龍?zhí)端畮旎炷林亓渭靶顾ㄖO(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 龍?zhí)端麡屑~混凝土重力壩 及泄水建筑物設(shè)計(jì) 專 業(yè) 水利水電工程 班 級(jí) 工103 學(xué) 生 王建波 指導(dǎo)教師 司 政 2014 年摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為龍?zhí)端麡屑~混凝土重力壩及泄水建筑。題目來源于銅川市耀州區(qū)境內(nèi)未建水利樞紐。設(shè)計(jì)的目的及意義主要在于鞏固和加深所學(xué)水利水電理論知識(shí)；理論聯(lián)系實(shí)際，提高解決實(shí)際問題的能力；進(jìn)一步提高學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖和編寫設(shè)計(jì)文件等方面的能力；提升學(xué)生對(duì)辦公軟件、CAD制圖軟件的熟練程度；提高專業(yè)外文文獻(xiàn)的閱讀和翻譯能力；培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：壩型選擇和樞紐布置，調(diào)洪演算，混凝土重力壩設(shè)計(jì)，泄水建筑物設(shè)計(jì)，構(gòu)

2、造設(shè)計(jì)，地基處理等。具體設(shè)計(jì)詳見設(shè)計(jì)說明書，除設(shè)計(jì)說明書外 ，本次設(shè)計(jì)成果還包括CAD設(shè)計(jì)圖紙，以及開題報(bào)告和外文翻譯報(bào)告各一份。關(guān)鍵字：混凝土重力壩，非溢流壩，壩體穩(wěn)定，細(xì)部構(gòu)造ABSTRACTThe content of this graduation design is the Longtan concrete gravity dam and sluice construction. The title comes from the territory of Tongchuan Yaozhou not built water conservancy. The purpose and si

3、gnificance of the design lies mainly in water conservancy and hydropower to consolidate and deepen the theoretical knowledge learned; Theory with practice, improve the ability to solve practical problems; Further enhance the students' ability of design, calculation, drawing and writing design do

4、cuments; Enhance students' office software, CAD drawing software proficiency; Improve the professional foreign literature reading and translation capabilities; Train students to establish the correct design idea. Designs of the main contents are the selection of dam type, flood routing, design o

5、f concrete gravity dam, discharge structure design, structure design, foundation treatment etc. Specific design sees more design specification. In addition to the design specifications, this design results also include CAD design drawings, as well as opening report and the reports of a foreign langu

6、age translation.KEY WORDS：concrete gravity dam, spillway dam, the stability of dam, detailed structure 前 言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)教學(xué)要求，對(duì)水利水電專業(yè)本科畢業(yè)生進(jìn)行的最后一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為龍?zhí)端麡屑~混凝土重力壩及泄水筑建，它基本包括了一般水利樞紐所需進(jìn)行的壩工初步設(shè)計(jì)的全過程。龍?zhí)缎б鏋橹?，兼有生態(tài)旅游等效益的中型綜合利用水利工程，壩址以上控制集水面積161km2。龍?zhí)端畮鞓屑~建成后，年向城市及工業(yè)供水547水庫樞紐位于銅川市耀州區(qū)，是一項(xiàng)以城鄉(xiāng)生活、工業(yè)供水及防洪萬m3，以彌

7、補(bǔ)銅川市新區(qū)供水缺口，從而促進(jìn)銅川新區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)健快速發(fā)展及人民生活水平的提高。龍?zhí)端麡屑~屬于等中型工程。設(shè)計(jì)洪水為100年一遇，校核洪水為1000年一遇。調(diào)節(jié)庫容為474萬m3,死水位706m，正常蓄水位713.321m，設(shè)計(jì)洪水位715.63，校核洪水位717.24。大壩為混凝土實(shí)體重力壩，壩頂高程為717.24m，最大壩高55.99m。泄水建筑物初設(shè)為溢流壩和底孔，其中溢流壩采用無閘門的開敞式溢流表孔，位于河床中部，沿壩軸線長30m，底孔位于左岸擋水壩段采用4×3m（寬×高）,底孔底板高程698m。設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括調(diào)洪演算、穩(wěn)定分析、主要建筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算，細(xì)部

8、構(gòu)造設(shè)計(jì)及地基處理等。根據(jù)設(shè)計(jì)總要求，設(shè)計(jì)內(nèi)容偏重于調(diào)洪演算與主要建筑物的設(shè)計(jì)，本書在闡述過程中，盡可能的配置了許多的插圖、附表和附錄，以供參閱。本次設(shè)計(jì)期間要特別感謝老師司政老師的悉心指導(dǎo)。由于時(shí)間倉促，限于本人的水平以及缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，特別是對(duì)本設(shè)計(jì)的工程所在地也未進(jìn)行過實(shí)地考察，因此，書中如有不當(dāng)和錯(cuò)誤之處，懇望各位老師和讀者諒解予以指正。目 錄1工程概述11.1工程概況11.2工程建設(shè)必要性21.2.1區(qū)域工程性缺水的需要21.2.2區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要31.2.3工業(yè)帶發(fā)展的需要32 基本資料52.1水文氣象52.1.1徑流52.1.2壩址設(shè)計(jì)洪水62.1.3泥沙102.1.4氣象1

9、12.1.5下泄流量與下游水位關(guān)系曲線112.2工程地質(zhì)122.2.1地形地貌122.2.2地層巖性122.2.3地質(zhì)構(gòu)造122.2.4水文地質(zhì)條件122.2.5浸沒與淤積132.2.6壩基（肩）工程地質(zhì)條件132.2.7壩軸線分段工程地質(zhì)133興利調(diào)節(jié)和調(diào)洪計(jì)算153.1徑流調(diào)節(jié)153.2洪水過程線的確定163.3洪水調(diào)節(jié)基本原則173.4調(diào)洪演算183.4.1調(diào)洪演算目的183.4.2調(diào)洪演算的基本原理和方法183.4.5調(diào)洪演算方案203.4.6調(diào)洪演算過程203.5調(diào)洪計(jì)算結(jié)果294樞紐布置304.1壩址選擇304.2壩軸線選擇304.3壩型選擇314.4樞紐布置315 非溢流壩段設(shè)計(jì)

10、325.1 壩體剖面設(shè)計(jì)325.1.1壩頂高程確定325.1.2壩頂寬度設(shè)計(jì)345.1.3壩體斷面設(shè)計(jì)355.2抗滑穩(wěn)定與應(yīng)力計(jì)算355.2.1荷載計(jì)算(單寬)355.2.2壩基面穩(wěn)定計(jì)算425.2.3折坡面荷載計(jì)算（單寬）495.2.4折坡面穩(wěn)定計(jì)算516 泄水建筑物設(shè)計(jì)（專題部分）576.1溢流壩段設(shè)計(jì)576.1.1頂部曲線576.1.2反弧段確定596.1.3挑流消能水力要素計(jì)算606.1.4水面線計(jì)算606.2底孔設(shè)計(jì)657細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)677.1壩頂構(gòu)造677.2廊道系統(tǒng)677.2.1壩基灌漿廊道677.2.2檢查和壩體排水廊道687.3排水系統(tǒng)697.4壩體分縫707.4.1橫縫70

11、7.4.2縱縫707.4.3水平施工縫707.5壩體止水707.6基礎(chǔ)處理717.6.1壩基開挖717.6.2固結(jié)灌漿727.6.3帷幕灌漿73致謝741工程概述1.1工程概況銅川市位于陜西省中部，地處渭河以北黃土高原南緣，總面積3882km2，交通便利，是通往人文初祖黃帝陵及革命圣地延安的必經(jīng)之地，西安至黃陵高速公路穿境而過，鐵路交通有梅七線、西延線等鐵路支線以及銅王線、喬新線、銅洞線等十幾條專用線。全市下轄宜君縣、王益區(qū)、印臺(tái)區(qū)、耀州區(qū)和新區(qū)（省級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)）。該市是我省乃至西北地區(qū)重要的能源及原材料工業(yè)基地，是關(guān)中制造業(yè)基地和陜北能源化工基地之間的重要紐帶。銅川市龍?zhí)端畮鞓屑~是一項(xiàng)以

12、城鄉(xiāng)生活、工業(yè)供水及防洪效益為主，兼有生態(tài)旅游等效益的中型綜合利用水利工程，壩址以上控制集水面積161km2。龍?zhí)端畮鞓屑~建成后，年向城市及工業(yè)供水547萬m3，以彌補(bǔ)銅川市新區(qū)供水缺口，從而促進(jìn)銅川新區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)健快速發(fā)展及人民生活水平的提高。調(diào)節(jié)庫容為474萬m3,死水位706m，正常蓄水位713.321m。表1-1 龍?zhí)端麡屑~工程特性表工程名稱龍?zhí)端麡屑~工程建設(shè)地點(diǎn)陜西省銅川市耀州區(qū)所在河流趙氏河.水文特征.樞紐主要建筑物設(shè)計(jì)洪峰流量(100年一遇)669m3/s一.擋水建筑物校核洪峰流量(1000年一遇)1210m3/s壩頂高程717.24m.水庫特征最大壩高55.99m死水位7

13、06m壩軸線全長164m正常蓄水位713.321m二.泄洪建筑物續(xù)表1-1設(shè)計(jì)洪水位（100年一遇）715.63m泄水方式溢流表孔結(jié)合底孔校核洪水位(1000年一遇)717.24m1.溢流表孔死庫容570萬m3溢流壩堰頂高程713.321m調(diào)節(jié)庫容474萬m3溢流表孔長30m水庫可供水量523萬m3表孔形式開敞式無閘門總庫容1044萬m3最大單寬流量26.4m3/（s.m）泥沙淤積量（30年使用年限）561.3萬m32.底孔.工程規(guī)模進(jìn)口底板高程698m工程等別等孔口尺寸4×3m主要建筑級(jí)別3級(jí)孔數(shù)1個(gè)地震基本烈度度最大泄量594m壩型混凝土重力壩底孔工作門平板閘門，液壓?jiǎn)㈤]1.2工

14、程建設(shè)必要性1.2.1區(qū)域工程性缺水的需要銅川市是一個(gè)資源型缺水和工程型缺水并存的地區(qū)，水資源時(shí)空分布不均。年內(nèi)、年際變化大，79月的降雨量占全年的65%以上，徑流連豐連枯，豐短枯長，使得境內(nèi)水資源只有通過工程設(shè)施進(jìn)行調(diào)節(jié)，才能得到有效利用。龍?zhí)端畮焓且粋€(gè)以城市生活和工業(yè)供水為主要任務(wù)的重點(diǎn)水源工程，十余年先后取得了工程規(guī)劃同意書、黃委會(huì)審核同意意見書、取水許可申請(qǐng)、建設(shè)項(xiàng)目選址意見書、建設(shè)征地移民安置規(guī)劃大綱、建設(shè)征地移民安置規(guī)劃、水土保持方案、環(huán)境影響報(bào)告書等有關(guān)前期工作的審查批復(fù)，龍?zhí)端畮焓墙鉀Q銅川新區(qū)和工業(yè)帶工程性缺水的一個(gè)必要的骨干水源工程，開工建設(shè)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。1.2.2區(qū)域經(jīng)濟(jì)

15、發(fā)展的需要根據(jù)銅川市城市商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)規(guī)劃，全市正全面打造“一城雙心”和“北市區(qū)(老城)黃堡董家河耀州區(qū)新區(qū)坡頭六點(diǎn)一線”的城市格局，確定在全市規(guī)劃建設(shè)新區(qū)南部裝備制造和食品加工、坡頭煤電聯(lián)營、董家河鋁業(yè)、黃堡水泥陶瓷、耀州區(qū)惠塬水泥等八大工業(yè)園區(qū)，以拉動(dòng)全市經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長。然而隨著銅川市城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，水資源短缺的矛盾已日益突顯。作為未來銅川政治、經(jīng)濟(jì)、文化、商貿(mào)中心的新區(qū)，其人口、工業(yè)、商貿(mào)已進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。全市80%以上的工業(yè)都集中在銅川新區(qū)和工業(yè)帶所在的石川河流域，缺水矛盾更是顯著。因此，為促進(jìn)銅川新區(qū)和工業(yè)帶的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)龍?zhí)端麡屑~工程勢(shì)在必行。1.2.3工業(yè)帶

16、發(fā)展的需要銅川新區(qū)作為銅川“5523工程”發(fā)展大思路兩個(gè)重頭戲之一，其重要地位越來越凸現(xiàn)出來。截止2009年，新區(qū)企業(yè)單位有15個(gè)，工業(yè)增加值26.33億元。王益黃堡工業(yè)園區(qū)依托資源優(yōu)勢(shì)重點(diǎn)發(fā)展以水泥和陶瓷為主的兩大產(chǎn)業(yè)集群和配套的三產(chǎn)服務(wù)業(yè)，盤活國有企業(yè)存量資產(chǎn)，大力發(fā)展水泥、建筑陶瓷、工業(yè)陶瓷、新型陶瓷、商品混凝土、新型墻體材料等產(chǎn)業(yè)，再上三條4500t水泥熟料生產(chǎn)線和年總產(chǎn)3000萬m2墻地磚生產(chǎn)基地，建成工藝陶瓷生產(chǎn)及旅游觀光一條街，最終形成50億元的生產(chǎn)規(guī)模。耀州區(qū)正在著力打造煤電、鋁業(yè)、水泥、新興產(chǎn)業(yè)集群，建設(shè)能源、果業(yè)、鋁業(yè)產(chǎn)業(yè)基地。積極推進(jìn)渭北煤田一體化開發(fā)利用，發(fā)展煤炭的深加

17、工與轉(zhuǎn)化，充份發(fā)揮當(dāng)?shù)匚挥趦?yōu)質(zhì)果業(yè)最佳適生區(qū)這一優(yōu)勢(shì)，煤電鋁聯(lián)營項(xiàng)目全面建成后電解鋁產(chǎn)能達(dá)55萬t，加上配套和深加工，產(chǎn)值將超過100億元，建成陜西最大的鋁工業(yè)基地。在已經(jīng)建成6條日產(chǎn)5000t水泥熟料生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，計(jì)劃再建4條日產(chǎn)5000t水泥熟料生產(chǎn)線和一條日產(chǎn)2500t特種水泥熟料生產(chǎn)線，水泥產(chǎn)能超過2500萬t。全市水資源總量為2.295億m³，其中地表水資源量2.288億m³，地下水資源量0.929億m³，重復(fù)計(jì)算量0.922億m³。截至2009年，市境內(nèi)已建成各類蓄、引水工程120處（其中中型水庫4座，小型水庫29座，引水工程87處），抽水

18、站264處，各類農(nóng)村人飲供水工程2.19萬處（其中水窖2.13萬眼）。在境內(nèi)建成的4座中型水庫，就有3座水庫向銅川境外供水。2009年全市各行業(yè)總用水量8315萬m³，地表水和地下水基本各半。龍?zhí)端畮斓男藿ㄒ蚜腥雵野l(fā)改委批準(zhǔn)的全國中型水庫建設(shè)規(guī)劃和我省“十二五”規(guī)劃，是銅川新區(qū)和黃堡耀州工業(yè)帶發(fā)展的迫切需要。2 基本資料2.1水文氣象趙氏河流域無實(shí)測(cè)水文資料，其下游玉皇閣水庫自1967年11月至今一直有水位觀測(cè)記錄。本次設(shè)計(jì)時(shí)，玉皇閣水庫的觀測(cè)資料由于人員的更替，資料多已不全，只有近幾年的資料，90年以前資料已散失。1977年在玉皇閣水庫壩址附近設(shè)有坡頭雨量站,在鄰近流域清峪河設(shè)有

19、小丘雨量站。1953年5月沮水流域在耀州區(qū)(阿姑社)設(shè)立水文站,該站曾先后遷到耀州城區(qū)、蘇家店及柳林等地。流域內(nèi)設(shè)有廟灣、瑤曲、柳林、青草坪雨量站。漆水河于1956年2月設(shè)立硙子河水文站，該站于1959年5月遷至耀州城區(qū)。2.1.1徑流龍?zhí)端畮靿沃诽師o實(shí)測(cè)水文資料,故采用多種方法間接推求，最后選用水文比擬法推求徑流量作為采用值。選用桃曲坡水庫壩址處19601999年的40年徑流系列作為推求龍?zhí)端畮靿沃诽幍挠?jì)算依據(jù)，桃曲坡水庫壩址處集水面積830km2,多年平均徑流量為6450萬m3。采用水文比擬法計(jì)算龍?zhí)端畮靿沃诽幎嗄昶骄鶑搅髁俊＜碬設(shè)=W參×F設(shè)/F參×H設(shè)/H參式中:W

20、設(shè)、W參設(shè)計(jì)斷面和參證站多年平均徑流量； F設(shè)、F參設(shè)計(jì)斷面和參證站集水面積； H設(shè)、H參設(shè)計(jì)斷面和參證站多年平均面雨量。沮水流域面雨量采用廟灣、瑤曲、柳林和耀州區(qū)等站計(jì)算；龍?zhí)端畮烀嬗炅坑?jì)算采用坡頭、小丘站代替。經(jīng)計(jì)算，龍?zhí)端畮靿沃诽幎嗄昶骄鶑搅髁繛?266萬m3。2.1.2壩址設(shè)計(jì)洪水（1）設(shè)計(jì)洪峰流量和洪水總量計(jì)算由于龍?zhí)端畮靿沃窡o實(shí)測(cè)洪水資料,故設(shè)計(jì)洪水采用暴雨推求設(shè)計(jì)洪水。根據(jù)經(jīng)審定的陜西省中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集及渭南地區(qū)暨銅川市實(shí)用水文手冊(cè)、咸陽市實(shí)用水文手冊(cè)，查算暴雨、產(chǎn)流、匯流參數(shù)，推算設(shè)計(jì)洪水。本次匯流計(jì)算采用推理公式法，其計(jì)算成果見表21。（2）設(shè)計(jì)洪水過程線推求由于趙氏

21、河流域無實(shí)測(cè)洪水過程線,故設(shè)計(jì)洪水過程線采用五點(diǎn)概化過程線。根據(jù)陜西省中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集，查得五點(diǎn)概化過程線形狀系數(shù)，求得龍?zhí)端畮煸O(shè)計(jì)洪水過程線見表2-2。29表21推理公式推求設(shè)計(jì)洪水成果項(xiàng)目時(shí)段統(tǒng)計(jì)參數(shù)頻率（%）HCvCs/Cv0.10.20.5125102050設(shè)計(jì)暴雨(mm)H24點(diǎn)雨量60.00.553.5252.0229.8200.4177.6154.8126.0103.280.433.0面雨量231.6211.2184.1163.2142.2115.894.873.830.3H12點(diǎn)雨量228.8208.4180.6159.9138.6111.690.669.829.8面雨

22、量201.7183.6159.2140.9122.298.479.961.526.3H6點(diǎn)雨量45.00.603.5207.9189.0162.9144.0124.299.079.660.727.0面雨量177.2161.1138.8122.7105.884.467.951.723.0H3點(diǎn)雨量165.6150.5129.7114.798.978.863.448.321.5面雨量138.5125.9108.595.982.765.953.040.417.9H1點(diǎn)雨量25.00.603.5115.5105.090.580.069.055.044.233.715.0面雨量93.785.273.46

23、4.956.044.635.927.312.1時(shí)段凈雨量(mm)104.992.074.061.247.632.623.215.32.1洪峰流量(m3/s)1520129098584070352840929968洪水總量(萬m3)16901480119093776652537424634表22 龍?zhí)端畮煸O(shè)計(jì)洪水過程線時(shí)間Qp=1%Qp=0.1%0000.52342146841.5691252921672.5341618359110693.58401520466912104.549890153265915.515528161482686.514025471332417.5125227811821

24、48.511120191031879.596174108916110.581147117413411.566120125910712.5529413448013.5376714305414.5224015152715.57131600（3）分期設(shè)計(jì)洪水分期設(shè)計(jì)洪水利用參證站洪水頻率計(jì)算成果，用水文比擬法推算相應(yīng)頻率的龍?zhí)端畮旆制谠O(shè)計(jì)洪水。根據(jù)洪水發(fā)生的季節(jié)、特征等，將施工期洪水分別按全年、106月、113月三個(gè)時(shí)段統(tǒng)計(jì)分析，按年最大值法選擇，選擇時(shí)，跨期幅度為5天。參證站分期設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果見表23。用水文比擬法求的龍?zhí)端畮靿沃贩制谠O(shè)計(jì)洪水見表24。表23桃曲坡水庫分期設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果表單位：

25、m3/s洪水分期統(tǒng)計(jì)參數(shù)頻率(%)均值CvCs/Cv1251020全年2301.63.519401430840480212106月47.01.53.036327917711157113月3.51.13.019.515.811.17.84.9表24龍?zhí)端畮旆制谠O(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果表單位：m3/s洪水分期頻率（）1251020全年84058934118984.8106月138106.067.042.022.0113月7.46.04.23.01.9從表24可知，龍?zhí)端畮於暌挥龅氖┕ず樗雌跒?41m3/s，枯水期為4.2m3/s，其五年一遇的洪水汛期為84.8m3/s，枯水期為1.9 m3/s。11

26、月份5年一遇的平均設(shè)計(jì)流量為1.21 m3/s，分期設(shè)計(jì)洪水見表25。時(shí)全年設(shè)計(jì)洪水10-6月時(shí)段全年設(shè)計(jì)洪水6-10月段2%5%20%20%2%5%20%20%0000.00.09414110.42.70.51692.30.69.538389.62.51132184.61.21036368.92.331.548286.91.8110.532328.12.12264379.22.411130307.41.942.523913834.48.9311.526266.61.73341423959.615.41223235.91.553.558934184.822.012.521215.21.3644

27、6927167.517.51317174.41.154.534920250.213.013.515153.70.97522813232.98.541412123.00.795.51086215.64.0614.5882.20.5861036014.93.88156.6.1.50.396.5985614.13.6715.5330.70.187935313.43.4816000.00.07.5875012.63.278824711.93.098.5774511.22.91表25 分期設(shè)計(jì)洪水2.1.3泥沙根據(jù)龍?zhí)端畮煜掠渭娣e比較接近的玉皇閣水庫2002年月淤積測(cè)量成果，該庫多年平均淤積量為17

28、.1萬m3，總淤積泥沙干容量采用1.3t/m3計(jì)算，則多年平均淤積量為22.2萬t，其輸沙模數(shù)為1247t/km2泥沙年內(nèi)分配采用沮水柳林站年內(nèi)分配比例,見表26。表26龍?zhí)端畮燧斏沉磕陜?nèi)月分配表月份123456789101112全年輸沙量(萬噸)000.0040.570.691.038.419.2111.9160.3420.007022.2%000.022.593.124.6637.941.498.631.540.030100從表2-6可以看出，7、8兩月輸沙量占全年輸沙量的79.41，說明流域內(nèi)的河流泥沙主要是由暴雨沖刷侵蝕產(chǎn)生，7、8兩月多暴雨，因而河流輸沙量最大。10-5月8個(gè)月的輸沙

29、量只占全年輸沙量的7.3%。2.1.4氣象龍?zhí)端畮靿沃啡狈庀筚Y料，故借用壩址以東16km處耀州區(qū)氣象站資料加以說明。耀州區(qū)氣象站高程為海拔710m，多年平均氣溫12.3,極端最高氣溫39.7,極端最低氣溫-16.0，多年平均氣壓934.8hpa，多年平均日照時(shí)數(shù)2257.3小時(shí)，多年平均相對(duì)濕度62%，平均風(fēng)速2.9m/s，最大風(fēng)速20.7m/s，多年平均最大風(fēng)速14.8 m/s。2.1.5下泄流量與下游水位關(guān)系曲線根據(jù)滿寧公式，得到龍?zhí)了畮靿沃废掠魏拥罃嗝娴乃涣髁筷P(guān)系見表2-7。表2-7 龍?zhí)了畮靿沃废掠嗡涣髁筷P(guān)系曲線表水位（m）668669670671流量（m3/s）04287164

30、水位（m）672673674675流量（m3/s）2623725126822.2工程地質(zhì)2.2.1地形地貌工程區(qū)屬祁呂賀山字型構(gòu)造體系前弧東翼（鄂爾多斯臺(tái)向斜南緣），主要地貌單元有兩種類型：北部黃土殘塬溝壑區(qū)和南部黃土臺(tái)塬區(qū)。黃土殘塬溝壑區(qū)位于壩址及上游，臺(tái)塬區(qū)位于壩址區(qū)下游及東南部。2.2.2地層巖性工程區(qū)出露二迭系、三迭系及第四系地層。二迭系（P）下部為石盒子組（P1-2sh）：灰色、灰黑色粉砂巖及泥巖，分布于壩址區(qū)下游。石千峰組（P2s）：下部以灰綠灰白色巨厚層砂巖為主，含雜色粉砂巖，上部為灰綠色砂巖夾紫紅色粉砂巖、泥巖，其總厚度約180m。分布于壩址區(qū)及上游近壩地段。三迭系（T）下統(tǒng)劉

31、家溝組（T1L）：褐紅色中細(xì)砂巖（具交錯(cuò)層理）夾棕紅色砂質(zhì)泥巖，總厚度約100m左右。分布于庫區(qū)上游。第四系地層主要有一、二、三級(jí)階地堆積的砂卵石、壤土和中上更新統(tǒng)堆積的黃土、黃土狀壤土及古土壤層等。2.2.3地質(zhì)構(gòu)造該區(qū)更新世以來處于間歇性整體上升，屬相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。區(qū)內(nèi)無大斷層。據(jù)1400萬中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖GB183062001標(biāo)準(zhǔn)，工程區(qū)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.45S，地震動(dòng)峰值加速度0.10g，地震基本烈度為度。2.2.4水文地質(zhì)條件本區(qū)處于黃土臺(tái)塬，地下水埋深一般較大，富水性一般較差，主要補(bǔ)給來源為大氣降水，根據(jù)儲(chǔ)存條件，可分為基巖裂隙水和第四系孔隙潛水。2.2.5浸沒與淤積水庫蓄水

32、范圍內(nèi)，不存在浸沒問題。庫區(qū)植被差，水土流失屬輕度，河流屬暴漲暴落型，河道年輸沙量17.1萬m3，水庫淤積問題十分突出。2.2.6壩基（肩）工程地質(zhì)條件大壩壩基由巖基和土基兩部分組成。巖基主要分布于河床及左右岸基巖斜坡，巖性主要由中厚層灰綠色砂巖、夾灰色泥巖透鏡體和下部紫紅色泥巖、粉砂巖組成。巖層略傾向于上游，垂直河流向的高傾角裂隙發(fā)育，土層地基在左右岸各有一處，巖性為黃土狀壤土夾古土壤層，壩軸線處右岸基巖頂面為細(xì)砂層、卵石層，上下游連續(xù)分布。地下水埋藏較深，具多重性，對(duì)砼無侵蝕性。2.2.7壩軸線分段工程地質(zhì)0+000140.0m上部為黃土及古土壤層，厚約15m；中部為灰綠色中厚層狀砂巖；底

33、部為紫紅色泥巖，泥質(zhì)粉砂巖，高程為650655m。黃土及古土壤層為非自重濕陷級(jí)。砂巖為中硬巖，強(qiáng)風(fēng)化層厚25.2m，弱風(fēng)化層厚為13.328m，為級(jí)巖體，微風(fēng)化層為級(jí)巖體。泥巖為級(jí)巖體。砂巖一般為中等弱透水層，局部為微極微透水層和強(qiáng)極強(qiáng)透水層，泥巖為微極微透水層。0+140302.5m為左右岸基巖斜坡和河床段，左岸斜坡局部為15.0m的壤土層，疏松。河床部分為厚約0.8m的砂卵石層，松散。兩岸及河床出露灰綠色中厚層狀砂巖，厚約2374m，為中硬巖，強(qiáng)風(fēng)化巖體厚度25.8m，河床無強(qiáng)風(fēng)化層，弱風(fēng)化層厚6.728m，為級(jí)巖體；微風(fēng)化層為級(jí)巖體；下部為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，厚約15m，泥質(zhì)粉砂巖為級(jí)巖體

34、；泥巖為級(jí)巖體，建議摩擦系數(shù)f=0.1，凝聚力C=0.02MPa。砂巖中主要發(fā)育層面裂隙和近垂直河流向的高傾角裂隙，左岸無卸荷帶。右岸卸荷帶寬度約10m，發(fā)育順河向裂隙，存在不穩(wěn)定巖體砂巖，砂巖一般為中等弱透水層，局部為強(qiáng)極強(qiáng)透水層，呈層狀分布，泥巖泥質(zhì)粉砂巖，為微極微透水層。0+302.50+525m為右岸三級(jí)階地，上部為厚約6182m的黃土狀壤土和古土壤層，局部為沖積壤土透鏡體，含少量粉細(xì)砂。中部為厚約0.53.5m的砂、卵石層，下部為中厚層狀灰綠色砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖透鏡體。底部為紫紅色泥巖。正常蓄水位以下黃土狀壤土為中低壓縮性土，滲透系數(shù)K垂直=2.87×10-4cm/s，K水平

35、=1.91×10-4cm/s，古土壤為低壓縮性土，滲透系數(shù)K垂直=2.52×10-4cm/s，K水平=3.62×10-4cm/s。砂、卵石層干密度d=1.89g/cm3，相對(duì)密度Dr=0.63,含泥量18%，滲透系數(shù)K=1.1×10-2cm/s，細(xì)砂層初判為不液化，卵石層可能產(chǎn)生流土或管涌破壞，臨界水力坡降Jcr=0.84，允許水力坡降0.20。砂巖為中硬巖，強(qiáng)風(fēng)化層厚4.65.8m，弱風(fēng)化層厚16.124.8m，為級(jí)巖體。微風(fēng)化層為級(jí)巖體，泥巖為級(jí)巖體。砂巖一般為中等弱透水層，局部為強(qiáng)極強(qiáng)透水層，呈層狀分布，泥巖為微弱透水層。0+5250+540m上部

36、為厚約75m的黃土狀壤土和古土壤層，下部為中厚層狀灰綠砂巖，土層與砂巖直接接觸，接觸面有零星卵石。分析0+540m為三級(jí)階地后緣。壩址兩岸地下水位低于水庫正常蓄水位，為無限透水邊界，按兩壩肩200m范圍內(nèi)對(duì)壩基及繞壩滲漏流量的估算，壩址區(qū)總滲漏流量為3733.9m3/d。從繞壩滲漏分段上看：假定滲漏邊界兩岸各為200m，當(dāng)防滲帶寬度為100m時(shí)，可減少總繞壩滲漏量的73%，當(dāng)防滲帶寬度為150m，可減少總繞壩滲漏量的88.6%。左岸防滲長度為140m，剩余滲漏量為125 m3/d。右岸防滲長度為150m時(shí)，剩余滲漏量為199.7 m3/d。3興利調(diào)節(jié)和調(diào)洪計(jì)算3.1徑流調(diào)節(jié)（1）調(diào)節(jié)計(jì)算原則：

37、1）供水順序?yàn)橄壬?、后工業(yè)。2）設(shè)計(jì)水平年為2010年。（2）徑流調(diào)節(jié)計(jì)算方法采用19601999年的39年水文年徑流系列進(jìn)行計(jì)算。蓄水采用早蓄方案：即從空庫開始，余水先行充庫，庫滿后，多余水量作為棄水，至來水小于用水，水庫水位開始降落，即完成整個(gè)蓄水用水周期。其計(jì)算方法，依據(jù)水量平衡原理，用時(shí)歷法列表計(jì)算，對(duì)39個(gè)水文年按逐月連續(xù)進(jìn)行計(jì)算，直至城鎮(zhèn)生活用水多年平均供水保證率達(dá)到95。（3）徑流調(diào)節(jié)成果經(jīng)調(diào)節(jié)計(jì)算，按龍?zhí)端畮炷旯┬聟^(qū)用水547萬m3，供水保證率為95%,相應(yīng)調(diào)節(jié)庫容為474萬m3,正常蓄水位713.321m。表3-1龍?zhí)端畮鞆搅髡{(diào)節(jié)成果表項(xiàng)目單位特征量調(diào)節(jié)特征多年調(diào)節(jié)來水量萬

38、m31266死水位m706.0死庫容萬m3570正常蓄水位m713.321銅川新區(qū)需水量萬m3547水庫可供水量萬m3523.4供水保證率95.5水庫損失量萬m3267缺水量萬m324.6水庫棄水量萬m3467.1調(diào)節(jié)庫容萬m3474.0經(jīng)采用19601998年水文年長系列徑流調(diào)節(jié)計(jì)算可知，在龍?zhí)端畮靿沃芬陨咸烊粊硭闆r下，經(jīng)水庫調(diào)節(jié)，在95保證率的情況下，完全可以滿足銅川新區(qū)年需水547.0萬m3的用水需求。相應(yīng)的調(diào)節(jié)庫容為474萬m3，正常蓄水位為713.321m。3.2洪水過程線的確定本設(shè)計(jì)中的樞紐是一項(xiàng)以城鄉(xiāng)生活、工業(yè)供水及防洪效益為主，兼有生態(tài)旅游等效益的中型綜合利用水利工程。由資料

39、可知混凝土重力壩按100年一遇（P=1）洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇（P=0.1%）洪水校核。繪制出設(shè)計(jì)洪水過程線和校核洪水過程線：圖3-1設(shè)計(jì)洪水過程線圖3-2校核洪水過程線圖3-3水位庫容曲線3.3洪水調(diào)節(jié)基本原則在已確定選擇混凝土實(shí)體重力壩的情況下，從提高泄流能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于運(yùn)用管理，節(jié)省工程投資，方便排掉冰凌和其它漂浮物等角度出發(fā)，泄洪方式以壩頂泄流最為經(jīng)濟(jì)。故按不設(shè)閘門壩頂溢流的方式進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，以確定壩頂高程和最大壩高。調(diào)洪演算采用列表試算法。3.4調(diào)洪演算3.4.1調(diào)洪演算目的水庫在規(guī)劃階段,往往是根據(jù)水庫的設(shè)計(jì)洪水,擬訂若個(gè)泄洪措施方案,通過調(diào)洪計(jì)算,分別求出下泄洪水過程、

40、防洪特征庫容、特征水位、壩頂高程以及投資、效益等,然后在通過綜比較,選擇技術(shù)上可行且經(jīng)濟(jì)合理的水庫、泄洪建筑物及下游防洪工程的規(guī)模和有關(guān)參數(shù)。根據(jù)水位庫容曲線以及龍?zhí)秹沃吩O(shè)計(jì)洪水過程線?？湛诔叽?、孔數(shù)以及堰頂高程，利用調(diào)洪演算來確定設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位，為后面壩頂高程的確定奠定基礎(chǔ)。3.4.2調(diào)洪演算的基本原理和方法（1）根據(jù)庫容曲線Z-V，以及用水力學(xué)公式計(jì)算Q-Z關(guān)系堰頂泄流： Q=Bm2gH3/2 式（3.1）式中：Q過堰流量，單位為；B過水?dāng)嗝鎸挾?，單位為m；m堰的流量系數(shù)，本設(shè)計(jì)取0.5；局部水頭損失系數(shù)；，本設(shè)計(jì)取0.9堰頂全水頭，單位為m?？卓谛沽鳎?Q=A2gH 式（3.2）

41、式中：Q流量，m³/s A出口處的面積，m2/sH自由出流時(shí)為孔口中心處的作用水頭，淹沒泄流時(shí)為上下游水位差，m；孔口或管道流量系數(shù)，取0.6.1)分析確定調(diào)洪開始時(shí)的起始條件，起調(diào)水位與正常蓄水位齊平713.321m。2)本次調(diào)洪計(jì)算采用水能規(guī)劃書中介紹的列表試算法計(jì)算，依據(jù)書中所給的水庫洪水調(diào)節(jié)原理，采用水量平衡方程式 式（3.3）式中：Q1，Q2分別為計(jì)算時(shí)段初、末的入庫流量（）；計(jì)算時(shí)段中的平均入庫流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；q1,q2分別為計(jì)算時(shí)段初、末的下瀉流量（m3/s）；計(jì)算時(shí)段中的平均下瀉流量（m3/s），即= (q1+q2)/2；V1，V2分別為計(jì)

42、算時(shí)段初、末的水庫的蓄水量（m3）；為V2和V1之差；計(jì)算時(shí)段，一般取16小時(shí)，需化為秒數(shù)。（2）列表試算法概念清楚，是一種最基本的、用途較廣的洪水調(diào)節(jié)計(jì)算方法。不管溢洪道是否設(shè)閘門和計(jì)算時(shí)段是否固定均可使用，本樞紐洪水調(diào)節(jié)采用列表是算法。1）根據(jù)已知的洪水容積ZV和泄洪建筑物尺寸、形式，做出qV曲線，其中q為+（兩條曲線繪制在一張圖上）；2）確定調(diào)洪設(shè)計(jì)你的起始條件，V1、q1、Q1、Q2（由起調(diào)水位查ZV得V1，查qV,得q1）3）假設(shè)q2，根據(jù)水量平衡方程，計(jì)算V2，并由qV曲線查的V2對(duì)應(yīng)得q2是否與假設(shè)一致，如不一致，重新假設(shè)。4）如一致，V2、q2變?yōu)?，V1、q1，Q2、Q3變?yōu)镼

43、1、Q2；代入水量平衡方程，繼續(xù)下一時(shí)段計(jì)算。最后得出qt過程線。5）計(jì)算最大下泄量qm.將Qt和qt兩條線繪在一張圖紙上，若計(jì)算的qm正好位于兩條線交點(diǎn)，說明計(jì)算的qm是正確的。否則在附近應(yīng)該變計(jì)算時(shí)段t重新進(jìn)行計(jì)算，直到計(jì)算的qm位于交點(diǎn)為止。6）由qm查qV曲線和ZV曲線，得出Vm和Zm。Vm=。不同的入庫洪水標(biāo)準(zhǔn)，得出相應(yīng)的qm、Zm。當(dāng)入庫洪水為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，求得qm、Zm分別對(duì)應(yīng)、Zm。同理，當(dāng)入庫洪水為校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)，qm、Zm分別為、。3.4.5調(diào)洪演算方案根據(jù)龍?zhí)端畮靿沃废掠魏哟驳牡刭|(zhì)可知屬于軟弱巖石，單寬流量選取q=3050m³/(m³s),本設(shè)計(jì)采

44、用開敞式無閘溢流壩泄洪。調(diào)洪演算方案擬定如下:表3-2調(diào)洪演算方案堰頂高程（m）堰頂寬度（m）底孔（寬×高）底孔高程（m）方案一713.321254m×3m698方案二713.321304m×3m6983.4.6調(diào)洪演算過程取計(jì)算時(shí)段t=0.5h.假定洪水到來時(shí)，水位剛好保持在溢流壩頂，即起調(diào)水位為713.321m。根據(jù)以上數(shù)據(jù)應(yīng)用下泄流量的計(jì)算公式表孔泄流： Q=Bm2gH3/2計(jì)算下泄流量，其中=0.9，g=9.8,流量系數(shù)取m=0.5，孔口泄流： q=A2gH式中：q流量，m3/s； A出口處的面積，m2； H自由出流時(shí)為孔口中心處的作用水頭，淹沒泄流時(shí)為上

45、下游水位差，m； 孔口或管道流量系數(shù)，取0.6.方案一：堰頂高程713.321m,溢流壩段長25m,計(jì)算下泄流量q見表4-2。水位（m)庫容（萬m³）堰頂水頭H（m)堰頂下泄流量q(m³/s)底孔泄流(m³/s)下泄流量q(m³/s)713.32 1044.00 0.00 0.00 118.50 118.50 714.00 1090.00 0.68 27.87 121.38 149.25 715.00 1180.00 1.68 108.36 125.49 233.85 716.00 1260.00 2.68 218.39 129.48 347.87 71

46、7.00 1340.00 3.68 351.46 133.34 484.80 718.00 1440.00 4.68 504.09 137.10 641.19 719.00 1520.00 5.68 674.04 140.76 814.80 720.00 1620.00 6.68 859.70 144.32 1004.02 表3-3下泄流量q繪制qV曲線，如圖3-4所示:圖3-4龍?zhí)端畮斓腪V曲線和qV曲線推求下泄流量過程線q（t）。按如表3-4所示格式逐時(shí)段進(jìn)行試算，對(duì)于第一時(shí)段，按起始條件V1=1.044×106m3、q1=0和已知Q1=0、Q2=23m3/s表3-4調(diào)洪計(jì)算表（

47、p=1%）時(shí)間tthQm3/s平均來流量 m3/s時(shí)段來水量qm3/s 平均泄流量 m3/s時(shí)段泄水量V萬m3Zm(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)0001044713.32 11462382800 73.5126001051.02713.49 219269248400 1913468001071.18713.74 31591341.51229400 91551980001174.32714.89 416996452322000 3352137668001329.84715.37 51326512.51845000 410372.513410001380.24716

48、.12 61148237853200 34037513500001330.56715.79 71133140.5505800 24829410584001275.3715.01 81118125.5451800 189218.57866001241.82714.89 91103110.5397800 152170.56138001220.22714.48 1018996345600 135143.55166001203.12714.12 1117481.5293400 112123.54446001188714.03 1215966.5239400 961043744001174.5713.92 1314451.5185400 84903240001160.64713.71 1413037133200 7378.52826001145.7713.42 1511522.581000 63682448001129.32713.34 16107.527000 43531908001112.94713.13 表3-5調(diào)洪計(jì)算表（p=0.1%）時(shí)間tthQm3/s平均來流量m3/s時(shí)段來水量qm3/s平均泄流量m3/s時(shí)段泄水量V萬m3Zm(1)(2