河北工程大学水利工程施工课设.docx

1、.水利工程施工课程设计姓名：班级：学号：word 范文.一、工程概况本水库坝址位于某城镇上游3km 处，控制流域面积317km2，坝址处多年平均流量11.1m3/s ，年径流8383112.0m，总量 3.5 × 10 m。本工程是兼有防洪、发电、灌溉的水利枢纽。工程总库容为1.6 ×10 m，死水位83设计洪水位 130.74m ，校核洪水位 132.4m，水库有效库容达 1.0 ×10 m。该工程拦河坝为混凝土重力坝，电站布置在河床右侧的非溢流坝段的后面，为坝后式，坝顶全长为315m，坝顶高程为 135m，其中左非溢流坝坝段长度为100m，溢流坝段长48m，右

2、非溢流坝段长 167m，溢流坝段布置在河床中部偏左岸，设有三孔6m×12m的弧形工作闸门，堰顶高程124m，坝底最大宽度为54m，消能方式为挑流消能。非溢流坝段最大底度为46.6m，厂房最大宽度为13.7m，厂坝联结段为 4m。电站装机容量为 2× 3200KW。引水压力钢管设在非溢流坝段内， 进水口底板高程为95.0m，管径 1.75m，采用单元供水的布置方式。水轮机安装高程85.0m，设计工作水头36.0m，最大工作水头45.0m，最小工作水头 27.0m。工程枢纽处地形及工程布置见图1。图 1二、其他基本资料1. 工程水文资料83该水库库容在1×10 m 以

3、上，主坝为二级建筑物，各设计频率洪水过程线、施工设计洪水等水文资料见表 1表 5。表 1坝址设计洪水过程线3单位： m/s频率2%5%10%20%1%时间word 范文.01010105561781521841461121266060043836827618116013409967235042492378063447436630482415340309240366755885294233434234240630825320848209276218175133542111801631188860138107106815966877261574172504442302878352726181784

4、251915121190201410559610101027洪 量（亿 m3）1.261.090.870.690.53表 2施工设计洪水成果单位： m3/s频率（ %）251020分期全年施工13409967325047 月次年4 月11508606004009 月次年3 月31623517511910 月次年3 月2631861338610 月次年4 月319252206157表 3水文站实测历年月平均流量单位：m3/s月123456789101112合计年平均年1965.78.4220.211.43.3815.18.818.5716.47.513.092.97142.211.8285196

5、4.75.8718.811.61.8724.611.26.7612.312.519.48.02154.412.933819617.12.210.815.945.874.251.320.96.134.153.203.97266.022.24551963.04.198.4016.821.659.311.111.25.793.303.072.72150.412.55591962.93.7610.513.635.517.58.425.993.353.052.522.30107.48.95word 范文.6211964.3114.65.627.2819.230.810.38.1214.83.925.15

6、3.713.469.557061963.1140.04.208.6823.347.921.411.55.054.274.773.152.7111.78251963.06.917.5512.027.78.425.212.582.304.683.40100.28.3416.3971975.0109.33.118.4012.122.028.07.226.805.643.554.163.389.110581973.3131.99.0515.915.212.827.08.3210.816.04.986.264.3011.01671973.8143.32.955.2514.630.444.815.95.2

7、04.526.695.903.5812.02571972.72.622.684.2121.312.811.07.083.623.275.363.3380.026.673 5197 6.36.777.6114.210.922.88.609.273.013.822.892.6296.888.074 9197 2.2543.264.3515.68.7913.38.116.916.425.785.846.3986.897.241975.17.948.0526.613.525.132.77.453.134.363.453.07140.411.76381972.54.7510.313.850.036.21

8、6.813.05.104.065.193.37165.013.87291972.83.029.0612.314.87.887.445.354.043.972.984.5078.156.51811976.96.7010.817.826.529.631.922.19.257.635.593.86178.614.99031983.24.2013.518.529.726.436.611.119.68.857.717.99187.315.70491984.66.567.509.7121.938.28.597.624.603.342.352.33115.79.651191981.98.624.645.56

9、15.217.77.5918.110.97.0613.66.98117.99.83283合95.130.200.299.523.579.309.209.150.110.114.85.22807.234.计01106538988542957090752812平4.56.209.5214.324.927.614.79.597.175.245.444.06133.611.1均241484表 4坝址水位流量关系曲线水位（ m）84.384.685.086.087.088.089.090.091.092.093.0流量（ m3/s）055022050085512801730237029903630wor

10、d 范文.表 5水库容积曲线高程（ m）90951001051101151201251301350.140.951.762.6323.4404.3505.2816.2877.2068.088面积（ km2）586容积（万27595620603574552279351083014200180200m3）2. 坝址地形地质条件（1）：地形自然坡度为1： 1.52.0 ，覆盖层23m，全风化带厚35m，强风化加弱风化带厚5m，微风化厚 4m。（2）河床：岩面较平整。冲积沙砾层厚约01.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚36m。河床纵剖面地形中，迎水面坝踵处岩面高程约在83.6m 左右，背水面坝趾处

11、岩面高程约在83.5m 左右。距坝趾下游 15m 处有一深潭，高程约 81m，整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成，致密坚硬，强度高，抗冲刷能力强。（ 3）右岸：地形自然坡度为 1：2 左右，覆盖层 46m，全风化带厚 68m，强风化带厚 24m，弱风化带厚 24m，微风化厚 112m。（ 4）基岩利用线及坝基开挖：强风化层要全部挖除。坝基的开挖范围应与建筑物的底部轮廓尺寸相适应，开挖的深度按坝底应力和坝基强度而定。（5）坝后厂房基础：厂房设于坝后靠右岸的河床处，设计最低开挖高程为7983m 之间，全部处于微风化新鲜基岩内。3. 主要施工条件（1）对外交通：目前已有两条三级公路分别从两岸经过坝首

12、和坝区。（2）施工电源：目前已有35KV 输电线路，电源充足可靠。（ 3）主要建筑材料：本枢纽主坝为混凝土重力坝，坝体混凝土所需的卵石，在坝址上下游12km均可开采，河砂在距坝址10km 处的下游采集。库内盛产竹木。5. 施工期限本工程主体部分的大坝和电站厂房，施工工期为两年左右， 准备工程在第一施工年度的47 月份完成，水库在第三施工年度的汛后开始蓄水，并在10 月 1 日并网发电。三、施工导流设计过程（一）施工导流设计标准选择1. 施工导流建筑物级别的选定本工程根据水利水电工程施工组织设计规范（ SDJ33889），以及本工程的级别和围堰工程规模，选定施工导流建筑物为级。2. 施工导流设计

13、洪水标准的选择word 范文.根据水利水电工程施工组织设计规范 （SDJ338 89），以及导流建筑物的级别，选定导流建筑物的洪水标准为： 20 年一遇（ P=5%）。（二）施工导流时段选择根据本工程的特征条件采用分段围堰法导流，中后期用临时底孔泄流来修建混凝土坝。划分为三个时段：第一时段，河水由束窄河床通过，进行第一期基坑内施工；第二时段，河水由导流底孔下泄，进行第二期基坑内施工；第三时段，坝体全面升高，可先由导流底孔下泄河水，底孔封堵以后，则河水由永久泄水建筑物下泄，也可部分或完全拦蓄在水库中，直到工程完建。（三）施工导流设计流量及坝址处河床水位的选择根据导流设计洪水标准和围堰施工分期，选

14、定施工导流设计流量为Q=235 m3/s。根据坝址水位流量关系曲线， 采用内插法得到Q=235 m3/s 时的水位为86.05m，由于观测点距坝址有300m远，考虑到坡降，选择坝址处水位为86.35m。（四）施工导流方案的选择根据枢纽的自然条件及坝体的结构特点及工程的导流施工标准，选择采用分段围堰法施工，分为两段两期。第一期先围左岸，包括左岸非溢流坝段和溢流坝段，进行一期基坑内施工；第二期围河床右岸部分，包括右非溢流坝段（含厂房坝段） ，进行二期基坑内施工。本工程所在地，河流流量小，河床滩地宽，两岸坡度缓，采用两段两期的施工导流方式完全可以满足要求。（五）第一期导流设计1. 河床水面宽度及束窄

15、度河床水面宽度由所示确定为64m，束窄度取K=60%。纵向围堰轴线1:1. 5:2左岸1 右岸图 2单位（ m）2. 水利计算束窄度取 K=60%，抗冲流速v4m / s（1）一期束窄段河床过流能力设计则过水断面面积： =Q v 235 4=58.75（2）过水断面为梯形：假设边坡为1:1 ， i4， n0.03，出口处渠底高程。假定水深为 3m则：w (b mh ) h 63 .96mxb 2h1 m2.49mRw2.17mx63.9629.49word 范文.c1R137.37.93m931/ sQ wc Ri 225.9m3/ s2.1762n225.9假定水深为2.89m 时， Q23

16、5m3 / s。束窄段河床平均流速：QQvc3.89 m / s 4m / sc bt（ 3）束窄河床段上游水位壅高：采用试算法，即先假设上游水位H，算出 Z 值，以 Z+t 与所设 H 比较，逐步修改H，直到接近Z+t 值。(已知下 )Zhvv2/2g1/2vc2/2gZ0.93.79241.3630.9736370.0483661.0685756661.0202113.89247.6990.9487320.0459231.0685756661.0226531.013.9248.33250.9463120.0456891.0685756661.0228871.023.91248.9660.9

17、439040.0454571.0685756661.023119Z 取 1.02m.（ 4）上、下游一期横向围堰堰顶高程H 下h下86.39+0.70=87.7087.09.09H 上h下z.39+1.02+0.8=88.2186.391.02 0.8 88.213. 纵向围堰长度的拟定及围堰轴线布置根据施工要求及场地条件，拟定纵向围堰长度为150m。纵向围堰轴线位置在河床中部偏右岸约29m处，如图 1。4. 围堰断面设计（1）纵向围堰断面构造及尺寸块石护面粘土斜墙堆石体反滤层图 3 单位： mm围堰主体采用块石、砂砾土料堆石体，防渗层为粘土斜墙，在粘土斜墙迎水位采用浆砌石护面。（ 2）上、下

18、游横向围堰断面尺寸上游横向围堰断面构造及尺寸word 范文.块石护面粘土斜墙反滤层堆石体图 4 单位： mm堆石体采用块石、砂砾土石料堆砌，防渗层为粘土斜墙，防冲采用浆砌石护面。下游横向围堰断面构造及尺寸块石护面粘土斜墙堆石体反滤层图 5 单位： mm5. 围堰工程量的估算上游横向围堰长度：36mV 上1(3+18(18 .75)3.5 361370 .25 m0.5×.75) × 3.5×3.6=1370.252下游横向围堰长度： 68m1×（ 3+16.5 ）× 3× 68=1989V 下0.52(3 16.5)3 681989m

19、纵向围堰方量：长150m1×（ 3+17）× 3.5 ×150=5250V纵0.52(3 17) 3.5 1505250mV一期1370.25+1989+5250=860925.25 8609.25m（六）第二期导流水力计算本工程二期采用底孔导流，为了确保泄流能力，拟定采用2 个底孔。1. 底孔的布置及断面尺寸的选择根据水利水电工程设计规范选定： 底孔底板距基岩面的距离 T2m，坝段内底孔过水净宽 b (1/21/3) 溢流坝段宽，底孔高度 h(1/51/3) 溢流坝高度，底孔一般布置在主河床的溢流坝段中。由此底孔进口高程选定83.6m，出口高程83.5m，底孔全

20、长57.5m。拟定 33.5，44，45，46word 范文.四种方案进行比较。先采用有压自由出流进行计算，其后进行底孔水流流态的校核。其泄流能力计算公式为： Qw 2g (Thp ) ，式中 hp0.85a ，（a 为出口断面洞高） 。底孔糙率 n=0.014 ，进水口水头损失系数为进0.1 ，闸门槽水头损失槽0.1 ，沿程水头损失沿(8g / c 2 )(L/D)。Q235m3 / s 时，出口处下游水位高程为86.22mDChpT hpQH T断面WR尺寸(m)(m)(m×m)(m2)(m)(m)(m)(m)(m)(m3/S)3×3.59.5311.710.8143.

21、48469.0180.2720.8192.9623.53865.0023×4.512.5313.710.9143.99570.3650.2280.8313.3963.10481.1904×414.2814.281.0004.26571.4290.2070.8393.6252.87589.923906.54×518.2816.281.1234.82672.8210.1760.8484.1022.398106 ， 3303×3.59.5311.710.8143.48469.0180.2720.8192.9626.53888.3613×4.512.5

22、313.710.9143.99570.3650.2280.8313.3966.104113.8534×414.2814.281.0004.26571.4290.2070.8393.6255.875128.549939.54×518.2816.281.1234.82672.8210.1760.8484.1025.398159.5283×3.59.5311.710.8143.48469.0180.2720.8192.9629.538106.7243×4.512.5313.710.9143.99570.3650.2280.8313.3969.104139.04

23、54×414.2814.281.0004.26571.4290.2070.8393.6258.875157.9989612.54×518.2816.281.1234.82672.8210.1760.8484.1028.398198.9783×3.59.5311.710.8143.48469.0180.2720.8192.96212.538122.3613×4.512.5313.710.9143.99570.3650.2280.8313.39612.104160.3254×414.2814.281.0004.26571.4290.2070.839

24、3.62511.875182.7629915.54×518.2816.281.1234.82672.8210.1760.8484.10211.398231.808则底孔泄流量曲线如图6图 6底孔泄流能力曲线图考虑到施工强度及防洪要求，选定采用4×5 的导流底孔。这样既可以满足施工期间导流的要求，又适当减小混凝土的浇筑强度。2 缺口布置及断面尺寸选择从底孔断断面的泄流曲线上可以看出，当导流设计流量全部由底孔下泄时，上游水位高达99.22m，word 范文.二期上游横向围堰高达 16m，土石方填筑量非常大， 同时电站引水管进口底板高程 95m，工程完工后必须进行二期上游横向围堰

25、拆除。因此采用底孔和缺口联合导流方案。缺口布置在中间溢流坝段，过水断面净宽16m，缺口底板高程为 89m。见图 7。图 7 缺口布置及尺寸图2. 二期导流水力计算（1）缺口泄流水力计算并绘制联合泄流曲线：假定导流设计流量全部由缺口下泄，流态按宽顶堰3自由出流计算，然后进行流态校核。Q mb 2g H 02取 m=0.34，假设一系列堰顶上的头，即可得相应的下泄量Q缺，并点绘出缺口的水位流量关系曲线，同时将底孔泄流流量由线也点绘在图上，然后在图上量得 Q孔 +Q缺=Q导时的上游水位，再加上安全超高值，便得到二期上游围堰的高程。（2）底孔及缺口流态校核：从联合泄流曲线上量得，当通过导流设计流量时，

26、对应的上游水位为91.6m，下游水位为86.22m。H0(m)9092949698Q缺（ m3/s）24.1125.1269.2446.1650.1Q孔（ m3/s）160.7144.6174.4199.8222.3图 8底孔、缺口联合泄流曲线word 范文.底孔流态校核： T / D(91.6 8383.5.5) /）4.1 4.1=1.9.9 1.1.5为有压流流态。底孔出口处底板高程83.5m，下游有效水深hs=86.22 83.5=2.72m， hp=0.85D=0.85 ×4.1=3.49m >hs ， 为 自 由出 流 。 缺 口 流 态校 核 ，缺 口顺 水 流方

27、 向长 度 为 50m， 已 超过 宽 顶堰2.5H10H 的判别要求，施工中，应对坝体预留缺口在顺水流方向作断面处理，使之符合宽顶堰自由出流流态，即将缺口顺水流方向的长度减少到25m，关短部分要筑成1 m 的分级跌水断面。（2）上下游堰顶高程Hh91.60.8092.4上上上91.6+0.80=92.4Hh86.220.7887.0下下下86.22+0.78=87.03. 二期纵向围堰的上、下纵段长度及围堰的轴线平面布置根据施工布置要求， 定出纵向围堰上纵段长 54m。纵向围堰下纵段主要靠一期工程时在溢流坝段右边导墙来承担，右导墙长 38m，再在右导墙上接 24m的土石围堰。纵向围堰上纵段轴线布置在一期纵向围堰轴线左边14m 处，纵向围堰下纵段轴线布置与右导墙轴线重合。4. 围堰断面的结构及尺