重力壩畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1111

1、TL水庫(kù)混凝土重力壩樞紐設(shè)計(jì)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。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?！娟P(guān)鍵詞】：重力壩設(shè)計(jì) 非溢流壩段 溢流壩段前 言流域概況及樞紐任務(wù)TL水庫(kù)位于QL河上，控制流域面積506Okm2，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

2、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，通過溢洪道下泄流量18276.00m3/s；校核洪水位156.30m，相應(yīng)下游水位99.00m，通過溢洪道下泄流量24527.00 m3/s；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），內(nèi)摩擦角為=1.2°。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8m。第一章 基 本 資 料第一節(jié) 工程概況TL水庫(kù)位于QL河

3、上，控制流域面積506Okm2，占全流域的80%。QL河水量充沛，但年內(nèi)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。83壩線采用混凝土重力壩。“紅層”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83壩線混凝土壩方案(見壩址位置圖1-1)。根據(jù)本工程的規(guī)模及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的

4、作用，按設(shè)計(jì)規(guī)范規(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)。第二節(jié) 基 本 資 料1.2.1 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。流域多年平均氣溫為10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。全年無霜期約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3km。1.2.2 水文分析1.2.2.1 年徑流QL河流域水量豐沛，年徑流主要由年降雨產(chǎn)生。年徑流在地區(qū)

5、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年來水量達(dá)21.34×1O8m，枯水牛L1081年僅1.667×1O8m3，相差19.37×1O8m3,約合12.8倍，且豐、枯水年常連續(xù)發(fā)生。壩址處多年平均年徑流量為9.6×1O8m3。1.2.2.2 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。一次洪水歷時(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%左右，3

6、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/(m3.s-1)洪量/m3(×1O8)1d2d6d30d特征值 均值20001.402.202.805.37CV1.351.351.351.251.00CS/CV2.502.502.502.502.50頻率/%0.013204022.4335.2439.9655.400.022960020.7532.6536.9051.500.12248015.7424.7328.3440.500.2

7、1968013.7821.6524.9236.200.51600011.2317.6020.4130.401132809.3014.5017.1426.102106807.4811.7513.9221.70573605.158.109.8016.201050003.505.506.8312.102029202.043.214.178.181.2.2.3 泥沙流域植被較好，泥沙來源和洪水在地區(qū)上的分布是一致的。泥沙在年內(nèi)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386×1O4t，多年平

8、均侵蝕模數(shù)為762t/km2，多年平均含沙量為4.0kg/m3。從泥沙的組成情況來看，泥沙顆粒較粗，中值粒徑為0.075mm，淤沙浮重度為9kN/m3，內(nèi)摩擦角為1.20。(資料中提供的內(nèi)摩擦角太小應(yīng)該為 120) 1.2.3工程地質(zhì)1.2.3.1 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河在本區(qū)內(nèi)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。1.2.3.2 地

9、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QL河，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、二壩址位于北區(qū)，屬相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，基本烈度為6度，三壩址位于區(qū)，基本烈度為7度

10、。鄰E強(qiáng)震的影響，烈度可高達(dá)67度。1.2.3.3 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)頁巖等組成，其透水性較小，也沒有發(fā)現(xiàn)溝通庫(kù)內(nèi)外的大斷層。因此，在非可溶性巖層分布區(qū)，沒有向庫(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)蓄水，即水庫(kù)蓄水以后，向鄰谷沙河滲漏的可能性不大。經(jīng)過對(duì)庫(kù)內(nèi)斷層、灰?guī)r地區(qū)的勘探分析，水庫(kù)向外流域及下游漏水的可能性很小。庫(kù)區(qū)內(nèi)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)內(nèi)末發(fā)現(xiàn)有開采價(jià)值的礦藏，不存在對(duì)庫(kù)周邊產(chǎn)生的浸沒問題。1.2.3.4 壩址壩線工程地質(zhì)條件壩址內(nèi)出露的斷裂構(gòu)造如

11、F103,FlO5,F108,Fll2,F114,Fl17,Fl22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。(l)F103斷層，產(chǎn)狀走向近EW，傾向N，傾角400500,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102Om。出露于83壩線右岸上游約1502OOm,寬約1020m。(2)FlO5斷層，產(chǎn)狀走向NW3100,傾角800900,為平移斷層。水平斷距400m，兩側(cè)巖石破碎嚴(yán)重，無膠結(jié)現(xiàn)象，出露于83壩線右岸壩頭附近。(3)F108斷層，產(chǎn)狀走向NW3450，傾向NE，傾角560，逆斷層。由大紅峪組第一段薄層板巖、石英砂巖逆于大紅峪

12、組第二段中厚石英砂巖之上。破碎帶寬約6.0m，末見膠結(jié)現(xiàn)象。其中夾有3Ocm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。原因是兩岸出露的斷裂構(gòu)造均末過河，如F103斷層走向近東西，規(guī)模較大，左岸無跡象，且地層出露兩岸高程有明顯差異。83壩線主要工程地質(zhì)條件見表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57m砂石層，左岸山麓堆積31.Om地巖層性震旦系

13、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=0.20.24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1151O5m高程，右岸為120908m高程地質(zhì)構(gòu)造右岸小斷層67條，左岸F122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801OOm深的范圍內(nèi)w值均大于0.O2L/(min.m.m)，均需灌漿處理巖溶83壩線上游2km處，馬圈子電站附近見溶洞穩(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

14、石室內(nèi)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) 切層泥層摩擦系數(shù)為0.20.24，凝聚力0.150.18MPa1.2.4 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1183.44×1O4m3。砂礫卵石料場(chǎng)主要有8處，地下水位以

15、上儲(chǔ)量為1088.95×1O4m3。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。1.2.5 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。壩頂無重要交通要求。1.2.6 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?；炷凉橇先∽韵掠瘟蠄?chǎng)。施工用電由劉田莊引接。1.2.7效益(以1984年價(jià)格水平及費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算)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

16、洪、養(yǎng)魚等效益，總效益是顯著的。1.2.7.1 灌溉效益灌溉效益分析成果見表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/(元/畝)81.00177.10206.00單元水效益/(元/m3)0.250.170.17減去成本法畝效益/(元/畝)124.00378.00261.00單元水效益/(元/m3)0.390.260.221.2.7.2 市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lm3水的效益為0.53元/m3。1.2.7.3 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

17、，在削峰、錯(cuò)峰過程中減少下游地區(qū)洪水災(zāi)害的效益計(jì)算。水庫(kù)年平均效益為443.16萬元/年。1.2.7.4 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)備注水位校核洪水位設(shè)計(jì)洪水位正常蓄水位死水位校核尾水位設(shè)計(jì)尾水位正常尾水位壩前堆沙高程mmmmmmmm156.30153.70153.20110.0099.1097.0084.1097.60P=0.02%P=0.1%發(fā)電庫(kù)容總庫(kù)容調(diào)洪庫(kù)容興利庫(kù)容死庫(kù)容堆沙庫(kù)容m3m3m3m3m31493×1O8211×1O81033

18、15;1O8094×1O81166×1O8主壩壩型混凝土實(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堰頂高程m141.70每孔凈寬m15.00工作閘門尺寸m×m×m15×12.5啟閉機(jī)（2×45t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m3/s24527.00進(jìn)水口進(jìn)口底高程m 90.00孔底數(shù)及尺寸孔- m×m4-5×6弧形工作閘門扇- m×m4-5×6工作門啟閉機(jī)臺(tái)4設(shè)計(jì)水位泄水能力m3/s3584校核水位泄水能力m3/

19、s36631.2.8 地形圖和地質(zhì)剖面圖TL水庫(kù)樞紐地形圖見附圖3，TL水庫(kù)壩線地質(zhì)剖面圖見附圖4。50第二章 樞紐布置壩型、壩址選擇是水利樞紐設(shè)計(jì)的重要內(nèi)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)有開闊地形，便于布置施工場(chǎng)地；距離交通干線近，便于交通運(yùn)輸。綜合效益。應(yīng)綜合考慮防洪、發(fā)

20、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系牡囟?。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)；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。一般來說，攔

21、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(引)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。(2)泄水孔及導(dǎo)流底孔的布置。泄水孔一般設(shè)在河床部位的壩段內(nèi)，尺寸、形式應(yīng)根據(jù)主要用途來選擇。狹窄河谷泄水孔宜與溢流壩段相結(jié)合分開；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。(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

22、其他建筑物相連處，常用邊墻、導(dǎo)墻隔開。第一節(jié) 壩軸線選擇根據(jù)壩址的地質(zhì)、地形條件，通過定性分析，確定壩軸線位置。2.2.1 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，及I83 4條壩線。河岸為串嶺溝板巖，其中I83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6O，69，83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”位于紅色的楊莊泥質(zhì)灰?guī)r之上。下游第三壩址，位于桃林口舊村與新村之間，曾選有，兩條壩軸線河床為串嶺溝板巖，壩軸線壩基為大紅峪石英砂巖夾砂頁巖。3個(gè)壩址，

23、11條壩線的位置見圖1-1。3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?，F(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以內(nèi)。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表2-5。表2-5 壩址地形、地質(zhì)等條件比較壩址類別第一壩址第二壩址第三壩址地形條件河谷較窄，適于修建混凝土壩或當(dāng)?shù)夭牧蠅?。溢流堰底孔等泄水建筑物可放在主河床。右岸還可采用引水式電站。可增加6m發(fā)電水頭。原副壩工程單一，不宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅魏庸炔粚?duì)稱，左岸坡緩，壩軸線較長(zhǎng)，適于修建混凝土壩或當(dāng)?shù)夭牧蠅巍?/p>

24、養(yǎng)麥嶺處天然的單薄分水嶺，是修建溢洪道或泄水洞的有利地形。無副壩，工程單一河谷較窄，適于修建混凝土壩，或當(dāng)?shù)夭牧蠅巍Ｓ野渡降图贡?。需修建兩座副壩。工程?xiàng)目多地質(zhì)條件壩基石英砂巖與板巖互層，右岸北西向大裂隙較多，壩基軟弱夾層為泥膜。切層的夾泥厚35cm且傾向下游。左岸F122斷層通過壩肩混凝土壩基為灰?guī)r，巖性不均一，左壩頭可能漏水。養(yǎng)麥嶺較單薄。69壩基有斷層F104通過，破碎帶寬度大，處理工程量大。當(dāng)?shù)夭牧蠅螇位鶠槟噘|(zhì)灰?guī)r和頁巖，滲透性小，為天然防滲惟幕，溢洪道位于養(yǎng)麥嶺壩基為石英砂巖夾砂質(zhì)頁巖，巖性堅(jiān)硬，壩硬。壩基有斷層F8通過。右壩頭有F7通過。壩址上游不遠(yuǎn)處是幾個(gè)斷層交匯處。下游離建昌營(yíng)

25、秦皇島大斷裂較近。對(duì)壩體穩(wěn)定不利地震度度7度交通條件壩址位于峽谷之中，對(duì)外交通不便，施工場(chǎng)地狹窄同左壩址位于低山丘陵地帶，交通方便，施工場(chǎng)地寬闊其它距離建筑材料場(chǎng)地最遠(yuǎn)距離建筑材料場(chǎng)地較遠(yuǎn)距離建筑材料場(chǎng)地最近2.2.2 壩線選擇第一壩址I，V，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6O，69兩條壩線基巖為灰?guī)r。但從右岸巖層的產(chǎn)狀相比，6O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。69壩線右岸巖層傾向下游，層次比

26、較平穩(wěn)。兩者相比，69好于6O。但因兩壩線左岸都存在大暖泉，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?！凹t層線”與83壩線壩基巖層強(qiáng)度稍低一些，適宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅巍?3壩線左岸鉆孔中，從高程137.7m到49.7m發(fā)現(xiàn)黑色含錳頁巖51層，厚度0.51.Ocm，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，不如壩線。壩線位于現(xiàn)存小溢流壩下游80m處，壩基巖層為石英砂巖，

27、夾有少數(shù)幾層砂質(zhì)頁巖，巖層的抗壓強(qiáng)度及抗滑摩擦系數(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。第二節(jié) 壩型的確定TL水庫(kù)位于北緯400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

28、較的依據(jù)。I83壩線，壩址兩岸群山連綿，左岸沒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130m，開挖土石方量約1560×lO4m3，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)過上述比較分析，183壩線以混凝土實(shí)體重力壩為宜。第三節(jié) 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

29、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)；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160180，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 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

30、站進(jìn)水口淤積。缺點(diǎn)是建筑物之間太擠，布置場(chǎng)地緊張，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)電站不受淹沒的工程措施復(fù)雜；此外，電站廠房及進(jìn)口引渠土石方開挖的工程量大。(2)方案 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6m的發(fā)電水頭;電站廠房自成系統(tǒng)，互不干擾，場(chǎng)地開闊，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挖方量

31、，且增加了6m發(fā)電水頭，河床的主要建筑物布置相對(duì)容易，比方案更為合理。故以方案為推薦方案。第三章 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)。第一節(jié) 壩頂高程的確定壩頂高程分別按設(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)范確定。一般來說，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= h1+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，m；h1波高，m；h1=0

32、.0166V5/4*D1/3hz波浪中心線至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m；hz=4(hl%*1/2)2/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)別正常蓄水位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） 正常蓄水位時(shí)：h1=0.0166（1.5V）5/4*D1

33、/3=0.0166*（1.5*23.7）5/4*31/3=2.08 m設(shè)=10.4*（h1）0.8=10.4*（2.08）0.8=18.68hz=4(hl%*1/2)2/=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*23.75/4*31/3=1.25 m設(shè)=10.4*（h1）0.8=10.4*（1.25）0.8=12.43hz=4(hl%*1/2)2/=4*3.142*(0.5*1.25) 2/12.43=0.39所以， h設(shè) = h1+hz+he =2.08+0.73+0.7=3.51 h校 = h1

34、+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153.2m，校核洪水位為156.3m 。即：壩頂高程=正常蓄水位+h正=153.2+3.51=156.71m 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，157.24m156.3m 壩頂高程高于校核洪水位符合要求。第二節(jié) 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慮與溢流壩的連接等具體情況。主要內(nèi)容有壩頂高程、壩頂寬度、壩

35、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

36、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95m。3.2.5 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152Om，這里設(shè)計(jì)取20m。3.2.6 防浪墻壩頂設(shè)立防浪墻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

37、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。第三節(jié) 溢流壩剖面設(shè)計(jì)溢流壩剖面設(shè)計(jì)分4個(gè)方面的內(nèi)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。3.3.1 泄水方式的選擇溢流壩的泄水方式有開敞溢流式和孔口溢流式。(1)開敞溢流式 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)水位壟高，加大了淹沒損失，非溢流壩頂高程也相應(yīng)提高；但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

38、，管理方便。適用于洪水量較小、淹沒損失不大的中、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)內(nèi)外工程

39、實(shí)踐和本工程情況，建議在設(shè)計(jì)水位下單寬流量取8090m3/(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=90m3/(s.m)，校核洪水位下取q校 =110m3/(s.m)。(2)孔口尺寸 當(dāng)采用開敞式溢流時(shí)，設(shè)計(jì)洪水下泄流量=18276 m3/s，校核洪水下泄流量校=24527 m3/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：222.97/15=14.86。取整數(shù)為15段，即，溢流段總寬度為

40、15*15=225m。3.3.3 堰頂高程堰頂水頭H0由開敞式溢流堰泄流能力計(jì)算公式反算得出。Q=CmSL（2g）1/2H03/2 即: H0 = Q/ CmSL（2g）1/22/3=18276/1*0.494*0.9*1.0*222.97*（2*9.8）1/22/3=12.01m (注:上游溢流壩面設(shè)為鉛直，則C=1.0；取0.9；S取1.0。先假定P/D01.33,H0/HD=0.9查表的流量系數(shù)=0.494)所以，堰頂高程H=H設(shè)-H0=153.7-12.01=141.7m 上游堰頂高程P=H-河床底高程=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、

41、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，且無門槽。水流平順，局門開啟時(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流壩前緣分隔為若干個(gè)孔口，并承受閘門傳來的水壓力，也是壩頂橋梁和啟閉設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)。

42、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?？紤]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157.24 m，下游工作橋高程為164.84m。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Γ环矫嫫痖l墩的作用，同時(shí)也起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

43、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WES曲線。3.3.5.1 溢流面頂部曲線可采用WES曲線曲線的具體形式見圖（2-2）。其中的Hd為定形設(shè)計(jì)水頭，按堰頂最大作用水頭Hmah的75%95%計(jì)算。Hmah為校核流量下的堰上水頭，即:Hmah= H校-H堰頂=156.3-141.7=14.6 m由于H0/HD=0.9，得出 HD=H0/0.9=12.01/0.9=13.344堰頂WES曲線相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算如下表：距堰頂O點(diǎn)X值距堰頂O點(diǎn)Y值或R值X1=-0.175Hd=-2.335m R1=0.5

44、Hd=6.672mX1=-0.276Hd=-3.683mR2=0.2Hd=2.669mX1=-0.282Hd=-3.763mR3=0.04Hd=0.533mX1=1m Y=0.055mX1=2mY=0.2mX1=3mY=0.422m堰頂下游曲線按公式X1.85=2.0 Hd0.85y 計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo)堰頂WES曲線坐標(biāo)表堰頂左側(cè)X-2.335-3.683-3.763R6.6722.6690.533堰頂右側(cè)X1234567891011Y0.0550.20.4220.7181.0851.5212.0232.5893.223.9134.6673.3.5.2 下游反弧段曲線下游反弧段的反弧半徑R=(41O

45、)h，h為校核洪水位閘門全開時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深。R太小，水流轉(zhuǎn)向不夠平順，過大又使向下游延伸太長(zhǎng)，增加工程量。當(dāng)反弧段流速V 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=16m（下節(jié)有計(jì)算公式）。3.3.5.3 中間直線段設(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

46、非溢流壩段的下游坡相同，即 1:0.7。第四節(jié) 水力計(jì)算水力計(jì)算的內(nèi)容包括堰頂過流量計(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)的內(nèi)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設(shè)=18276m3/s C=1.0；取0.9；S取1.0，m=0.494, H0設(shè)=12.01m；校核洪水泄流量Q =24527m3/s C=1.0；取0.9；S取1.0，=0.507, H0設(shè)=14.6m；堰頂過流量計(jì)算公式見水工建筑物教材

47、中的開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 = CmSL（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/sQ設(shè)（18276m3/s） 校核洪水位高程156.30m,堰頂高成為141.70 m時(shí)：Q = CmSL（2g）1/2H0校3/2 =1.0*0.9*1.0*0.507*225*（2*9.8）1/2*14.63/2 =25357m3/sQ校（24527m3/s） 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)能消耗于水流內(nèi)部的紊動(dòng)中，以及水

48、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時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深。由于流速V 較大

49、，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=15° 35°取=35°3.4.2.2 最大沖坑深度最大沖坑深度：T=kq0.5H0.25- 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，由堰頂過流知最大流量，Q =25357m3/sq= Q/ L=25357/225=112.7 m3/（s.m）H上下游水位差，H= H校-H校尾=156.3-99.1=57.2 mt上下游水深，t=99.1-84.1=15 m故：T=kq0

50、.5H0.25-t= 1.1*112.70.557.20.25-15=17.113.4.2.3 水舌挑射距離水舌挑射距離按照如下計(jì)算： LLL其中 L=1/g12sincos+1 cos+ 12sin2+2g(h1+ h2)1/2L=Ttan式中： L沖坑最深點(diǎn)到壩下游垂直面的水平距離，m；L壩下游垂直面到水舌外緣進(jìn)入下游水面后與河床面交點(diǎn)的水平距離，m；L水舌外緣與河床面交點(diǎn)到?jīng)_坑最深點(diǎn)的水平距離，m；1坎頂水面流速，m/s。按照鼻坎出平均流速的1.1倍計(jì)算，即：H0=156.3-101.25=55.05m1=1.1=1.1（2gH0）1/2=1.1*0.95*（2*9.8*55.05）1/

51、2=34.32m/s 挑射角；h1坎頂垂直方向的水深，m。h1= h/ cos=2.15/cos35°=2.62mh坎頂水深，h2坎頂至河床面高差，河床面高程為84.1m，h2=101.25-84.1=17.15 m堰面流速系數(shù)，可以取0.91.0；經(jīng)查水力學(xué)7-17表，取=0.95T最大沖坑深度，m，由下面（2）項(xiàng)知T =17.11 m水舌外緣與下游水面的夾角，取=40°L=1/9.834.322*sin35°*cos35°+34.32 cos35°+ 34.322sin235°+2*9.8(2.62+ 17.15)1/2=62.1

52、8m L=Ttan=17.11*tan40°=14.36m最大挑射距離：LLL=61.28+14.36=76.54第四章 壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算第一節(jié) 荷載作用及其組合4.1.1 作用在擋水壩上的荷載有：基本組合1：興利水位的靜水壓力，揚(yáng)壓力，浪壓力，自重，泥沙壓力。基本組合2：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)靜水壓力，揚(yáng)壓力，浪壓力，自重,泥沙壓力。特殊組合1：校核洪水位時(shí)靜水壓力，揚(yáng)壓力，浪壓力，自重,泥沙壓力。特殊組合2：興利水位的水壓力，揚(yáng)壓力，浪壓力，自重，泥沙壓力和地震慣性力，地震動(dòng)水壓力和動(dòng)土壓力等。基本組合1、基本組合2、特殊組合1中荷載相同，只計(jì)算最高水位時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算，即計(jì)算特殊組合1和特殊

53、組合2。4.1.1.1 特殊組合1校核洪水位156.3 m，下游取校核尾水位99.1 m，壩基高程取最低處75.0 m，取1m寬壩段進(jìn)行計(jì)算，見下圖。1、自重W1=10×83.5×24=20040kNW2=1/2×52.56×65.7×24=41438kNW3=1/2×20×4×24=960kN2、水壓力上游水平水壓力：P1=1/2×10×81.32=33048kN下游水平水壓力：P2=1/2×10×24.12=2904kN上游垂直水壓力：Q1=4×61.3

54、5;10=2448kNQ2=1/2×4×20×10=400 kN下游垂直水壓力：Q4=1/2×19.28×24.1×10=2323kN3、揚(yáng)壓力壩基設(shè)帷幕灌漿和排水孔，帷幕灌漿和排水孔中心線距上游壩坡分別為2.0 m和5.0m，排水處揚(yáng)壓力折減系數(shù)為=0.3。U1=24.1×66.56×10=16041kNU2=1/2×24.36×61.56×10=7498kNU3=1/2×(81.2+24.36)×5×10=2639kN4、浪壓力水庫(kù)校核洪水位為156.

55、30m，設(shè)計(jì)洪水位為153.70m，多年平均最大風(fēng)速為V=23.7m/s，水庫(kù)吹程為D=3km。各波浪要素計(jì)算如下：因V=23.7m/s，20 <V <26.5m/s，采用鶴地水庫(kù)公式計(jì)算浪高：2 hl= 0.00625···/g= 0.00625···/9.81=1.88m2 Ll= 0.0386··/g= 0.0386··/9.81=6.41mhz0.61 hl= 0.57m；壩前水深H1=81.3因gD/V2=52， 故h1%=1.88×1.24= 2.33m；又因?yàn)檎８咚磺闆r下，半個(gè)波長(zhǎng)Ll=3.2 m；H1>Ll,則浪壓力按深水波計(jì)算：P1=0 Ll=1.0××3.2=4.29 kN5、泥沙壓力水平泥沙壓力：P m 1 =TLan2(45°/2)=TLan2(45°12°/2)=1507kN垂直泥沙壓力：P m 2=1/2×(22.6+2.6)×4&#