樞紐設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

樞紐設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 3 3 4 6 6 6 7 8 8 9 13 14 18 22 23 23 23 231基本資料及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流域面積為556平方公里，壩址以上控制河流發(fā)源于蘇塘鄉(xiāng)大源錠子，整個(gè)流域物產(chǎn)豐富，土地肥沃，下游盛產(chǎn)的木材，竹子等土特產(chǎn).樞紐主要任務(wù)以灌溉發(fā)電為主，并結(jié)合防洪，航運(yùn)，養(yǎng)魚及面，由于水庫調(diào)洪作用，使平山河下游不致洪水成災(zāi)，同時(shí)配合下游游也能起到一定的防洪作用，在流域規(guī)劃中規(guī)定本樞紐在通過設(shè)計(jì)洪地質(zhì)構(gòu)造特征有：在平山嘴以南，即石灰?guī)r與砂巖分界處，發(fā)現(xiàn)一大無影響，但后者朝南東方向延伸的話，則可能通向庫壁，待將來蓄水1%=1860m3/s，Q0..5%=1550m3/s，Q1%=1480m3/s，多年平均來水量為4.55億m3。2）氣象：多年平均風(fēng)速10m/s，水庫吹程D=9Km，多年平均降雨量430mm/年，庫區(qū)水路：由B城至溪口為南江段上水，自溪口至C城系睦水主流，為內(nèi)河航運(yùn)，全長256公里，可通行3～6噸木船，枯水季只能通行3噸以下船只，水運(yùn)1.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)5）水庫放空隧洞：為便于檢修大壩和其它建筑物，擬利用導(dǎo)流隧洞作放空洞，洞底高程3）石料：可在壩址下游附近開采，石質(zhì)為石灰?guī)r及砂巖，d（KN/m3)W最優(yōu)(%)n(%)ΦC(Kpa）K（cm/s)-6-5-3d（KN/m3)(%)K（cm/s)-2d（KN/m3)孔隙率n(%)2樞紐布置2.1樞紐的組成建筑物及等級2）水庫樞紐等別：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對具有綜合利用效益水工建筑物，所以本樞紐中的攔河大壩、溢洪道、水電站建筑2.2各組成建筑物的選擇材料運(yùn)輸不方便，且不能利用當(dāng)?shù)刂尾牧?，谷段；而且壩端下游?cè)要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定。該河實(shí)行機(jī)械化施工，也能充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，覆蓋層岸有馬鞍形埡口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽與堰上水流方向一采用有壓式引水隧洞與灌溉渠首連接。進(jìn)口設(shè)有攔污柵、進(jìn)水喇叭2.3樞紐總體布置方案的確定綜合考慮各方面因素，最后確定樞紐布置直接繪3土石壩設(shè)計(jì)3.1壩型選擇壩基處理型式、壩體與泄水引水建筑物等的連接；樞紐的開發(fā)目標(biāo)和運(yùn)公里河灘范圍內(nèi)及平山河出口處兩岸河灘開采。石料可以用采石場開采，采石場可用壩軸線下游左岸山溝較合適，其石質(zhì)為石灰?guī)r、砂巖，質(zhì)量良好，質(zhì)地堅(jiān)硬，巖石出露，覆蓋淺，易開從建筑材料上說，該樞紐壩型選擇均質(zhì)壩、多種土質(zhì)小，有利于滲流穩(wěn)定和減少通過壩體的滲流量，此外壩體和壩基、岸觸滲徑比較長，可簡化防滲處理。但是，由于土料抗剪強(qiáng)度比用在其和砂等材料的抗剪強(qiáng)度小，故其上下游壩坡比其他壩型緩，填筑工程寒及降雨影響，有效工日會(huì)減少，工期延長，故在寒冷及多雨地區(qū)的如果壩殼沉降大，將使斜墻開裂；與岸坡及混凝土建筑物連接不如心觸應(yīng)力比心墻小，同地基結(jié)合不如心墻壩；斷面較大，特別是上游坡開采，儲(chǔ)量多，可供筑壩使用，這樣便于分別從上下游上料，填筑透水取工期。心墻壩的優(yōu)點(diǎn)還有：心墻位于壩體中間而不依靠在透水壩殼上有利于心墻與地基結(jié)合，提高接觸面的滲透穩(wěn)定性；當(dāng)庫水位下降時(shí)，速排泄，有利于上游壩坡穩(wěn)定，使上游壩坡比均質(zhì)壩或斜墻壩陡；下游下游壩坡也可以設(shè)計(jì)得比較陡；在防滲效果相同的情影響相對小些；位于壩軸線上的心墻與岸坡及混凝3.2壩體剖面設(shè)計(jì)壩頂高程等于水庫靜水位與超高Y之和，并分別按以下運(yùn)用 cosb(3.2)Hm——壩前水域平均水深，m；表3.1安全加高A（單位：m）下面采用我國水利水電科學(xué)研究院推薦的計(jì)算波浪在壩坡上的爬高R，R=0.45hlm-1n-0.6（3.3）式中：hl——設(shè)計(jì)波高，hl=0.0166V054D13m；n——壩坡護(hù)面糙率,上游擬采用漿砌石勾縫，取n=0hl=0.0166×105/4×91/3=0.614m，則R=0.45×0.614×2.5-1×0.025-0.6=1.0108m。003.3防滲體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)粘土允許坡降[J]=4，上下游最大作用水頭差H=113.50-62.50=51.00m（下游無水心墻頂部應(yīng)設(shè)保護(hù)層，防止冰凍和干裂。保護(hù)3.4壩體排水設(shè)計(jì)常用的壩體排水有以下幾種型式：貼坡排水、棱且有支撐壩體增加穩(wěn)定的作用，且易于檢修，是效3）壩內(nèi)排水：其中褥墊排水對不均勻沉降的適應(yīng)性位高過排水設(shè)施時(shí)，降低浸潤線的效果將顯著降低；網(wǎng)狀排水施工麻3.5反濾層和過渡層1585——被保護(hù)土的控制粒徑和特征粒徑，小于該粒徑的土分別占總重的15%及85%。上述兩式同樣適用于選擇第二、三層反濾料,當(dāng)選擇第二層被保護(hù)土，二選擇第三層反濾料時(shí)，則以第9d85<0.2mm，取D15等于0.2mm。若4d15<0.1mm時(shí)D15不小于0.1mm。D15(塊石)/d85(墊層)≤10，D15(墊層)/d85(墊層下被保護(hù)土層)≤5。行反濾層的設(shè)計(jì)，只能參考相關(guān)規(guī)范和已建工程進(jìn)行初第一層：d50=0.5mm，厚20cm；第二層：d50=2.0mm，厚30cm。第一層：d50=30mm，厚20cm；第二層：d50=90mm，厚60cm。壩頂及心墻反濾層，棱體排水及反濾層、岸坡排3.6護(hù)坡設(shè)計(jì)2）下游護(hù)坡：下游設(shè)厚度為40cm的碎石護(hù)坡，護(hù)坡下面設(shè)厚度為40cm的粗砂墊層。3.7頂部構(gòu)造3.8馬道和壩頂、壩面排水設(shè)計(jì)3.8地基處理及壩體與地基岸坡的連接用水泥砂漿填縫。鋪蓋同時(shí)還應(yīng)與粘土心墻相連，向上庫區(qū)及截水槽橫斷面擬定：邊坡采用1：2.0；底寬，滲徑不小于（1/3～1/5）H，其中H為最大3.9滲流計(jì)算-6 建立各段的運(yùn)動(dòng)方程式，然后根據(jù)水流的連續(xù)性求解滲..1:30..1:3.251:3.251:2.751:2.75 1:3.51:1.5浸潤線1:3.51:1.5大壩剖面圖dq-5m3/(s從地形地質(zhì)平面圖上可大致量得大壩沿壩軸線長L=400m，沿整個(gè)壩段的總滲流量Q=mLq,式中m是考慮到壩寬、壩厚、滲流量沿壩軸線的不均勻性而加的折減系數(shù)，取m=0.8，正=0.8×400×6.83×10-5=2.1856校=0.8×400×6.94×10-5=2.221×10-l1.366x+3.49(x∈(75.399,D＋B/2)，即(75.399,131.25))l1.366x+3.49(x∈(75.399,D＋B/2)，即(75.399,131.25)) y=x+H22={l1.39x+y=x+H22={3.10壩坡穩(wěn)定計(jì)算（只作下游坡一個(gè)滑弧面的計(jì)算）W1W111D11DPPPPW2W2BB2222RAR1212(tgφ2kc(tgφ3kc32.kc=2.5>kcmin=1.35（2級水工建筑物正常運(yùn)用情況下=。2.溢洪道設(shè)計(jì)給出了兩種方案，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況任選其一。4溢洪道設(shè)計(jì)（方案一）4.1溢洪道路線選擇和平面位置的確定根據(jù)本工程地形地質(zhì)條件，選擇正槽式溢洪道，引水渠末端設(shè)置4.2溢洪道基本數(shù)據(jù)4.3工程布置計(jì)算公式：Q=vA，A=(B+mH)H，假設(shè)v=3m/s。矮，荷載小，經(jīng)比較選用無坎寬頂堰，斷面為(2.5H<d<10H)，堰寬由流量方程求得，具體計(jì)表4.3溢洪道控制段寬頂堰堰寬計(jì)算（忽略行進(jìn)流速水頭v2/2g=32/2×9.8=0.459m）m鼻坎下游設(shè)置長L=50m的護(hù)袒。4.4溢洪道水力計(jì)算2gQQBik——臨界坡降；Bk——相應(yīng)臨界水深的水面寬，m；v=qhE1+iL=E2+hf，E1=+h1，E2=E2——2-2斷面的比能，m；hf——沿程水頭損失，m；L——斷面間的長度，m；n——泄槽糙率，底板是混凝土襯砌石，側(cè)壁為干砌石，取n=02）臨界水深hk和臨界坡降ik的計(jì)算見表4.4。kk表4.4臨界水深h和臨界坡降kkQBkqkAkckRknCkQBiA0c0R0nK=ACR0R0Q0=K0ii設(shè)計(jì)洪水位（正常蓄水位h1=hk=2.828m，h2=2.500m校核洪水位：h1=hk=3.262m，h2=2.800m AvXRnCvRC2j=ii-j△Es/i-jL0000L按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：L=(10~15)q23設(shè)計(jì)：L=14×=84.7m校核：L=14×=97.7m計(jì)算公式：ha=v——未計(jì)入波動(dòng)及摻氣計(jì)算斷面上的平均流速，m/s；宜采用較大值，此處取x=1.3。表4.7摻氣水深計(jì)算結(jié)果hvx選用結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、鼻坎上水流平順、挑距較遠(yuǎn)、應(yīng)用廣泛1——坎頂垂直方向水深，m，h1=hcosq；sinq=0.3907，cosq=0.9205，v1=1.1v，h1=hcosq，g=9.8m2。shsinqcosq12sinqcosq1cosqLtk=aq0.5H0.25，t=αq0.5H0.25—H2，t——沖坑深度，m；H——上下游水位差，m；H2——下游水深，m；a——沖坑系數(shù)，堅(jiān)硬完整的基巖a=0.9~1.2，堅(jiān)硬但完整性較差的基巖a=1.2~1.5，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖a=1.5~2.0。此工程下游河床存在破碎帶和一假想逆斷層，巖層裂隙發(fā)育，所以取a=1.8。計(jì)算情況Z上（m）H（m)aqH2tk設(shè)計(jì)水位113.1074.3038.8014.88888911.8017.33455.53校核水位113.5075.038.5018.44444412.5019.25626.76>2.5~5.0，安全。4.5構(gòu)造設(shè)計(jì)塊石水泥勾縫。襯砌縱向接縫采用平接縫，沿水流向橫縫采用搭接型止施工時(shí)水泥漿或運(yùn)用時(shí)泥沙堵塞排水溝，各橫向排水溝的水流應(yīng)通4.6地基處理及防滲堰頂處來自水重和底板的重量較大，泄槽段高速水流的沖擊作芯獲得率較小，故需進(jìn)行地基處理，初步擬定采用局部水4溢洪道設(shè)計(jì)（方案二）4.1泄水方案選擇4.3控制堰段1)確定定型設(shè)計(jì)水頭Hd定型設(shè)計(jì)水頭：Hd=（0.65~0.85）Hmax=（0.65~0.85）×6=3.取Hd=4.8m。R1=0.5Hd=0.5×4.8=2.4m，1=0.175Hd=0.175×4.8=0.84m；R2=0.2Hd=0.2×4.8=0.96m，b2=0.276Hd=0.276×4.8=1.32m；R3=0.04Hd=0.04×4.8=0.192m，b3=0.282Hd=0.282×4.8=1.35m；y=0.1318x1.85C點(diǎn)坐標(biāo)：xc=1.096Hd/mc1.177=1.096×4.8/1.51.177=3.26myc=0.592Hd/mc2.177=0.592×4.8/1.52.177=1.18mm的值主要取決于P1/Hd、H0/Hd的值。P/Hd=3.5/4.8=0.729；查表取值：m=0.48閘門型式選用平板鋼閘門，最大泄流能力按閘門敞開計(jì)算，即相對開度n=1，最大泄4.4泄槽水面線計(jì)算故泄槽i=30/120=0.25。Hd=5.6m，P2=3m,cosθ=0.97,H0=Hd+P2=8.3m取幾組h1值代入公式右邊得到的結(jié)果與h1比較，若1值代入公式進(jìn)行計(jì)算，直到等式兩邊的值相等。表格1試算法求h1的值2.502.132.212.232.212.21其余各流段的計(jì)算完全相同，為清晰起見，采用h(m)v(m/s) v(m/s)R(m) 2(m)JΔl(m)ΣΔl2.2110.8552.