平山水利枢纽设计说明书

1、平山水利枢纽设计计算书学院：水利水电学院班级：水电5班:张远金目录一、综述31.1 工程概况31.2 枢纽任务31.3 设计基本资料3二、坝址水文特性43、 枢纽及库区地形地质条件53.1 坝址、库区地形地质及水文地质53.2 筑坝材料54、 枢纽建筑物选型及枢纽总体布置64.1 工程等级及主要建筑物的级别、洪水标准64.2 枢纽建筑物选型7五、土石坝设计105.1 选择土石坝的类型105.2 土石坝的剖面设计115.5 土石坝的构造设计145.6 渗流稳定计算165.7 坝坡稳定分析计算195.8 地基处理及与岸坡连接23六、正槽溢洪道设计246.1 正槽式溢洪道的位置选择246.2 溢洪道

2、的孔口尺寸确定246.3 溢洪道泄槽设计276.4 溢洪道消能设计316.5 溢洪道细部结构设计33一、综述1.1 工程概况平山水库位于湖北省某县平山河中游，该河系睦水的主要支流，全长284公里，流域面积为556平方公里，坝址以上控制流域面积为491平方公里；平山河是山区性河流，河床比降3%。左右。1.2 枢纽任务该枢纽以灌溉发电为主，并结合防洪、航运、养殖、给水等进行开发。1.3 设计基本资料1.水库规划资料1正常蓄水位：113.0m2设计洪水位：113.1m百年一遇3校核洪水位：113.5m千年一遇4死水位：105.0m发电极限工作深度为8仙56水库37水库有效库容：1.15亿m38发电调

3、节保证流量Qp=7.35m3/s，相应的下游水位63.20m；9发电最大引用流量Qmax=28m3/s，相应的下游水位68.65m；10设计情况下，溢洪道下泄流量Q1%=840m3/s，相应下游水位7m。11校核情况下，溢洪道下泄流量Q0.1%=1340m3/s，相应下游水位75.30m。12）水库淤积高程85.00m。2. 枢纽组成建筑物设计条件 1主坝：沿坝轴线布置。 2河岸。3水电站：装机容量为9000kw,三台机组，厂房尺寸为30.0X9.0m2,引水隧洞直径3.50m,尾水底板高程62.0m。 4放空建筑物可利用导水隧洞，洞底高程为70.0m,洞直径m,上游土石围堰顶部高程85.0m

4、,下游土石围堰顶部高程70.0m.3. 力学参数基岩允许抗压强度2MPa混凝土与基岩摩擦系数f=0.58。基岩的内摩擦系数f=0.7,凝聚力C=0.5MPa容重=26KN/n3o4. 其他坝顶设有公路，枢纽工程的对外交通有水路、公路、铁路。坝区地震烈度56度，设计时不考虑。二、坝址水文特性暴雨洪峰流量Q0.05%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1380m3/s。多年平均流量m3/sm3，多年平均最大风速10m/s，水库吹程8km，多年平均降雨次数48次/年，库区气候温和。三、枢纽及库区地形地质条件3.1 坝址、库区地形地质及水文地质平山河流域多为丘陵山区，在平山河上游

5、都为大山区，河谷山势陡峭，河谷边坡一般为6070°,地势高差都在80120ml河谷冲割很深，河床一般为100m左右，河道弯曲相当厉害，枢纽布置处成S形，沿河滩及坡积层发育，在坝轴下游300m处的两岸河谷呈马鞍形，起覆盖物教厚，岩基产状凌乱。靠坝址上游有泥盆五通沙岩，坝址下游有二叠纪灰岩，坝轴线位于五通沙岩上。在平山咀以南，即石灰岩与沙岩分界处，发现一大断层，其走向近东西，倾向大致向北西，在坝轴线左侧的为五通沙岩，特别破碎，产状凌乱，两岸岩石破碎，岩石的隐裂隙很发育。岩石的渗水率都很小，两升/分。坝址覆盖层沿坝轴线厚度达1.55.0m,K=104cm/s,浮容重浮3，内摩擦角=35&#

6、176;。3.2 筑坝材料3.0km的河滩开采，石料可在坝轴线下游左岸的山沟里开采，材料的性质及各项指标如下表所示：学习文档 仅供参考土壤类别干容重KN/m3最优含水率%孔隙率n%内摩擦角干/湿凝聚力KN/m2干/湿渗透系数Kcm/s粘土252520/18371X106壤土154224/20121X105坡土233933/22/101X103覆盖层3501X104砂料403001X103堆石33380四、枢纽建筑物选型及枢纽总体布置4.1 工程等级及主要建筑物的级别、洪水标准4.1.1 枢纽建筑物组成根据设计资料中规定的枢纽任务来确定。主要有拦洪蓄水的挡水建筑物，宣泄洪水的泄水建筑物，灌溉用的

7、引水建筑物，检修用的放空建筑物，发电、变电、配电的厂房、开关站等建筑物，等等。4.1.2 工程等级及主要建筑物的级别、洪水标准水利水电工程的等别，应根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性确定。永久性建筑物的级别，应根据其所属工程等别及其重要性确定。由水利水电枢纽工程等级划分及设计标准以及所给资料中的指标确定工程规模、洪水标准如下：1分项等别：33之间，属II等工程；根据电站装机容量9000千瓦即9MW小于10MW/属V等工程；。2枢纽等别：根据标准规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效益指标分属不同等别时，整个工程的等别应按其最高的等别确定，故本水库枢纽为II等工程。3水工建筑物的级别：

8、根据水工建筑物级别的划分标准，II等工程的主要建筑物为2级水工建筑物，次要建筑物为3级水工建筑物。故本枢纽中的土石坝、溢洪道、发电建筑物、导流隧洞、放空隧洞均为2级水工建筑物。4水工建筑物的洪水标准：根据山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准重现期，2级水工建筑物的设计洪水标准为500100年，土石坝校核洪水标准为50002000年。从经济角度考虑，选取该枢纽永久性水工建筑物的设计洪水标准取100年P1%，校核洪水标准取2000年P0.05%，该水库规划成果中校核洪水位为千年一遇。4.2 枢纽建筑物选型4.2.1 坝轴线选择根据坝址地形图中给定的坝轴线布置大坝。4.2.2 枢纽各建筑

9、物的选型1. 挡水建筑物：在该坝址可能采用的坝型有重力坝、拱坝、土石坝。 1重力坝方案： 5.0m,假设建重力坝清基开挖量大。并且重力坝体积大，需消耗大量水泥和材料，运输不便，当地材料也未能充分利用，建重力坝不经济。 2拱坝方案：拱坝对坝址的地形地质条件要求比重力坝高。适合建于断面为“V字形的高山峡谷中，河谷对称缩窄处，以使拱座下游有较多岩体保持抗滑稳定。要求坝址岩石尽量坚硬致密、质地均匀，两岸坝座附近边坡岩体稳定、整体性好。而该枢纽坝址处河谷宽度和最大坝高之比L/H较大，不能发挥拱的作用；坝址位于“S”形河湾上，下游河谷断面扩大，右岸岸坡平缓，坡积层发育，左岸下游存在一个大断层，对拱坝稳定极

10、为不利。故不适宜建拱坝。 3土石坝方案：土石坝对地形地质要求低，几乎任何不良的坝址地基和深层覆盖层经过处理后都可填筑土石坝，可就地取材，节省大量水泥、钢材，施工速度快，经济效益好。该枢纽坝址附近砂土石料储量丰富，质量满足筑坝要求。通过上述论证，综合考虑地形地质、水文特性、建筑材料、施工周期等，挡水建筑物选用土石坝。2. 泄水建筑物对于土坝，不宜通过坝身泄流，可考虑采用溢洪道或隧洞泄水。由于该枢纽坝址右岸有一垭口，故适宜在垭口处修建溢洪道。采用正槽式溢洪道，过堰水流与泄槽轴线方向一致，水流平顺，泄洪能力大。结构简单，施工运行方便。3. 水电站建筑物土石坝坝身不能开孔，不宜建坝式水电站，较好的方案

11、是建引水式水电站。4. 放空建筑物为布置方便和减小开挖量，可利用导流隧洞作为水库放空洞，均为有压隧洞。洞底高程70.0m,直径5.0m。4.3 枢纽总体布置挡水建筑物即土石坝，位于主河床，直线布置在地形图所示坝址线处；泄水建筑物，即溢洪道布置在大坝右岸天然垭口处；发电建筑物中，厂房布置在大坝下游右岸地势较平坦经开挖的基岩上，开关站布置在厂房旁边；施工导流洞及水库放空洞：布置在右岸的山体内，以减小隧洞长度和避开断层。协调各建筑物布置要求，最后确定枢纽布置，绘制在平面布置图上见坝址地形图五、土石坝设计5.1 选择土石坝的类型土石坝根据施工方法分为碾压式土石坝、水力冲填坝、水中倒土坝。其饭中碾压式土

12、石坝便于机械化施工，速度快、缩短工期，质量易保证，是应用最广泛的坝型，故采用碾压式土石坝。碾压式土石坝又分为均质坝、心墙坝、斜墙坝等。现结合本工程的实际情况对各种坝型优缺点分析如下：坝体材料单一，施工工序简单，干扰少；坝体防渗部分厚大，渗透比降较小，有利于渗流稳定和减少坝体的渗流量，此外坝体和坝基、岸坡及混凝土建筑物的接触渗径比较长，可简化防渗处理。但是，由于土料抗剪强度比其他坝型坝壳的石料、砂砾和砂等材料的抗剪强度小，故其上下游坝坡比其他坝型缓，填筑工程量比较大。坝体施工受严寒及降雨影响，有效工日会减少，工期延长，故在寒冷和多雨地区的使用受限制，故不选择均质坝。2 .斜墙坝：斜墙坝与心墙坝，

13、一般的优缺点无显著差异，粘土斜墙坝沙砾料填筑不受粘土填筑影响和牵制，沙砾料工作面大，施工方便；考虑坝址的地质条件，由于坝基有破碎带和覆盖层，截水槽开挖和断层处理要花费很多时间，并且不容易准确的预计，斜墙截水槽接近坝脚，处理时不影响下游沙砾料填筑，处理坝基和填筑沙砾料都有学习文档 仅供参考充裕的时间，工期较心墙坝有把握；土料及石料储量丰富，填筑材料不受限制。3 .心墙坝：心墙位于坝体中间而不依靠在透水坝壳上，其自重通过本身传到基础，不受坝壳沉降影响，依靠心墙填土自重，使得沿心墙与地基接触面产生较大的接触应力，有利于心墙与地基结合，提高接触面的渗透稳定性；使其因坝主体的变形而产生裂缝的可能性小，粘

14、土用量少，受气候影响相对小，粘土心墙冬季施工时暖棚跨度比斜墙小。移动和升高较便利。综合以上分析，最终选择粘土心墙坝。5.2 土石坝的剖面设计土石坝的断面尺寸拟定包括坝顶宽度、上下游坝坡坡度、坝顶高程、坝高、心墙断面尺寸、排水设施设置等。土石坝坝顶宽度根据运行、施工、构造、交通和人防等方面的要求综合研究后确定。该工程坝顶宽度取为10m。土坝坝顶高程=水库静水位设计洪水位或校核洪水位+坝顶超1坝顶超高二风吹壅高e+波浪爬高ha+安全超高2波浪爬高ha可按以下经验公式计算:0.45(2hJ.10.6 m n式中：2hc风浪波高，2hc0.0166V5/4D13,m;设计洪水位时，取库面风速为洪水期多

15、年平均最大风速的1.5倍，即V1.51015m/s,水库吹程D8km；m土坝上游坡度，计算时取为3;n上游护坡糙率，Xt浆砌块石护坡取0.025,对砌块石护坡取0.0275。3风浪引起的坝前水位壅高e计算公式：2KV2Dcosae2gH式中：K综合摩阻系数，一般取值范围为1.51035103,计算时取3.6103;a风向与坝轴线法线方向的夹角，计算中取最不利情况，即0;H坝前水域平均水深，由相应水位减高程得，m;4安全超高根据坝的级别和运行情况按下表选择安全超高：表1-1安全加高A的取值坝的级别1234、5正常运行非常运行现将水库正常运用和非常运用情况，即设计洪水位和校核洪水位下的计算结果列于

16、下表:表1-2坝顶图程计算表单位：mi运行情况水库静水位波浪爬高ha风吹壅高e安全超高坝顶超高d坝顶局程考虑0.3%M降后的坝局正常运行1.342.341111非常运行114.97115.31由表中计算结果，坝顶高程应取正常运行、非常运行两者中的较大值，即115.80m。坝坡的选择取决于坝型、坝高、坝的等级、坝体及坝基材料的性质、承受的荷载、施工和运行等因素。对粘土心墙坝，上下游坝坡在1:2、1:4之间选取，一般上游坝坡比下游坝坡稍缓；沿坝高2030m改变一次坡度，设置一级马道，坡度相差0.2505根据坝高采用一次变坡、一级马道。3马道：马道宽度取为2m;学习文档仅供参考5.5土石坝的构造设计

17、1. 防渗体防渗体的类型有土质防渗体、沥青混凝土或钢筋混凝土防渗体。由于坝址附近有丰富的防渗涂料，故选择土质防渗体，并采用心墙坝。1心墙位置：土石坝断面中心线部位；2心墙顶部宽度：应满足施工机械碾压要求，一般不小于3m，取为4m。113.7m；非正常运行条件下，应不低于对应的水库静水位，即应大于113.5m。综合考虑，心墙顶部高程取为113.6m。1:0.25，取为1:0.2。5心墙底部宽度：4(113.6-62.5)0.2224.44m；2.5m,取为2nl与上游连接处设置过渡带，以缓和不同土料之间的沉陷差和减缓渗流的破坏作用；下游连接处设置反滤层，反滤截留随渗流带出的细小颗粒，促进心墙裂缝

18、的自愈。2. 坝体排水坝体排水的作用是控制引导渗流，降低浸润线，加速孔隙水压力消散，防止渗流逸出处土的渗流破坏，增强坝的稳定性；在寒冷地区，保护下游坝坡免遭冻胀破坏。要求有充分的排水能力，设有反滤层保护坝体和坝基土，便于观测和检修。坝体排水的方式有坝趾棱体排水、坝址贴坡排水、褥垫排水层等，本工程采用堆石棱体排水。(1)棱体顶部高程：棱体顶部高程应超出下游最高水位，对于2级土石坝，超出高度应大于波浪爬高1.3m且不小于1.0m,取棱体顶部高程=下游最低水位74.30m+超高1.4m=75.7m；(2) 1:2.0;取顶部宽度3m,内坡坡度1:1.25,外坡坡度1:1.75；为防止坝上下游面被波浪

19、淘刷、顺坡水流冲刷、冰层和漂浮物撞击、冻胀干裂等，需在上下游坝面设置护坡。该枢纽坝址处有堆石料可利用，故上下游护坡均采用堆石护坡。1上游护坡：采用堆石护坡，厚度为50cm勺堆石，护坡下设置碎石垫层30cm。护坡范围自坝顶起延伸至水库最低水位以下一定距离2.5m。2下游护坡：下游坝面除排水棱体外需全部护砌，堆石护坡厚度40cm,护坡下设置碎石垫层20cm护坡范围从坝顶护至堆石棱体。各护坡在马道、坝脚、护坡末端均设置基座。3. 反滤层反滤层的作用是滤土排水，防止水工建筑物渗流逸出处发生管涌、流土等渗透变形，以及不同土层接触面的接触冲刷。反滤层由13层级配均匀耐风化的砂、砾、卵石或碎石组成，每层粒径

20、随渗流方向而增大，水平反滤层的最小厚度为0.3m，铅直或倾斜反滤层的最小厚度为0.5m。由于设计原始资料中没有提供各土、砂、石料的颗粒级配情况，只能参考相关标准和已建工程进行初步设计。初步拟定结果分述如下： 1防渗体周边部位：心墙与坝壳间、截水槽与覆盖层间、水平铺盖与覆盖层间，反滤层设置为，第一层细砂反滤层，厚20cmi第二层为碎砾石反滤层，厚30cm。 2排水部位：坝壳与堆石棱体间反滤层设置为，第一层细砂层厚30cn第二层碎砾石层厚50cmi5.3渗流稳定计算1. 渗流计算的基本假定1心墙采用粘土料，渗透系数ke1.0106cm/s,坝壳采用山皮土，渗透系数k1.0103cm/s,两者相差1

21、03倍，可以把粘土心墙看做相对不透水层，因此计算时可以不考虑上游楔行降落水头的作用。 2土体中渗流流速不大，且处于层流状态，渗流服从达西定律：vki 3发生渗流时土体的空隙体积不变，饱和度不变，渗流连续。按土石坝渗流计算标准，渗流计算时应考虑以下组合情况，取其最不利情况作为控制条件： 1上游正常高水位+下游相应的最低水位； 2上游设计洪水水位+下游相应的最低水位； 3上游校核洪水水位+下游相应的最低水位；学习文档 仅供参考4对上游坝坡稳定最不利的库水降落后的水位。为减小计算量，只选其中一种+下游相应的最低水位7m。采用水力学法进行土坝渗流计算。将坝内渗流分为假设干部分，假定地基不透水，用等厚的

22、虚拟矩形代替心墙，应用达西定律和杜平公式，建立各段的运动方程式，然后根据水流的连续性原理求解渗流要素。取土石坝最大断面为计算断面，简图如下单位：仙图11不透水地基上心墙坝渗流计算简图假定心墙上游浸润线与水库上游水位齐平，先假定坝基相对不透水，坝底高程62.5m,心墙后水深为H,则上游水深：H1113.162.550.6m下游水深：H172.6562.510.15m1心墙等厚矩形宽度一(4.024.44)14.22m2渗流区长度：L103.89m(1)单宽渗流量通过心墙的渗流量,H12H2“q ke 2 1.010650.62 H 2 1022 14.22(m3/s)学习文档仅供参考通过下游坝体

23、的渗流量q2 k支上1.02L10 3至1022 103.89(m3/s)根据流量连续性原理，q1q2,解得心墙后水深H10.99m,代入得单宽渗流量:73qq1q28.56010m/s(2)浸润线方程将透水地基的厚度，即覆盖层厚度T取为3m,渗透系数kT1.0104cm/s,换算为与坝体渗透系数相同的土体厚度kTT1.0104330.3m,并视为坝体的一部分，则根据有限深透水k1.0103(H2 2q£Tx k k地基上的渗流计算浸润线方程228.5610(10.990.3)32x0.31.010310-2127.4640.172x0.3对浸润线方程进行验算,当 x 103.89时

24、，带入浸润线方程得0浸润高y10.169m,与实际H210.15m相符；心墙下游面程y10.99m,与实际心墙后水深H10.99m相符。由此可知，心墙下游浸润线近似为一条水平线。5.4坝坡稳定分析计算土石坝的稳定分析是验算土石坝在自重和各种情况的孔隙水压力及外荷载作用下，是否具有足够的稳定性。SL2742001碾压式土石坝规定，对于凝聚性土类组成的均质或非均质土石坝，采用条分法即瑞典圆弧法较简单实用。条分法假定滑裂面为一个圆柱面剖面为一圆弧，将可能滑动面以上的土体划分为假设干铅直条，不考虑土条间相互作用力的影响，算出作用于土条底面的法向力和切向力；安全系数定义为土条在滑裂面上所提供的抗滑力矩与

25、滑动力矩之比。本次坝坡稳定分析计算采用瑞典圆弧法，进行总应力分析。总应力分析稳定安全系数的计算式为：(cliWcosagi)KcWisinai式中：i下标，代表土条编号；'一，、一、一.、.-.一、.一wi第i块土条重量，浸润线以上以天然容重计，以下以浮容重计，kN;W第i块土条重量，浸润线以上以天然容重计；浸润线以，下游水位以上按饱和容重计，下游水位以下按浮容重计，kN;li第i块土条沿滑裂面的长度，m;ai第i块土条沿滑裂面的坡角；ci总应力抗强度指标。采用上游设计洪水位113.1m及对应的下游相应水位72.65m作为设计工况。3.计算过程滑弧面选择，需要确定最危险滑动圆弧位置，本

26、次只做一个滑动面的稳定计算，即：滑动面起点在坝顶、与心墙相交、与坝基接近或切入坝基、端点在坝脚附近。步骤：1假定圆心、半径，画出圆弧如下图；2圆弧半径取为138m,起端点水平距离143m,分为10块土条，每块土条宽14.3m,编号； 3计算土体各种状态下的容重：粘土天然容重：d(1w)15.4(10.25)19.25KN/m3山皮土天然容重：d(1w)16.0(10.23)19.68KN/m3山皮土饱和容重：tdn160.399.819.82KN/m3satdw山皮土浮容重：浮satw19.829.810.02KN/m3w覆盖层浮容重：浮10.0KN/m3； 4计算土条自重及在滑面上的反力；

27、5)计算滑动力矩及抗滑力矩； 6)计算抗滑稳定安全系数。学习文档 仅供参考115.8图1一2坝坡稳定计算简图计算结果列于下表:学习文档仅供参考表1-3土条编号i2345678910G1010100000li1916GL2211901720000Wi202760916240'wi202760916240a50413427201480-4-10sina0.7660.6560.5590.4540.3420.2420.1390.000-0.0700.174cosa0.6430.7550.8290.8910.9400.9700.9901.0000.9980.9853333333322223535

28、3535tan0.6490.6490.6490.6490.4040.4040.7000.7000.7000.700clWicosatan1067.1:2453.834151.3405Q52483.92267.()3405.22536.41403.6481.123599.8Wisina1552.8；3030.334106.0306>7.32134.21360.0)683.50.0-140.2-121.214972.8条分法计坝坡稳定分析算表学习文档仅供参考由于浸润线几近水平且与下游水面线几乎重合，坝壳山皮土饱和容重与天然容重相近，为简便计算，浸润线以下、下游水面线以上部分以天然容重代替饱和

29、容重，在表格中表达为w与wi相等。根据计算表格得抗滑稳定安全系数为Kc 叫"i)23599 1.576Wi sin ai14972.8按照设计标准，坝坡抗滑稳定安全系数不应小于下表中相应值:表14坝坡抗滑稳定最小安全系数表运行条件工程等级1234正常运行条件非常运行条件I非常运行条件II因K01.576K11.35，故坝坡满足抗滑稳定要求，剖cc面设计合理土石坝坝底面积大，坝基应力较小，具有一定的适应变形的能力,故对天然地基的强度、变形要求、处理措施的标准较低，但仍需要经过处理以提高坝基承载能力和抗渗能力。坝建于五通砂岩上，覆盖层较薄，从防渗和稳定安全考虑，可挖除部分覆盖层，使防渗体

30、与基岩接触面结合紧密。垂直防渗设施科视情况采用截水槽回填粘土、混凝土防渗墙、灌浆帷幕等；水平防渗设施采用粘土土料修筑的铺盖与坝体防渗体相连；下游排水减压设施可采用排水沟、减压井、透水铺盖等。坝轴线两岸岩体破碎，岩石隐裂隙很发育，为防止大坝蓄水后沿坝肩绕流和恶化岸坡稳定条件，应采取挖除回填截水槽，或灌浆、加设铺盖等防渗设施，使岸坡与坝基的防渗体系连成整体。六、正槽溢洪道设计6.1 正槽式溢洪道的位置选择溢洪道的位置选择应综合考虑地形、地质条件，枢纽总布置要求等因素。故将溢洪道布置在与水库正常蓄水位高程相近的马鞍形垭口上，坝与溢洪道分开，有利于坝的安全；利用天然垭口，有利于减少工程开挖量。具体位置

31、见枢纽布置平面图。6.2 溢洪道的孔口尺寸确定1.堰型选择控制堰型可采用宽顶堰或实用堰，本工程采用流量系数较大、过流特性较好的WE翌实用堰。堰顶设计水头：学习文档 仅供参考Hd (0.750.95)Hmax (0.750.95) (113.5 107.5)4.55.7m取为53 根据证口处的地形等高线，溢流堰底部高程约103.5m,堰高取p 4.0m ,下游斜面坡度mi1.4。堰顶上游三圆弧半径及水平控制长度为:0.50Hd 0.50 5 2.5mR2 0.20Hd 0.20 51.0mR30.04Hd 0.04 5 0.2mc1 0.175Hd 0.175 5 0.875mC20.276Hd

32、 0.276 5 1.38mc3 0.2818Hd 0.2818 5 1.41m以堰顶点为坐标原点，堰顶下游曲线方程为x1.85 2H；85y,即0.1273x85o对x求导，令导数等于下游斜面坝坡系数的倒数,求得下游曲线与直线段的切点坐标为c(3.69,1.42)。坝下游反弧半径 R (0.250.5) (P H) 25m,取为5项其中H为校核洪水位的堰上水头。由以上计算结果绘制 WES园剖面如下列图:14101.380 一 0.8750.2一 1.02 .5图13WESK剖面：根据设计资料给出为107.5m。学习文档仅供参考上游堰高与设计水头之比P/Hd4/50.81.33,故该溢流堰为低

33、堰；2子堰顶总水头H0H幺113.1107.56.06m,式中乂2g19.6为行近流速，一般为35m/s,取3m/s。堰顶总水头与设计水头之比压陋1.212,流量系数根据Hd5P/Hd值和H0/Hd值从下列图中查取，得m/md0.98,所以m0.98g0.980.5020.4921设计情况：溢洪道下泄流量Q%840m3/s；堰顶水深H°6.06m;单宽流量qmJ2?H020.492屈石6.061.532.494m3/s；溢流前缘宽度LQ/q84032.49425.85m;(2)校核情况：溢洪道下泄流量Q0.1%1340m3/s,计算得H06.46m,q35.764m3/s,L37.4

34、7m溢流前缘宽度取较大值并取整，即L40m。据要求孔数n取单数，n5,则单孔宽度bL/n40/58m堰顶控制泄流量可采用弧形闸门和平板闸门，本工程采用平板闸门，闸门顶部高程=正常高水位+安全超高。安全超高取值见下表。最终确定闸门顶部高程为113.60.4114.0m。表15安全超高低限值运行情况控制段建筑物级别123挡水泄洪6.闸墩：采取墩中分缝，中墩宽度取为2.5m,边墩宽度取为3m6.3溢洪道泄槽设计1.泄梢的平面布置正梢溢洪道在溢流堰后采用泄水陡梢与消能段连接，以便让过水流安全下泄。由于泄梢内水流处于急流状态，高速水流对边界条件特别敏感，要求泄梢在平面上尽可能采取直线、等宽、对称布置，以

35、使水流平顺、结构简单、施工方便。为使泄梢内水流流速、流量分布均匀，在岩基上泄梢的断面形状宜布置为矩形，泄梢宽度为Bnb(n1)d2b5842.52356m式中，d为中墩宽度，b为边墩宽度。泄梢的纵剖面设计主要是确定纵坡。泄梢纵坡必须保证梢中水位不影响溢流堰自由泄流和梢中不发生水跃，使水流始终处于急流状态，故泄梢纵坡必须大于临界坡度。矩形断面临界坡度公式为ign2kgn2(B2%)43kaRK13BKaB43hK13式中：n一泄梢底坡糙率，对浆砌石底坡，取0.025；k一临界湿周；B一泄梢宽度；R一临界水力半径，对于矩形断面，取Rk7；hK_临界水深，hKaq2/gV1.035.7642/9.8

36、5.072m。代入上式，求得iK0.0034,考虑山谷地形和上下游水位差并取单一坡度，确定i0.38,故梢内水流属急流，水面曲线为S2型降水曲线。4.泄梢水面线计算1计算公式泄梢水面线根据能量方程用分段求和法计算，计算公式为22a2v2a1v1、1i 2ES2ES1i J(h2cos)-(h1cos)2g2giJ式中：l2一分段长度，m；几小2一分段始、末断面水深，m；乂,丫2一分段始、末断面平均流速，m/s；仇e2流速不均匀系数，取1.05;i一梢底底坡；一梢底坡倾角，arctani20.8；J一分段内平均摩阻坡降；n一泄梢梢身糙率系数，对浆砌块石，n0.025；v一分段平均流速，v(v1v

37、2)/2,m/s；R一分段平均水力半径，R(RR)/2,m；2起始断面、起始水深、正常水深起始断面位置选择堰下收缩断面处，近似可认为是在泄梢的起点。起点水深按下式计算：hi2g(Ho hi cos )式中：q一泄梢单宽流量，q1340/5623.929m3/s；一流速系数，取0.95；H0一起始计算断面渠底以上总水头，2_vHoPH4.06.4610.46m2g代入上式，经试算得，h11.935m。水面线为降水曲线，假设泄梢足够长，泄梢水深最终将趋近于正常水深h°,h°的计算公式为Qn,iBh(BhB 2h)2 3经试算得，h00.996m(3)计算过程从水深为1.935m

38、的断面1开始，以0.1m的水深步长向泄梢末端推进，计算断面间距l2,计算结果列表如下；表1-6泄梢水面线计算表断面hARRvvJEsES2Es1iJl12边墙身h11.935108.3601.81012.37110.00821.835102.7601.7221.76613.04612.7080.04710.8330.8250.3332.4782.92231.73597.1601.6341.67813.79713.4220.05611.8200.9880.3243.0532.82241.63591.5601.5451.58914.64114.2190.06813.0131.1920.3123.8

39、232.72251.53585.9601.4551.50015.59515.1180.08314.4641.4520.2974.8912.62261.43580.3601.3651.41016.68216.1390.10316.2501.7860.2776.4452.52271.33574.7601.2741.32017.93217.3070.12918.4732.2240.2518.8712.42281.23569.1601.1831.22919.38318.6580.16521.2822.8090.21513.0862.32291.13563.5601.0911.13721.09120.2370.21624.8923.6100.16421.9752.222101.03557.9600.9981.04423.12922.1100.28829.6264.7340.09251.6392.122110.99655.7