平安文祖口水庫(kù)左岸溢洪道設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

摘要摘要在水利樞紐中，必須設(shè)置泄水建筑物，溢洪道是一種最常見(jiàn)的泄水建筑物，用于宣泄規(guī)劃庫(kù)容所不能容納的洪水，防止洪水漫溢壩頂，保證大壩安全。溢洪道除了應(yīng)具備足夠的泄流能力外，還要保證其在工作期間的自身安全和瞎寫(xiě)水流與原河道水流獲得妥善的銜接。一些壩的失事，往往是由于溢洪道泄流能力不足或設(shè)計(jì)、運(yùn)用不當(dāng)而引起的。所以安全泄洪是水利樞紐中的重要問(wèn)題。平安文祖口水庫(kù)是青海省小型水庫(kù)工程規(guī)劃中的17座水庫(kù)之一，水庫(kù)位于平安縣祁家川流域天重河（亦叫東岔溝）之上，為半注入式年調(diào)節(jié)水庫(kù)，由于水庫(kù)的大壩采用土石壩，壩身不承擔(dān)泄水，且河谷狹窄，故采用河岸溢洪道。溢流堰的堰型為實(shí)用堰，按照溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2000中的規(guī)范要求，確定各部分的邊坡及邊墻的高度，確定溢流堰的堰面型式，最后根據(jù)底流消能的公式計(jì)算消力池的尺寸及構(gòu)造。關(guān)鍵詞：文祖口水庫(kù)，溢洪道，泄水能力，消能V青海大學(xué)水利電力學(xué)院abstractABSTRACTIn the hydropower project, you must set the discharge structure, spillway is one of the most common discharge structures, capacity planning for catharsis can not accommodate the flood, to prevent overflowing flood crest ensure dam safety. In addition spillway should have sufficient discharge capacity, but also to ensure their own safety and Xia Xie water with the original river flow during operation to obtain proper convergence. Some dam accident, often due to inadequate spillway discharge capacity or design, caused by improper use. So hydropower project safety spillway is an important issue.Peace WenZu mouth reservoir is one small reservoir in Qinghai project planning in 17 reservoirs, reservoir located Ping an County Qijia Chuan River Basin days heavy (also called the East chagou) above, a semi-annual regulating reservoir injection, since dam reservoir using dam, dam discharge does not undertake, and the valley is narrow, so the use of riparian spillway. Weir type of weir, in accordance with the spillway design specifications SL253-2000 in regulatory requirements, determine the height of each part of the slope and side walls, determine weir surface type, final flow energy dissipation according to bottom the formula to calculate the stilling basin size and configuration.Keywords: WenZu mouth reservoir, spillway, discharge capacity, energy dissipation目錄目錄摘要IAbstractIII1 緒論12 溢洪道規(guī)劃32.1 基本資料的收集32.1.1 水庫(kù)地形、地質(zhì)情況32.1.2 庫(kù)容42.1.3 工程條件62.1.4 工程等級(jí)82.1.5 洪水標(biāo)準(zhǔn)82.1.6 地震基本烈度及設(shè)防烈度82.1.7工程特性表92.2調(diào)洪演算142.3 溢洪道的組成153 溢洪道水力計(jì)算173.1 側(cè)堰設(shè)計(jì)173.1.1堰型的選擇173.1.2 側(cè)堰長(zhǎng)度B的確定183.1.3對(duì)開(kāi)敞式實(shí)用堰的泄流能力計(jì)算進(jìn)行計(jì)算183.1.4側(cè)槽沿程水面線計(jì)算193.1.5 側(cè)槽底板高程203.2 平坡控制段設(shè)計(jì)203.3 緩坡調(diào)整段設(shè)計(jì)213.4 陡槽水力計(jì)算223.4.1 第一段陡槽水面線計(jì)算233.4.2 變坡段計(jì)算233.4.3第二段陡槽水面線計(jì)算244 溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)274.1 堰面設(shè)計(jì)274.2 側(cè)槽的設(shè)計(jì)284.2.1 側(cè)槽首、末端斷面底寬比284.2.2 側(cè)槽的底坡284.3 陡槽段設(shè)計(jì)294.3.1排水系統(tǒng)的布置304.4 消力池段設(shè)計(jì)314.4.1消力池深度計(jì)算314.4.2 消力池長(zhǎng)度計(jì)算334.4.3 消力池底板厚度估算334.4.4 海漫長(zhǎng)度估算344.5 尾水渠段設(shè)計(jì)355 地基邊坡處理設(shè)計(jì)375.1 一般規(guī)定375.2地基開(kāi)挖375.3 邊坡開(kāi)挖及處理38結(jié)論39參考文獻(xiàn)41致謝43致謝1 緒論溢洪道是水庫(kù)的主要建筑鉤之一，它的作用是宣泄洪水，保證水庫(kù)的安全。修建水庫(kù)的目的是蓄水興利，可是水庫(kù)的庫(kù)容不可能大到全部存蓄上游所有可能發(fā)生的最大水量，而為了充分發(fā)揮效益，希望每年都能使水庫(kù)蓄滿，于是就有年水庫(kù)蓄滿后再來(lái)洪水的處理問(wèn)題。這樣就需要有溢洪道工程，用來(lái)宣泄水庫(kù)容納不了的洪水，保證水庫(kù)不致因洪水漫頂而導(dǎo)致土壩失事。由于大壩兩岸的山體陡峭，采用側(cè)槽式溢洪道，側(cè)槽溢洪道與正槽溢洪道的主要區(qū)別在于側(cè)槽部分，而側(cè)槽設(shè)計(jì)不僅要滿足泄流量沿側(cè)槽均勻增加，同時(shí)為了使水流穩(wěn)定，側(cè)槽中的水流應(yīng)處于緩流狀態(tài)。當(dāng)水流經(jīng)過(guò)側(cè)槽后，由于是梯形斷面，得設(shè)置一個(gè)控制段，使梯形斷面平須的過(guò)渡到矩形斷面，在進(jìn)入陡槽前，為了確保水流為急流，得設(shè)置一個(gè)調(diào)整段，而當(dāng)水流經(jīng)過(guò)陡槽后，由于流速快，必須設(shè)置消能設(shè)施，最后用尾水渠和下游水面自由連接，所有計(jì)算都得根據(jù)泄洪流量和防洪標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出各部分的尺寸及其構(gòu)造，以保證工程的安全運(yùn)行。認(rèn)為要搞好水庫(kù)溢洪道，以保證大壩安全，必須注意抓好以下幾個(gè)工作：一、選好地形，做到溢洪道布置合理，同時(shí)精心設(shè)計(jì)，精心施工，使溢洪道堅(jiān)固可靠，在泄洪時(shí)不致于因溢洪道本身的破壞而影響水庫(kù)的安全。二、算好水文賬，正確規(guī)劃好泄洪斷面的大小。目前所常用的頻率洪水設(shè)計(jì)方法有很大的局限性，不能完全依靠這個(gè)方法，還應(yīng)采用洪水調(diào)查，暴雨移置等方法加以分析比較，并從工程上適當(dāng)提高安全系數(shù)，來(lái)確定泄洪量，重要水庫(kù)還應(yīng)考慮最大可能降水時(shí)的保壩問(wèn)題。三、做好水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃。每年汛前要根據(jù)工農(nóng)業(yè)對(duì)水庫(kù)供水的要求和水文氣象方面的長(zhǎng)、短期預(yù)報(bào)，做出切實(shí)可行的水利調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃，做好防汛搶險(xiǎn)準(zhǔn)備工作，同時(shí)要有非常保壩措施，以便在管理運(yùn)用上保證水庫(kù)的安全。2 溢洪道規(guī)劃溢洪道規(guī)劃工作是整個(gè)水庫(kù)規(guī)劃工作的一部分，同時(shí)還與整條河道的規(guī)劃密切相關(guān)。隨著農(nóng)田基本建設(shè)運(yùn)動(dòng)、改造山河的規(guī)模越來(lái)越大，興修水庫(kù)、規(guī)劃溢洪道就更應(yīng)該與農(nóng)田基本建設(shè)規(guī)劃相配合，而成為整個(gè)改造山河宏偉計(jì)劃中的一個(gè)有機(jī)組成部分。溢洪道規(guī)劃工作的主要內(nèi)容包括收集基本資料、決定設(shè)計(jì)洪水、進(jìn)行調(diào)洪演算、決定溢洪道的斷面尺寸和非常保壩措施等。2.1 基本資料的收集2.1.1 水庫(kù)地形、地質(zhì)情況1.地形地貌本區(qū)一般海拔在21003500m之間，整體地勢(shì)南高北低，最高點(diǎn)為本區(qū)南部拉脊山，高程為4328m，最低點(diǎn)為北部的湟水谷地，高程為2100m。工程區(qū)距南部拉脊山直線距離為2km左右。區(qū)內(nèi)河谷切割深度為180340m，河谷形態(tài)呈不對(duì)稱(chēng)“U”型, 兩岸岸坡坡度一般為2540，局部邊坡較陡，達(dá)70。區(qū)內(nèi)地表植被發(fā)育良好?？傮w地貌自南向北呈現(xiàn)中高山區(qū)-丘陵地帶-湟水河谷過(guò)渡的景觀，壩址位于中高山區(qū)-丘陵地帶的過(guò)渡地帶。2. 物理地質(zhì)現(xiàn)象工程區(qū)位于天重河中下游的中高山峽谷區(qū)，河流相對(duì)深切，兩岸山體較高，相對(duì)高差較大，兩岸山體陡坡發(fā)育較少，植被良好。主要物理地質(zhì)現(xiàn)象為： 巖體風(fēng)化，受地質(zhì)構(gòu)造、氣候等因素的影響，表部巖體的風(fēng)化作用較強(qiáng)烈。下第三系巖層大多屬較軟巖，抗風(fēng)化能力弱，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈； 沖溝與泥石流，河谷兩岸山體在流水的作用下形成了規(guī)模不等、大小不一的沖溝。在強(qiáng)降水時(shí)坡體表面的松散物被洪水搬運(yùn)至坡腳或河谷中，在坡腳處或沖溝溝口處易形成中小型泥石流；河谷兩岸坡體中上部為侵蝕區(qū)，而下部或底部為堆積區(qū)； 重力卸荷現(xiàn)象，河谷兩岸局部坡度較陡，表層巖體在其重力作用下，發(fā)生重力卸荷，進(jìn)而產(chǎn)生拉張裂隙、裂縫、巖體變形（如傾倒巖體）、崩塌等地質(zhì)現(xiàn)象； 傾倒巖體，工程區(qū)大多分布巖石屬較軟巖與中硬巖，風(fēng)化作用強(qiáng)烈，在兩岸坡體較陡地段，具有一定臨空面，岸坡表層巖體在重力卸荷等牽引作用下產(chǎn)生傾倒； 崩塌,兩岸岸坡中坡度較陡且卸荷裂隙發(fā)育的巖體易發(fā)生崩塌，但崩塌規(guī)模一般較??； 凍脹破壞作用，工程區(qū)海拔一般在2700m以上，屬高寒山區(qū)，具有干寒、多風(fēng)、晝夜溫差大、無(wú)霜期短等高原氣候特征。地表黃土狀土及部分沖洪積粉土含水量較大時(shí)具有凍脹性。根據(jù)中國(guó)季節(jié)性?xún)鐾翗?biāo)準(zhǔn)凍深線圖，工程區(qū)屬高海拔、低緯度地區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)凍深為1.6m左右。2.1.2 庫(kù)容經(jīng)水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算、泥沙淤積計(jì)算及調(diào)洪計(jì)算，最終確定總庫(kù)容357104m，其中死庫(kù)容 103104m，興利庫(kù)容238104m，防洪庫(kù)容16104m；相應(yīng)死水位2757.7m，正常蓄水位2771.59m，設(shè)計(jì)洪水位2772.06m，校核洪水位2772.23m。引水工程設(shè)計(jì)流量0.12m/s，加大流量0.15m/s。水庫(kù)面積特性指水庫(kù)水位與水面面積的特性曲線，庫(kù)區(qū)內(nèi)某一水位高程的等高線和壩軸線所包含的面積，即為該水位的水庫(kù)水面面積。水面面積隨水庫(kù)水位的變化而改變的情況，取決于水庫(kù)河谷平面形狀。圖21水庫(kù)庫(kù)容示意圖水庫(kù)容積特性指水庫(kù)水位與容積的關(guān)系曲線。它可直接由水庫(kù)面積特性推算繪制，兩相鄰等高線間的水層容積V,可按下式計(jì)算： (1)式中 ，相鄰兩等高線各自包括的水庫(kù)水面面積兩等高線之間的高程差表2-1水庫(kù)面積、容積特性表水庫(kù)面積（m）高程（m）單位高程水層容積（m）對(duì)應(yīng)高程的水庫(kù)容積（m）00.0084.172742.028.0628.06586.272743.0297.53325.581565.512744.01036.601362.193534.682745.02484.183846.375993.922746.04710.508556.868978.782747.07436.2615993.1212373.152748.010630.7126623.8316352.812749.014316.8140940.6520913.682750.018586.5559527.2025994.142751.023407.9282935.1231553.482752.028728.95111664.0737537.212753.034502.08146166.1543291.882754.040380.36186546.5149110.742755.046170.74232717.2555315.232756.052182.24284899.4961646.632757.058452.35343351.8468195.312758.064893.43408245.2774716.052759.071430.87479676.1481222.462760.077946.62557622.7687739.052761.084459.80642082.5694271.912762.090985.93733068.50100989.052763.097611.22830679.72107921.522764.0104436.11935115.832771.63410000.002772.23570000.00續(xù)表2-1圖2-2 水庫(kù)面積特性曲線 圖2-3 水庫(kù)容積特性曲線2.1.3 工程條件1.水文條件 氣象文祖口水庫(kù)所在的天重河流域，周?chē)鸀榈蜕角鹆辏哂酗@著的高原干旱大陸性氣候特點(diǎn)。該區(qū)光照充足，日照強(qiáng)烈，冬寒夏涼，氣溫變化劇烈，干旱少雨，降水集中。流域海拔高程在2734m3940m之間，年平均氣溫7左右，極端最高溫度34，極端最低溫度-24，晝夜溫差大。流域內(nèi)降雨量集中，年平均降雨量400mm500mm，源頭區(qū)降水達(dá)600mm左右，全年降水80%以上集中在59月，水庫(kù)壩址處年降雨量在500mm左右，多集中在79三個(gè)月，年際差異大，多雨年和少雨年差2倍以上。流域平均蒸發(fā)量750mm，蒸發(fā)量最高可達(dá)1419mm左右，屬于半干旱半濕潤(rùn)過(guò)渡地區(qū)。項(xiàng)目區(qū)多東風(fēng)，年平均風(fēng)速1.6m/s，最大風(fēng)速19m/s。項(xiàng)目區(qū)冰凍期長(zhǎng)，11月至翌年的3月底為霜凍期，年無(wú)霜期138天左右，根據(jù)中國(guó)季節(jié)性?xún)鐾翗?biāo)準(zhǔn)凍深圖，該區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深160cm。庫(kù)址處為淺腦山過(guò)渡區(qū)，從氣候特點(diǎn)上屬于半干旱半濕潤(rùn)過(guò)渡地區(qū)，氣候特點(diǎn)干旱多風(fēng)，冰凍期長(zhǎng)，晝夜溫差大，降雨量集中，蒸發(fā)量大于降雨量。年蒸發(fā)量較大，無(wú)霜期138天左右，11月翌年的3月底為霜凍期，14月多風(fēng)，平均風(fēng)速2.2m/s，最大風(fēng)速19m/s。該區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深160cm。 圖2-4 祁家川河流域水系及雨量站點(diǎn)分布圖 泥沙文祖口水庫(kù)壩址所在天重河流域?qū)倌X山地區(qū)，海拔在2700m以上，地面坡度一般在1545之間，土層較薄，約0.150.50m之間。自然植被較好，植被密度約80%。海拔3300m以下有云杉、樺樹(shù)、山楊等林木分布；海拔3300m以上為山地草原和灌叢草甸；海拔3000m以下的灘地和陽(yáng)坡多為耕地。根據(jù)青海省水文手冊(cè)的“多年平均侵蝕模數(shù)等值線圖”查得流域多年平均侵蝕模數(shù)為1000t/km2；另外根據(jù)青海省水資源評(píng)價(jià)報(bào)告的“多年輸沙模數(shù)分區(qū)圖”查得流域所在區(qū)域多年平均侵蝕模數(shù)為10002000t/km2，臨近流域王家莊站多年平均侵蝕模數(shù)為1516t/km2。本次設(shè)計(jì)取1000t/km2，計(jì)算水庫(kù)壩址及引水口處的多年平均懸移質(zhì)輸沙量，推移質(zhì)的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用懸移質(zhì)的百分?jǐn)?shù)考慮，根據(jù)北方河流特點(diǎn)，選用的百分?jǐn)?shù)為15%。計(jì)算成果見(jiàn)表2-2。 表2-2 泥沙計(jì)算成果表溝道名稱(chēng)流域面積（km2）懸移質(zhì)輸沙量 （t）推移質(zhì)輸沙量 （t）輸沙量（t）文祖口水庫(kù)壩址18.618600279021390瓦窯臺(tái)溝引水口12.612600189014490 冰情水庫(kù)所在天重河不存在封凍情況，每年冰情月達(dá)4月之久，一般每年11月下旬開(kāi)始結(jié)冰，次年3月下旬開(kāi)始融冰。每年12月翌年3月河溝有岸冰覆蓋，厚度3050cm。 流域面積壩址以上流域面積18.60km2，河道平均比降1.19%。擬引水溝道為瓦窯臺(tái)溝，總流域面積18.20km2，引水口以上流域面積12.6km2，河道平均比降1.18%，流域狀況同天重河溝道相似，植被條件較好。 壩址及臨溝引水樞紐處多年平均年徑流量根據(jù)水文分析計(jì)算，確定壩址處多年平均年徑流量為W0=372.10104m3，多年平均流量為0.118m3/s；瓦窯臺(tái)溝道引水樞紐以上多年平均年徑流量為W臨=252.00104m3，多年平均流量為0.08m3/s。 壩址設(shè)計(jì)洪水及臨溝引水樞紐處的設(shè)計(jì)洪水文祖口水庫(kù)庫(kù)址無(wú)實(shí)測(cè)洪水資料。經(jīng)分析比較后，最終采用面積比擬法的計(jì)算結(jié)果。設(shè)計(jì)及校核洪峰流量分別為33.0m3/s(p=2%)、50.9m3/s(p=0.2%)。臨溝瓦窯臺(tái)溝引水樞紐處設(shè)計(jì)及校核頻率下的設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算采用面積比擬法，其結(jié)果分別為16m3/s(p=10%)、20.4m3/s(p=5%)。2.1.4 工程等級(jí)按照水利水電工程等別劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）及水庫(kù)總庫(kù)容357萬(wàn)m3，確定文祖口水庫(kù)工程規(guī)模為等小（1）型工程，其主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物及臨時(shí)建筑物級(jí)別為5級(jí)。根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50288-99），臨溝引水設(shè)計(jì)流量為0.12m3/s，加大流量0.15 m3/s，小于2 m3/s，確定其工程等別為等，主要建筑物及次要建筑物級(jí)別均為5級(jí)。2.1.5 洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94）和水利水電工程等別劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000），確定文祖口水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇（P=2%），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇（P=0.2%），其洪峰流量分別為33 m3/s及50.9m3/s。臨溝瓦窯臺(tái)溝道引水樞紐及引水渠的洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)其工程等別等，確定其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇(P=10%)，校核標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇(P=5%)，其相應(yīng)頻率的洪峰流量分別為16.0m3/s及20.4m3/s。2.1.6 地震基本烈度及設(shè)防烈度根據(jù)現(xiàn)行中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001），文祖口水庫(kù)庫(kù)址處動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s，地震加速度為0.10g，相當(dāng)于地震基本烈度為度。工程主要建筑物抗震設(shè)防烈度按照基本烈度度進(jìn)行設(shè)防。2.1.7工程特性表文祖口水庫(kù)工程特性表項(xiàng) 目單位數(shù)量備注一.水文.流域面積本溝流域面積km218.60臨溝（瓦窯臺(tái)溝）引水流域面積km212.6引水樞紐以上.參證水文站王家莊.多年平均年徑流量壩址處年徑流量104 m3372.1臨溝引水口處年徑流量104 m3252.代表性流量（1）本溝-天重河溝道壩址處多年平均流量m3/s0.118調(diào)查歷史最大流量m3/s17.6 設(shè)計(jì)洪峰流量m3/s33.0P=2%校核洪峰流量m3/s50.9 P=0.2%施工導(dǎo)流流量m3/s20.2P=10%（2）臨溝-瓦窯臺(tái)溝引水口處多年平均流量m3/s0.08設(shè)計(jì)洪峰流量m3/s16.0P=10%校核洪峰流量m3/s20.4P=5%.本溝洪量設(shè)計(jì)洪水洪量104m316.9P=2%校核洪水洪量104m323.9P=0.2%.本溝泥砂土壤侵蝕模數(shù)t/km2/ 年1000二.水庫(kù).水庫(kù)水位校核洪水位m2772.23設(shè)計(jì)洪水位m2772.06=2%正常蓄水位m2771.59死水位m2757.732.回水長(zhǎng)度m8653.水庫(kù)容積總庫(kù)容（校核洪水位以下庫(kù)容）104m3357正常蓄水位以下庫(kù)容104m3341興利庫(kù)容104m3238防洪庫(kù)容104m316死庫(kù)容104m31034.調(diào)節(jié)特性年調(diào)節(jié)三.主要建筑物及設(shè)備1.擋水建筑物壩型壤土心墻壩地基特性沖洪積砂卵石層基本烈度度壩頂高程m2774.4壩高m44.29壩長(zhǎng)m365.0壩基防滲開(kāi)挖齒槽，基巖采用帷幕灌漿壩頂寬m7.02 .泄水建筑物溢洪道型式側(cè)堰，自由泄流地基特性坡積碎石土堰頂高程m2771.59溢流段（堰頂）長(zhǎng)度m25設(shè)計(jì)泄洪流量m3/s16.21P=2%校核泄洪流量m3/s26.01P=0.2%消能方式底流消能陡槽寬6.0陡坡段坡比1:4陡坡段長(zhǎng)255.443.導(dǎo)流輸水建筑物（）導(dǎo)流輸水隧洞設(shè)計(jì)流量m3/s20.2洞身長(zhǎng)度m281.59圍巖特性砂礫巖斷面型式 城門(mén)洞形斷面尺寸m2.02.4 洞壁襯砌厚度cm3545洞首底高程m2750.0洞末底高程m2726.36（2）上游導(dǎo)流明渠結(jié)構(gòu)型式梯形長(zhǎng)度m342.24邊坡1：1底寬m2（3）下游導(dǎo)流明渠長(zhǎng)度m103.43結(jié)構(gòu)型式梯形邊坡1：1底寬m3（4）放水管A3鋼焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流量m3/s0.37最大流量m3/s0.47管徑mm700主管長(zhǎng)m281.59（5）閘井特性閘頂高程m2774.4閘門(mén)孔口尺寸bhm2.02.41扇、A3鋼焊接平板門(mén)4.灌溉干管（首部預(yù)留）灌溉干管長(zhǎng)m131.84埋設(shè)至管理區(qū)外 內(nèi)徑mm600壁厚8mm流量m3/s0.270.37管道型式溝埋鋼管管道基礎(chǔ)型式現(xiàn)澆C20砼支座工作閘閥個(gè)1DN6005.人飲和工業(yè)園區(qū)供水管道（首部預(yù)留）A3鋼焊接結(jié)構(gòu)供水干管長(zhǎng)m116.94埋設(shè)至水廠外 內(nèi)徑mm400壁厚8mm流量m3/s0.089管身基礎(chǔ)型式溝埋鋼管/ C25砼支座工作閘閥個(gè)1DN4006退水管長(zhǎng)度m84.95內(nèi)徑mm700壁厚8mm工作閘閥個(gè)1DN7007.臨溝引水建筑物（1）引水樞紐溢流堰堰型實(shí)用堰堰頂寬m 15進(jìn)水閘螺桿機(jī)啟閉，手動(dòng)孔口尺寸BHm0.60.6沖砂閘螺桿機(jī)啟閉，手動(dòng)孔口尺寸BHm1.51.3（2）引水管道設(shè)計(jì)流量m 3/s0.12加大0.15m 3/s全長(zhǎng)km4.27（3）引水樞紐導(dǎo)流明渠結(jié)構(gòu)型式梯形長(zhǎng)度m98.56邊坡1：1底寬m18其它（1）庫(kù)區(qū)道路1）上壩公路m10232）縣鄉(xiāng)道路改線m14453）鄉(xiāng)村道路1改線m1804）鄉(xiāng)村道路2改線m6905）后灣村水庫(kù)管理區(qū)m1600柏油路面（2）高壓線路改線km2.010kv（3）網(wǎng)圍欄改線km2.0 網(wǎng)圍欄增設(shè)km1.85作為人飲水源需要設(shè)置9淹沒(méi)補(bǔ)償（1）工程永久占地畝923.07耕地畝251.26草地畝242.91林地畝403.87農(nóng)村養(yǎng)殖圈舍畝0.90殯葬用地畝0.06溝渠畝6.06（2）工程臨時(shí)占地342.82耕地畝228均為旱地一般農(nóng)田林地畝56天然草地畝56.81四.設(shè)計(jì)供水量萬(wàn)m3470.201.灌溉供水量萬(wàn)m3191.17P=50%2.人畜飲水萬(wàn)m3156.71P=95%3.縣城工業(yè)園區(qū)供水年供水量萬(wàn)m3122.32P=95%五.施工1.主體工程總量 土石方104m3209.42 混凝土m329092 砌石m38979 帷幕灌漿m78282.主要建筑材料 木材m3122.89 鋼筋t389.15水泥t10012.43.勞動(dòng)力 施工總工日104工日147.344.總工期年3六.投資1總投資萬(wàn)元15893.452靜態(tài)總投資萬(wàn)元15304.033工程部分投資萬(wàn)元13528.903征地移民補(bǔ)償投資萬(wàn)元1373.504水土保持與環(huán)境保護(hù)投資萬(wàn)元401.65建設(shè)期利息萬(wàn)元589.422.2調(diào)洪演算由于祁家川河上沒(méi)有實(shí)測(cè)洪水資料，根據(jù)水利水電工程洪水計(jì)算規(guī)范（SL44-2006）規(guī)定，對(duì)于無(wú)資料地區(qū)，設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算采用地區(qū)綜合法進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)工程要求，本次只對(duì)水庫(kù)壩址處的設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)本流域所處的位置，臨近流域有王家莊水文站，根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范（SL44-2006）的要求，設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算，以王家莊水文站為參證站，采用地區(qū)綜合法進(jìn)行計(jì)算。采用公式 (2)式中：Q設(shè)設(shè)計(jì)斷面的洪峰流量（m3/s）； Q王王家莊水文站的洪峰流量（m3/s）； F設(shè)設(shè)計(jì)斷面的面積（km2）； F王王家莊水文站的面積（km2）。表2-3設(shè)計(jì)洪峰流量成果表（地區(qū)綜合法） 單位：m3/s溝道名稱(chēng)均值頻率（%）0.10.20.330.5123.3351020文祖口水庫(kù)壩址9.24 56.2 50.9 47.8 43.8 38.4 33.0 28.1 25.7 20.2 14.6 （3）設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線根據(jù)青海省東部地區(qū)暴雨洪水圖集，對(duì)于無(wú)資料地區(qū)，可采用概化過(guò)程線法推算設(shè)計(jì)洪水過(guò)程。由下列公式計(jì)算出不同頻率的設(shè)計(jì)洪水總歷時(shí)。 (3)式中：T設(shè)計(jì)洪水總歷時(shí)（h）； K洪水概化過(guò)程線的形狀系數(shù)，腦山區(qū)K=15.1F-0.138； W洪水總量（萬(wàn)m3）；Qm：不同頻率最大洪峰流量（m3/s）。表2-4洪水歷時(shí)計(jì)算成果表頻率(%)0.2%0.5%1%2%3.33%5%10%20%洪峰流量Qm(m3/s)48.041.236.231.127.324.319.113.8洪量W(萬(wàn)m3)23.921.019.016.915.114.312.310.2歷時(shí)T(小時(shí))5.015.155.285.495.605.946.487.49根據(jù)青海省東部地區(qū)暴雨洪水圖集中腦山區(qū)流域面積F200km2，可以查出典型洪水概化過(guò)程線的相對(duì)坐標(biāo)Qi/Qmti/，據(jù)此計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。表2-5 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線計(jì)算表頻率 (%)ti/T051015202530405060708090100QmQi/Qm017.542.0 71.0 10090.581.0 62.0 44.0 28.517.0 8.0 2.0 0 0.2%ti0.0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 2.00 2.50 3.01 3.51 4.01 4.51 5.01 48.0 Qi0.0 8.41 20.2 34.1 48.0 43.5 38.9 29.8 21.1 13.7 8.17 3.84 0.96 0.0 0.5%ti0.0 0.26 0.51 0.77 1.03 1.29 1.54 2.06 2.57 3.09 3.60 4.12 4.63 5.15 41.2 Qi0.0 7.22 17.3 29.3 41.2 37.3 33.4 25.6 18.1 11.8 7.01 3.30 0.82 0.0 1%ti0.0 0.26 0.53 0.79 1.06 1.32 1.58 2.11 2.64 3.17 3.70 4.22 4.75 5.28 36.2 Qi0.0 6.34 15.2 25.7 36.2 32.8 29.4 22.5 15.9 10.3 6.16 2.90 0.72 0.0 2%ti0.0 0.27 0.55 0.82 1.10 1.37 1.65 2.20 2.75 3.30 3.85 4.40 4.94 5.49 31.1 Qi0.0 5.44 13.1 22.1 31.1 28.1 25.2 19.3 13.7 8.86 5.29 2.49 0.62 0.0 5%ti0.0 0.30 0.59 0.89 1.19 1.48 1.78 2.37 2.97 3.56 4.15 4.75 5.34 5.94 24.3 Qi0.0 4.25 10.2 17.2 24.3 22.0 19.7 15.0 10.7 6.92 4.13 1.94 0.49 0.0 2.3 溢洪道的組成側(cè)槽溢洪道一般由溢流堰，側(cè)槽、泄水道和出口消能段等部分組成。溢流堰大致按河岸等高線布置，水流經(jīng)過(guò)溢流堰泄入與堰大致平行的側(cè)槽后，在槽內(nèi)轉(zhuǎn)向約90，經(jīng)泄槽流入下游，當(dāng)壩址處山頭較高，岸坡陡峭時(shí)，可選用側(cè)槽溢洪道，與正槽溢洪道相比較，側(cè)槽溢洪道具有以下優(yōu)點(diǎn)： 可以減少開(kāi)挖方量； 能在開(kāi)挖方量增加不多的情況下，適當(dāng)加大溢流堰的長(zhǎng)度，從而提高堰頂高程，增加興利庫(kù)容； 使堰頂水頭減小，減少淹沒(méi)損失，非溢流壩的高度也可適當(dāng)降低。文祖口水庫(kù)壩址位于窖洞村上游，壩址段河流彎曲，總體流向近南北向，此處河谷呈“U”型，河流寬2-5m，河水深度0.5m左右，河床高程2730m，河流比降為5.5。兩岸地形坡度3045，局部邊坡陡立，植被較好。溢洪道布置在左岸斜坡之上，縱軸線位于庫(kù)左山體坡腳之處，地形坡度約30，自然邊坡穩(wěn)定，上部為818m的第四系松散堆積地層，抗沖刷能力差。其下為強(qiáng)風(fēng)化的細(xì)砂巖。中上段存在高邊坡開(kāi)挖段，下段邊坡較緩，有利于施工開(kāi)挖。由于壩址處擬設(shè)溢洪道的一端山頭較高、岸坡陡峭，故選用側(cè)槽式溢洪道，它適用于水頭較高，岸坡較陡，巖石堅(jiān)固而匯量較小的情況。溢洪道由側(cè)堰段、平坡控制段、緩坡調(diào)整段、陡槽段、消力池及尾水段組成，采用C25鋼筋混凝土砌筑。洪水主要通過(guò)陡坡段從水庫(kù)上游水位的高程降落到下游水位的高程。所謂陡坡，不只是說(shuō)坡度較陡，而且有具體的定義。渠道的過(guò)水能力取決于斷面，底坡和糙率，當(dāng)渠道的過(guò)水能力等于實(shí)際來(lái)水量時(shí)，水面線與底坡線平行，這樣的坡度叫做臨界坡度。渠道底坡小于臨界坡度稱(chēng)為緩坡，這時(shí)水面線的坡度將小于渠道底坡而向下游方向壅高，水流狀態(tài)叫做緩流；反之，河道底坡大于臨界坡度稱(chēng)為陡坡，這時(shí)水面線坡降陡于底坡，水流狀態(tài)叫做急流。顯然，只有使陡坡段名符其實(shí)，才能使溢洪道達(dá)到設(shè)計(jì)的過(guò)水能力。如果陡坡段做成緩坡，則由于水面線的壅高，可能使控制斷面處的堰流發(fā)生潛沒(méi)或者甚至于變成明渠流，嚴(yán)重降低溢洪道的過(guò)水能力。陡坡段坡度的決定，除了必需滿足上述水力條件外，還要根據(jù)地形、地質(zhì)和襯砌材料等因素綜合考慮決定。一般說(shuō)來(lái)，坡度緩一些，開(kāi)挖量少些，穩(wěn)定性較好，但襯砌量增多，坡度陡一些則相反。初始設(shè)計(jì)陡槽段分兩段計(jì)算，陡槽斷面為矩形，上游銜接平坡控制段和緩坡調(diào)整段。消能段的作用是消除由陡坡上沖下的高速水流的能量，使水流平穩(wěn)地由退水渠流入下游河床，減少對(duì)下游的沖刷，用以造成消能條件的建筑物稱(chēng)為消能工。消除水流能量的方法主要是利用水流自身的沖擊、應(yīng)旋滾消能，采用挖深式消力池。圖2-5 消力池消能工消力池緊接在陡坡后面，它要求有一定的深度和長(zhǎng)度，使陡坡上的高速水流沖下后在池內(nèi)產(chǎn)生水躍，消殺能量。消力池的優(yōu)點(diǎn)是：可以適應(yīng)較大范圍的流量，消能效率較高，下游渠道比較穩(wěn)定。因此，在中小型水庫(kù)溢洪道中廣泛采用。為了能產(chǎn)生完全的水躍消能，消力池得要有足夠的水深，通常采用挖深的方法加以滿足。北方寒冷地區(qū)冬季消力池要能排除積水，以避免凍害。消力池的橫斷面以矩形為好，梯形斷面的水流狀態(tài)不好。斜坡式水流條件較好。消力池都用漿砌石或混凝土襯砌。緊接消力池的退水渠或下游河床還得要襯砌保護(hù)一段，稱(chēng)為海漫，以消殺殘余的水流能量。消力池為底流消能，設(shè)計(jì)選用挖深式消力池。退水渠的作用是使由溢洪道下泄的洪水順暢地流入下游河床。當(dāng)溢洪道的消能工直接與下游河床相接時(shí)，就用不著退水渠。但對(duì)于山谷埡口溢洪道，退水渠的重要性就很突出。在決定溢洪道位位時(shí)，必須加以考慮。退水渠要求布且平順，底高與斷面，要按設(shè)計(jì)要求開(kāi)夠。退水渠與陡槽寬度一樣，寬6m，采用矩形斷面。3 溢洪道水力計(jì)算3.1 側(cè)堰設(shè)計(jì)3.1.1堰型的選擇由于水庫(kù)的大壩采用土石壩，壩身不承擔(dān)泄水，且河谷狹窄，故采用河岸溢洪道，且山頭較高、岸坡較陡，同時(shí)左岸巖石比較堅(jiān)固同時(shí)泄流量較小，則采用側(cè)槽式溢洪道（尤其適于中小型水庫(kù)中無(wú)閘門(mén)控制的溢洪道中）。側(cè)堰一般采用實(shí)用堰，它的優(yōu)點(diǎn)是流量系數(shù)比寬頂堰大，在相同泄流量條件下，需要的溢流前緣較短，工程量相對(duì)較小，但施工較復(fù)雜。由于水庫(kù)的工程等級(jí)為IV等?。?）型，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，修建溢洪道部位沿水流方向的山體比較單薄，且坡度也較徒的地形條件，堰前緊接水庫(kù)，堰后順山坡挖成陡槽。綜合根據(jù)地形、地質(zhì)條件，溢洪道采用開(kāi)敞式實(shí)用堰，由于工程任務(wù)以灌溉和供水為主，兼顧改善河道生態(tài)環(huán)境，故工程對(duì)下游的防洪要求不高，所以從工程安全、洪水調(diào)度、水庫(kù)運(yùn)行、工程投資等方面考慮，堰頂不需要設(shè)置閘門(mén)。堰頂呈圓形，下接1：0.6的斜面段，堰頂自由出流，頂高程即正常高水位2771.59m。實(shí)用堰的堰型由堰上游面、堰面曲線和堰后坡三部分組成，如下圖：圖3-1 溢流堰堰型示意圖堰頂最大水頭m堰上游底板高程m求得上游堰高 m 因?yàn)?故,故屬于高堰 m又堰面最大壓值不得超過(guò)規(guī)定的36米，查得溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2000表A.1.3查得/=0.70.8,而高堰的定型的設(shè)計(jì)水頭與堰頂?shù)淖畲笏^之比一般為0.750.95,取0.8得=0.80.64=0.512m由于堰后接1：0.6的斜面段，查無(wú)閘控制溢洪道水力設(shè)計(jì)表2-6堰后坡度對(duì)流量系數(shù)的影響得到WES堰的，查無(wú)閘控制溢洪道水力設(shè)計(jì)圖2-28下游堰高對(duì)流量系數(shù)的影響得到，則下游堰高m(為堰上總水頭m，由于水庫(kù)比溢流堰寬得多，又的值很小，故近似的取m)。3.1.2 側(cè)堰長(zhǎng)度B的確定根據(jù)自由流計(jì)算公式計(jì)算 (4)式中：為校核洪水時(shí)最大下泄流量26.01m3/s； H0堰上總水頭m,，由于水庫(kù)比溢流堰寬得多，行進(jìn)流速的值很小，近似為0，故近似的取m。 淹沒(méi)系數(shù)，取=0.835； 側(cè)收縮系數(shù)，由于采用無(wú)閘門(mén)，故取1； 流量系數(shù)，初步計(jì)算時(shí)，三圓弧段WES型取0.5；代入公式求得側(cè)堰長(zhǎng)度=27.52m 故這里取堰寬28m。3.1.3對(duì)開(kāi)敞式實(shí)用堰的泄流能力計(jì)算進(jìn)行計(jì)算開(kāi)敞式實(shí)用堰的泄流能力計(jì)算公式為： (5)式中：Q流量，m3/s，校核洪水時(shí)最大下泄流量26.01m3/s； H0堰上總水頭0.64m。 淹沒(méi)系數(shù)，查溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2000表A.2.1-3得=0.835； 取1； m流量系數(shù)，由于2.148，=1.25，查溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2000表A.2.1.1，三圓弧段WES型的m=0.51； 溢流堰凈寬，=28m； H0堰上總水頭m，=0.64m。計(jì)算得到泄流能力計(jì)算表如下 表3-1 溢流堰泄流能力計(jì)算表堰上水頭（m）0.10.20.30.40.50.60.640.70.80.9泄流量（m/s）0.77 2.18 4.00 6.16 8.61 11.31 27.03 14.25 17.42 20.78 查表3-1當(dāng)堰上水頭為0.64m時(shí)，得到相應(yīng)的泄流量為27.042m3/s26.01m3/s校核泄洪流量，所以設(shè)計(jì)的側(cè)堰寬度滿足要求。3.1.4側(cè)槽沿程水面線計(jì)算根據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL2532000附錄A.3.5計(jì)算側(cè)槽水面線和槽底線 （6） （7）式中 計(jì)算段長(zhǎng)度，斷面2與斷面1之間的距離m； 內(nèi)水面差 ； 、斷面1及斷面2的流量，； 側(cè)槽溢流堰單寬流量，； 、斷面1及斷面2的水流平均流速； 分段區(qū)內(nèi)平均摩阻坡降；計(jì)算中以側(cè)槽末端斷面作為起始計(jì)算斷面，其水深he和泄槽首端斷面臨界水深hc的比值與側(cè)槽首、末端底寬比有關(guān)，按溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2000表A.3.5查得。因?yàn)閭?cè)槽與泄槽間有調(diào)整段，則槽末水深h1=(1.21.5)hc,因?yàn)槿〉淖钚≈?.5，故1.51.158=1.737m由于側(cè)槽斷面自首端到末端應(yīng)逐漸變寬，故為非棱柱體，用試算法求非棱柱體明渠水面曲線如下表表3-2 側(cè)槽段水面線計(jì)算表斷面底寬bS水深hy設(shè)流量Q面積A流速Vx/mR/mC1671.74 26.0111.92.189.881.2168.7925.2571.63 -0.10319.519.921.978.91.1167.872.071.1668.330.0008 -0.10234.571.51 -0.12313.017.941.647.881.0166.751.81.0667.310.0007 -0.12243.7571.37 -0.1386.516.091.076.820.8965.421.350.9566.090.0005 -0.1355371.29 -0.08704.6905.860.864.20.530.856