閘壩設(shè)計(jì)報(bào)告

1、1.4 擋水建筑物1.4.1 結(jié)構(gòu)布置擋水建筑物由左、右岸擋水壩組成。左、右岸擋水壩壩型均為混凝土重力壩，壩段為右岸擋水壩段，壩段為左岸擋水壩段，壩段長(zhǎng)分別為13.3m、24.9m，壩頂寬6.0m，壩頂高程2213.00m。、壩段均建在覆蓋層上，最低建基面高程2260.50m，最大壩高12.5m。壩體上游側(cè)在高程2269.50m處以11的反坡向上游懸挑1.5m至高程2211.00m，牛腿厚2.0m；高程2269.50m2261.50m為鉛直面，高程2261.50m2262.50m段坡度為10.5。下游壩坡坡度為11，起坡點(diǎn)高程為2261.50m。在上、下游高程2262.50m處設(shè)寬2.0m平臺(tái)

2、，重力壩最大底寬16.0m。1.4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算1.4.2.1 壩頂高程計(jì)算根據(jù)DL5108-1999混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，壩頂高程按正常蓄水位和校核洪水位加相應(yīng)的高差H確定，并取兩者中最大值作為壩頂(或防浪墻頂)高程，H值按下式計(jì)算： H=h1%+hz+hc (1.4-1)式中：H壩頂或防浪墻頂至設(shè)計(jì)水位的高差，m；h1%波高，m；hz波浪至設(shè)計(jì)水位的高差，m；hc安全超高，m。波浪要素按DL5011-1991水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范中的官?gòu)d水庫(kù)公式計(jì)算，重力壩壩頂高程計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1.4-1。表1.4-1 重力壩壩頂高程計(jì)算成果表工 況正常蓄水位工況校核洪水位工況水 位(m)2210.0

3、02211.86高差H波高(m)0.810.35波浪至設(shè)計(jì)水位的高差(m)0.210.10安全超高(m)0.500.40高差合計(jì)H(m)1.580.85計(jì)算壩頂高程(m)2211.582212.10根據(jù)表1.4-1壩頂高程計(jì)算成果，確定重力壩壩頂高程為2213.00m。1.4.2.2 穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算a) 計(jì)算公式按SL319-2005混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)公式及規(guī)定，對(duì)座落于覆蓋層地基上的重力壩分別采用純摩公式和材料力學(xué)公式計(jì)算抗滑穩(wěn)定和基底應(yīng)力?？够€(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算公式： (1.4-2)式中：KC沿壩基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f壩基底面與地基之間的摩擦系數(shù)；作用在壩段上的全部豎向荷載，kN

4、；作用在壩段上的全部水平向荷載，kN?；讘?yīng)力計(jì)算公式： (1.4-3)式中：基底應(yīng)力的最大值或最小值，kPa；作用在壩段上的全部豎向荷載，kN；作用在壩段上的全部豎向和水平荷載對(duì)于基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩，kN·m；A壩段基底面的面積，m2；W壩段基底面對(duì)于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩，m3。b) 計(jì)算工況及荷載組合：1) 工況1：基本組合1(正常蓄水工況)上游水位為正常蓄水位2210.00m，下游無(wú)水。荷載作用組合：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+泥沙壓力。2) 工況2：基本組合2(設(shè)計(jì)洪水工況)上游水位為設(shè)計(jì)洪水位2269.12m，下游水位2268.91m

5、。荷載作用組合：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+泥沙壓力。3) 工況3：基本組合3(工程完建工況)上、下游無(wú)水。荷載作用組合：自重。4) 工況4：特殊組合1(校核洪水工況)上游水位為校核洪水位2211.86m，下游水位2210.13m。荷載作用組合：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+泥沙壓力。5) 工況5：特殊組合2(正常蓄水位+地震情況)上游水位為正常蓄水位2210.00m，下游無(wú)水。荷載作用組合：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+泥沙壓力+地震作用。擋水建筑物抗滑穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算成果見(jiàn)表1.4-2。表1.4-2 擋水建筑物壩基抗滑穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算成果建筑物荷載組合計(jì)算工況

6、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)壩基應(yīng)力(kPa)不均勻系數(shù)kk上游下游擋水建筑物基本組合正常蓄水位1.052.14120.34216.052.01.195設(shè)計(jì)洪水位1.053.016.83152.382.01.983完建工況1.05+113.94192.442.01.689特殊組合校核洪水位1.001.9981.92133.332.51.516地震工況1.001.56141.51188.822.51.280注：重力壩基底應(yīng)力以SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范土基上基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值為控制。表1.4-2計(jì)算結(jié)果表明，左、右岸擋水建筑物壩基抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)在各種工況下均滿足規(guī)范要求。壩基無(wú)拉應(yīng)力

7、，基底平均壓應(yīng)力及最大壓應(yīng)力均不超過(guò)地基允許承載力350kPa，基底應(yīng)力的最大值與最小值之比均滿足規(guī)范要求。1.4.2.3 地基沉降計(jì)算地基沉降按以下公式計(jì)算： (1.4-4)式中：地基最終沉降量，mm；土層號(hào)；地基壓縮層計(jì)算深度范圍內(nèi)的土層數(shù)；基礎(chǔ)底面以下第i層土在平均自重應(yīng)力作用下的孔隙比；e2i基礎(chǔ)底面以下第i層土的平均自重應(yīng)力+平均附加應(yīng)力作用下的空隙比；i第i層土的厚度，mm；地基沉降修正值。經(jīng)計(jì)算，擋水建筑物地基最大沉降量為6.5cm，最大沉降量滿足規(guī)范的要求。1.5 泄水消能建筑物1.5.1 方案比選1.5.1.1 堰型比選*水電站泄水建筑物采用混凝土水閘，最大壩高為14.5m；

8、水庫(kù)庫(kù)容小，泥沙問(wèn)題嚴(yán)重，需考慮沖沙。據(jù)此工程特點(diǎn)擬定平底堰和駝峰堰兩種堰型方案進(jìn)行堰型比選。平底堰方案閘孔尺寸為10.0m×1.5m(寬×高)，堰頂高程為2262.50m，閘頂高程為2213.00m，最大閘高14.5m。駝峰堰方案閘孔尺寸為10.0m×6.0m(寬×高)，上游堰高取0.24Hd(Hd為定型設(shè)計(jì)水頭，Hd=6.25m)，即堰頂高程2264.00m，閘頂高程2213.50m，最大閘高為15.0m。泄洪閘堰面曲線由三段圓弧相切連接而成，上游段圓弧半徑為9.0m，圓心角28°；中間圓弧半徑為3.15m，圓心角56°；下游段圓

9、弧半徑為9.0m，圓心角28°。泄洪沖沙閘由三段圓弧和一段直線相切連接而成，上游段圓弧半徑為9.0m，圓心角28°；中間圓弧半徑為3.15m，圓心角62°；下游段圓弧半徑為3.68m，圓心角34°；中間圓弧與下游圓弧之間用坡比為11.5的直線相連，駝峰堰堰面曲線見(jiàn)圖1.5-1。圖1.5-1 駝峰堰方案堰面曲線兩種比選堰型方案上游特征水位、工程量及投資見(jiàn)表1.5-1。表1.5-1 堰型比選各方案比較表項(xiàng) 目單 位數(shù) 量平底堰方案駝峰堰方案特征水位校核洪水位(P0.2%)m2211.862212.21設(shè)計(jì)洪水位(P2%)m2269.122210.08壩頂高程

10、m2213.002213.50工程量土石方開(kāi)挖m31105511519混 凝 土m31881119681鋼 筋t891944金屬結(jié)構(gòu)t306282工程投資萬(wàn)元25282581工程投資差萬(wàn)元59注：表中工程量?jī)H為擋水建筑物、泄水建筑物部分主要工程量。駝峰堰流量系數(shù)雖然比平底堰大，但因堰頂高程較平底堰高1.5m，上游校核洪水位比平底堰高0.41m，壩頂高程高0.5m，其泄流能力大的特點(diǎn)未得到充分體現(xiàn)。平底堰方案工程投資為2258萬(wàn)元，較駝峰堰方案少59萬(wàn)元；同時(shí)平底堰構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，有利于泥沙出庫(kù)，故本階段泄洪(沖沙)閘堰型比選推薦平底堰方案。1.5.1.2 閘孔尺寸比選a) 閘底板高程的選定

11、本工程泄水建筑物由布置于主河道部位的1孔泄洪沖沙閘和2孔泄洪閘組成，采用開(kāi)敞式平底閘。壩址處河床地面平均高程約2262.50m。泄水閘閘底板高程以增加泄流能力和利于排沙為原則選定為2262.50m。b) 閘孔尺寸比選1) 比選孔口尺寸擬定根據(jù)我國(guó)已建工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合本工程覆蓋層地基工程特性，本工程過(guò)閘單寬流量初擬為30m3/(s·m)40m3/(s·m)。*水電站非常運(yùn)用洪水重現(xiàn)期500年相應(yīng)洪水洪峰流量為1208m3/s，則*水電站溢流閘孔凈寬約為30.2m40.2m。本工程孔口高度為1.5m(2210.00m-2262.50m)，根據(jù)DL/T 5039-1995水利水電工

12、程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范中“表A1露頂式閘門的孔口尺寸”推薦的孔口寬度為8.0m16m，則閘孔數(shù)為2孔5孔，根據(jù)壩址處河道條件，選定閘孔孔數(shù)為3孔。根據(jù)四川省工程咨詢研究院川工咨2009181號(hào)關(guān)于四川省甘孜州定曲河*水電站預(yù)可行性研究工程方案技術(shù)評(píng)估意見(jiàn)的函中第七章“6 校核洪水位2211.01m，較正常蓄水位2210.00m高，下階段考慮適當(dāng)增大泄洪寬度，降低校核洪水位?！敝庖?jiàn)，并結(jié)合本工程實(shí)際情況，本階段擬定4個(gè)孔口尺寸8.0m×1.5m(寬×高，下同)、10.0m×1.5m、12.0m×1.5m、14.0m×1.5m四個(gè)方案進(jìn)行孔口尺寸比選。

13、2) 孔口尺寸比較與選擇各孔口尺寸方案特征水位、壩頂高程、水力學(xué)計(jì)算成果見(jiàn)表1.5-2，工程量及投資見(jiàn)表1.5-3。表1.5-2 各孔口尺寸比選方案特性表比選方案方案1方案2方案3方案4孔口寬度(m)8.010.012.014.0校核洪水位(m)2212.132211.862211.452211.21下泄校核洪水時(shí)下游水位(m)2210.132210.132210.132210.13上下游水位差(m)2.01.130.120.48壩頂高程(m)2213.442212.112212.162212.06閘室總寬(m)24.030.036.042.0單寬流量(m3/s)50.340.333.621.

14、8閘室長(zhǎng)度(m)22.020.020.020.0消力池長(zhǎng)度(m)25.2523.5123.0522.55海漫長(zhǎng)度(m)56.051.046.041.0出池流速(m/s)5.14.33.93.6從表1.5-2可知，下泄校核洪水時(shí)下游水位為2210.13m，已高于正常蓄水位，表明受下游河道過(guò)流能力的限制，上游校核洪水位已無(wú)法降至正常蓄水位以下。各方案隨著孔口尺寸的加大上游校核洪水位逐漸降低，上、下游水位差逐漸減小，消力池和海漫長(zhǎng)度逐漸減短，流速逐漸減小，但均相差不大。從水力學(xué)方面，各方案并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，僅方案1單寬流量較其它方案略大。表1.5-3 各孔口尺寸比選方案主要工程量及投資表比選方案方案1方

15、案2方案3方案4孔口寬度(m)8101214項(xiàng) 目單 位數(shù) 量土方明挖m355848568485919964016石方明挖m312101142011619521014抗沖耐磨混凝土(C40，二級(jí)配)m31122118213911552壩體混凝土(C30，二級(jí)配)m3269285301311壩體混凝土(C25，二級(jí)配)m39183894992059555擋水壩壩體混凝土(C20，三級(jí)配)m39221846116216911鋼筋t924891906923振沖碎石樁m2914302521112552鋼筋石籠m33110293929842924金屬結(jié)構(gòu)t268306315412工程投資萬(wàn)元304530

16、0331183212備注：僅為攔河壩部分工程量。從表1.5-3可見(jiàn)，方案24隨著孔口寬度的增大，泄洪(沖沙)閘、消力池的混凝土、鋼筋、金屬結(jié)構(gòu)工程量均在增大，僅左右岸擋水壩混凝土工程量在減少。但隨著孔口寬度的增大，兩岸開(kāi)挖及支護(hù)工程量增加；從工程投資方面，以方案2的投資最少，方案3較方案2多115萬(wàn)元，方案4較2多269萬(wàn)元。方案1由于閘室長(zhǎng)度和左右岸擋水壩的工程量增加，雖然金屬結(jié)構(gòu)的工程量減小，但工程投資比方案2多42萬(wàn)元。因此，從工程量及投資方面，方案2最優(yōu)，方案1、3次之，方案4最差。綜上所述，方案2水力學(xué)條件適中，工程投資省，故本階段孔口尺寸比選推薦方案2，即泄水建筑物孔口尺寸為10m

17、×1.5m(寬×高)。1.5.2 結(jié)構(gòu)布置消能防沖計(jì)算成果表明，泄洪(沖沙)閘三孔同時(shí)開(kāi)啟敞泄各頻率洪水時(shí)下游均不需要消能工?？紤]到水庫(kù)排沙調(diào)度運(yùn)行要求及洪水特點(diǎn)，需開(kāi)啟單孔泄洪閘沖沙下泄小流量。根據(jù)首部樞紐布置，確定左側(cè)3閘為泄洪沖沙閘，下游設(shè)直立式導(dǎo)墻將泄洪沖沙閘消力池和泄洪閘斜坡護(hù)坦分開(kāi)，以便泄洪沖沙閘能單獨(dú)運(yùn)行。泄水建筑物布置于河床部位，由1孔泄洪沖沙閘及2孔泄洪閘組成，孔口尺寸均為10.0m×1.5m(寬×高)。1.5.2.1 泄洪沖沙閘1孔泄洪沖沙閘為壩段，壩段長(zhǎng)13.0m。閘頂高程2213.00m，最低建基面高程2258.50m，最大閘高1

18、4.5m。為較好地適應(yīng)地基變形，泄洪沖沙閘為“U”型結(jié)構(gòu)，墩中分縫，縫墩厚3.0m，邊墩厚1.5m。泄洪沖沙閘閘室為開(kāi)敞式，溢流堰采用平底堰，堰頂高程2262.50m，閘室順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)20.0m，閘孔寬度為10.0m，閘室下游末端通過(guò)14的斜坡與消力池相連，斜坡起點(diǎn)樁號(hào)為壩0+012.00。閘孔內(nèi)設(shè)一扇平面工作門和一扇平板檢修門(與泄洪閘共用)，平板工作門孔口尺寸為10m×1.5m(寬×高)，由設(shè)置在壩頂?shù)?×630kN固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)操作；平板檢修門孔口尺寸為10m×1.5m(寬×高)，由設(shè)置在壩頂?shù)?×250kN的單向門機(jī)啟閉。閘

19、室上游設(shè)混凝土鋪蓋和束水墻，鋪蓋長(zhǎng)30.0m，厚度為1.0m，頂面高程2262.50m；束水墻位于2#泄洪閘和泄洪沖沙閘之間，長(zhǎng)30.0m，厚3.0m0.5m，墻頂高程2261.00m。泄洪沖沙閘下游接消力池，消力池底板頂面高程2260.50m，池長(zhǎng)23.0m，池寬10.0m，底板厚度為1.6m，池尾連續(xù)式尾坎坎頂高程2262.00m，坎頂寬度為1.0m。為減小底板揚(yáng)壓力，消力池底板設(shè)有15mm排水孔，孔底設(shè)厚50cm反濾層。消力池兩側(cè)混凝土邊墻長(zhǎng)21.0m，頂寬1.5m，左側(cè)墻頂高程2211.00m，右側(cè)墻頂高程2210.00m。消力池下游接長(zhǎng)48.0m的鋼筋石籠海漫進(jìn)行防護(hù)，末端以11的坡

20、比與下游河床相連。海漫左側(cè)岸坡采用坡比為11厚1.5m的混凝土進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)高程為2211.00m。1.5.2.2 泄洪閘2孔泄洪閘分別為、壩段，壩段長(zhǎng)均為13.0m。閘頂高程2213.00m，最低建基面高程2258.50m，最大閘高14.5m。為較好地適應(yīng)地基變形，泄洪閘采用“U”型結(jié)構(gòu)，墩中分縫，縫墩厚3.0m，邊墩厚1.5m。泄洪閘閘室為開(kāi)敞式，溢流堰采用平底堰，堰頂高程2262.50m，閘室順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)20.0m，閘孔寬度為10m。閘室上游設(shè)9.5m長(zhǎng)鋼筋混凝土鋪蓋，鋪蓋厚度為1.0m，頂面高程2262.50m。閘孔內(nèi)均設(shè)一扇平面工作門和一扇平板檢修門(共用)，平板工作門尺寸為10m&

21、#215;1.5m(寬×高)，由設(shè)置在壩頂?shù)?×630kN固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)操作；平板檢修門孔口尺寸為10m×1.5m(寬×高)，由設(shè)置在壩頂?shù)?×250kN的單向門機(jī)啟閉。泄洪閘下游接斜坡護(hù)坦，護(hù)坦長(zhǎng)21.0m，寬23.0m，厚1.6m，縱坡i1.852%；為減小底板揚(yáng)壓力，護(hù)坦設(shè)有15mm排水孔，孔底設(shè)厚50cm反濾層。兩側(cè)混凝土邊墻長(zhǎng)21.0m，厚1.5m，左側(cè)墻頂高程2210.00m，右側(cè)墻頂高程2211.00m。護(hù)坦下游接長(zhǎng)48.0m的鋼筋石籠海漫進(jìn)行防護(hù)，末端以11的坡比與下游河床相連。單個(gè)鋼筋石籠尺寸為1.2m×1.0m&

22、#215;1.0m(長(zhǎng)×寬×高)，主筋28，網(wǎng)格筋22，網(wǎng)格尺寸15cm×15cm。海漫右側(cè)岸坡采用坡比為11厚1.5m的混凝土進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)高程為2211.00m。為溝通混凝土閘壩左右岸交通，在泄洪(沖沙)閘上游側(cè)設(shè)寬4.0m的交通橋，交通橋上部結(jié)構(gòu)采取預(yù)制T形梁。1.5.3 設(shè)計(jì)計(jì)算和試驗(yàn)研究1.5.3.1 壩頂高程計(jì)算本工程正常蓄水位2210.00m，設(shè)計(jì)洪水位2269.12m(P=2%)，校核洪水位2211.86m(P=0.2%)。根據(jù)SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，閘壩壩頂高程應(yīng)根據(jù)擋水和泄水兩種運(yùn)行情況確定。擋水時(shí)，壩頂高程不應(yīng)低于水閘正常蓄水

23、位(或最高擋水位)加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高之和；泄水時(shí)，壩頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水位(或校核洪水位)與相應(yīng)安全超高值之和。壩頂超高H值按下式計(jì)算： H=hp+hz+hc (1.5-1)式中：H閘壩壩頂至計(jì)算靜水位的高差，m；hp波列累積頻率p的波高，混凝土閘壩為3級(jí)建筑物，p=5%，m；hz波浪中心線至水庫(kù)靜水位高度，m；hc閘壩安全超高值，m。波浪要素按DL5011-1991水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范中的官?gòu)d水庫(kù)公式計(jì)算，壩頂高程計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1.5-4。表1.5-4 混凝土閘壩壩頂高程計(jì)算成果表工 況正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位水 位(m)2210.002269.122211.86高差H波高

24、hp(m)0.61-波浪超高h(yuǎn)z(m)0.19-安全超高h(yuǎn)c(m)0.400.100.50高差合計(jì)H(m)1.260.100.50計(jì)算壩頂高程(m)2211.262210.422212.36從表1.5-4可知，混凝土閘壩最大計(jì)算壩頂高程為2212.36m，考慮擋水建筑物與泄水建筑物壩頂高程一致，確定泄水建筑物泄洪(沖沙)閘壩頂高程為2213.00m。根據(jù)模型試驗(yàn)成果，在下泄校核頻率(P=0.2%)流量時(shí)，閘前最小行進(jìn)流速為3.21m/s，閘前水面線高程為2211.32m。根據(jù)閘室寬度，本工程交通橋高度為1.25m，交通橋底部高程為2211.15m，交通橋不會(huì)影響泄洪。1.5.3.2 穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)

25、算a) 計(jì)算公式計(jì)算公式與擋水建筑物計(jì)算公式一致，見(jiàn)公式1.4-2和公式1.4-3。b) 計(jì)算工況及荷載組合：1) 工況1：基本組合1(正常蓄水工況)上游水位為正常蓄水位2210.00m，閘門全關(guān)，下游無(wú)水。荷載作用組合：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+泥沙壓力。2) 工況2：基本組合2(設(shè)計(jì)洪水工況)上游水位為設(shè)計(jì)洪水位2269.12m，下游水位2268.91m。荷載作用組合：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+泥沙壓力。3) 工況3：基本組合3(工程完建工況)上、下游無(wú)水。荷載作用組合：自重。4) 工況4：特殊組合1(校核洪水工況)上游水位為校核洪水位2211.86m，下游水位22

26、10.13m。荷載作用組合：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+泥沙壓力。5) 工況5：特殊組合2(正常蓄水位+地震情況)上游水位為正常蓄水位2210.00m，下游無(wú)水。荷載作用組合：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+泥沙壓力+地震作用。6) 工況6：特殊組合3(檢修情況)上游水位為正常蓄水位2210.00m，下游無(wú)水。荷載作用組合：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+泥沙壓力。泄洪(沖沙)閘抗滑穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算成果見(jiàn)表1.5-5。表1.5-5 泄洪(沖沙)閘壩基抗滑穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算成果建筑物荷載組合計(jì)算工況抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)閘基應(yīng)力(kPa)不均勻系數(shù)kk上游下游泄洪沖沙閘基本組合

27、正常蓄水位1.252.01136.11118.932.01.314設(shè)計(jì)洪水位1.252.3689.8383.542.01.015完建工況1.25+116.23124.512.01.011特殊組合校核洪水位1.101.8291.1480.022.51.139地震工況1.051.56153.16161.352.51.049檢修工況1.101.18111.62149.612.51.212表1.5-5計(jì)算結(jié)果表明，泄洪(沖沙)閘壩基抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)在各種工況下均滿足規(guī)范要求。壩基無(wú)拉應(yīng)力，基底平均壓應(yīng)力及最大壓應(yīng)力均不超過(guò)地基允許承載力350kPa，基底應(yīng)力的最大值與最小值之比均滿足規(guī)范要求。1.5.

28、3.3 地基沉降計(jì)算地基沉降計(jì)算公式和擋水建筑物一致，見(jiàn)公式1.4-4。經(jīng)計(jì)算，泄洪(沖沙)閘最大沉降量為5.4cm，與相鄰擋水建筑物沉降差為1.1cm，最大沉降量及沉降差均滿足規(guī)范的要求。1.5.3.4 泄流能力計(jì)算閘室堰流泄流能力計(jì)算公式： (1.5-2)式中：Q過(guò)閘流量，m3/s；m堰流流量系數(shù)；堰流側(cè)收縮系數(shù)；堰流淹沒(méi)系數(shù)；B0閘孔總凈寬，m；g重力加速度，可采用9.81m/s2；H0計(jì)入行近流速水頭的堰上水頭，m。閘室孔流泄流能力計(jì)算公式： (1.5-3)式中：Q過(guò)閘流量，m3/s；孔流流量系數(shù)；孔流淹沒(méi)系數(shù)；B0閘孔總凈寬，m；g重力加速度，可采用9.81m/s2；he孔口高度，m

29、；H0計(jì)入行近流速水頭的堰上水頭，m。有關(guān)系數(shù)的計(jì)算按SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范查取或計(jì)算，泄洪(沖沙)閘3孔全開(kāi)時(shí)的泄流能力計(jì)算成果見(jiàn)表1.5-6。表1.5-6 泄洪(沖沙)閘泄流能力計(jì)算成果表庫(kù)水位(m)2262.52263.52264.02264.52265.02265.5下泄流量(m3/s)0.034.410.4106.3148.1191.1庫(kù)水位(m)2266.02266.52261.02261.52268.02268.5下泄流量(m3/s)254.1311.1380.9450.1526.6602.4庫(kù)水位(m)2269.02269.52210.02210.522211.522

30、11.88下泄流量(m3/s)684.3166.2858.6951.01143.01211.61.5.3.5 消能防沖計(jì)算*水電站運(yùn)行方式：當(dāng)入庫(kù)流量小于額定引用流量(11.8m3/s)時(shí)，水庫(kù)水位在正常蓄水位和死水位之間運(yùn)行，電站按入庫(kù)流量發(fā)電。當(dāng)入庫(kù)流量大于額定引用流量而小于停機(jī)敞泄排沙流量(215m3/s)時(shí)，水庫(kù)降低水位至排沙水位2269.00m，機(jī)組全部投入運(yùn)行，多余水量通過(guò)泄洪(沖沙)閘泄洪。當(dāng)入庫(kù)流量大于停機(jī)敞泄排沙流量(215m3/s)時(shí)，不考慮機(jī)組過(guò)流參與泄洪，電站停機(jī)，泄洪(沖沙)閘閘門全開(kāi)敞泄，水庫(kù)水位自然壅高。根據(jù)以上運(yùn)行方式，當(dāng)入庫(kù)流量小于215m3/s時(shí)，擬定單開(kāi)泄

31、洪沖沙閘泄洪；當(dāng)入庫(kù)流量大于215m3/s時(shí)，泄洪閘和泄洪沖沙閘同時(shí)開(kāi)啟聯(lián)合泄洪。a) 泄洪閘和泄洪沖沙閘消能防沖計(jì)算根據(jù)SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范，消力池水躍的收縮水深及躍后水深按下列公式計(jì)算： (1.5-4) (1.5-5)式中：hc收縮水深，m；hc躍后水深，m；T0由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能，m；水流動(dòng)能校正系數(shù)，可采用1.01.05；q過(guò)閘單寬流量，m2/s；流速系數(shù)，可采用0.951.0；b1消力池首端寬度，m；b2消力池末端寬度，m。根據(jù)公式(1.5-4)、(1.5-5)，計(jì)算泄洪閘、泄洪沖沙閘各級(jí)流量的收縮水深、躍后水深及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1.5-1。表1.5-1 泄洪閘、泄

32、洪沖沙閘收縮水深、躍后水深計(jì)算成果表調(diào)度方式單開(kāi)泄洪沖沙閘同時(shí)開(kāi)啟泄洪閘和泄洪沖沙閘下泄流量Q(m3/s)100150200148(P=3.3%)806(P=2%)1208(P=0.2%)消力池寬度(m)10.010.010.033.033.033.0上游水位(m)2269.002269.002269.002269.392269.122211.86下游水位(m)2264.362264.852265.542268.622268.912210.13海漫高程(m)2262.502262.502262.502262.502262.502262.50佛汝德數(shù)Fr13.122.341.311.121.11

33、1.69收縮水深hc(m)1.011.613.342.602.153.64躍后水深hc(m)4.04.594.125.185.426.80表1.5-1(續(xù))調(diào)度方式單開(kāi)泄洪沖沙閘同時(shí)開(kāi)啟泄洪閘和泄洪沖沙閘下游水深ht(m)1.862.353.046.126.418.23hhc-ht(m)2.142.241.68-0.94-0.99-1.43水躍型式遠(yuǎn)離水躍遠(yuǎn)離水躍遠(yuǎn)離水躍淹沒(méi)水躍淹沒(méi)水躍淹沒(méi)水躍是否需要消能工要要要否否否由表1.5-1可知，當(dāng)單開(kāi)泄洪沖沙閘下泄小流量時(shí)均需修建消能工，三孔同時(shí)開(kāi)啟下泄大流量時(shí)不需修建消能工。故僅在泄洪沖沙閘后設(shè)置消力池，泄洪閘后接斜坡護(hù)坦。根據(jù)河床地形地質(zhì)條件，

34、經(jīng)過(guò)消能型式的比較，泄洪沖沙閘消能工采用綜合式消力池。綜合式消力池尾坎后收縮斷面水深hc1計(jì)算公式如下： (1.5-6)式中：hc1消力池尾坎后收縮水深，m；ht下游水深，m；Frt下游水深對(duì)應(yīng)的佛汝德數(shù)。下游水深對(duì)應(yīng)的佛汝德數(shù)Frt計(jì)算公式如下： (1.5-1)綜合式消力池尾坎坎高c計(jì)算公式如下： (1.5-8)式中：c消力池尾坎坎高，m；坎后收縮斷面流速系數(shù)，按折線型寬頂堰溢流，取為0.85；m過(guò)坎水流的流量系數(shù)，按折線型寬頂堰溢流，取m0.42。綜合式消力池池深d計(jì)算公式如下： (1.5-9)式中：d消力池尾坎坎高，m；水躍淹沒(méi)系數(shù)，可取1.051.10；hc消力池水躍躍后水深，m。消力

35、池池長(zhǎng)Lj計(jì)算公式如下： (1.5-10)式中：消力池池長(zhǎng)，m；水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)，可取0.10.8；hc消力池水躍收縮水深，m。hc消力池水躍躍后水深，m。消力池底板厚度t計(jì)算式如下： (1.5-11)式中：消力池底板始端厚度(m)； 消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.150.20，本報(bào)告??； 閘孔泄水時(shí)的上、下游水位差(m)； 消力池單寬流量(m2/s)。海漫長(zhǎng)度按下式計(jì)算： (1.5-12)式中： 海漫長(zhǎng)度(m)； 消力池末端單寬流量(m3/s)； 海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，可根據(jù)SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范表B.2.1查得，由于本工程地基為沖洪積物，含漂砂卵礫石，介于粘土與礫石之間，取。根據(jù)以上

36、公式計(jì)算，泄洪(沖沙)閘消能防沖計(jì)算成果見(jiàn)表1.5-8。表1.5-8 泄洪(沖沙)閘消能防沖計(jì)算成果表調(diào)度方式單開(kāi)泄洪沖沙閘同時(shí)開(kāi)啟泄洪閘和泄洪沖沙閘下泄流量(m3/s)100150200148(P=3.3%)806(P=2%)1208(P=0.2%)消力池寬度(m)10.010.010.033.033.033.0上游水位(m)2269.002269.002269.002269.392269.122211.86下游水位(m)2264.362264.852265.542268.622268.912210.13海漫高程(m)2262.002262.002262.002262.002262.0022

37、62.00坎高(m)0.830.891.05-消力池深(m)1.361.421.25-消力池長(zhǎng)(m)20.9522.8321.84-消力池底板/護(hù)坦厚(m)0.931.111.331.081.141.53海漫長(zhǎng)度(m)11.220.524.534.236.239.2從表1.5-8可知，計(jì)算坎高最大值為1.05m，消力池深度最大值為1.42m，消力池池長(zhǎng)最大值為22.83m，護(hù)坦厚度最大值為1.53m，海漫長(zhǎng)度最大值為39.2m。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，消力池坎高取1.0m，消力池深取1.5m，消力池長(zhǎng)度取23.15m，護(hù)坦厚度取1.6m，海漫長(zhǎng)度取40m。1.5.3.6 水工模型試驗(yàn)本階段我院科研所

38、對(duì)*水電站首部樞紐進(jìn)行水工整體模型試驗(yàn)，以驗(yàn)證首部樞紐布置及泄水建筑物設(shè)計(jì)的合理性，檢驗(yàn)泄水建筑物的泄流能力、水流流態(tài)、消能防沖及沖沙效果，量測(cè)各工況水面線及沿程流速、壓力，并針對(duì)相關(guān)問(wèn)題，尋求合理有效的解決辦法和改進(jìn)措施。試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵罁?jù)重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，模型比尺140，河道總長(zhǎng)1000m，其中上游300m，下游100m，河道地形根據(jù)1500地形圖用水泥砂漿抹制，泄水建筑物用有機(jī)玻璃制作。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)本報(bào)告附件四川省甘孜州定曲河*水電站水工整體模型試驗(yàn)報(bào)告，現(xiàn)將試驗(yàn)報(bào)告主要結(jié)論簡(jiǎn)述如下。a) 泄流能力*水電站試驗(yàn)泄流能力與設(shè)計(jì)計(jì)算泄流能力比較見(jiàn)表1.5-9。表1.5-9 泄流能力設(shè)計(jì)值與試驗(yàn)值對(duì)比

39、表洪水頻率(%)0.213.335上游水位(m)2211.862210.122269.392269.11設(shè)計(jì)泄量(m3/s)1208880148103試驗(yàn)泄量(m3/s)1329916833180偏差(%)10.0210.9111.3610.95表1.5-9表明，混凝土閘壩的泄流能力滿足設(shè)計(jì)要求，并有一定的富余。b) 水面線及沿程壓力P=0.2%頻率下，閘室水面線最高高程為2212.62m，1#、2#泄洪閘之間墩頭水面高程最高為2212.90m，泄洪閘護(hù)坦、泄洪沖沙閘消力池、海漫區(qū)水面線最高為2211.18m。P=1%頻率下，1#、2#泄洪閘之間墩頭水面高程最高為2211.10m，泄洪閘護(hù)坦內(nèi)

40、水面線高程最高為2269.18m，泄洪沖沙閘消力池內(nèi)水面線高程最高為2210.34m、海漫區(qū)水面線高程最高為2269.90m。三孔全開(kāi)下泄各特征頻率流量，閘室段、下游護(hù)坦及消力池內(nèi)測(cè)點(diǎn)時(shí)均壓力均為正值，各測(cè)點(diǎn)壓力值隨下泄流量增加而增大，相同樁號(hào)測(cè)點(diǎn)泄洪沖沙閘壓力值均大于2#泄洪閘壓力值，各工況下測(cè)點(diǎn)壓力最大值均位于消力池尾坎前。三孔局部均勻開(kāi)啟運(yùn)行，樁號(hào)壩0+018.000處壓力最小，為1.69kPa。c) 消能防沖三孔全開(kāi)下泄各特征頻率流量，閘室、護(hù)坦、海漫區(qū)及下游流速隨下泄流量減小而減小。P=0.2%工況下游流速最大，閘室最大流速為1.19m/s，護(hù)坦為6.42m/s，海漫區(qū)為5.12m/

41、s；下泄流量Q=100m3/s時(shí)，單開(kāi)泄洪沖沙閘1.40m、上游水位2269.81m下運(yùn)行，樁號(hào)壩0+051.000處流速為5.68m/s；下泄流量Q=166m3/s、三孔均開(kāi)0.80m、上游水位2269.42m下運(yùn)行，海漫區(qū)內(nèi)流速小于1.5m/s；下泄流量Q=196m3/s、三孔均開(kāi)1.00m、上游水位2269.28m下運(yùn)行，海漫區(qū)內(nèi)最大流速位于2#泄洪閘孔中線壩0+051.000處，為2.11m/s。三孔全開(kāi)下泄各特征頻率流量，下游沖刷不明顯，P=0.2%工況下沖坑最深，深度1.14m，隨著特征頻率泄量減少?zèng)_坑深度逐漸減小。下泄流量Q=100m3/s時(shí)，單開(kāi)泄洪沖沙閘1.40m運(yùn)行，沖坑最

42、深2.68m。下泄流量215m3/sQ100m3/s時(shí)，三孔均開(kāi)運(yùn)行時(shí)，下游沖刷不明顯，沖坑深度很小。d) 泄水消能建筑物結(jié)構(gòu)布置通過(guò)對(duì)泄水建筑物進(jìn)行泄流能力、水面線及沿程壓力、消能防沖的試驗(yàn)，泄水消能建筑物結(jié)構(gòu)布置型式合理。e) 沖沙效果下泄流量Q200m3/s時(shí)，全開(kāi)泄洪沖沙閘放庫(kù)沖沙，庫(kù)水位從2269.00m開(kāi)始下降，運(yùn)行時(shí)間約160分鐘(模型約25分鐘)后，攔沙坎前可以達(dá)到“門前清”；下泄流量200m3/sQ230m3/s時(shí)，全開(kāi)泄洪沖沙閘并均開(kāi)1#、2#泄洪閘0.5m，拉沙運(yùn)行160分鐘(模型約25分鐘)后，攔沙坎前可以達(dá)到“門前清”；下泄流量230m3/sQ215m3/s時(shí)，全開(kāi)泄

43、洪沖沙閘并均開(kāi)1#、2#泄洪閘1.0m，拉沙運(yùn)行160分鐘(模型約25分鐘)后，攔沙坎前可以達(dá)到“門前清”；當(dāng)下泄流量Q215m3/s三孔全開(kāi)泄洪拉沙，拉沙130分鐘(模型約20分鐘)后攔沙坎前都可以達(dá)到“門前清”，但護(hù)坦、消力池、海漫內(nèi)淤沙較多，隨著三孔全開(kāi)下泄流量的增加和拉沙時(shí)間的延長(zhǎng)，上游淤沙逐漸被拉干凈，下游護(hù)坦、消力池、海漫內(nèi)淤沙隨著泄量的增加逐漸被帶往下游。f) 運(yùn)行方式下泄流量Q215m3/s時(shí)，三孔全開(kāi)敞泄；當(dāng)下泄流量215m3/sQ100m3/s時(shí)，推薦使用三孔均開(kāi)運(yùn)行；當(dāng)下泄流量Q100m3/s時(shí)，單獨(dú)局開(kāi)泄洪沖沙閘運(yùn)行。1.6 擋水建筑物、泄水建筑物材料設(shè)計(jì)要求、基礎(chǔ)處理

44、和滲控措施1.6.1 材料設(shè)計(jì)要求上游鋪蓋表層0.5m采用C40W6F150混凝土，底層0.5m采用C20W6F150混凝土。上游束水墻采用C20W6F150混凝土。左右岸擋水壩采用C20W6F150混凝土。泄洪閘、泄洪沖沙閘底板表層0.5m采用C40W6F150混凝土，底板底層1.5m和閘墩采用C25W6F150混凝土。消力池和斜坡護(hù)坦表層0.5m采用C40W6F150混凝土，底層1.1m采用C20W6F150混凝土；消力池、護(hù)坦邊墻及導(dǎo)墻采用C25W6F150混凝土。海漫兩岸護(hù)坡采用C20F150混凝土。防滲墻采用C25W10混凝土。壩頂結(jié)構(gòu)的交通橋、門機(jī)軌道梁、卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)排架均采用C3

45、0F150混凝土?；炷灵l壩混凝土強(qiáng)度等級(jí)分區(qū)見(jiàn)圖“*-可研-水工-32”。1.6.2 分縫分塊及止水混凝土閘壩壩頂軸線總長(zhǎng)11.2m，設(shè)4道永久橫縫，共為5個(gè)壩段，右岸擋水壩段長(zhǎng)13.3m，左岸擋水壩段長(zhǎng)24.9m，中間三孔泄洪沖沙閘壩段長(zhǎng)均為13.0m。左右岸擋水壩及泄洪閘上游鋪蓋長(zhǎng)1.1m，泄洪沖沙閘上游鋪蓋長(zhǎng)30.0m，鋪蓋總寬69.1m，鋪蓋共設(shè)5道永久橫縫，共為6塊，各塊寬2.5m22.0m；泄洪沖沙閘前鋪蓋設(shè)2道縱縫，共為3塊，各塊長(zhǎng)1.0m12.0m。下游消力池和護(hù)坦間設(shè)一道永久橫縫，寬度分別為28.4m、16.0m。壩體橫縫上游側(cè)設(shè)三道止水，第一道為銅止水，第三道為橡膠止水，

46、中間一道為正方形瀝青井，瀝青井邊長(zhǎng)為0.25m，內(nèi)設(shè)兩根14電熱鋼筋。鋪蓋間伸縮縫及其與壩體間伸縮縫內(nèi)設(shè)兩道止水，頂層為銅止水，底層為橡膠止水，并與壩體橫縫止水相連形成封閉系統(tǒng)。防滲墻頂部與鋪蓋間設(shè)一道銅片止水，并與鋪蓋伸縮縫止水相連形成封閉。消力池、護(hù)坦與泄洪(沖沙)閘閘室間永久縫設(shè)一道銅片止水。首部樞紐止水布置見(jiàn)圖“*-可研-水工-33、34”。1.6.3 基礎(chǔ)處理和滲控措施1.6.3.1 地基工程地質(zhì)條件河床覆蓋層厚約26.0m21.5m，從上往下可分為三層：I層為沖、洪積混合堆積含漂、卵礫石層，厚約3.5m1.0m，松散稍密狀；II層為沖洪積砂卵礫石夾少量漂石層，厚約12m11m，泥質(zhì)膠結(jié)，中密密實(shí)狀；III層為沖積混合堆積砂礫石夾碎石層，厚約5m8.4m，泥質(zhì)膠結(jié)，間隙充填粘性土及粉砂，結(jié)構(gòu)致密。兩岸及覆蓋層下伏基巖地層巖