1、蘭州交通大學博文學院畢業設計（論文）盧灣重力壩設計不要，刪除摘 要居中:盧灣水利樞紐是以防洪為主, 結合灌溉、工業用水、發電、發展旅游綜合利用的水利樞紐工程。本設計從盧灣實際情況出發,按照混凝土重力壩設計規范,分別對擋水壩段、溢流壩段以及深孔壩段進行設計。擋水壩段采用工作可靠、結構簡單、施工導流容易的實體重力壩,并分多種荷載組合情況進行穩定計算和應力分析；溢流壩段為WES曲線型實用堰；深孔壩段采用無壓泄水孔。大壩高115.5m, 該壩的修建對促進當地的經濟發展具有重要的意義。三段式Abstract:居中 luwan Hydro-junction is based on comprehensiv

2、e utilization,such us flood control,irrigation,industrial water ,power generation , tourism development and so on. It has designed the water retaining dam section,the overflowing dam section and the deep hole dam section in accordance with the Norm of Concrete Gravity Dam Designing and the actual co

3、nditions of Ningxi. The overflowing forbidden dam section is a solid gravity dam which works reliablly, has simple structure and can divert the flow easily in construction time. And it makes stability calculation and stress analyze in several load combination conditions. The overflowing dam section

4、adopts WES practical curved weir. The deep hole section adopts the non-pressure weep hole.The Dam is 115.5 meters high, the construction of the dam to the promotion of local economic development is of great significance.放在下一頁關鍵詞:重力壩 溢流壩段 樞紐布置 方案選擇 地基處理Keywords:gravity dam overflow section project la

5、yout scheme option ground-handling前 言把前言改為總結本次畢業設計是根據教學要求,對水利水電專業本科畢業生進行的最后一項教學環節。本次畢業設計內容為百色水利樞紐工程,流域為我國某一大河的支流。本樞紐主要任務為發電,兼做防洪之用。本工程建成投產后,具有可觀的經濟效益。本次設計包括了一般水利樞紐所需進行的水工初步設計的全過程。設計的主要部分為壩型選擇,樞紐布置以及細部構造。計算的主要部分為非溢流擋水壩段和溢流壩段的穩定及應力分析。其中很多內容采用了各種圖表,力求做到設計清晰明了。其主要建筑物由擋水建筑物、泄水建筑物、發電建筑物、放空建筑物組成。主要建筑物為二級,次

6、要建筑物為三級。壩型選用混凝土實體重力壩。擋水壩段最大斷面的底面高程為115米,壩頂高程為235米,防浪墻高1.2米,最大壩高為110m。壩頂寬10米,最優斷面的上游壩坡坡率為1:0.2,上游折坡點高程為186.5米,下游壩坡坡率為1:0.7,下游折坡點高程219.7米。溢流壩段最大斷面的底面高程為300米,堰頂高程217.3米,溢流堰采用WES曲線設計,直線段坡率為1:0.7,反弧段半徑取25米,上游壩坡坡率取1:0.2,折坡點高程為186.5米,上游壩面與WES曲面用1/4橢圓相連。本樞紐溢流堰采用挑流方式消能,挑角取250。止水采用兩道紫銅中間加瀝青井的形式。壩基防滲處理(主要依據上堵下

7、排的原則),上游帷幕灌漿(兩道),下游側設置排水管。以非溢流擋水壩段為計算選擇斷面,進行了抗滑穩定分析和應力分析,分別采用抗剪斷計算法和材料力學法計算法進行計算,最終驗算滿足抗滑穩定,上游壩踵沒有出現拉應力,設計剖面合理可行。在畢業設計前期,我溫習了水工建筑物、水力資源規劃及利用、水力學等知識,并查閱了水工設計手冊、混凝土重力壩設計規范、水利水電工程等級劃分及洪水標準等規范。在畢業設計中期,我通過所學的基本理論、專業知識和基本技能進行重力壩樞紐設計。在畢業設計后期,主要進行設計手稿的電子排版整理。在畢業設計的兩個多月里,經過資料查閱、設計計算以及外文翻譯,使我了解并初步掌握了水利工程的設計內容

8、、方法和步驟,加深了對新規范、規程、手冊等相關內容的理解,鞏固了專業知識,提高了綜合分析、運用所學的課程知識解決實際工程問題的能力。在繪圖時熟練掌握了各種制圖軟件,以及多種結構設計軟件。以上所有這些從不同方面達到了畢業設計的目的與要求。在設計過程中得到了老師的審批和指正,使我圓滿地完成了設計任務,在此我表示衷心的感謝。雖然在本次設計中我作出了許多努力,但是,由于只是部分結構物設計,考慮問題較單一,采用基礎資料一般以書本為主,加之,對實踐操作缺乏經驗,因此,本次設計一定會有各種不足與缺點,跟實際情況難免有出入,敬請讀者批評指正。3目錄1 緒論11.1 本課題的目的及研究意義11.1.1 水利樞紐

9、的作用11.1.2 水利樞紐分類12基本資料22.1流域概況22.2設計要求22.3工程樞紐任務及效益22.4工程樞紐任務及效益32.5水文氣象資料32.6筑壩資料及施工動力、機械、勞動力情況:52.6.1筑壩資料52.6.2施工動力、機械、勞動力情況:63壩型選擇樞紐布置73.1 工程等級和主要建筑物級別73.1.1工程等級的確定73.2.2永久性水工建筑物級別的確定83.2.3防洪標準的確定83.2 壩型選擇83.2.1 壩型初步選擇93.2.2 壩型的進一步確定113.3 壩軸線的布置原則123.4 水利樞紐布置123.4.1泄洪建筑物133.4.2水電站建筑物133.4.3放空建筑物1

10、33.4.4 通航建筑物144洪水調節設計154.1調洪演算154.1.1調洪演算的目的154.1.2調洪演算的原理164.2泄水建筑物型式選擇174.3調洪演算的方法184.3.1基本資料184.3.2 泄洪方案的選擇:184.3.3下游水位的設計205非溢流壩段的剖面設計215.1剖面設計的基本原則215.2擬定基本剖面215.3壩頂高程的確定215.3.1設計蓄水位壩頂高程的確定225.3.2校核水位壩頂高程的確定235.4非溢流壩段的剖面設計245.4.1壩頂寬度245.4.2上下游坡率及折坡點245.4.3壩底寬度245.5荷載計算255.5.1重力壩承受的荷載和作用主要有:255.

11、5.2荷載計算255.5.3計算所需數據265.5.4基本荷載計算265.6抗滑穩定分析315.6.1 設計情況(基本組合)325.6.2 校核情況(特殊組合)32參 考 文 獻35第四章，刪除11 緒論1.1 本課題的目的及研究意義 通過本課題的研究設計達到對大學四年專業知識的總結和僅有一步學習的目的,無論在水庫的規劃階段還是在已建水庫的管理運用階段,水利樞紐工程設計總是必須的.不過,由于不同階或同一階段所遇到的具體情況不同,其設計結論也是不同的.這次的設計正式我們學習總結這些方面知識的的時機,抓住這次設計機會來鞏固和學習水利水電知識為以后走向社會打下堅實的基礎。本文通過對盧灣水利樞紐工程設

12、計的探討鞏固了水利水電工程專業的相關知識體系,加深了對水文氣象、筑壩施工、壩型選擇、 調洪演算、壩段設計、地基處理等方面的認識。也深刻認識到設計既要盡可能滿足下游防洪要求,又要保證水工建筑物的安全的必要性。1.1.1 水利樞紐的作用 為滿足各項水利工程興利除害的目標,在河流或渠道的適宜地段修建的水利樞紐,流域面積共3200km2,計有人口65萬人,中、上游地處山脈丘陵地帶,大部分以農業為主,在流域內無主要的礦產及工XX市。僅在河口有一中XX市,有輕工業及加工業,高壩址90km處,是我國一大工XX市,所發電力與珞城、河口及附近小的電站組成電力系統。所以,本樞紐主要任務為發電,兼做防洪之用。1.1

13、.2 水利樞紐分類水利樞紐按其承擔的任務可分為防洪樞紐、水電站樞紐、灌溉樞紐、取水樞紐等。一個樞紐同時承擔多項任務的,稱為綜合利用水利樞紐。水利樞紐還可按其所在地的地貌形態分為平原地區水利樞紐和山區(包括丘陵區)水利樞紐。樞紐中一般包括:擋水、泄水、取水以及某些專門性水工建筑物。12基本資料2.1流域概況盧灣水利樞紐工程位于XX市上游22公里的右江比較平直開闊的“V”形斜向谷河段上,河水自北向南流。平水年河寬 4 5110米,水深012米。百色水庫壩址以上集雨面積1.96萬平方公里,多年平均流量263秒立米；年徑流量829億立米。水庫正常蓄水位228米,相應庫容48億立方米；最高洪水位2334

14、5米,相應總庫容56億立米；防洪限制水位214米,防洪庫容164億立米,死水位203米,死庫容21.8億立方米；水庫調節庫容26.2億立方米,屬不完全多年調節水庫。樞紐主要建筑物包括混凝土主壩一座,地下廠房一座、副壩兩座、通航建筑物一座。2.2設計要求在明確設計任務及對原始資料進行綜合分析的基礎上,要求:(1)根據防洪要求,對水庫進行洪水調節計算,確定壩頂的高程和泄水建筑物孔口尺寸。(2)以水電站的擋泄水建筑物的選型和布置方案的選擇為重點,通過分析法進行方案的選定,通過理論計算核定其穩定性。(3)繪制擋、泄水建筑物的總體布置方案圖和典型剖面圖、細部構造圖；對部分附屬建筑物進行初步規劃；(4)對

15、引水流量及其他參數進行選擇分析和計算,對已給定水電站裝機高程的,重點作建筑物的穩定校核計算；2.3工程樞紐任務及效益本樞紐主要任務為發電,兼做防洪之用。本工程建成投產后,具有可觀的經濟效益。在經營管理效益方面,電站裝機容量為2.7萬kW,一方面為工、農業和人民生活用電提供了保障,另一方面可以利用電費收入,使自身得以發展,另外經營管理單位還可以利用水庫水體發展水產養殖事業,還可以利用綠化、美化工程環境,發展旅游事業等等。在社會效益方面,由于下游至河口河長20km左右為河口平原,當洪水超過3500m3/s時,即要泛濫成災,因此工程建成后可以保護廣大的農田和城鎮,免受洪水和漬澇災害,從而減免國民經濟

16、的損失,具有很好的社會經濟效益。2.4工程樞紐任務及效益本樞紐經過技術經濟調查階段,以及水利、水能計算,提出了如下參數,作為進行建筑物設計的依據。 表1-1 水庫特性表表頭形式統一正常蓄水位設計洪水位校核洪水位總庫容設計水頭228.00m229.7m231.3m11.3億m376.5m2.5水文氣象資料河流特征:本河流域一般在五月間即開始漲水。最大洪水量多發生在七月,每年5、6、7三月降水占全年的48%,比較集中,洪水期為510月,13月為最枯水期,P=50%洪水量僅為120立方米/秒,p=10洪水流量為85立方米/秒；114月P=5%的洪水流量為420立方米/秒,p=10%的洪水流量為360

17、立方米/秒。洪峰流量:根據水文分析,各頻率下的洪水流量列于下表 表1 各頻率下的洪水流量表頻率p%210.20.10.05流量m3/s31504050610070007900表格形式要統一依據觀測資料,推測五天歷時的洪峰單位過程線列于下表表2 五天歷時的洪峰單位過程線表時段(天)011.062345流量(%)10891005732.51912多年平均降雨天數、中水年月流量表3 多年平均降雨天數、中水年月流量表項目123456789101112中水年月流量207060180470790810800320530200160多年平均降雨天數1.231.335565443.23.2頁邊距設置不合格 5

18、庫水位與庫容積曲線表5 庫水位與庫容關系表水位(m)120125130135140145150161171184193201庫容(億m3)000.10.30.60.81.22.55101520水位(m)207213214217222226228229233236239241庫容(億m3)253032354045485055606567氣溫情況本流域氣候屬于溫和地區,植物全年均可生長,甚少降雪,冬季平均溫度為8.5,河水無冰凍現象,夏季平均氣溫為27.4,7、8月最高平均為28.6,各月溫度見下表:表6 氣溫情況表月份123456789101112多年平均溫度7.99.913.418.623.2

19、25.329.739.825.419.314.70.1最高溫度19.525.030.038.03839.742.244.042.038.830.119.0最低溫度-0.3-2.50.54.512.915.51615.013.57.50.80.0其它資料:a.河流較清、淤沙較少,含沙量僅為流量的0.9%。b.水庫最大吹程:10公里。多年平均風速:16米/秒。其它資料見藍圖。2壩址及地形情況:壩址處河床較窄,其寬度僅為160米(普通洪水流量時)死水灘,壩址附近河床坡度甚陡,水流湍急,有小瀑布,右岸地勢較高,有起伏之山頭。壩址處為震旦紀砂巖,右岸風化嚴重,深達34米,且夾有頁巖。水層巖巖層為向斜之一

20、翼為傾向上游。壩址處水流急,故無砂卵石等淤積物。無侵蝕地下水。基巖的機械、物理性質:砂巖:rc=2150噸/立方米；比重:G=2.7；極限抗壓強度:(干燥時)1300公斤/平方厘米；f=0.62；滲透系數k=1.010-5厘米/秒砂質頁巖:rc=255噸/立方米；比重G=2.75；滲透系數k=1.210-5厘米/秒；極限抗壓強度(干)=700公斤/平方厘米,(濕)=350公斤/平方厘米壩基巖經過水實驗,吸水率均低于0.05公斤/分砂巖與頁巖間磨擦系數f=0.452.6筑壩資料及施工動力、機械、勞動力情況:2.6.1筑壩資料當地材料勘測結果:砂:河砂A,在壩址下游35公里處,顆粒較粗,其主要顆粒

21、在10.5毫米間,d50=0.65mm,不均勻系數=d60/d30=21。砂均在正常河水位附近,含泥量均3.5%,沿河有公路可通。河砂B:在壩址下游20公里處,粒徑較小,d50=0.32mm,不均勻系數=20。石料:有泥盆石英砂巖,位置見附圖,蘊藏量480萬方,平均覆蓋層2.5米厚。巖石機械物理性質為:比重 2.65干抗壓極限強度 1400kg/cm2飽和抗壓極限強度 1050 kg/cm2經過25次凍融后抗壓極限強度 1050 kg/cm2土料:有粘土、沙壤土及山皮土風化料,其分布及儲量見藍圖,其性質見下表:表7 建筑材料性能表表頭形式要統一土壤名稱土壤特性河砂A河砂B粘土砂壤土山皮土土壤干

22、容重(噸/立方米) c1.601.601.701.661.60空隙率 gn0.450.420.350.380.398內摩擦系數(自然含水量)f0.600.550.350.300.60內摩擦系數(飽和含水量)f0.600.550.240.280.50粘著力(公斤/平方厘米) C001.001.000滲透系數 (厘米/秒) K210-3610-3410-7110-5110-3天然含水量 %2017最優含水量 %191822.5壓縮模量(公斤/平方厘米)E120100卵石:在本支流入干流河口處有卵石80萬方,粒徑在120厘米,質地良好,可做混凝土骨料。外來材料:水泥:水庫下游珞城有一大水泥廠,可供給

23、本工程以足量的水泥。鋼筋:可取自珞城,其它鋼材則由千里之外XX市運來。木材:具工地70公里之專區,可大量供應。交通情況:本支流由于險灘阻隔,無法通行較大船,但有公路可達干流河口,而干流可通過大船直達珞城,與鐵路相聯系,很方便。2.6.2施工動力、機械、勞動力情況:壩址下游20公里,有火電站,可供應足夠的動力。施工可考慮半機械化:土料上壩、碾壓可使用機械,砂料開采,混凝土的制作、運輸、搗固、石料的加工可以使用機械化,土料的運輸、石料開采、土料開挖、用人工或簡單機械。3壩型選擇樞紐布置在選擇壩址,壩型和樞紐布置時,不僅要研究樞紐附近的自然條件,而且需要考慮樞紐的施工條件,運行條件,綜合效益,投資指

24、標以及遠景規劃等,這都是水利樞紐設計中貫穿在各個階段的一個十分重要的問題。不同的壩址適用于不同的壩型和樞紐布置,所以在選擇壩型,壩址時需要同時作出樞紐布置。針對不同壩址做出不同壩型的各種樞紐方案,進行經濟技術比較,最后選定較為理想的壩軸線位置及相應的壩型和樞紐布置。3.1 工程等級和主要建筑物級別3.1.1工程等級的確定為了貫徹執行國家的技術和經濟政策,達到既安全又經濟的目的,應該對水利樞紐按其規模和效益的大小進行分等,對樞紐中的建筑物再按其作用和重要性的大小進行分級,并對不同級別的建筑物規定有不同的要求,根據中華人民共和國行業標準SL252-2000 水利水電工程等級劃分及洪水標準 表3-1

25、 水利水電工程分等指標工程等別工程 規 模水 庫 總庫容(108m3)防洪治澇灌溉供水發電保護城鎮及工礦企業的重要性保護 農 田 (104畝)治 澇 面 積 (104畝)灌 溉 面 積 (104畝)供 水 對 象 重要性裝 機 容 量 104kwI大 (1)型10特別重要500200150特別重要120大(2)型101.0重要5001002006015050重要12030中 型1.00.10中等100306015505中等305小(1)型0.10.01一般30515350.5一般51 注: 1 、水庫總庫容指水庫最高水位以下的靜庫容； 頁眉邊距設置不合格 2 、治澇面積和灌溉面積均指設計面積。

26、 結合樞紐任務(發電、防洪、庫容),考慮發電裝機容量,樞紐為等；考慮防洪要求(保護中XX市),樞紐為等；考慮庫容樞紐定為I等,綜合考慮三者,樞紐定為I等。根據水工建筑物(第5版)第17頁表22永久性水工建筑物的級別,本樞紐屬于大(1)型,主壩為級建筑物,其他建筑物為級建筑物。3.2.2永久性水工建筑物級別的確定表3-2:永久性水工建筑物的級別工程等別永久性建筑物的級別主要建筑物次要建筑物1323344555表超出了頁邊根據表3-2性水工建筑物級別,本樞紐為等,其主要建筑物(大壩、溢洪道)屬于1級,次要建筑物(導流墻、工作橋、護岸等)屬于三級,臨時性建筑物(圍堰、導流隧洞等)屬于4級。3.2.3

27、防洪標準的確定表3-3 山區、丘陵區水利水電工程永久性水工建筑物洪水標準重現期(年)項目水工建筑物級別12345設計10005005001001005050303020校核土石壩可能最大洪水或10000500050002000200010001000300300200混凝土壩、漿砌石壩50002000200010001000500500200200100表格超出了頁邊距根據樞紐等別和建筑物級別,對照山區、丘陵區水利水電工程永久性水工建筑物洪水標準如表3-3所示確定設計洪水標準為500年一遇,校核洪水標準為20_年一遇。3.2 壩型選擇3.2.1 壩型初步選擇 壩型選擇應根據當地地質、地形條件,

28、施工條件,建筑材料,綜合效益,渲泄洪水能力,以及抗震性等特點,通過定性分析,初步選擇兩種壩型進行較詳細的技術比較,選取既滿足工程要求,又比較經濟的壩型,經濟比較只要求對壩體的砼方量及三材用量作粗略的計算和比較。壩型選擇應根據當地地質、地形條件,施工條件,建筑材料,綜合效益,渲泄洪水能力,以及抗震性等特點,通過定性分析,初步選擇兩種壩型進行較詳細的技術比較,選取既滿足工程要求,又比較經濟的壩型,經濟比較只要求對壩體的砼方量及三材用量作粗略的計算和比較。土石壩土石壩又稱當地材料壩,是歷史最為悠久的一種壩型。土石壩主要分為:均質壩、心(斜)墻壩、土石混合(堆石壩)壩等。土石壩優點:可以就地、就近取材

29、XX省大量水泥、木材和鋼材,減少工地的外線運輸量,幾乎任何土石料均可筑壩。能適應各種不同的地形、地質和氣候條件。任何不良的壩址地基,經處理后均可筑壩。大容量、多功能、高效率施工機械的發展,提高了土石壩的施工質量,加快了進度,降低了造價,促進了高土石壩的發展。由于巖土力學理論、試驗手段和計算技術的發展,提高了大壩分析計算的水平,加快了設計進度,進一步保障了大壩設計的安全可靠性。土石壩適應地基變形,施工方便,而且我國擁有豐富的建壩經驗。土石壩與砼壩相比,其造價為砼壩的1/10,工程量為砼壩的4倍,由此可見土石壩經濟性優于砼壩。土石壩缺點:由于壩址附近無大量的粘性土及砂壤土料,只可供應圍堰防滲材料之

30、用。不能滿足土石壩所需的大量粘性土和砂壤土料,因此,從這方面考慮,此處建設土石壩條件不足。綜合上述優缺點,故本次設計不采用土石壩,而采用混凝土壩。混凝土壩如果選擇砼壩應考慮采用拱壩、支墩壩還是重力壩拱壩優缺點優點:拱壩是高次超凈定空間整體結構,壩體的穩定性主要依靠兩岸拱端山體反力作用來維持,并不全靠壩體自重來維持。由于拱是一種主要承受軸向壓力的推力結構,拱內彎矩較小,應力分布較均勻,有利于發揮材料的強度,從而壩體厚度可以減薄XX省工程量。拱壩的體積比同一高度的重力壩大約XX省1/32/3,從經濟意義上講,拱壩是一種很優越的壩型。且較好的超載能力可達設計荷載的511倍,具有很強的抗震能力。缺點:

31、根據壩址地形圖3,假設壩頂高程為250m,那么壩高約為250-180=70m,(考慮基礎開挖),而此時河谷寬度為650m,即此時寬高比為L/H=650/70=9.29,遠遠大于4.5,為寬淺形河道,拱的作用已經很小,故不能修建拱壩；而且拱壩對壩肩的巖體要求堅固完整,河谷左岸有大的斷層,也不宜選擇拱壩；理想的拱壩地形應是左右岸對稱,岸坡平順無突變,在平面上向下游收縮的峽谷段。而此壩址處河段順直,兩岸由于受斷層、軟弱地帶的影響,壩軸線為折線形,不適宜建拱壩。綜合上述,本壩址處不適宜建混凝土拱壩。支墩壩優缺點優點:支墩壩,自重較輕,壩體工程量小,其中連拱壩與平板壩XX省1060工程量；支墩可隨受力情

32、況調整厚度,能充分利用圬工材料的抗壓強度XX省壩基開挖量和固結灌漿工作量,可加快施工速度；由于壩體較薄,施工散熱條件較好。缺點:支墩本身單薄,側向剛度比縱向剛度低,在遭遇垂直水利流向的地震作用時,抗震能力明顯低于重力壩；支墩的應力較大,對地基要求比重力壩高；施工期壩體對溫度變化較敏感,容易產生裂縫；模板較復雜且用量較大,混凝土標號要求高,單方混凝土鋼筋用量多,施工存在難度；而且支墩壩有一個致命的缺點,抗壓性差,據資料顯示庫區附近歷史上地震活動較為頻繁,曾發生6級地震,考慮到樞紐的重要性和水庫激發的地震的可能性,攔河壩設防烈度采用7度,基于此種情況,當地是不能選用支墩壩的。綜合上述,本壩址處不適

33、宜建支墩壩,適宜選擇重力壩壩型。重力壩混凝土重力壩雖有壩體體積大,材料強度不能充分利用的缺點,但是優點也很明顯:壩身可以開孔泄流,不需另建泄洪建筑物,導流方便,斷面形狀簡單,混凝土澆筑簡易,便于機械化施工,模板數量少,地基要求低,同時設計制造的經驗比較豐富,工作可靠,使用年限長,養護費用低。 故本樞紐選擇重力壩壩型。3.2.2 壩型的進一步確定重力壩又分為寬縫重力壩、空腹重力壩、實體重力壩。需對三種壩型進行比較做出結論:(1)寬縫重力壩優缺點:其優點是:由于寬縫的存在,壩底面積小,揚壓力顯著降低,加之上游坡較緩,可利用上游水重來增加穩定,因此使壩體混凝土量可較實體重力XX省約1020；寬縫增加

34、了散熱面,有利于施工期混凝土溫度控制；壩內留設寬縫后,可以方便壩體觀察和檢查,必要時還可以在寬縫內進行維護修補和地基處理工作。缺點是:模板工作量大,提高了混凝土的單價；施工導流稍感不便；在嚴寒地區,必須采取保溫措施。綜合評定:寬縫重力壩施工復雜,本地技術人員不足,同時模板用量較大,且寬縫設置不好容易產生裂縫。(2)空腹重力壩優缺點:壩體內沿壩軸線方向設有較大空腔的重力壩,稱為空腹重力壩。與實體重力壩相比,具有以下一些優點:由于空腔下部不設底板,減小了壩底面上的揚壓力,XX省壩體混凝土方量20%左右；減少了壩基開挖量；壩體前后腿嵌固于巖體內,有利于壩體的抗滑穩定；前后腿應力分布均勻,壩踵壓應力較

35、大；便于混凝土散熱；壩體施工可不設縱縫；便于監測和維修；空腔內可以布置水電站廠房。缺點是:施工復雜；鋼筋用量大；如在空腔內布置水電站廠房,施工干擾大。綜合評定:空腹重力壩用筋量過大,施工復雜。對于本工程而言,鋼筋可取自珞城,其它鋼材則要由千里以外XX市運來。(3)結論實體重力壩由于結構簡單,安全可靠,對地形、地質條件適應性強,樞紐泄洪問題容易解決,便于施工導流,可以大型機械化施工,施工方便且速度快,結構作用明確,適合建高壩。基于以上各種壩型的比較分析,本水庫采用砼重力壩較為合理。3.3 壩軸線的布置原則壩址和軸線的選擇是根據地形,地址,河流走勢等條件綜合考慮決定的。就地形而言,壩址一般以選在狹

36、窄河谷處XX省工程量。壩址地質條件是水利樞紐設計的重要依據之一,對壩型的選擇和和樞紐的布置起著決定性作用。壩址最好的地質條件是強度高,透水性小,不易風化,沒有構造缺陷的巖基。就河勢來說,壩址要選在河流順直段,靠近壩址上,下游河流如有急彎最不利,應予避免；樞紐兩岸壩肩的山體要雄厚,并盡可能離上下游兩岸的沖溝遠一些,水庫周圍應沒有難處理的缺口。通過對水庫壩址區域基本地質,地形等資料的研究和分析,壩軸線應避開不穩定巖體和大的斷層,為了適應地形,地質條件,或為了樞紐布置上的要求,也可將壩軸線布置成折線或曲率不大的拱向上游的拱形。3.4 水利樞紐布置首先根據樞紐的任務及要求確定樞紐建筑物的組成,然后根據

37、地質、地形等條件,通過定性分析確定較合理的樞紐方案。水利樞紐布置的任務是合理地確定樞紐中各組成建筑物之間的相互位置。水利樞紐布置的布置原則:壩址、壩段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,造價低。樞紐布置應當滿足各個建筑物在布置上的要求,各建筑物之間能協調、無干擾地工作,保證其他任何工作條件下都能正常工作,滿足樞紐運用管理的要求。在滿足建筑物強度和穩定的條件下,降低樞紐總造價和年運轉費用。樞紐中各建筑物緊湊,盡量將同一工種的建筑物布置在一起,以減少聯結建筑。盡可能使樞紐中的部分建筑早期投產,提前發揮效益(如提前蓄水,早期發電或灌溉)。樞紐的外觀應與周圍環境相協調,在可能條

38、件下注意美觀。3.4.1泄洪建筑物刪除，不要首先,泄水隧洞是在山體中開鑿的一種水流通道,可用于引水、排水、排砂、預泄洪水、施工導流,雖然隧洞比較節約地方,有時也可以“一洞多用”,即導流、泄洪、放空、發電等綜合利用一條隧洞,比較經濟,但是它也有不少工作特點受力方面:山體開洞,圍巖變形,需要支護水流方面:不僅有外水壓力,而且有內水壓力,還存在高速水擾施工方面,場地狹窄,工序多,干擾大,事故可能性大,加固檢修困難,該地區壩址處為震旦紀砂巖,左岸風化較嚴重,地質條件并非很好,不太適宜修泄水隧洞。其次,河岸泄水道適用于兩種情況壩型為土石壩,因為土石壩一般不允許壩身過水,多數情況是在地形較好的地方如埡口處

39、修河岸泄水道來泄水。壩型為重力壩,但河谷狹窄,布置壩身泄水道有困難時。本工程壩型已選為重力壩,并且設大量泄洪要求,河谷也較寬闊,不需要采用河岸泄水道的形式。3.4.2水電站建筑物刪除，不要因壩址河段坡降并不大,不適宜用引水式廠房,從經濟角度考慮,引水式電站需另設隧洞,引水管線,工程成本高；水電站水頭較大,流量不大,也不宜采用河床式廠房；綜合考慮,用壩擋水,將廠房置于壩后,采用壩后式廠房,壩后式電站可采用壩內埋管引水,更為經濟,廠房應盡可能靠近壩體,以減小引水管路的工程量和水頭損失,廠房多占據主河槽,可減小開挖量,獲得高水頭并靠近岸邊。3.4.3放空建筑物放空建筑物是為了防洪和檢修等目的要放空水

40、庫而布置的建筑物,有深孔、隧洞和涵管等。隧洞因其施工量大,施工難度大,速度慢,施工場地狹窄,容易出現事故,且施工和材料的費用巨大,一般情況下盡量不采用隧洞的放空建筑物的形式,而且隧洞對地質條件要求較高,需要堅硬的地質條件下才能施工。涵管一般用于土石壩中,它是將涵管埋在土石壩的河床底部,以避免高速水流沖刷,且涵管費用較高,安裝困難。本工程河床比較寬闊,經過初步估計能夠布置下深孔放空建筑物,而且我們已經擬訂了實體重力壩的壩型方案,重力壩中預留空洞,前期可作導流洞,后期作放空洞,這樣是比較經濟的。3.4.4 通航建筑物刪除，不要通航建筑物是用于克服集中水位落差或地形障礙而升降或通過船舶的水工設施,又

41、稱過船建筑物。通航建筑物按功能可分為升降船舶的建筑物和通過船舶的建筑物兩類。升降船舶的建筑物又可分為船閘與升船機兩種基本型式。此兩種型式的通航建筑物在水利樞紐中用以克服集中于攔河壩的水位差,使船舶從一個水位提升或下降至另一水位,實現船舶航行過壩的目的。通過船舶的建筑物包括航運隧洞與航運渡槽,是在人工運河上常需采用的通航建筑物。當人工運河穿越高山時,為減少大量開挖而開鑿隧洞過船。當人工運河跨越山谷或需架空時,則需建設航運渡槽,以使船舶在架空的渡槽中通過。船閘與升船機相比具有容納船隊的較大閘室,在中低水頭下有較大的通過能力,可適應各種尺度的船隊過閘,采用廣泛。升船機在高水頭情況下適應性較強,但機電

42、設備量大,制造與安裝精度要求較高。通航建筑物應靠近岸邊布置,與電站之間有足夠長的導水墻,以便船隊停靠和進出引航道。船閘應布置在順直河段,閘室一般布置在壩軸線下游。4洪水調節設計4.1調洪演算4.1.1調洪演算的目的刪除，不要由正常蓄水位等基本資料,通過調洪演算來確定設計洪水位和校核洪水位,為后期的壩頂高程等其他部分做準備。水庫調洪方式基本有三種:自由泄流(敞開泄流)。指水庫不承擔下游防洪任務,水庫調洪只需解決水庫遭遇設計標準及校核標準洪水,在水庫水位超過防洪限制水位時為確保大壩安全時的泄洪。當水庫承擔下游防洪任務而入庫洪水超過下游防洪標準設計洪水時的泄流,也是自由泄流。固定泄流。即采用閘門控制

43、措施,使水庫下泄流量按固定值泄放(一級或多級固定),各級控制下泄流量值視入庫洪水和控制點的防洪能力而定。對于調洪能力較小的水庫,可按入庫流量來判別屬于何級下泄值,對調洪能力大的水庫洪量起主要作用,宜采用庫水位漲率與入庫流量相結合方法判定宜選泄量數值。泄洪方式為補償調節方式。理想的補償調節方式是根據區間洪水預報逐時段確定水庫相應下泄流量,使其與區間洪水流量組合結果不超過下游控制點的安全允許泄流量。考慮錯峰要求的水庫泄流即屬于此種方式。但這種方式只適合于水庫泄流至下游防洪控制點的傳播時間小于區間洪水的預見期和預報精度較高的情況。如果某些水庫泄流傳播到下游防洪控制點的時間較長,而區間洪水集流卻很快,

44、預見期短,水庫接到區間水情預報時已來不及關閘錯峰,那么,需采用經驗性或統計性的補償調節洪水方式。如把區間地區的某些暴雨因素和防洪控制點漲率等作為關閘錯峰的指標。當上游水庫群共同承擔下游防洪任務時,一般需要考慮補償問題,當水庫群洪水具有同步性時,選調洪能力大的,控制洪水比重大的水庫作為防洪補償調節水庫,其余為被補償水庫。反之,洪水同步性差的水庫群,采用補償方式時,應將各庫泄流最大值與區間洪峰錯開,避免出現組合更不利情況。無論在水庫的規劃階段還是在已建水庫的管理運用階段,水庫的調洪計算總是必須的.不過,由于不同階或同一階段所遇到的具體情況不同,其計算目的是不同的.水庫在規劃階段,往往是根據水庫的設

45、計洪水,擬訂若個泄洪措施方案,通過調洪計算,分別求出下泄洪水過程、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,選擇技術上可行且經濟合理的水庫、泄洪建筑物及下游防洪工程的規模和有關參數;而在水庫的運用管理階段,庫容和泄洪建筑物的尺寸是定值,這時的調洪計算是根據某種頻率的入庫洪水或預報的入庫洪水,在不同防洪限制水位時,求出水庫的洪水位與最大下泄流量Qmax,為編制防洪調度規程、制訂防洪措施提供科學依據,既要盡可能滿足下游防洪要求,又要保證水工建筑物的安全。在規劃設計階段,水庫調洪計算的目的是為了找出當一定防洪標準的設計洪水,入庫后能滿足防洪要求的防洪庫容、泄洪建筑物型式和尺

46、寸。在水庫建成后,調洪計算的目的是尋求合理的、較優的水庫汛期控制運用方式。4.1.2調洪演算的原理(a) 庫容曲線Z-V,以及用水力學公式計算Q-Z關系；(b) 分析確定調洪開始時的起始條件,起調水位228m；(c) 本次調洪計算采用水能規劃書中介紹的列表試算法計算,依據書中所給的水庫洪水調節原理,采用水量平衡方程式式中 ,時段始末的入庫流量, ,時段始末的出庫流量,時段始末的水庫蓄水量,計算時段。求出V后,從而求出了時段末的庫容,再根據庫容曲線Z-V可以求出計算水位,從而與假定水位對照如果其與假定水位相等則試算完畢,否則重新假定水位重復上面的過程直到兩者相等。用已知(設計或預報)的入庫洪水過

47、程線Qt,由起調水位開始,逐時段連續求解方程組,從而求得水庫出流過程qt,這就是調洪演算的基本原理。(d)水庫蓄泄方程 水庫下泄流量在溢洪道尺寸一定的情況不僅與堰頂水頭有關即,同時泄流水頭是庫中蓄水量的函數即,所以下泄流量是蓄水量的函數,由此二方程可建立來流量,出流量和庫容的關系及其曲線,從而可推求最高洪水位和最大出流量。 調洪演算的方法:定幾組溢洪道尺寸,建立出流量和水位的關系,水位和來流量的關系,水位和庫容的關系,以及他們和時段的關系,從而找到預期目標。常用方法有列表試算法和半圖解法。 此處采用半圖解法。4.2泄水建筑物型式選擇刪除，不設計本工程已選定實體重力壩方案,故泄水建筑物型式選擇需

48、考慮重力壩結構的特點,其泄洪方式有:壩頂溢流和壩身泄水孔泄水。 壩頂溢流其優點是泄洪能力大,可減小孔口尺寸,閘門上的水壓力小,操作檢修方便。缺點是壩身單薄,需設置導墻或滑雪道結構；實體的導墻結構工程量較大,不經濟；輕型的滑雪道結構易引起振動,穩定性不好。此外,表孔結構使堰頂以上壩體失去空間結構作用,拱的空間結構作用從堰頂高程以下才得以發揮。 壩身泄水孔泄水壩身泄水孔方案包括淺孔方案和中孔方案。為合理布置廠房,淺孔或中孔設在兩岸壩段,對稱布置,可利用水流對撞消耗能量。其優點與表孔溢流方案相同,合適的孔口尺寸對壩體應力并無大的影響；利用壩身開孔泄洪XX省另建溢洪道的投資。缺點是當水流過壩后需設置滑

49、雪道導墻,需合理選型和布置。導墻若做成排架式,進廠公路可從排架間穿過。此外,應注意開孔數量和設置高程,若同一高程開孔數量多,該層拱圈削弱較多,應盡量避免。對于本工程而言,已經選擇了重力壩,對于重力壩的壩型,為了便于減小工程量,使工程布置緊湊,施工和運行管理均方便可采用壩頂溢流的泄洪方式。這樣可以宣泄大量的洪水便于排除其他漂浮物,有利于發揮防洪的功能。所以選擇壩頂溢流的泄洪方式。4.3調洪演算的方法刪除，不需要設計4.3.1基本資料 設計洪水重現期為500年一遇 校核洪水重現起為20_年一遇 溢洪道型式及堰頂高程的選擇:由于樞紐主要作用為發電,兼做下游防洪。根據(P27),由基本資料得本樞紐的正

50、常蓄水位為228.0m,所以起調水位高程取228.0 m。4.3.2 泄洪方案的選擇:根據壩址地質條件,確定大致的泄洪單寬流量q為90 m3/(sm)(一般為60120 m3/(sm)。溢流壩段下泄流量Q溢:式中: :最大下泄流量或下游河道安全下泄流量,；:安全系數,正常運用情況,取0.750.9,非常情況取1.0；:其他建筑物下泄的流量,。 本樞紐水庫下游防洪標準,安全泄量為3500,按百年一遇,取允許最大設計流量Q溢為3500根據與單寬流量,初擬溢流堰凈寬,在該工程中取B=40m。初步擬定方案:4*10與3*13方案一(4孔*10):依據水工設計手冊第六卷泄水與過壩建筑物,溢洪道的下泄流量

51、可按堰流公式計算,即:式中: :溢流系數,一般取0.440.49,在該設計中取均值0.465；:側向收縮系數,初步設計中可取=0.900.95,在該設計中取均值0.925；:淹沒系數,不淹沒時,取；:壩前行進流態影響系數,在該設計中取。將以上數據代入公式,可將公式簡化為:表1-1 水庫q=f(Z)關系曲線計算表庫水位Z(m)溢洪道堰頂溢洪道泄量庫容V(億m3)水頭H(m)(m3/s)2280048229.281.28110.343650232.684.68771.437955235.987.981717.65760239.2811.282886.66165240.5812.583399.798

52、67表格超出了頁邊距方案二(3孔*13):根據堰流公式計算: :溢流系數,一般取0.440.49,在該設計中取均值0.43；:側向收縮系數,初步設計中可取=0.900.95,在該設計中取均值0.925；:淹沒系數,不淹沒時,取；:壩前行進流態影響系數,在該設計中取。 將以上數據代入公式,可將公式簡化為:表2-1水庫q=f(Z)關系曲線計算表庫水位Z(m)溢洪道堰頂溢洪道泄量庫容V(億m3)水頭H(m)(m3/s)2280048229.281.28107.516796650232.684.68751.675061355235.987.981673.65407460239.2811.282812.71035265240.5812.583312.70164867表格超出了頁邊距方案一與方案二進行對比,方案二的最大下泄流量比方案一的最大下泄流量要