A江壩后式廠房雙曲拱壩設(shè)計說明書

1、摘 要 A江是我國東南地區(qū)的一條河流，根據(jù)流域規(guī)劃擬建一座水電站。 A江水利樞紐同時兼有防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合作用，水庫正常蓄水位183.75m，設(shè)計洪水位186.7m，校核洪水位189.80m，汛前限制水位182m，死水位164m，尾水位103.5m億m33。A江水利樞紐工程等別為一等，工程規(guī)模為大1型工程，主要建筑物級別為1級，次要建筑物級別為3級，臨時性建筑物級別為4級。A江水利樞紐的主要組成建筑物有擋水建筑物、主副廠房、泄水建筑物、過木筏道等。經(jīng)過壩型比選，選定擋水建筑物為一變圓心變外半徑的雙曲拱壩，壩頂弦長312m，最大壩高100.4m，壩底厚25.7m，壩頂寬8.5m。 設(shè)計

2、中對四種工況的壩體應(yīng)力分別采用了電算和手算，手算運(yùn)用拱冠梁法。泄水建筑物由兩個淺孔和兩個中孔組成：淺孔位于兩岸，孔口寬8.5m，高8.0m，進(jìn)口底高程為164m，出口底高程為154m；中孔位于水電站進(jìn)水口兩側(cè)，孔口寬7.5m，高m，進(jìn)口底高程為135m，出口底高程為130m。在壩身泄水孔的上下游側(cè)分別布置檢修閘門和工作閘門，檢修閘門采用平板門，工作閘門采用弧形閘門，在每一個工作閘門的上方有啟閉機(jī)房，淺孔啟閉機(jī)房高程為m，中孔啟閉機(jī)房高程為m。泄槽支撐結(jié)構(gòu)采用框架式結(jié)構(gòu)?？岔敻叱虨?17.m,淺孔反弧半徑為40m,中孔反弧半徑為50m。泄槽直線段的坡度與孔身底部坡度一致,挑射角=20o,導(dǎo)墻厚度

3、為1.0m, 淺孔導(dǎo)墻高度為m,中孔導(dǎo)墻高度為11m。壩后式廠房裝有4臺5萬kW的發(fā)電機(jī)組，主廠房長81m，寬18m，副廠房長66m，寬10m，安裝場長21m，寬18m。壓力管道的直徑為，進(jìn)水口底高程為。發(fā)電機(jī)層高程為，尾水管底高程為，廠房頂高程為。為防止壩基滲漏，在壩基靠近上游側(cè)進(jìn)行帷幕灌漿，并且為了減少壩基的揚(yáng)壓力，在灌漿帷幕之后設(shè)置排水孔。各孔間距均為。為了防止混凝土產(chǎn)生裂縫，拱壩壩體設(shè)置橫縫，橫縫面上需設(shè)置鍵槽，以咬合加固，增強(qiáng)壩體的抗剪能力。當(dāng)?shù)讓捲?050m以上的拱壩，才考慮設(shè)置縱橫縫，而本設(shè)計中，拱壩壩底寬為25.7m，小于40m，故可不設(shè)置縱縫。AbstractA jiang

4、is a river which lies in southeast of China.According to drainage area programming,a water power station is planning to built on it . A jiang hydrocomplex plays an important parts in flood control ,waterpower, irrigation, fishery and so on.The reservoir normal water level is 183.75m,design flood lev

5、el is 186.7m,maximum flood level is 189.80m,flood control level is 182m,dead water level is 164m, tailwater level of hydropower station is .The dead reservoir capacity is 476,000,000m3,and the total reservoir capacity is 960,000,000 m3. The hydraulic engineering grade is Grade I. The key 、secondary

6、and temporary structures grade is Grade I、III and IV. The key hydroproject is consist of water retaining structure,power house,auxiliary room,sluice structure,raft sluice,and so on.The water retaining structure is a double curvature arch dam.The length of the axis of crest dam is about 312m.Maximum

7、height of the dam is 100.4m,the thickness of the bottom of the dam is 25.7m,and the width of the top of the dam is 8.5m.In this design, we use two different methods to calculate the stess of the arch dam in four status.One is using program ,the other is using crown cantilever method to calculate. Th

8、e release structure is comprised of 2 mid-level outlet and 2 short-level outlet.The width of the short-level outlet is m,and the height is m;the width of the mid-level outlet is 7.5m,and the height is m.The upstream and the downstream side of every outlet are a bulkhead gate and a operating gate whi

9、ch is a radial gate.There is a room where a gate hoist is put above every service gate.The two rooms which are above the mid-level outlet service gate are at an elevation of metres,and the other two rooms are at an elevation of metres.The intake of the mid-level outlet is at an elevation of 135 metr

10、es,and the intake of the short-level outlet is at an elevation of 164 metres. The power house lies at the damtoe.The dimensions of the power house and the auxiliary room are 81m18m and 66m10m.The generator floor is at an elevation of metres,and the bottom of the draft tube is at an elevation of 90.8

11、 metres, the top of the power house is at an elevation of 130.5 metres ,and the intake of hydropower station is at an elevation of 152.4 metres. In case of leakage of the dam foundation,there need curtain grouting at the base of the dam,behind which there are drainage holes which can decrease the up

12、lift pressure of the dam foundation. In radial directions it needs to set key strench, which will reinforce the resistant of shearing intension of the dam.For the bottom of the dam is smaller than 4050 metres, so it needs no longitudinal joints.目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc231970610 第一章 綜合說明

13、PAGEREF _Toc231970610 h - 7 - HYPERLINK l _Toc231970611 概述 PAGEREF _Toc231970611 h - 7 - HYPERLINK l _Toc231970612 樞紐概述 PAGEREF _Toc231970612 h - 7 - HYPERLINK l _Toc231970613 工程特性表 PAGEREF _Toc231970613 h - 8 - HYPERLINK l _Toc231970614 第二章 設(shè)計資料 PAGEREF _Toc231970614 h - 10 - HYPERLINK l _Toc231970

14、615 樞紐任務(wù) PAGEREF _Toc231970615 h - 10 - HYPERLINK l _Toc231970616 根本資料 PAGEREF _Toc231970616 h - 10 - HYPERLINK l _Toc231970617 自然地理 PAGEREF _Toc231970617 h - 10 - HYPERLINK l _Toc231970618 工程地質(zhì) PAGEREF _Toc231970618 h - 13 - HYPERLINK l _Toc231970619 筑壩材料 PAGEREF _Toc231970619 h - 14 - HYPERLINK l

15、_Toc231970620 庫區(qū)經(jīng)濟(jì) PAGEREF _Toc231970620 h - 15 - HYPERLINK l _Toc231970621 其它 PAGEREF _Toc231970621 h - 15 - HYPERLINK l _Toc231970622 第三章 洪水調(diào)節(jié) PAGEREF _Toc231970622 h - 16 - HYPERLINK l _Toc231970623 泄水建筑物型式選擇 PAGEREF _Toc231970623 h - 16 - HYPERLINK l _Toc231970624 確定工程等別和級別 PAGEREF _Toc231970624

16、 h - 17 - HYPERLINK l _Toc231970625 工程等級 PAGEREF _Toc231970625 h - 17 - HYPERLINK l _Toc231970626 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc231970626 h - 18 - HYPERLINK l _Toc231970627 洪水標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc231970627 h - 18 - HYPERLINK l _Toc231970628 水庫運(yùn)用方式 PAGEREF _Toc231970628 h - 18 - HYPERLINK l _Toc231970629 調(diào)洪演算及設(shè)計根本數(shù)據(jù) PA

17、GEREF _Toc231970629 h - 18 - HYPERLINK l _Toc231970630 調(diào)洪演算的目的 PAGEREF _Toc231970630 h - 18 - HYPERLINK l _Toc231970631 調(diào)洪演算的原理 PAGEREF _Toc231970631 h - 18 - HYPERLINK l _Toc231970632 計算方法 PAGEREF _Toc231970632 h - 20 - HYPERLINK l _Toc231970633 3.4.4 泄洪方案的選擇 PAGEREF _Toc231970633 h - 20 - HYPERLIN

18、K l _Toc231970634 第四章 壩型選擇及樞紐布置 PAGEREF _Toc231970634 h - 24 - HYPERLINK l _Toc231970635 4.1 壩址壩型選擇 PAGEREF _Toc231970635 h - 24 - HYPERLINK l _Toc231970636 混凝土重力壩 PAGEREF _Toc231970636 h - 24 - HYPERLINK l _Toc231970637 土石壩 PAGEREF _Toc231970637 h - 25 - HYPERLINK l _Toc231970638 拱壩 PAGEREF _Toc231

19、970638 h - 25 - HYPERLINK l _Toc231970639 混凝土面板堆石壩 PAGEREF _Toc231970639 h - 26 - HYPERLINK l _Toc231970640 綜合選擇 PAGEREF _Toc231970640 h - 26 - HYPERLINK l _Toc231970641 壩體形態(tài)選擇 PAGEREF _Toc231970641 h - 26 - HYPERLINK l _Toc231970642 雙曲拱壩 PAGEREF _Toc231970642 h - 26 - HYPERLINK l _Toc231970643 4單曲拱

20、壩 PAGEREF _Toc231970643 h - 27 - HYPERLINK l _Toc231970644 壩型比擬 PAGEREF _Toc231970644 h - 27 - HYPERLINK l _Toc231970645 方案比擬 PAGEREF _Toc231970645 h - 27 - HYPERLINK l _Toc231970646 最大壩高計算 PAGEREF _Toc231970646 h - 27 - HYPERLINK l _Toc231970647 重力壩方案 PAGEREF _Toc231970647 h - 28 - HYPERLINK l _Toc

21、231970648 拱壩方案 PAGEREF _Toc231970648 h - 29 - HYPERLINK l _Toc231970649 組成建筑物及樞紐布置 PAGEREF _Toc231970649 h - 30 - HYPERLINK l _Toc231970650 組成建筑物 PAGEREF _Toc231970650 h - 30 - HYPERLINK l _Toc231970651 樞紐布置 PAGEREF _Toc231970651 h - 30 - HYPERLINK l _Toc231970652 泄水建筑物型式選擇 PAGEREF _Toc231970652 h -

22、 30 - HYPERLINK l _Toc231970653 廠房及引水系統(tǒng)布置 PAGEREF _Toc231970653 h - 30 - HYPERLINK l _Toc231970654 4.7 樞紐總體布置 PAGEREF _Toc231970654 h - 30 - HYPERLINK l _Toc231970655 拱壩形態(tài)和剖面尺寸的擬定 PAGEREF _Toc231970655 h - 31 - HYPERLINK l _Toc231970656 拱壩形式選擇 PAGEREF _Toc231970656 h - 31 - HYPERLINK l _Toc231970657

23、 拱冠梁剖面尺寸的擬定 PAGEREF _Toc231970657 h - 31 - HYPERLINK l _Toc231970658 拱壩的布置 PAGEREF _Toc231970658 h - 33 - HYPERLINK l _Toc231970659 拱壩布置的原那么： PAGEREF _Toc231970659 h - 33 - HYPERLINK l _Toc231970660 拱壩布置步驟 PAGEREF _Toc231970660 h - 34 - HYPERLINK l _Toc231970661 拱壩的荷載及其組合 PAGEREF _Toc231970661 h - 3

24、5 - HYPERLINK l _Toc231970662 荷載及計算 PAGEREF _Toc231970662 h - 35 - HYPERLINK l _Toc231970663 荷載組合 PAGEREF _Toc231970663 h - 40 - HYPERLINK l _Toc231970664 計算原理和計算步驟 PAGEREF _Toc231970664 h - 41 - HYPERLINK l _Toc231970665 計算原理 PAGEREF _Toc231970665 h - 41 - HYPERLINK l _Toc231970666 計算步驟 PAGEREF _To

25、c231970666 h - 41 - HYPERLINK l _Toc231970667 拱壩應(yīng)力分析(電算,手算) PAGEREF _Toc231970667 h - 41 - HYPERLINK l _Toc231970668 手算 PAGEREF _Toc231970668 h - 42 - HYPERLINK l _Toc231970669 壩肩穩(wěn)定驗(yàn)算 PAGEREF _Toc231970669 h - 48 - HYPERLINK l _Toc231970670 根本資料 PAGEREF _Toc231970670 h - 48 - HYPERLINK l _Toc2319706

26、71 驗(yàn)算原理 PAGEREF _Toc231970671 h - 49 - HYPERLINK l _Toc231970672 主要作用力計算 PAGEREF _Toc231970672 h - 50 - HYPERLINK l _Toc231970673 驗(yàn)算工況 PAGEREF _Toc231970673 h - 51 - HYPERLINK l _Toc231970674 .5驗(yàn)算結(jié)果 PAGEREF _Toc231970674 h - 51 - HYPERLINK l _Toc231970675 第六章 泄水建筑物設(shè)計 PAGEREF _Toc231970675 h - 52 - H

27、YPERLINK l _Toc231970676 泄水建筑物組成與布置 PAGEREF _Toc231970676 h - 52 - HYPERLINK l _Toc231970677 壩身進(jìn)水口設(shè)計 PAGEREF _Toc231970677 h - 52 - HYPERLINK l _Toc231970678 管徑的計算 PAGEREF _Toc231970678 h - 52 - HYPERLINK l _Toc231970679 進(jìn)水口的高程 PAGEREF _Toc231970679 h - 52 - HYPERLINK l _Toc231970680 6.3 泄槽設(shè)計計算 PAGE

28、REF _Toc231970680 h - 53 - HYPERLINK l _Toc231970681 6.4 導(dǎo)墻設(shè)計 PAGEREF _Toc231970681 h - 53 - HYPERLINK l _Toc231970682 6.5 消能防沖計算 PAGEREF _Toc231970682 h - 54 - HYPERLINK l _Toc231970683 6.6 泄水孔口應(yīng)力及配筋 PAGEREF _Toc231970683 h - 56 - HYPERLINK l _Toc231970684 計算原理 PAGEREF _Toc231970684 h - 56 - HYPERL

29、INK l _Toc231970685 壩內(nèi)孔口的形狀和作用力 PAGEREF _Toc231970685 h - 56 - HYPERLINK l _Toc231970686 6.6.3 矩形孔口的應(yīng)力計算 PAGEREF _Toc231970686 h - 58 - HYPERLINK l _Toc231970687 配筋計算 PAGEREF _Toc231970687 h - 60 - HYPERLINK l _Toc231970688 第七章 壩體細(xì)部構(gòu)造及地基處理 PAGEREF _Toc231970688 h - 61 - HYPERLINK l _Toc231970689 壩體構(gòu)

30、造與細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc231970689 h - 61 - HYPERLINK l _Toc231970690 壩體與壩面 PAGEREF _Toc231970690 h - 61 - HYPERLINK l _Toc231970691 壩體分縫 PAGEREF _Toc231970691 h - 61 - HYPERLINK l _Toc231970692 壩內(nèi)廊道和壩后工作橋 PAGEREF _Toc231970692 h - 62 - HYPERLINK l _Toc231970693 壩基處理 PAGEREF _Toc231970693 h - 63 - HYPER

31、LINK l _Toc231970694 壩基處理的一般要求 PAGEREF _Toc231970694 h - 63 - HYPERLINK l _Toc231970695 地基的處理和開挖 PAGEREF _Toc231970695 h - 63 - HYPERLINK l _Toc231970696 壩基排水 PAGEREF _Toc231970696 h - 64 - HYPERLINK l _Toc231970697 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc231970697 h - 65 - HYPERLINK l _Toc231970698 結(jié)語 PAGEREF _Toc2319706

32、98 h - 67 -第一章 綜合說明樞紐概述 A江是我國東南地區(qū)的一條河流，流向自西向東，流經(jīng)省南部地區(qū)，匯入東海，干流全長153公里，流域面積4860平方公里。根據(jù)流域規(guī)劃擬建一座水電站，本設(shè)計任務(wù)是對A江水利樞紐進(jìn)行設(shè)計。A江水利樞紐是一項(xiàng)同時兼顧防洪，發(fā)電，灌溉，漁業(yè)等綜合作用的水利工程。壩址以上流域面積2761平方公里, 水庫正常蓄水位為183.75m，汛前限制水位為182m，死水位為164m，設(shè)計水位為186.7m，校核水位為189.80m。 電站多年平均發(fā)電量為5.08億度，4臺機(jī)組滿載時的流量為338m3/s,尾水位。正常蓄水位時，水庫面積為35.6平方公里，為開展養(yǎng)殖創(chuàng)造了有

33、利條件，同時增加灌溉面積250萬畝。A江水利樞紐的主要組成建筑物有攔河大壩，壩后式廠房，泄水建筑物，過木筏道，開關(guān)站以及上壩公路等。攔河大壩為雙曲拱壩，最大壩高為100.4m，主體工程量約為362860m3左右，壩頂寬8.5m，壩頂拱弦長約312m，壩底寬25.7m。壩后式廠房裝有4臺5萬kW的發(fā)電機(jī)組，主廠房長81m，寬18m，副廠房長66m，寬10m，安裝場長21m，寬18m,尾水管底高程為。發(fā)電機(jī)層高程。泄水建筑物由兩個淺孔和兩個中孔組成：淺孔位于兩岸，孔口寬8.5m，高8.0m，進(jìn)口底高程為164.0m，出口底高程為154.0m；中孔位于水電站進(jìn)水口兩側(cè)，孔口寬7.5m，高m，進(jìn)口底高

34、程為135.0m，出口底高程為130.0m。在壩身泄水孔的上下游側(cè)分別布置檢修閘門和工作閘門，檢修閘門采用平板門，工作閘門采用弧形閘門，在每一個工作閘門的上方有啟閉機(jī)房，淺孔啟閉機(jī)房高程為1m，中孔啟閉機(jī)房高程為m。泄槽支撐結(jié)構(gòu)采用框架式結(jié)構(gòu)?？岔敻叱虨?17.4m,淺孔反弧半徑為35m,中孔反弧半徑為50m。泄槽直線段的坡度與孔身底部坡度一致,挑射角=20o,導(dǎo)墻厚度為, 淺孔導(dǎo)墻高度為m,中孔導(dǎo)墻高度為11m。過木筏道位于右岸。根據(jù)林業(yè)部的要求，每年木材過壩量為m3，起木材最大長度為10m，大頭直徑為100cm。開關(guān)站長66m，寬26m，位于左岸。設(shè)計要求在明確設(shè)計任務(wù)及對原始資料進(jìn)行綜合

35、分析的根底上，要求：(1)根據(jù)防洪要求，對水庫進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計算，確定壩頂?shù)母叱毯托顾ㄖ锟卓诔叽纭?2)通過分析，對可能的方案進(jìn)行比擬，確定樞紐組成建筑物的形式，輪廓尺寸及水利樞紐布置方案。(3)詳細(xì)做出大壩設(shè)計，并通過比擬確定壩的根本剖面和輪廓尺寸，擬定地基處理方案和壩身構(gòu)造，進(jìn)行水利計算、靜力計算。(4)對地基處理待壩型選定后指定進(jìn)行設(shè)計，選擇泄水建筑物的形式與輪廓尺寸，確定布置方案，擬訂細(xì)部構(gòu)造，進(jìn)行水利計算、靜力計算。(5)對A江水利樞紐各組成建筑物進(jìn)行總體布置以及細(xì)部構(gòu)造設(shè)計。表1-1 工程特性表水 庫 特 性水庫水位死水位高程m汛前限制水位高程m正常蓄水位高程183.75m設(shè)計洪

36、水位高程186.70m校核洪水位高程189.80m主要建筑物大壩資料大壩級別級大壩型式雙曲拱壩壩頂高程192.4m壩底高程0m最大壩高100.4m壩頂弦長312.00m壩頂厚度8.50m壩底厚度2m混凝土方量362860立方米泄水建筑物泄洪方式/孔口尺寸進(jìn)口高程出口高程兩淺孔8.58m2兩中孔7.5m2閘門形式檢修閘門平板閘門，設(shè)在進(jìn)口處工作閘門弧形閘門，設(shè)在出口處表1-1泄水建筑物消能方式滑雪道式泄槽挑流對撞消能P=1下泄流量6600m3/s下泄流量6880m3/s廠房最大引用流量338 m3/s裝機(jī)容量4kW引水道型式鋼管數(shù)量4條內(nèi)徑4.6m第二章 設(shè)計資料A江是我國東南地區(qū)的一條河流，根

37、據(jù)流域規(guī)劃擬建一水電站。本設(shè)計的任務(wù)是對A江水利樞紐進(jìn)行設(shè)計，其根本設(shè)計要求如下。本工程同時兼有防洪，發(fā)電，灌溉，漁業(yè)等綜合利用。水電站裝機(jī)容量為20 萬kW，多年平均發(fā)電量8億度。正常蓄水位183.75m，汛前限制水位182m，死水位164m,4臺機(jī)滿載時的流量338m3/s，尾水位，廠房形式為壩后式。本工程建成后，可增加保灌面積250萬畝，減輕洪水對A江A市和A平原的威脅，在遇到P=0.02%和P=0.1%頻率的洪水時，經(jīng)水庫調(diào)洪后，洪峰流量由原來的14900m3/s、11700m3/s分別削減為7600m3/s、6600m3/s，要求設(shè)計洪水時最大下泄流量限制為6600m3/s，正常蓄水

38、位時，水庫面積為3平方公里，可為開展養(yǎng)殖創(chuàng)造有利條件。此外，根據(jù)林業(yè)部的要求，每年木材過壩量為33.3萬立方米，其木材最大長度為10m，大頭直徑為100cm。自然地理 .1流域概況 A江為我國東南部的一條河流，流向自西向東，流經(jīng)A省南部地區(qū)，匯入東海，干流全長153km，流域面積4860km2。 壩址以上流域面積2761 km2，流域境內(nèi)為山區(qū)，平均高度662m，最高山峰達(dá)1921m，流域境內(nèi)氣候濕潤，雨量充分為熱帶氣候。徑流主要來自自降雨，小局部由地下水補(bǔ)給，每年40.97，因?yàn)楹拥蓝?，調(diào)蓄水能力低，匯流快，由暴雨產(chǎn)生的洪水迅速漲落，一次洪水過程線尖瘦，屬于典型的山區(qū)性河流。流域境內(nèi)以農(nóng)林為

39、主，森林茂盛，植被良好，水土流失不嚴(yán)重，樞紐下游為A省的重要農(nóng)副業(yè)基地A平原。壩址下游約50公里有縣級城市兩座，在河流入海處有省直轄市一座。.2氣候特性(1)氣溫 壩址處的多年的平均氣溫為C，月平均氣溫最低一月份5C，最高七月份29C，實(shí)測極端最低氣溫C，最高為C。(2)濕度年平均相對濕度79左右，其中以6月份87為最大，1月份72為最少，日變化較大。(3)降雨量壩址以上流域的年平均降雨量為1680毫米，實(shí)測年最大降雨量為2389毫米，最少為1380毫米，雨量在年內(nèi)分配不均，其中49月份的占年降雨量的75，5、6月份的占全年的1/ 3。 表21 各月雨量的雨型及日數(shù)統(tǒng)計表月份項(xiàng)目1234567

40、89101112全年實(shí)際天數(shù)d312831303130313130313031mm34571212109876410-30雨日mm23458965432130以上雨日mm911856322100(4)蒸發(fā)量：壩址處多年蒸發(fā)量為1349毫米，其中以7月份最大，月蒸發(fā)量217毫米，2月份為最小，月蒸發(fā)量45.4毫米。(5)風(fēng)向風(fēng)力實(shí)測最大的風(fēng)速為71m/sec，風(fēng)向西北偏西，吹程公里，多年平均最大風(fēng)速為：汛期12m/sec，非汛期13m/sec，風(fēng)向根本垂直壩軸線，吹程4公里。(6)水庫水溫 據(jù)資料分析，各層水溫的多年平均水溫(TH)及年變幅(TC)按以下公式計算： TH =Tc其中：H為水深。.

41、3水文特征(1)正常徑流根據(jù)資料分析，壩址處的多年平均徑流量為100m3/s，多年m3，各頻率的月平均量見表：表22 各頻率的月平均流量月份頻率123456789101112多年平均1116267324490689679346263331102121113186578179235364510537352177210737773150502149891412162777844442616169780819477312718422151213457495252236691215426115523651031622152951156167312424100(2)洪峰流量和總量根據(jù)水文資料推算，壩址處

42、的洪峰流量和總量如下：a.洪峰流量Q3310m3/s，Cv=0.45,Cs=4Cv, 皮型線，各頻率流量如下表所示：表23 各頻率流量表頻率0.0215102050備注流量1490011700m3/sb.洪峰總量三日洪水總量的均值W億m3，Cv=0.38,Cs=3Cv,皮型線，各頻率流量如下表所示：表24 各頻率流量表頻率15102050備注總量Wp億m3可能最大三日洪量為15/4億m3。三日洪水過程線見附圖c.施工期的設(shè)計洪水頻率量表25 施工期的設(shè)計洪水頻率量施工時段頻率104月96月103月116月112月122月備注52087177213671367884824101673141010

43、7210726545962012751045784784434332(3)固體徑流量及水庫淤積據(jù)水文站實(shí)測資料分析，年固體徑流總量為331萬噸，百年后水庫淤積高程115m3，內(nèi)摩擦角10。(4)其他本壩址地震烈度為7。工程地質(zhì).1庫區(qū)工程地質(zhì)庫區(qū)巖性以火山巖和沉積巖為主，褶皺規(guī)模不大，均為背斜，兩翼地層平緩，并且不對稱。有較大的斷層二條，這些褶皺和斷層呈北東向展布，以壓扭性為主，傾角較陡，延伸長度達(dá)幾至幾十公里，斷層單寬1米左右。個別達(dá)10米以上。斷層破碎都已膠結(jié)。庫區(qū)水文地質(zhì)簡單，以裂隙水為主，地下分水嶺均高出庫水位以上。.2壩址工程地質(zhì)(1)地貌壩址處的河床寬度為100m，河底高程100m

44、，水深13m。河谷近似“V型，兩岸約4060。河床覆蓋層由大塊石、卵石組成。厚度約56m，兩岸山坡為第四系覆蓋層，厚度為510m左右。(2)巖性和工程地質(zhì)壩基為花崗巖，風(fēng)化較淺，巖性均一，新鮮堅硬完整，抗壓強(qiáng)度達(dá)120200MPa。壩址的地質(zhì)構(gòu)造簡單，無大的地質(zhì)構(gòu)造，緩傾角節(jié)理延伸短，整體滑動可能性小。但陡傾角節(jié)理較發(fā)育，以構(gòu)造節(jié)理為主，左右岸各有走向互相垂直的二組節(jié)理。其中一組近似平行于山坡等高線，方向見地形圖，節(jié)理傾角約3590，節(jié)理面無夾泥存在。壩址處的水文地址較簡單，未發(fā)現(xiàn)裂隙承壓水。(3) 巖石的物理力學(xué)性質(zhì)表26 巖石的物理力學(xué)性質(zhì)表巖性或地質(zhì)構(gòu)造容重kN/m3孔隙率%抗壓強(qiáng)度MP

45、a彈性模量(MPa)摩擦系數(shù)粘著力MPa泊松比抗剪系數(shù)抗剪斷系數(shù)干濕干飽和混凝土基巖內(nèi)部混凝土基巖內(nèi)部花崗斑巖2101902.2104節(jié)理面相對隔水層離基巖外表深15m。筑壩材料.1石料壩區(qū)大局部地區(qū)為花崗巖，基巖埋深淺，極易開采，且河床覆蓋層中的塊石、卵石可利用，因此筑壩石料極易解決。.2砂料在壩下游勘探6個砂料場，最遠(yuǎn)料場離壩約9km，以石英破碎帶的料場為主，初估砂料儲量430萬m3。經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)，砂石料符合標(biāo)準(zhǔn)要求。壩址處缺乏筑壩的土料。庫區(qū)經(jīng)濟(jì)庫區(qū)除有小片盆地外，其余多為高山峽谷地帶。耕地主要分布在小片盆地上，高山上的森林茂密。在正常蓄水位時，需遷移人口21444人，拆遷房屋19240間

46、，淹沒、浸沒耕地16804畝，淹沒森林面積18450畝，淹沒縣社建造的二座小型水電站(裝機(jī)2210kW等，共需賠償費(fèi)4120萬元。其它.1對外交通本壩址上游左岸30km處有鐵路干線車站，另有公路與壩址下游50km的兩座縣城相通，兩縣城有公路和水路與河流入海處的直轄市相連，對外交通較為方便。.2附屬工廠和生活建筑區(qū)壩址下游兩岸有較大的沖積臺地，地形平緩面積較大，適宜布置工廠和生活建筑區(qū)。.3負(fù)荷位置本電站主要供給壩下游A平原的農(nóng)村生產(chǎn)用電及直轄市的工業(yè)用電，并擔(dān)負(fù)A電網(wǎng)的局部調(diào)峰任務(wù)。.4壩頂有雙線公路布置的要求第三章 洪水調(diào)節(jié) 本工程已選定拱壩方案(見后)，故泄水建筑物型式選擇需要考慮拱壩結(jié)構(gòu)

47、的特點(diǎn)，其泄洪方式，有：表孔溢流、壩身開孔泄流淺孔或中孔、壩身溢洪道和利用導(dǎo)流隧洞泄洪等。1表孔溢流方案：突出優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是壩身薄弱，需設(shè)置泄槽或滑雪道結(jié)構(gòu)。實(shí)體的泄槽結(jié)構(gòu)工程量較大，不經(jīng)濟(jì)，輕型的滑雪道結(jié)構(gòu)易引起振動，穩(wěn)定性不好。此外，表孔結(jié)構(gòu)使壩體堰頂以上失去空間結(jié)構(gòu)作用，拱的空間結(jié)構(gòu)作用從堰頂高程以下才能得以發(fā)揮。 (2) 壩身開孔方案：實(shí)驗(yàn)研究說明，壩身開孔方案包括淺孔和中孔方案。為合理布置廠房，淺孔或中孔設(shè)在兩岸，對稱布置，可利用水流對撞消耗能量。其優(yōu)點(diǎn)與表孔溢流方案相同，適當(dāng)尺寸的孔口對壩體應(yīng)力影響不大，利用壩身開孔可節(jié)省另

48、建溢洪道的投資。缺點(diǎn)是當(dāng)水流過壩后需設(shè)置滑雪道泄槽，并進(jìn)行合理選型和布置。泄槽假設(shè)做成排架式，進(jìn)廠公路可從排架間穿過。此外，應(yīng)注意開孔數(shù)量和設(shè)置高程，假設(shè)同一高程開孔數(shù)量多，該層拱圈削弱較多，應(yīng)盡量防止。壩身開孔方案：實(shí)驗(yàn)研究說明，壩身開孔方案包括淺孔和中孔方案。為合理布置廠房，淺孔或中孔設(shè)在兩岸，對稱布置，可利用水流對撞消耗能量。其優(yōu)點(diǎn)與表孔溢流方案相同，適當(dāng)尺寸的孔口對壩體應(yīng)力影響不大，利用壩身開孔可節(jié)省另建溢洪道的投資。缺點(diǎn)是當(dāng)水流過壩后需設(shè)置滑雪道泄槽，并進(jìn)行合理選型和布置。泄槽假設(shè)做成排架式，進(jìn)廠公路可從排架間穿過。此外，應(yīng)注意開孔數(shù)量和設(shè)置高程，假設(shè)同一高程開孔數(shù)量多，該層拱圈削弱

49、較多，應(yīng)盡量防止。3利用導(dǎo)流隧洞泄洪方案：拱壩的施工導(dǎo)流須采用一次斷流方案，故施工時需在某一岸開挖導(dǎo)流隧洞，以便壩體施工，竣工后導(dǎo)流隧洞完成自己的使命，不再使用。為充分利用現(xiàn)成的洞子，水利建設(shè)中常將進(jìn)口段改建成“龍?zhí)ь^，將導(dǎo)流隧洞改建成泄洪洞，以節(jié)省工程投資。結(jié)合該工程的實(shí)際情況，考慮因?qū)Я鞫撮L度較短，改建成泄洪洞后，除“龍?zhí)ь^局部外可利用的長度不長，加上改建局部的開挖和老洞的封堵，實(shí)際并不能有效節(jié)省工程投資，故需認(rèn)真比擬決定。4壩外溢洪道泄洪方案：該方案適用于有天然埡口，便于布置正槽式溢洪道的地形條件。A江提供的地形圖壩址附近，未見有天然埡口地形，故不考慮該方案。 5 方案選擇：依據(jù)A江水利

50、樞紐的具體情況，全面綜合比擬以上所述四種方案，壩外溢洪道泄洪方案和利用導(dǎo)流隧洞方案不及采用表孔溢流和壩身泄水孔方案，采用滑雪道結(jié)構(gòu)工程投資遠(yuǎn)小于修建壩外泄水建筑物的工程投資，故初步選擇以下方案進(jìn)行調(diào)洪演算：1 4表孔+2中孔泄洪方案2 2淺孔+2中孔泄洪方案3 4中孔泄洪方案4 壩身泄流與利用導(dǎo)流隧洞工程等級在工程平安與經(jīng)濟(jì)之間存在著矛盾，為使工程的平安可靠性與其造價的經(jīng)濟(jì)合理性適當(dāng)統(tǒng)一起來，水利樞紐及其組成建筑物要分等分級，即先按工程的規(guī)模、效益及其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，將水利樞紐分等，而后再對各組成建筑物按其所屬樞紐等別，建筑物作用及重要性進(jìn)行分級。本工程校核水位為189.80m1億m31

51、0億m3，根據(jù)我國水利部頒發(fā)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)SDJ12-78?水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)山區(qū)、丘陵區(qū)局部?，結(jié)合A江樞紐給定的特征水位和根本資料，通盤考慮水庫總庫容、防洪效益、裝機(jī)容量等因素，確定A江水利樞紐工程等別為一等，工程規(guī)模為大1型工程，主要建筑物級別為1級，次要建筑物級別為3級，臨時性建筑物級別為4級。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)混凝土拱壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)SL282-2003規(guī)定：對于根本荷載組合，允許拉應(yīng)力為Pa，平安系數(shù)為；對于非地震情況特殊荷載組合，允許拉應(yīng)力為Pa，平安系數(shù)為；混凝土極限抗壓強(qiáng)度指90d齡期15cm立方體的強(qiáng)度，保證率為80%，那么混凝土的容許壓應(yīng)力為混凝土極限抗壓強(qiáng)度除以平安系數(shù)；當(dāng)

52、考慮地震荷載時，允許拉應(yīng)力可適當(dāng)提高，但不超過30% MPa。洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為五千年一遇。根據(jù)上述分析，本工程采用2淺孔和2中孔泄洪方案，在不影響工程效益前提下，盡量降低壩高可大大節(jié)省投資，故水庫在洪水期的運(yùn)用方式為：洪水到來之前開閘放水，騰空水庫，將庫水位降落至汛前限制水位182m處，即起調(diào)水位，起調(diào)流量為正常水位下開啟淺、中孔時對應(yīng)的下泄流量及發(fā)電流量之和。調(diào)洪演算的目的1、 根據(jù)防洪要求，對水庫進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計算，以確定上游不同洪水標(biāo)準(zhǔn)下的下泄流量，然后確定出設(shè)計洪水位和校核洪水位。2、根據(jù)調(diào)洪演算得出設(shè)計水位下的下泄流量，以選定泄洪方式和擬定泄洪建筑物的孔口

53、尺寸。調(diào)洪演算的原理洪水在水庫中行進(jìn)時，水庫沿程的水位、流量、過水?dāng)嗝?、流速等均隨時間變化，其流態(tài)屬于明渠非恒定流。根據(jù)水力學(xué)明渠非恒定流的根本方程，即圣維南方程組為：連續(xù)性方程： 3-1運(yùn)動方程：- 3-2式中：過水?dāng)嗝婷娣em2t時間sQ流量m3/ss沿水流方向的距離mZ水位mg重力加速度m/sv斷面平均流速m/sk流速模量m3/s通常，采用簡化的瞬態(tài)法來解這個方程組。瞬態(tài)法將上式進(jìn)行簡化而得出根本公式，在結(jié)合水庫的特有條件對根本公式進(jìn)一步簡化，那么得出專用于水庫調(diào)洪計算的實(shí)用公式： 3-3式中：Q1，Q2分別為計算時段初、末的入庫流量m3/s計算時段中的平均入庫流量m3/s，它等于Q1+Q

54、2/2q1，q2分別為計算時段初、末的下泄流量m3/s計算時段中的平均下泄流量m3/s，即等于q1+q2/2V1、V2分別為計算時段初、末的水庫蓄水量m3V為V1、V2之差t計算時段，一般取16小時，需化為秒。這個公式實(shí)際表現(xiàn)為一個水量平衡方程式。當(dāng)水庫入庫洪水過程線時，Q1、Q2、均為：V1、q1 那么是計算時段t開始時的初始條件。于是，式中的未知數(shù)僅剩下V2、q2。當(dāng)前一個階段v2、q2求出后，其值即成為后一個階段的v1、q1值，使計算可以逐時段的進(jìn)行下去。又知，假定不計自水庫取水的興利部門泄向下游的流量，那么下泄流量q應(yīng)是泄洪建筑物泄流水頭H的函數(shù)，而當(dāng)泄洪建筑物的形式、尺寸等已定時：

55、3-4式中： A系數(shù)，與建筑物形式和尺寸、閘孔開度以及淹沒系數(shù)等有關(guān) B指數(shù)，對于堰流為3/2，對于閘孔出流，一般為1/2計算方法采用高切林計算法，以直線近似代替泄水過程線計算步驟如下：假定三條泄水過程線AB1，AB2 , AB3 ，如圖1-1a1求出相應(yīng)的庫容 V1，V2，V3 (陰影局部面積)，下泄流量Q1，Q2，Q；2根據(jù)V1，V2，V3在庫容曲線上得出的相應(yīng)的上游水位Z1，Z2，Z3；3在繪有泄水建筑物泄流能力曲線L1的Q-Z坐標(biāo)圖上，繪出相應(yīng)的點(diǎn)P1(Q1，Z1)P2(Q2，Z2)P3(Q3，ZZ) 如圖1-1b4過點(diǎn)P1P2P3繪出曲線L2交L1于P，對于P點(diǎn)的泄流量Q必為攔洪時泄

56、水建筑物最大下泄流量，相應(yīng)的水位Z即是所求攔洪水位。(b)(a)圖1-1 洪水調(diào)節(jié)計算圖 泄洪方案的選擇.1可能方案1表孔溢流其突出優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是壩身薄弱，需設(shè)置泄槽和滑雪道結(jié)構(gòu)。實(shí)體的泄槽結(jié)構(gòu)工程量較大，不經(jīng)濟(jì)，輕型的滑雪道結(jié)構(gòu)易引起震動，穩(wěn)定性不好。此外，表孔結(jié)構(gòu)使壩體堰頂以上失去空間結(jié)構(gòu)作用，拱的空間結(jié)構(gòu)作用從堰頂高程以下才得以發(fā)揮；2壩身開孔方案實(shí)驗(yàn)研究說明，壩身開孔方案包括淺孔方案和中孔方案。為合理布置廠房，淺孔和中孔設(shè)在兩岸，對稱布置，可利用水流對撞消耗能量。其優(yōu)點(diǎn)與表孔溢流相同，適當(dāng)尺寸的孔口對壩體應(yīng)力并無大的影響，利用壩

57、身開孔泄洪可節(jié)省另建溢洪道的投資。缺點(diǎn)是當(dāng)水流過壩后需設(shè)置滑雪道泄槽，并進(jìn)行合理選型和布置，泄槽假設(shè)做成排架式，進(jìn)廠公路可從排架間通過。此外，應(yīng)注意開孔數(shù)量和設(shè)置高程，假設(shè)同一高程開孔數(shù)量多，該層拱圈削弱數(shù)量多，應(yīng)盡量防止；3利用導(dǎo)流隧洞泄洪方案拱壩的施工導(dǎo)流需采用一次斷流方案，故在施工時需在某一岸開挖導(dǎo)流隧洞，以便壩體施工，竣工后導(dǎo)流隧洞完成自己的使命，不再使用。為充分利用現(xiàn)成的洞子，水利建設(shè)中常將進(jìn)口段改建成“龍?zhí)ь^，將導(dǎo)流洞改建成泄洪洞，以節(jié)省工程投資。結(jié)合該工程的實(shí)際情況，考慮因?qū)Я鞫撮L度較短，改建成泄洪洞后，除“龍?zhí)ь^局部外，可利用的長度不長，加上改建局部的開挖和老洞的封堵也需要一定

58、的投資，故須認(rèn)真比擬決定。4壩外溢洪道泄洪方案該方案適用于有天然埡口，便于布置正槽式溢洪道的地形條件，A江提供的地形圖壩址附近，未見有天然埡口地形，故不考慮該方案；.2方案初選本設(shè)計從壩址處的地形地質(zhì)條件等因素綜合考慮，擬采用壩身泄洪方式。初步選擇以下方案進(jìn)行調(diào)洪演算：方案一：4表孔+2中孔方案二：2淺孔+2中孔方案三：4中孔.3調(diào)洪演算調(diào)洪演算根據(jù)水量平衡原理計算，計算時先按不同的出口高程和孔口尺寸擬定多組方案，計算結(jié)果見后表。 用水力學(xué)公式計算出上游庫水位與下泄流量的關(guān)系。公式：表孔： 3-5 式中：Q1流量m3/sB溢流孔凈寬mH0溢流孔堰頂作用水頭mg重力加速度m/s2；側(cè)收縮系數(shù),；

59、m流量系數(shù)，初設(shè)計時，在定型設(shè)計水頭下，當(dāng)P/H3(P為堰高m)時，那么m=0.470.49；當(dāng)P/H3時，m=0.440.4。本次設(shè)計取為0.48?？卓谛沽鞴剑?Q=A 3-6式中：A出口處的面積m2H自由泄流時，為孔口中心處的作用水頭m；淹沒泄流時，為上下游水位差m.孔口或管道的流量系數(shù)，淺孔和中孔的值可用下式計算: -0.3a/H 3-7 式中：a孔口高度m g重力加速度m/s2Q下泄流量m3/s1 2淺孔+2中孔表3-1 2淺孔+2中孔最大泄洪流量與最高水位結(jié)果表 方案起調(diào)流量 最大泄量最高水位m3/sm3/sm1設(shè)計6600校核6880最大設(shè)計泄洪流量為6600m3/s，校核流量為

60、6880m3/s，最高設(shè)計水位為186.7m，最高校核水位為189.80m。24表孔+2中孔表3-2 4表孔+2中孔最大泄洪量與最高水位結(jié)果表方案起調(diào)流量最大泄量最高水位m3/sm3/sm1設(shè)計5580校核762034中孔表3-3 4中孔最大泄洪量與最高水位結(jié)果表高寬出口高程上游水位出口中心處水頭流量系數(shù)起調(diào)流量最大下泄量最高水位mmmmmm3/sm3/sm設(shè)計71301826580校核713018267704壩身泄流與利用導(dǎo)流隧洞因客觀因素，現(xiàn)對壩身泄流與利用導(dǎo)流隧洞不進(jìn)行調(diào)洪計算，只對其進(jìn)行定性分析。 .4調(diào)洪方案的最終選擇對于表孔、淺孔、中孔方案在滿足防洪要求時， 4中孔方案缺點(diǎn)是同一高