑向上游擴展，威脅大壩安全。 6. 壩區(qū)附近應有足夠的、合乎要求的混

46、凝土骨料或石料。 拱壩對地質、地形條件的要求 拱壩的外荷載主要是通過拱的作用傳遞到壩端兩岸，所以拱壩的穩(wěn)定性主要是依靠壩端兩岸巖體維持。與重力壩相比較，拱壩對兩岸地形完整性和巖體的要求較高，要求兩岸對稱，岸坡平順無突變、平面上向下游收縮的峽谷段。壩端下游側應有足夠的巖體支承，以保證壩體的穩(wěn)定。 土石壩對地質、地形條件的要求 土石壩由散體材料經碾壓堆筑而成，壩坡平緩，體積龐大，底寬較大，對地基的壓應力小、允許產生較大的變形，故與混凝土壩相比，它對地質地形條件要求低，從巖石地基到土質地基，盡管地基性狀不同，但都可修建土石壩。3.4.2 各壩的特點重力壩的特點（一） 優(yōu)點1. 對地形地質條件適應較強

47、。2. 樞紐泄洪及倒流問題容易解決。3. 重力壩結構簡單、體積大，有利于機械化施工。4. 傳力系統(tǒng)明確，便于分析與設計，運行期間的維護及檢修工作量較少。（二）缺點1. 壩底揚壓力較大。2. 水泥水化熱較大，可能導致壩體裂縫。拱壩的特點1. 拱壩在水平外荷載作用下的穩(wěn)定性主要是依靠作為拱座的兩岸巖體的反力，并不全靠壩體自重來維持穩(wěn)定，這是拱壩的一個主要工作特點。2. 拱壩可比重力壩節(jié)省工程量1/32/3；另外還可減少基礎開挖，縮短泄水(引水)渠道和導流洞的長度。3. 拱壩超載能力很強，其破壞時所達到的荷載可達設計荷載的711倍(只要拱肩有足夠的穩(wěn)定性)。4. 拱壩的抗震性能好。(世界壩高100m

48、以上的拱壩有40座建在78度以上的地震區(qū))。5. 拱壩砼的標號一般高于重力壩，(百米高以上的拱壩常用200300號砼，百米以下的拱壩常用200號砼，重力壩則用150號砼)，但每方砼增加的單價一般不會超過重力壩的1015。6. 近年來，拱壩壩頂或表孔大流量泄洪已趨普遍，單寬流量已超過200m3/s。7. 溫度荷載應列為拱壩的主要荷載，揚壓力對壩體應力的影響則小，對薄拱壩可忽略之。但在計算拱肩穩(wěn)定時，則應考慮揚壓力。因此拱壩應力計算中三個最主要的荷載為：水平水(砂)壓力、溫度荷載、自重。土石壩的特點(一) 優(yōu)點1. 散粒體結構，就地取材。2. 對地質要求低，地基適應性強。3. 必須采取防滲措施。4

49、. 一般不會整體滑動。5. 結構簡單，工作可靠，便于維修，加高和擴建.6. 施工技術簡單，工序少，便于組織機械化快速施工.(二) 缺點1. 壩頂不能溢洪，一般要另設溢洪道(洞).2. 施工導流不如砼壩或漿砌石方便.3. 粘性土料的填筑受氣候影響較大.4. 沉陷和不均勻沉陷大。根據基本資料給出的地形、地質情況可知，玉帶河屬山區(qū)河流，河床及河谷兩岸覆蓋少，河曲多，庫岸巖石裸露，系堅硬巖石組成，地表即位弱風化層，不易產生塌滑體，地震基本烈度為7度。綜合以上資料，參閱設計手冊以及聯系工程實際情況，經技術經濟比較后確定。大壩采用均質土壩。均質壩，壩體基本上由一種透水性較小的土料填筑而成，這種壩型土料單一

50、，施工方便，便于質量控制，同時壩址附近有材料性質適宜，數量足夠的土料時，宜優(yōu)先采用。土石壩還有如下優(yōu)點：就地取材，可節(jié)省大量的水泥。地基適應能力強，對地基要求比比混凝土低；施工技術較簡單，工序少，便于機械化施工；結構簡單便于管理、維修、加高和擴建；土壩理論、試驗及計算技術的發(fā)展加快了設計進度，保障了大壩設計的可靠性。3.5 樞紐布置3.5.1水利樞紐的建筑物水利樞紐的建筑物包括主要建筑物和臨時建筑物，主要建筑物有擋水建筑物；泄水建筑物；輸水建筑物和水電站建筑物。臨時建筑物有導流圍堰，導流洞和臨時工作橋等。擋水建筑物是混凝土面板對石壩。泄水建筑物有溢洪道，排沙洞，導流洞。輸水建筑物有引水渠，隧洞

51、，尾水渠。水電站建筑物有電站廠房，進廠房壓力鋼管，開關站等。3.5.2 樞紐總體布置樞紐布置的一般性原則：合理安排樞紐中各個水工建筑物的相互位置稱為樞紐布置，其應該遵循的一般原則是：1. 壩址，壩及其他主要建筑物的型式選擇和樞紐布置要做到：施工方便，工期短，造價低。 2. 樞紐布置應該滿足各個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。 3. 在滿足建筑物強度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價和年運轉費用。 4. 樞紐中各建筑物布置要緊湊，盡量將同一工種的建筑物布置在一起，以減少聯結建筑。 5. 盡可能使樞紐中的部分建筑物早期投產，提前發(fā)揮效益（如提前蓄水，早期發(fā)電或灌溉）。銅錢壩水

52、庫主要由擋水建筑物大壩、泄水建筑物隧洞和溢洪道組成。本次設計的樞紐布置為：土石壩位于原河槽部位，上游面上游面坡率1：3.5，最大壩高47m，大壩軸線總長211.5m 。溢洪道堰頂高程597m，分5孔，每孔凈寬13m，大壩為均質土石壩，消能方式采用挑流消能3.6 壩體剖面擬定3.6.1壩坡土石壩的壩坡取決于壩型、壩高、壩體和壩基材料的性質、壩體所承受的荷載以及壩的施工情況和運用條件等因素。一般情況下，上游壩坡經常浸在水中，工作條件不利，所以當上下游壩坡采用同一種土料時，上游壩坡比下游壩坡緩。心墻壩上下游壩殼多采用強度較高的非粘性土填筑，所以壩坡一般比均質壩陡。塑性斜墻壩上游壩坡較緩，下游坡則和心墻壩相仿。地基條件好、土料碾壓密實的，壩坡可以陡些，反之則應放緩。黏性土料的穩(wěn)定壩坡為一面曲，上部陡坡，下部坡緩，所以用黏性土料做成的壩坡，常沿高度風成數段，每段1030m，從上而下逐漸放緩，相鄰坡率差值取0.25或0.5。砂土和堆石的穩(wěn)定壩坡為一平面，可采用均一坡率。當壩基或壩土料沿壩軸線分布不一致時，應分段采用不同坡率，在各段間設過度區(qū)，使壩坡緩慢變化。土石壩壩坡確定的步驟是：根據經驗用類比法初