水利水電工程與管理畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、一、綜述1.1工程概況平山水庫(kù)位于湖北省某縣平山河中游，該河系睦水（長(zhǎng)遼的支流）的主要支流，全長(zhǎng)284m，流域面積為5562，壩址以上控制流域面積4912；平山河是山區(qū)河流，河床比降為0.3%，沿河有地勢(shì)較為平坦的小平原，最低高程為62.5m左右。1.2樞紐任務(wù)樞紐主要任務(wù)以灌溉發(fā)電為主，并結(jié)合防洪、航運(yùn)養(yǎng)殖、給水等任務(wù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。1.3設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù)1) 正常蓄水位 113.02) 設(shè)計(jì)洪水位：113.10m；3) 校核洪水位：113.50m；4) 死水位：105.0m（發(fā)電極限工作深度8m）；5) 灌溉最低庫(kù)水位：104.0m；6) 總庫(kù)容：2.00億m3；7) 水庫(kù)有效庫(kù)容：1.15億m3；

2、8) 發(fā)電調(diào)節(jié)保證流量Qp=7.35m3/s，相應(yīng)下游水位63.20m；9) 發(fā)電最大引用流量Qmax=28 m3/s，相應(yīng)下游水位68.65m；10) 通過(guò)調(diào)洪演算，溢洪道下泄流量Q1%=840 m3/s，相應(yīng)下游水位72.65m。11) 校核情況下，溢洪道下泄流量Q0.1%=1340 m3/s，相應(yīng)下游水位74.30m。12) 水庫(kù)淤積高程85.00m。二、壩址水文特性暴雨洪峰流量Q0.05%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1480m3/s。多年平均流量13.34m3/s,多年平均來(lái)水量4.22億m3。多年平均最大風(fēng)速10m/s，水庫(kù)吹程8km，多年平均降雨次數(shù)4

3、8次/年，庫(kù)區(qū)氣候溫和。三、樞紐及庫(kù)區(qū)地形地質(zhì)條件3.1壩址、庫(kù)區(qū)地形地質(zhì)及水文地質(zhì)平山河流域多為丘陵地區(qū)，在平山樞紐上游均為大山區(qū)，河谷山勢(shì)陡峭，河谷邊坡一般為6070，地勢(shì)高差都在80120m，河床寬一般為400m，河道彎曲很厲害，尤其樞紐布置處更為顯著形成S形，沿河沙灘及兩岸坡積層發(fā)育，壩址處兩岸河谷呈馬鞍形，其覆蓋物較厚，基巖產(chǎn)狀凌亂?？拷鼔沃飞嫌问悄嗯杓o(jì)五通砂巖，壩下游為二迭紀(jì)石炭巖，壩軸線位于五通砂巖上面。在平山咀以南，即石灰?guī)r與砂巖分界處，發(fā)現(xiàn)一大斷層，其走向近東西，傾向大致向北西，在壩軸線左岸的五通砂巖特別破碎，產(chǎn)狀凌亂，巖石隱裂隙很發(fā)育。巖石的滲水率都很小，兩岸多為 0.00

4、10.01升/分，壩址處沿壩軸線是1.5-5.0m厚的覆蓋層，k=10-4cm/s，浮=10kN/m3，=35壩區(qū)地震為56度，設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮。3.2筑壩材料樞紐大壩采用當(dāng)?shù)夭牧现?，?jù)初步勘察，土料可以采用壩軸線下游1.53.5公里的丘陵區(qū)與平原地帶的土料，且儲(chǔ)量很多，一般質(zhì)量尚佳，可作筑壩之用。砂料可在壩軸線下游13公里河灘范圍內(nèi)及平山河出口處兩岸河灘開(kāi)采。石料可以用采石場(chǎng)開(kāi)采，采石場(chǎng)可用壩軸線下游左岸山溝較合適，其石質(zhì)為石灰?guī)r、砂巖，質(zhì)量良好，質(zhì)地堅(jiān)硬，巖石出露，覆蓋淺，易開(kāi)采。材料的性質(zhì)及各項(xiàng)指標(biāo)如下表所示土壤類別干容重 (KN/m3)最優(yōu)含水率（%）孔隙率（%）內(nèi)摩擦角粘 著 力 (

5、KPa)滲透系數(shù) (cm/s)壤土15.8154224（濕）20（干）12110-5黏土15.4252520（濕）18（干）37110-6山皮土16.0233922（濕）33（干）7.5（濕）10（干）110-3覆蓋層16.0350110-4砂料16.040300110-3堆石18.0333803.3力學(xué)參數(shù)基巖允許抗壓強(qiáng)度2MPa,混凝土與基巖摩擦系數(shù)f=0.58。基巖的內(nèi)摩擦系數(shù)f=0.7，粘著力C=0.5MPa，容重r=26kN/m3四、樞紐建筑物選型及樞紐總體布置4.1工程等級(jí)及主要建筑物的級(jí)別、洪水標(biāo)準(zhǔn)1）樞紐建筑物組成根據(jù)水庫(kù)樞紐的任務(wù)，該樞紐組成建筑物主要包括：攔河大壩、水電站建

6、筑物、泄水建筑物、引水建筑物、水庫(kù)放空隧洞（擬利用導(dǎo)流洞作放空洞）等。2)工程等級(jí)及主要建筑物的級(jí)別、洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)所給資料（發(fā)電、防洪、庫(kù)容、灌溉面積），對(duì)照水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）確定樞紐等別(先確定分項(xiàng)等級(jí)，再按最大者確定樞紐等級(jí))和建筑物級(jí)別。（1）各效益指標(biāo)等別：根據(jù)電站裝機(jī)容量9000千瓦即9MW，小于10MW，屬等工程；根據(jù)總庫(kù)容為2.00億m3，在101.0億m3，屬等工程。 （2）水庫(kù)樞紐等別：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)具有綜合利用效益的水電工程，各效益指針?lè)謱俨煌葎e時(shí)，整個(gè)工程的等別應(yīng)按其最高的等別確定，故本水庫(kù)樞紐為等工程。 （3）水工建筑物的級(jí)別

7、：根據(jù)水工建筑物級(jí)別的劃分標(biāo)準(zhǔn)，等工程的主要建筑物為2級(jí)水工建筑物，所以本樞紐中的攔河大壩、溢洪道、水電站建筑物、灌溉管道、水庫(kù)放空隧洞為2級(jí)水工建筑物；次要建筑物筏道為3級(jí)水工建筑物。確定樞紐建筑物的的等級(jí)的目的是要確定設(shè)計(jì)和校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，從而通過(guò)調(diào)洪演算來(lái)進(jìn)一步確定設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位。設(shè)計(jì)洪水位113.1m（百年一遇），Q1%=840m3/s,下游水位72.65m設(shè)計(jì)洪水位113.5m（千年一遇），Q0.1%=1340m3/s,下游水位74.30m4.2樞紐建筑物選型1）壩軸線的選擇壩軸線綜合考慮地形地質(zhì)條件，土石壩壩軸線一般選在河道轉(zhuǎn)彎下游處，地質(zhì)條件良好，且與料場(chǎng)的距離適宜。2）樞

8、紐各建筑物選型（1）擋水建筑物在巖基上有三種類型：重力壩、拱壩、土石壩。 a、重力壩方案 從樞紐布置處地形地質(zhì)平面圖及壩軸線地質(zhì)剖面圖上可以看出，壩址基巖為上部為五通砂巖，下面為石英砂巖和砂質(zhì)葉巖，覆蓋層沿壩軸線厚1.55.0m，五通砂巖厚達(dá)3080m，若建重力壩清基開(kāi)挖量大，修建重力壩所需水泥、鋼筋等材料運(yùn)輸不方便，且不能利用當(dāng)?shù)刂尾牧?，故修建重力壩不?jīng)濟(jì)。b、拱壩方案 修建拱壩理想的地形條件是左右岸地形對(duì)稱，岸坡平順無(wú)突變，在平面上向下游收縮的河谷段；而且壩端下游側(cè)要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定。該河道彎曲相當(dāng)厲害，尤其樞紐布置處更為顯著形成S形，1#壩址處沒(méi)有雄厚的山脊作為壩肩，

9、左岸陡峭，右岸相對(duì)平緩，峽谷不對(duì)稱，成不對(duì)稱的“U”型，下游河床開(kāi)闊，建拱壩的造價(jià)過(guò)高，不宜修筑。 c、土石壩方案土石壩對(duì)地形、地質(zhì)條件要求低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術(shù)簡(jiǎn)單，可實(shí)行機(jī)械化施工，也能充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，覆蓋層也不必挖去，因此造價(jià)相對(duì)較低，所以采用土石壩方案。（2）泄水建筑物型式的選擇土石壩最適合采用岸邊溢洪道進(jìn)行泄洪，在壩軸線下游300m處的兩岸河谷呈馬鞍形，右岸有馬鞍形埡口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽與堰上水流方向一致，水流平順，泄洪能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠，適用于各種水頭和流量。（3）水電站建筑物 因?yàn)橥潦瘔尾灰瞬捎脡问剿娬?，而宜采用引水式發(fā)電，又

10、因裝機(jī)容量為9000kw,裝機(jī)容量小，臺(tái)數(shù)為三臺(tái)，故采用單元供水式引水發(fā)電。（4）放空建筑物施工導(dǎo)流洞及水庫(kù)放空洞，均采用有壓式。為便于檢修大壩和其它建筑物，擬利用導(dǎo)流隧洞作放空洞，洞底高程為70.00m，洞直徑為5.0m。4.3樞紐總體布置方案的確定根據(jù)樞紐布置的基本原則，結(jié)合本工程的市級(jí)情況，主要確定各建筑物的相對(duì)位置，并繪制平面布置圖。 擋水建筑物土石壩（包括副壩在內(nèi)）放在主河床，布置呈直線；泄水建筑物溢洪道布置在大壩右岸的天然埡口處；灌溉引水建筑物引水隧洞緊靠在溢洪道的右側(cè)布置；水電站建筑物引水隧洞、電站廠房、開(kāi)關(guān)站等布置在右岸（凸岸），在副壩和主壩之間，廠房布置在開(kāi)挖的基巖上，開(kāi)關(guān)站

11、布置在廠房旁邊；水庫(kù)放空洞布置在右岸的山體內(nèi)。綜合考慮各方面因素，最后確定樞紐布置直接繪制在藍(lán)圖上（地形地質(zhì)平面圖）。五、土壩設(shè)計(jì) 5.1壩型選擇影響土石壩壩型選擇的因素有：1.壩高；2.筑壩材料；3.壩址區(qū)的地形地質(zhì)條件；4.施工導(dǎo)流、施工進(jìn)度與分期、填筑強(qiáng)度、氣象條件、施工場(chǎng)地、運(yùn)輸條件、初期度汛等施工條件；5.樞紐布置、壩基處理型式、壩體與泄水引水建筑物等的連接；6.樞紐的開(kāi)發(fā)目標(biāo)和運(yùn)行條件；7.土石壩以及樞紐的總工程量、總工期和總造價(jià)。樞紐大壩采用當(dāng)?shù)夭牧现危瑩?jù)初步勘察，土料可以采用壩軸線下游1.53.5公里的丘陵區(qū)與平原地帶的土料，且儲(chǔ)量很多，一般質(zhì)量尚佳，可作筑壩之用。砂料可在壩

12、軸線下游13公里河灘范圍內(nèi)及平山河出口處兩岸河灘開(kāi)采。石料可以用采石場(chǎng)開(kāi)采，采石場(chǎng)可用壩軸線下游左岸山溝較合適，其石質(zhì)為石灰?guī)r、砂巖，質(zhì)量良好，質(zhì)地堅(jiān)硬，巖石出露，覆蓋淺，易開(kāi)采。 從建筑材料上說(shuō)，均質(zhì)壩、心墻壩、斜墻壩均可。 1）均質(zhì)壩。壩體材料單一，施工工序簡(jiǎn)單，干擾少；壩體防滲部分厚大，滲透比降比較小，有利于滲流穩(wěn)定和減少通過(guò)壩體的滲流量，此外壩體和壩基、岸坡、及混凝土建筑物的接觸滲徑比較長(zhǎng)，可簡(jiǎn)化防滲處理。但是，由于土料抗剪強(qiáng)度比用在其他壩型壩殼的石料、砂礫和砂等材料的抗剪強(qiáng)度小，故其上下游壩坡比其他壩型緩，填筑工程量比較大。壩體施工受嚴(yán)寒及降雨影響，有效工日會(huì)減少，工期延長(zhǎng)，故在寒冷

13、及多雨地區(qū)的使用受限制。 2）斜墻壩。由于不透料（土料）位于上游，不便于土料上壩；土質(zhì)斜墻靠在透水壩殼上，如果壩殼沉降大，將使斜墻開(kāi)裂；與岸坡及混凝土建筑物連接不如心墻壩方便，斜墻與地基接觸應(yīng)力比心墻小，同地基結(jié)合不如心墻壩；斷面較大，特別是上游坡較緩，壩腳伸出較遠(yuǎn)，填筑工程量較心墻大。 3）心墻壩。用作防滲體的土料位于壩下游1.53.5公里的丘陵區(qū)與平原地帶的土料，且儲(chǔ)量很多，一般質(zhì)量尚佳，可作筑壩之用；用作透水料的砂土可從壩上下游0.33.5公里河灘上開(kāi)采，儲(chǔ)量多，可供筑壩使用，這樣便于分別從上下游上料，填筑透水壩殼，使施工方便，爭(zhēng)取工期。心墻壩的優(yōu)點(diǎn)還有：心墻位于壩體中間而不依靠在透水壩

14、殼上，其自重通過(guò)本身傳到基礎(chǔ)，不受壩殼沉降影響，依靠心墻填土自重，使得沿心墻與地基接觸面產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，有利于心墻與地基結(jié)合，提高接觸面的滲透穩(wěn)定性；當(dāng)庫(kù)水位下降時(shí)，上游透水壩殼中水分迅速排泄，有利于上游壩坡穩(wěn)定，使上游壩坡比均質(zhì)壩或斜墻壩陡；下游壩殼浸潤(rùn)線也比較低，下游壩坡也可以設(shè)計(jì)得比較陡；在防滲效果相同的情況下，土料用量比斜墻壩少，施工受氣候影響相對(duì)小些；位于壩軸在線的心墻與岸坡及混凝土建筑物連接比較方便。 由于土石壩的地基適應(yīng)性強(qiáng)，理論上說(shuō)，這幾類壩都可以選用，具體考慮到當(dāng)?shù)貎砂兜膲纹螺^陡峭，因此選用較能夠適應(yīng)陡峭壩坡地形的心墻壩作為首選壩型。5.2壩體剖面設(shè)計(jì)土石壩的剖面設(shè)計(jì)指壩

15、坡、壩頂寬度、壩頂高程。1）壩頂高程壩頂高程等于不同運(yùn)行情況下的水庫(kù)靜水位加上超高之和，并分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取較大值：設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高；校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高 d=風(fēng)吹的壅高e+波浪爬高h(yuǎn)a+安全加高波浪的平均波高壩坡坡率，初擬時(shí)取3；壩坡護(hù)面糙率，干砌塊石護(hù)坡0.0275，漿砌塊石護(hù)坡取0.025，瀝青和混凝土0.0155，本設(shè)計(jì)采用砌石塊石護(hù)坡由莆田水電站公式v多年平均最大風(fēng)速，正常運(yùn)行時(shí)取1.5-2.0倍，非正常運(yùn)行時(shí)取v=10m/s，非正常運(yùn)行時(shí)取v=18m/s。D風(fēng)的有效吹程D=8mH1壩前的平均水深壩前水位壅高 綜合摩阻系數(shù)，其值變化在（1.55

16、.0）10-3之間，計(jì)算時(shí)一般取K=3.610-3；v設(shè)計(jì)風(fēng)速D吹程，單位km風(fēng)向與水域中線（或壩軸線的法線）方向的夾角。安全加高，m，根據(jù)壩的等級(jí)和運(yùn)用情況，按表1-1確定。 安全加高 （單位：m）運(yùn)用情況壩的級(jí)別、正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.3兩種情況計(jì)算成果如下設(shè)計(jì)情況校核情況上游靜水位(m）113.1113.5河底高程(m）68壩前水深(m)45.145.5上游坡率3上游糙率0.0250.025風(fēng)速(m）10*1.810吹程(m）8平均波高(m）0.6906490.358410波浪爬高1.9572380.951334波浪壅高0.0035760.003559安全

17、加高10.5壩頂高程116.0608114.9549壩頂高程取正常運(yùn)行和非正常運(yùn)行中較大值，取116.2m可滿足要求（2）壩頂寬度壩頂寬度應(yīng)滿足交通要求、施工條件、防汛搶險(xiǎn)等要求，壩頂寬度取10m，B=10mH0.5（3）上下游坡度的確定 因最大壩高約116.20-68.00=48.20m,故采用上級(jí)壩坡二級(jí)變坡，下游三級(jí)壩坡。 （1）上游壩坡：從壩頂至壩踵依次為13； 13.5。 （2）下游壩坡：從壩頂至壩趾依次為12.5；13，13.25。 （3）馬道：第一級(jí)馬道高程為85，第二級(jí)馬道高程100m，馬道寬度取2.0m。（4）心墻的斷面尺寸墻頂部寬度：一般不小于3m，可取5m。心墻頂部高程：

18、心墻頂部高程以設(shè)計(jì)水位加0.6m超高并高于校核水位，取113.7m，上部留有2.5m的保護(hù)層厚度。心墻兩側(cè)坡度：可取1:0.15-1:0.3，取1:0.2心墻的位置：位于壩中心線，心墻底部設(shè)齒墻，與不透水層相接5.3壩體排水設(shè)施布置采用堆石棱柱體排水，棱柱體頂面高程應(yīng)高出下游最高水位1m，取75.5m,堆石棱體內(nèi)坡取1:1.5，外坡取1:2.0，壩頂取2.0m。5.4土壩滲流計(jì)算和分析1）滲流計(jì)算的基本假定 （1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù)k=10-6cm/s，壩殼采用砂土料，滲透系數(shù)，k=10-2cm/s兩者相差倍，可以把粘土心墻看作相對(duì)不透水層，因此計(jì)算時(shí)可以不考慮上游壩殼損失的水頭作用。下

19、游設(shè)有棱體排水，可近似的假設(shè)浸潤(rùn)線的逸出點(diǎn)為下游水位與堆石棱體內(nèi)坡的交點(diǎn)。下游壩殼的浸潤(rùn)線也較平緩，接近水平，水頭主要在心墻部位損失。 （2）土體中滲流流速不大且處于層流狀態(tài)，滲流服從達(dá)西定律，即平均流速v等于滲透系數(shù)K與滲透比降i的乘積，v=Ki。 （3）發(fā)生滲流量時(shí)土體孔隙尺寸不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。 2）滲流計(jì)算條件 滲流計(jì)算應(yīng)考慮如下組合，取其最不利者作為控制條件：1）上游正常高水位，下游相應(yīng)的最低水位；2）上游設(shè)計(jì)或校核洪水水位，分別相應(yīng)的下游水位。計(jì)算設(shè)計(jì)洪水位113.10m，相應(yīng)下游的最低水位72.65。 3）滲流分析的方法采用水力學(xué)法進(jìn)行土石壩滲流計(jì)算，以下公式來(lái)自水利

20、計(jì)算手冊(cè)（2006，第二版）。 q為滲流量將心墻看作等厚的矩形，則其平均寬度為： T=5mH1=113.1-68=45.1mH2=72.65-68=4.65 ms=d=(116.2-100)*2.5+(100-85)*3+(85-75.5)*3.25-(75.5-72.65)*1.5-(13.74-10)/2=110.23mk1=10-5m/s k2=10-8m/s k3=10-6m/s聯(lián)立前面兩式得h=7.22m ,q=8.59*10-7m2/s浸潤(rùn)線方程=0.060x5.5壩坡穩(wěn)定計(jì)算（只作下游坡一個(gè)滑弧面的計(jì)算）采用“瑞典圓弧法”進(jìn)行計(jì)算(1)計(jì)算工況：上游設(shè)計(jì)水位+下游相應(yīng)水位(2)計(jì)

21、算內(nèi)容：確定下游壩坡的最小抗滑穩(wěn)定系數(shù)，判斷處理的坡面是否滿足要求(3)滑弧面的選擇：滑動(dòng)面的起點(diǎn)在壩頂、與心墻相交、與壩基接近或切入壩基、端點(diǎn)在壩坡腳附近。圓弧半徑盡量選擇為整數(shù)。(4)荷載計(jì)算：土壩壩體自重浸潤(rùn)線以上按濕容重計(jì)算，在浸潤(rùn)線以下、下游水面線以上的土體按飽和容重計(jì)算，在下游水位以下的土體，按浮容重計(jì)算。圓弧半徑為R=140m，對(duì)滑動(dòng)面上土體進(jìn)行分條編號(hào)：壩頂向下依次為1，2，3，為簡(jiǎn)化分析，現(xiàn)只考慮自重荷載。對(duì)如圖44，所示的壩坡，以i土條為例，其自重，式中為土條面積，為土體容重。自重在滑動(dòng)面上的切向分力起促滑作用，法向分力在滑動(dòng)面上產(chǎn)生摩擦力，起抗滑作用。式中為土條底部中點(diǎn)所

22、在半徑與鉛直線的夾角，是土條在滑動(dòng)面處的內(nèi)摩擦角。在滑動(dòng)面上總滑動(dòng)力為，總抗滑力為由于壩體中滲流量q很小，所以不考慮孔隙水壓力。計(jì)算結(jié)果如表3-4所示：壩坡穩(wěn)定計(jì)算表土條編號(hào)自重Wi(kN)角度isinicosiWi*sini(kN)Wi*cosi(kN)Wicositan(kN)Li(m)Li*ci1885.83410.656 0.755 581.154 668.541 256.4913.36 317.025403.83350.574 0.819 3099.507 4426.554 1788.32826.77 200.837334.67280.469 0.883 3443.420 6476.

23、132 2616.35724.56 184.2048248.46190.326 0.946 2685.436 7799.073 3150.82623.20 174.0 58370.61110.191 0.982 1597.188 8216.818 3319.59526.09 195.764211.4840.070 0.998 293.778 4201.223 2940.85617.99 0.072529.97-3-0.05 0.999 -132.408 2526.502 1768.55128.31 0.011568.075158411071.7（5）穩(wěn)定分析碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的壩坡抗滑穩(wěn)

24、定的最小安全系數(shù)如表3-5所示：表3-5壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)運(yùn)用條件工程等級(jí)1234、5正常運(yùn)用條件1.301.251.201.15非常運(yùn)用條件一1.201.151.101.05非常運(yùn)用條件二1.101.051.051.00 本設(shè)計(jì)中K=1.462 K=1.25,安全系數(shù)滿足要求。壩的穩(wěn)定安全系數(shù)偏大，但是鑒于各種因素考慮不全，實(shí)際安全系數(shù)可能要小些，故而不改變壩坡5.6地基的處理1） 地基處理（1）河槽處：水流常年沖刷，基巖裸露，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，巖石的滲水率很小，多為0.0010.010升/分，故只需清除覆蓋層即可，挖至基巖即可。（2）右岸河灘：覆蓋層和坡積層相對(duì)較厚，巖層裂隙較為發(fā)育，擬

25、采用局部帷幕灌漿，同時(shí)進(jìn)行壓實(shí)，加固地基。（3）左岸山體：五通砂巖特別破碎，產(chǎn)狀零亂，可采取適當(dāng)挖除的措施。2）壩體與地基的連接（1）主河槽部位：基巖透水率很小，能達(dá)到滲流控制的要求，采用在心墻底端局部加厚的方式與地基相連。（2）右岸河灘：坡積層、覆蓋層較發(fā)育，巖層十分破碎，隱裂隙發(fā)育，故采用截水槽的方式與基巖相連。3）壩體與岸坡的連接左壩肩到左灘地，坡積層、風(fēng)化層需徹底清除，左岸坡上修建混凝土齒墻與岸坡相連接，岸坡較陡，開(kāi)挖時(shí)基本與基巖大致平行。開(kāi)挖角不能太大。六、正槽式溢洪道設(shè)計(jì)6.1溢洪道路線選擇和平面位置的確定主要考慮：地形、地質(zhì)條件，樞紐總體布置等因素。（1）地形條件一般來(lái)講，溢洪道

26、的水流入口應(yīng)位于水流流暢處，并與土石壩保持一定的距離，避免橫向水流對(duì)土石壩壩坡的沖刷影響，有利于壩的安全。利用埡口，有利于減少開(kāi)挖工程量。本工程正好有一個(gè)符合上述條件的埡口，故在此處進(jìn)行溢洪道布置。溢洪道的水流出口處，應(yīng)與壩腳或下游其它建筑物保持一定的距離，避免水流沖刷以及水流波動(dòng)的影響。（2）地質(zhì)條件應(yīng)將溢洪道盡量修建在巖基上，并力求溢洪道兩岸山坡穩(wěn)定。本工程埡口處覆蓋層較薄，地質(zhì)條件較好，兩岸山體整體穩(wěn)定，符合上述要求。（3）樞紐總體布置應(yīng)考慮與樞紐各建筑物在總體布置上的協(xié)調(diào)。入流、出流對(duì)樞紐其他建筑物的干擾。 6.2 溢洪道的孔口尺寸確定（1）堰型選擇溢洪道溢流堰可采用WES型實(shí)用堰，也

27、可采用寬頂堰。本工程擬采用WES型實(shí)用堰。（2）堰頂高程根據(jù)設(shè)計(jì)資料給出，堰頂高程為107.5m。（3）溢流前緣寬度L：分別按設(shè)計(jì)情況和校核情況進(jìn)行估算。計(jì)算情況上游水位（m）下泄最大流量(m3/s)相應(yīng)的下游水位(m)設(shè)計(jì)113.10134072.65校核113.50166074.30，q為單寬流量m為流量系數(shù)，在設(shè)計(jì)水頭下取為0.502；為設(shè)計(jì)水頭。計(jì)算結(jié)果如表4-1表4-1 溢流前緣寬度計(jì)算計(jì)算情況上游水位泄量堰上水頭流量系數(shù)單寬流量溢流前緣寬度H0(m)Q (m3/s)H0 (m)mq(m2/s)L(m)設(shè)計(jì)情況113.18405.60.50229.4528.52校核情況113.513

28、406.00.50232.6641.02由此可計(jì)算得溢流前緣寬度為41.02m。（4）單孔寬度b的確定孔數(shù)n取為整數(shù)。b=L/n。b應(yīng)為整數(shù)。選擇5孔，則單孔寬為8.204m，取單孔寬為9m。（5）閘門可采用弧形閘門或平板閘門。本設(shè)計(jì)中選用平板閘門。閘門頂部高程為正常高水位+安全超高=113.1+0.5=113.6根據(jù)水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范SL74-95，閘門尺寸取為9m6.5m（寬高），寬高比為9/6.5=1.38，滿足按規(guī)范規(guī)定的露頂式閘門寬高比（1.01.5）。（6）閘墩根據(jù)溢流堰的構(gòu)造要求，閘室中墩寬度取為2.5m，中墩分縫，邊墩寬度取為3m，由此計(jì)算可得溢流堰寬B：6.3溢洪道泄

29、槽設(shè)計(jì)(1)泄槽的平面布置 泄槽在平面布置上，沿水流方向呈直線、等寬、對(duì)稱布置，這樣可使水流平順、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便。避免彎道或斷面尺寸的變化，以防止高速泄流引起的波動(dòng)、摻氣、空蝕等現(xiàn)象。(2)泄槽的縱斷面底坡泄槽縱斷面的布置與地形、地質(zhì)條件關(guān)系密切。泄槽底坡盡可能采用單一的坡度，一坡到底，且滿足，保證泄槽中的水流流態(tài)為急流。由地形地質(zhì)平面圖上量得堰頂?shù)较掠?4.30m高程處的水平距離為108m，高差為33.20m，故從堰頂?shù)较掠嗡孢B一直線，直線的斜率大約等于0.3。為減少挖方，初步擬定泄槽坡率i=0.3。泄槽襯砌初擬選用石灰漿砌塊石水泥漿勾縫型式，查閱有關(guān)文獻(xiàn)，漿砌塊石糙率一般為0.025

30、。取，近似計(jì)算臨界水深q=1340/45=29.78m故其臨界底坡：驗(yàn)算坡度(3)泄槽的斷面尺寸 溢洪道處于巖基，可采用矩形或接近矩形的斷面，使流量和流速分布都比較均勻，對(duì)下游消能有利。本設(shè)計(jì)采用矩形斷面寬b=70m，長(zhǎng)L約為82m。(4)邊墻高度的確定邊墻的高度采用推求水面線的方法確定。泄槽水面線根據(jù)能量方程，用分段求和法計(jì)算，計(jì)算公式如下：式中，為分段長(zhǎng)度，m；、分別為分段始末斷面水深，m；、分別為分段始末斷面平均流速，m/s；、分別為流速分布不均勻系數(shù)，取1.05；為泄槽底坡的傾角；i為泄槽底坡，i=tan；為分段內(nèi)平均摩阻坡降；n為泄槽槽身糙率系數(shù)，可查相應(yīng)規(guī)范；為分段平均流速，m/s

31、；為分段平均水力半徑，m；按溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2000，泄槽段起始斷面水深小于，計(jì)算公式為：q為計(jì)算斷面以上單寬流量，m2/s;為計(jì)算斷面以上總水頭，m；起始計(jì)算斷面流速系數(shù)，取0.95；計(jì)算得到=2.04 m本設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-1。計(jì)算采用校核洪水情況，按水深進(jìn)行分段，用上述方法計(jì)算泄槽水面線。圖4-1 水面線計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算結(jié)果如下表所示：32水面線計(jì)算成果1斷面ARvmm2mm/sm/s1-12.04142.82.049.3837542-21.81261.810.6349210.009343-31.61121.611.9642911.29964-41.4981.413.673471

32、2.818885-51.3911.314.7252714.199376-61.2841.215.9523815.338837-71.1771.117.402616.677498-8170119.1428618.27273水面線計(jì)算成果表2斷面R nJ i-J LLmmm1-10.0252-21.920.0250.026240.273763.663.663-31.70.0250.0393320.2606684.888.544-41.50.0250.0598120.2401887.9816.525-51.350.0250.0844580.2155426.1222.646-61.250.0250.1

33、092070.1907938.6931.337-71.150.0250.1442820.15571813.4444.778-81.050.0250.1955390.10446124.6069.37(5)邊墻高度的確定： 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，考慮摻氣水深h、安全超高h(yuǎn)來(lái)確定。根據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2000，泄槽段水流摻氣水深h可按下式計(jì)算：h為泄槽計(jì)算斷面水深，m；v為不摻氣情況下的泄槽計(jì)算斷面流速；為修正系數(shù)，可取1.01.4s/m；本設(shè)計(jì)取1.0s/m。溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2000規(guī)定，泄槽段邊墻高度，應(yīng)根據(jù)計(jì)入波動(dòng)及摻氣后的水面線，再加上0.51.5m的超高。本設(shè)計(jì)中安全超高h(yuǎn)

34、取0.5m。邊墻高度計(jì)算結(jié)果如表4-3：表4-3 邊墻高度計(jì)算斷面泄槽計(jì)算斷面水深hv摻氣水深h安全超高h(yuǎn)邊墻高度mm/smmm1-12.049.3837540.1914290.52.7314292-21.810.634920.1914290.52.4914293-31.611.964290.1914290.52.2914294-41.413.673470.1914290.52.0914295-51.314.725270.1914290.51.9914296-61.215.952380.1914290.51.8914297-71.117.40260.1914290.51.7914298-8119.142860.1914290.51.6914296.4溢洪道消能設(shè)計(jì)本樞紐溢洪道處于巖基上，可采用挑流消能。(1)挑流鼻坎型式選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、鼻坎上水流平順、挑距較遠(yuǎn)、應(yīng)用廣泛的連續(xù)式鼻坎。鼻坎挑角。鼻坎高程高出下游最高水位（設(shè)計(jì)時(shí)72.65m、校核時(shí)74.30m）12m，取76.00m，反弧半徑R=12m。(2)水舌挑射距離計(jì)算式中：L為水舌挑距，m；為坎頂水