【水利水電工程重力壩樞紐設(shè)計(jì)-以S重力壩工程為例9100字（論文）】

vi摘要九龍灘位于樂(lè)山港區(qū)大渡河匯入崛之處，娘江自北南流，大渡河于右岸納入，其交匯角度約90。該樞紐是一個(gè)大型工程，主要用來(lái)發(fā)電，并具有改善庫(kù)區(qū)航運(yùn)和發(fā)展旅游業(yè)的綜合效益。大壩為碾壓混凝土壩、左岸非溢流重力壩、壩頭壩及后壩面廠房、河床溢流孔及右岸非溢流重力壩。水庫(kù)正常水位290.00米，洪水位291.54米，洪水位293.6米。電站安裝2臺(tái)60MW，總裝機(jī)容量120MW。本項(xiàng)目主要建筑實(shí)體重力壩壩頂高程294.307米，壩高54.307米；水溢洪道共有5個(gè)孔，寬13米，高度273.00米。下游的耗散可以用來(lái)消除排放的能量。該站位于導(dǎo)流壩大壩后的左岸。電站的建設(shè)使用河床停止流動(dòng)，右岸隧道改道方案，總工期為33個(gè)月。中心主體經(jīng)過(guò)精心的設(shè)計(jì)，并對(duì)建筑的施工進(jìn)行了檢查，確保了建筑的安全運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)水電站工程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了施工導(dǎo)流。關(guān)鍵詞：水利工程；重力壩；水利規(guī)劃設(shè)計(jì)一、引言水利工程是為了控制和安排自然界中的地表水和地下水，以達(dá)到消除有害影響，幫助人類(lèi)和服務(wù)人類(lèi)的目的而開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目。在人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展中，無(wú)論是抗洪救災(zāi)還是水資源的開(kāi)發(fā)利用，都必須通過(guò)節(jié)水工程來(lái)實(shí)現(xiàn)。人們正在建設(shè)節(jié)水工程，以控制和調(diào)節(jié)水資源，分配水資源，減少干旱和洪水的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)水資源的合理開(kāi)發(fā)和利用。隨著水利工程的快速發(fā)展，我國(guó)水利行業(yè)獲得了寶貴的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并逐步發(fā)展和建設(shè)了一支強(qiáng)大的、高質(zhì)量的一支科學(xué)實(shí)踐隊(duì)伍。同時(shí)，政府有關(guān)部門(mén)制定和完善了水利法律法規(guī)，為今后水利工程的健康發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。大壩是一種建在河流上的水工建筑物，對(duì)河流進(jìn)行調(diào)節(jié)，以更好地開(kāi)發(fā)和利用河流資源。大壩形成的水庫(kù)可以提高水位，利用水資源供應(yīng)，灌溉和生產(chǎn)水。自從人們開(kāi)始了解水資源的使用，就有了一項(xiàng)節(jié)水工程。大壩作為水利工程的重要類(lèi)型之一，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。水利工程水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是重力壩設(shè)計(jì)，是一個(gè)涉及面廣的課題，具有很強(qiáng)的理論、實(shí)踐和完備性。建設(shè)和建設(shè)大壩總是有明確的目標(biāo)，有利于促進(jìn)和消除損害。工程安全可靠，造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理。同時(shí)，要盡可能地滿(mǎn)足社會(huì)需求，達(dá)到人們滿(mǎn)意的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。項(xiàng)目本身就是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。我們不能孤立地談工程，而是要把工程納入技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、自然、生態(tài)環(huán)境等要素體系。本文針對(duì)九龍灘水電站重力壩進(jìn)行設(shè)計(jì)，其基本要求是，首先了解基本資料，然后通過(guò)大壩的選擇和樞紐的布置來(lái)設(shè)計(jì)最重要的結(jié)構(gòu)（大壩和泄洪道），最后設(shè)計(jì)施工細(xì)節(jié)。二、工程項(xiàng)目基本概況（一）工程流域概況九龍灘水電站水庫(kù)，水庫(kù)總長(zhǎng)度約35公里。庫(kù)區(qū)深，山谷深。庫(kù)區(qū)地層主要為寒武系、奧陶系和志留系。地質(zhì)構(gòu)造帶相對(duì)簡(jiǎn)單，以舒緩的短軸褶皺為主，斷層相對(duì)稀疏，褶皺軸向和主要斷裂為北東或北東向分布，而相應(yīng)的西北向拉伸或剪切斷裂發(fā)育較弱。儲(chǔ)層的面積很好地封閉，大部分地區(qū)都有相對(duì)不透水的志留系碎屑巖地層。在近壩區(qū)河段水位高于正常水位的地下水位，無(wú)相對(duì)滲透性地層分布。因此，本項(xiàng)目沒(méi)有水庫(kù)滲漏的危險(xiǎn)。庫(kù)區(qū)以基巖邊坡為主，不存在大規(guī)模不穩(wěn)定巖體，邊坡總體穩(wěn)定。沒(méi)有大面積腹地、人口密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和工礦企業(yè)，沒(méi)有工業(yè)價(jià)值和礦產(chǎn)資源分布的重要文物，洪水損失較小，基本沒(méi)有固體徑流源和浸水問(wèn)題。除了水庫(kù)的水頭外，大部分水庫(kù)的水都接近自然洪水位，在地震的基本烈度下不可能引發(fā)水庫(kù)的地震。（二）電站建設(shè)必要性分析河谷是深而湍急的，兩岸的斜坡是陡峭的。在九龍灘上游和下游的水電站建設(shè)和建設(shè)沒(méi)有通航條件。干旱河段很少有耕地，只有支流的耕地，沿河沒(méi)有灌溉、供水、航運(yùn)等綜合利用要求，下游沒(méi)有特殊的防洪目標(biāo)和要求。九龍灘水電開(kāi)發(fā)任務(wù)主要是電力，提高了導(dǎo)航、旅游開(kāi)發(fā)和其他綜合效益。該電站的建設(shè)主要有以下目的：（1）建設(shè)九龍灘水電站是市電力發(fā)展的需要；（2）建設(shè)九龍灘水電站是縣實(shí)現(xiàn)脫貧致富，變資源優(yōu)勢(shì)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的需要；（3）建設(shè)九龍灘水電站是集團(tuán)發(fā)展的需要。三、水文水能計(jì)算（一）工程等級(jí)水庫(kù)正常蓄水位290.00m，相應(yīng)庫(kù)容1.32億m3，總庫(kù)容1.63億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.50億m3，為季調(diào)節(jié)水庫(kù)，電站總裝機(jī)容量120MW，保證出力11.1MW，年利用小時(shí)3283h，年發(fā)電量3.94億kW·h。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201～94及《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》DL5180～2003的有關(guān)規(guī)定，本工程為Ⅱ等大（2）型工程。（二）水庫(kù)及水能主要指標(biāo)表3.1水庫(kù)主要指標(biāo)序號(hào)名稱(chēng)單位數(shù)量備注1水庫(kù)水位：M2正常蓄水位M2903死水位M2844正常蓄水位時(shí)水庫(kù)面積m21.325回水長(zhǎng)度M6水庫(kù)容積：億m37總庫(kù)容億m31.638正常蓄水位以下庫(kù)容億m39調(diào)節(jié)庫(kù)容億m30.5010死庫(kù)容億m311調(diào)節(jié)特性季調(diào)節(jié)（三）樞紐的組成建筑物及工程等級(jí)1.樞紐建筑物組成根據(jù)九龍灘水電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)，該建筑包括一個(gè)大壩、一個(gè)排水建筑和一個(gè)發(fā)電廠。2.水工建筑物級(jí)別根據(jù)gb50201～94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和sl252型～2000“標(biāo)準(zhǔn)水利水電工程的層次結(jié)構(gòu)和洪水”。比如大型水庫(kù)的水庫(kù)、電站的媒介。輪轂計(jì)算，建筑物的計(jì)算，混凝土制動(dòng)和動(dòng)力裝置主樓屬于二級(jí)建筑，如導(dǎo)墻、護(hù)岸等，二級(jí)結(jié)構(gòu)為三級(jí)，臨時(shí)結(jié)構(gòu)為4級(jí)。（四）防洪標(biāo)準(zhǔn)各水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表：表3.2永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)表表3.2水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)表水工建筑物建筑物級(jí)別建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)p(%)設(shè)計(jì)校核溢流壩20.20.05非溢流壩20.20.05電站廠房20.50.2導(dǎo)墻、護(hù)岸32四、重力壩規(guī)劃設(shè)計(jì)（一）剖面設(shè)計(jì)原理混凝土重力壩的設(shè)計(jì)原則是滿(mǎn)足穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求，保證大壩的安全。它的目標(biāo)是操作方便簡(jiǎn)單。（二）基本剖面重力壩的基本剖面是指重力、靜水壓力（與頂水齊平）和上升壓力三個(gè)主要荷載的壩體，滿(mǎn)足穩(wěn)定性和強(qiáng)度的要求，并使三角剖分的最小量。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，上游壩坡往往是直的；下游壩坡坡度m=0.6～0.8；底部的寬度是大壩高度的0.7～0.9倍。在本項(xiàng)目中，下游壩坡斜率m為0.7。根據(jù)流量和運(yùn)行管理的要求，波峰應(yīng)該有足夠的寬度。為了防止波浪在壩頂上蔓延，應(yīng)該有一定的海拔高于靜水位。（三）非溢流壩段剖面設(shè)計(jì)1.壩頂高程壩頂標(biāo)高應(yīng)高于檢查洪水位。上游壩頂標(biāo)高應(yīng)高于防波堤頂標(biāo)高。波浪墻頂與設(shè)計(jì)洪水位或洪水水位之間的高度差可以根據(jù)以下公式計(jì)算：?h=h1%+hz+hc式中：h1%為累計(jì)頻率為1%時(shí)的波浪高度，m；hz為波浪中心線(xiàn)高于靜水位的高度，對(duì)于山區(qū)水庫(kù)，波浪要素按官?gòu)d公式計(jì)算如下：hl=0.0166V05/4DL=10.4hl0.8（4hz=（πhlH為壩前水深，m；hc為為安全加高。V0——計(jì)算風(fēng)速，m/s，正常蓄水位和校核洪水位時(shí)宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的1.5～2.0倍。校核洪水位四宜用相應(yīng)洪水期的多年平均風(fēng)速，m/s；D——吹程。風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度1.2km；L——波長(zhǎng)，m表4.1安全加高表荷載組合（運(yùn)用情況）壩的級(jí)別1234.5基本組合（正常情況）0.70.50.40.3特殊組合（校核情況）0.50.40.30.2本工程hc取0.5根據(jù)計(jì)算得出壩頂標(biāo)高（或壩頂對(duì)波峰的高度），選取較大的值。壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+Δh壩頂高程=校核洪水位+Δh表4.2壩頂高程計(jì)算成果表計(jì)算情況風(fēng)速Vm/s波浪高度hl：m波浪長(zhǎng)度L：m風(fēng)壅水高h(yuǎn)z：m安全加高h(yuǎn)c：m靜水超高m壩頂高程m設(shè)計(jì)情況16.80.748.170.210.51.45292.99校核情況8.40.253.430.0570.40.707294.307經(jīng)過(guò)比較可以得到壩頂或防浪墻頂高程為294.307m，故最大壩高為：294.307～240=54.307m2.壩頂寬度為了應(yīng)用和施工，波峰需要一定的寬度。壩頂寬度一般為8%～10%，不小于3米。同時(shí)，為了滿(mǎn)足需求的設(shè)備布局、操作、運(yùn)輸和設(shè)施，通過(guò)分析選擇九龍灘水電站壩頂寬度6米的計(jì)算，外加3米（共9米寬）。3.壩面坡度壩址的巖體基本相同。巖石基底相對(duì)完整，堅(jiān)硬，f和c相對(duì)較大。在上游壩面水的幫助下，大壩保持穩(wěn)定，上游壩坡的坡度為直線(xiàn)，上游坡度系數(shù)n為0，m為0.75。上游壩坡采用直型，應(yīng)根據(jù)壩段實(shí)際壩段類(lèi)型、壩頂寬度、壩頂寬度、壩頂基本剖面進(jìn)行計(jì)算，并選擇下游坡度點(diǎn)。4.地基防滲與排水設(shè)施擬定由于需要防滲，壩基應(yīng)設(shè)置防滲簾和排水帷幕。壩體排水管應(yīng)靠近上游壩面，以盡快消除滲水，但壩面距離不得小于1/10～1/20（即壩前的水深2.577m至5.154m），為了避免滲流坡度過(guò)大，可能會(huì)對(duì)混凝土的壩面進(jìn)行淋濾破壞。由于壩址的基巖相對(duì)較好，采用了重力壩的建造方法，并采用了重力壩。因此，非溢流堰僅為防滲帷幕設(shè)計(jì)，其中心線(xiàn)在壩基面為4m。（四）應(yīng)力分析應(yīng)力分析的目的是測(cè)試大壩在施工和使用期間是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，并研究和解決設(shè)計(jì)和施工中的一些問(wèn)題，如大壩混凝土等級(jí)劃分和部分加固等。重力壩應(yīng)力狀態(tài)與許多因素相關(guān)，如壩體維度，靜荷載，基礎(chǔ)特點(diǎn)，施工過(guò)程中，溫度變化和地震的特點(diǎn)等等，由于應(yīng)力分析，也明確的考慮各種因素，所以?xún)煞N方法得出的結(jié)果不同水平的某種近似。應(yīng)力分析有兩種理論和模型試驗(yàn)方法。理論方法包括材料力學(xué)分析和彈性力學(xué)分析。由于材料力學(xué)方法易于計(jì)算，應(yīng)用范圍廣，且有完整的、成熟的應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)，目前廣泛應(yīng)用，適用于地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的中低壩。因此，設(shè)計(jì)應(yīng)力分析采用材料力學(xué)方法。大壩的最大和最小主應(yīng)力一般在大壩的上游和下游，計(jì)算大壩的內(nèi)部。應(yīng)力也需要邊緣應(yīng)力作為邊界條件。在計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模和具體情況，沿大壩的高方向，將水平段切為橫截面。水平力在上游方向是正的，直接力為正，力矩為正，正應(yīng)力為正。第一個(gè)和第三個(gè)象限的剪應(yīng)力在微體的拉伸對(duì)角線(xiàn)上是正的。大壩的最大和最小主應(yīng)力一般在大壩的上游和下游，計(jì)算大壩的內(nèi)部。應(yīng)力也需要邊緣應(yīng)力作為邊界條件。在計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模和具體情況，沿大壩的高方向，將水平段切為橫截面。1.計(jì)算公式與方法水平段的邊緣正應(yīng)力。假設(shè)任意水平截面上的豎向正應(yīng)力是線(xiàn)性分布的。計(jì)算了材料的機(jī)械偏心量。σyu=ΣW/B+6ΣM/B2（4-5）σyd=ΣW/B～6ΣM/B2（4-6）式中：—作用在計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力總和，kN；—作用在計(jì)算截面以上全部荷載對(duì)截面形心的力矩總和，kN·m；B—計(jì)算截面沿上下方向的寬度，m。圖4.1不計(jì)揚(yáng)壓力的壩體應(yīng)力計(jì)算圖正常情況下的應(yīng)力計(jì)算不計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)（B=40.2m；=29598.478KN；=～40732.2222KNm）邊緣剪應(yīng)力：求出和以后，三角形微元可分別在上、下段切割。我們可以找到力的平衡條件：（4-7）（4-8）式中：—分別為計(jì)算截面處上下游壩面水壓力強(qiáng)度（如有泥沙壓力和地震動(dòng)水壓力時(shí)也應(yīng)計(jì)算在內(nèi)）；、—上下游壩面坡率，，，、為上下游壩面與鉛直面的交角。本設(shè)計(jì)為n=0，m=0.75。邊緣水平正應(yīng)力求得τu和τd以后，由上下游壩體微元體的平衡條件可求得和。（4-9）（4-10）式中：，——分別為上下游邊緣水平正應(yīng)力；邊際主應(yīng)力：分析了壩體上部和下游的剪切應(yīng)力，主要應(yīng)力面，壩面的水壓強(qiáng)度是第二次主應(yīng)力。（4-11）（4-12）式中：—分別為上下游邊緣第一主應(yīng)力；—分別為上下游邊緣第二主應(yīng)力；當(dāng)上游壩面傾斜時(shí)，由于，即使≥0，但如果＜，上游面主應(yīng)力拉應(yīng)力仍然會(huì)發(fā)生。因此，重力壩的上游坡度一般較小，甚至為零，以防止上游壩體表面的拉應(yīng)力。考慮揚(yáng)壓力時(shí)的邊緣應(yīng)力計(jì)算圖4.2考慮揚(yáng)壓力壩體應(yīng)力計(jì)算圖上述公式不包括在上升壓力中。水平截面上的正常應(yīng)力假設(shè)任何水平截面的垂直應(yīng)力都是線(xiàn)性分布的。計(jì)算了材料的機(jī)械偏心量。σyu=ΣW/B+6ΣM/B2σyd=ΣW/B～6ΣM/B2式中：—作用在計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力總和，kN；—作用在計(jì)算截面以上全部荷載對(duì)截面形心的力矩總和，kN·m；B—計(jì)算截面沿上下方向的寬度，m?？紤]揚(yáng)壓力時(shí)（B=40.2m；=16877.768KN；=～53881.9818KNm）邊緣剪應(yīng)力為：邊緣正應(yīng)力為：上游邊緣主應(yīng)力為：下游邊緣主應(yīng)力為：式中—分別為上下游邊緣的揚(yáng)壓力強(qiáng)度；其余符號(hào)同上。在檢查條件下的應(yīng)力計(jì)算。在檢查時(shí)，應(yīng)力的計(jì)算與正常情況類(lèi)似。2.計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算部分主要是壩基面，計(jì)算條件是正常的，并檢查兩種情況。計(jì)算點(diǎn)為上游和下游邊緣點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算應(yīng)力結(jié)果見(jiàn)表4.3（壩基面）。表4.3非溢流壩段壩基面應(yīng)力分析計(jì)算結(jié)果表工況不計(jì)揚(yáng)壓力正常情況585.05887.510453.29505.61623.09585.051227.48505.61283.12校核情況511.04981.910510.34525.816684.215511.041364.66525.816301.46工況考慮揚(yáng)壓力正常情況219.79619.90469.9250348.69219.79968.5900校核情況126.75696.080522.060391.545126.751087.625003.應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析基于材料力學(xué)方法的應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)（壩基表面應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)）：各種負(fù)載條件下的組合（除了地震荷載）和最大垂直正應(yīng)力邊緣的下游的壩基基巖表面應(yīng)小于許用壓應(yīng)力（包括在浮力和不包含在浮力）的最小垂直正應(yīng)力在大壩的上游優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上應(yīng)大于0（包括浮力），也就是說(shuō)，產(chǎn)生的拉應(yīng)力不會(huì)，在情況下，壩體和地基接觸表面分開(kāi)，防滲帷幕將被摧毀。下游壩基的豎向正常應(yīng)力允許有大于0.1mpa的拉伸應(yīng)力。根據(jù)壩基的抗壓強(qiáng)度和壩基的地質(zhì)條件，根據(jù)壩基的安全系數(shù)，確定了上述壩基的許用壓應(yīng)力。高強(qiáng)度、斷裂基巖的壓應(yīng)力安全系數(shù)為20～25，中等強(qiáng)度為10～20。5～10為基巖和半基巖，強(qiáng)度低，裂縫少。以上情況的計(jì)算結(jié)果比風(fēng)化帶的弱承載力特征值小得多（2000～2500kpa），也沒(méi)有出現(xiàn)比混凝土極限承載力特征值（2000～2500kpa）更大的壓應(yīng)力，從而滿(mǎn)足應(yīng)力的要求。五、溢流壩段（一）溢流壩設(shè)計(jì)溢流重力壩不僅要滿(mǎn)足穩(wěn)定性和強(qiáng)度的要求，而且還要滿(mǎn)足排水的要求。因此，必須有足夠的孔隙大小和良好的堰的大小來(lái)滿(mǎn)足排水的要求。水流平穩(wěn)，無(wú)汽蝕損傷。有兩種主要的排水方式：1.開(kāi)放的溢出除泄洪外，還可以排除冰或其他漂浮物。障礙可以設(shè)置防洪閘。不設(shè)置門(mén)，堰頂高程等于水庫(kù)的正常水位，水當(dāng)水位顯示高，因此增加了洪水損失，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，適用于水量不大，小洪水損失中小工程；設(shè)置門(mén)的計(jì)算，門(mén)頂高程大致與正常的高水位齊平，低堰壩頂高程，可在水位和流量下利用庫(kù)的閘門(mén)開(kāi)啟高度調(diào)整，適合大型工程和重要的介質(zhì)工程。2.孔溢出為了降低堰門(mén)的高度，增加泄流量，可以使用胸壁的溢流堰。這類(lèi)溢流孔可根據(jù)洪水預(yù)報(bào)提前放水，從而釋放大水庫(kù)容量和洪水，提高水庫(kù)防洪能力，并優(yōu)先考慮開(kāi)式溢流孔。本項(xiàng)目經(jīng)分析比較后，采用開(kāi)式，溢流溢洪道閘口，澆口高度高于正常蓄水位，采用不同的閘門(mén)開(kāi)孔調(diào)整水平面下的輥筒，減少上游洪水損失。圖5.1非溢流壩剖面尺寸圖（二）溢流孔口布置及孔口尺寸的計(jì)算1.洪水標(biāo)準(zhǔn)采用了500年的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和2000年的洪水檢查。2.流量的確定根據(jù)水文和水利第一章，溢流壩的最大流入流量為13000m3/s，最大流量為12833.14m3/s。3.孔口凈寬擬定從之前的計(jì)算中可以看出，溢出網(wǎng)寬度B=65m，初始孔數(shù)n=5，則凈寬度B=B/n=1300m。4.單寬流量的選擇單寬流量是確定孔口的重要指標(biāo)。單一寬度的寬度越大，孔的寬度越小，從而減少溢流壩的長(zhǎng)度和橋梁的施工成本。然而，單寬流動(dòng)越大，單位寬度的流量中所含的能量越大，消散越困難，下游局部沖刷就越嚴(yán)重。它甚至危及大壩的安全。如果你選擇一個(gè)小的單寬流量q，它會(huì)增加溢流堰的成本和樞紐布局的難度。因此，單一寬度流動(dòng)的選擇應(yīng)考慮到地質(zhì)條件、樞紐布局和能量耗散的設(shè)計(jì)，并在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。工程實(shí)踐表明，溢流壩的單寬應(yīng)采用軟巖或裂縫發(fā)育巖體，q=20~50m3/（s.m）；較好的巖石，q=50~70m3由于本工程工程地質(zhì)及巖石條件較好，所以取m35.溢流壩段總長(zhǎng)度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初步確定了閘門(mén)墩的厚度，中間墩厚度d=4m，邊長(zhǎng)為4m，溢流壩總長(zhǎng)度為B0：B0=nb+4×4+4×2=65+16+8=89m堰頂高程的確定根據(jù)已知資料，本設(shè)計(jì)取堰頂高程為273.00m。6.閘門(mén)高度的確定門(mén)高H=正常高水位～堰頂高程+（0.1～0.2）=290～273+（0.1～0.2）=17.1m，按規(guī)范取閘門(mén)高為H=17.1m。檢修閘門(mén)：因?yàn)榭卓赽=13m，所以檢修閘門(mén)寬13m，高17.1m的平板鋼閘門(mén)。工作門(mén)：弧形鋼門(mén)，寬1300米，高17.1米。因?yàn)樗情_(kāi)頂門(mén)，所以從液壓結(jié)構(gòu)可以看出門(mén)板的曲率半徑R與門(mén)高H的比值，建議為1.1～1.5，曲率半徑為1.2。7.定型設(shè)計(jì)水頭的確定堰上最大水頭Hmax=校核洪水位-堰頂高程即：Hmax=293.6-273=20.6m定型設(shè)計(jì)水頭Hd為Hd=（75%～95%）Hmax=20.6×75%～20.6×95%=15.45～19.57，取Hd=18m。（三）溢流壩段剖面設(shè)計(jì)溢流重力壩的基本剖面也是三角形的。這個(gè)設(shè)計(jì)比較后，上游面導(dǎo)致的臉，溢出表面由頂部的溢出部分和弧段(由于設(shè)計(jì)的低實(shí)用堰溢流堰，溢出部分在設(shè)計(jì)與弧段線(xiàn)段，忽略切連接)。頂部的曲線(xiàn)：在溢流堰的頂部，可以使用開(kāi)式溢流、動(dòng)力曲線(xiàn)和橢圓曲線(xiàn)，如圖5.2所示。圖5.2溢流壩頂部曲線(xiàn)示意圖溢流壩頂上游面曲線(xiàn)段OA：該工程的溢流堰采用WES型實(shí)用堰，而堰的上游曲線(xiàn)采用弧形曲線(xiàn)的三段，尺寸為：a=0.175Hd，R1=0.5Hd；b=0.276Hd，R2=0.2Hd；c=0.282Hd，R3=0.02Hd。Hd=18m，所以：a=3.15m，R1=9mb=4.968，R2=3.6mc=5.076m，R3=0.72m2）OC段WES曲線(xiàn)方程：（5-1）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；=18m.、—與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)，當(dāng)壩面鉛直時(shí)，，；當(dāng)壩面坡度為3：1時(shí)，，。本工程上游壩面鉛直，，，。，，（5-2）即y=0.043x^1.85按上式算得坐標(biāo)值如表5.1所示：表5.1堰頂O點(diǎn)下游WES曲線(xiàn)坐標(biāo)值計(jì)算表X（m）12345678910Y（m）0.0430.1540.3270.5570.8421.1791.5682.0082.4973.034X（m）11121314151617181920Y（m）3.6194.2514.9295.6546.4237.2388.09799.94710.937圖5.3WES曲線(xiàn)坡度m=0.75的下游直線(xiàn)CD與曲線(xiàn)相切與C點(diǎn)，CD點(diǎn)的坐標(biāo)xcyc求的堰面曲線(xiàn)一介導(dǎo)數(shù)，y=0.043x^1.85，y'=0.08x^0.85.直線(xiàn)CD的坡度為1/m=1/0.75聯(lián)立上二式0.08x^0.85=1/0.75x=27.39y=0.043x^1.85=19.63所以切點(diǎn)C的坐標(biāo)為（27.39，19.63）確定反弧段圓心及半徑：反弧半徑按下式近似取值：R10x/3.28（5-3）x（3.28v21H16）/（11.8H64）（5-4）式中H—堰上水頭，H=293.6-270.73=22.87（m）；v—收縮斷面流速，v26.68m/s，詳見(jiàn)消能防沖計(jì)算。則x=（3.2821）R=10x/3.28=(10^1.749)/3.28=17.105取R=17m反弧段曲線(xiàn)圓心點(diǎn)計(jì)算，圓心坐標(biāo)O’（x0，y0）x0xcma(H2yc)rcot（）y0H2r式中：H2為下游堰高，取H2=273-246=27mma=41.42my0=27-17=10m圓心坐標(biāo)O’（41.42，10）設(shè)E點(diǎn)為反弧段與下游堰的切點(diǎn)，坐標(biāo)為E（xE，yE）xE=x0=41.42yE=H2=27E（41.42，27）D點(diǎn)坐標(biāo)（xD，yD）Xd=x0-rsinａ=41.42-17*sin53.13o=27.82myD=y0+rcosａ=10+17*cos53.13o=20.20mD（xD，yD）=（27.82，20.20）六、壩基處理設(shè)計(jì)（一）地基開(kāi)挖與清理基坑開(kāi)挖是為了消除天然基巖的覆蓋層、承載力和抗剪強(qiáng)度?；A(chǔ)表面的重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)根據(jù)大壩穩(wěn)定、壩基應(yīng)力、巖體物理力學(xué)性質(zhì)、類(lèi)別、基礎(chǔ)變形和巖體的穩(wěn)定性，上部結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上，地基加固，效果和施工技術(shù)，施工周期和成本等因素通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。為了滿(mǎn)足壩基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可以考慮降低開(kāi)挖體積。當(dāng)大壩超過(guò)1米的時(shí)候，它可以用新鮮的和微風(fēng)的方式建在脆弱的風(fēng)化基巖上；當(dāng)大壩為100m～50m時(shí)，可以在微風(fēng)中對(duì)弱風(fēng)化的中間基巖進(jìn)行建造。當(dāng)大壩高度小于50m時(shí)，可以建立在弱風(fēng)化層的上基巖上。九龍灘水電項(xiàng)目的最高大壩屬于中壩，因此應(yīng)將地基挖掘到弱風(fēng)化的中間基巖中計(jì)算，引水大壩高度中等，河床壩基弱風(fēng)化巖體中部，兩岸的計(jì)算上弱風(fēng)化巖體壩基，基礎(chǔ)表面海拔植物結(jié)構(gòu)控制的要求，工廠根據(jù)弱風(fēng)化巖石下方的身體新鮮巖石。河床底面高度為240.00m，開(kāi)挖深度為100m～13.0m，左岸深度為7.0m～19.0m，右岸深度為11.0m～2.4m。巖體開(kāi)挖的邊坡為：1：25～1：1.5，強(qiáng)風(fēng)化巖體1：0.75，弱風(fēng)化巖體1：0.5，風(fēng)對(duì)新巖體1：0.2～1：0.3。坡度為15.0米～20.0米，有一個(gè)2米寬的馬路。在非溢洪道右側(cè)邊坡開(kāi)挖后，采用噴射混凝土處理，混凝土噴射混凝土厚度為0.1m?；拥那謇恚涸谇謇韽U墟的過(guò)程中，在松散的巖石塊放置之前，它將被摧毀和凸起，有干凈的水炮，勘探和鉆孔，原始的，也必須堵住溢出的槽孔。（二）帷幕灌漿帷幕灌漿的目的是減少壩體底部的滲流壓力，減少壩體滲流，防止壩基滲流，降低壩基的滲流壓力，使壩基的滲流壓力達(dá)到允許值。帷幕灌漿通常設(shè)置在壩踵1/10～1/15的高度。帷幕灌漿孔的方向：原則上，應(yīng)盡可能通過(guò)最大的裂縫和巖石水平，上游傾斜角度小于10，應(yīng)根據(jù)高壩壩基的滲透性來(lái)確定帷幕灌漿的深度。一般壩基的相對(duì)不透水層不深，應(yīng)將帷幕置于相對(duì)不透水層之下。當(dāng)壩基相對(duì)不透水層深埋時(shí)，帷幕的深度為（0.3～0.7）H?？讖揭话銥?0～80mm。通過(guò)分析計(jì)算，在本設(shè)計(jì)中，將帷幕灌漿孔從基礎(chǔ)排水廊道的上游端抽取出來(lái)，向上游傾斜9處。注漿深度確定為41m，孔徑為80mm。（三）壩基排水為了減少壓力，節(jié)約工作量，在壩基上設(shè)置排水系統(tǒng)是必要的。主要的排水洞通常設(shè)置在大壩上。排水管通常是垂直的，在帷幕灌漿孔的下游，兩者應(yīng)該至少相隔200米。排水管的孔徑通常為100～150mm，孔深0.4～0.6倍于主帷幕灌漿孔。垂直排水的設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)排水洞，排水管道位于走廊，下游端垂直排放水，這樣，下水道上游壩面平行，遠(yuǎn)處的走廊空間從上游面+走廊部分寬度=4+2=6米，浮力的計(jì)算，浮力減少上游L=6米的距離。七、結(jié)論通過(guò)這一設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)四年來(lái)所學(xué)知識(shí)的全面認(rèn)識(shí)和利用，提高了我的實(shí)踐能力，增強(qiáng)了我的綜合思維能力，增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐能力。了解水利水電工程建設(shè)的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際工程中應(yīng)用水位和工程地質(zhì)，選擇壩址和樞紐布置，特別是大壩、溢流壩設(shè)計(jì)和應(yīng)力計(jì)算。液壓部分的配置。在本次設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用了在設(shè)計(jì)中遇到的知識(shí)有待解決的問(wèn)題，輔以教師的耐心指導(dǎo)，細(xì)致的回答，同時(shí)參考咨詢(xún)信息和參考資料的建設(shè)。九龍灘水電站重力壩的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我掌握了水利水電學(xué)