畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目大華橋水電站混凝土重力壩工程設(shè)計(jì)完成日期：2014年5月25日學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：2014年月日

學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1、保密□，在_________年解密后適用本授權(quán)書。2、不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名：_________2014年月日導(dǎo)師簽名：_________2014年月日大華橋水電站混凝土重力壩工程設(shè)計(jì)學(xué)生：?jiǎn)逃曛笇?dǎo)老師：田斌三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院摘要：大華橋水電站位于云南省怒江州瀾滄江上游河段上，工程主要任務(wù)為發(fā)電，兼有防洪等功能。本設(shè)計(jì)中壩型采用混凝土實(shí)體重力壩，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包含以下幾步：根據(jù)基本資料進(jìn)行樞紐布置、確定工程等別和主要建筑物級(jí)別；擋水壩段設(shè)計(jì)（確定壩頂高程、擬定壩體實(shí)用剖面、抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力強(qiáng)度分析計(jì)算）；溢流壩段設(shè)計(jì)（確定泄洪建筑物方案、擬定溢流剖面、消能防沖設(shè)計(jì)、底孔設(shè)計(jì)）；細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)（壩頂構(gòu)造、廊道與排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、壩體分縫與止水設(shè)計(jì)、壩體混凝土分區(qū)）；地基處理（壩基開挖、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、壩基排水）。關(guān)鍵詞：大華橋混凝土重力壩應(yīng)力分析穩(wěn)定分析斷面設(shè)計(jì)Abstract：DahuabridgehydraulicpowerstationislocatedontheupperreachesoftheLancangRivewhichrunspastofYunnanNujiangrabbit,themaintaskoftheprojectistogenerateelectricity,anditcanbeusedtocontrolthefloods.Thetypeofconcreteentitygravitydamisadoptedinthisdesign.Thedesignmainlyconsistsofthefollowingsteps:conductingtheprojectlayoutanddeterminetheproject’sgradingandmajorbuildings’engineeringlevelaccordingtothebasicinformation;designingretainingdam(determinethecrestelevationandpracticaldamprofile,analysisandcalculatetheslidingstabilityandstressintensity);designingoverflowsection(definethefloodreleasingstructure,intendoverflowsections,designthestructureofenergydissipationanderosion-controlandbottomoutlet);detailstructuraldesign(creststructure,corridoranddrainagesystemdesign,concretepartingandsealingdesign,concretepartition);damfoundationtreatment(foundationexcavation,consolidationgrouting,curtaingrouting,drainindamfoundation).Keywords：Dahuaqiaoconcreteentitygravitydam；stressanalysis；slidingstabilityanalysis；sectionsdesign前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是各工科院校為大學(xué)生安排的最后一次全面性、總結(jié)性的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，既是學(xué)生在老師指導(dǎo)下運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能，解決具體問(wèn)題的一次嘗試，也是學(xué)生走向工作崗位前的一次熱身。本畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為大華橋水電站混凝土重力壩設(shè)計(jì)，它基本包括了一般水利樞紐所需進(jìn)行的壩工初步設(shè)計(jì)的全過(guò)程。大華橋水電站是瀾滄江干流水電基地上游河段規(guī)劃的八座梯級(jí)電站中的第六級(jí)，結(jié)合其基本資料，本次設(shè)計(jì)壩型選擇混凝土重力壩，完成的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：利用已給基本資料及相關(guān)規(guī)范確定樞紐組成、樞紐等級(jí)和建筑物級(jí)別，選擇各主要建筑物的型式及確定樞紐布置方案；擋水壩段壩頂高程、壩頂寬度、壩坡的確定，對(duì)所選剖面進(jìn)行基本荷載和特殊荷載計(jì)算，進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析及應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算；泄洪建筑物方案選擇，溢流壩剖面設(shè)計(jì)，消能防沖設(shè)計(jì)，壩身泄水孔和引水發(fā)電孔的選擇與布置；壩體細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)（主要包括壩頂構(gòu)造、廊道與排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、壩體分縫與止水設(shè)計(jì)、壩體混凝土分區(qū)）；地基處理措施的選擇（主要包括壩基開挖與清理、固結(jié)灌漿、軟弱夾層處理、帷幕灌漿、壩基排水等）。本設(shè)計(jì)在闡述各項(xiàng)設(shè)計(jì)與布置的同時(shí)，盡可能的配置了許多公式、插圖、附表，以供查閱。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，提高了我的動(dòng)手能力，加強(qiáng)了整體思維能力，推動(dòng)了理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)用能力，貫穿四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，著重培養(yǎng)獨(dú)立思考與獨(dú)立工作的能力，加強(qiáng)計(jì)算、繪圖、編寫文件、使用規(guī)范、手冊(cè)的能力。本設(shè)計(jì)由盧曉春老師進(jìn)行審核，期間提出了許多寶貴的修改意見，在編寫的過(guò)程中，受到張萍老師、劉偉老師、殷德勝老師及研究室的各位師兄師姐和同班同學(xué)的關(guān)心，并對(duì)設(shè)計(jì)的編寫提出了很多指導(dǎo)性的意見，在此一并致謝。由于時(shí)間倉(cāng)促，水平有限，缺乏實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，特別是對(duì)本次設(shè)計(jì)的工程所在地未進(jìn)行過(guò)實(shí)際考察，設(shè)計(jì)的不一定得當(dāng)，對(duì)于設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的疏誤或不當(dāng)之處，敬請(qǐng)各位老師和廣大讀者不吝指正。目錄第一部分設(shè)計(jì)說(shuō)明書1TOC\o"1-2"\h\u27711基本資料 ③體形簡(jiǎn)單、造價(jià)低、便于施工等。4.1溢流面曲線4.1.1頂部曲線（一）頂部曲線的選擇溢流壩頂部曲線是控制流量的關(guān)鍵部位，其形狀多與銳緣堰泄流水舌下緣曲線相吻合，否則會(huì)導(dǎo)致泄流量減少或堰面產(chǎn)生負(fù)壓。頂部曲線得型式很多，常用的有克——奧曲線和WES曲線。我國(guó)早期多用克——奧曲線。由于WES壩面曲線得流量系數(shù)較大且剖面較瘦，工程量較省，壩面曲線用方程控制，比克——奧曲線用給定坐標(biāo)值的方法設(shè)計(jì)施工方便，所以近年來(lái)我國(guó)多采用WES曲線。在本設(shè)計(jì)中也采用WES曲線。WES曲線可用式4-1表示：（4-1）式中：——定型設(shè)計(jì)水頭，按堰頂最大作用水頭的75%95%計(jì)算；——與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)與指數(shù)，當(dāng)壩面鉛直時(shí)，,。溢流面曲線的坐標(biāo)原點(diǎn)取在堰頂最高點(diǎn)，上游可采用二圓弧組合曲線、三圓弧組合曲線與之連接，本設(shè)計(jì)采用三圓弧組合曲線與之連接。（二）定型設(shè)計(jì)水頭定型設(shè)計(jì)水頭取堰頂最大作用水頭的75%~95%，設(shè)計(jì)洪水位=1478.35—1462=16.35m；；校核洪水位時(shí)。根據(jù)SL31-2005《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》考慮到設(shè)計(jì)洪水位閘門全開時(shí)，堰頂附近出現(xiàn)的負(fù)壓值不應(yīng)超過(guò)0.03MPa，也即是3m水柱高；在校核洪水位閘門全開時(shí)，堰頂附近出現(xiàn)的負(fù)壓值不應(yīng)超過(guò)0.06MPa，也即是6m水柱高。定型設(shè)計(jì)水頭選擇及堰頂可能出現(xiàn)的最大負(fù)壓值參照下表4-1：表4-1堰頂負(fù)壓值0.750.7750.800.8250.850.8750.900.950.40.05設(shè)計(jì)水位的12.312.713.113.513.914.314.715.5校核水位的13.714.214.615.115.516.016.417.3設(shè)計(jì)水位的負(fù)壓5.55.13.93.42.82.11.50.8校核水位的負(fù)壓6.25.74.43.83.12.41.60.9由表4-1可知定型水頭必須要大于82.5%。此次設(shè)計(jì)取，此時(shí)在設(shè)計(jì)洪水位閘門全開時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓2.8m水柱<3m，在設(shè)計(jì)洪水位閘門全開時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓3.1m水柱<6m，在允許范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。（三）WES曲線的設(shè)計(jì)計(jì)算因?yàn)轫敳壳€段采用WES曲線，，根據(jù)三圓弧組合曲線可以求出相關(guān)參數(shù)的值。上游面采用三圓弧連接，其相關(guān)參數(shù)分別為：那么WES型堰頂下游段曲線段方程為：（4-2）即（4-3）按上式計(jì)算坐標(biāo)值如下表4-2所示：表4-2WES曲面上的點(diǎn)坐標(biāo)x02468101214y0.000.180.631.342.283.454.836.42x1618202224262830y8.2310.2312.4314.8317.4120.1923.1626.31將坐標(biāo)原點(diǎn)0點(diǎn)定于堰頂，繪制WES曲線如圖4-1：4-1WES型堰面曲線上游直線段AB做成垂直的，與非溢流段的上游面坡度一致，這樣可以試兩種壩段連接時(shí)壩內(nèi)止水設(shè)施和廊道布置簡(jiǎn)化。下游直線段CD坡度常用1:07到1:0.6，本設(shè)計(jì)取1:0.7。4.1.2中間直線段溢流面中間直線上、下兩端分別與頂部曲線和下部反弧段相切，而且坡度一般與非溢流壩段下游壩坡相同或相近。故中間直線段的坡度就可以取1:0.7。假設(shè)中間直線段與WES曲線相切于C點(diǎn)，且C點(diǎn)的坐標(biāo)設(shè)為，WES堰面曲線的一階導(dǎo)數(shù)為：（4-4）中間直線段的坡度為：（4-5）聯(lián)立（4-1）、（4-5）解得那么4.1.3反弧段因?yàn)樾：撕樗皇?480.26m，對(duì)應(yīng)的下游水位是1425.23m，水頭不是很高，而且下游水深達(dá)50m，故消能方式不適宜選用挑流消能，因此在本設(shè)計(jì)中此工程選用底流消能。溢流壩面反弧段是使沿溢流面下泄水流平順轉(zhuǎn)向的工程設(shè)施，通常采用圓弧曲線，反弧半徑應(yīng)結(jié)合下游消能設(shè)施來(lái)確定。根據(jù)《水力學(xué)》（吳持恭主編第四版），可取反弧段半徑（4-6）式中：——定型設(shè)計(jì)水頭，取15.5m；——最大的上下游水位差，即。所以參照《水工建筑物》（林繼鏞主編第五版）可得反弧半徑的經(jīng)驗(yàn)公式為（4-7）式中：——收縮斷面處的弗勞德數(shù)；——收縮斷面處的流速；——收縮斷面水深。收縮水深的基本計(jì)算公式為：（4-8）式中：——上游水位至壩趾的鉛直距離（）；——以下游河床為基準(zhǔn)面的泄水建筑物上游總水頭，因?yàn)椋允歉哐撸刹挥?jì)行近流速，即；——收縮斷面處的單寬流量（m2/s）；——流速系數(shù)。代入各數(shù)據(jù)可得：，故（4-9）將、的值帶入到式（4-9）中可得。根據(jù)式（4-6）、式（4-7）可初步確定反弧段的半徑R為35m。假設(shè)反弧曲線的上端與中間直線段相切于D點(diǎn)，下端與河床相切于E點(diǎn)。D點(diǎn)、E點(diǎn)及反弧曲線圓心點(diǎn)的坐標(biāo)可用下面的分析法來(lái)確定。（1）反弧段曲線圓心點(diǎn)計(jì)算（4-10）式中：——下游堰高（）；——直線段的傾斜角（）。代入數(shù)據(jù)，那么（2）E點(diǎn)坐標(biāo)（4-11）（3）D點(diǎn)坐標(biāo)（4-12）代入各數(shù)據(jù)得根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可繪得圖4-2溢流面曲線溢流面曲線如圖4-2所示：4.2下游消能設(shè)計(jì)底流消能是通過(guò)水躍，將泄水建筑物瀉出的急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚鳎韵嘤鄤?dòng)能的消能方式。消能主要靠水躍產(chǎn)生的表面漩滾與底部主流間的強(qiáng)烈紊動(dòng)、剪切和摻混作用。底流消能具有流態(tài)穩(wěn)定、消能效果好、對(duì)地質(zhì)條件和尾水變幅適應(yīng)性強(qiáng)以及水流霧化很小等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中校核洪水位、設(shè)計(jì)洪水位與正常蓄水位相應(yīng)的下游水位之間相差較大，即尾水變幅較大，消能時(shí)應(yīng)該盡量減小霧化程度，故不適宜采用挑流消能，鑒于底流消能的諸多優(yōu)點(diǎn)，故擬采用底流消能。底流消能方式一般由消力池組成。消能主要是在消力池中利用水躍消能。4.2.1消力池（一）消力池池深的計(jì)算參照《水力計(jì)算手冊(cè)》，首先以下式估算池深（4-13）式中：——以下游原河床高程（）為基準(zhǔn)算出的收縮斷面的躍后水深；——下游水深，可取31.23m；——系數(shù)，，此處可取1.03。其中躍后水深（4-14）然后檢驗(yàn)池深的安全程度，檢驗(yàn)方法是以式（4-15）計(jì)算安全系數(shù)：（4-15）式中：——以消力池池深的池底為基準(zhǔn)算出的收縮斷面的躍后水深。試算過(guò)程：首先假設(shè)，即以河床高程1394m為基準(zhǔn)起算，根據(jù)式（4-7）、（4-8）、（4-9）可得出，代入式（4-13）中得：再根據(jù)《水力計(jì)算手冊(cè)》（李煒主編第二版）利用第四篇第二節(jié)圖4-2-5可查得池深，由此結(jié)合，可假設(shè)，那么此時(shí)以池底高程1388.5m為基準(zhǔn)重算，此時(shí)利用式（4-14）可得。將、代入式（4-14）中得，故有，滿足安全條件，實(shí)際采用的池深應(yīng)該稍大一些，以保留一點(diǎn)淹沒(méi)度，則可選定消力池池深。那么池底高程為1388m。（二）消力池長(zhǎng)度的計(jì)算因?yàn)槭湛s緞面的弗勞德數(shù)，池首斷面平均流速，那么消力池的長(zhǎng)度（4-16）所以所以可取消力池長(zhǎng)度。（三）中墩、尾坎的計(jì)算為了更好地消除水流的多余能量，常在消力池接近中間部位設(shè)置中墩。其大致布置在池首以后處，即27m；高度可根據(jù)《水力計(jì)算手冊(cè)》（李煒主編第二版）利用第四篇第二節(jié)圖4-2-16查得為7.5m；寬度為0.75倍的高度，即6m；頂部厚度為倍的高度，即1.5m；之后以1:1的斜率延伸至池底；每隔6m布置一個(gè)中墩。一般消力池末端設(shè)有尾坎，用來(lái)穩(wěn)定水躍，調(diào)整鉛直面上的流速分布，又將水流挑向水面，這樣可減小池后水流的底部流速，并使水流均勻擴(kuò)散，本設(shè)計(jì)擬在末端設(shè)置實(shí)體坎（連續(xù)坎）。因?yàn)榭哺撸试诒驹O(shè)計(jì)中尾坎高度擬定為4m。（四）護(hù)坦構(gòu)造護(hù)坦用來(lái)保護(hù)河床免受高速水流的沖刷，護(hù)坦長(zhǎng)度一般應(yīng)延伸至水躍躍尾；護(hù)坦厚度應(yīng)滿足穩(wěn)定要求，即在揚(yáng)壓力和脈動(dòng)壓力等荷載作用下不被浮起，可按下面的方法進(jìn)行粗略估算。脈動(dòng)壓力：（4-18）式中：——脈動(dòng)壓力強(qiáng)度，沿法線方向作用于建筑物的表面，kN/m2；——計(jì)算斷面處的平均流速，m/s；——脈動(dòng)壓力系數(shù)，根據(jù)水流緩急程度分別取，校核抗浮穩(wěn)定時(shí)，可近似取0.1。所以kN/m2護(hù)坦下設(shè)有排水，一般可不考慮滲流壓力，作用于護(hù)坦底面的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為（4-19）式中：——護(hù)坦厚度，。靜水壓力強(qiáng)度即時(shí)均壓強(qiáng)：（4-20）式中：護(hù)坦始端取，在距離收縮斷面之后取。所以kN/m2，kN/m2，護(hù)坦厚度應(yīng)滿足下式：（4-21）式中：——抗浮安全系數(shù)（），此處取。先假設(shè)，利用以上各式可得，但22m過(guò)大，故不符合，此時(shí)應(yīng)考慮用鋼筋將護(hù)坦錨固在基巖上，這是護(hù)坦的厚度應(yīng)為：(4-22)式中：——巖石容重（kN/m3）；——鋼筋有效長(zhǎng)度。此時(shí)假設(shè)，利用以上各式可得，基本上可以滿足抗浮安全條件，故可取護(hù)坦厚度為3m。4.3堰面水面線計(jì)算4.3.1水面線計(jì)算的目的為了設(shè)計(jì)閘墩高度，邊墻頂高程，及選定弧型閘門門軸高程，需知道水面線。水面線以上的安全超高可采用，對(duì)于非直線段，宜適當(dāng)增加。4.3.2基本資料WES曲線為，堰頂高程1462m，直線段坡度。定型設(shè)計(jì)水頭。校核洪水位：1480.26m，對(duì)應(yīng)下泄流量：m3/s。要求計(jì)算校核水位情況下的水面線。4.3.3計(jì)算過(guò)程在這里使用《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)6—泄水與過(guò)壩建筑物》（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)6》）中提供的計(jì)算水面線的方法。（一）不摻氣水面線頭部的計(jì)算該堰為高堰，采用《手冊(cè)6》表27-2-4計(jì)算。 堰上水深，定型設(shè)計(jì)水頭，則。該表中無(wú)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，采用內(nèi)插法予以補(bǔ)充如表4-3中第4列所示。表4-3水面線頭部計(jì)算11.331.18-1-0.941-1.23-1.099-15.5-17.03-0.8-0.932-1.215-1.086-12.4-16.84-0.6-0.913-1.194-1.066-9.3-16.53-0.4-0.89-1.165-1.040-6.2-16.12-0.2-0.855-1.122-1.001-3.1-15.510-0.805-1.071-0.9500-14.730.2-0.735-1.015-0.8883.1-13.760.4-0.647-0.944-0.8096.2-12.540.6-0.539-0.847-0.7079.3-10.960.8-0.389-0.725-0.57212.4-8.871-0.202-0.564-0.39915.5-6.191.20.015-0.356-0.18718.6-2.901.40.266-0.1020.06521.71.011.60.5210.1720.33124.85.121.80.860.4650.64527.99.99（二）整個(gè)壩面（包括直線段）上的不摻氣水面線的計(jì)算1.求曲線長(zhǎng)度：對(duì)于WES堰，根據(jù)，由《手冊(cè)6》圖27-2-7查算得，由此查得，堰上游段的曲線長(zhǎng)度。2.求直線段長(zhǎng)度：從切點(diǎn)到直線段上任意一點(diǎn)的距離為（4-26）式中：——直線段壩面與水平方向的夾角，為55°。從堰頂曲線起點(diǎn)到計(jì)算點(diǎn)的壩面距離：（4-27）計(jì)算邊界層厚度：按Bauer公式計(jì)算，（4-28）式中：——壩面粗糙高度，對(duì)于混凝土壩面，建議取0.427～0.691，這里取0.5；計(jì)算單寬流量：（4-29）式中：——堰上水頭（）；——水頭為時(shí)的流量系數(shù)（）。所以按下式，推求勢(shì)流水深：（4-30）正交于壩面的壩面水深為（4-31）按照上述計(jì)算過(guò)程將計(jì)算列于表4-4。表4-4壩面不摻氣水深計(jì)算19.9400.0033.560.476.816.8921.9422.4436.000.506.616.7023.9444.8838.440.526.426.5125.9467.3340.880.556.256.3527.9489.7743.330.586.16.2029.941012.2145.770.615.956.0631.941214.6548.210.645.835.9433.941417.1050.650.675.695.8135.941619.5453.100.695.575.7037.941821.9855.540.725.475.6039.942024.4257.980.755.375.5141.942226.8760.420.785.275.4143.942429.3162.870.805.185.3245.942631.7565.310.835.095.2447.942834.1967.750.865.015.1649.943036.6470.190.894.935.0951.943239.0872.640.914.855.0153.943441.5275.080.944.784.9555.943643.9677.520.974.714.8857.943846.4179.960.994.654.8359.944048.8582.411.024.594.7761.944251.2984.851.044.524.7163.944453.7387.291.074.474.6665.944656.1789.731.104.414.6167.944858.6292.171.124.334.5369.945061.0694.621.154.314.52（三）摻氣水面線的計(jì)算由泄流重力壩下泄的水流，當(dāng)流速超過(guò)時(shí)，空氣從自由表面進(jìn)入水體，產(chǎn)生摻氣現(xiàn)象。摻氣水流主要分為自摻氣和強(qiáng)迫摻氣兩大類。摻氣可以減免空蝕，有利于消能，但水流摻氣后，水體膨脹，水深增加，要求溢流壩邊墻加高。計(jì)算摻氣起點(diǎn)位置的公式有：（4-32）式中：——摻氣起點(diǎn)至堰頂?shù)难爻叹嚯x（）；——單寬流量。將代入上式可得：所以可取，此時(shí)可得，那么由表4-4可知不摻氣時(shí)水深為6m。摻氣水深公式：（4-33）式中：——不計(jì)入摻氣及波動(dòng)的水深（m）； ——計(jì)入摻氣及波動(dòng)的水深（m）；——不計(jì)入摻氣及波動(dòng)的計(jì)算斷面上的平均流速(m/s)； ——修正系數(shù)，一般為1.0～1.4。計(jì)算過(guò)程整理如表4-5所示。因?yàn)槟敲从杀?-5可知摻氣時(shí)最大水深為9.19m，而依據(jù)后面的閘門及閘墩的設(shè)計(jì)時(shí)可知閘墩延伸至距堰頂豎直距離為26.16m，由表4-5知此處的摻氣水深為8,6m，導(dǎo)墻的高度在水面線的基礎(chǔ)上再加上0.5~1.5m，則導(dǎo)水墻高度為8.6+0.5＝9.1m，為便于施工可取9.5m，導(dǎo)水墻頂寬取1m。表4-5摻氣及波動(dòng)水深計(jì)算19.946.8925.629.1921.946.7026.368.9923.946.5127.118.8125.946.3527.818.6527.946.2028.468.5029.946.0629.148.3631.945.9429.718.2433.945.8130.408.1135.945.7031.017.9937.945.6031.547.9039.945.5132.087.8041.945.4132.647.7143.945.3233.177.6245.945.2433.707.5447.945.1634.197.4649.945.0934.707.3951.945.0135.227.3153.944.9535.687.2455.944.8836.167.1857.944.8336.577.1259.944.7737.007.0761.944.7137.517.0063.944.6637.876.9665.944.6138.336.9067.944.5338.976.8369.944.5239.106.81

5壩身泄水底孔設(shè)計(jì)5.1泄水孔類型選擇在水利樞紐中為滿足泄洪、發(fā)電、排沙、放空水庫(kù)及施工導(dǎo)流等要求，需要在重力壩體內(nèi)設(shè)置不同高程的泄水孔口，進(jìn)口一般布置在庫(kù)水位以下較深處。泄水孔按其孔口流態(tài)分為有壓泄水孔和無(wú)壓泄水孔；按其進(jìn)口高程可分為中孔和底孔。其中無(wú)壓孔的工作閘門布置在深孔進(jìn)口，為使工作閘門后形成無(wú)壓流，需將門后孔道的頂部抬高。檢修閘門一般設(shè)在工作閘門前部。泄流時(shí)工作閘門前的進(jìn)口段為有壓流，門后為無(wú)壓流。運(yùn)用時(shí)明流段水壓力小，孔壁可不用鋼板襯砌，施工較簡(jiǎn)便。與有壓孔相比，其流速相對(duì)較小，對(duì)壩體應(yīng)力和防滲影響不大。鑒于以上無(wú)壓孔的工作原理及其優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中壩身泄水孔擬采用無(wú)壓孔。考慮到協(xié)助泄洪及放空水庫(kù)的需要，重力壩淤沙高程為1406.9m，折坡點(diǎn)高程為1415m，故擬設(shè)置1個(gè)深孔，為安全起見且其高程擬取為1420m。而本工程發(fā)電站廠房設(shè)置為尾部地下式，那就需要設(shè)置引水發(fā)電孔，本設(shè)計(jì)中引水發(fā)電孔擬采用有壓孔，布置在左岸。6.5.2壩身泄水底孔布置壩身泄水孔可布置在非溢流壩段，也可布置在溢流壩段，但考慮到安全及便于施工的特點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中擬將1個(gè)底孔布置在右岸非溢流壩段。壩身泄水孔的組成部分有：進(jìn)口段、閘門控制段、洞身段、出口段和消能設(shè)施等。由于孔內(nèi)流速高，邊界條件復(fù)雜，應(yīng)特別重視進(jìn)口段、閘門段、漸變段及豎向連接等部位的體型設(shè)計(jì)，并應(yīng)注意施工質(zhì)量，提高表面平整度，以免引起空蝕破壞。（一）進(jìn)口段為使水流平順，減少進(jìn)口局部水頭損失，避免孔壁發(fā)生空蝕，進(jìn)口段采用四分之一橢圓曲線，進(jìn)口頂部橢圓長(zhǎng)軸取為水平，為了使水流條件更好，再取的傾角，橢圓長(zhǎng)短半軸之比，取進(jìn)口段末端的孔高，本設(shè)計(jì)根據(jù)泄洪要求及其他類似工程，擬采用10m，那么m。所以進(jìn)口曲線方程為：（5-1）（二）閘門段無(wú)壓泄水孔的工作閘門和檢修閘門均設(shè)在進(jìn)口段，且檢修閘門擬采用平面閘門，尺寸為11×11m，利用延伸至壩頂?shù)拈T機(jī)起吊；工作閘門擬采用弧形閘門，尺寸為10×10m，利用液壓式啟閉機(jī)起吊。檢修閘門槽前的入口段長(zhǎng)度控制在0.8~1.0倍工作閘門處的孔口高度范圍內(nèi)，此處擬取3.5m。檢修閘門槽與工作閘門之間的頂板布置成壓坡段，目的是利用收縮進(jìn)一步改善進(jìn)口的壓力分布和水流流態(tài)，壓坡段為等寬矩形斷面，頂板的坡率應(yīng)陡于曲線頂板末端的坡率，一般在1:4~1:6之間，此處擬采取1:4，壓坡段長(zhǎng)度取為5.05m。檢修門槽邊界突變，高速水流極易在門槽及其附近的邊壁和底板上發(fā)生空蝕，為減免空蝕，擬采用矩形收縮式門槽，其門槽寬為1m，深0.6m，錯(cuò)距0.07m，下游收縮邊墻斜率取，圓角半徑為1.58m。當(dāng)布置在進(jìn)口段的閘門開啟時(shí)，門后空氣會(huì)被高速水流帶走，造成門后的低壓區(qū)，產(chǎn)生空蝕和振動(dòng)，因此擬在工作閘門后設(shè)置通氣孔進(jìn)行補(bǔ)氣。其中通氣孔直徑可按式5-2估算。（5-2）式中：——通氣孔的通氣量，m3/s；——閘門全開時(shí)過(guò)流斷面流速，m/s；——閘門后泄水孔斷面面積，m2；——通氣孔允許風(fēng)速，取25m/s；——通氣孔斷面面積，m2；——通氣孔直徑，m。（三）孔身段本設(shè)計(jì)中的深孔孔身段擬采用城門洞形斷面。由以上分析可知斷面底寬擬取9m，高9m，上部半圓半徑為4.5m。泄流能力為（5-3）式中：——水流垂向收縮系數(shù)，取0.895；——流速系數(shù)，取0.975；——孔口的寬度和高度，均為9m；——孔口水頭，取52.35m。所以泄流能力為。豎曲線段深孔的豎曲線段常設(shè)計(jì)為拋物線，其方程為：（5-4）式中各字符含義同上，故可得方程為：（四）出口段因?yàn)橄掠嗡惠^高，尾水變幅較大，又考慮到與表孔泄洪效能效果相呼應(yīng)，方便施工，故出口段也是擬采用擴(kuò)散后的底流水躍消能。水流由出口段經(jīng)曲線擴(kuò)散段及斜坡擴(kuò)散段進(jìn)入消力池。其中曲線擴(kuò)散段與出口段及斜坡段相切，根據(jù)表孔消能特點(diǎn)即可確定出曲線擴(kuò)散段擬采用半徑為135.81m的圓弧，斜坡段擬采用斜率為1:1.53，之后再以半徑為21m的圓弧分別與直線段及消力池底板相切。其中消力池的設(shè)計(jì)類似于表孔消能時(shí)的設(shè)計(jì)，在此不再累述。6.5.3引水發(fā)電孔布置因?yàn)楸竟こ虜M采用地下式廠房，所以需要布置引水發(fā)電孔，布置成有壓孔。根據(jù)工程資料電站總裝機(jī)容量450MW(225MW×2)，年發(fā)電量20.35億kWh，故而本工程擬采取4個(gè)直徑為9m的有壓孔從水庫(kù)引水到地下廠房進(jìn)行發(fā)電。因?yàn)樨Q井式進(jìn)水口的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不受風(fēng)浪和冰的影響，抗震和穩(wěn)定性好，工程量小，造價(jià)較低，而且本工程左岸地質(zhì)條件較好、巖體比較完整，較適宜布置進(jìn)水口，故而進(jìn)水口擬采用豎井式。。閘門段因?yàn)槭怯袎毫鳎识鴮⑵矫鏅z修閘門設(shè)置在進(jìn)口段，弧形工作閘門設(shè)置在出口處。

致謝光陰似箭，歲月如梭，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在此我要衷心地感謝盧曉春老師在學(xué)業(yè)上對(duì)我的悉心教育指導(dǎo)，他嚴(yán)于律己、寬以待人、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)半載，卻給以終身受用無(wú)窮之道，他常常在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來(lái)審查、修改我的論文。再者我要感謝的是我的班主任黃耀英老師，是他將我引入了水電工程的大門，在近四年的時(shí)間里，常常為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓思路，精心點(diǎn)撥，熱忱鼓勵(lì)，他那開拓進(jìn)取的精神、高度的責(zé)任心都將使我終身受益。還有教過(guò)我的所有老