重力坝毕业设计(毕业论文)(可编辑).doc

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1、重力坝毕业设计(毕业论文) 目 录摘要:1前言2第一部分 设计说明书31基本资料31.1自然条件及工程31.2坝址与地形情况31.3工程枢纽任务与效益42枢纽布置52.1枢纽组成建筑物及其等级52.2坝线、坝型选择52.3枢纽布置83洪水调节103.1基本资料103.2洪水调节基本原则133.3调洪演算143.4调洪计算结果174非溢流坝剖面设计184.1设计原则184.2剖面拟订要素194.3抗滑稳定分析与计算214.4应力计算235溢流坝段设计245.1泄水建筑物方案比较245.2工程布置255.3溢流坝剖面设计255.4消能设计与计算286细部构造设计336.1坝顶构造336.2廊道系统

2、336.3坝体分缝356.4坝体止水与排水356.5基础处理366.6混凝土重力坝的分区38第二部分 计算说明书391洪水调节391.1调洪演算391.2调洪计算结果及分析562非溢流坝段计算582.1非溢流坝段经济剖面尺寸拟定582.2抗滑稳定分析612.3 应力分析计算663消能防冲设计693.1消力池的水力计算693.2辅助消能工设计72致谢74参 考 文 献75宁溪水利枢纽毕业设计 摘要:宁溪水库枢纽为江北河开发的第一梯级,流域面积共3200km2。该工程开发任务以发电为主,兼顾防洪。设计中,基于给定的地质及水文气象等资料,首先进行了重力坝的坝型选择,选取了混凝土实体重力坝坝型;然后进

3、行了水库水位调洪演算,调得设计洪水位345.6m,校核洪水位349.3m;还对挡泄水建筑物的剖面进行设计,确定坝高为54.7m,采用表孔溢流,并对挡水坝段进行了抗滑稳定分析及坝体应力分析,结果均满足要求;最后还对大坝进行细部构造设计,并阐述了关于消能防冲的方案。关键词:枢纽布置 混凝土重力坝 剖面设计 荷载计算 稳定分析 应力分析Abstract:NingXi Reservoir is the first step of Jiangbei river development ,the basin area of 3200km2.This project development, giving

4、priority to the task to power of flood control.The design of this project is based on the data of geological and hydrological and meteorological which is given, first select the solid concrete gravity dam to be the type of gravity, and then make the calculus of floodind the reservoir water level ,th

5、e result is the design flood level 345.6m and Check flood level 349.3m; also design the water discharge structure with surface hole which size overflow and water retaining structure to determine the dam height is 54.7m and water retaining dam stability analysis for the dam and stress analysis, the r

6、esults are satisfied Requirements; Finally, detailed structural design of the dam, and elaborated on the energy dissipation of the program.Keywords:Ground-handling project layoutconcrete gravity damsectionthe load calculationstability analysis and stress analysis前言 本次毕业设计是根据根据教学要求,对水利水电专业本科毕业生进行的最后一

7、项教学环节。本毕业设计内容为宁溪水利枢纽工程,它基本包括了一般水利枢纽所需进行的坝工初步设计的全过程。 宁溪枢纽为江北河流梯级开发的第一梯级,坝址下游至河口河长左右为河口平原。坝址控制流域面积,计有人口65万人,中、上游地处山脉丘陵地带,大部分以农业为主,在流域内无主要的矿产及工业城市。仅在河口有一中等城市,有轻工业及加工业,高坝址90km处之珞城,是我国一大工业城市,所发电力与珞城、河口及附近小的电站组成电力系统。电站主要建筑物由大坝(非溢流坝段、溢流坝段)、电站厂房组成。本工程建成投产后,具有可观的经济效益。在经营管理效益方面,电站装机容量为2.7万kW,一方面为工、农业和人民生活用电提供

8、了保障,另一方面可以利用电费收入,使自身得以发展,另外经营管理单位还可以利用水库水体发展水产养殖事业,还可以利用绿化、美化工程环境,发展旅游事业等等。在社会效益方面,由于下游至河口河长左右为河口平原,当洪水超过时,即要泛滥成灾,因此工程建成后可以保护广大的农田和城镇,免受洪水和渍涝灾害,从而减免国民经济的损失,具有很好的社会经济效益。 大坝为混凝土实体重力坝,轴线全长,坝顶高程为,最大坝高。泄洪坝段位于河床中部,两侧为挡水坝段。电站采用右岸引水式,电站厂房布置在右岸,安装3台水轮机。水库的防洪库容,可满足本工程1000年防洪标准。 设计的基本内容包括枢纽总述,坝型选择及枢纽布置,主要建筑物的设

9、计与计算,细部构造设计及地基处理等。根据设计总要求,设计内容偏重于坝型选择与主要建筑物的设计,而由于时间关系对建筑物中电站厂房坝段的设计及施工导流设计两部分设计这里不进行叙述。本书在阐述过程中,尽可能的配置了许多的插图、附表和附录,以供参阅。 本次设计期间要特别感谢指导老师吴海林老师的悉心指导。由于时间仓促,限于本人的水平以及以前从未进行过工程实践缺乏经验,特别是对本设计的工程所在地也未进行过实地考察,因此,书中如有不当和错误之处,恳望各位老师和读者谅解予以指正。第一部分 设计说明书1基本资料1.1自然条件及工程1.1.1 流域概况及枢纽布置区的地理位置 江北河为我国某一大河的支流,全长约为,

10、中、上游曲折流经于山地间,两岸高地环列,到坝址处缩窄成瓶口,河宽仅百余,坝址至下游一段,河床窄,水流急,经以后,河槽渐宽,水流变缓,经以后,河道又转陡,自坝址至下游,落差达,且集中于三处,为本河流梯级开发创造了有利条件。宁溪枢纽即列为第一梯级。 坝址下游至河口河长左右为河口平原。 流域面积共,计有人口65万人,中、上游地处山脉丘陵地带,大部分以农业为主,在流域内无主要的矿产及工业城市。仅在河口有一中等城市,有轻工业及加工业,高坝址处之珞城,是我国一大工业城市,所发电力与珞城、河口及附近小的电站组成电力系统。1.1.2水文气象特征 本河流域以降雨为洪水之成因,一般在五月间即开始涨水。最大洪水量多

11、发生在七月,每年5、6、7三个月降水占全年48%,比较集中,洪水期为5 10月,1 3月为最枯水期,P 5%洪水量仅为,P 10%洪水流量为;11 4月间p 5%的洪水量为,P 10%的洪水流量为。 本区域气候属于温和地区,植物全年均可生长,甚少降雪,冬季平均温度为8.5,河水无冰冻现象,夏季平均温度为27.4,7、8月最高平均为28.6,河流较清、淤沙较少,含资料见大图。蓝图1.2坝址与地形情况 坝址处河床狭窄,其宽度仅为(普通洪水流量时)死河滩,坝址附近河床坡度甚陡,水流湍急,有小瀑布,右岸地势较高,左岸地势较低,有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重,深达3 4,且夹有页岩。水

12、层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。坝址处水流急,故无砂卵石等淤积物。无侵蚀地下水。附近曾发生6级地震,设计应按7级进行考虑。1.3工程枢纽任务与效益 本枢纽经过技术经济调查阶段,以及水利、水能计算,提出了如下参数,作为进行建筑物设计的依据。 正常高水位:345.00 设计洪水位348.10 校核洪水位349.20 特征水位:发电死水位(最低工作水位)333 死水位(淤积结果)320 最有利工作深度12 水电站资料: 装机容量27000千瓦 台 数3台 水轮机容量HL123 每台引用流量30 水库下游防洪标准,安全泄量:3500 水库防洪限制水位350 厂房尺寸: (机组三 + 装配间) 主厂房

13、长40 宽11 发电机底板距屋顶高18 本枢纽的电站装机,除考虑相应的运转备用及重复容量外,且承担系统的事故备用任务。2枢纽布置2.1枢纽组成建筑物及其等级2.1.1根据枢纽的任务确定枢纽组成建筑物 根据宁溪水库枢纽的主要任务,宁溪水库的效益主要是发挥梯级电站效益和防洪,故需的永久建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、开关站。为便于施工,还需要导流建筑物、施工围堰等临时建筑物。2.1.2确定建筑物等级 表2-1水利水电枢纽工程的分等指标工程等别工程规模分等指标水库总库容(亿米)防洪灌溉面积(万亩)水电站装机容量(万千瓦)保护城镇及工矿区保护农田面积(万亩)一大(1)型10特别重要城市、

14、工矿区500150120二大(2)型101重要城市、工矿区5001001505012030三中 型10.1中等城市、工矿区10030505305四小(1)型0.10.01一般城镇、工矿区30550.551五小(2)型0.010.00150.51 根据已知条件:正常蓄水位345m,对应库容4.630亿m3知水库总库容大于4.630亿m3水库装机2.7万kw,按表2-1知水库属等大(2)型工程,主要建筑物拦河坝、溢流堰、拉沙底孔为2级建筑物,按100年一遇设计,枢纽流量4050m3/s,1000年一遇校核,相应最大流量7000 m3/s,引水道、消能防冲、导墙、挡墙为3级,厂房按装机也属3级,导流

15、围堰、明渠等临时建筑物为4级。2.2坝线、坝型选择 坝型、坝址选择是水利枢纽设计的重要内容,二者相互联系,不同的坝址可以选用不同的坝型,同一个坝址也应考虑几种不同的枢纽布置方案并进行比较。在选择坝型,坝址时,应研究枢纽附近的地形地质条件、水流条件和建筑材料、施工条件、枢纽布置等: 1地质条件。地质是坝址、坝型选择的主要依据之一。拱坝、重力坝需建在岩基上;土石坝则岩基,土基均可修建。坝址选择应该注意一下几个方面的问题:对断层破碎带,软弱夹层要查明其产状、宽度(厚度)、充填物和胶结情况,对垂直水流方向的陡倾角断层应尽量避开,对具有规模较大的垂直水流方向的断层或是存在活断层的河岸,均不应选择坝址;在

16、顺向河谷(指岩层走向与河流方向一致)中,总有一岸指与岩层倾向一致的顺向坡,当岩层倾角小于地形坡角,岩层又有软弱结构面时,在地形上存在临空面,这种岸坡极易发生滑坡,应当注意;对于岩溶地区,要掌握岩溶发育规律,特别要注意潜伏溶洞、暗河、溶沟和溶槽,必须查明岩溶对水库蓄水和对建筑物的影响;对土石坝,应尽量避开细砂、软粘土、淤泥、分散性土、湿陷性黄土和膨胀土等土基。 2地形条件。河谷狭窄,地质条件良好,适宜修建拱坝;河谷宽阔,地质条件较好,可选用重力坝或支墩坝;河谷宽阔、河床覆盖层深厚或是地质条件较差,且土石、沙砾等当地材料储量丰富,适宜修建土石坝。在高山峡谷区布置水利枢纽,应尽量减少高边坡开挖。坝址

17、选在峡谷地段,坝轴线短,坝体工程量小,但不利于泄水建筑物等的布置,因此需综合考虑。 3筑坝材料。坝址附近应有足够的符合要求的天然建筑材料。 4施工条件。便于施工导流,坝址附近特别是其下游应有开阔地形,便于布置施工场地;距离交通干线近,便于交通运输;可与永久电网连接,解决施工用电问题。 5综台效益。选择坝址应综合考虑防洪、灌溉、发电、航运、旅游、环境等各部门的经济效益。 坝址选择与地形、地质条件、坝型、枢纽布置和施工导流等因素有关,在满足枢纽布置和施工导流要求的前提下,坝轴线应尽可能短,以节省工程量。从地质条件看,坝址应选在地质构造简单,无大的地质构造的地方。2.2.1坝址选择 根据坝区水文气象

18、以及地质条件,宁溪水库枢纽可行性研究阶段,在选择坝型、坝址时,初选了上、下两个坝址,下坝址距上坝址6km。地形条件与水工枢纽布置。上、下坝址地形稍有差异,上坝址处河床狭窄,其宽度仅为160m(普通洪水流量时)死河滩,坝址附近河床坡度甚陡,水流湍急,有小瀑布,右岸地势较高,左岸地势较低,有起伏之山头。上坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重,深达3 4m,且夹有页岩。坝址处水流急,故无砂卵石等淤积物,且无侵蚀地下水。而下坝址处两边岸坡比较平缓,但由于宁溪水库枢纽的正常高水位为345mm,而上坝址的两岸有山头超过350mm,坝体可以依靠与山而建,减少工程量。下坝址处的开挖量较大,且下坝址位于河道弯道段

19、,流态对枢纽泄流不利,不适合做坝址。故上坝址地形条件较优。施工条件。上、下坝址处沿河均有公路可通,交通方便。但上坝址距离珞城较近,施工时期调配人手,运输材料运距较短,而且工程完成后,输送电至珞城较近。施工条件上坝址优于下坝址。 经综合必选后,上、下两个坝址的地形、水工枢纽布置和施工条件等诸多因素,以上坝址较优,故选定上坝址,见图1。2.2.2坝型比较与选择 由基本资料知坝址千年校核洪水洪峰流量7000m3/s,百年设计流量4050 m3/s,洪水来量大,要求泄水建筑物有较大的过水能力,由于本水库除满足千年一遇的防洪标准外,尚需要承担下游防洪任务,所以单宽流量不宜过大,必须有足够的溢流前缘宽度。

20、坝区水文气象和工程地质条件具备了修建5060m,坝高及成库条件,特别是坝址处河床狭窄,其宽度仅为160m(普通洪水流量时)死河滩,坝址附近河床坡度甚陡,水流湍急,有小瀑布,右岸地势较高,左岸地势较低,有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重,深达3 4m,且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。坝址处水流急,故无砂卵石等淤积物,无侵蚀地下水。首先考虑重力坝、土石坝、拱坝三种基本坝型。 从地质来看,重力坝是用混凝土或石料等材料修筑、主要依靠坝身自重保持稳定的坝,对地形、地质适应性强。任何形状的河谷都可以修建重力坝。在土基上也可修建高度不高的重力坝。拱坝坝体的稳定主要依靠两岸拱段的

21、反力作用,不像重力坝那样依靠自重维持稳定。因此拱坝对坝址的地形、地质条件要求较高,对地基处理要求也较严格。再者由于左右岸岩性不均一,不适于建拱坝。土石坝能适应不同的地形、地质和气候条件。除极少数例外,几乎任何不良地基,经处理后均可修建土石坝。但因洪水泄量及导流和渡汛流量大的特点,不适合修建土石坝。故考虑地质条件以修建混凝土坝较为适宜。 地形条件。河谷狭窄,地质条件良好,适宜修建拱坝;河谷宽阔,地质条件较好,可选用重力坝或支墩坝;河谷宽阔、河床覆盖层深厚或是地质条件较差,且土石、沙砾等当地材料储量丰富,适宜修建土石坝。由于坝址处河床狭窄但地质条件较差,且左右岸岩性不均一,不适于建拱坝,若是修建拱

22、坝,开挖量较大,不符合经济效益。同时在高山峡谷区布置水利枢纽,应尽量减少高边坡开挖。因洪水泄量及导流和渡汛流量大的特点,坝址处不适宜修建土石坝。故此处修建重力坝最为适宜。 筑坝材料。土石坝可用任何土石料筑坝,坝址附近有足够的符合要求的天然建筑材料,可以就地、就近取材,节省大量水泥、木材和钢材,以减少工地的外线运输量。重力坝和拱坝因建坝材料的不同可分为多种类型,但都不及土石坝,能就地取材。经综合考虑,选定重力坝。再考虑以下几种重力坝坝型:常态混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝、混凝土宽缝重力坝、混凝土空腹重力坝。 (1)因全河道泄洪,溢流坝堰顶会定的很低,空腹重力坝和宽缝重力坝节省投资有限,且这两种

23、坝型结构复杂,钢筋和模板用量较多,施工难度大,渡汛过水较困难,故放弃这两种坝型。 (2)因为本工程洪水泄量大,所以非溢流坝段长度较小,溢流坝段长度所占比例较大,且堰顶高程较低,除去基础部位和坝体外部的常态混凝土以外,碾压混凝土的方量较少,如采用此坝型,还需要增设碾压施工设备,拌和楼的容量也要扩大,就近又没有粉煤灰,经比较,放弃此坝型。 (3)常态混凝土重力坝相对以上坝型,坝身泄洪安全可靠,坝体结构简单,施工期便于过水渡汛,施工速度快。 综上,根据宁溪坝址的地形、地质及洪水特点,选则常态混凝土重力坝比较合适。2.3枢纽布置2.3.1布置原则: 根据坝址的建坝条件,枢纽布置主要考虑以下原则: (1

24、)坝址洪水洪峰流量大,且河谷狭窄,所以要求尽可能加宽溢流前缘,减少单宽流量,以便泄洪安全可靠,上下游流态好,不影响个建筑物的正常运行。 (2)应积极稳妥地采用先进技术,尽量减少工程量,节省工程投资,以便加快施工进度,缩短施工工期,争取提前发电。 (3)在枢纽布置时,引水系统应优先考虑坝式进水口,做到管理运行方便,缩短引水隧洞长度,尽可能不设调压井,厂房尽可能布置在完整的基岩上,特别要注意厂后边坡的稳定。2.3.2枢纽的总体布置 拦河坝在水利枢纽中占主要地位。在确定枢纽工程位置时,一般先确定建坝河段,再进一步确定坝轴线,同时还要考虑拟采用的坝型和枢纽中建筑物的总体布置,合理解决综合利用要求。一船

25、地,泄洪建筑物和电站厂房应尽量布置在主河床位置。供水建筑物位于岸坡。 一溢流坝的布置。溢流坝的位置应使下泄洪水、排冰时能与下游平顺连接.不致冲淘坝基和其他建筑物的基础,其流态和冲淤不致影响其他建筑物的使用。 二泄水孔的布置。泄水孔一般设在河床部位的坝段内,进口高程、孔数、尺寸、形式应根据主要用途来选择。狭窄河谷泄水孔宜与溢流坝段相结合,宽敞河谷二者可分开;排沙孔应尽量靠近发电进水口,船闸等需要排沙的部位。 三非溢流坝的布置。非溢流坝一般布置在河岸部分并与岸坡相连,非溢流坝与溢流坝或其他建筑物相连处,常用边墙、导墙隔开。连接处尽量使迎水面在同一平面上,以免部分建筑物受侧向水压力作用改变坝体的应力

26、。在宽阔河道上以及岸坡覆盖层、风化层极深时,非溢流坝段也可采用土石坝。2.3.3布置方案 (一)、方案拟订 1、坝型:常态混凝土重力坝 2、厂房型式:本坝址因泄洪流量大,要求尽可能加宽溢流前缘,减少单宽流量以便妥善解决消能防冲问题,所以不宜采用坝后厂房,在左岸布置地下或窑洞式厂房是可能的,但洞挖工程量大,施工较复杂,进度较慢,由于本工程系地方等筹资兴建的工程,应力求简单、易行,所以不宜采用。由此,厂房只能布置成左右岸引水式地面厂房。 3、方案: 方案一:混凝土重力坝右岸引水式厂房; 方案二:混凝土重力坝左岸引水式厂房; (二)、方案比较 引水道与厂房布置 方案一:厂房的位置较开阔,地势平缓,

27、便于施工开挖和水电站各设施的布置,只是尾水管水流与下游河道有一定的夹角,需要做好下游的消能防冲措施。 方案二:左岸地势陡峭,不便于厂房的布置,同时需要较大的土石方开挖,于枢纽的总体布置和施工预算不利。 综上比较,方案一明显优于方案二。即采用混凝土重力坝、右岸引水式地面厂房的布置方案。3洪水调节3.1基本资料3.1.1洪水过程线的确定 本设计中枢纽主要任务是发电,兼做防洪之用,所以必须在选定水工建筑物的设计标准外,还要考虑下游防护对象的防洪标准。由资料及表3-1-1得出防洪标准:重现期在100500,频率在0.21%。由水工建筑物的设计标准与下游防护对象的防洪标准综合考虑,选定设计洪水的频率为1

28、%,校核洪水的频率为0.1%。表3-1-1 洪水防护对象与防护标准防护对象防洪标准城镇工矿区农田面积(万亩)重现期(年)频率(%)特别重要城市特别重要的5001001重要城市重要的1005005010021中等城市中等的30100205052一般城市一般的301020105表3-1-2 洪峰单位过程线时段 天011.062345流量 %10891005732.51912 由表3-1-2,运用同倍比放大法,绘出设计洪水过程线和校核洪水过程线: 3.1.2相关曲线图3.1.3确定天然设计洪峰流量和天然校核洪峰流量表3-1-3 洪水流量频率表频率 P%210.20.10.05流量 m3/s31504

29、050610070007900 由表3-1-3:设计流量(p1%),校核流量(p0.1%)。3.1.4确定下泄设计洪峰流量标准(p1%)和下泄校核洪峰流量标准(p0.1%) 从前面资料可知,考虑下游防洪要求以及下游能承受的洪水泄量,故下泄设计洪峰流量标准(p1%),下泄校核洪峰流量标准(p0.1%)。3.2洪水调节基本原则 在已确定选择混凝土实体重力坝的情况下,从提高泄流能力,便于运用管理和闸门维修,节省工程投资角度出发,泄洪方式以坝顶泄流最为经济。故按坝顶溢流的方式进行洪水调节计算,以确定坝顶高程和最大坝高。调洪演算采用半图解法。3.2.1确定工程等别和级别 根据SDJ12-78水利水电工程

30、枢纽等级划分和设计标准(山区、丘陵区部分)结合宁溪枢纽所给定的特征水位和基本资料,通盘考虑水库总库容、防洪效益、装机容量等因素,该工程为二等大型工程,主要建筑物为2级,次要建筑物为3级,临时建筑物为4级。表3-2-1:山区、丘陵区水利水电永久性水工建筑物洪水标准重现期(年)项目水工建筑物级别12345设计10005005001001005050303020校核 土石坝10000500050002000200010001000300300200混凝土坝、浆砌石坝50002000200010001000500500200200100 由表3-2-1可知永久性建筑物设计洪水标准为:正常运用(设计)洪

31、水重现期为100年,非常运用(校核)洪水重现期为1000年。3.2.2水库防洪要求 本水库的设计标准为100年,校核标准为1000年,宁溪水库洪水调节除保证本工程设计标准以外,还担负着提高下游防洪标准的任务。3.2.3水库的运用方式 本工程拦河大坝采用混凝土重力坝,为充分利用混凝土坝坝身泄水的特点,泄水建筑物选用坝顶溢流式。当水库洪水在时,即P1%时,用闸门控制下泄流量,既来多少泄多少,保持库水位不变;当并小于下游承受的最大洪水量,继续用闸门控制下泄量,即来多少泄多少,保持库水位不变;当下游承受的最大洪水量,为了提高下游防洪标准,用闸门控制下泄量在下游承受的最大洪水量,即大坝允许承受的最大洪水

32、量,把多余的洪水拦蓄在水库内。3.3调洪演算3.3.1堰顶高程 设此堰的堰顶高程为337。3.3.2设计水头 最高限制水位为350,正蓄水位H=345,设堰顶高程为337,则堰上最大水头根据公式 =最高限制水位-堰顶高程进行计算,即 =350-337=13设计水头取最大水头的(0.750.95),即 =(0.750.95)所以有=(0.750.95)13,取 =0.8513=11.053.3.3流量系数的确定 河底高程为300,所以上游的堰高为 H=337-300=37因为设计水头=11.05,所以= ,所以此堰为高堰。根据水力学中的关系图得各个水深的流量系数。3.3.4方案拟订 根据所给资料

33、,工程建成后可以对下游起到防洪作用,最大的下泄流量为,设最大单宽流量为,则沿流宽度根据公式 确定,可得: 调洪演算采用坝址洪水,根据水量根据水量平衡原理用列表法计算,计算时先按不同孔口尺寸拟定两组方案: 方案一: 3个表孔 3个表孔堰顶高程为337,堰顶采用“WES”曲线实用堰,堰顶设弧形工作闸门,堰宽42,闸门尺寸1420(宽高),用坝顶排架上的固定式启闭机启闭。 方案二: 5个表孔 5个表孔堰顶高程为337,堰宽40,工作弧形闸门尺寸为812(宽高)。3.3.5计算下泄流量 根据以上数据应用下泄流量的计算公式 计算下泄流量,其中其中0.92,g9.8,Z-337根据以上数据和不同的堰宽可得

34、不同水深时的下泻流量,列于表中:表3-3-1: 水位水深m流量系数下泄流量Q下泄流量Q(堰宽42m(堰宽40m337.0 0.0 0.00 0.417 0.00 0.00 337.5 0.5 0.05 0.421 25.44 24.23 338.0 1.0 0.09 0.424 72.60 69.14 338.5 1.5 0.14 0.428 134.53 128.13 339.0 2.0 0.18 0.432 208.91 198.96 339.5 2.5 0.23 0.435 294.46 280.44 340.0 3.0 0.27 0.439 390.36 371.77 340.5 3.

35、5 0.32 0.443 496.05 472.42 341.0 4.0 0.36 0.447 611.10 582.00 341.5 4.5 0.41 0.450 735.22 700.21 342.0 5.0 0.45 0.454 868.17 826.83 342.5 5.5 0.50 0.458 1009.74 961.66 343.0 6.0 0.54 0.461 1159.80 1104.57 343.5 6.5 0.59 0.465 1318.22 1255.45 344.0 7.0 0.63 0.469 1484.91 1414.20 344.5 7.5 0.68 0.472

36、1659.79 1580.75 345.0 8.0 0.72 0.476 1842.80 1755.05 345.5 8.5 0.77 0.480 2033.89 1937.04 346.0 9.0 0.81 0.483 2233.02 2126.68 346.5 9.5 0.86 0.487 2440.16 2323.96 347.0 10.0 0.90 0.491 2655.29 2528.85 347.5 10.5 0.95 0.495 2878.39 2741.33 348.0 11.0 1.00 0.498 3109.47 2961.40 348.5 11.5 1.04 0.502

37、3348.50 3189.05 349.0 12.0 1.09 0.506 3595.49 3424.28 349.5 12.5 1.13 0.509 3850.45 3667.09 350.0 13.0 1.18 0.513 4113.38 3917.50 3.3.6半图解法调洪演算 依据水能规划教材所给的水库洪水调节计算原理,采用水量平衡方程式: , 式中:?分别为计算时段初,末的入库流量(); ?计算时段中的平均入库流量(),它等于; ?分别为计算时段初、末的下泄流量(); ?计算时段中的平均下泄量(),即; ?分别为计算时段初、末水库的蓄水量(); ?为的差; ?计算时段,须化为秒数。

38、 泄洪建筑物采用100年一遇洪水设计,洪峰流量为4050;1000年一遇洪水校核,洪峰流量为7000,为达到下游防洪要求时,限制下泄流量为3500。 综合考虑该库调洪要求,把防洪限制水位337.0作为起调水位,此刻的下泄量作为起调泄量分别采用了两种方案,用半图解法进行调洪。 调洪过程详细见计算书。3.4调洪计算结果表3-4-1 调洪计算成果表频率项目设计洪水1%校核洪水0.1%方案一42最大泄量m3/s2114.353439水库最高水位m345.6349.3方案二40最大泄量m3/s2019.353294水库最高水位m345.4349.2 经综合比较后选择方案一,堰宽42m。遇设计洪水百年一遇

39、时,调洪后水库最大泄量为2114.35m3/s,水库最高水位为345.6m;遇校核洪水千年一遇时,调洪后水库最大泄量为3439m3/s,水库最高水位为349.3m。 此时,枢纽的设计、校核和正常工况情况下上游水位、最大下泄流量和下游水位(根据最大下泄流量由坝址处流量-水位曲线查得)。表 3-4-2 经调洪演算得到的水利水能资料上游水位m最大下泄流量m3/s下游水位m正常345.0313设计345.62114.35314校核349.33439315.5 图3-4-1水库水位与下泄流量关系曲线 4非溢流坝剖面设计4.1设计原则 重力坝在水压力及其他荷载的作用下,主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持抗滑

40、稳定;同时依靠坝体自重产生大扬压力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。 非溢流坝剖面设计的基本原则是:满足稳定和强度要求,保证大坝安全;工程量小,造价低;结构合理,运用方便;利于施工,方便维修。 遵循以上原则拟订出的剖面,需要经过稳定及强度验算,分析是否满足安全和经济的要求,坝体剖面可以参照以前的工程实例,结合本工程的实际情况,先行拟定,然后根据稳定和应力分析进行必要的修正。重复以上过程直至得到一个经济的剖面。4.2剖面拟订要素4.2.1坝顶高程的拟订 坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。即=静水位+ 式中:=(=为波浪高度;为计算风速;D为吹程;为波浪中心线超出静水

41、位的高度;为安全超高。) 计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时,宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.52.0倍,校核洪水位时宜采用相应洪水期多年平均最大风速。表4-2-1 计算情况库水位m吹程km最大风速m/s计算风速m/s正常情况345101632设计情况345.6101624校核情况349.3101616 采用官厅公式计算: , ( D?吹程,m;L?波长,m;) 非溢流坝坝顶安全超高hc值表如下:表4-2-2 水工建筑物结构安全级别水工建筑物安全级别水工建筑物级别(1)(2,3)(4,5)设计情况0.70.50.4校核情况0.50.40.3 计算过程详见计算书,成果列于下表:表4-2

42、-3 计算情况(m)hz(m)hc(m)h(m)坝顶高程(m)正常情况3.3485.90.59.74354.7设计情况2.9332.90.56.33351.9校核情况1.41361.250.43.06352.4 计算结果表明,坝顶高程由校核洪水位控制,考虑由泄洪和结构要求确定的剖面,稳定安全系数有较大的余幅,坝踵也未出现拉应力,取坝顶高程354.7,将超高置于坝顶以上,坝顶上游再设实体防浪墙。4.2.2坝顶宽度的拟订 为了适应运用和施工的需要,坝顶必须有一定的宽度。一般地,坝顶宽度取最大坝高的8 %10%,且不小于2m。综合考虑以上因素,坝顶宽度.4.2.3坝坡的拟订 考虑坝体利用部分水重增加

43、其抗滑稳定,根据工程实践,上游边坡系数n0.10.2,下游边坡系数m0.60.8。4.2.4上、下游起坡点位置的确定 上游起坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、泄水孔等建筑物的进口高程来定,初拟上游起坡点高程为320m,下游起坡点的位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度,结合坝的基本剖面得到(最常用的是基本剖面的顶点位于校核洪水位处),由于起坡点处的断面发生突变,故应对该截面进行强度和稳定校核。4.2.5剖面设计 n0.2,m0.7,B42.3m 初选剖面尺寸如图所示:图4-2-1 剖面受力图 4.3抗滑稳定分析与计算4.3.1分析的目的 核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面的抗滑稳定的安全

44、度。4.3.2滑动面的选择 滑动面选择的基本原则:研究坝基地质条件和坝体剖面形式,选择受力较大,抗剪强度低,最容易产生滑动的截面作为计算截面。 一般有以下几种情况:坝基面坝基内软弱层面基岩缓倾角结构面不利的地形碾压混凝土层面等。 由已知基本资料知,坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重,深达3 4m,且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。基坑抗滑稳定控制面为混凝土与基岩接触面,故对非溢流坝段只需对坝基面进行抗滑稳定分析。4.3.3对坝基面进行抗滑稳定计算 坝体建基面抗滑稳定根据规范规定,按抗剪断强度公式计算,公式为: ?抗滑稳定安全系数,不小于下表的规定:表4-5-1抗滑稳定安全系数荷载组合12 、 3 基本组合3.0 3.0特殊组合 2.5 2.3 ?作用于接触面上竖直方向的合力,kN; ?作用于接触面上水平方向的合力,kN; ?抗剪断摩擦系数; ?抗剪断凝聚力,kPa; ?计算截面面积; 计算结果如下表抗滑稳定安全系数设计校核K3.173.02.752.5 满足稳定要求。4.4应力计算4.4.1分析的目