1、畢業(yè)設計（論文）題 目 龍?zhí)端麡屑~混凝土重力壩 及泄水建筑物設計 專 業(yè) 水利水電工程 班 級 工103 學 生 王建波 指導教師 司 政 2014 年摘 要本次畢業(yè)設計的內容為龍?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)境內未建水利樞紐。設計的目的及意義主要在于鞏固和加深所學水利水電理論知識；理論聯系實際，提高解決實際問題的能力；進一步提高學生設計、計算、繪圖和編寫設計文件等方面的能力；提升學生對辦公軟件、CAD制圖軟件的熟練程度；提高專業(yè)外文文獻的閱讀和翻譯能力；培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想。設計的主要內容有：壩型選擇和樞紐布置，調洪演算，混凝土重力壩設計，泄水建筑物設計，構

2、造設計，地基處理等。具體設計詳見設計說明書，除設計說明書外 ，本次設計成果還包括CAD設計圖紙，以及開題報告和外文翻譯報告各一份。關鍵字：混凝土重力壩，非溢流壩，壩體穩(wěn)定，細部構造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)設計是根據教學要求，對水利水電專業(yè)本科畢業(yè)生進行的最后一項教學環(huán)節(jié)。本畢業(yè)設計內容為龍?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行的壩工初步設計的全過程。龍?zhí)缎б鏋橹鳎嬗猩鷳B(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)，是一項以城鄉(xiāng)生活、工業(yè)供水及防洪萬m3，以彌

7、補銅川市新區(qū)供水缺口，從而促進銅川新區(qū)工農業(yè)生產穩(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。設計洪水為100年一遇，校核洪水為1000年一遇。調節(jié)庫容為474萬m3,死水位706m，正常蓄水位713.321m，設計洪水位715.63，校核洪水位717.24。大壩為混凝土實體重力壩，壩頂高程為717.24m，最大壩高55.99m。泄水建筑物初設為溢流壩和底孔，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。設計的基本內容包括調洪演算、穩(wěn)定分析、主要建筑物的設計與計算，細部

8、構造設計及地基處理等。根據設計總要求，設計內容偏重于調洪演算與主要建筑物的設計，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。本次設計期間要特別感謝老師司政老師的悉心指導。由于時間倉促，限于本人的水平以及缺乏工程實踐經驗，特別是對本設計的工程所在地也未進行過實地考察，因此，書中如有不當和錯誤之處，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工程建設必要性21.2.1區(qū)域工程性缺水的需要21.2.2區(qū)域經濟發(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壩址設計洪水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系曲線112.2工程地質122.2.1地形地貌122.2.2地層巖性122.2.3地質構造122.2.4水文地質條件122.2.5浸沒與淤積132.2.6壩基（肩）工程地質條件132.2.7壩軸線分段工程地質133興利調節(jié)和調洪計算153.1徑流調節(jié)153.2洪水過程線的確定163.3洪水調節(jié)基本原則173.4調洪演算183.4.1調洪演算目的183.4.2調洪演算的基本原理和方法183.4.5調洪演算方案203.4.6調洪演算過程203.5調洪計算結果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 非溢流壩段設計

10、325.1 壩體剖面設計325.1.1壩頂高程確定325.1.2壩頂寬度設計345.1.3壩體斷面設計355.2抗滑穩(wěn)定與應力計算355.2.1荷載計算(單寬)355.2.2壩基面穩(wěn)定計算425.2.3折坡面荷載計算（單寬）495.2.4折坡面穩(wěn)定計算516 泄水建筑物設計（專題部分）576.1溢流壩段設計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算606.1.4水面線計算606.2底孔設計657細部構造設計677.1壩頂構造677.2廊道系統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基礎處理717.6.1壩基開挖717.6.2固結灌漿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)、印臺區(qū)、耀州區(qū)和新區(qū)（省級經濟技術開發(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，以彌補銅川市新區(qū)供水缺口，從而促進銅川新區(qū)工農業(yè)生產穩(wěn)健快速發(fā)展及人民生活水平的提高。調節(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~工程建設地點陜西省銅川市耀州區(qū)所在河流趙氏河.水文特征.樞紐主要建筑物設計洪峰流量(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設計洪水位（100年一遇）715.63m泄水方式溢流表孔結合底孔校核洪水位(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)模進口底板高程698m工程等別等孔口尺寸4×3m主要建筑級別3級孔數1個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，液壓啟閉1.2工

14、程建設必要性1.2.1區(qū)域工程性缺水的需要銅川市是一個資源型缺水和工程型缺水并存的地區(qū)，水資源時空分布不均。年內、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，使得境內水資源只有通過工程設施進行調節(jié)，才能得到有效利用。龍?zhí)端畮焓且粋€以城市生活和工業(yè)供水為主要任務的重點水源工程，十余年先后取得了工程規(guī)劃同意書、黃委會審核同意意見書、取水許可申請、建設項目選址意見書、建設征地移民安置規(guī)劃大綱、建設征地移民安置規(guī)劃、水土保持方案、環(huán)境影響報告書等有關前期工作的審查批復，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必要的骨干水源工程，開工建設的時機已經成熟。1.2.2區(qū)域經濟

15、發(fā)展的需要根據銅川市城市商業(yè)網點規(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)坡頭六點一線”的城市格局，確定在全市規(guī)劃建設新區(qū)南部裝備制造和食品加工、坡頭煤電聯營、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)，以拉動全市經濟持續(xù)快速增長。然而隨著銅川市城市化和工業(yè)化進程的加快，水資源短缺的矛盾已日益突顯。作為未來銅川政治、經濟、文化、商貿中心的新區(qū)，其人口、工業(yè)、商貿已進入一個快速發(fā)展時期。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，為促進銅川新區(qū)和工業(yè)帶的經濟可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)龍?zhí)端麡屑~工程勢在必行。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)展大思路兩個重頭戲之一，其重要地位越來越凸現出來。截止2009年，新區(qū)企業(yè)單位有15個，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)勢重點發(fā)展以水泥和陶瓷為主的兩大產業(yè)集群和配套的三產服務業(yè)，盤活國有企業(yè)存量資產，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、新型墻體材料等產業(yè)，再上三條4500t水泥熟料生產線和年總產3000萬m2墻地磚生產基地，建成工藝陶瓷生產及旅游觀光一條街，最終形成50億元的生產規(guī)模。耀州區(qū)正在著力打造煤電、鋁業(yè)、水泥、新興產業(yè)集群，建設能源、果業(yè)、鋁業(yè)產業(yè)基地。積極推進渭北煤田一體化開發(fā)利用，發(fā)展煤炭的深加

17、工與轉化，充份發(fā)揮當地位于優(yōu)質果業(yè)最佳適生區(qū)這一優(yōu)勢，煤電鋁聯營項目全面建成后電解鋁產能達55萬t，加上配套和深加工，產值將超過100億元，建成陜西最大的鋁工業(yè)基地。在已經建成6條日產5000t水泥熟料生產線的基礎上，計劃再建4條日產5000t水泥熟料生產線和一條日產2500t特種水泥熟料生產線，水泥產能超過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，重復計算量0.922億m³。截至2009年，市境內已建成各類蓄、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，各類農村人飲供水工程2.19萬處（其中水窖2.13萬眼）。在境內建成的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)改委批準的全國中型水庫建設規(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測水文資料，其下游玉皇閣水庫自1967年11月至今一直有水位觀測記錄。本次設計時，玉皇閣水庫的觀測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有坡頭雨量站,在鄰近流域清峪河設有

19、小丘雨量站。1953年5月沮水流域在耀州區(qū)(阿姑社)設立水文站,該站曾先后遷到耀州城區(qū)、蘇家店及柳林等地。流域內設有廟灣、瑤曲、柳林、青草坪雨量站。漆水河于1956年2月設立硙子河水文站，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實測水文資料,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)端畮靿沃诽幍挠嬎阋罁仪滤畮靿沃诽幖娣e830km2,多年平均徑流量為6450萬m3。采用水文比擬法計算龍?zhí)端畮靿沃诽幎嗄昶骄鶑搅髁俊＜碬設=W參×F設/F參×H設/H參式中:W

20、設、W參設計斷面和參證站多年平均徑流量； F設、F參設計斷面和參證站集水面積； H設、H參設計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)等站計算；龍?zhí)端畮烀嬗炅坑嬎悴捎闷骂^、小丘站代替。經計算，龍?zhí)端畮靿沃诽幎嗄昶骄鶑搅髁繛?266萬m3。2.1.2壩址設計洪水（1）設計洪峰流量和洪水總量計算由于龍?zhí)端畮靿沃窡o實測洪水資料,故設計洪水采用暴雨推求設計洪水。根據經審定的陜西省中小流域設計暴雨洪水圖集及渭南地區(qū)暨銅川市實用水文手冊、咸陽市實用水文手冊，查算暴雨、產流、匯流參數，推算設計洪水。本次匯流計算采用推理公式法，其計算成果見表21。（2）設計洪水過程線推求由于趙氏

21、河流域無實測洪水過程線,故設計洪水過程線采用五點概化過程線。根據陜西省中小流域設計暴雨洪水圖集，查得五點概化過程線形狀系數，求得龍?zhí)端畮煸O計洪水過程線見表2-2。29表21推理公式推求設計洪水成果項目時段統計參數頻率（%）HCvCs/Cv0.10.20.5125102050設計暴雨(mm)H24點雨量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計洪水過程線時間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）分期設計洪水分期設計洪水利用參證站洪水頻率計算成果，用水文比擬法推算相應頻率的龍?zhí)端畮旆制谠O計洪水。根據洪水發(fā)生的季節(jié)、特征等，將施工期洪水分別按全年、106月、113月三個時段統計分析，按年最大值法選擇，選擇時，跨期幅度為5天。參證站分期設計洪水計算成果見表23。用水文比擬法求的龍?zhí)端畮靿沃贩制谠O計洪水見表24。表23桃曲坡水庫分期設計洪水計算成果表單位：

25、m3/s洪水分期統計參數頻率(%)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計洪水計算成果表單位：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年一遇的平均設計流量為1.21 m3/s，分期設計洪水見表25。時全年設計洪水10-6月時段全年設計洪水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 分期設計洪水2.1.3泥沙根據龍?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計算，則多年平均淤積量為22.2萬t，其輸沙模數為1247t/km2泥沙年內分配采用沮水柳林站年內分配比例,見表26。表26龍?zhí)端畮燧斏沉磕陜仍路峙浔碓路?23456789101112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，說明流域內的河流泥沙主要是由暴雨沖刷侵蝕產生，7、8兩月多暴雨，因而河流輸沙量最大。10-5月8個月的輸沙

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，多年平均日照時數2257.3小時，多年平均相對濕度62%，平均風速2.9m/s，最大風速20.7m/s，多年平均最大風速14.8 m/s。2.1.5下泄流量與下游水位關系曲線根據滿寧公式，得到龍?zhí)了畮靿沃废掠魏拥罃嗝娴乃涣髁筷P系見表2-7。表2-7 龍?zhí)了畮靿沃废掠嗡涣髁筷P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2.2.1地形地貌工程區(qū)屬祁呂賀山字型構造體系前弧東翼（鄂爾多斯臺向斜南緣），主要地貌單元有兩種類型：北部黃土殘塬溝壑區(qū)和南部黃土臺塬區(qū)。黃土殘塬溝壑區(qū)位于壩址及上游，臺塬區(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）下統劉

31、家溝組（T1L）：褐紅色中細砂巖（具交錯層理）夾棕紅色砂質泥巖，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、三級階地堆積的砂卵石、壤土和中上更新統堆積的黃土、黃土狀壤土及古土壤層等。2.2.3地質構造該區(qū)更新世以來處于間歇性整體上升，屬相對穩(wěn)定區(qū)。區(qū)內無大斷層。據1400萬中國地震動參數區(qū)劃圖GB183062001標準，工程區(qū)地震動反應譜特征周期0.45S，地震動峰值加速度0.10g，地震基本烈度為度。2.2.4水文地質條件本區(qū)處于黃土臺塬，地下水埋深一般較大，富水性一般較差，主要補給來源為大氣降水，根據儲存條件，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，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，對砼無侵蝕性。2.2.7壩軸線分段工程地質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，泥質粉砂巖，高程為650655m。黃土及古土壤層為非自重濕陷級。砂巖為中硬巖，強風化層厚25.2m，弱風化層厚為13.328m，為級巖體，微風化層為級巖體。泥巖為級巖體。砂巖一般為中等弱透水層，局部為微極微透水層和強極強透水層，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，強風化巖體厚度25.8m，河床無強風化層，弱風化層厚6.728m，為級巖體；微風化層為級巖體；下部為泥巖、泥質粉砂巖，厚約15m，泥質粉砂巖為級巖體

34、；泥巖為級巖體，建議摩擦系數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，局部為強極強透水層，呈層狀分布，泥巖泥質粉砂巖，為微極微透水層。0+302.50+525m為右岸三級階地，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，相對密度Dr=0.63,含泥量18%，滲透系數K=1.1×10-2cm/s，細砂層初判為不液化，卵石層可能產生流土或管涌破壞，臨界水力坡降Jcr=0.84，允許水力坡降0.20。砂巖為中硬巖，強風化層厚4.65.8m，弱風化層厚16.124.8m，為級巖體。微風化層為級巖體，泥巖為級巖體。砂巖一般為中等弱透水層，局部為強極強透水層，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范圍內對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，當防滲帶寬度為100m時，可減少總繞壩滲漏量的73%，當防滲帶寬度為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，剩余滲漏量為199.7 m3/d。3興利調節(jié)和調洪計算3.1徑流調節(jié)（1）調節(jié)計算原則：

37、1）供水順序為先生活、后工業(yè)。2）設計水平年為2010年。（2）徑流調節(jié)計算方法采用19601999年的39年水文年徑流系列進行計算。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，即完成整個蓄水用水周期。其計算方法，依據水量平衡原理，用時歷法列表計算，對39個水文年按逐月連續(xù)進行計算，直至城鎮(zhèn)生活用水多年平均供水保證率達到95。（3）徑流調節(jié)成果經調節(jié)計算，按龍?zhí)端畮炷旯┬聟^(qū)用水547萬m3，供水保證率為95%,相應調節(jié)庫容為474萬m3,正常蓄水位713.321m。表3-1龍?zhí)端畮鞆搅髡{節(jié)成果表項目單位特征量調節(jié)特征多年調節(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調節(jié)庫容萬m3474.0經采用19601998年水文年長系列徑流調節(jié)計算可知，在龍?zhí)端畮靿沃芬陨咸烊粊硭闆r下，經水庫調節(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。相應的調節(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計中的樞紐是一項以城鄉(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）洪水設計，1000年一遇（P=0.1%）洪水校核。繪制出設計洪水過程線和校核洪水過程線：圖3-1設計洪水過程線圖3-2校核洪水過程線圖3-3水位庫容曲線3.3洪水調節(jié)基本原則在已確定選擇混凝土實體重力壩的情況下，從提高泄流能力，結構簡單，便于運用管理，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濟。故按不設閘門壩頂溢流的方式進行洪水調節(jié)計算，以確定壩頂高程和最大壩高。調洪演算采用列表試算法。3.4調洪演算3.4.1調洪演算目的水庫在規(guī)劃階段,往往是根據水庫的設計洪水,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、

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(guī)模和有關參數。根據水位庫容曲線以及龍?zhí)秹沃吩O計洪水過程線。空口尺寸、孔數以及堰頂高程，利用調洪演算來確定設計洪水位和校核洪水位，為后面壩頂高程的確定奠定基礎。3.4.2調洪演算的基本原理和方法（1）根據庫容曲線Z-V，以及用水力學公式計算Q-Z關系堰頂泄流： Q=Bm2gH3/2 式（3.1）式中：Q過堰流量，單位為；B過水斷面寬度，單位為m；m堰的流量系數，本設計取0.5；局部水頭損失系數；，本設計取0.9堰頂全水頭，單位為m。孔口泄流： Q=A2gH 式（3.2）

41、式中：Q流量，m³/s A出口處的面積，m2/sH自由出流時為孔口中心處的作用水頭，淹沒泄流時為上下游水位差，m；孔口或管道流量系數，取0.6.1)分析確定調洪開始時的起始條件，起調水位與正常蓄水位齊平713.321m。2)本次調洪計算采用水能規(guī)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(jié)原理，采用水量平衡方程式 式（3.3）式中：Q1，Q2分別為計算時段初、末的入庫流量（）；計算時段中的平均入庫流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；q1,q2分別為計算時段初、末的下瀉流量（m3/s）；計算時段中的平均下瀉流量（m3/s），即= (q1+q2)/2；V1，V2分別為計

42、算時段初、末的水庫的蓄水量（m3）；為V2和V1之差；計算時段，一般取16小時，需化為秒數。（2）列表試算法概念清楚，是一種最基本的、用途較廣的洪水調節(jié)計算方法。不管溢洪道是否設閘門和計算時段是否固定均可使用，本樞紐洪水調節(jié)采用列表是算法。1）根據已知的洪水容積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）確定調洪設計你的起始條件，V1、q1、Q1、Q2（由起調水位查ZV得V1，查qV,得q1）3）假設q2，根據水量平衡方程，計算V2，并由qV曲線查的V2對應得q2是否與假設一致，如不一致，重新假設。4）如一致，V2、q2變?yōu)椋琕1、q1，Q2、Q3變?yōu)镼

43、1、Q2；代入水量平衡方程，繼續(xù)下一時段計算。最后得出qt過程線。5）計算最大下泄量qm.將Qt和qt兩條線繪在一張圖紙上，若計算的qm正好位于兩條線交點，說明計算的qm是正確的。否則在附近應該變計算時段t重新進行計算，直到計算的qm位于交點為止。6）由qm查qV曲線和ZV曲線，得出Vm和Zm。Vm=。不同的入庫洪水標準，得出相應的qm、Zm。當入庫洪水為設計標準洪水時，求得qm、Zm分別對應、Zm。同理，當入庫洪水為校核標準的洪水時，qm、Zm分別為、。3.4.5調洪演算方案根據龍?zhí)端畮靿沃废掠魏哟驳牡刭|可知屬于軟弱巖石，單寬流量選取q=3050m³/(m³s),本設計采

44、用開敞式無閘溢流壩泄洪。調洪演算方案擬定如下:表3-2調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調洪演算過程取計算時段t=0.5h.假定洪水到來時，水位剛好保持在溢流壩頂，即起調水位為713.321m。根據以上數據應用下泄流量的計算公式表孔泄流： Q=Bm2gH3/2計算下泄流量，其中=0.9，g=9.8,流量系數取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自由出流時為孔口中心處的作用水頭，淹沒泄流時為上

45、下游水位差，m； 孔口或管道流量系數，取0.6.方案一：堰頂高程713.321m,溢流壩段長25m,計算下泄流量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所示格式逐時段進行試算，對于第一時段，按起始條件V1=1.044×106m3、q1=0和已知Q1=0、Q2=23m3/s表3-4調洪計算表（

47、p=1%）時間tthQm3/s平均來流量 m3/s時段來水量qm3/s 平均泄流量 m3/s時段泄水量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調洪計算表（p=0.1%）時間tthQm3/s平均來流量m3/s時段來水量qm3/s平均泄流量m3/s時段泄水量V萬m3Zm(1)(2