枢纽设计计算说明书

枢纽设计计算说明书 3 3 4 6 6 6 7 8 8 9 13 14 18 22 23 23 23 231基本资料及设计数据流域面积为556平方公里，坝址以上控制河流发源于苏塘乡大源锭子，整个流域物产丰富，土地肥沃，下游盛产的木材，竹子等土特产.枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪，航运，养鱼及面，由于水库调洪作用，使平山河下游不致洪水成灾，同时配合下游游也能起到一定的防洪作用，在流域规划中规定本枢纽在通过设计洪地质构造特征有：在平山嘴以南，即石灰岩与砂岩分界处，发现一大无影响，但后者朝南东方向延伸的话，则可能通向库壁，待将来蓄水1%=1860m3/s，Q0..5%=1550m3/s，Q1%=1480m3/s，多年平均来水量为4.55亿m3。2）气象：多年平均风速10m/s，水库吹程D=9Km，多年平均降雨量430mm/年，库区水路：由B城至溪口为南江段上水，自溪口至C城系睦水主流，为内河航运，全长256公里，可通行3～6吨木船，枯水季只能通行3吨以下船只，水运1.2设计数据5）水库放空隧洞：为便于检修大坝和其它建筑物，拟利用导流隧洞作放空洞，洞底高程3）石料：可在坝址下游附近开采，石质为石灰岩及砂岩，d（KN/m3)W最优(%)n(%)ΦC(Kpa）K（cm/s)-6-5-3d（KN/m3)(%)K（cm/s)-2d（KN/m3)孔隙率n(%)2枢纽布置2.1枢纽的组成建筑物及等级2）水库枢纽等别：根据规范规定，对具有综合利用效益水工建筑物，所以本枢纽中的拦河大坝、溢洪道、水电站建筑2.2各组成建筑物的选择材料运输不方便，且不能利用当地筑坝材料，谷段；而且坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。该河实行机械化施工，也能充分利用当地建筑材料，覆盖层岸有马鞍形垭口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽与堰上水流方向一采用有压式引水隧洞与灌溉渠首连接。进口设有拦污栅、进水喇叭2.3枢纽总体布置方案的确定综合考虑各方面因素，最后确定枢纽布置直接绘3土石坝设计3.1坝型选择坝基处理型式、坝体与泄水引水建筑物等的连接；枢纽的开发目标和运公里河滩范围内及平山河出口处两岸河滩开采。石料可以用采石场开采，采石场可用坝轴线下游左岸山沟较合适，其石质为石灰岩、砂岩，质量良好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开从建筑材料上说，该枢纽坝型选择均质坝、多种土质小，有利于渗流稳定和减少通过坝体的渗流量，此外坝体和坝基、岸触渗径比较长，可简化防渗处理。但是，由于土料抗剪强度比用在其和砂等材料的抗剪强度小，故其上下游坝坡比其他坝型缓，填筑工程寒及降雨影响，有效工日会减少，工期延长，故在寒冷及多雨地区的如果坝壳沉降大，将使斜墙开裂；与岸坡及混凝土建筑物连接不如心触应力比心墙小，同地基结合不如心墙坝；断面较大，特别是上游坡开采，储量多，可供筑坝使用，这样便于分别从上下游上料，填筑透水取工期。心墙坝的优点还有：心墙位于坝体中间而不依靠在透水坝壳上有利于心墙与地基结合，提高接触面的渗透稳定性；当库水位下降时，速排泄，有利于上游坝坡稳定，使上游坝坡比均质坝或斜墙坝陡；下游下游坝坡也可以设计得比较陡；在防渗效果相同的情影响相对小些；位于坝轴线上的心墙与岸坡及混凝3.2坝体剖面设计坝顶高程等于水库静水位与超高Y之和，并分别按以下运用 cosb(3.2)Hm——坝前水域平均水深，m；表3.1安全加高A（单位：m）下面采用我国水利水电科学研究院推荐的计算波浪在坝坡上的爬高R，R=0.45hlm-1n-0.6（3.3）式中：hl——设计波高，hl=0.0166V054D13m；n——坝坡护面糙率,上游拟采用浆砌石勾缝，取n=0hl=0.0166×105/4×91/3=0.614m，则R=0.45×0.614×2.5-1×0.025-0.6=1.0108m。003.3防渗体设计本设计粘土允许坡降[J]=4，上下游最大作用水头差H=113.50-62.50=51.00m（下游无水心墙顶部应设保护层，防止冰冻和干裂。保护3.4坝体排水设计常用的坝体排水有以下几种型式：贴坡排水、棱且有支撑坝体增加稳定的作用，且易于检修，是效3）坝内排水：其中褥垫排水对不均匀沉降的适应性位高过排水设施时，降低浸润线的效果将显著降低；网状排水施工麻3.5反滤层和过渡层1585——被保护土的控制粒径和特征粒径，小于该粒径的土分别占总重的15%及85%。上述两式同样适用于选择第二、三层反滤料,当选择第二层被保护土，二选择第三层反滤料时，则以第9d85<0.2mm，取D15等于0.2mm。若4d15<0.1mm时D15不小于0.1mm。D15(块石)/d85(垫层)≤10，D15(垫层)/d85(垫层下被保护土层)≤5。行反滤层的设计，只能参考相关规范和已建工程进行初第一层：d50=0.5mm，厚20cm；第二层：d50=2.0mm，厚30cm。第一层：d50=30mm，厚20cm；第二层：d50=90mm，厚60cm。坝顶及心墙反滤层，棱体排水及反滤层、岸坡排3.6护坡设计2）下游护坡：下游设厚度为40cm的碎石护坡，护坡下面设厚度为40cm的粗砂垫层。3.7顶部构造3.8马道和坝顶、坝面排水设计3.8地基处理及坝体与地基岸坡的连接用水泥砂浆填缝。铺盖同时还应与粘土心墙相连，向上库区及截水槽横断面拟定：边坡采用1：2.0；底宽，渗径不小于（1/3～1/5）H，其中H为最大3.9渗流计算-6 建立各段的运动方程式，然后根据水流的连续性求解渗..1:30..1:3.251:3.251:2.751:2.75 1:3.51:1.5浸润线1:3.51:1.5大坝剖面图dq-5m3/(s从地形地质平面图上可大致量得大坝沿坝轴线长L=400m，沿整个坝段的总渗流量Q=mLq,式中m是考虑到坝宽、坝厚、渗流量沿坝轴线的不均匀性而加的折减系数，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坝坡稳定计算（只作下游坡一个滑弧面的计算）W1W111D11DPPPPW2W2BB2222RAR1212(tgφ2kc(tgφ3kc32.kc=2.5>kcmin=1.35（2级水工建筑物正常运用情况下=。2.溢洪道设计给出了两种方案，设计时根据实际情况任选其一。4溢洪道设计（方案一）4.1溢洪道路线选择和平面位置的确定根据本工程地形地质条件，选择正槽式溢洪道，引水渠末端设置4.2溢洪道基本数据4.3工程布置计算公式：Q=vA，A=(B+mH)H，假设v=3m/s。矮，荷载小，经比较选用无坎宽顶堰，断面为(2.5H<d<10H)，堰宽由流量方程求得，具体计表4.3溢洪道控制段宽顶堰堰宽计算（忽略行进流速水头v2/2g=32/2×9.8=0.459m）m鼻坎下游设置长L=50m的护袒。4.4溢洪道水力计算2gQQBik——临界坡降；Bk——相应临界水深的水面宽，m；v=qhE1+iL=E2+hf，E1=+h1，E2=E2——2-2断面的比能，m；hf——沿程水头损失，m；L——断面间的长度，m；n——泄槽糙率，底板是混凝土衬砌石，侧壁为干砌石，取n=02）临界水深hk和临界坡降ik的计算见表4.4。kk表4.4临界水深h和临界坡降kkQBkqkAkckRknCkQBiA0c0R0nK=ACR0R0Q0=K0ii设计洪水位（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按经验公式计算：L=(10~15)q23设计：L=14×=84.7m校核：L=14×=97.7m计算公式：ha=v——未计入波动及掺气计算断面上的平均流速，m/s；宜采用较大值，此处取x=1.3。表4.7掺气水深计算结果hvx选用结构简单、施工方便、鼻坎上水流平顺、挑距较远、应用广泛1——坎顶垂直方向水深，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——冲坑深度，m；H——上下游水位差，m；H2——下游水深，m；a——冲坑系数，坚硬完整的基岩a=0.9~1.2，坚硬但完整性较差的基岩a=1.2~1.5，软弱破碎、裂隙发育的基岩a=1.5~2.0。此工程下游河床存在破碎带和一假想逆断层，岩层裂隙发育，所以取a=1.8。计算情况Z上（m）H（m)aqH2tk设计水位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构造设计块石水泥勾缝。衬砌纵向接缝采用平接缝，沿水流向横缝采用搭接型止施工时水泥浆或运用时泥沙堵塞排水沟，各横向排水沟的水流应通4.6地基处理及防渗堰顶处来自水重和底板的重量较大，泄槽段高速水流的冲击作芯获得率较小，故需进行地基处理，初步拟定采用局部水4溢洪道设计（方案二）4.1泄水方案选择4.3控制堰段1)确定定型设计水头Hd定型设计水头：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点坐标：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的值主要取决于P1/Hd、H0/Hd的值。P/Hd=3.5/4.8=0.729；查表取值：m=0.48闸门型式选用平板钢闸门，最大泄流能力按闸门敞开计算，即相对开度n=1，最大泄4.4泄槽水面线计算故泄槽i=30/120=0.25。Hd=5.6m，P2=3m,cosθ=0.97,H0=Hd+P2=8.3m取几组h1值代入公式右边得到的结果与h1比较，若1值代入公式进行计算，直到等式两边的值相等。表格1试算法求h1的值2.502.132.212.232.212.21其余各流段的计算完全相同，为清晰起见，采用h(m)v(m/s) v(m/s)R(m) 2(m)JΔl(m)ΣΔl2.2110.8552.