水利工程施工设计

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1、目 录摘要:1前言4非溢流坝剖面设计18.1设计原则4.2剖面拟订要素194.抗滑稳定分析与计算144应力计算3溢流坝段设计245.泄水建筑物方案比较24.2工程布置25.3溢流坝剖面设计255.4消能设计与计算286细部构造设计.1坝顶构造36.2廊道系统36。3坝体分缝356。坝体止水与排水56。5基础处理366。6混凝土重力坝的分区38第二部分 计算说明书391洪水调节91.调洪演算91。2调洪计算结果及分析562非溢流坝段计算581非溢流坝段经济剖面尺寸拟定52。2抗滑稳定分析1。3 应力分析计算663消能防冲设计69.1消力池的水力计算69。2辅助消能工设计7致谢参考 文 献756

2、/ 59一、 非溢流坝坝体设计（一） 拟定基本剖面（二） 拟定实用剖面1、 确定坝顶高程(1）超高值4非溢流坝剖面设计4.设计原则重力坝在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持抗滑稳定；同时依靠坝体自重产生大扬压力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。非溢流坝剖面设计的基本原则是：满足稳定和强度要求，保证大坝安全;工程量小，造价低;结构合理，运用方便；利于施工，方便维修。遵循以上原则拟订出的剖面，需要经过稳定及强度验算,分析是否满足安全和经济的要求，坝体剖面可以参照以前的工程实例，结合本工程的实际情况，先行拟定,然后根据稳定和应力分析进行必要的修正。重复以上过程直至得

3、到一个经济的剖面。（三） 拟定实用剖面2、 确定坝顶高程（)超高值的计算（=为波浪高度;为计算风速；D为吹程;为波浪中心线超出静水位的高度；为安全超高.）计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时,宜采用相应洪水期多年平均最大风速的152.0倍,校核洪水位时宜采用相应洪水期多年平均最大风速。表-1 计算情况库水位（m）吹程(k)最大风速（/s)计算风速(m/s）正常情况22024设计情况2204124校核情况21.4121采用官厅公式计算： , （ D吹程，m；L波长，m;）非溢流坝坝顶安全超高值表如下：水工建筑物安全级别水工建筑物级别(1）（2，3）（4,）设计情况0.0.4校核情况0。50。4

4、3具体计算过程如下：（1） 设计洪水位情况由于，故波高为累计频率为5%的波高.1）波高 ）波长3）波浪中心线至计算水位的高度设防浪墙高程=203。31=223.3m（）正常蓄水位情况与设计洪水位情况一样.（3）校核洪水位情况由于，故波高为累计频率为0的波高。1)波高 2)波长3）波浪中心线至计算水位的高度校=防浪墙高程21。+1。6622m计算成果列于下表:表计算情况（)（m）(m）（)坝顶高程(m)正常情况1。.690。7.131222设计情况。40650。73。131222校核情况。803230.5.666计算结果表明，坝顶高程由设计洪水位（正常蓄水位）控制，考虑由泄洪和结构要求确定的剖面

5、，稳定安全系数有较大的余幅，坝踵也未出现拉应力，取坝顶高程22.2，将超高置于坝顶以上，坝顶上游再设实体防浪墙。取上述三种情况防浪墙高程中的最大值223.13m,并取防浪墙高度.2m，则坝顶高程为223.-1.222193m，取2m，故最大坝高为2221656m(2）坝顶宽度的拟订 为了适应运用和施工的需要,坝顶必须有一定的宽度。一般地，坝顶宽度取最大坝高的810,且不小于m.综合考虑以上因素，坝顶宽度.(）坝坡的拟订考虑坝体利用部分水重增加其抗滑稳定,根据工程实践，上游边坡系数n=0.1.，下游边坡系数.60.8.4。2.上、下游起坡点位置的确定上游起坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、

6、泄水孔等建筑物的进口高程来定，初拟上游起坡点高程为20m，下游起坡点的位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度,结合坝的基本剖面得到(最常用的是基本剖面的顶点位于校核洪水位处）,由于起坡点处的断面发生突变,故应对该截面进行强度和稳定校核。4.25剖面设计n=0。2,=0.7,B=42.3m 初选剖面尺寸如图所示：图4-2-1 剖面受力图4.3抗滑稳定分析与计算4.分析的目的核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面的抗滑稳定的安全度。43.2滑动面的选择滑动面选择的基本原则：研究坝基地质条件和坝体剖面形式,选择受力较大，抗剪强度低,最容易产生滑动的截面作为计算截面。一般有以下几种情况：坝基面坝基内软弱层

7、面基岩缓倾角结构面不利的地形碾压混凝土层面等。由已知基本资料知，坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达 4，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。基坑抗滑稳定控制面为混凝土与基岩接触面，故对非溢流坝段只需对坝基面进行抗滑稳定分析。4。对坝基面进行抗滑稳定计算坝体建基面抗滑稳定根据规范规定,按抗剪断强度公式计算，公式为：-抗滑稳定安全系数,不小于下表的规定:表51 抗滑稳定安全系数 荷载组合 2 、 3 基本组合 030特殊组合2。2。3-作用于接触面上竖直方向的合力，kN;作用于接触面上水平方向的合力，kN;-抗剪断摩擦系数;-抗剪断凝聚力,kP；-计算截面面积;计算结果如下表抗滑

8、稳定安全系数设计校核K.17（3。0）.7（2)满足稳定要求。4应力计算4。41分析的目的检验所拟坝体断面尺寸是否经济合理，并为确定坝内材料分区，某些部位配筋提供依据。4.4.分析方法应力分析的方法有理论计算和模型试验两类。理论计算又分为材料力学法和弹性理论法，材料力学法计算简便,适应面广，并有一套比较成熟的应力控制标准，目前仍被普遍采用,适应于地质比较简单的中低坝;本工程坝高354.300=54。7在300范围内,属中坝,故采用材料力学分析法。4。4。3 材料力学法的基本假设1、坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料；2、视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认

9、为各坝段独立工作,横缝不传力；、假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。4.44荷载组合、正常蓄水情况：自重+正常蓄水位对应的静水压力+扬压力浪压力；、设计洪水情况：自重+设计洪水位对应的静水压力扬压力+浪压力；3、校核洪水情况：自重+校核洪水位对应的静水压力+扬压力+浪压力;因正常蓄水位与设计洪水位相差不大，根据DJ2178（试行)补充规定可不予计算.4。5应力计算在一般情况下,坝体的最大和最小应力都出现在坝面,所以，在重力坝设计规范中规定，首先应校核坝体边缘应力是否满足强度要求。计算公式如下:1、水平截面上的正应力,因为假定正应力按直线分布，所以按偏心受压公式；

10、;来计算上下游边缘应力，其中：-作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的合力,k；-作用于计算截面以上全部荷载对截面垂直水流流向形心轴的力矩总和，kNm；-计算截面的长度, 2、剪应力-上游面水压力强度，下游坝坡坡率-上游面水压力强度，上游坝坡坡率3、水平正应力=- +、主应力=（1+) =（+） =重力坝非溢流坝段的荷载主要有：自重、静水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力、冰压力、地震荷载等，常取1坝长进行计算。应力计算结果如下：（以下应力单位均为KPa）1、 计扬压力 由上面的公式计算出各个应力,分析可看出由以上可以看出坝体边缘应力状态良好,未出现拉应力的情况.2、不计扬压力不计扬压力时其应力计

11、算与计扬压力是计算方法一样，主要分析垂直正应力和、剪应力，、水平正应力, 、第一主应力,、第二主应力五种应力，详情见计算说明书。由成果分析，以上可以看出坝体边缘应力状态良好,未出现拉应力的情况。5溢流坝段设计。1泄水建筑物方案比较5.11布置原则(1）坝址洪峰流量大,泄水建筑物要有较大的泄流能力和灵活可靠的运行方式.考虑下游的防洪要求，泄水建筑物应有较好的泄流能力。（2)坝址左岸陡峭,右岸为顺向坡，采用了右岸引水式厂房，两岸没有布置溢洪道的条件，加上选择了混凝土重力坝，所以采用河床坝身泄洪方式。（）由于坝高不大，溢流堰顶顶高程较低，下游校核洪水位很高，而且不同工况下的尾水位变化很大,难以采用挑

12、流消能,只能采用底流或戽流型式。5.1.2泄洪方案选择由第三章中的调洪演算中可知选取第一个方案为最终方案：3个表孔。3个表孔堰顶高程为337,孔口净宽314=42,设计洪水位为348。1，相应下泄量q为330,校核洪水位为39.2，相应下泄量q为750。.2工程布置5.2。1溢流表孔3个表孔布置于河床中间坝段,孔口净宽14，墩厚,总宽57。堰顶高程337,堰顶上游为三圆弧曲面，堰顶下游面为“ES曲面,与下游坝坡相切。坝址部位用圆弧与消力池衔接。堰顶上游部位设平板闸门，尺寸为1405（宽高），坝顶用20的单向移动式门机启闭，堰顶设弧形工作闸门,尺寸为0（宽高）,用坝顶排架上2800弧形启闭机启闭

13、。闸墩厚,墩长17,头部为半圆形，尾部为“Y”型宽尾墩。下游消能工采用宽尾墩加消力池，池底高程300，坝址反弧末段下游池长83，池尾设尾坎，边坡1：1，坎顶高程308,池宽7.正常蓄水位时最大可达2114，校核洪水位时最大泄量49，最大单宽流量6。1。具体数据祥见后文和图纸。53溢流坝剖面设计溢流坝的基本剖面为截顶三角形,一般其上游面为铅直或折线面，溢流面由顶部的曲线、中间的直线和底部的反弧三部分组成。.3.顶部曲线根据混凝土重力坝设计规范和水力学上册，将堰面曲线设计为“ES”剖面曲线，上游面采用三圆弧连接，下游面采用幂曲线.定型设计水头按堰顶最大作用水头的7595%计算(），考虑到在校核洪水

14、位闸门全开时出现的负压不得超过36(水柱)，经试算，取定型设计水头=90。即90（349.2337）0.62,此时在校核洪水位闸门全开时产生负压为3。86（水柱),在允许范围内，满足规范要求。上游面采用三圆弧连接，其半径分别为:=.5=0.510.62=5.3 X1=-0。175=.175.62=-1。8502=010622.12 X2-76=0。2761.2=。93=0.40.01。62=0.42 X3=。28=2821.62=2995下游面采用幂曲线,其方程为:其中=102,则方程简化为 WES曲面上的点坐标X（m）Y（m)X(）Y(m）X（m）Y（）1.0.013。00 3.5 25.0

15、0 11.7。00 011 14004.09 260012.7 3。0 24 1500465 2.0 180 4.0 0.40600 5.2 28。00 14。7 500 06 17.00 5。8 29.01。7 。0 0.8 1.0 6.52 0。00 16.77。001.141。00 7.20 31.17.81 8.00 1。45 2000 7。92 300 189 9。0 1。81 21.00 .6 30020。00 102.0 220 .453400 21.1 11。02。2 200 0。2 2.0 30 2.00 .10将坐标圆点0点定于堰顶，绘制WES曲线如下图:5。32中间直线段

16、的确定顶部的曲线段确定后,中部的直线段分别与顶部曲线、底部的反弧段相切，其坡度一般与非溢流坝段下游坡率相同,即为1：。直线与幂曲线相切时，切点C的坐标为：对堰面曲线求一阶导数2231。5=0.057直线CD的坡度为=1/0。;故有0。05=10.7X=3。89由上可得直线段与幂曲线的切点的坐标为（43.9，39）。3。3反弧段堰顶剖面曲线的下游与一倾斜直线段相切，直线段的坡度与非溢流坝下游面相同,即1:0.，直线段的下部与反弧段相切。对于底流衔接,以便将水流平顺地导入下游，防止水流跌落的冲击力对坝基础的冲刷，反弧半径采用以下公式计算:3.84。5式中： 水深 坝前水头（） -流速系数，对于该枢

17、纽为中等长度的溢流面,取为。95 -该断面处水深对于底流消能,反弧段取反弧半径的上限值，故取=34。5。4消能设计与计算由于坝址处洪峰流量大，河谷较窄,故下泄的单宽流量较大。在校核工况下，最大下泄量达349时的堰上单宽流量为66.。因此消能设施尤显重要。现根据水力计算手册、水力学和混凝土重力坝设计规范,采用以下消能方式消能.5。.1闸墩的设计闸墩厚5，墩长,头部为半圆形,在距坝轴线处采用半径为。5的半圆相接，在距坝轴线0。5处设置检修门槽，门槽宽度为1.0，深度为0.，尾部为“”型宽尾墩。在闸墩尾部设置“Y”型宽尾墩，利用宽尾墩的以下特性,提高消能效果。(）水流特点:由于墩尾加宽，水流接近宽尾

18、墩尾部时，水面逐渐壅高，贴近边壁的水面比孔中心附近的水面壅高更甚。水面壅高的程度随流量和宽尾的体型尺寸而变化,由于水面壅高,闸室出口处射流上缘水面与坝面夹角显著加大，为水流沿铅直方向扩散创造了条件。各孔水流出闸室后，受宽尾墩作用,沿程横向收缩，竖向扩散，在坝面上形成窄而高的多股“水墙”.这种横向收缩使坝面水深增加23倍甚至更大.由于坝面水流与空气的接触面积大大增加，因而水流的掺气量也大大增加。（2)掺气特性:(a）宽尾墩闸室内水面逐渐壅高,水面切线与坝面的夹角也逐渐加大,使水流沿竖向加速扩散；()墩尾出流与空气的接触面积成倍增加;（c)水流出闸室后,两侧紊流边界层立即暴露在空气中，可以造成大量

19、掺气，与底层紊流边界层接触，所以底层水流掺气发展较快。（）坝面压力:实际观测，宽尾墩尾部的压力提高，消除了负压,墩头压力变化不大。5.消能形式选择（1)水流衔接状态的判别宁溪水库为等大(2）型工程，根据混凝土重力坝设计规范,其消能防冲建筑物按10年一遇洪水设计.对于P=1,宁溪水库上游正常水位340，最大泄量q343，此时下游水位为31。5。河床原始基面高程为300。由前面设计可知,溢流坝段的溢流面宽度为：3+25，故收缩断面处单宽流量对于矩形断面,下游的临界水深=（取流速系数）查水力学下册附图I矩形断面渠道收缩水深及其共轭水深求解图,得，故收缩断面处水深其共轭水深下游水深 由于下游水深小于收

20、缩断面处的共轭水深,水跃发生在收缩断面下游，称为远驱式水跃衔接。在此情况下，建筑物与跃前断面之间还存在相当长的急流段。在这一段内，流速很高，对河床冲刷能力很大,河床必须有可靠的保护结构。由于下游尾水较深,且水位变化大,优先选用底流式消能。为了改变这种不利的衔接形式,必须设法加大建筑物的下游水深，使水跃控制在紧靠建筑物之处，并形成淹没程度不大的水跃。加大下游水深的工程措施，本工程初步设计采用消力池,综合各方面因素，结合现有的工程实际,考虑适当降低护坦高程，同时修建不太高的消能坎,并在消力池内修建辅助消能工(即趾墩和四排中墩),形成综合消力池。5.4.3消力池的水力计算水流衔接计算采用以下公式:

21、=式中-下游临界水深;断面处水能头与水深的比值；下游收缩断面处水深;-下游收缩断面处共轭水深.计算得知: 故水流衔接形式为远驱式水跃衔接，需要修建消力池使水跃的跃后水深与下游安全衔接。而消力池中的几个重要尺寸通过计算得:算消力池深度、计算消能坎高度、消力池长度.祥见计算说明书.5.44辅助消能工设计消力池中收缩断面处的弗汝德数5所以考虑在消力池中修建趾墩和中墩作为辅助消能工。根据水力计算手册参考“SR型消力池,作以下设计：(1）趾墩设计高度 =2。47取。宽度 =2.47 取 5间距可以近似等于，取5,与边墙距离05=.285，设计时取。（2)中墩设计依据Fr1=5.4查水力计算手册第二版图4

22、-26，得高度 则 取3。8宽度 间距，考虑到错位布置中墩，设计时与边墙的距离分别取3.，5。消力中墩设计为一排，每排五个消力，且中墩位置。.5消力池护坦的设计（1)护坦在下游的水跃区内,用以保护地基免受冲刷，护坦设计成水平的，为混凝土结构,并设钢筋加固。护坦和坝体间有伸缩缝分开.（2）护坦板的范围很大,应分块施工,以降低温度应力和便于浇筑。护坦要承受高速水流的冲刷和消能作用,采用抗磨性能较高的高标号混凝土，必要时可在表层浇筑抗磨能力特强的混凝土或保护层，高强混凝土中应掺有粉.本设计中护坦表面按构造要求布置钢筋网，钢筋网的直径取，间距为2,钢筋网表面用高强混凝土喷浆处理,要形成厚的保护层，（3

23、)锚筋设计锚筋采用直径0,其间距取=.锚入深度依据不同的地质条件，取值范围在35,每块护坦板的尺寸依据具体情况取值范围为02。6细部构造设计。1坝顶构造坝顶上游设置防浪墙,与坝体连成整体,其结构为钢筋混凝土结构。防浪墙在坝体横缝处留有伸缩缝，缝内设止水.墙高为1.2,厚度为50cm，以满足运用安全的要求。坝顶采用混凝土路面，向两侧倾斜，坡度为，两边设有排水管,汇集路面的雨水,并排入水库中.坝顶公路两侧设有宽1m的人行道,并高出坝顶路面0c，下游侧设置栏杆及路灯.(见图：非溢流坝坝顶布置）62廊道系统2。1基础灌浆廊道基础灌浆廊道的断面采用上圆下方的城门洞形,尺寸为2.53.（宽高）见下图，以满

24、足钻孔、灌浆工作空间的需要。在廊道顶部和底部应埋设一些吊钩和轨道,以便用来搬动机件。底部廊道尽量靠近基础，非溢流坝段底部廊道高程为34,溢流坝段底部廊道高程为304。灌浆廊道的高程低于尾水位。在廊道近下游侧设有集水井.用水泵抽水向下游排出。6.2。检查排水廊道:为了检查,观测,巡视和排除渗水，靠近坝体上游面处每隔153m高程设置一检查廊道兼做排水廊道。廊道也采用上圆下方的型式，尺寸此处选和基础廊道相同。检查廊道分别布置布置于非溢流坝和溢流坝内，纵向排水廊道沿不同高程分设自流式排水设备.。排水管靠近坝的上游面沿坝轴线方向设一排竖向排水管幕。管内直径为15cm，间距为15,上端通至坝顶，下端通至廊

25、道，垂直布置.排水管采用无砂混凝土管。3坝体分缝.1横缝横缝垂直于坝轴线设置，将坝体分成若干个坝段，横缝间距15m，一般间距一般为120m，缝宽1cm，取1cm，横缝为永久缝,缝面为平面，缝内设止水。6。32纵缝为了适应混凝土浇注能力和减小施工期温度能力，常用平行于坝轴线方向的纵缝把一个坝段分成几块浇注。本工程设垂直纵缝,取间距15m.6.3水平施工缝上、下层浇注块之间的水平施工缝是新来混凝土的结合面.一般浇注块的厚度约为1。50m,施工时按123f的浇捣层连续浇注，上下浇注块之间间隔5天。在基岩表面用08的薄层浇注以利散热,减少温升,防止开裂。坝体止水与排水。41止水在坝体下述部位布置止水设

26、施:坝体横缝内（包括上游坝面、溢流坝面及坝体下游最高尾水位以下部位），陡坡坝段与基础接触面，坝体内廊道和孔洞穿过横缝处的周围。上游面采用两道止水金属片,中间设一沥青井，第一道止水片具上游坝面为1,第二道止水片下游设排水孔和检查井，井中设有攀梯。溢流坝下游面用热浸沥青麻绳止水塞。止水片:第一道止水片采用金属铜片,第二道止水片采用金属铜片或橡胶。止水铜片采用1.5厚度。每一侧埋入混凝土内长度为20。止水铜片作成可伸缩的“形.沥青井：内径为20的圆形,井底埋入岩基内。井内设置加热设备,以便当沥青收缩开裂或与井壁脱离开时可加热恢复其流动性，提高止水性能.6。2坝体排水坝体排水：在坝体各种接缝面内虽已设

27、置了止水系统,但渗水仍难完全避免.为了减小渗水的有害影响,还要设置相应的排水系统,将坝体和坝基的渗水由排水管排入廊道，再由廊道汇入集水井，自流或用抽水机排到下游。坝体排水管间距取3m，管内径取15c，坡度及与坝上游面间距见图纸。基础排水：基础排水系统包括排水孔幕和基面排水。排水孔幕距灌浆帷幕下游面约051。0倍帷幕孔距，在坝基面上,排水孔与帷幕孔的距离不宜小于2。排水孔略向下游倾斜,排水孔距取3m，孔径取15 ,孔深0。65基础处理6.5。坝基开挖坝基开挖与清理的目的是使坝体坐落在稳定，坚固的地基上。建筑物基坑开挖的形状,要根据地形、地质条件和结构要求确定.该坝为中坝，建基面不要求为新鲜岩石，

28、故河床坝段以弱风化带作建基面，最大开挖深度58。最低建基面高程300；两岸坝段以弱风化至微风化带作建基面，为提高坝体的侧向稳定性,沿岸坡开挖成台阶状,左岸岸坡倾角较大,为了坝段的横向稳定，通常在斜坡上按坝体的分段开挖成台阶,台阶宜位于坝体横缝部位。台阶应避免开挖成锐角或高差甚大的陡坡，以免坝体发生集中应力或使坝体混凝土与基岩不能紧密结合。同时还应注意边坡走向与节理一致时，边坡坡度不宜陡与节理的坡度.基岩开挖后,在浇筑混凝土前,需进行彻底的清理和冲洗，包括：清除一切松动的岩块，打掉凸出的尖角,基坑中原有的勘探钻孔、井、洞等均应回填封堵.还必须注意，开挖爆破不能损害设计开挖线以下基岩的质量；当基岩

29、为易风化的岩石，如页岩、粘性岩等时,在设计开挖线或边线以上易留有保护层0.20。,待混凝土浇筑时才随挖随浇.6。5.2固结灌浆为了提高基岩的整体性和弹性模量，减少基岩受力后的变形，提高基岩的抗压、抗剪强度，降低基岩的渗透性,在坝基和消力池底板基岩均作固结灌浆,孔深47,孔距,排距4,呈梅花形布置，局部断层交汇带、坝踵、坝址附近适当加密、加深固结孔。帷幕孔上游固结加深至0。具体布置见下图。.5。帷幕灌浆为了减小渗透压力对坝体稳定的影响，减小扬压力，在坝基的迎水面，即在坝体灌浆廊道下的基础内形成一道连续而垂直的幕墙。在灌浆廊道设置一排帷幕灌浆孔，孔距3，利用高压灌浆填塞基岩内的裂缝和孔隙等渗水通道

30、,帷幕深度以深入相对抗水层顶板以下20控制，河床部位帷幕一般深40，左岸深度7,右岸深度2，在断层部位局部加深。为了减低绕坝渗漏和渗流速度,防渗帷幕均向岸坡内伸一定距离.具体布置见下图.6。5。4坝基断层及破碎带处理对于规模较小或较浅的断层和破碎带,采用局部掏空,再用混凝土回填的方法处理；对于规模较大或较深的断层和破碎带,将采用刻槽回填混凝土塞的办法处理。6.6混凝土重力坝的分区简单示意图如下所示，祥图见图纸.上下游水位以上坝体表层混凝土。上下游水位变化区的坝体表层混凝土。 上下游最低水位以下的坝体表层混凝土。靠近地基的混凝土,岩基面以上9范围内基础. 坝体内部混凝土。 有抗冲刷要求部位的混凝

31、土注意:区主控制因素为抗控,同时满足强度、低热要求;区主控制因素为抗冻,满足强度、抗渗、抗侵蚀、低热要求;区主控制因素为强度、抗渗,同时满足抗冻、抗侵蚀、低热要求;区主控制因素为强度、低热,同时满足抗渗、抗冻、抗侵蚀要求；区主控制因素为强度、低热，同时满足抗渗、抗冻要求;区主控制因素为强度、抗冻、抗冲刷、抗侵蚀,同时满足低热要求。第二部分 计算说明书1洪水调节1。1调洪演算1。11堰顶高程设此堰的堰顶高程为3。1.2设计水头最高限制水位为5，正蓄水位H=35,设堰顶高程为33，则堰上最大水头根据公式=最高限制水位堰顶高程进行计算,即=353713设计水头取最大水头的(75。95)，即（0。75

32、0。）所以有(075）13，取 =。853=11.51。1.3流量系数的确定河底高程为300，所以上游的堰高为H30=37因为设计水头=1。0,所以= ,所以此堰为高堰。根据水力学中的关系图得各个水深的流量系数.1。1。4方案拟订根据所给资料,工程建成后可以对下游起到防洪作用，最大的下泄流量为，设最大单宽流量为，则沿流宽度根据公式 确定，可得:调洪演算采用坝址洪水，根据水量根据水量平衡原理用列表法计算，计算时先按不同孔口尺寸拟定两组方案：方案一： 个表孔3个表孔堰顶高程为37,堰顶采用“WES”曲线实用堰，堰顶设弧形工作闸门，堰宽2，闸门尺寸1420（宽高），用坝顶排架上的固定式启闭机启闭。方

33、案二: 5个表孔5个表孔堰顶高程为33,堰宽40，工作弧形闸门尺寸为812(宽高)。 1.1。计算下泄流量根据以上数据应用下泄流量的计算公式 计算下泄流量,其中其中=0。2,g9。8，337根据以上数据和不同的堰宽可得不同水深时的下泻流量，列于表中：表11:水位水深m流量系数下泄流量Q下泄流量Q（堰宽）(堰宽40m)337。0 .0 0.00 0.1 0.00 0。0337.5 5 0.5 0。412442423 38。0 1 0 0424 726 69 385 1.5 04 0.428 1353 12813 3390 0 01 0.43 208。9119。6339.5 25 3 0.4324

34、6 28.44 40.0 3.027 0.4930.36 371。77 305 。5 0.2 0。44349.05 422 3410。00。6。447 611。0 82.034。5 4。 41 0。450 35.22 7021 340 5.0 。450。5 868。1726.83 2。55.5 0。0.45810974 1。66 343.0 6.0 05 0。461 115. 11045 343.5 。 。5 0。4 13122 5 44。0 7.0 0.60.469 4891 414。20 34.57. 0。680.472 169。91580.7 45。0 80.2 0476184.80 1

35、755。05 3455 8。5 。77。80203389 1937.04 346.9.0 081 .483 223。02 12。8 346.5 95 0.8 0487 4016 3. 347.10。0 0.0 0.491 2655.9 25287.5 0。5 0.5 4527。39 27433 3480 1.0 1。00 0.49 310。7 61。0 348.5 115 。04 0.0233483890539。0 12.0 1.090。06 3595.4 32849。5 25 1.10.59 385.5 367。095。130 1。1 0。513 411. 97。50 1。16设计洪水的计算

36、半图解法1、计算并绘制单辅助线方案一:计算中V取溢洪道堰顶以上库容,计算时段取t=4h.计算过程见下表:表1-2:水库设计洪水单辅助曲线计算表（1）堰宽42水库水位Z总库容V总堰顶以上库容V/tqq/2(m）（亿m)（亿）（s)（m/s）()（ms)1-2-4-56-73720030115。4。42777.78 0.0 5。3 22908 332.80。555。6 。91 119。4 567。1 40890。896180.6 4036 0。1 6307 3413241281.11 6。10 32。55 931。66 3423.591.914167 8.17 4。09 1490753433.94

37、1.91372。2 189. 54.54 106676 344。2291902.7811.91 7。4 1660.3354632.6823。81872.80 93640 190029 346.3132136.1 226302111. 2286.2 375。64345278 28.29342.65 662042 348.4.14280 3139.756.4 3019.7 3496.64.653291.67 365。 1812753404.41 507。155376.894143.38 0169 735。58 利用表1-12中第（）、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如下图所示.图111 单辅助曲

38、线图方案二：计算中V取溢洪道堰顶以上库容,计算时段取t4h。计算过程见下表：表13：水库设计洪水单辅助曲线计算表(P=1）堰宽40m水库水位Z总库容堰顶以上库容qq/2(m）(亿m)(亿）(）（ms）（/)（m/)-1-2-34-5730030513382。40.4277778 9。1495 28275 3392。0.5555。56 28。96 1448 56004 402.8908680.56401。77 。89 6381.44 33。241。24861。11 61236。0 917.134291.591141。 856.83 42。4 114。03433。91.94122103。55129

39、 1389.51 4442.291902。81444.20 722。10 162488 4。632。31826.8 1785.05 892539156。416513.1321736。11 16。6178。4 284534。6.6425277。7 58。5 127943 265。 3486。144142875。0 9140 195.70 3245.0 3496.654.6532291.6 44.28 72.14 3408。81 350.5。15376.89394750197.5 7737。4 利用表13中第(5)、（7）两栏相应的数据绘制成单辅助线如下图所示。图-12 单辅助曲线图、调洪计算求q

40、过程和Zt过程方案一:表11某水库半图解法调洪计算表(P=1）堰宽m时间t入库流量Q时段平均入库流量qZ(h）(m/s)（m/）(/）（m/s）m-1-2-5000 00 1。0000 34。00 325 469.13 .131.33 37。2 800 141.50 204。8867。67 71。35337.6 1.00 4。75 1738.1325 1441338. 16。0 5300 2271.3543。41227.25 338。92。0 37.25 2803 800.78 60.9730。6 .0 3604。0 3388 10785.6 826。517 .00 375。7 304 365

41、9.32 17141 3429 3。00 3431.11 1。5 16101。6 18.99 33 36。00 3103.45 32。28 1749.65 5。43 3.5 40。00280.3 956. 192。61 184。25 0 44。00 2545。96771 2013。77 19605 345.2 48.00 238。 22718 048。44203.5 35。452。00 2665 2202。72068。7511435 345. 56。00 190618 01。42 5358221.2 5 60 735.0 18206201692 2270.75 36.064.00 58106

42、16.061956。3 272。99 4.5 68.0 144191511.3 18995。17 2013。49 34。 20316。6 17943 1831.11 146。28 345。2 在表中，库水位未达到防洪限制水位30m,所以不需再进行调洪，只需操作闸门将库水位控制在防洪限制水位即可。绘制调洪曲线利用表中第(1）、（）、（)三栏相应的数据绘制成Qt,q关系曲线，如图所示。图1-3设计洪水调洪曲线图然后利用第(1）、(6)栏相应的数据绘制成Zt关系曲线,如图所示。图1-1设计洪水zt曲线图查图可知,最大下泄流量m发生在=52h时刻，正好是q曲线与t曲线的交即为所求。，。方案二:计算结果

43、见表1-15:表11-5：某水库半图解法调洪计算表(P=1%）堰宽4时间t入库流量Q时段平均入库流量qZ(h)（m/s）(m/s）（)(m/）m-1-2-456。00 0.0015. 30。 33.0 4.0 93。5 49.135413413 337。2 8。00 14。500 12048 61677.35 337612.00 204.751738.13 3284.45 241 382 16。0 2538。00 271 531.41 227。389 20。 71.20204.63 807 5。9730。 24。 36.50 333781785.9 826。51 3。7200379。787 3

44、700。4 1659。2 112。67343。53.003431。13 3613。45 1640127759 3436 36。00 313.45 267。2819.7 1654.89 4 40.00 280.2829。39 1943121823.53 345。1 44。0 2545。485 77。4 8517 858345.3 48.0 38.873227.1 2823.7 195.11345.2 5。296。649 202.76 105.42 193344 56。00 190.184 201.2 2107.9080.38 3455 60。0 1735。058 82.62 2077。73 51

45、。7345。7 4。00 18 1658。0 03.2152。2235.768.0 1442。12 5163 1663.3 2084.31 345. 72.00 31.663 179.43 1895。 209。63453 在表中，库水位未达到防洪限制水位350m,所以不需再进行调洪,只需操作闸门将库水位控制在防洪限制水位即可。绘制调洪曲线利用表中第（1）、（)、（5)三栏相应的数据绘制成Qt,q关系曲线，如图所示。图1-1-5校核洪水调洪曲线图然后利用第()、()栏相应的数据绘制成Zt关系曲线,如图所示.图16校核洪水t曲线图 查图可知，最大下泄流量发生在=2时刻,正好是q曲线与Qt曲线的交即

46、为所求，。1-1-7校核洪水的计算半图解法1、计算并绘制单辅助线计算中V取溢洪道堰顶以上库容,计算时段取=4h。计算过程见表6.表6：水库设计洪水单辅助曲线计算表（P%)堰宽4m水库水位Z总库容V堰顶以上库容Vqq/2(）(亿）（亿m)（/s)（m/s)（ms)（m/s）1-3-5-6737003515332.40。42777。78 10。0 。 2908 39。80。5555。5 238.91 16 675。01 3402.890.89180.56 4206 21018 630.7 3413.244861。4110 320.5 931.66 342.59.5911041.6 8.17 44。

47、911490。75 343。4。94134222 8。08 94。54 146676 3444.92。91902。78 15141 57。46 1660.23344632。63163.89 1872.0936。4010029 35。33。1321736。11 2263。2 1131.51 28。623475。643。6425277。78 68. 132.6 2620。2 3486.144.12875。003139.47 1569.74 3031974466546291。67 625。49 81275 3410。1 357.5。1738 143.820。6 3.8利用表中第（5）、(7）两栏相应

48、的数据绘制成单辅助线如图所示。图115单辅助曲线图方案二：计算中V取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取t=4h。计算过程见下表:表117:水库设计洪水单辅助曲线计算表(P=%)堰宽0m水库水位Z总库容V堰顶以上库容Vqq/（)(亿m）(亿）(m/s)（m/s)（m/s）（m/s)1-35-6733700303324。4277.8 9914 49.7287.5 32。80.855628. 114.4 57。4 302。89.89610。56017 20。9 63。44 3413241。861111 612.00306。0 917.11 3423.51。911041。6 5. 28.41470。08 33。941。941372。2 034。57 517。29 1398。3444。9。2915902.781444。20 72210 1662。883454.6326182638 17。0 892。5 95.41 35.133321736。 2156。8 107834 24.5 475.4.6277。78 258。5 1279。43267.20 3486.141428750.00 9940 1495.70457 349。654。653291.67 344.28 1727.14 4011 307.5。535763.89 3