卢湾水库枢纽重力坝设计毕业设计

兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）基本资料2.1流域概况卢湾水利枢纽工程位于卢湾市上游22公里的右江比较平直开阔的“V”形斜向谷河段上，河水自北向南流。平水年河宽45－110米，水深0－12米。百色水库坝址以上集雨面积1.96万平方公里，多年平均流量263秒立米；年径流量82．9亿立米。水库正常蓄水位228米，相应库容48亿立方米；最高洪水位233．45米，相应总库容56亿立米；防洪限制水位214米，防洪库容16．4亿立米，死水位203米，死库容21.8亿立方米；水库调节库容26.2亿立方米，属不完全多年调节水库。枢纽主要建筑物包括混凝土主坝一座，地下厂房一座、副坝两座、通航建筑物一座。2.2设计要求在明确设计任务及对原始资料进行综合分析的基础上，要求：(1)根据防洪要求，对水库进行洪水调节计算，确定坝顶的高程和泄水建筑物孔口尺寸。(2)以水电站的挡泄水建筑物的选型和布置方案的选择为重点，通过分析法进行方案的选定，通过理论计算核定其稳定性。(3)绘制挡、泄水建筑物的总体布置方案图和典型剖面图、细部构造图；对部分附属建筑物进行初步规划；(4)对引水流量及其他参数进行选择分析和计算，对已给定水电站装机高程的，重点作建筑物的稳定校核计算；2.3工程枢纽任务及效益本枢纽主要任务为发电，兼做防洪之用。本工程建成投产后，具有可观的经济效益。在经营管理效益方面，电站装机容量为2.7万kW，一方面为工、农业和人民生活用电提供了保障，另一方面可以利用电费收入，使自身得以发展，另外经营管理单位还可以利用水库水体发展水产养殖事业，还可以利用绿化、美化工程环境，发展旅游事业等等。在社会效益方面，由于下游至河口河长20km左右为河口平原，当洪水超过3500m3/s时，即要泛滥成灾，因此工程建成后可以保护广大的农田和城镇，免受洪水和渍涝灾害，从而减免国民经济的损失，具有很好的社会经济效益。2.4工程枢纽任务及效益本枢纽经过技术经济调查阶段，以及水利、水能计算，提出了如下参数，作为进行建筑物设计的依据。表1-1水库特性表表头形式统一表头形式统一正常蓄水位设计洪水位校核洪水位总库容设计水头228.00m229.7m231.3m11.3亿m376.5m2.5水文气象资料=1\*GB2⑴河流特征：本河流域一般在五月间即开始涨水。最大洪水量多发生在七月，每年5、6、7三月降水占全年的48%，比较集中，洪水期为5~10月，1~3月为最枯水期，P=50%洪水量仅为120立方米/秒，p=10％洪水流量为85立方米/秒；11~4月P=5%的洪水流量为420立方米/秒，p=10%的洪水流量为360立方米/秒。=2\*GB2⑵洪峰流量:根据水文分析，各频率下的洪水流量列于下表表1各频率下的洪水流量表频率p%5流量m3/s31504050610070007900表格形式要统一表格形式要统一=3\*GB2⑶依据观测资料，推测五天历时的洪峰单位过程线列于下表表2五天历时的洪峰单位过程线表时段（天）011.062345流量（%）10891005732.51912=4\*GB2⑷多年平均降雨天数、中水年月流量表3多年平均降雨天数、中水年月流量表项目123456789101112中水年月流量207060180470790810800320530200160多年平均降雨天数数1.231.335565443.23.2页边距设置不合格页边距设置不合格5库水位与库容积曲线表5库水位与库容关系表水位(m)120125130135140145150161171184193201库容（亿m3）005101520水位(m)207213214217222226228229233236239241库容（亿m3）253032354045485055606567=7\*GB2⑺气温情况本流域气候属于温和地区，植物全年均可生长，甚少降雪，冬季平均温度为8.5℃，河水无冰冻现象，夏季平均气温为27.4℃，7、8月最高平均为28.6℃，各月温度见下表：表6气温情况表月份123456789101112多年平均温度℃7.99.913.418.623.225.329.739.825.419.314.70.1最高温度19.525.030.038.03839.742.244.042.038.830.119.0最低温度-0.3-12.915.51615.00.0=8\*GB2⑻其它资料:a.河流较清、淤沙较少，含沙量仅为流量的0.9%。b.水库最大吹程：10公里。多年平均风速：16米/秒。其它资料见蓝图。2坝址及地形情况：坝址处河床较窄，其宽度仅为160米（普通洪水流量时）死水滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地势较高，有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩，右岸风化严重，深达3~4米，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜之一翼为倾向上游。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物。无侵蚀地下水。基岩的机械、物理性质：砂岩：rc=2150吨/立方米；比重：G=2.7；极限抗压强度：（干燥时）1300公斤/平方厘米；f=0.62；渗透系数k=1.0×10-5厘米/秒砂质页岩:rc=255吨/立方米；比重G=2.75；渗透系数k=1.2×10-5厘米/秒；极限抗压强度（干）=700公斤/平方厘米，（湿）=350公斤/平方厘米坝基岩经过水实验，吸水率均低于0.05公斤/分砂岩与页岩间磨擦系数f=0.452.6筑坝资料及施工动力、机械、劳动力情况：2.6.1筑坝资料=1\*GB2⑴当地材料勘测结果:砂：河砂A，在坝址下游3~5公里处，颗粒较粗，其主要颗粒在1~0.5毫米间，d50=0.65mm,不均匀系数η=d60/d30=21。砂均在正常河水位附近，含泥量均3.5%，沿河有公路可通。河砂B：在坝址下游20公里处，粒径较小，d50=0.32mm,不均匀系数η=20。石料：有泥盆石英砂岩，位置见附图，蕴藏量480万方，平均覆盖层2.5米厚。岩石机械物理性质为：比重2.65干抗压极限强度1400kg/cm2饱和抗压极限强度1050kg/cm2经过25次冻融后抗压极限强度1050kg/cm2土料：有粘土、沙壤土及山皮土风化料，其分布及储量见蓝图，其性质见下表：表7建筑材料性能表表头形式要统一表头形式要统一土壤名称土壤特性河砂A河砂B粘土砂壤土山皮土土壤干容重（吨//立方米）γc1.601.601.701.661.60空隙率gn0.450.420.350.380.398内摩擦系数（自然然含水量）ff0.600.550.350.300.60内摩擦系数（饱和和含水量）ff0.600.550.240.280.50粘着力（公斤/平平方厘米）C001.001.000渗透系数（厘米米/秒）K2×10-36×10-34×10-71×10-51×10-3天然含水量%2017最优含水量%191822.5压缩模量（公斤//平方厘米）EE120100卵石：在本支流入干流河口处有卵石80万方，粒径在1~20厘米，质地良好，可做混凝土骨料。=2\*GB2⑵外来材料：水泥：水库下游珞城有一大水泥厂，可供给本工程以足量的水泥。钢筋：可取自珞城，其它钢材则由千里之外之城市运来。木材：具工地70公里之专区，可大量供应。=3\*GB2⑶交通情况：本支流由于险滩阻隔，无法通行较大船，但有公路可达干流河口，而干流可通过大船直达珞城，与铁路相联系，很方便。2.6.2施工动力、机械、劳动力情况：坝址下游20公里，有火电站，可供应足够的动力。施工可考虑半机械化：土料上坝、碾压可使用机械，砂料开采，混凝土的制作、运输、捣固、石料的加工可以使用机械化，土料的运输、石料开采、土料开挖、用人工或简单机械。3坝型选择枢纽布置在选择坝址,坝型和枢纽布置时,不仅要研究枢纽附近的自然条件,而且需要考虑枢纽的施工条件，运行条件，综合效益，投资指标以及远景规划等，这都是水利枢纽设计中贯穿在各个阶段的一个十分重要的问题。不同的坝址适用于不同的坝型和枢纽布置，所以在选择坝型，坝址时需要同时作出枢纽布置。针对不同坝址做出不同坝型的各种枢纽方案，进行经济技术比较，最后选定较为理想的坝轴线位置及相应的坝型和枢纽布置。3.1工程等级和主要建筑物级别3.1.1工程等级的确定为了贯彻执行国家的技术和经济政策，达到既安全又经济的目的，应该对水利枢纽按其规模和效益的大小进行分等，对枢纽中的建筑物再按其作用和重要性的大小进行分级，并对不同级别的建筑物规定有不同的要求，根据中华人民共和国行业标准SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》表3-1水利水电工程分等指标工程等别工程规模水库总库容（108m3）防洪治涝灌溉供水发电保护城镇及工矿企企业的重要性性保护农农田（104亩）治涝面积（104亩）灌溉面积（104亩）供水对象重要性装机容量1004kwI大(1)型≥10特别重要≥500≥200≥150特别重要≥120Ⅱ大（2）型10~1.0重要500~100200~60150~50重要120~30Ⅲ中型1.0~0.100中等100~3060~1550~5中等30~5Ⅳ小（1）型0.1~0.011一般30~515~35~`0.5一般5~1注：1、水库总库容指水库最高水位以下的静库容；页眉边距设置不合格页眉边距设置不合格2、治涝面积和灌溉面积均指设计面积。结合枢纽任务（发电、防洪、库容），考虑发电装机容量，枢纽为Ⅱ等；考虑防洪要求（保护中等城市），枢纽为Ⅱ等；考虑库容枢纽定为I等，综合考虑三者，枢纽定为I等。根据水工建筑物（第5版）第17页表2－2永久性水工建筑物的级别，本枢纽属于大（1）型，主坝为Ⅰ级建筑物，其他建筑物为Ⅱ级建筑物。。3.2.2永久性水工建筑物级别的确定表3-2：永久性水工建筑物的级别工程等别永久性建筑物的级级别主要建筑物次要建筑物Ⅰ13Ⅱ23Ⅲ34Ⅳ45Ⅴ55表超出了页边表超出了页边根据表3-2性水工建筑物级别，本枢纽为Ⅰ等，其主要建筑物（大坝、溢洪道）属于1级，次要建筑物（导流墙、工作桥、护岸等）属于三级，临时性建筑物（围堰、导流隧洞等）属于4级。3.2.3防洪标准的确定表3-3山区、丘丘陵区水利水水电工程永久久性水工建筑筑物洪水标准准[重现期（年年）]项目水工建筑物级别12345设计1000~5000500~100100~5050~3030~20校核土石坝可能最大洪水<PPMF>或100000~500005000~200002000~100001000~3000300~200混凝土坝、浆砌石石坝5000~200002000~100001000~5000500~200200~100表格超出了页边距表格超出了页边距根据枢纽等别和建建筑物级别，对对照山区、丘丘陵区水利水水电工程永久久性水工建筑筑物洪水标准准如表3-3所示确定设设计洪水标准准为500年一遇，校校核洪水标准准为2000年一遇。3.2坝型选择择3.2.1坝型型初步选择坝型选择应根据当当地地质、地地形条件，施施工条件，建建筑材料，综综合效益，渲渲泄洪水能力力，以及抗震震性等特点，通通过定性分析析，初步选择择两种坝型进进行较详细的的技术比较，选选取既满足工工程要求，又又比较经济的的坝型，经济济比较只要求求对坝体的砼砼方量及三材材用量作粗略略的计算和比比较。坝型选择应根据当当地地质、地地形条件，施施工条件，建建筑材料，综综合效益，渲渲泄洪水能力力，以及抗震震性等特点，通通过定性分析析，初步选择择两种坝型进进行较详细的的技术比较，选选取既满足工工程要求，又又比较经济的的坝型，经济济比较只要求求对坝体的砼砼方量及三材材用量作粗略略的计算和比比较。=1\*GB2⑴土石坝土石坝又称当地材材料坝，是历历史最为悠久久的一种坝型型。土石坝主主要分为：均均质坝、心（斜斜）墙坝、土土石混合（堆堆石坝）坝等等。土石坝优点：可以以就地、就近近取材，节省省大量水泥、木木材和钢材，减减少工地的外外线运输量，几几乎任何土石石料均可筑坝坝。能适应各各种不同的地地形、地质和和气候条件。任任何不良的坝坝址地基，经经处理后均可可筑坝。大容容量、多功能能、高效率施施工机械的发发展，提高了了土石坝的施施工质量，加加快了进度，降降低了造价，促促进了高土石石坝的发展。由由于岩土力学学理论、试验验手段和计算算技术的发展展，提高了大大坝分析计算算的水平，加加快了设计进进度，进一步步保障了大坝坝设计的安全全可靠性。土土石坝适应地地基变形，施施工方便，而而且我国拥有有丰富的建坝坝经验。土石石坝与砼坝相相比，其造价价为砼坝的1/10，工程量为为砼坝的4倍，由此可可见土石坝经经济性优于砼砼坝。土石坝缺点：由于于坝址附近无无大量的粘性性土及砂壤土土料，只可供供应围堰防渗渗材料之用。不不能满足土石石坝所需的大大量粘性土和和砂壤土料，因因此，从这方方面考虑，此此处建设土石石坝条件不足足。综合上述优缺点，故故本次设计不不采用土石坝坝，而采用混混凝土坝。=2\*GB2⑵混凝土坝如果选择砼坝应考考虑采用拱坝坝、支墩坝还还是重力坝=1\*GB3①拱坝优缺点优点：拱坝是高次次超净定空间间整体结构，坝坝体的稳定性性主要依靠两两岸拱端山体体反力作用来来维持，并不不全靠坝体自自重来维持。由由于拱是一种种主要承受轴轴向压力的推推力结构，拱拱内弯矩较小小，应力分布布较均匀，有有利于发挥材材料的强度，从从而坝体厚度度可以减薄，节节省工程量。拱拱坝的体积比比同一高度的的重力坝大约约可节省1/3～2/3，从经济意意义上讲，拱拱坝是一种很很优越的坝型型。且较好的的超载能力可可达设计荷载载的5～11倍，具有很很强的抗震能能力。缺点：根据坝址地地形图3，假设坝顶顶高程为250m，那么坝高高约为250-1180=700m，（考虑基基础开挖），而而此时河谷宽宽度为650m，即此时宽宽高比为L/H=6650/700=9.299，远远大于4.5，为宽浅形形河道，拱的的作用已经很很小，故不能能修建拱坝；；而且拱坝对对坝肩的岩体体要求坚固完完整，河谷左左岸有大的断断层，也不宜宜选择拱坝；；理想的拱坝坝地形应是左左右岸对称，岸岸坡平顺无突突变，在平面面上向下游收收缩的峡谷段段。而此坝址址处河段顺直直，两岸由于于受断层、软软弱地带的影影响，坝轴线线为折线形，不不适宜建拱坝坝。综合上述，本坝址址处不适宜建建混凝土拱坝坝。=2\*GB3②支墩坝优缺点优点：支墩坝，自自重较轻，坝坝体工程量小小，其中连拱拱坝与平板坝坝可节省10％～60％工程量；；支墩可随受受力情况调整整厚度，能充充分利用圬工工材料的抗压压强度；节省省坝基开挖量量和固结灌浆浆工作量，可可加快施工速速度；由于坝坝体较薄，施施工散热条件件较好。缺点：支墩本身单单薄，侧向刚刚度比纵向刚刚度低，在遭遭遇垂直水利利流向的地震震作用时，抗抗震能力明显显低于重力坝坝；支墩的应应力较大，对对地基要求比比重力坝高；；施工期坝体体对温度变化化较敏感，容容易产生裂缝缝；模板较复复杂且用量较较大，混凝土土标号要求高高，单方混凝凝土钢筋用量量多，施工存存在难度；而而且支墩坝有有一个致命的的缺点，抗压压性差，据资资料显示库区区附近历史上上地震活动较较为频繁，曾曾发生6级地震，考考虑到枢纽的的重要性和水水库激发的地地震的可能性性，拦河坝设设防烈度采用用7度，基于此此种情况，当当地是不能选选用支墩坝的的。综合上述，本坝址址处不适宜建建支墩坝，适适宜选择重力力坝坝型。=3\*GB3③重力坝混凝土重力坝虽有有坝体体积大大，材料强度度不能充分利利用的缺点，但但是优点也很很明显：坝身身可以开孔泄泄流，不需另另建泄洪建筑筑物，导流方方便，断面形形状简单，混混凝土浇筑简简易，便于机机械化施工，模模板数量少，地地基要求低，同同时设计制造造的经验比较较丰富，工作作可靠，使用用年限长，养养护费用低。故本枢纽选择重力力坝坝型。3.2.2坝型型的进一步确确定重力坝又分为宽缝缝重力坝、空空腹重力坝、实实体重力坝。需需对三种坝型型进行比较做做出结论：（1）宽缝重力坝优缺缺点：其优点是：①由于于宽缝的存在在，坝底面积积小，扬压力力显著降低，加加之上游坡较较缓，可利用用上游水重来来增加稳定，因因此使坝体混混凝土量可较较实体重力坝坝节省约10％～20％；②宽缝增加了了散热面，有有利于施工期期混凝土温度度控制；③坝内留设宽宽缝后，可以以方便坝体观观察和检查，必必要时还可以以在宽缝内进进行维护修补补和地基处理理工作。缺点是：①模板工工作量大，提提高了混凝土土的单价；②施工导流稍稍感不便；③在严寒地区区，必须采取取保温措施。综合评定：宽缝重重力坝施工复复杂，本地技技术人员不足足，同时模板板用量较大，且且宽缝设置不不好容易产生生裂缝。（2）空腹重力坝优缺缺点：坝体内沿坝轴线方方向设有较大大空腔的重力力坝，称为空空腹重力坝。与实体重力坝相比比，具有以下下一些优点：：①由于空腔下下部不设底板板，减小了坝坝底面上的扬扬压力，可节节省坝体混凝凝土方量20%左右；②减少了坝基基开挖量；③坝体前后腿腿嵌固于岩体体内，有利于于坝体的抗滑滑稳定；④前后腿应力力分布均匀，坝坝踵压应力较较大；⑤便于混凝土土散热；⑥坝体施工可可不设纵缝；；⑦便于监测和和维修；⑧空腔内可以以布置水电站站厂房。缺点点是：①施工复杂；②钢筋用量大大；③如在空腔内内布置水电站站厂房，施工工干扰大。综合评定：空腹重重力坝用筋量量过大，施工工复杂。对于于本工程而言言，钢筋可取取自珞城，其其它钢材则要要由千里以外外之城市运来来。（3）结论实体重力坝由于结结构简单，安安全可靠，对对地形、地质质条件适应性性强，枢纽泄泄洪问题容易易解决，便于于施工导流，可可以大型机械械化施工，施施工方便且速速度快，结构构作用明确，适适合建高坝。基基于以上各种种坝型的比较较分析，本水水库采用砼重重力坝较为合合理。3.3坝轴线的的布置原则坝址和轴线的选择择是根据地形形，地址，河河流走势等条条件综合考虑虑决定的。就就地形而言，坝坝址一般以选选在狭窄河谷谷处，节省工工程量。坝址址地质条件是是水利枢纽设设计的重要依依据之一，对对坝型的选择择和和枢纽的的布置起着决决定性作用。坝坝址最好的地地质条件是强强度高，透水水性小，不易易风化，没有有构造缺陷的的岩基。就河河势来说，坝坝址要选在河河流顺直段，靠靠近坝址上，下下游河流如有有急弯最不利利，应予避免免；枢纽两岸岸坝肩的山体体要雄厚，并并尽可能离上上下游两岸的的冲沟远一些些，水库周围围应没有难处处理的缺口。通过对水库坝址区区域基本地质质，地形等资资料的研究和和分析，坝轴轴线应避开不不稳定岩体和和大的断层，为为了适应地形形，地质条件件，或为了枢枢纽布置上的的要求，也可可将坝轴线布布置成折线或或曲率不大的的拱向上游的的拱形。3.4水利枢纽纽布置首先根据枢纽的任任务及要求确确定枢纽建筑筑物的组成，然然后根据地质质、地形等条条件，通过定定性分析确定定较合理的枢枢纽方案。水水利枢纽布置置的任务是合合理地确定枢枢纽中各组成成建筑物之间间的相互位置置。水利枢纽布置的布布置原则:=1\*GB3①坝址、坝段及其他他主要建筑物物的形式选择择和枢纽布置置要做到施工工方便，工期期短，造价低低。=2\*GB3②枢纽布置应当满足足各个建筑物物在布置上的的要求，各建建筑物之间能能协调、无干干扰地工作，保保证其他任何何工作条件下下都能正常工工作，满足枢枢纽运用管理理的要求。=3\*GB3③在满足建筑物强度度和稳定的条条件下，降低低枢纽总造价价和年运转费费用。=4\*GB3④枢纽中各建筑物紧紧凑，尽量将将同一工种的的建筑物布置置在一起，以以减少联结建建筑。=5\*GB3⑤尽可能使枢纽中的的部分建筑早早期投产，提提前发挥效益益（如提前蓄蓄水，早期发发电或灌溉）。=6\*GB3⑥枢纽的外观应与周周围环境相协协调，在可能能条件下注意意美观。3.4.1泄洪建建筑物删除，不要删除，不要首先，泄水隧洞是是在山体中开开凿的一种水水流通道，可可用于引水、排排水、排砂、预预泄洪水、施施工导流，虽虽然隧洞比较较节约地方，有有时也可以“一洞多用”，即导流、泄泄洪、放空、发发电等综合利利用一条隧洞洞，比较经济济，但是它也也有不少工作作特点①受力方面：：山体开洞，围围岩变形，需需要支护②水流方面：：不仅有外水水压力，而且且有内水压力力，还存在高高速水扰=3\*GB3③施工方面，场场地狭窄，工工序多，干扰扰大，事故可可能性大，加加固检修困难难，该地区坝坝址处为震旦旦纪砂岩，左左岸风化较严严重，地质条条件并非很好好，不太适宜宜修泄水隧洞洞。其次，河岸泄水道道适用于两种种情况①坝型为土石石坝，因为土土石坝一般不不允许坝身过过水，多数情情况是在地形形较好的地方方如垭口处修修河岸泄水道道来泄水。②坝型为重力力坝，但河谷谷狭窄，布置置坝身泄水道道有困难时。本工程坝型已选为为重力坝，并并且设大量泄泄洪要求，河河谷也较宽阔阔，不需要采采用河岸泄水水道的形式。3.4.2水电站站建筑物删除，不要删除，不要因坝址河段坡降并并不大，不适适宜用引水式式厂房，从经经济角度考虑虑，引水式电电站需另设隧隧洞，引水管管线，工程成成本高；水电电站水头较大大，流量不大大，也不宜采采用河床式厂厂房；综合考考虑，用坝挡挡水，将厂房房置于坝后，采采用坝后式厂厂房，坝后式式电站可采用用坝内埋管引引水，更为经经济，厂房应应尽可能靠近近坝体，以减减小引水管路路的工程量和和水头损失，厂厂房多占据主主河槽，可减减小开挖量，获获得高水头并并靠近岸边。3.4.3放空建建筑物放空建筑物是为了了防洪和检修修等目的要放放空水库而布布置的建筑物物，有深孔、隧隧洞和涵管等等。①隧洞因其施工量大大，施工难度度大，速度慢慢，施工场地地狭窄，容易易出现事故，且且施工和材料料的费用巨大大，一般情况况下尽量不采采用隧洞的放放空建筑物的的形式，而且且隧洞对地质质条件要求较较高，需要坚坚硬的地质条条件下才能施施工。②涵管一般用于土石石坝中，它是是将涵管埋在在土石坝的河河床底部，以以避免高速水水流冲刷，且且涵管费用较较高，安装困困难。③本工程河床比较宽宽阔，经过初初步估计能够够布置下深孔孔放空建筑物物，而且我们们已经拟订了了实体重力坝坝的坝型方案案，重力坝中中预留空洞，前前期可作导流流洞，后期作作放空洞，这这样是比较经经济的。3.4.4通航航建筑物删除，不要删除，不要通航建筑物是用于于克服集中水水位落差或地地形障碍而升升降或通过船船舶的水工设设施，又称过船建建筑物。通航航建筑物按功功能可分为升升降船舶的建建筑物和通过过船舶的建筑筑物两类。升升降船舶的建建筑物又可分分为HYPERLINK"/view/84979.htm"船闸与HYPERLINK"/view/1101135.htm"升船机两种基基本型式。此此两种型式的的通航建筑物物在水利枢纽纽中用以克服服集中于拦河河坝的水位差差，使船舶从从一个水位提提升或下降至至另一水位，实实现船舶航行行过坝的目的的。通过船舶舶的建筑物包包括航运隧洞洞与航运渡槽槽，是在人工工运河上常需需采用的通航航建筑物。当当人工运河穿穿越高山时，为为减少大量开开挖而开凿隧隧洞过船。当当人工运河跨跨越山谷或需需架空时，则则需建设航运运渡槽，以使使船舶在架空空的渡槽中通通过。船闸与升船机相比比具有容纳船船队的较大闸闸室，在中低低水头下有较较大的通过能能力，可适应应各种尺度的的船队过闸，采采用广泛。升升船机在高水水头情况下适适应性较强，但但机电设备量量大，制造与与安装精度要要求较高。通航建筑物应靠近近岸边布置，与与电站之间有有足够长的导导水墙，以便便船队停靠和和进出引航道道。船闸应布布置在顺直河河段，闸室一一般布置在坝坝轴线下游。4洪水调节设计4.1调洪演算4.1.1调洪演演算的目的删除，不要删除，不要由正常蓄水位等基基本资料，通通过调洪演算算来确定设计计洪水位和校校核洪水位，为为后期的坝顶顶高程等其他他部分做准备备。水库调洪方式基本本有三种：①自由泄流（敞开泄泄流）。指水水库不承担下下游防洪任务务，水库调洪洪只需解决水水库遭遇设计计标准及校核核标准洪水，在在水库水位超超过防洪限制制水位时为确确保大坝安全全时的泄洪。当当水库承担下下游防洪任务务而入库洪水水超过下游防防洪标准设计计洪水时的泄泄流，也是自自由泄流。②固定泄流。即采用用闸门控制措措施，使水库库下泄流量按按固定值泄放放（一级或多多级固定），各各级控制下泄泄流量值视入入库洪水和控控制点的防洪洪能力而定。对对于调洪能力力较小的水库库，可按入库库流量来判别别属于何级下下泄值,对调洪能力力大的水库洪洪量起主要作作用,宜采用库水水位涨率与入入库流量相结结合方法判定定宜选泄量数数值。③泄洪方式为补偿调调节方式。理理想的补偿调调节方式是根根据区间洪水水预报逐时段段确定水库相相应下泄流量量，使其与区区间洪水流量量组合结果不不超过下游控控制点的安全全允许泄流量量。考虑错峰峰要求的水库库泄流即属于于此种方式。但但这种方式只只适合于水库库泄流至下游游防洪控制点点的传播时间间小于区间洪洪水的预见期期和预报精度度较高的情况况。如果某些些水库泄流传传播到下游防防洪控制点的的时间较长，而而区间洪水集集流却很快，预预见期短，水水库接到区间间水情预报时时已来不及关关闸错峰，那那么，需采用用经验性或统统计性的补偿偿调节洪水方方式。如把区区间地区的某某些暴雨因素素和防洪控制制点涨率等作作为关闸错峰峰的指标。当当上游水库群群共同承担下下游防洪任务务时，一般需需要考虑补偿偿问题，当水水库群洪水具具有同步性时时，选调洪能能力大的，控控制洪水比重重大的水库作作为防洪补偿偿调节水库，其其余为被补偿偿水库。反之之,洪水同步性性差的水库群群,采用补偿方方式时，应将将各库泄流最最大值与区间间洪峰错开，避避免出现组合合更不利情况况。无论在水库的规划划阶段还是在在已建水库的的管理运用阶阶段,水库的调洪洪计算总是必必须的.不过,由于不同阶阶或同一阶段段所遇到的具具体情况不同同,其计算目的的是不同的.水库在规划划阶段,往往是根据据水库的设计计洪水,拟订若个泄泄洪措施方案案,通过调洪计计算,分别求出下下泄洪水过程程、防洪特征征库容、特征征水位、坝顶顶高程以及投投资、效益等等,然后在通过过综比较,选择技术上上可行且经济济合理的水库库、泄洪建筑筑物及下游防防洪工程的规规模和有关参参数;而在水库的的运用管理阶阶段,库容和泄洪洪建筑物的尺尺寸是定值,这时的调洪洪计算是根据据某种频率的的入库洪水或或预报的入库库洪水,在不同防洪洪限制水位时时,求出水库的的洪水位与最最大下泄流量量Qmax,为编制防洪洪调度规程、制制订防洪措施施提供科学依依据,既要尽可能能满足下游防防洪要求,又要保证水水工建筑物的的安全。在规划设计阶段，水水库调洪计算算的目的是为为了找出当一一定防洪标准准的设计洪水水，入库后能能满足防洪要要求的防洪库库容、泄洪建建筑物型式和和尺寸。在水水库建成后，调调洪计算的目目的是寻求合合理的、较优优的水库汛期期控制运用方方式。4.1.2调洪演演算的原理(a)库容曲线线Z-V，以及用水水力学公式计计算Q-Z关系；(b)分析确定定调洪开始时时的起始条件件，起调水位位228m；(c)本次调洪洪计算采用《水水能规划》书书中介绍的列列表试算法计计算，依据书书中所给的水水库洪水调节节原理，采用用水量平衡方方程式式中,——时段始末的入库流流量，,——时段始末的出库流流量，,——时段始末的水库蓄蓄水量，

——计算时段。求出△V后,从而求出了时段末末的库容，再再根据库容曲曲线Z-V可以求出计计算水位，从从而与假定水水位对照如果果其与假定水水位相等则试试算完毕，否否则重新假定定水位重复上上面的过程直直到两者相等等。用已知（设计或预预报）的入库库洪水过程线线Q～t,由起调水位位开始，逐时时段连续求解解方程组，从从而求得水库库出流过程q～t,这就是调洪洪演算的基本本原理。(d)水库蓄泄方程程

水库下泄流流量在溢洪道道尺寸一定的的情况不仅与与堰顶水头有有关即，同时时泄流水头是是库中蓄水量量的函数即，所所以下泄流量量是蓄水量的的函数，由此此二方程可建建立来流量，出出流量和库容容的关系及其其曲线，从而而可推求最高高洪水位和最最大出流量。

调洪演算的的方法：定几几组溢洪道尺尺寸，建立出出流量和水位位的关系，水水位和来流量量的关系，水水位和库容的的关系，以及及他们和时段段的关系，从从而找到预期期目标。常用用方法有列表表试算法和半半图解法。

此处采用半半图解法。4.2泄水建筑物物型式选择删除，不设计删除，不设计本工程已选定实体体重力坝方案案，故泄水建建筑物型式选选择需考虑重重力坝结构的的特点，其泄泄洪方式有：：坝顶溢流和和坝身泄水孔孔泄水。①坝顶溢流其优点是泄洪能力力大，可减小小孔口尺寸，闸闸门上的水压压力小，操作作检修方便。缺缺点是坝身单单薄，需设置置导墙或滑雪雪道结构；实实体的导墙结结构工程量较较大，不经济济；轻型的滑滑雪道结构易易引起振动，稳稳定性不好。此此外，表孔结结构使堰顶以以上坝体失去去空间结构作作用，拱的空空间结构作用用从堰顶高程程以下才得以以发挥。②坝身泄水孔泄水坝身泄水孔方案包包括浅孔方案案和中孔方案案。为合理布布置厂房，浅浅孔或中孔设设在两岸坝段段，对称布置置，可利用水水流对撞消耗耗能量。其优优点与表孔溢溢流方案相同同，合适的孔孔口尺寸对坝坝体应力并无无大的影响；；利用坝身开开孔泄洪可节节省另建溢洪洪道的投资。缺缺点是当水流流过坝后需设设置滑雪道导导墙，需合理理选型和布置置。导墙若做做成排架式，进进厂公路可从从排架间穿过过。此外，应应注意开孔数数量和设置高高程，若同一一高程开孔数数量多，该层层拱圈削弱较较多，应尽量量避免。对于本工程而言，已已经选择了重重力坝，对于于重力坝的坝坝型，为了便便于减小工程程量，使工程程布置紧凑，施施工和运行管管理均方便可可采用坝顶溢溢流的泄洪方方式。这样可可以宣泄大量量的洪水便于于排除其他漂漂浮物，有利利于发挥防洪洪的功能。所所以选择坝顶顶溢流的泄洪洪方式。4.3调洪演算的的方法删除，不需要设计删除，不需要设计4.3.1基本资资料设计洪水水重现期为500年一遇校核洪水水重现起为2000年一遇溢洪道型式及堰顶顶高程的选择择：由于枢纽纽主要作用为为发电，兼做做下游防洪。根根据<<水能规划>>(P227),由基本资料料得本枢纽的的正常蓄水位位为228..0m，所以起调调水位高程取取228.00m。4.3.2泄洪洪方案的选择择：根据坝址地质条件件，确定大致致的泄洪单宽宽流量q为90m3/（s·m）（一般为60～120mm3/（s·m））。溢流坝段下泄流量量Q溢：式中：：最大下泄泄流量或下游游河道安全下下泄流量，；；：安全系数，正常常运用情况，取0.75～0.9，非常情况取1.0；:其他建筑物下泄的的流量，。本枢纽水水库下游防洪洪标准，安全全泄量为3500，按按百年一遇，取取允许最大设设计流量Q溢为3500根据与单宽流量，初初拟溢流堰净净宽，在该工工程中取B=40m。初步拟定方案：44*10与3*13方案一（4孔*110）：依据《水工设计手手册》第六卷卷——泄水与过坝坝建筑物，溢溢洪道的下泄泄流量可按堰堰流公式计算算，即：式中：:溢流系系数，一般取取0.44～0.49,在该设计中中取均值0.465；:侧向收缩系数，初初步设计中可可取ε=0.90～0.95，在该设计计中取均值0.925；:淹没系数，不淹没没时，取；：坝前行进流态影影响系数，，在在该设计中取取。将以上数据代入公公式，可将公公式简化为：：表1-1水库q=f（Z）关系曲线线计算表库水位Z（m）溢洪道堰顶溢洪道泄量库容V（亿m3）水头H（m）（m3/s）2280048229.281.28110.3436650232.684.68771.4379955235.987.981717.657760239.2811.282886.661165240.5812.583399.798867表格超出了页边距表格超出了页边距方案二（3孔*113）：根据堰流公式计算算：:溢流系数，一般取取0.44～0.49,在该设计中中取均值0.43；:侧向收缩系数，初初步设计中可可取ε=0.90～0.95，在该设计计中取均值0.925；:淹没系数，不淹没没时，取；：坝前行进流态影影响系数，，在在该设计中取取。将以上数数据代入公式式，可将公式式简化为：表2-1水库q=ff（Z）关系曲线线计算表库水位Z（m）溢洪道堰顶溢洪道泄量库容V（亿m3）水头H（m）（m3/s）2280048229.281.28107.5167796650232.684.68751.6750061355235.987.981673.654407460239.2811.282812.710035265240.5812.583312.701164867表格超出了页边距表格超出了页边距方案一与方案二进进行对比，方方案二的最大大下泄流量比比方案一的最最大下泄流量量要小，也满满足下泄的需需求，孔口尺尺寸也较方案案一小，便于于施工布置。因因此选定方案案一。4.3.3下游水水位的设计最终选定方案二：：根据图水位与流量量关系图，从从图上查出：：设计洪水位高程▽▽=229.77m相应下游水位高程程▽=153..2m校核洪水位高程▽▽=231..3m相应下游水位高程程▽=154..8m5非溢流坝段的剖面面设计5.1剖面设计的的基本原则非溢流坝段的断面面在任何水平平截面上均应应满足稳定和和应力的要求求，而使工程程量最小的的的三角形剖面面称基本剖面面。为了获得经济合理理的非溢流坝坝剖面，必须须遵循以下三三个原则：满足稳定和强度要要求，保证大大坝安全；工程量小；运用方便；便于施工。5.2拟定基本剖剖面重力坝的基本剖面面是指在自重重、静水压力力（水位与坝坝顶齐平）和和扬压力三项项主要荷载作作用下，满足足稳定和强度度要求，并使使工程量最小小的三角形剖剖面，如图，在在已知坝高H、水压力P、抗剪强度度参数f、c和扬压力U的条件下，根根据抗滑稳定定和强度要求求，可以求得得工程量最小小的三角形剖剖面尺寸。根根据工程经验验，一般情况况下，上游坝坝坡坡率n=0～0.2，常做成铅铅直或上铅直直下部倾向上上游；下游坝坝坡坡率m=0.6～0.8；底宽约为为坝高的0.7～0.9倍。坝基剖面图5.3坝顶高程的的确定坝顶应高于校核洪洪水位，坝顶顶上游防浪墙墙顶的高程应应高于波浪顶顶高程，其与与正常蓄水位位或校核洪水水位的高差，可可根据《混凝凝土重力坝设设计规范》，由由下式(5-1)计算算，应选择两两者中高程的的高者作为选选定高程(5-1)式中：——防浪浪墙顶至正常常蓄水位或校校核洪水位的的高差(m)；——为累计频率为1%%的波浪高度(m)；——波浪中心线至正常常或校核洪水水位的高差(m)；——安全超高，按《混混凝土重力坝坝设计规范》规规定，按下表表2－1采用。表5－1安全超高相应水位坝的安全级别ⅠⅡⅢ正常蓄水位校核洪水位5.3.1设计蓄蓄水位坝顶高高程的确定坝的安全级别为II级，查表2－1得没有表格,=0..7m，由于D=10KKm<20KKm，<20(取50年一遇的风风速)，没有表格宜按官厅水库公式式计算(2-2)(22-3)(2-4)在250~10000之间,故h为累积频率为10%的波高，；则公式（2-2）=1.14mm查《混凝凝土重力坝设设计规范》表表B.6.3得：由式(2－4)得：=0.7+0.771+1.662=3.003m所以，设计蓄水位位坝顶高程=229..7+3.03==232.773m5.3.2校核水水位坝顶高程程的确定坝的安全级别为II级，查表5－1得,没有表格=0.5m，由于D=10KKm<20KKm，<20(取50年一遇的风风速)，宜按官厅厅水库公式计计算同理：没有表格=1.14mm=0.5+0.771+1.662=2.883m所以，校核蓄水位位坝顶高程=231..3+2.773=2344.13m表5-2坝顶顶高程计算成成果计算工况风速波高波长风臃水高安全加高静水位以上超高坝顶高程设计161.6211.620.710.73.03231.03校核161.6211.620.710.53.83234.13表格放在同一页表格放在同一页 两者比较，取大值值，则坝高程程为234.113m。为计算、设设计和施工方方便，在该设设计中，我们们取坝顶高程程为234.113m。防浪墙为1~1.22m，这里取1.2m。则坝顶高高程为235m，最大坝高高为116m。5.4非溢流坝段段的剖面设计计5.4.1坝顶宽宽度一般坝顶宽度取坝坝高的8%-100%，且不小于2m,坝高大约为100米，则定坝坝宽为10米。5.4.2上下游游坡率及折坡坡点本工程设计采用上上游坝面上部部铅直，下部部倾斜，既便便于布置进口口控制设备，又又可以利用一一部分水重帮帮助坝体维持持稳定，这种种形式是实际际工程中经常常采用的一种种形式。根据工程经验，一一般情况下，上上游坝坡坡率率n＝0～0.2，常做成铅铅直或上部铅铅直下部倾向向上游的；下下游坝坡坡率率m＝0.6～0.8；底宽约为为坝高的0.7～0.9倍。当坝体内要求布置置发电引水管管、泄水孔时时，折坡点高高程可定在孔孔口底板高程程以下，起坡坡点的高程一一般在（1/3～2/3）H（H为基本三角角形高度）处处。故取上游面的坝坡坡坡率为n=0.2，上游折坡坡点为泥沙淤淤积高程，186.5米。下游坝坡坡度通常常不变，一般般采用1：0.6～1：0.8，本工程取取值m=0.7。下游折坡点根据上上游校核水位位确定。根据据三角形比例例关系，求出出下游折坡点点高程为219.77m。5.4.3坝底宽宽度坝底宽度：由上下下游起坡点高高程、坡度、边边坡系数等条条件通过几何何关系可得坝坝底宽度为94m，底宽为坝坝高的0.8倍,坝底宽度符符合要求。5.5荷载计算5.5.1重力坝坝承受的荷载载和作用主要要有：=1\*GB3①自重；=2\*GB3②静水压力力；=3\*GB3③扬压力；=4\*GB3④动水压力；；=5\*GB3⑤波浪压力；；=6\*GB3⑥泥沙压力；；=7\*GB3⑦冰压力；=8\*GB3⑧土压力；=9\*GB3⑨温度作用；；=10\*GB3⑩风作用等。荷载组合可分为基基本组合与特特殊组合两类类。基本组合合属于设计情情况或正常情情况，由同时时出现的基本本荷载组成。特特殊组合属校校核情况或非非常情况，由由同时出现的的基本荷载和和一种或几种种特殊荷载组组成。设计时时应从这两类类组合中选择择几种最不利利的、起控制制作用的组合合情况进行计计算，使之满满足规范中规规定的要求。5.5.2荷载计计算在这里分两种工况况进行计算：：设计洪水位位+扬压力；校校核洪水位+扬压力。表4－1荷荷载计算成果果表计算工况㈠设计洪水位㈡校核洪水位水平力总和ΣP＝P1+Pm1-PP2+P0＝554722.15KNNΣP＝P1+Pm1-PP2+P0＝566800.72KNN铅直力总和ΣW＝W+P3+P4++Pm2＝1382008.32KKNΣW＝W+P3+P4++Pm2＝1388111.42KKN图2-1坝体荷载示示意图5.5.3计算所所需数据表2－2基基本数据信息息表1坝基高程：Z=1119.5mm坝顶高程：Z=2235m坝顶宽度：B=110m2上游折坡点：Z==186.55m坡度：n=0.223下游折坡点：Z==219.77m坡度：m=0.77η=0.24水的容重：r0==10KN//m3泥沙浮容重：γss=4KNN/m3混凝土容重：γcc=24KKN/m35抗剪断摩擦系数：：f′=0.6抗剪断凝聚力：cc′=800KKN/m2坝基长度：l=1115m6排水管距上游坝面面距离：Lp=122m渗透折减系数：αα=0.255淤沙高程：Zs==187.55m7设计情况浪高：h=1.662m浪长：l=11..62m波浪中心高：z==1.0m上游水位：z=2229.7mm下游水位：z=1153.2mmm8校核情况浪高：h=1.662m浪长：l=11..62m波浪中心高：z==0.35mm上游水位：z=2231.3mm下游水位z=1554.8m表格超出了页边距表格超出了页边距5.5.4基本荷荷载计算=1\*GB4㈠设计水位情况（1）坝体自重（2）水平水压力上游水平水压力：：下游水平水压力::（3）垂直水压力上游垂直水压力：：下游垂直水压力：：扬压力上游水深=1100.2m；下游水深深=33.77m扬压力包括渗透压压力和浮托力力两部分，渗渗透压力是由由上下游水位位差产生的渗渗流在坝内或或坝基面上形形成的水压力力；浮托力是是由下游水面面淹没计算截截面而产生的的向上水压力力。坝体扬压力分区示示意图====（5）浪压力防洪高水位时风速速采用50年一遇的风风速，即：V=16m//s,D=110km。已知各波浪要素：：式中：——当时，为为累计频率5%的波高；当时，为累计计频率10%的波高。规范规定应应采用累计频频率为1%时的波高，对对应于5%波高，应乘乘以1.24；对应于10%波高，应乘乘以1.41；又因为防洪高水位位情况下，坝坝前水深则属属于深水波，则浪压力按深水波计算：（6）泥沙压力水平泥沙压力：垂直泥沙压力：式中：——泥沙的的浮重度,4KNN/m3；——泥沙的淤积厚度,,67m；——泥沙的内摩擦角,,25O。=2\*GB4㈡校核洪水位情况（1）坝体自重（2）水平水压力上游水平水压力：：下游水平水压力::（3）垂直水压力上游垂直水压力：：下游垂直水压力：：扬压力上游水深深=111.88m；下游水深深=35.33m扬压力包括渗透压压力和浮托力力两部分，渗渗透压力是由由上下游水位位差产生的渗渗流在坝内或或坝基面上形形成的水压力力；浮托力是是由下游水面面淹没计算截截面而产生的的向上水压力力。坝体扬压力分区示示意图====（5）浪压力防洪高水位时风速速采用50年一遇的风风速，即：V=16m//s,D=110km。已知各波浪要素：：式中：——当时，为为累计频率5