水利樞紐畢業(yè)設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　第一章 樞紐任務及樞紐基本資料2</p><p>　　第一節(jié) 樞紐任務2</p><p><b>　　一、發(fā)電2</b></p><p

2、><b>　　二、灌溉2</b></p><p><b>　　三、防洪2</b></p><p><b>　　四、漁業(yè)2</b></p><p><b>　　五、過木2</b></p><p><b>　　六、其它3</b&

3、gt;</p><p>　　第二節(jié) 樞紐的基本資料3</p><p><b>　　一、自然地理3</b></p><p><b>　　二、工程地質5</b></p><p><b>　　三、筑壩材料6</b></p><p><b>

4、　　四、庫區(qū)經濟6</b></p><p><b>　　五、其他6</b></p><p>　　第二章 主要建筑物型式選擇和樞紐的布置8</p><p>　　第一節(jié) 樞紐的建筑物組成和工程等級與建筑物級別8</p><p>　　一、樞紐的建筑物組成8</p><p>　　

5、二、工程等級與建筑物級別8</p><p>　　第二節(jié) 主要建筑物型式的選擇9</p><p><b>　　一、壩型的選擇9</b></p><p>　　二、溢流壩泄水方式的選擇11</p><p>　　三、水電站系統(tǒng)型式的選擇12</p><p>　　第三節(jié) 樞紐布置12<

6、/p><p>　　一、樞紐布置的一般原則12</p><p>　　二、各建筑物的具體要求13</p><p><b>　　三、方案比較13</b></p><p>　　第三章 擋水壩設計15</p><p>　　第一節(jié) 擋水壩壩頂高程確定和擋水壩剖面設計15</p><

7、;p>　　一、壩頂高程的計算15</p><p>　　二、壩頂寬度計算17</p><p>　　三、壩底寬度計算17</p><p>　　四、壩面坡度計算17</p><p>　　第二節(jié) 擋水壩的穩(wěn)定分析和應力計算18</p><p><b>　　一、荷載計算18</b><

8、;/p><p>　　二、各荷載對壩底形心的偏心距及力矩27</p><p>　　三、穩(wěn)定性分析32</p><p>　　四、壩基面應力分析33</p><p>　　第四章 溢流壩剖面設計36</p><p>　　第一節(jié) 孔口設計36</p><p>　　一、泄水方式的選擇36<

9、/p><p>　　二、溢流孔口流量Q溢的確定36</p><p>　　三、單寬流量的選擇36</p><p>　　四、溢流壩段凈寬L計算36</p><p>　　五、溢流壩段總長度L0的確定37</p><p>　　六、堰頂高程的確定37</p><p>　　七、閘門高度的確定38<

10、;/p><p>　　八、定型設計水頭Hd的確定38</p><p>　　第二節(jié) 溢流壩剖面設計38</p><p>　　一、堰頂曲線段38</p><p><b>　　二、反弧段40</b></p><p>　　三、中間直線段41</p><p>　　第三節(jié) 消能

11、計算42</p><p><b>　　一、鼻坎型式42</b></p><p><b>　　二、鼻坎高程43</b></p><p>　　三、反弧段半徑43</p><p><b>　　四、挑射角43</b></p><p><b>

12、　　五、挑距計算43</b></p><p>　　六、沖刷坑深度計算44</p><p>　　第五章 壩身泄水孔的設計46</p><p>　　第一節(jié) 泄水孔直徑選定46</p><p>　　第二節(jié) 進水口體形設計46</p><p>　　第三節(jié) 閘門與門槽47</p>&

13、lt;p>　　第四節(jié) 孔身段設計48</p><p>　　第五節(jié) 漸變段48</p><p>　　第六節(jié) 平壓管和通氣孔50</p><p><b>　　一、平壓管50</b></p><p><b>　　二、通氣孔51</b></p><p>　　第七

14、節(jié) 消能工型式的選則51</p><p>　　第六章 水電站壩段設計53</p><p>　　第一節(jié) 有壓鋼管的布置和孔徑的確定53</p><p>　　一、壓力鋼管的布置53</p><p>　　二、孔徑的確定53</p><p>　　第二節(jié) 有壓進水口設計53</p><p&

15、gt;　　一、有壓進水口的高程確定53</p><p>　　二、有壓進水口的輪廓尺寸54</p><p>　　第七章 細部構造56</p><p>　　第一節(jié) 壩頂構造56</p><p>　　一、非溢流壩壩頂構造56</p><p>　　二、溢流壩壩頂構造57</p><p>

16、　　第二節(jié) 廊道系統(tǒng)59</p><p>　　一、基礎灌漿廊道59</p><p>　　二、檢測和壩體排水廊道59</p><p>　　第三節(jié) 壩體分縫與止水60</p><p><b>　　一、壩體分縫60</b></p><p><b>　　二、止水60</b&

17、gt;</p><p>　　第四節(jié) 壩體排水61</p><p>　　第五節(jié) 壩體混凝土分區(qū)62</p><p>　　第八章 地基處理64</p><p>　　第一節(jié) 壩基的開挖與清理64</p><p>　　一、開挖深度的確定64</p><p>　　二、開挖形狀和坡度64

18、</p><p>　　第二節(jié) 壩基灌漿65</p><p><b>　　一、固結灌漿65</b></p><p><b>　　二、帷幕灌漿65</b></p><p>　　第三節(jié) 壩基排水66</p><p>　　一、壩基排水目的66</p>&l

19、t;p>　　二、壩基排水的排水孔的布置及方向66</p><p>　　第四節(jié) 斷層的處理67</p><p><b>　　總 結68</b></p><p><b>　　致 謝69</b></p><p>　　參 考 文 獻70</p><p><

20、b>　　緒 論</b></p><p>　　為了進一步培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的能力，為了讓我們更好地適應國家的基礎建設、科技進步和社會發(fā)展，特別是為了能使我們盡快地適應即將面臨的工作，成為一名合格的水利水電工程技術人員，我們進行了歷時兩個多月的A江水利樞紐畢業(yè)設計。</p><p>　　通過大學近四年的系統(tǒng)學習，我們已經初步掌握了水工設計的基礎知識,本次畢業(yè)設計是我們根據(jù)

21、自己所學的知識，參考許多相關的教材、設計手冊和規(guī)范，并在指導教師的指導下完成的。</p><p>　　本設計共八章，包括了：樞紐的任務和基本資料、樞紐布置、非溢流壩設計、溢流壩設計、泄水孔的設計、水電站壩段設計等內容。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設計，我提高了如下幾方面的能力：</p><p>　　（1）鞏固了基礎課和水工建筑物課的理論知識；</p>

22、;<p>　　（2）初步具有了正確的設計思路，提高了分析、解決實際工程問題的能力；</p><p>　?。?）提高了設計、計算、查閱資料、繪圖和編寫說明書的能力；</p><p>　　（4）從其他同學身上學到了嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、踏實肯干的精神和踴躍探索積極討論的精神；</p><p>　?。?）知道了在今后的工作中要靈活運用書本的知識，不能死板的硬套，知

23、道了工程實例的重要性，更知道了將來我要學的東西還有很多。</p><p>　　在這次畢業(yè)設計中我得到xx老師的指導和其他很多同學的幫助，在此，對他們表示誠摯的謝意。</p><p>　　由于時間倉促，知識水平有限本設計中難免有些不足之處，希望各位老師、同學批評指正。</p><p>　　第一章 樞紐任務及樞紐基本資料</p><p><

24、;b>　　第一節(jié) 樞紐任務</b></p><p>　　本工程同時兼有防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合作用。</p><p><b>　　一、發(fā)電</b></p><p>　　水電站裝機容量為20萬千瓦，多年平均發(fā)電量5.09億度。</p><p>　　本電站4臺5萬千瓦機組。正常蓄水位為184.25米，

25、汛期限制水位為182米，死水位164米，4臺機滿載流量338立方米/秒，相應尾水位103.5米。</p><p>　　廠房型式為壩后式，主廠房平面尺寸為81×18平方米，發(fā)電機層高程114.8米，尾水底板高程90.8米，廠房頂高程130.5米。副房平面尺寸為66×10平方米。安裝場尺寸為21×18平方米。開關站尺寸為20×75平方米。</p><p>

26、;<b>　　二、灌溉</b></p><p>　　本工程建成后，可增加保灌面積50萬畝。</p><p><b>　　三、防洪</b></p><p>　　減輕洪水對A市和A平原的威脅，在遇到5000年一遇和1000年一遇的洪水時，經水庫調洪后，洪峰流量由原來的14900立方米/秒、11700立方米/秒分別削減為7850

27、立方米/秒、6850立方米/秒。要求設計洪水時最大下泄流量限制為6850立方米/秒。其他參數(shù)見表1。</p><p>　　表1 洪水標準的調洪成果</p><p><b>　　四、漁業(yè)</b></p><p>　　正常蓄水位時，水庫面積為35.60平方公里，可為發(fā)展養(yǎng)殖創(chuàng)造有利條件。</p><p><b>

28、　　五、過木</b></p><p>　　根據(jù)林業(yè)部門的要求，木材過壩量每年為33.3萬立方米。其木材最大長度為12米，大頭直徑為115厘米。</p><p><b>　　六、其它</b></p><p><b>　　五年完工。 </b></p><p>　　第二節(jié) 樞紐的基本資料

29、</p><p><b>　　一、自然地理</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┝饔蚋艣r</b></p><p>　　A江是我國東南一條河流，流向自西向東，流經A省南部地區(qū)，匯人東海，干流全長153公里，流域面積4860平方公里。</p><p>　　壩址以上流域面積2761平方公里，流域境內

30、為山區(qū)，平均海拔高度為662米，最高峰達1921米，流域境內氣候濕潤，雨量充沛，屬熱帶氣候。徑流主要來自降雨，小部分由地下水補給，每年4～9月為汛期，其中5、6兩月為梅雨季節(jié)，河道坡降上游陡，下游緩，平均坡降6.32～0.97%，因河道陡，調蓄水能力低，匯流快，由暴雨產生的洪水迅速漲落，一次洪水過程線尖瘦，屬典型的山區(qū)性河流。</p><p>　　流域境內，以農林為主，森林茂盛，植被良好，水土流失不嚴重，樞紐下游

31、為A省的重要農付業(yè)生基地A平原。</p><p>　　壩址下游約50公里有縣級城市兩座，在河流入海處，有省轄市一座。</p><p><b>　?。ǘ夂蛱匦?lt;/b></p><p><b>　　1.氣溫</b></p><p>　　壩址處的多年平均氣溫為17.3℃，月平均最低氣溫5℃（1月份）、

32、最高29℃（7月份）。實測極端最低氣溫-8.2℃ (1月份)、最高氣溫為40.6 ℃(7月份)。</p><p><b>　　2.濕度</b></p><p>　　年平均相對濕度為79%左右，其中6月份87%為最大，1月份72%為最小，日變化較大。</p><p><b>　　3.降雨量</b></p>&l

33、t;p>　　壩址以上流域的年平均降雨量為1860毫米，實測最大降雨量為2574毫米，最少為1242毫米。雨量在年內分配不均，其中4～9月份占全年雨量的80%，5～6月占全年雨量的1/3，往往形成起伏多峰的洪水。各月降雨量的雨型及日數(shù)統(tǒng)計見表2。</p><p>　　表2 各月降雨量的雨型及日數(shù)統(tǒng)計表</p><p><b>　　4.蒸發(fā)量</b></p&

34、gt;<p>　　壩址處多年平均蒸發(fā)量為1349毫米，其中以7月份為最大，月蒸發(fā)量為217毫米，2月份為最小，月蒸發(fā)量為45.5毫米。</p><p><b>　　5.風向風力</b></p><p>　　實測最大風速為17米/分，風向西北偏西，吹程4.5公里。多年平均最大風速成為：汛期為12米/分，非汛期為13米/分。風向向基本垂直壩軸線，吹程4公里。

35、</p><p><b>　?。ㄈ┧奶匦?lt;/b></p><p><b>　　1.正常徑流</b></p><p>　　根據(jù)資料分析，壩址處的多年平均流量為100m3/s，多年平均總量為31.5億m3，各頻率的月平均量見表3。</p><p>　　表3 各頻率的平均量 （單位：m3/s）<

36、;/p><p><b>　　2.洪峰流量及總量</b></p><p>　　據(jù)水文資料推算，壩址處的洪峰流量及總量如下：</p><p><b>　　（1）洪峰流量</b></p><p>　　Q=3310 m3/s，Cv=0.45，Cs=4Cv，皮Ⅲ型線。各頻率流量見表4。</p>&l

37、t;p>　　表4 各頻率流量表</p><p><b>　?。?）洪峰總量</b></p><p>　　三日洪水總量的均值W=3.5億m3，Cv=0.38，Cs=3Cv，皮IV型線。各頻率洪流量見表5。</p><p>　　表5 各頻率洪流量表</p><p>　　△可能最大三日洪量為15.4億m3。</

38、p><p>　?。?）施工期各設計洪水頻率流量見表6。</p><p>　　表6 施工期各設計洪水頻率流量表</p><p>　　3.固體徑流量及水庫淤積</p><p>　　據(jù)水文站實測資料分析，年固體徑流總量為331萬噸，百年后水庫淤積高程115 m。淤沙浮容重為8.5 kN/m3，內摩擦角為100。</p><p>

39、;<b>　　4.其它</b></p><p>　　本壩址地震烈度為70。</p><p><b>　　二、工程地質</b></p><p><b>　　（一）壩址工程地質</b></p><p><b>　　1.地貌</b></p><

40、;p>　　壩址處的河床寬度約100 m。河底高程約100 m，水深1～3 m。</p><p>　　河床覆蓋層由大塊石、卵石組成。厚度約5～6m，兩岸山坡為第四系覆蓋層，厚度為5～10m左右。河谷近似梯形，兩岸約400～600。</p><p><b>　　2.巖性和工程地質</b></p><p>　　壩基為花崗斑巖，風化較淺，巖性均一

41、，新鮮堅硬完整，抗壓強度達120~200 MPa。</p><p>　　壩址的地質構造簡單，無大的地質構造，緩傾角節(jié)理延伸短，整體滑動可能性很小。但陡傾角節(jié)理較發(fā)育，以構造節(jié)理為主，左右岸各有走向互相垂直的二組節(jié)理。其中一組近于平行山坡等高線，方向見地形圖，節(jié)理傾角約350～900，節(jié)理面無夾泥存在。壩址處的水文地質較簡單，未發(fā)現(xiàn)裂隙承壓水。</p><p>　　3.巖石的物理力學性質&l

42、t;/p><p>　　巖石的物理力學性質見表7。</p><p>　　表7 巖石的物理力學性質表</p><p>　　相對隔水層離基巖表面深15 m。</p><p><b>　?。ǘ靺^(qū)工程地質</b></p><p>　　庫區(qū)巖性以火山巖和沉積巖為主，皺褶規(guī)模不大，均為背斜，兩翼地層平緩，且不

43、對稱。有較大的斷層二條，這些皺褶和斷層呈北東向展開，以壓扭性為主，傾角較陡，延伸長度達幾到幾十公里，斷層單寬1米左右，個別達10米以上。斷層破碎都已膠結。</p><p>　　庫區(qū)水文地質簡單，以裂隙水為主，地下分水嶺高程均高出庫水位以上。</p><p><b>　　三、筑壩材料</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┦?lt

44、;/b></p><p>　　壩區(qū)大部分為花崗斑巖，基巖埋深淺，極易開采，且河床覆蓋層中的塊石、卵石亦可利用，因此筑壩石料極易解決。</p><p><b>　　砂料</b></p><p>　　在壩下游勘探6個砂料場，最遠料場離壩約9公里，以石英破碎帶的料料場為主，初估砂料儲量約430萬m3。</p><p>　

45、　經質量檢驗，砂石料符合規(guī)范要求。</p><p>　　壩址處缺乏筑壩的土料。</p><p><b>　　四、庫區(qū)經濟</b></p><p>　　庫區(qū)除有小片盆地外，其余多為高山峽谷地帶。耕地主要分布在小片盆地上，高山上森林茂密。在正常蓄水位時，需遷移人口21444人，拆遷房屋19240間，淹沒、浸沒耕地16804畝，淹沒森林面積18450

46、畝，淹沒縣鄉(xiāng)建造的二座小型水電站（裝機2210 kW）等，共需賠償費4120萬元。</p><p><b>　　五、其他</b></p><p><b>　?。ㄒ唬ν饨煌?lt;/b></p><p>　　本壩址上游左岸30公里處有鐵路干線、車站，另有公路與壩址下游50公里的兩座縣于相通，兩縣城有公路和水路與河流入海處的省轄市

47、相連，對外交通較為方便。</p><p>　?。ǘ└綄俟S和生活建筑區(qū)</p><p>　　壩址下游兩岸有較大的沖積臺地，地形平緩面積較大，適宜布置附屬工石和生活建筑區(qū)。</p><p><b>　　（三）負荷位置</b></p><p>　　本電站主要供應壩下游A平原的農村生產用電及省轄市的工業(yè)用電，并擔負A電網的部

48、分調峰任務。</p><p>　?。ㄋ模雾斢须p線公路布置的要求。</p><p>　　第二章 主要建筑物型式選擇和樞紐的布置</p><p>　　第一節(jié) 樞紐的建筑物組成和工程等級與建筑物級別</p><p>　　一、樞紐的建筑物組成</p><p>　　根據(jù)樞紐的任務，可知樞紐的主要建筑物組成如下：擋水壩段、溢

49、流壩段、泄水</p><p>　　底孔壩段、電站壩段及其建筑物。</p><p>　　二、工程等級與建筑物級別</p><p>　　根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》以及該工程的一些指標確定工程等級如下：</p><p>　　（1）各效益指標等別</p><p>　　根據(jù)樞紐灌溉面積50萬畝，判斷屬于Ⅱ等工程；

50、根據(jù)電站裝機容量20萬千瓦，判斷屬于Ⅲ等工程；根據(jù)保護城鎮(zhèn)的重要性，判斷屬于Ⅱ等工程。</p><p><b>　?。?）水利樞紐等級</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對具有綜合利用效益的水電工程，各效益指標分屬不同的等別時，整個工程的等級應按其最高的等別確定，故本水利樞紐為Ⅱ等工程。</p><p>　　（3）水工建筑物的級別<

51、;/p><p>　　根據(jù)水工建筑物級別的劃分標準，Ⅱ等工程的主要建筑物為2級水工建筑物，所以本樞紐中擋水壩段、溢流壩段、泄水底孔壩段、電站壩段及其建筑物為2級水工建筑物，次要建筑物為3級水工建筑物。</p><p>　　注1：水利水電工程分等指標見表8。</p><p>　　表8 水利水電工程分等指標</p><p>　　注2：永久性水工建筑物

52、的級別見表9。</p><p>　　表9 永久性水工建筑物的級別</p><p>　　第二節(jié) 主要建筑物型式的選擇</p><p><b>　　一、壩型的選擇</b></p><p>　　壩型有三種類型：重力壩、拱壩、土石壩。</p><p><b>　　（一）重力壩方案</b

53、></p><p>　　重力壩在水壓力及其他荷載作用下，主要依靠壩體自重產生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求；同時依靠壩體自重產生的壓應力來抵消由于水壓力產生的拉應力，以滿足強度的要求。且重力壩有如下的優(yōu)點：</p><p>　　（1）結構作用明確，設計方法簡單，安全可靠。</p><p>　?。?）對地形地質條件適應性強。</p><p>　　

54、（3）樞紐泄洪問題容易解決。</p><p>　?。?）便于施工導流。</p><p><b>　?。?）施工方便。</b></p><p>　　同時，壩區(qū)大部分為花崗斑巖，基巖埋深淺，極易開采，且河床覆蓋層中的塊石、卵石亦可利用，因此筑壩石料極易解決。在壩下游勘探6個砂料場，最遠料場離壩約9公里，以石英破碎帶的料料場為主，初估砂料儲量約430

55、萬m3。經質量檢驗，砂石料符合規(guī)范要求。且對外交通較為方便，所需水泥等其他材料運輸方便。所以該方案可行。</p><p><b>　?。ǘ┕皦畏桨?lt;/b></p><p>　　拱壩是固接與基巖的空間殼體結構，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面豎直的或向上游凸出的曲線形。壩體結構既有拱作用又有梁作用，其承受的荷載一部分通過拱的作用壓向兩岸，另一部分通過豎直梁的作用傳

56、到壩底基巖。與其他壩型相比拱壩具有以下特點：</p><p>　?。?）穩(wěn)定特點。壩體的穩(wěn)定主要依靠兩岸拱端的反力作用，不像重力壩那樣依靠自重來維持穩(wěn)定。</p><p>　　（2）結構特點。拱壩屬于高次超靜定結構，超載能力強，安全度高，當外荷載增大或壩的某一部分發(fā)生局部開裂時，壩體的拱和梁作用將會自行調整，使壩體應力重新分配。</p><p>　?。?）荷載特點。

57、拱壩壩身不設永久伸縮縫，溫度變化和基礎變形對壩體應力的影響比較顯著，設計時，必須考慮基巖變形，并將溫度作用列為一項主要荷載。</p><p>　　由于拱壩剖面較薄，壩體幾何形狀復雜，因此，對于施工質量、建筑材料強和防滲要求等都較重力壩嚴格。除此之外，拱壩對地形的要求是左右兩岸對稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的峽谷段。</p><p>　　由于壩址處的河床寬度約100 m，寬度較大，

58、不宜建拱壩。所以該方案不可取。</p><p><b>　?。ㄈ┩潦瘔畏桨?lt;/b></p><p>　　土石壩是指由土、石料等當?shù)夭牧咸钪傻膲危菤v史最為悠久的一種壩型，是世界壩工建設中應用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。其得到廣泛應用和發(fā)展的主要原因是：</p><p>　?。?）可以就地、就近取材，節(jié)約大量的水泥、木材和鋼材，減少工地的

59、外線運輸。</p><p>　?。?）能適應各種不同的地形、地質和氣候條件。</p><p>　?。?）大容量、多功能、高效率施工機械的發(fā)展，提高了土石壩的壓實密度，減少了土石壩的斷面，加快了施工進度，降低了造價，促進了高土石壩建設的發(fā)展。</p><p>　?。?）由于巖土力學理論、試驗手段和計算技術的發(fā)展，提高了分析計算水平，加快了設計進度，進一步保障了大壩設計

60、的安全可靠性。</p><p>　　（5）高邊坡、地下工程結構、高速水流消能防沖等土石壩配套工程設計和施工技術的綜合發(fā)展，對加速土石壩的建設和推廣也起到了重要的促進作用。</p><p>　　由于壩址處缺乏筑壩的土料，所以該方案不可取。</p><p>　　綜上可得壩型初步選擇重力壩。</p><p>　　而重力壩的形式比較多，主要可分為實體

61、重力壩、空腹重力壩、寬縫重力壩等。下面介紹這幾種壩型的優(yōu)缺點。</p><p><b>　　1.空腹重力壩</b></p><p>　　空腹重力壩的優(yōu)缺點：較實體重力壩節(jié)省砼20%左右，由于空腔下部不設地板，減少了揚壓力；可以減少壩基開挖量；壩體前后腿嵌固于巖體內，有利于壩體的抗滑穩(wěn)定；前后腿應力分布均勻，壩踵壓應力較大；有利于砼散熱；壩體施工可以不設縱縫；便于檢測和

62、維修；可在空腹中布置電站廠房等優(yōu)點。但空腹重力壩設計繁難；施工復雜；工期長；鋼筋和模板用量較實體重力壩多；如在空腔內布置水電站廠房，施工干擾大。</p><p><b>　　2.寬縫重力壩</b></p><p>　　寬縫重力壩具有以下一些優(yōu)點：充分利用了混凝土的抗壓強度；揚壓力顯著降低；混凝土方量較實體重力壩可節(jié)約10％～20％，甚至更多；寬縫增加了壩塊的側向散熱面

63、，加快了壩體混凝土的散熱進程；便于檢測和維修。從結構角度看，壩體內部應力較低，在該處將厚度減薄也是合理的。但也有一些缺點，如：增加了模板用量，立模也較復雜；分期導流不便；在嚴寒地區(qū)，對寬縫需要采取保溫措施。</p><p><b>　　3.實體重力壩</b></p><p>　　實體重力壩有以下優(yōu)點：</p><p>　?。?）相對安全可靠,耐

64、久性好，抵抗?jié)B漏、洪水漫溢、地震和戰(zhàn)爭破壞能力都比較強；</p><p>　?。?）設計、施工技術簡單，易于機械化施工；</p><p>　　（3）對不同的地形和地質條件適應性強，任何形狀河谷都能修建重力壩，對地基條件要求相對地說不太高；</p><p>　?。?）在壩體中可布置引水、泄水孔口，解決發(fā)電、泄洪和施工導流等問題。</p><p>

65、;<b>　　實體重力壩的缺點:</b></p><p>　?。?）壩體應力較低，材料強度不能充分發(fā)揮；</p><p>　?。?）壩體體積大，耗用水泥多；</p><p>　　（3）施工期混凝土溫度應力和收縮應力大，對溫度控制要求高。</p><p>　　為了能夠適應于大型機械化作業(yè)，施工速度快，工期短，使工程盡早建成

66、早日供水發(fā)電，提前受益，故本工程壩型選用實體重力壩。</p><p>　　二、溢流壩泄水方式的選擇</p><p>　　溢流壩泄水方式有壩頂溢流和壩身泄水孔。在水利樞紐中，泄水重力壩可以承擔泄洪、向下游輸水、排沙、放空水庫和施工導流等任務。</p><p>　?。ㄒ唬雾斠缌骺卓谛褪降倪x擇</p><p>　　壩頂溢流孔口型式分為：開敞溢流式

67、和大孔口溢流式。</p><p><b>　　1.開敞溢流式</b></p><p>　　開敞溢流式除宣泄洪水外，它還可以排除冰凌和其他漂浮物。堰頂可以設閘門，也可不設。不設閘門的溢流孔，堰頂高程與水庫的正常高水位齊平，泄洪時庫水位壅高，淹沒損失加大，非溢流壩壩頂高程也相應提高，但結構簡單，管理方便。適用于泄水量較小、淹沒損失不大的中、小型工程。設置閘門的溢流孔，其閘

68、門頂略高于正常蓄水位，堰頂高程較低，可以調節(jié)庫水位和下泄流量，減少上游淹沒損失和非溢流壩工程量。通常大、中型工程的溢流壩均設有閘門。</p><p><b>　　2.大孔口溢流式</b></p><p>　　大孔口溢流式，上部設有胸墻，堰頂高程較低。這種型式的溢流孔可按洪水預報提前放水，加大蓄洪庫容，從而提高了調洪能力。當庫水位低于胸墻時，下泄水流形式和開敞溢流式相同

69、；當庫水位高出孔口一定高度后為大孔口泄流，超泄能力不如開敞溢流式。為了使水庫具有較大的泄流能力，宜優(yōu)先考慮開敞溢流式。</p><p>　　本設計中設計洪水位為186.18m時，相應的下泄流量是6802.3m3/s；校核洪水位為189.06m時，相應的下泄流量是7090.8m3/s。下泄流量都較大，所以本設計采用開敞溢流式。</p><p>　?。ǘ紊硇顾仔褪降倪x擇</p>

70、;<p>　　按水流條件，壩身泄水孔可分為有壓和無壓；按泄水孔所處的高程可分為中孔和底孔；按布置的層數(shù)又可分為單層和多層。</p><p>　　本設計中泄水孔選擇單層、有壓、底孔。</p><p>　　三、水電站系統(tǒng)型式的選擇</p><p>　　水電站廠房采用壩后式廠房，水庫至水輪機之間的輸水管道采用有壓鋼管輸送。</p><p&

71、gt;<b>　　第三節(jié) 樞紐布置</b></p><p>　　本樞紐建筑物的組成為：擋水壩、溢流壩、泄水底孔及水電站建筑物等等。進行樞紐布置就是研究這些建筑物的相互位置。</p><p>　　一、樞紐布置的一般原則</p><p>　　樞紐布置的一般原則如下：</p><p>　?。?）壩址、壩及其他主要建筑物的型式

72、選擇和樞紐布置要做到：施工方便，工期短，造價低。</p><p>　　（2）樞紐布置應當滿足各個建筑物在布置上的要求，保證其在任何工作條件下都能正常工作。</p><p>　?。?）在滿足各建筑物強度和穩(wěn)定性的條件下，降低樞紐的總造價和年運轉費用。</p><p>　?。?）樞紐中建筑物布置緊湊，盡量將同一工種的建筑物布置在一起，以減少連接建筑物</p>

73、<p>　?。?）盡可能使樞紐中部分建筑物早期投產，提前發(fā)揮效益（如提前蓄水、早期發(fā)電或灌溉）。</p><p>　　（6）樞紐的外觀應與周圍環(huán)境相協(xié)調，在可能的條件下，注意美觀。</p><p>　　二、各建筑物的具體要求</p><p><b>　?。ㄒ唬跛畨?lt;/b></p><p>　　主要是攔截水

74、流，形成水庫，將其布置在河岸的兩邊。</p><p><b>　?。ǘ┮缌鲏?lt;/b></p><p>　　主要起泄洪作用，前緣應正對上游來水的主流方向，下游出口方向最好與主流槽水流方向一致。溢流壩應建在堅硬完整的巖基上，為了減少下泄水流對其他建筑物的影響，有時需要在溢流壩與這些建筑物之間布置導墻，沖沙孔常設在廠房進水口附近，其高程應滿足運用要求。</p>

75、<p><b>　?。ㄈ┬顾卓?lt;/b></p><p>　　即深式泄水孔，起放空水庫以便檢修；排放泥沙，減少水庫淤積。正常情況下不進行泄洪。</p><p><b>　?。ㄋ模╇娬?lt;/b></p><p>　　水電站進水口水流應順直，不發(fā)生漩渦和橫向水流，尾水應順暢。廠房壩段與底孔并排布置，有以下優(yōu)點：&

76、lt;/p><p>　?。?）可以保證電站經常引用活水，不會有泥沙淤積。</p><p>　?。?）將電站壩段與底孔壩段同寬布置，可以共用啟閉機設備，節(jié)省投資。</p><p>　　（3）便于管理和維修。</p><p><b>　　三、方案比較</b></p><p>　　現(xiàn)在擬定兩個樞紐布置方案進

77、行比較分析：方案一是擋水壩段布置在河岸兩邊，溢流壩段布置在中間，電站布置在右岸的擋水壩之后。方案二是擋水壩段布置在河岸兩邊，溢流壩段布置在中間，電站布置在左岸的擋水壩之后。比較如下：</p><p>　　由對外交通和流域概況知：本壩址上游左岸30公里處有鐵路干線與車站，另有公路與壩址下游50公里的兩座縣城相同，兩縣城有公路和水路與河流入海處的省轄市相連，對外交通較為方便。A江是我國東南一條河流，流向自西向東，流經

78、A省南部地區(qū)，匯人東海，干流全長153公里，流域面積4860平方公里。所以知道用戶多位于左岸，少部分位于右岸。</p><p>　　綜上知當水電站壩段布置在偏左岸時，交通便利，上壩及運送機組較為方便，而且出線省，節(jié)省投資。因為用戶多位于河流左岸，可以縮短出線線路。底孔緊靠電站壩段，有利于電站排沙，減少泥沙對水輪機的沖刷，且底孔閘門和電站進水口共用一臺啟閉機，減少啟閉設備。通過比較知方案二優(yōu)于方案一，所以選擇方案二

79、。</p><p>　　第三章 擋水壩設計</p><p>　　剖面設計是重力壩設計的重要環(huán)節(jié)，主要任務是選擇一個既滿足穩(wěn)定和強度要求，又使得壩體工程量最小，外形輪廓簡單，施工方便，運行可靠的剖面。</p><p>　　重力壩剖面設計的原則是：</p><p>　?。?）滿足穩(wěn)定和強度要求，保證大壩安全。</p><p&

80、gt;<b>　?。?）工程量最少。</b></p><p><b>　?。?）運用方便。</b></p><p><b>　?。?）便于施工。</b></p><p>　　第一節(jié) 擋水壩壩頂高程確定和擋水壩剖面設計</p><p>　　根據(jù)重力壩設計規(guī)范規(guī)定，壩頂寬度一般為

81、壩高的8%～10%，一般不小于2m。上、下游坡度范圍分別為：n=0～0.2和m=0.6～0.8,壩底寬約為壩高的0.7～0.9倍。本工程中上游折坡點以下坡率為n=0.2，下游坡率m=0.7。因為河床高程為100m，河床覆蓋層由大塊石、卵石組成，厚度約為5～6m。所以開挖深度取5m，得大壩建基面高程為95m。</p><p><b>　　一、壩頂高程的計算</b></p><

82、;p>　　（一）計算防浪墻的高程▽頂</p><p>　　▽頂=▽靜+△h （1）</p><p>　　式中：▽靜為水庫靜水位，m；△h 為壩頂高出水庫靜水位的超高值，m。</p><p>　?。ǘ┯嬎銐雾敻叱鏊畮祆o水位的超高值△h</p><p>　　△h=hl+hz+hc

83、 （2）</p><p>　　式中：hl為波浪高度，m； hz為波浪中心線高出靜水位的高度，m；hc為安全加高，m。hc按表10取值。</p><p>　　表10 安全加高 (單位：m)</p><p>　　本工程中大壩為2級，所以，設計情

84、況時，hc為0.5m；校核情況時，hc為0.4m。</p><p>　?。ㄈ┯嬎悴ɡ烁叨萮l</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：V0為計算風速，m／s；是指水面以上10m處10min的風速平均值，水庫為正常蓄水位和設計水洪水位時，宜采用相應季節(jié)50年重現(xiàn)期的最大值或采用相應洪水期多年平均最大風速的1.5～2

85、.0倍，校核洪水位時，宜采用相應洪水期最大風速的多年平均值；D為水庫吹程，km。</p><p>　?。ㄋ模┯嬎悴ɡ酥行木€高出靜水位的高度hz</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：為波浪長度，m；為壩前水深，m；cthx=。</p><p>　?。ㄎ澹┯嬎悴ɡ碎L度L</p>

86、<p><b>　?。?）</b></p><p>　　由已知條件知：吹程D=4km，設計情況下：V0=17m／s；校核情況下：V0=12m／s。代入以上公式得：</p><p><b>　　設計情況下：</b></p><p>　　=0.0166×175／4×41／3=0.9096m<

87、;/p><p>　　=10.4×0.90960.8=9.6408m</p><p><b>　　==0.2696m</b></p><p>　　所以，壩頂高出水庫靜水位的超高值</p><p>　　△h=hl+hz+hc= 0.9096﹢0.2696﹢0.5=1.6794m，</p><p>

88、;　　進而得計算防浪墻的高程</p><p>　　▽頂=▽靜+△h =186.18 +1.6794=187.8594m 。</p><p><b>　　校核情況下：</b></p><p>　　=0.0166×125／4×41／3=0.5885m</p><p>　　=10.4×0.5885

89、0.8=6.8050m</p><p><b>　　==0.1159m</b></p><p>　　所以，壩頂高出水庫靜水位的超高值</p><p>　　△h=hl+hz+hc= 0.5885﹢0.1159﹢0.4=1.1484m，</p><p>　　進而得計算防浪墻的高程</p><p>　　

90、▽頂=▽靜+△h =189.06 +1.1484=190.2084m 。</p><p>　　正常蓄水位情況下同設計情況下一樣。</p><p>　　在設計、校核洪水位情況下和正常蓄水位情況下防浪墻高程取最大值得：▽頂=190.2084m,取整得防浪墻高程▽頂=191m。取防浪墻高度為1.2m，得壩頂高程為：191-1.2=189.8m，最大壩高為：189.8-95=94.8m。</

91、p><p><b>　　二、壩頂寬度計算</b></p><p>　　94.8×（8%～10%）=7.584m～9.48m。因為壩頂有雙向公路，所以取壩頂寬度為9m。</p><p><b>　　三、壩底寬度計算</b></p><p>　　94.8×（0.7～0.9）=66.36m

92、～85.32m。所以取壩底寬度為75.84m。</p><p><b>　　四、壩面坡度計算</b></p><p>　　上游壩坡采用折線，起坡點高程為145m，破率為1:0.2；下游坡度為1:0.7，因為基本三角形的頂點與校核洪水位齊平，所以重力壩的剖面的下游坡向上延伸應與校核洪水位相交，則可以得出下游坡的起坡點高程為176.2m。擋水壩剖面圖見圖1。</p&

93、gt;<p>　　圖1 擋水壩剖面圖（單位：m）</p><p>　　第二節(jié) 擋水壩的穩(wěn)定分析和應力計算</p><p><b>　　一、荷載計算</b></p><p><b>　　計算情況選擇</b></p><p>　　在設計重力壩的剖面時，應按照承載能力極限狀態(tài)計算荷載的基

94、本組合和偶然組合進行計算，荷載的基本組合有：正常蓄水位情況、設計洪位情況、冰凍情況（本次設計不考慮，因為A江為我國東南地區(qū)的河流）；偶然組合有：校核洪水位情況、地震情況。設計時應對幾種情況分別進行計算。</p><p>　?。ǘ┯嬎憬孛娴倪x擇</p><p>　　抗滑穩(wěn)定性的計算截面一般選擇在受力較大、抗剪強度低、容易產生滑動破壞的截面，一般情況有以下幾種：壩基面、壩內軟弱層面、壩基緩傾

95、角結構面、不利地形、混凝土層面。</p><p>　　應力分析的位置一般有：壩基面、折坡處的截面、壩體削弱部位等。</p><p>　　本次設計僅以壩基面為例來分析計算。</p><p><b>　?。ㄈ┖奢d計算</b></p><p>　　重力壩承受的荷載與作用主要有：1.自重；2.靜水壓力；3.揚壓力；4.波浪壓力

96、；5.泥沙壓力；6.地震作用等。</p><p>　　有關參數(shù)的選擇：砼的重度為24kN／m3，水的重度為9.81kN／m3，揚壓力折減系數(shù)為0.25，泥沙的浮重度8.5kN／m3，內摩擦角為10°。</p><p>　　取單位壩寬為計算對象（即壩的寬度為1m）。</p><p><b>　　1.計算自重G</b></p>

97、<p>　　G=γV （6）</p><p>　　式中：γ為砼的重度，kN／m3；V為砼的體積，m3。</p><p>　　重力壩分塊如圖2所示。</p><p>　　圖2 重力壩分塊（單位：m）</p><p>　　V1=9×﹙189.8－95﹚

98、15;1=853.2m3</p><p>　　V2=½×10×﹙145－95﹚×1=250m3</p><p>　　V3=½×56.84×﹙176.2－95﹚×1=2307.704m3</p><p>　　G1=γV1=24×853.2=20476.8kN</p>

99、<p>　　G2=γV2=24×250=6000kN</p><p>　　G3=γV3=24×2307.704=55384.896kN</p><p><b>　　2.計算靜水壓力</b></p><p><b>　　水平方向水壓力：</b></p><p>　　P=

100、½γH2 （7）</p><p>　　式中：γ為水的重度，kN／m3；H為水深，m。</p><p><b>　　垂直方向水壓力：</b></p><p>　　W=γV （8）</p>&

101、lt;p>　　式中：γ為水的重度，kN／m3；V為壓力體的體積，m3。</p><p><b>　　計算簡圖見圖3。</b></p><p>　　圖3 靜水壓力計算簡圖（單位：m）</p><p><b>　　校核洪水位情況</b></p><p>　　上游水平水壓力P1=½γH1

102、2=½×9.81×﹙189.06－95﹚2=43395.9261kN</p><p>　　上游垂直水壓力W1=γV1=9.81×[10×﹙189.06－145﹚＋½×10×﹙145－95﹚]×1=6774.786kN</p><p>　　下游水平水壓力P2=½γH22 =½

103、5;9.81×﹙115.8－95﹚2=2122.0992kN</p><p>　　下游垂直水壓力W2=γV 2 = 9.81×½×﹙115.8－95﹚×0.7×﹙115.8－95﹚×1=1485.4694kN</p><p>　?。?）設計洪水位情況</p><p>　　上游水平水壓力P1=

104、89;γH12=½×9.81×﹙186.18－95﹚2=40779.1517kN</p><p>　　上游垂直水壓力W1=γV1=9.81×[10×﹙186.18－145﹚＋½×10×﹙145－95﹚]×1=6492.258kN</p><p>　　下游水平水壓力P2=½γH22 =

105、9;×9.81×﹙114.45－95﹚2=1855.5738kN</p><p>　　下游垂直水壓力W2=γV 2 = 9.81×½×﹙114.45－95﹚×0.7×﹙114.45－95﹚×1=1298.9016kN</p><p><b>　　正常蓄水位情況</b></p>

106、<p>　　上游水平水壓力P1=½γH12=½×9.81×﹙184.25－95﹚2=39071.0841kN</p><p>　　上游垂直水壓力W1=γV1=9.81×[10×﹙184.25－145﹚＋½×10×﹙145－95﹚]×1=6302.925kN</p><p>　　下

107、游水平水壓力P2=½γH22 =½×9.81×﹙103.5－95﹚2=354.3863kN</p><p>　　下游垂直水壓力W2=γV 2 = 9.81×½×﹙103.5－95﹚×0.7×﹙103.5－95﹚=248.0704kN</p><p><b>　　3.計算揚壓力</b&g

108、t;</p><p><b>　　計算簡圖見圖4。</b></p><p>　　圖4 揚壓力計算簡圖（單位：m）</p><p>　　本工程中帷幕灌漿廊道在壩踵附近距上游壩面為6.1m，廊道底部的高程為100m，經計算在壩基面的高程上排水孔距壩踵距離為11m，即B=11m。</p><p>　?。?）校核洪水位情況&l

109、t;/p><p>　　γH1=9.81×﹙189.06－95﹚=922.7286kN／m2</p><p>　　γH2=9.81×﹙115.8－95﹚=204.048kN／m2</p><p>　　γH=9.81×﹙189.06－115.8﹚=718.6806kN／m2</p><p>　　αγH=0.25×

110、;718.6806=179.6702kN／m2</p><p>　　U1=204.048×75.84×1=15475.0003kN</p><p>　　U2=179.6702×½×﹙75.84－11﹚×1=5824.9079kN</p><p>　　U3=179.6702×11×1=19

111、76.3722kN</p><p>　　U4=﹙718.6806－179.6702﹚×½×11×1=2964.5572kN</p><p><b>　　設計洪水位情況</b></p><p>　　γH1=9.81×﹙186.18－95﹚=894.4758kN／m2</p><

112、p>　　γH2=9.81×﹙114.45－95﹚=190.8045kN／m2</p><p>　　γH=9.81×﹙186.18－114.45﹚=703.6713kN／m2</p><p>　　αγH=0.25×703.6713=175.9178kN／m2</p><p>　　U1=190.8045×75.84×

113、;1=14470.6133kN</p><p>　　U2=175.9178×½×﹙75.84－11﹚×1=5703.24kN</p><p>　　U3=175.9178×11×1=1935.0958kN</p><p>　　U4=﹙703.6713－175.9178﹚×½×11

114、×1=2902.6443kN</p><p><b>　　正常蓄水位情況</b></p><p>　　γH1=9.81×﹙184.25－95﹚=875.5425kN／m2</p><p>　　γH2=9.81×﹙103.5－95﹚=83.385kN／m2</p><p>　　γH=9.81&

115、#215;﹙184.25－103.5﹚=792.1575kN／m2</p><p>　　αγH=0.25×792.1575=198.0394kN／m2</p><p>　　U1=83.385×75.84×1=6321.4169kN</p><p>　　U2=198.0394×½×﹙75.84－11﹚

116、5;1=6420.4373kN</p><p>　　U3=198.0394×11×1=2178.4334kN</p><p>　　U4=﹙792.1575－198.0394﹚×½×11×1=3267.6496kN</p><p><b>　　4.計算波浪壓力</b></p>

117、<p>　　當壩前水深大于半波長，即H＞L／2時，波浪運動不受庫底的約束，這樣條件下的波浪稱為深水波，此時浪壓力為：</p><p>　　Pl=γL﹙hl+hz﹚／4 （9）</p><p>　　當壩前水深小于半波長且大于臨界水深H0，即L／2＞H＞H0時波浪運動受到庫底的影響，此時稱為淺水波，此時波浪壓力為：</p&g

118、t;<p>　　Pl=[﹙hl+hz﹚﹙γH＋pls﹚＋Hpls]／2 （10）</p><p>　　Pls=γhlsech （11） </p><p>　　式中：Pls為建筑物建基面處波浪壓力的剩余強度。</p><p>　　經驗算在設計與校核洪水位情況下都滿足H＞L／2，所以均

119、屬于深水波，計算公式均采用公式（9）。</p><p>　　波浪壓力分布圖見圖5。</p><p>　　圖5 波浪壓力分布圖（單位：m）</p><p><b>　　校核洪水位情況</b></p><p>　　hl=0.5885m，hz=0.1599m，L=6.8050m 代入公式（9）得：</p>&l

120、t;p>　　Pl=γL﹙hl+hz﹚／4 =9.81×6.8050×﹙0.5885+0.1599﹚／4=12.4902kN／m</p><p>　　得1m寬的壩體上的波浪壓力為12.4902kN。</p><p><b>　　設計洪水位情況</b></p><p>　　hl=0.9096m，hz=0.2696m，L=9

121、.6408m 代入公式（9）得：</p><p>　　Pl=γL﹙hl+hz﹚／4 =9.81×9.6408×﹙0.9096+0.2696﹚／4=27.8811kN／m</p><p>　　得1m寬的壩體上的波浪壓力為27.8811kN。</p><p><b>　　正常蓄水位情況</b></p><p&

122、gt;　　hl=0.9096m，hz=0.2696m，L=9.6408m 代入公式（9）得：</p><p>　　Pl=γL﹙hl+hz﹚／4 =9.81×9.6408×﹙0.2696+9.6408﹚／4=27.8811kN／m</p><p>　　得1m寬的壩體上的波浪壓力為27.8811kN（與設計洪水位情況相同）。</p><p><

123、b>　　5.計算泥沙壓力</b></p><p>　　壩面單位寬度上的水平泥沙壓力Ps一般計算公式為：</p><p>　　Ps=½γsbhs2tg2﹙45°－Φs／2﹚ （12）</p><p>　　式中：γsb為淤沙的浮容重，kN／m3；hs為壩前泥沙淤積厚度，m；Φs為淤沙的內摩擦角，（°

124、;）。</p><p>　　由基本資料知γsb為8.5kN／m3；hs=（115-95）=20m；Φs為10°。代入公式（12）得：</p><p>　　Ps=½γsbhs2tg2﹙45°－Φs／2﹚=½×8.5×202×tg2﹙45°－10°／2﹚=1196.9499kN／m,</p>

125、<p>　　則1m寬的壩面上的水平泥沙壓力為1196.9499kN</p><p>　　垂直泥沙壓力Ws計算公式為:</p><p>　　Ws=γsbVs （13） </p><p>　　式中：γsb為淤沙的浮容重

126、，kN／m3；Vs為淤沙所形成的壓力體體積。代入數(shù)據(jù)得：</p><p>　　Ws=γsbVs=8.5×½×﹙115－95﹚×0.2﹙115－95﹚×1=340kN。</p><p><b>　　6.計算地震作用</b></p><p><b>　　地震慣性力</b><

127、;/p><p>　　一般情況下，水工建筑物可只考慮水平向的地震作用。設計烈度為8、9度的1、2級重力壩，應同時計入水平向和豎直向的地震作用。</p><p>　　混凝土重力壩沿高度作用于質點i的水平向的地震慣性力代表值Fi可按下式計算：Fi=αhζGEiαi／g （14）</p><p>　　式中：αh為水平向設計地

128、震加速度代表值，當設計烈度為7度、8度、9度時，αh分別為0.1g 、0.2g 、0.4g ；ζ為地震作用的效應折減系數(shù)，一般取ζ=0.25；GEi為集中在質點i的重力作用標準值，kN；g為重力加速度；αi為質點i的動態(tài)分布系數(shù)，一般按下式計算：</p><p>　　αi=1.4× （15）</p><p>　　式中：n為壩體計算質點總數(shù)；H為壩

129、高；溢流壩的H應算至閘墩頂，m；hi、hj分別為質點i、j的高度，m；GEi為集中在質點i的重力作用標準值，kN；GE為產生地震慣性力的建筑物總重力作用的標準值，kN。</p><p>　　由于本壩址處地震烈度為7度，所以該重力壩可只考慮水平向的地震作用， 取αh=0.1g。將重力壩沿高程分為三塊，如圖6。</p><p>　　圖6 地震慣性力壩體分塊圖（單位：m） <