潘口面板堆石壩設(shè)計-計算書

附錄：目錄TOC\o"1-3"\h\u7721調(diào)洪演算 1142141.1基本設(shè)計資料 1276501.1.1工程等別、建筑物級別及洪水標(biāo)準(zhǔn) 1280851.1.2氣象條件 129721.1.3水文基本資料 219431.1.4壩址設(shè)計洪水 357631.1.5入庫洪水 354571.1.6可能最大暴雨和可能最大洪水 4147541.2設(shè)計基本原理 5164351.2.1水量平衡方程 543271.2.2蓄泄方程 6298931.3列表試算法主要步驟 7321701.4洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定 8251341.4.1各項指標(biāo)的確定 884431.4.2確定洪水過程和水位-庫容曲線 10121461.4.3方案分析 12251741.5調(diào)洪演算計算過程表 13259631.5.1方案1洪水計算過程 13136601.5.2方案2洪水計算過程 19298691.6調(diào)洪計算成果表及方案對比 24146552壩體設(shè)計 25297342.1壩頂高程和壩頂結(jié)構(gòu) 25146012.1.1壩頂高程 2569832.1.2壩頂寬度 29278512.1.3壩坡 29119572.2壩體結(jié)構(gòu)和材料分區(qū) 30102462.2.1壩體標(biāo)準(zhǔn)剖面 3060392.2.2壩體材料分區(qū) 30113342.3混凝土面板 3287722.3.1面板的分縫分塊 32188422.3.2面板厚度 3218782.3.3面板混凝土 329802.3.4面板防裂措施 34149652.4混凝土趾板設(shè)計 34273133溢洪道計算 3552043.1引水渠的計算 3511123.2控制段的計算 36229633.2.1上下游堰高的確定 37258203.2.2堰面曲線的確定 37285213.2.3剖面銜接計算 3888533.3泄槽的計算 38193953.3.1泄槽臨界水深和臨界坡降 3857843.3.2泄槽水面曲線確定 39306393.3.3摻氣水深的計算 4145003.4消能防沖段的計算 42180753.4.1反弧半徑R的計算 42124993.4.2挑流鼻坎最大單寬流量計算 43250703.4.3坎頂最大流速的計算 4372373.4.4水舌挑距L的計算 43280243.4.5沖坑深度的計算 44 BJ水利樞紐設(shè)計設(shè)計計算書1調(diào)洪演算1.1基本設(shè)計資料1.1.1工程等別、建筑物級別及洪水標(biāo)準(zhǔn)潘口水電站地處堵河干流上游河段，位于湖北省十堰市竹山縣境內(nèi)，下距竹山縣城13km(公路里程)，經(jīng)鮑峽鎮(zhèn)至十堰市162km，經(jīng)房縣至十堰市184km。堵河為漢江中上游南岸一大支流，發(fā)源于大巴山北麓，有西、南兩源：西源名泗河，為堵河上游主流，發(fā)源于陜西省鎮(zhèn)坪縣境內(nèi)；南源官渡河，發(fā)源于渝鄂交界的陰條嶺及烏云頂，兩源在兩河口匯合后始稱堵河，再由西南流向東北匯入漢江。堵河全長(包括上游泗河)354km，總落差500多m，全流域面積12502km2，年徑流量達60億m3左右。潘口水電站水庫正常蓄水位355.00m，總庫容23.38億m3，具有完全年調(diào)節(jié)性能。工程開發(fā)任務(wù)主要是發(fā)電，兼有提高下游黃龍灘水電站大壩防洪能力和改善庫區(qū)通航條件等效益。大壩最大高度114.0m，電站裝機2臺，總裝機容量500MW。屬一等大(1)型工程，工程樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道、右岸泄洪洞、左岸引水隧洞、壩后地面廠房等組成，其中大壩、溢洪道、泄洪洞、引水隧洞進水口為1級水工建筑物，正常運用洪水重現(xiàn)期為1000年，非常運用洪水重現(xiàn)期為10000年；電站廠房為1級水工建筑物，設(shè)計洪水重現(xiàn)期為200年，校核洪水重現(xiàn)期為1000年；消能防沖建筑物設(shè)計洪水重現(xiàn)期為100年。1.1.2氣象條件芭蕉河所在的婁水流域?qū)賮啛釒駶櫄夂?，支流芭蕉河雨量充沛，氣候溫和。多年平均氣?5.4℃，極端最高氣溫40.7℃（1959年8月23日），極端最低氣溫-10.1℃（1977年1月30日）。表鶴峰縣氣象站氣象要素統(tǒng)計表項目單位鶴峰多年平均降水量mm1684.5歷年最大1d降水量mm277.8多年平均蒸發(fā)量mm1000.5多年平均氣溫℃15.4歷年極端最高氣溫℃40歷年極端最低氣溫℃-10.1多年平均相對濕度%81多年平均風(fēng)速m/s0.6歷年最大風(fēng)速/風(fēng)向m/s14.0/ENE（3）降雨量流域降水受山區(qū)地形及山地影響，有隨地勢增高而遞增的特征。經(jīng)統(tǒng)計（1962年~1985年）流域多年平均年降雨量1986.4mm，鶴峰站以上流域多年平均年降雨量1770.6mm（1961年~1985年）。年月降雨量見表。表鶴峰、BJ水利樞紐壩址流域年、月平均降雨量表站址各月平均（mm）年平均（mm）一二三四五六七八九十十一十二鶴峰30.740.379.1158.1225.2277.6323.4211.5180.4134.174.435.91770.634.841.486.4179.6250.9297.5357.4235.3228.8154.680.339.41986.4由上表可見流域內(nèi)降雨量主要集中在4~10月，約占全年降雨量的85.6%，尤以7月份為多，是流域暴雨多發(fā)季節(jié)。設(shè)計流域內(nèi)無雨量站，但流域周邊有鶴峰、太平鎮(zhèn)、中營、雪落寨等雨量站；鶴峰站以上流域內(nèi)有鶴峰、中營、坪山、燕子坪、大坪等雨量站，基本能控制流域降雨。水文基本資料（1）正常徑流芭蕉河屬山溪性河流，徑流主要由降雨所至。芭蕉河流域無實測徑流資料，徑流系列是依據(jù)芭蕉河口附近的干流溇水鶴峰站1960~1998年實測徑流資料，以流域面積和雨量比（1962~1985年資料）為參數(shù)推算。其中，1962~1985年各年借用兩流域各月實測雨量比值推算，1960~1961年、1986~1998年因受資料條件所限，均借用1962~1985年多年平均月雨量比推算。由此統(tǒng)計得BJ水利樞紐壩址多年平均流量為12.6m3/s，平均年徑流量3.97億m3。鶴峰站及BJ水利樞紐壩址年、月平均流量見表表壩址、鶴峰站年、月平均流量表地址各月平均流量（m3/s）年平均(m3/s)一二三四五六七八九十十一十二壩址2.503.887.7713.118.922.030.515.815.611.16.993.0212.6鶴峰4.717.9414.625.137.545.756.127.527.620.213.05.7323.9由上表可見，由鶴峰站推算的多年平均流量系列中，徑流年內(nèi)分配主要集中在汛期（4~10月），約占全年徑流量的84.6%，11~3月為枯水期，其徑流年內(nèi)分配基本與流域降雨量年內(nèi)分配相吻合。推算的壩址徑流系列具有一定的代表性，基本能反映本流域的降雨量特征。（2）洪峰流量及總量本流域無實測流量資料，據(jù)水文資料推算，壩址處的洪峰流量及總量如下：壩址設(shè)計洪水采用鶴峰站設(shè)計洪水峰量值，洪峰以流域面積比的2/3次方推算，各時段洪量以流域面積比的一次方及流域平均降雨量比為參數(shù)推算得BJ水利樞紐壩址設(shè)計洪水。成果見表。表鶴峰、BJ水利樞紐壩址設(shè)計洪水成果表站址項目各頻率（P%）設(shè)計值0.050.10.20.5125鶴峰Q(m3/s)7210648057704830414034402560W24h(億m3)2.532.312.081.771.541.321.02W72h(億m3)4.313.983.603.082.712.321.82BJ水利樞紐壩址Q(m3/s)4350391034802910250020801540W24h(億m3)1.321.201.080.9220.8020.6870.531W72h(億m3)2.242.071.871.601.411.210.948設(shè)計洪水過程線：由鶴峰站1960~1998年實測洪水過程中選用1962年7月7日、1969年7月11日、1998年8月3日三次不同峰型、峰高、量大較為惡劣的洪水過程為典型，按峰、量同頻率控制放大。經(jīng)水庫調(diào)洪演算后采用1962年7月洪水過程，設(shè)計洪水過程線見表和圖。表2.4-5電站壩址設(shè)計洪水過程線表(1962年7月)時序時間各頻率(%)流量(m3/s)時序時間各頻率(%)流量(m3/s)(h)日時0.0512(h)日時0.0512069438287245372285552345311046730726138237814894242115033302823980728456395312532350298401718455394413519341291412718454393514506332283423720453392615492323276434722454393716458300256445723455394817423278237456725456395918398261223467786483418101937824821147883951644711203562341994898805464671221335216187491074836431113223462191935011619298267142335622619951124912462231.1.4壩址設(shè)計洪水堵河洪水均由暴雨形成，洪水的水成果組成不連序峰量系列，經(jīng)驗頻率計算成果見表1—2。表1-2竹山站年最大洪水頻率計算成果表設(shè)計階段及項目XCvCs/Cv頻率(%)0.010.020.050.10.51.01985年初設(shè)Qm(m3/s)42800.562.7213002000018200169001370012300Ｗ24h(億m3)2.730.573.014.513.612.311.39.098.11W3d(億m3)5.070.593.028.126.223.721.917.415.5本次Qm(m3/s)41700.553.0212001980018000166001340012000Ｗ24h(億m3)2.620.593.014.513.512.311.38.998.00W3d(億m3)4.920.613.028.426.523.922.017.415.5本次成果與原潘口初設(shè)成果很接近?？紤]到竹山站自1959年至2003年已有45年實測資料系列，插補延長資料精度也較高，長系列資料所攜信息更多，故推薦潘口壩址設(shè)計洪水采用本次成果。1.1.5入庫洪水潘口水庫建成后，回水區(qū)內(nèi)原有的產(chǎn)匯流條件均會發(fā)生一定變化，故分析計算了入庫設(shè)計洪水。潘口原初步設(shè)計時，入庫設(shè)計洪水用“系列法”和“典型年法”兩種方法進行分析計算，經(jīng)分析比較，推薦采用“典型年法”入庫設(shè)計洪水成果。本階段用延長到2003年的入庫洪水系列進行頻率分析計算，考慮到本階段入庫洪水系列較潘口初步設(shè)計時更長，系列長達58年，故本次采用“系列法”入庫設(shè)計洪水成果，計算成果見表1—3。表1-3潘口入庫設(shè)計洪水成果比較表頻率(%)0.010.020.050.1備注Qm(m3/s)227002130018000原初步設(shè)計(典型年法)22700212001930017800本次(系列法)W24h(億m3)15.014.111.7原初步設(shè)計(典型年法)14.613.712.411.4本次(系列法)W3d(億m3)28.426.523.922.0本次(系列法)1.1.6可能最大暴雨和可能最大洪水潘口原初步設(shè)計階段曾進行過“PMP、PMF”的分析計算，本階段考慮到潘口水電站壩型為面板堆石壩，又對潘口水電站“PMP、PMF”進行了復(fù)核?？赡茏畲蟊┯暧嬎悴捎昧恕?5.7”暴雨移置和當(dāng)?shù)乇┯攴糯髢煞N方法，經(jīng)分析研究，認(rèn)為當(dāng)?shù)乇┯攴糯蟪晒遣捎帽玖饔蛞寻l(fā)生的“80.6”大暴雨推算，其可能最大暴雨發(fā)生的機制與本流域已發(fā)生的暴雨機制相同，資料也更為可靠，故推薦采用當(dāng)?shù)乇┯杲?jīng)水汽效率聯(lián)合放大的可能最大暴雨(PMP)成果?？赡茏畲蠛樗?PMF)采用了新安江模型和原潘口初設(shè)時采用的單位線匯流計算兩種方法推求?？紤]到在濕潤地區(qū)用新安江模型模擬流域產(chǎn)、匯流較易獲得滿意的結(jié)果，且比較符合本流域自然地理條件，成果與長江流域部分工程可能最大洪水成果比較，認(rèn)為本次PMF成果基本合理，推薦采用當(dāng)?shù)乇┯杲?jīng)水汽效率聯(lián)合放大的可能最大暴雨(PMP)、用新安江模型計算的可能最大洪水(PMF)成果與壩址設(shè)計洪水成果比較見表1—4。表1-4各階段潘口PMF及P=0.01%壩址設(shè)計洪水成果比較表項目單位P=0.01%壩址設(shè)計洪水(本階段)PMF本階段采用1985年初設(shè)計算1985年初設(shè)推薦采用Qmm3/s21200240002200025600W24h億m314.515.416.117.4W3d億m328.429.639.633.71.2設(shè)計基本原理水庫的調(diào)洪演算實質(zhì)上是入庫洪水、泄流建筑物類型與尺寸、運用方式已知的情況下的水庫蓄泄調(diào)節(jié)計算。水庫調(diào)洪計算的直接目的，在于求出水庫逐時段的蓄水、泄水變化過程，從而獲得調(diào)節(jié)該次洪水后的水庫最高洪水位和最大下泄流量，以供確定溢洪道的尺寸。水庫調(diào)洪計算的基本原理，是逐時段地聯(lián)立求解水庫的水量平衡方程和水庫的蓄泄方程。水量平衡方程在某一時段Δt內(nèi)，入庫水量與出庫水量之差等于該時段內(nèi)水庫蓄水量的變化，用以下公式表示，稱為水庫的水量平衡方程（1-1）式中：——Δt時段中的平均入庫流量（m3/s），它等于/2；——Δt時段中的平均下泄流量（m3/s），它等于（）/2；、——Δt時段初、末的入庫流量（m3/s）；、——Δt時段初、末的下泄流量（m3/s）；、——Δt時段初、末水庫的蓄水水量（m3）；Δt——計算時段（s）；ΔV——Δt時段水庫需水量變化值（m3）。計算時段Δt，其長短視入庫流量的變化程度而定。陡漲陡落的中小河流，Δt可取短些；流量變化平緩的大河，Δt可適當(dāng)取長。該面板堆石壩的時段Δt取2小時。水量平衡方程（1-1）的求解：在規(guī)劃設(shè)計時，和由設(shè)計（或校核）洪水過程線查出；當(dāng)管理調(diào)動水庫時，和由預(yù)報或?qū)嶋H入庫洪水過程求出。、根據(jù)水庫調(diào)洪計算的起始條件確定。Δt取2小時，那么此時在式（1-1）中便只有、兩個未知數(shù)，當(dāng)前一段的、求出后，其值即可成為后一時段的值，使計算有可能逐時段地連續(xù)進行下去。如何求解、，還需建立第二個方程即蓄泄方程。1.2.2蓄泄方程水庫通過泄洪建筑物泄洪，該泄量就是水庫的下泄流量，水庫泄洪建筑物的泄流能力，是指某一泄流水頭下的下泄流量。在溢洪道無閘門控制或閘門全開情況下，泄洪道的下泄流量可按堰流公式計算，即(1-2）式中：——通過溢流孔口的下泄流量，（m3/s）；n——溢流孔孔口數(shù)；b——溢流孔單孔凈寬，（m）；g——重力加速度，9.81m/s2；ε——閘墩側(cè)收縮系數(shù)，與墩頭形式有關(guān)，本工程取0.92；m——流量系數(shù)，與堰頂形式有關(guān)，可查表，本工程取0.48；H0——堰頂水頭，m。泄洪洞的下泄流量可按有壓管流計算，即（1-3）式中：——泄洪洞的下泄流量（m3/s）；——泄洪洞計算水頭，非淹沒出流時，為庫水位與洞口中心高程之差；淹沒出流時，為上下游水位之差（m）；——泄洪洞洞口的斷面面積（㎡）；——流量系數(shù)。泄洪水頭H與下泄流量q常常采用關(guān)系曲線來表示，根據(jù)水力學(xué)公式，該關(guān)系曲線不難求出，由此關(guān)系曲線再根據(jù)式（1-2）和式（1-3）便可換算出水庫水位Z與泄量q的關(guān)系，進而，由水庫水位Z，又可借助于水庫容積特性，求出相應(yīng)的水庫蓄水容積（蓄存水量）V，于是，下泄流量q又可寫成庫容V的函數(shù)式，得出兩者的關(guān)系曲線，此式稱為蓄泄方程，即（1-4）于是，列出以下聯(lián)立方程組該方程組概括了水庫防洪調(diào)節(jié)計算的基本原理。進行調(diào)洪計算，實質(zhì)上就是求解這個方程組。當(dāng)已知，和時段Δt初的、，利用上述方程組，便可求出時段末的、。事實上，不論水庫是否承擔(dān)下游防洪任務(wù)，也不論是否有閘門控制，調(diào)洪計算的基本公式都是上述兩式。利用上述方程組進行調(diào)洪計算的具體方法有很多種，目前常用的是：列表試算法、半圖解法和簡單三角形法。在本工程中主要采用列表試算法。1.3列表試算法主要步驟為了求出式（1-1）和式（1-4）兩式的公共解，通過列表試算，可逐時段求得水庫的蓄水量和下泄流量。這種通過試算求方程組公共解的方法稱為列表試算法。其主要步驟如下：引用水庫的設(shè)計洪水過程線。根據(jù)水庫容積曲線和泄洪建筑物的泄洪能力，應(yīng)用式（1-2）或式（1-3）求出下泄流量與庫容的關(guān)系曲線。根據(jù)水庫汛期的控制運用方式，確定調(diào)洪計算的起始條件，即確定起調(diào)水位和相應(yīng)的庫容、下泄流量。選取合適的計算時段，由設(shè)計洪水過程線摘錄，，…。決定起始計算時刻的、值，然后列表計算，計算過程中，對每一計算時段的、值都要進行試算。試算方法：由起始條件已知時段的、和入庫流量、，假設(shè)時段末的下泄流量，就能根據(jù)式（1-1）求出時段末水庫的蓄水增量，而，由查曲線得。將其與假定的相比較，若兩者相等，則所設(shè)同時滿足式（1-1）和式（1-4），即為所求。否則需重新假設(shè)一個值，重復(fù)上述試算過程，直至兩者相等或很接近為止，這樣便完成了一個時段的計算工作。接下去，把這一時段末的、，作為下一時段的、，再進行下一時段的試算。如此連續(xù)下去，便可求得整個泄流過程。將入庫洪水過程和計算所得的泄流過程繪制在同一張圖上，若計算所得的最大泄流量正好是兩線的交點，說明計算的正確。否則，應(yīng)縮小附近的計算時段，重新進行試算，直到計算的正好是兩線的交點為止。由查關(guān)系線，可得最高洪水位時的庫容。由減去起調(diào)水位相應(yīng)庫容，即得水庫為調(diào)節(jié)該次入庫洪水所需的調(diào)洪庫容。再由查水庫庫容曲線，就可得到最高洪水位。顯而易見，當(dāng)入庫洪水為相應(yīng)樞紐設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水，而起調(diào)水位為汛限水位時，求得的和即是設(shè)計調(diào)洪庫容和設(shè)計洪水位。當(dāng)入庫洪水為校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水、起調(diào)水位為汛限水位時，求得的和即是校核調(diào)洪庫容和校核洪水位。1.4洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定各項指標(biāo)的確定本工程屬一等大(1)型工程，水庫總庫容為23.38億m3。工程樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道、右岸泄洪洞、左岸引水隧洞、壩后地面廠房等組成，其中大壩、溢洪道、泄洪洞、引水隧洞進水口為1級水工建筑物。根據(jù)條件可查下表：表1-5水利水電工程分等指標(biāo)工程等級工程規(guī)模水庫總庫容(108m3)防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護農(nóng)田(104畝)治澇面積(104畝)灌溉面積(104畝)供水對象重要性裝機容量(104kW)Ⅰ大(1)型≥10特別重要≥500≥200≥150特別重要≥120Ⅱ大(2)型10～1.0重要500～100200～60150～50重要120～30Ⅲ中型1.0～0.10中等100～3060～1550～5中等30～5Ⅳ小(1)型0.10～0.01一般30～515～35～0.5一般5～1Ⅴ小(2)型0.01～0.001<5<3<0.5<1表1-6山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)[重現(xiàn)期（年）]項目水工建筑物級別12345設(shè)計1000~500500~100100~5050~3030~20校核土石壩可能最大洪水(PMF)或10000~50005000~20002000~10001000~300300~200混凝土壩、漿砌石壩5000~20002000~10001000~500500~200200~100查《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)，因為該工程屬于一等大（1）型工程，由表1-1可得，工程等級為Ⅰ。由表1-2可得，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為1000～500年，年保證率P=0.1%～0.2%；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為10000～5000年，年保證率P=0.01%～0.05%。由混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范(SL228-2013）可取得設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)年保證率P=0.1%，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)年保證率P=0.01%，分別計算相應(yīng)的最大泄量和水庫最高水位。確定洪水過程和水位-庫容曲線表1-7潘口壩址設(shè)計洪水過程表月日時P(%)10.50.20.10.050.020.01%62313:00818910990104011301170127015:00156017401910203022002310249017:00307034403920429046505140547019:005570625072207980864097501040021:007100797092401020011100125001340023:00791088801020011200122001350014500241:008080909010400115001250013800148003:008200924010600117001270014000150005:008280932010700118001280014100151007:008410947010900119001300014200153009:0087809880113001240013500148001590011:00942010600121001330014500158001700013:001070012100138001510016400180001930015:001200013400153001660018000198002120017:001090012300141001540016800184001970019:00963010800124001370014900163001750021:0087009790112001240013500148001590023:00796089401030011300123001360014600251:00720080809310103001120012400133003:0066107420857094701030011500123005:006100684079108750949010600114007:00559062707260804087209810105009:00521058506780751081309170982011:00477053506200687074408410900013:00441049505740636068907790834015:00411046105350593064207260777017:00380042604940547059306710717019:00358040204650515055806310674021:00338037904380485052505930633023:003230362041904630501056506030261:0030903460400044104780537057303:0030203380389042904640521055505:0029703320382042004550509054207:0029203270375041104450496052809:00286032103660401043504820513011:00275030703500382041504580487013:00261029203320361039204300458015:00247027703130339036804020428017:00236026402970321034903780403019:00221024702760298032303490372021:00210023502620281030603270350023:002020225025102680292031103330271:0019302160239025502780295031603:0018402060227024202630278029905:001760196021602300250026302830洪水過程線中的P=0.1%為設(shè)計洪水，P=0.01%為校核洪水。表1-8水位-庫容關(guān)系水位（m）271.5938276.1463279.203282.9284285.5795289.3543294.8737庫容（億m3）00.30.470.710.821.161.64水位（m）301.7826307.7394312.6804317.5406322.8492325.4323328.3744庫容（億m3）2.473.44.285.26.57.248.13水位（m）330.8034333.0625335.5484337.7656340.5522342.653344.5804庫容（億m3）8.949.710.5511.4112.5213.3514.23水位（m）346.5105348.6014350.1835352.2069353.8231355.3148357.0004庫容（億m3）15.2116.2317.0418.2219.1519.9320.92水位（m）358.5184359.9499361.9375363.2633364.9688366.3587367.634庫容（億m3）21.922.7524.0125.0526.3227.2628.39水位（m）369.634370.9963372.909374.2322375.9698377.6421380.2148庫容（億m3）29.5830.7332.4733.7635.3136.7639.31水位（m）382.7522385.6127387.6427389.3106391.6592393.0999395.2744庫容（億m3）41.8344.6646.6648.6451.2453.2255.46水位（m）396.7422398.3187399.9555庫容（億m3）57.3859.4461.98圖1-1水庫水位—庫容關(guān)系曲線1.4.3方案分析本工程的泄水建筑物包括溢洪道與泄洪洞。擋水建筑物選用混凝土面板堆石壩方案，不宜采用壩頂溢流，而壩址附近無合適的埡口布置溢洪道，因此采用岸邊開敞式溢洪道方案，經(jīng)工程總體布置方案比較，溢洪道布置在右岸壩肩較為有利。潘口壩址洪水峰高量大，泄水建筑物首先考慮采用表孔泄洪，使樞紐具有足夠的超泄能力。本階段共擬定了以下2個方案進行比較。方案Ⅰ：溢洪道孔口尺寸為4-12.0m×18.0m(孔-寬×高)，為WES型低實用堰，堰頂高程337.0m，洪水調(diào)節(jié)從防洪限制水位340.00m起調(diào)；方案Ⅱ：溢洪道孔口尺寸為3-20.0m×18.0m(孔-寬×高)，為WES型低實用堰，堰頂高程337.0m，洪水調(diào)節(jié)從正常蓄水位355.00m起調(diào)。水庫采用入庫洪水進行調(diào)洪計算，洪水典型采用1980年典型洪水。當(dāng)來流量小于200年一遇(廠房設(shè)計標(biāo)準(zhǔn))洪峰流量時，考慮滿裝機發(fā)電流量的2/3參與泄洪，當(dāng)來流量大于200年一遇洪峰流量(廠房設(shè)計標(biāo)準(zhǔn))時，不計發(fā)電流量。1.5調(diào)洪演算計算過程表1.5.1方案1洪水計算過程1.5.1.1水庫的關(guān)系表1-9水庫關(guān)系計算表庫水位Z(m)溢洪道堰頂水頭H(m)溢洪道泄量q溢(m3/s)庫容V(億m3)340.00003.0000487.6012.30340.55223.5522628.2412.52342.65305.65301261.2413.35344.58047.58041958.4714.23346.51059.51052752.2315.21348.601411.60143708.0516.23350.183513.18354491.8617.04352.206915.20695564.6918.22353.823116.82316474.9919.15355.314818.31487355.0119.93357.000420.00048393.4020.92358.518421.51849366.8821.90359.949922.949910316.9422.75361.937524.937511685.8224.01圖1-2溢洪道下泄流量q與庫容V關(guān)系曲線1.5.1.2設(shè)計洪水水庫調(diào)洪計算表1-10水庫設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算表時間t(h)入庫洪水流量Q(m3/s)時段平均入庫流量（m3/s)時段入庫水量(萬m3)下泄流量q(m3/s)時段平均下泄流量(m3/s)時段下泄水量(萬m3)時段內(nèi)水庫存水量變化(萬m3)水庫存水量V(萬m3)水庫水位Z(m)01040487.6123000.03402203015351105.2570.2528.91105.2124105.2340.17574429031602275.2700.7635.5457.51817.7125922.9340.62816798061354417.21011.0855.9616.23801.0129723.9341.589981020090906544.81531.71271.4915.45629.4135353.3343.02511011200107007704.02143.91837.81323.26380.8141734.1344.37231211500113508172.02784.62464.31774.36397.7148131.8345.64391411700116008352.03458.93121.82247.76104.3154236.2346.86921611800117508460.04164.03811.52744.25715.8159951.9348.04791811900118508532.04826.64495.33236.65295.4165247.3349.10922012400121508748.05488.45157.53713.45034.6170281.9350.10442213300128509252.05879.55684.04092.45159.6175441.5350.989424151001420010224.06607.16243.34495.25728.8181170.3351.966826166001585011412.07418.47012.85049.26362.8187533.1353.075828154001600011520.08218.97818.75629.45890.6193423.7354.129130137001455010476.08879.78549.36155.54320.5197744.2354.95143212400130509396.09325.79102.76553.92842.1200586.2355.4683411300118508532.09583.79454.76807.41724.6202310.8355.75753610300108007776.09699.19641.46941.8834.2203145.0355.910738947098857117.29712.59705.86988.2129.0203274.1355.927740875091106559.29649.89681.26970.4-411.2202862.8355.859642804083956044.49529.29589.56904.4-860.0202002.8355.706444751077755598.09336.09432.66791.5-1193.5200809.3355.502146687071905176.89103.49219.76638.2-1461.4199347.9355.251748636066154762.88830.68967.06456.2-1693.4197654.5354.932350593061454424.48545.18687.96255.3-1830.9195823.6354.56952547057004104.08255.58400.36048.2-1944.2193879.4354.205654515053103823.27984.08119.85846.2-2023.0191856.4353.823156485050003600.07709.87846.95649.8-2049.8189806.6353.458258463047403412.87444.37577.15455.5-2042.7187764.0353.110660441045203254.47185.57314.95266.7-2012.3185751.6352.76362429043503132.06936.07060.85083.7-1951.7183799.9352.415464420042453056.46696.86816.44907.8-1851.4181948.5352.121266411041552991.66473.76585.34741.4-1749.8180198.7351.795468401040602923.26266.86370.34586.6-1663.4178535.3351.52170382039152818.86057.16162.04436.6-1617.8176917.5351.229572361037152674.85858.05957.64289.4-1614.6175302.9350.955174339035002520.05660.05759.04146.5-1626.5173676.4350.680876321033002376.05453.05556.54000.7-1624.7172051.7350.406478298030952228.45237.25345.13848.5-1620.1170431.7350.105480281028952084.45029.25133.23695.9-1611.5168820.2349.792982268027451976.44830.74930.03549.6-1573.2167247.0349.499984255026151882.84636.54733.63408.2-1525.4165721.6349.187486242024851789.24454.44545.53272.7-1483.5164238.1348.913988230023601699.24269.54362.03140.6-1441.4162796.7348.6209以方案Ⅰ進行設(shè)計洪水調(diào)洪演算時，最大下泄量為9712.5m3／s，水庫最高水為355.9277m。圖1-3水庫設(shè)計洪水水位變化過程線圖1-4水庫設(shè)計洪水過程線與下泄流量過程線1.5.1.2校核洪水水庫調(diào)洪計算表1-11水庫校核洪水調(diào)節(jié)計算表時間t(h)入庫洪水流量Q(m3/s)時段平均入庫流量（m3/s)時段入庫水量(萬m3)下泄流量q(m3/s)時段平均下泄流量(m3/s)時段下泄水量(萬m3)時段內(nèi)水庫存水量變化(萬m3)水庫存水量V(萬m3)水庫水位Z(m)01270487.6123000.0340.00002249018801353.6587.1537.4386.9966.7123966.7340.25104547039802865.6767.4677.3487.62378.0126344.7340.830661040079355713.21202.2984.8709.15004.1131348.8342.5518813400119008568.01899.71551.01116.77451.3138800.1343.813810145001395010044.02740.82320.31670.68373.4147173.6345.545412148001465010548.03668.73204.82307.48240.6155414.1347.187014150001490010728.04632.24150.52988.37739.7163153.8348.777216151001505010836.05561.45096.83669.77166.3170320.1350.164018153001520010944.06395.35978.44304.46639.6176959.7351.315220159001560011232.07192.36793.84891.56340.5183300.2352.398122170001645011844.08036.47614.45482.36361.7189661.8353.510324193001815013068.09082.28559.36162.76905.3196567.2354.798426212002025014580.010218.49650.36948.27631.8204198.9356.149128197002045014724.011222.910720.77718.97005.1211204.1357.310230175001860013392.011919.211571.18331.25060.8216264.9358.100232159001670012024.012392.812156.08752.33271.7219536.6358.602634146001525010980.012704.912548.99035.21944.8221481.4358.939436133001395010044.012833.312769.19193.8850.2222331.7359.07423812300128009216.012837.212835.39241.4-25.4222306.3359.07424011400118508532.012733.812785.59205.6-673.6221632.7358.95634210500109507884.012537.112635.59097.5-1213.5220419.2358.7542449820101607315.212286.412411.88936.5-1621.3218797.9358.487446900094106775.212012.312149.48747.5-1972.3216825.6358.177648834086706242.411690.011851.28532.8-2290.4214535.2357.821450777080555799.611345.911518.08292.9-2493.3212041.9357.434152717074705378.410983.911164.98038.7-2660.3209381.5357.031454674069555007.610573.310778.67760.6-2753.0206628.5356.557756633065354705.210161.410367.47464.5-2759.3203869.2356.098058603061804449.69762.49961.97172.6-2723.0201146.3355.621360573058804233.69373.69568.06889.0-2655.4198490.9355.161862555056404060.88964.59169.16601.7-2540.9195950.0354.683764542054853949.28600.38782.46323.3-2374.1193575.9354.224766528053503852.08259.38429.86069.5-2217.5191358.4353.805768513052053747.67974.08116.75844.0-2096.4189262.0353.440870487050003600.07697.67835.85641.8-2041.8187220.3353.075872458047253402.07430.87564.25446.2-2044.2185176.0352.728374428044303189.67165.57298.25254.7-2065.1183111.0352.363376403041552991.66895.67030.65062.0-2070.4181040.6352.001178372038752790.06631.06763.34869.6-2079.6178961.0351.658280350036102599.26367.16499.14679.3-2080.1176880.9351.298182333034152458.86105.86236.54490.2-2031.4174849.4350.938084316032452336.45863.35984.64308.9-1972.5172877.0350.612286299030752214.05624.25743.84135.5-1921.5170955.5350.286488283029102095.25379.35501.83961.3-1866.1169089.4349.9296方案Ⅰ進行校核洪水調(diào)節(jié)計算時，最大下泄量為12837.2m3／s；水庫最高水位為359.0742m。圖1—5水庫校核洪水水位變化過程線圖1-6水庫校核洪水過程線與下泄流量過程線1.5.2方案2洪水計算過程水庫的關(guān)系表1-12水庫關(guān)系計算表庫水位Z(m)溢洪道堰頂水頭H(m)溢洪道泄量q溢(m3/s)庫容V(億m3)355.000018.00008961.7919.77355.314818.31489197.9119.93357.000420.000410496.4920.92358.518421.518411713.8921.90359.949922.949912902.0022.75361.937524.937514613.8724.01363.263326.263315794.6525.05364.968827.968817357.8826.32366.358729.358718667.7227.26367.63430.634019897.1828.39369.350532.350521592.7329.58370.996333.996323261.2730.73372.90935.909025251.7232.47374.232237.232226660.2433.76圖1—7溢洪道下泄流量q與庫容V關(guān)系曲線1.5.2.2設(shè)計洪水水庫調(diào)洪計算表1-13水庫設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算表時間t(h)入庫洪水流量Q(m3/s)時段平均入庫流量（m3/s)時段入庫水量(萬m3)下泄流量q(m3/s)時段平均下泄流量(m3/s)時段下泄水量(萬m3)時段內(nèi)水庫存水量變化(萬m3)水庫存水量V(萬m3)水庫水位Z(m)010408961.8197700.0355.00002203015351105.28448.08704.96267.5-5162.3192537.7355.00884429031602275.27929.98189.05896.0-3620.8188916.8353.37126798061354417.27765.97847.95650.5-1233.3187683.5353.162781020090906544.87893.07829.55637.2907.6188591.1353.31911011200107007704.08155.08024.05777.31926.7190517.9353.64931211500113508172.08470.88312.95985.32186.7192704.6354.05261411700116008352.08803.58637.26218.72133.3194837.8354.45421611800117508460.09114.58959.06450.52009.5196847.3354.83671811900118508532.09408.29261.46668.21863.8198711.2355.20002012400121508748.09690.29549.26875.41872.6200583.7355.53612213300128509252.010004.89847.57090.22161.8202745.5355.589424151001420010224.010428.810216.87356.12867.9205613.5356.387426166001585011412.010979.110704.07706.83705.2209318.6357.015928154001600011520.011447.111213.18073.43446.6212765.2357.558030137001455010476.011734.411590.88345.32130.7214895.8357.88333212400130509396.011855.511795.08492.4903.6215799.5358.02273411300118508532.011854.511855.08535.6-3.6215795.9358.02273610300108007776.011754.711804.68499.3-723.3215072.6357.914338947098857117.211580.611667.78400.7-1283.5213789.1357.712940875091106559.211345.811463.28253.5-1694.3212094.7357.449642804083956044.411069.611207.78069.5-2025.1210069.6357.139844751077755598.010750.910910.37855.4-2257.4207812.2356.762046687071905176.810384.710567.87608.8-2432.0205380.2356.353448636066154762.810013.210199.07343.2-2580.4202799.8355.910750593061454424.49630.49821.87071.7-2647.3200152.5355.451052547057004104.09226.89428.66788.6-2684.6197467.9354.970654515053103823.28803.49015.16490.9-2667.7194800.2354.454256485050003600.08397.48600.46192.3-2592.3192207.9353.957058463047403412.88041.18219.35917.9-2505.1189702.9353.510360441045203254.47714.27877.75671.9-2417.5187285.3353.093262429043503132.07408.67561.45444.2-2312.2184973.1352.693564420042453056.47125.27266.95232.2-2175.8182797.4352.311266411041552991.66861.16993.25035.1-2043.5180753.9351.966868401040602923.26624.46742.84854.8-1931.6178822.3351.623970382039152818.86394.46509.44686.8-1868.0176954.4351.315272361037152674.86155.06274.74517.8-1843.0175111.4350.989474339035002520.05930.56042.84350.8-1830.8173280.6350.680876321033002376.05710.35820.44190.7-1814.7171465.9350.372178298030952228.45483.65597.04029.8-1801.4169664.5350.046880281028952084.45242.95363.33861.5-1777.1167887.4349.695282268027451976.45015.85129.43693.1-1716.7166170.6349.363184255026151882.84807.94911.93536.5-1653.7164516.9349.031186242024851789.24602.74705.33387.8-1598.6162918.3348.718688230023601699.24408.24505.53243.9-1544.7161373.6348.4169方案Ⅱ進行設(shè)計洪水調(diào)節(jié)計算時，最大下泄流量為11855.5m3／s，水庫最高水位為358.0227m。圖1—8水庫設(shè)計洪水水位變化過程線圖1—9水庫設(shè)計洪水過程線與下泄流量過程線表1-14水庫校核洪水調(diào)節(jié)計算表時間t(h)入庫洪水流量Q(m3/s)時段平均入庫流量（m3/s)時段入庫水量(萬m3)下泄流量q(m3/s)時段平均下泄流量(m3/s)時段下泄水量(萬m3)時段內(nèi)水庫存水量變化(萬m3)水庫存水量V(萬m3)水庫水位Z(m)012708961.8197700.0355.00882249018801353.68484.28723.06280.6-4927.0192773.0354.07174547039802865.68043.98264.15950.1-3084.5189688.5353.510361040079355713.28031.78037.85787.2-74.0189614.5353.4929813400119008568.08404.08217.95916.92651.1192265.7353.976110145001395010044.09043.88723.96281.23762.8196028.5354.683712148001465010548.09640.29342.06726.23821.8199850.2355.399914150001490010728.010155.69897.97126.53601.5203451.7356.012916151001505010836.010647.510401.67489.13346.9206798.6356.591818153001520010944.011089.110868.37825.23118.8209917.4357.108820159001560011232.011509.011299.18135.33096.7213014.1357.589022170001645011844.011978.911744.08455.63388.4216402.5358.115724193001815013068.012605.412292.28850.34217.7220620.1358.787826212002025014580.013438.913022.29375.95204.1225824.2359.663628197002045014724.014190.613814.89946.64777.4230601.6360.438930175001860013392.014666.814428.710388.73003.3233604.9360.912132159001670012024.014886.614776.710639.21384.8234989.7361.133034146001525010980.014928.414907.510733.4246.6235236.3361.164536133001395010044.014815.114871.810707.7-663.7234572.6361.06993812300128009216.014591.814703.510586.5-1370.5233202.1360.84914011400118508532.014293.314442.610398.6-1866.6231335.5360.54934210500109507884.013933.114113.210161.5-2277.5229058.0360.2023449820101607315.213524.713728.99884.8-2569.6226488.4359.781546900094106775.213066.213295.59572.7-2797.5223690.9359.309948834086706242.412587.912827.19235.5-2993.1220697.8358.804750777080555799.612121.212354.68895.3-3095.7217602.1358.301552717074705378.411676.311898.88567.1-3188.7214413.4357.805854674069555007.611230.511453.48246.4-3238.8211174.6357.310256633065354705.210786.111008.37926.0-3220.8207953.8356.796158603061804449.610323.510554.87599.5-3149.9204803.9356.251260573058804233.69875.110099.37271.5-3037.9201766.0355.740462555056404060.89461.69668.46961.2-2900.4198865.6355.238364542054853949.29032.69247.16657.9-2708.7196156.9354.721966528053503852.08641.18836.96362.5-2510.5193646.4354.224768513052053747.68283.18462.16092.7-2345.1191301.3353.788370487050003600.07979.78131.45854.6-2254.6189046.6353.388672458047253402.07672.07825.95634.6-2232.6186814.0353.006374428044303189.67380.07526.05418.7-2229.1184584.9352.624076403041552991.67093.67236.85210.5-2218.9182366.0352.241678372038752790.06814.16953.95006.8-2216.8180149.2351.846880350036102599.26540.56677.34807.7-2208.5177940.8351.469582333034152458.86268.16404.34611.1-2152.3175788.5351.109584316032452336.45999.36133.74416.3-2079.9173708.6350.749486299030752214.05747.05873.24228.7-2014.7171694.0350.406488283029102095.25503.65625.34050.2-1955.0169738.9349.6952方案Ⅱ進行校核洪水調(diào)節(jié)計算時，最大下泄流量為14928.4m3／s；水庫最高水位為361.1645m。圖1—10水庫校核洪水水位變化過程線圖1—11水庫校核洪水過程線與下泄流量過程線1.6調(diào)洪計算成果表及方案對比表1—15調(diào)洪演算計算成果表方案頻率設(shè)計洪水校核洪水方案Ⅰ最大泄量q（m3／s）9712.5012837.20水庫最高水位Z(m)355.93359.07最大庫容V（億m3）20.3322.23方案Ⅱ最大泄量q（m3／s）11855.5014928.40水庫最高水位Z(m)358.03361.16最大庫容V（億m3）21.5823.52綜合最大下泄量、水庫最高水位和最大庫容，因為該工程開發(fā)任務(wù)主要是發(fā)電，兼有提高下游黃龍灘水電站大壩防洪能力和改善庫區(qū)通航條件等效益。在來水量相同的情況下，方案Ⅰ設(shè)計洪水水庫最高水位為355.93m，最大庫容為20.33億m3；校核洪水水庫最高水位為359.07m，最大庫容為22.23億m3。方案Ⅱ設(shè)計洪水水庫最高水位為358.03m，最大庫容為21.58億m3；校核洪水水庫最高水位為361.16m，最大庫容為23.52億m3。因為該工程開發(fā)的主要任務(wù)是發(fā)電，兼有提高下游黃龍灘水電站大壩防洪能力和改善庫區(qū)通航條件等效益，發(fā)電需要更高的水位和更大的庫容，且在實際工程中，溢洪道的溢流孔數(shù)一般為奇數(shù)，所以，相比較而言，方案Ⅱ優(yōu)于方案Ⅰ。選用孔口尺寸為3-20.0m×18.0m(孔-寬×高)的WES型低實用堰，堰頂高程337.0m。2壩體設(shè)計2.1壩頂高程和壩頂結(jié)構(gòu)2.1.1壩頂高程面板堆石壩的壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應(yīng)按以下4種運用條件計算，取其最大值：設(shè)計洪水位加正常運用條件的壩頂超高；正常蓄水位加正常運用條件的壩頂超高；校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高；正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高，再加地震安全加高。當(dāng)壩頂上游側(cè)設(shè)有防浪墻時，壩頂超高是指水庫靜水位與防浪墻頂之間的高差，但在正常運用條件下，壩頂應(yīng)高出靜水位0.5m，在非常運用條件下，壩頂不得低于靜水位。由SL274—2001《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》推薦的公式可得，壩頂超高按式（2—1）計算，對特殊重要的工程，可取大于此計算值。（2—1）式中：為波浪在壩坡上的設(shè)計爬高