水工建筑物重力壩課程設(shè)計

1、<p><b>　　第一章 基本資料</b></p><p><b>　　1.1 工程概況</b></p><p>　　該河流自西向東匯入東海，干流全長153公里，流域面積4860平方公里。罷職以上流域面積2761平方公里，流于境內(nèi)為山區(qū)，平均海拔高度662米，最高峰達1921米，流域境內(nèi)氣候濕潤，雨量充沛，屬熱帶氣候。徑流主要來自

2、降雨，小部分由地下水補給，每年4-9月份為汛期，其中5、6份為梅雨季節(jié)，河道坡道上上游陡下游緩，平均坡降6.32-0.97%，因河道陡，蓄水能力低，匯流快，有暴雨產(chǎn)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。流于境內(nèi)，一以農(nóng)林為主，森林繁茂，植被良好，水土流失不嚴(yán)重樞紐下游為謀省的主要農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)基地某平原。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。水庫樞紐由主壩、電站及泄水底孔等組成，水庫主要任務(wù)是防洪、

3、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)養(yǎng)殖。根據(jù)水庫的工程規(guī)模及其在國民經(jīng)濟中的作用，樞紐定為三等工程，主壩為3級建筑物，其它建筑物按4級建筑物考慮。</p><p><b>　　1.2 水文條件</b></p><p>　　1.年徑流：根據(jù)資料分析，壩址處的多年平均流量100m/s，多年平均總量為31.5m/s，年內(nèi)分配很不均勻，主要集中在汛期4-9月份。豐水年時占全年80%，枯水年占

4、20%。</p><p>　　2.洪水：根據(jù)統(tǒng)計資料推算1000年一遇的渾水流量為11700m/s，5000年一遇的洪水14900m/s。施工期間各設(shè)計洪水頻率流量見下表。</p><p>　　固體流量及水庫淤積：根據(jù)水文站實測資料分析，年固體徑流量為331萬噸，百年之后水庫淤積高程115m。淤沙浮容重為8.5kn/m，內(nèi)摩擦角10。</p><p>　　其他;本壩

5、址地震烈度為7</p><p><b>　　1.3 氣象條件</b></p><p>　　氣溫：壩址處的多年氣溫為17.3℃，月平均氣溫5℃（一月份）、最高29℃（七月份)。實測極端氣溫-8.2℃（一月份）、最高氣溫40.6℃（七月份）。</p><p>　　濕度：年平均相對濕度為79%左右，其中六月份87%為最大，一月份72%最小，日變化較

6、大。</p><p>　　降雨量：壩址以上流域的年平均降雨量1860毫米，實測最大降雨量為2574毫米，最少降雨量1242毫米。雨量在年內(nèi)分配不均，其中4-9月份占全年雨量的80%，5-6月份站全年雨量的1/3，往往形成起伏多峰的洪水。</p><p>　　蒸發(fā)量：壩址處多年平均蒸發(fā)量為1349毫米其中以七月份最大，月蒸發(fā)量為217毫米，二月份最少，月蒸發(fā)量為45.5毫米。</p&g

7、t;<p>　　風(fēng)向風(fēng)力：實測最大風(fēng)速為17米/分，風(fēng)向西北偏西，吹程4.5公里，多年平均風(fēng)速成為：汛期為12米/分，非汛期為13米/分。風(fēng)行基本垂直壩軸線，吹程4公里。</p><p><b>　　1.4 工程地質(zhì)</b></p><p><b>　　1、壩址工程地質(zhì)</b></p><p>　　地貌：壩

8、址河床寬度約100米。河底高程約100米，水深1-3米。河床覆蓋層，厚度為5-10米左右。河谷近似梯形，兩岸約40-60。</p><p>　　巖性及工程地質(zhì)：壩基為花崗斑巖，分化較淺，巖性均一，新鮮堅硬完整，抗壓強度達120-200MPa。壩址構(gòu)造簡單，無大的地質(zhì)構(gòu)造，緩傾角解理延伸短，整體滑動的可能行小。但陡傾角解理較發(fā)育，以構(gòu)造解理為主，左右岸各有走向互相垂直的二組解理。解理的傾角約35-90度</p

9、><p><b>　　巖石的物理力學(xué)性質(zhì)</b></p><p>　　巖石的物理力學(xué)性質(zhì)表</p><p>　?。?）庫區(qū)工程地質(zhì)：庫區(qū)巖性以火山巖和沉積巖為主，褶皺規(guī)模不大，均為背斜，兩翼底層平緩，切不對稱。有較大的斷層兩條，這些褶皺和斷層成北東走向，以壓扭性為主，傾角較陡，延伸長度達幾十公里，斷層單寬一米左右，個別達十米以上。斷層破碎都已膠結(jié)。

10、庫區(qū)水文地質(zhì)較簡單，一裂隙水為主，地下分別水嶺高程均高出庫水位以上。</p><p><b>　　1.5 建筑材料</b></p><p><b>　　1、石料</b></p><p>　　壩區(qū)大部分為花崗巖，基巖埋省深淺，極易開采，且河床覆蓋層中的塊石、卵石也可利用由此筑壩石料極易解決。</p><

11、p><b>　　2、 砂料</b></p><p>　　在壩下游勘探6個砂料場，最遠料廠離壩約9公里，以石英帶料場為主，估計砂料儲量430萬方。經(jīng)質(zhì)量檢測，砂料符合規(guī)范規(guī)定。壩址處缺乏筑壩材料。</p><p><b>　　1.6 庫區(qū)經(jīng)濟</b></p><p>　　庫區(qū)出有小片盆地外，其余多為高山峽谷地帶。耕地

12、主要分布在小片盆地上，高山森林茂密。在正常蓄水位時，需遷移21444人，拆遷房屋19240間，淹沒耕地面積16804畝，淹沒森林面積18450畝，淹沒縣鄉(xiāng)建造的兩座水電站（裝機容量2210KW）共需賠償費4120萬元。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公里的兩座縣城相連對外交通較方便。本電站主要供應(yīng)壩下游某平原的農(nóng)村生產(chǎn)生活用電，比擔(dān)負某電網(wǎng)的調(diào)峰任務(wù)。</p><p><b&

13、gt;　　第2章工程總體布置</b></p><p>　　工程等別及建筑物級別</p><p>　　根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）》，確定工程規(guī)模、工程等別、防洪標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　該水利樞紐水電站裝機容量為20千萬時；工程建成后，可增加保灌面積50萬畝，可以列為中等，屬于Ⅲ等中型工程。保護某城鎮(zhèn)和某平原，

14、屬于一般，屬于Ⅳ等?。?）型工程。</p><p>　　根據(jù)規(guī)范，按各指標(biāo)中最高等級確定工程等別：該水利樞紐水庫工程等級為Ⅲ等中型工程。</p><p>　　根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）》中“水庫大壩提級指標(biāo)”表中的規(guī)定，混凝土和漿砌石重力壩大壩高度超過了100m，按提高一級的規(guī)定，大壩的建筑物級別提高為1 級。其余永久性水工建筑物中的主要建筑物為2 級，次

15、要建筑物和臨時建筑物為3 級，而洪水標(biāo)準(zhǔn)不提高。</p><p>　　第3章非溢流壩壩體設(shè)計</p><p><b>　　3.1 剖面擬定</b></p><p>　　3.1.1 剖面設(shè)計原則</p><p>　　1、設(shè)計斷面要滿足穩(wěn)定和強度要求；</p><p><b>　　2、力求剖

16、面較?。?lt;/b></p><p><b>　　3、外形輪廓簡單；</b></p><p>　　4、工程量小，運用方便，便于施工。</p><p>　　3.1.2 擬定基本剖面</p><p>　　重力壩的基本剖面是指在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚壓力三項主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強度要求，并使工程量最

17、小的三角形剖面，如圖3—1，在已知壩高H、水壓力P、抗剪強度參數(shù)f、c 和揚壓力U 的條件下，根據(jù)抗滑穩(wěn)定和強度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。根據(jù)工程經(jīng)驗，一般情況下，上游壩坡坡率n=0～0.2，常做成鉛直或上鉛直下部傾向上游；下游壩坡坡率m=0.6～0.8；底寬約為壩高的0.7～0.9 倍。</p><p>　　圖3-1 重力壩的基本剖面圖示</p><p>　　3.1.3

18、擬定實用剖面</p><p><b>　　一、確定壩頂高程</b></p><p>　　1、超高值Δh 的計算</p><p><b>　?。?）基本公式</b></p><p>　　壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂高程應(yīng)高于波浪頂高程，防浪墻頂至設(shè)計洪水位或校核洪水位的高差Δh，可由式（

19、3-1）計算。</p><p>　　Δh = h1% + hz + hc （3-1）</p><p>　　Δh—防浪墻頂與設(shè)計洪水位或校核洪水位的高差，m；</p><p>　　H1% —累計頻率為1%時的波浪高度，m；</p><p>　　hz —波浪中心線至設(shè)計洪水位或校核洪水位的高差，

20、m；</p><p>　　hc —安全加高，按表3－1 采用,對于Ⅲ級工程，設(shè)計情況hc＝0.5m，校核情況hc＝0.4m。</p><p>　　表3－1 壩的安全加高hc</p><p>　　下面按官廳公式計算h1% ， hz。</p><p>　　V0 為計算風(fēng)速，m/s，設(shè)計洪水位和校核洪水位采用不同的計算風(fēng)速值。正</

21、p><p>　　常蓄水位和設(shè)計洪水位時，采用重現(xiàn)期為50 年的最大風(fēng)速17m/s；校核洪水位時，采用多年平均風(fēng)速13m/s。</p><p>　　D 為吹程，km，按回水長度計算：正常蓄水位時為4.5km，設(shè)計洪水位時為4.5km，校核洪水位時為4km。</p><p>　　波高hl，當(dāng)gD/V02=20～250 時，為累計頻率5%的波高h5%；當(dāng)gD/V02=250～

22、1000 時，為累計頻率10%的波高h10%。</p><p>　　規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用累計頻率為1%時的波高，對應(yīng)于5%波高，應(yīng)乘以1.24；對</p><p>　　應(yīng)于10%波高，應(yīng)乘以1.41。</p><p>　　首先計算波浪高度hl 和波浪長度L 和波浪中心線超出靜水面的高度hz。</p><p>　?。?）設(shè)計洪水位時Δh 計算<

23、/p><p>　　風(fēng)速采用50 年一遇的風(fēng)速17m/s，吹程D=4.5km。</p><p>　　波浪三要素計算如下：</p><p>　　波高hl=0.0166 V05/4 D1/3=0.946m</p><p>　　波長L=10.4(h1)0.8 =9.48m</p><p>　　壅高hz=πhl2/L=0.285m&

24、lt;/p><p>　　gD/V02=152.595</p><p>　　h1%=1.24h5%=1.17m ； hz = 0.31m ； hc = 0.5m</p><p>　　Δh = h1% + hz + hc=1.98m</p><p>　?。?）校核洪水位時Δh 計算</p><p>　　風(fēng)速采用多年平均風(fēng)速13

25、m/s，D=4km。</p><p>　　波浪三要素計算如下：</p><p>　　波高hl=0.0166 V05/4 D1/3=0.65m</p><p>　　波長L=10.4(h1)0.8 =7.37m</p><p>　　壅高hz=πhl2/L=0.18m</p><p>　　gD/V02=231.95；<

26、/p><p>　　h1%=1.41h10%=0.915m ； hz = 0.02m ； hc = 0.4m</p><p>　　Δh = h1% + hz + hc=1.3365m</p><p><b>　　2、壩頂高程計算</b></p><p>　　壩頂高程按式（3-5）計算，并選用其中較大值</p>&

27、lt;p>　　壩頂高程=設(shè)計洪水位+Δh 設(shè)</p><p>　　壩頂高程=校核洪水位+Δh 校 （3-5）</p><p>　　根據(jù)以上兩種水位時Δh 計算結(jié)果，得出兩種狀況下壩頂高程。</p><p>　?。?） 設(shè)計洪水位時的壩頂高程：</p><p>　　▽壩頂=設(shè)計洪水位+Δh<

28、;/p><p>　　=186.64+1.98=188.62m</p><p>　?。?）校核洪水位時的壩頂高程：</p><p>　　▽壩頂=校核洪水位+Δh</p><p>　　=189.60+1.3365=190.9365m</p><p>　　為保證大壩的安全運行，應(yīng)該選用其中的較大值▽壩頂＝190.94m，且壩頂高

29、程要高于校核洪水位，所以取壩頂高程為▽190.94m。</p><p><b>　　二、確定壩基高程</b></p><p>　　河床高程約100m，校核洪水位為189.60m，地基開挖時河床上的沖積砂夾石層、沖積粘土夾碎石層必須清除（由地質(zhì)剖面圖上量得大多在10m 以上），所以開挖應(yīng)按100m 以上壩高標(biāo)準(zhǔn)要求考慮。根據(jù)規(guī)范，壩高超過100m 時，可建在新鮮、微風(fēng)化

30、至弱風(fēng)化下部基巖上。</p><p>　　弱風(fēng)化層厚5.5～6.5m，微風(fēng)化層厚6～7m，原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后，在滿足壩的強度和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開挖。基礎(chǔ)中存在的局部工程地質(zhì)缺陷，例如表層夾泥裂縫、強風(fēng)化區(qū)、斷層破碎帶、節(jié)理密集帶及巖溶充填物等均應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)開挖予以挖除。初步定出開挖深度7.5m，通過立式圖上確定的壩基開挖線定出建基面最低開挖高程為▽82.5m。</p><p>　　

31、因此，最大壩高為108.44m，屬于高壩。</p><p><b>　　三、擬定壩頂寬度</b></p><p>　　壩頂寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)備布置、運行、檢修、施工和交通等需要確定并應(yīng)滿足抗震，特大洪水時維護等要求。</p><p>　　因無特殊要求，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，壩頂寬度可采用壩高的8%～10%取值，且不小于2m 并應(yīng)滿足交通和運行管理的需要。按

32、壩高的10%計算，即為10.8 米，考慮到上游防浪墻、下游側(cè)護欄、排水溝槽及兩邊人行道等，取壩頂寬為11m，以滿足大壩維修作業(yè)通行需要。</p><p><b>　　四、擬定剖面尺寸</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)范SL319-2005規(guī)定，非溢流壩段的基本斷面呈三角形，其頂點宜在壩頂附近。基本斷面上部設(shè)壩頂結(jié)構(gòu)。壩體的上游面可為鉛直面、斜面或折面。</p&

33、gt;<p>　　實體重力壩上游壩坡宜采用1∶0～1∶0.2，壩坡采用折面時，折坡點高程應(yīng)結(jié)合電站進水口、泄水孔等布置，以及下游壩坡優(yōu)選確定。</p><p>　　下游壩坡可采用一個或幾個坡度，應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力要求并結(jié)合上游壩坡同時選定。下游壩坡宜采用1∶0.6～1∶0.8；對橫縫設(shè)有鍵槽進行灌漿的整體式重力壩，可考慮相鄰壩段聯(lián)合受力的作用選擇壩坡。</p><p>　　擬定

34、壩體形狀為基本三角形。壩的下游面為均一斜面，斜面的延長線與上游壩面相交于最高庫水位處，為了便于布置進口控制設(shè)備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)定，本次設(shè)計采用上游壩面上部鉛直，下部傾斜的形式。該形式為實際工程中經(jīng)常采用的一種形式，具有比較豐富的工程經(jīng)驗。</p><p>　　上游設(shè)置成折面可利用淤沙增加壩體自重，折點設(shè)置在淤沙水位以上，由資料可知，百年后水庫的淤積高程為115m，由于死水位為164m，折點取在高

35、程為165m 的位置。通過最優(yōu)方案的比較，上游壩坡取1：0.1，下游壩坡取1：0.75。</p><p><b>　　五、壩底寬度擬定</b></p><p>　　壩底寬度約為壩高的0.7～0.9 倍，本工程的壩高為108.44m，通過已經(jīng)確定的上下游壩坡坡率，最終確定壩底寬度B=87m。</p><p>　　六、基礎(chǔ)灌漿廊道尺寸擬定</

36、p><p>　　高、中壩內(nèi)必須設(shè)置基礎(chǔ)灌漿廊道，兼作灌漿、排水和檢查之用。</p><p>　　基礎(chǔ)灌漿廊道的斷面尺寸，應(yīng)根據(jù)澆灌機具尺寸即工作要求確定，一般寬為2.5～3m，高為3～4m，為了保證完成其功能且可以自由通行，本次設(shè)計基礎(chǔ)灌漿廊道斷面取3.0×3.5m，形狀采用城門洞型。</p><p>　　廊道的上游壁離上游側(cè)面的距離應(yīng)滿足防滲要求，在壩踵附近

37、距上游壩面0.05～0.1 倍作用水頭、且不小于4～5m 處設(shè)置，本次設(shè)計取10m，為滿足壓力灌漿，基礎(chǔ)灌漿廊道距基巖面不宜小于1.5 倍廊道寬度，取5m。</p><p>　　初步擬定壩體形狀剖面如圖（3-2）所示。</p><p>　　圖3-2 非溢流壩段剖面尺寸圖</p><p>　　3.2 荷載計算及其組合</p><p>　　重力壩

38、的主要荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚壓力、地震荷載等，常取1ｍ壩長進行計算。</p><p>　　荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類。基本組合屬于設(shè)計情況或正常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載組成。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。設(shè)計時應(yīng)從這兩類組合中選擇幾種最不利的、起控制作用的組合情況進行計算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。</p><

39、p>　　本次設(shè)計考慮的基本荷載組合為正常蓄水位和設(shè)計洪水位；特殊組合為校核洪水位和地震情況，它們分別考慮的荷載如表3-2 所示。</p><p>　　表3-2 荷載組合</p><p>　　注：1.應(yīng)根據(jù)各種作用同時發(fā)生的實際可能性，選擇計算中的最不利的組合；</p><p>　　2.分期施工的壩應(yīng)按相應(yīng)的荷載

40、組合分期進行計算。</p><p>　　3.施工期的情況應(yīng)作必要核算，作為特殊組合。</p><p>　　4.根據(jù)地質(zhì)和其他條件，如考慮運用時排水設(shè)備，易于堵塞，須經(jīng)常維修時，應(yīng)考慮排水失效的情況，作為特殊組合。</p><p>　　5.地震情況的靜水壓力、揚壓力、浪壓力按正常蓄水位計算。</p><p>　　6.表中的“√”表示應(yīng)考慮的荷載

41、。</p><p>　　下面就各種情況計算相應(yīng)荷載，計算示意圖如下</p><p><b>　　W12</b></p><p><b>　　W2’</b></p><p>　　H1 W2’ W13 W3</

42、p><p><b>　　Pd H2</b></p><p><b>　　b3</b></p><p>　　U4 γH2</p><p>　　γH1 U2 U3 αγH1</

43、p><p><b>　　U1</b></p><p>　　圖3-3 重力壩荷載計算示意圖</p><p><b>　　（1）自重W</b></p><p>　　壩體自重的計算公式： W =Vγc （kN） （3-6）</p><p

44、>　　式中 V——壩體體積，ｍ3；由于取1ｍ壩長，可以用斷面面積代替，通常把它分成如圖3-3 所示的若干個簡單的幾何圖形分別計算重力；</p><p>　　γc ——壩體混凝土的重度（本設(shè)計中混凝土的重度為24kN/m3）</p><p>　　四種情況下自重相同。</p><p>　　W11=24×0.5×8.25×82.5=8

45、167.5kN</p><p>　　W12=24×11×108.44=28628.16kN</p><p>　　W13=24×0.5×89.593×67.75=72839.109kN</p><p>　　W1=W11+W12+W13=109634.769kN</p><p><b>

46、　?。?）靜水壓力P</b></p><p>　　靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計算時常分解為水平水壓力PH和垂直水壓力PV 兩種。</p><p>　　計算各種情況下的上下游水深：</p><p><b>　　根據(jù)水力學(xué)公式</b></p><p>　　式中： 根據(jù)相關(guān)規(guī)范，C=1，m=0.49，ε

47、1=1，σs=1；</p><p>　　溢流壩寬度10m，B=10m；</p><p>　　H0 為堰上水頭，堰頂高程與正常蓄水位平齊。</p><p>　?。ǖ卣鹎闆r按正常蓄水位考慮）</p><p><b>　　所得結(jié)果列表如下：</b></p><p>　　表3-3

48、 不同情況下上下游水深</p><p>　　計算各種情況下靜水壓力：</p><p>　　水平水壓力PH 計算公式為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中： Ｈ — 計算點處的作用水頭，ｍ；</p><p>　　γw —水的重度，常取9.81 kN

49、／ｍ3；</p><p>　　垂直水壓力PV 按水重計算。</p><p><b>　　a.正常蓄水位：</b></p><p>　　上游水平水壓力：PH1=Pu=50781.77kN （→）</p><p>　　下游水平水壓力：PH2=Pd=4476.52kN （←）</p><p>　　上游垂

50、直水壓力：PV1=W2’=1557.95kN</p><p>　　PV2=W2” =3338.47kN</p><p>　　下游垂直水壓力：PV3=W3=3356.28kN</p><p><b>　　b.設(shè)計洪水位：</b></p><p>　　上游水平水壓力：PH1=Pu=53195.4kN （→）</p>

51、;<p>　　下游水平水壓力：PH2=Pd=4913.4kN （←）</p><p>　　上游垂直水壓力：PV1=W2’=1751.38kN</p><p>　　PV2=W2”=3338.47kN</p><p>　　下游垂直水壓力：PV3=W3=3685.087kN</p><p><b>　　c.校核洪水位：<

52、;/b></p><p>　　上游水平水壓力：PH1=Pu=56262.36kN （→）</p><p>　　下游水平水壓力：PH2=Pd=5341.545kN （←）</p><p>　　上游垂直水壓力：PV1=W2’=1990.94kN</p><p>　　PV2=W2”=3338.47kN</p><p>

53、　　下游垂直水壓力：PV3=W3=4006.16kN</p><p>　　地震情況按正常蓄水位情況考慮。</p><p><b>　　(3) 揚壓力U</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)范，排水處揚壓力折減系數(shù)：α=0.25,如圖3-3 所示，將揚壓力分成四部分，U1，U2，U3，U4。</p><p><b>

54、;　　a.正常蓄水位：</b></p><p>　　U1=1/2×10×（71.54-0.25×71.54）×9.81=2631.78kN</p><p>　　U2=9.81×0.25×71.54×10=1754.52kN</p><p>　　U3=1/2×9.81×

55、;0.25×71.54×77=6754.896kN</p><p>　　U4=9.81×30.21×87=25783.33kN</p><p>　　U=U1+U2+U3+U4=36924.496kN</p><p><b>　　b.設(shè)計洪水位：</b></p><p>　　U1=1

56、/2×10×（72.49-0.25×72.49）×9.81=2666.73kN</p><p>　　U2=9.81×0.25×72.49×10=1777.82kN</p><p>　　U3=1/2×9.81×0.25×72.49×77=6844.596kN</p>&

57、lt;p>　　U4=9.81×31.65×87=27012.33kN</p><p>　　U=U1+U2+U3+U4=38301.476kN</p><p><b>　　c.校核洪水位：</b></p><p>　　U1=1/2×10×（74.1-0.25×74.1）×9.81=

58、2725.95kN</p><p>　　U2=9.81×0.25×74.1×10=1817.30kN</p><p>　　U3=1/2×9.81×0.25×74.1×77=6996.61kN</p><p>　　U4=9.81×33.0×87=28164.51kN</p&

59、gt;<p>　　U=U1+U2+U3+U4=39704.37kN</p><p>　　地震情況按正常蓄水位計算。</p><p><b>　?。?）泥沙壓力Ps</b></p><p>　　一般計算年限取50～100 年，水平泥沙壓力Ps 為：</p><p>　　式中：γsb——泥沙的浮容重，kN/m3

60、；</p><p>　　hs ——壩前淤沙厚度，ｍ；</p><p>　　Φs ——淤沙的內(nèi)摩擦角，( °)。</p><p>　　黃河流域幾座水庫泥沙取樣試驗結(jié)果，浮容重為7.8～10.8kN/m3。淤沙以粉砂和砂粒為主時，φs在26°～30°之間。結(jié)合夕昌水庫河流地質(zhì)情況，本次設(shè)計取泥沙浮容重為8.8kN/m3，φs取28°

61、;。</p><p>　　水庫壩址處多年平均輸沙量為4.38 萬t，按30 年，全部淤積計算，總淤積量為4.38×30=131.4 萬t，約87.6 萬m3，由Z～V 曲線查得泥沙水位2897.5m。淤沙厚度58m。故泥沙壓力為</p><p>　　Ps=1/2×8.5×32.52×tan2（45°- 5°）=3160.696kN

62、</p><p><b>　　（5）浪壓力</b></p><p><b>　　1.基本數(shù)據(jù)</b></p><p>　　表3-4 浪壓力計算基本數(shù)據(jù)表</p><p>　　2.波浪要素計算及波態(tài)判別</p><p>　　根據(jù)規(guī)范SL319-20

63、05，波浪要素按官廳水庫公式計算（適用于V0<20m/s 及D<20km）：</p><p>　　h ——當(dāng)gD/V02=20～250 時，為累積頻率5%的波高h5%；</p><p>　　當(dāng)gD/V02=250～1000 時，為累積頻率10%的波高h10%</p><p>　　Lm ——平均波長（m）；</p><p>　　波

64、浪中心線至水庫靜水位的高度hz 按下式計算：</p><p>　　平均波長按下式計算：</p><p><b>　　a.正常蓄水位：</b></p><p>　　Lm =0.331V0-1/2.15(gD/V02)1/3.75×V02/g</p><p>　　=0.331×17-1/2.15(9.8&

65、#215;4500/172)1/3.75×172/9.8=10m</p><p>　　hl =0.0076V0-1/12(gD/V02)1/3×V02/g</p><p>　　=0.0076×17-1/12(9.8×4500/172)1/3×172/9.8=0.945m</p><p>　　h1%=1.24×

66、;h5%=1.172m</p><p>　　hz=3.14×1.242/10.44=0.4313m</p><p>　　因H>Lm /2，屬于深水波。</p><p><b>　　b.設(shè)計洪水位：</b></p><p>　　Lm=0.331×17-1/2.15(9.8×4500/17

67、2)1/3.75×202/9.8=10m</p><p>　　h1%=1.172m</p><p>　　hz=0.4313m</p><p>　　因H>Lm /2，屬于深水波。</p><p><b>　　c.校核洪水位</b></p><p>　　Lm=0.331×13

68、/2.15(9.8×40002)1/3.75×13/9.8=7.393m</p><p>　　h1%=0.8067m</p><p>　　hz=0.2764m</p><p>　　因H>Lm /2，屬于深水波。</p><p><b>　　3.波浪壓力計算</b></p><

69、p>　　各種情況均按深水波計算浪壓力，如圖3-4 所示。</p><p>　　圖3-4 深水波浪壓力分布</p><p><b>　　浪壓力計算公式為</b></p><p><b>　　a.正常蓄水位：</b></p><p>　　Pl=γLm(h1%+hz)/4=39.28 kN</

70、p><p><b>　　b.設(shè)計洪水位：</b></p><p>　　Pl=γLm(h1%+hz)/4=39.28kN</p><p><b>　　c.校核洪水位：</b></p><p>　　Pl=γLm(h1%+hz)/4=19.62kN</p><p>　　地震情況按正常蓄

71、水位計算。</p><p><b>　?。?）地震荷載</b></p><p>　　工程區(qū)地震烈度為7 度，設(shè)計時考慮水平向地震慣性力代表值Fi，按式（3-15）計算 </p><p>　　當(dāng)設(shè)計烈度為7 度時，αh 取0.1g，ξ一般取0.25，αi 為質(zhì)點i 的動態(tài)分布系數(shù)，按式（3-16）計算</p&

72、gt;<p>　　地震時，壩前、壩后的水也隨著震動，形成作用在壩面上的激蕩力。在水平地震作用下，單位寬度上的總地震動水壓力F0 為</p><p>　　H1 為壩前水深，m。</p><p>　　作用點位于水面以下0.54H1 處。</p><p>　　因設(shè)計的重力壩迎水面有折坡，且水面以下直立部分的高度小于水深的一半，所以應(yīng)取水面與壩面的交點和坡腳點

73、的連線作為替代坡度。計算地震動水壓力時，乘以折減系數(shù)θ/90°，θ為建筑物迎水面與水平面的夾角。</p><p>　　經(jīng)計算，θ=85.36°，故</p><p>　　F0=85.36/90×0.65×0.1×9.8×0.25×1.0×101.752=15324.5kN</p><p>

74、<b>　?。?） 其它荷載</b></p><p>　　冰壓力、土壓力應(yīng)根據(jù)具體情況來定。溫度荷載一般可以采取措施來消除，穩(wěn)定和應(yīng)力分析時可以不計入。風(fēng)荷載、雪荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例很小，可以忽略不計。</p><p>　　荷載計算結(jié)果匯總及相關(guān)荷載彎矩值參見附表（2-1）、（2-2）、（2-3）、（2-4）</p><p>

75、<b>　　3.3 穩(wěn)定分析</b></p><p>　　重力壩的抗滑穩(wěn)定分析按單一安全系數(shù)法和分項系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計進行計算和驗算。抗滑穩(wěn)定分析的目的是核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度?？够€(wěn)定計算時取單寬作為計算單元。</p><p>　　正常蓄水位情況和地震情況按單一安全系數(shù)法驗算，設(shè)計洪水位情況和校核洪水位情況按承 載能力極限狀態(tài)驗算。

76、 </p><p>　　圖3－5 壩體抗滑穩(wěn)定計算簡圖</p><p>　　1.單一安全系數(shù)法：</p><p>　　因壩體混凝土與基巖接觸良好，本次設(shè)計單一安全系數(shù)法采用抗剪斷強度計算公式進行穩(wěn)定分析，計算公式如下：</p><p><b>　　式中：</b></p><p

77、>　　K′—— 按抗剪斷強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；</p><p>　　f′—— 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)，f′=1.2</p><p>　　c′—— 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，KPa，c′=120KPa；</p><p>　　A —— 壩基接觸面截面積，m2。</p><p>　　ΣW—— 作用于壩體上全部

78、荷載（包括揚壓力）對滑動平面的法向分值，kN；</p><p>　　ΣP—— 作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值，kN；</p><p>　　按抗剪斷強度公式（3-18）計算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K′值應(yīng)不小于</p><p><b>　　表3-6的規(guī)定。</b></p><p>　　表3-5 壩基

79、面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K′</p><p>　　2.分項系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法：</p><p>　　承載能力極限狀態(tài)設(shè)計式</p><p>　　抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù)為</p><p>　　ΣP,壩基面上全部切向作用之和,即作用設(shè)計值水平方向的代數(shù)和。</p><p>　　抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)抗力函數(shù)</p>

80、<p>　　ΣW 為壩基面上全部作用的法向作用設(shè)計值之和，既法向力設(shè)計值代數(shù)和。</p><p>　　各基本變量及揚壓力系數(shù)α應(yīng)以設(shè)計值代入計算。</p><p>　　各分項系數(shù)可查附錄一附表。</p><p>　　下面對不同荷載組合情況下大壩抗滑穩(wěn)定進行分析。</p><p><b>　?。?）基本組合</b&g

81、t;</p><p><b>　　a.正常蓄水位</b></p><p><b>　　單一安全系數(shù)法：</b></p><p>　　=[1.2(116673.39-28770)+1300×87]/55111.1=4.2＞3</p><p><b>　　滿足規(guī)范要求。</b&

82、gt;</p><p><b>　　b.設(shè)計洪水位：</b></p><p>　　承載能力極限狀態(tài)設(shè)計法：</p><p>　　荷載設(shè)計值及相應(yīng)計算結(jié)果見附表，由附錄一附表查得各分項系數(shù)。</p><p>　?。?）計算作用效應(yīng)函數(shù)</p><p>　　S(·)=ΣP=64829.73k

83、N</p><p>　?。?）抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)</p><p>　　查得f′的分項系數(shù)為1.3，C′的分項系數(shù)為3.0。</p><p>　　壩基面抗剪斷系數(shù)設(shè)計值f′=1.35/1.3=1.04</p><p>　　壩基面抗剪斷黏聚力設(shè)計值C′=1300/3.0=433.33kPa</p><p><b>

84、　　抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)</b></p><p>　　R(·) = f ′ΣW +c′A =1.04×83596.688+433.33×87=124472kN</p><p>　　（3）驗算抗滑穩(wěn)定性</p><p>　　偶然狀況（偶然組合）設(shè)計狀況系數(shù)ψ=0.85；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)γ0=1.0；根據(jù)《水</p>&

85、lt;p>　　工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》抗滑穩(wěn)定結(jié)構(gòu)系數(shù)γd=1.2。根據(jù)式</p><p>　　γ0ψS(?) =1.0×0.85×61083=51920.6KN</p><p>　　=1/1.2×126228=124472KN </p><p>　　51920.6<103727</p>&l

86、t;p>　　計算結(jié)果表明，重力壩在校核洪水位情況下滿足承載能力極限狀態(tài)下的抗滑</p><p><b>　　穩(wěn)定要求。</b></p><p><b>　　d.地震情況：</b></p><p><b>　　單一安全系數(shù)法：</b></p><p>　　KS’=[1.35

87、×87903.388+1300×87]/61602=3.8＞2.3</p><p><b>　　滿足規(guī)范要求。</b></p><p><b>　　3.4 應(yīng)力分析</b></p><p>　　用材料力學(xué)法計算邊緣應(yīng)力。在一般情況下，壩體的最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面，應(yīng)校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強度要求。

88、</p><p>　　當(dāng)采用材料力學(xué)法分析壩體應(yīng)力時，SL 319-2005《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的強度指標(biāo)如下（本次設(shè)計只考慮運用期）。</p><p>　　重力壩壩基面壩踵、壩趾的垂直應(yīng)力應(yīng)符合下列要求：</p><p><b>　　運用期</b></p><p>　　1） 在各種荷載組合下（地震荷載除外），壩

89、踵垂直應(yīng)力不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，壩趾垂直應(yīng)力應(yīng)小于壩基容許壓應(yīng)力；</p><p>　　2） 在地震荷載作用下，壩踵、壩趾的垂直應(yīng)力應(yīng)符合《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（SL 203-97）的要求；</p><p>　　重力壩壩體應(yīng)力應(yīng)符合下列要求：</p><p><b>　　運用期</b></p><p>　　1） 壩體上游面

90、的垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計揚壓力）。</p><p>　　2） 壩體最大主壓應(yīng)力，應(yīng)不大于混凝土的允許壓應(yīng)力值。</p><p>　　3） 在地震情況下，壩體上游面的應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（SL 203-97）的要求。</p><p>　　同樣采用單一安全系數(shù)法和分項系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計式對四種情況分別分析水平截面上的正應(yīng)力。</p>

91、<p><b>　　1.單一安全系數(shù)法</b></p><p>　　因為假定σy 按直線分布，所以按偏心受壓公式計算上、下游的邊緣應(yīng)力</p><p>　　σyu和σyd 。</p><p>　　ΣW——作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN；</p><p>　　ΣM——作用于計算截面以上全部荷

92、載對壩基截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，kN·m；</p><p>　　B——計算截面的長度，m。</p><p>　　壩體最大主應(yīng)力按下游邊緣最大主應(yīng)力計算：</p><p>　　2.分項系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法：</p><p>　　（1）壩趾抗壓強度承載能力極限狀態(tài)：</p><p>　　壩趾抗壓強度計入揚

93、壓力情況下的極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù)為</p><p>　　壩趾抗壓強度極限狀態(tài)抗力函數(shù)為</p><p>　　式中：Ra為混凝土抗壓強度。</p><p>　?。?）壩踵應(yīng)力約束條件的正常使用極限狀態(tài)</p><p>　　以壩踵鉛直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力作為正常使用極限狀態(tài)。</p><p><b>　　a.正常蓄水

94、位：</b></p><p>　　利用承載能力極限狀態(tài)設(shè)計式和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計判別大壩是否滿足強度要求。</p><p>　　荷載及力矩設(shè)計值及相應(yīng)計算結(jié)果見附表，由附錄一附表查得各分項系數(shù)。</p><p>　?。?）計算作用效應(yīng)函數(shù)</p><p>　　=[80926.97/87-6×(-736333)/872]

95、×(1+0.752)=1606.1kN</p><p><b>　　（2）驗算抗壓強度</b></p><p>　　持久狀況（基本組合）設(shè)計狀況系數(shù)ψ=1.0；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)γ0=1.0；抗壓基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)γd=1.8，混凝土性能分項系數(shù)1.5。根據(jù)式</p><p>　　γ0ψS(?) =1.0×1.0×160

96、6.1=1606.1KN </p><p>　　=1/1.8×9533=5296KN</p><p>　　1606.1<5296 </p><p>　?。?）壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力極限狀態(tài)驗算（正常使用極限狀態(tài)）： </p><p>　　=[1.0×(80926.97/87+6

97、15;(-661693)/872]=406>0 </p><p>　　計算結(jié)果表明，重力壩在正常蓄水位情況下應(yīng)力滿足規(guī)范要求。</p><p><b>　　b.設(shè)計洪水位：</b></p><p><b>　　采用單一安全系數(shù)法</b></p><p>　　=80926.97/87+6

98、5;(-820214)/872=1648Kn>0</p><p>　　壩踵鉛直應(yīng)力沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，符合規(guī)范要求。</p><p>　　=80926.97820214)/872=1580.8kN</p><p>　　壩趾鉛直應(yīng)力小于壩基容許壓應(yīng)力，符合規(guī)范要求。</p><p>　　=(1+0.752)×1580.=2575kN

99、</p><p>　　小于混凝土的容許壓應(yīng)力。</p><p><b>　　c.校核洪水位：</b></p><p>　　偶然狀況，只需采用承載能力極限狀態(tài)法判別大壩是否滿足強度要求。</p><p>　　荷載及力矩設(shè)計值及相應(yīng)計算結(jié)果見附表，由附錄一附表查得各分項系數(shù)。</p><p>　　（1

100、）計算作用效應(yīng)函數(shù)</p><p>　　=[80926.97/87-6×(-1016450.82)/872]×(1+0.752)=2713kN</p><p><b>　　（2）驗算抗壓強度</b></p><p>　　偶然狀況（特殊組合）設(shè)計狀況系數(shù)ψ=0.85；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)γ0=1.0；抗壓基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)γd=1.8

101、。根據(jù)式</p><p>　　γ0ψS(?) =1.0×1.0×2713=2713KN </p><p>　　=1/1.8×9533=5296KN</p><p><b>　　2713<5296</b></p><p><b>　　滿足強度要求。</b></

102、p><p><b>　　d.地震情況：</b></p><p>　　=87903.39/87-6×948376.76/872=258.60kN</p><p>　　=87903.39/87+6×948376.76/872=1762.17kN</p><p>　　地震荷載作用下，鉛直應(yīng)力符合SL 203-9

103、7《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》的要求。</p><p>　　經(jīng)計算初擬的方案滿足應(yīng)力和穩(wěn)定的要求，且其折點處的應(yīng)力和穩(wěn)定也均滿足要求，初步符合要求。</p><p>　　第4章溢流壩壩體設(shè)計</p><p>　　4.1 泄水方式的選擇</p><p>　　溢流重力壩既要擋水又要泄水，不僅要滿足穩(wěn)定和強度要求，還要滿足泄水要求。因此需要有足夠的孔

104、口尺寸、較好體型的堰型，以滿足泄水的要求；且使水流平順，不產(chǎn)生空蝕破壞。</p><p>　　重力壩的泄水主要方式有開敞式和孔口式溢流，開敞溢流式的堰除了有較好的調(diào)節(jié)性能外,還便于設(shè)計和施工,同時這種形式的堰在我國應(yīng)用廣泛，有很多的工程實踐經(jīng)驗。故本設(shè)計采用開敞溢流式孔口形式，堰頂設(shè)置門。</p><p>　　4.2 溢流壩剖面擬定</p><p>　　溢流曲線由頂

105、部曲線段、中間直線段和底部反弧段三部分組成。設(shè)計要求：</p><p>　　（1）有較高的流量系數(shù)，泄流能力大；</p><p>　?。?）水流平順，不產(chǎn)生不利的負壓和空蝕破壞；</p><p>　　（3）體形簡單，造價低，便于施工。</p><p>　　本設(shè)計采用的溢流壩的基本剖面為三角形。其上游面為折線面，其起坡點的高度和坡率與非溢流壩的

106、保持一致，即取上游的坡率為n=0.1，溢流面由頂部的曲線、中間的直線、底部的反弧三部分組成。</p><p>　　定型設(shè)計水頭的確定：</p><p>　　堰頂最大水頭Hmax=校核洪水位-堰頂高程即：Hmax=189.60-178.94=10.7m</p><p>　　定型設(shè)計水頭Hd 為Hd=（75%～95%），取Hd=9m，由Hd/Hmax=9/10.7=0.

107、84。</p><p><b>　　（一）壩頂曲線段</b></p><p>　　溢流壩頂部采用曲線形式，頂部曲線的形式很多，常用的有克—奧曲線和WES 曲線。本工程選用WES 曲線。</p><p>　　首先繪出壩頂部的曲線，取堰頂部最高點為坐標(biāo)原點。WES 型堰頂部曲線以堰頂為界分為上游段和下游段兩部分。</p><p&

108、gt;　　該設(shè)計上游段曲線采用三圓弧型曲線。</p><p>　　堰頂O 點上游三圓弧的半徑及其坐標(biāo)值為：</p><p>　　R1=0.5Hd=4.5； x1=-0.175Hd=-1.575</p><p>　　R2=0.2Hd=1.8； x2=-0.276Hd=-2.484</p><p>　　R3=0.04Hd=0.36；

109、 x3=-0.282Hd=-2.538</p><p>　　下游段的曲線方程為：</p><p>　　x1.85 = 2.0Hd0.85 y</p><p>　　按上式算得的坐標(biāo)值如下表</p><p>　　表3-6 計算WES 下游曲面坐標(biāo)值表</p><p><b>　?。ǘ┲虚g直線段&

110、lt;/b></p><p>　　中間直線段與壩頂部下游曲線和下部反弧段相切，坡度和擋水壩一致，取0.75。</p><p><b>　?。ㄈ┓椿《?lt;/b></p><p><b>　　（1）反弧半徑：</b></p><p>　　溢流壩面反弧段是使沿溢流面下泄水流平順轉(zhuǎn)向的工程措施。通常采

111、用圓弧曲線，反弧半徑R 按經(jīng)驗公式（4-1）計算：</p><p>　　R=Fr3/2 h （4-1）</p><p><b>　　Fr = v/</b></p><p>　　式中：Fr 為反弧最低點處的弗勞德數(shù)。</p><p>　　v=q/h

112、 (4-2)</p><p>　　h= (4-3)</p><p>　　式4-3 為迭代公式，迭代初值取h=0。</p><p>　　E0 為上游最高水位與反弧段最低點的距離，反弧最低點與下游水位齊平。</p><p>　　E0=2947.02-2859.87=87.15m</p>

113、;<p>　　Φ=0.9，Q=255m3/s，q=25.5m3/s</p><p>　　初始令h=0， h0 ==3.8</p><p><b>　　h0 ==3.8</b></p><p>　　h1 ==3.891</p><p>　　h2 ==3.894</p><p>　　

114、h3 ==3.894</p><p>　　故v=130/3.894=33.3847m/s</p><p>　　Fr = v/ = 33.3847 / =5.404</p><p>　　R=Fr3/2 h=5.4043/2 3.894=36.612</p><p><b>　　故R=36.612</b></p>

115、;<p><b>　?。?）挑角</b></p><p>　　挑角越大，射程越大，但挑角增大，入水角β也增大，水下射程減小。同時入水角增大后，沖刷坑深度增加。θ一般在20 o～25 o 之間，在此取25o 。</p><p><b>　?。?）挑坎高度：</b></p><p>　　挑坎應(yīng)高出下游水位，一般以

116、1～2m 為宜。計算時按設(shè)計洪水位情況考慮。取挑坎最低高程等于下游水位，挑坎最高點與最低點間距離為R(1-cosθ)。</p><p>　　故挑坎高度h2=115.50-114.15+32.612×（1-cos250）=4.4054m</p><p>　?。?）反弧段坐標(biāo)確定</p><p>　　圓心O′距壩底距離yo′＝4.4054+32.612

117、5;cos25o=33.962m</p><p>　　圓心O′距C 點距離xo′=R＝32.612×1.25＝40.765m。</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，就可以確定溢流壩曲面了。下圖就是本次設(shè)計的溢流壩曲面。</p><p>　?。?）反弧段與非溢流壩下游面切點的坐標(biāo)確定</p><p>　　圖4-1 溢流壩剖面擬定圖<

118、;/p><p>　　4.3 消能防沖設(shè)計</p><p>　　由于溢流壩下泄的水流具有很大的動能，常高達幾百萬甚至幾千萬KW，如此巨大的能量，如不妥善處理，勢必導(dǎo)致下游河床被嚴(yán)重沖刷，甚至造成塌滑岸破和大壩失事。所以消能措施的合理選擇和設(shè)計對樞紐布置、大壩安全及工程量具有重要意義。</p><p>　　《水工建筑物》及《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》可知消能的設(shè)計原則是：<

119、;/p><p>　　1）盡量使下泄水流的大部分動能消耗在水流內(nèi)部的紊動中，以及水流與空氣的摩擦上；</p><p>　　2）不產(chǎn)生危及壩體安全的河床或岸坡的局部沖刷；</p><p>　　3）下泄水流平穩(wěn)，不影響樞紐中其它建筑物的正常運轉(zhuǎn)；</p><p>　　4）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，工程量小。</p><p>　　4.3

120、.1 確定消能形式</p><p>　　（1）挑流消能:挑流消能是利用鼻坎將下泄的高速水流向空中拋射,使水流擴散,并摻入大量空氣，然后跌入下游河床水墊后,形成強烈的旋滾,并沖刷河床形成沖坑,隨著沖坑逐漸加深，水墊愈來愈厚,大部分能量消耗在水滾的摩擦中, 沖坑逐漸趨于穩(wěn)定.挑流消能的工程量小、投資省,結(jié)構(gòu)簡單、檢修施工方便.但下游局部沖刷不可避免,一般適用于巖基比較堅固的高壩或中壩。</p><

121、p>　　（2）底流式消能:底流消能是在壩址下游設(shè)消力池,消力坎等,促使水流在限定范圍內(nèi)產(chǎn)生水躍,通過水流內(nèi)部的旋渦、摩擦、摻氣和撞擊消耗能量.底流消能具有流態(tài)穩(wěn)定，消能效果好,對地質(zhì)條件和尾水變幅適應(yīng)性強及水流霧化等優(yōu)點。 但工程量大，不宜排漂或排冰.底流消能適應(yīng)于中低壩或基巖較軟弱的河道,高壩采用底流消能需經(jīng)論證。</p><p>　　（3）面流式消能:面流消能是在溢流壩下游面設(shè)低于下游水位、挑角不大的鼻

122、坎，將主流挑至水面，在主流下面形成旋滾，其流速低于表面，且旋滾水體的底部流動方向指向壩址，并使主流沿下游水面逐步擴散，減小對河床的沖刷，達到消能防沖的目的。面流消能適用與水頭較小的中、低壩，要求下游水位穩(wěn)定，尾水較深，河道順直，河床和河岸在一定范圍內(nèi)有較高抗沖能力，可排漂和排冰。面流消能雖不需要做護坦，但因為高速水流在表面，并伴隨著強烈的波動，流態(tài)復(fù)雜，使下游在很長距離內(nèi)水流不平穩(wěn)，可能影響電站的運行和下游航運，且宜沖刷兩岸，因此也須采

123、取一定的防護措施。</p><p>　?。?）消力戽消能：消力戽消能是在溢流壩址設(shè)置一個半徑較大的反弧戽斗，戽斗的挑流鼻坎潛沒在水下，形不成自由水舌，水流在戽內(nèi)產(chǎn)生旋滾，經(jīng)鼻坎將高速的主流挑至表面。戽內(nèi)、外水流的旋滾可以消耗大量能量，因高速水流桃到表面，減輕了對河床的沖刷。消力戽適用于尾水較深，變幅較小，無航運要求且下游河床和兩岸有一定抗沖刷能力的情況。消力戽的優(yōu)點是：工程量較底流消能小；沖刷坑比挑流消能淺；不存

124、在霧化問題。缺點是：下游水面波動大，綿延范圍長，易沖刷岸坡，對航運不利，底部旋滾將泥沙帶入戽內(nèi)時，磨損戽面增加了維修費用。</p><p>　?。?）最終確定消能型式</p><p>　　分析比較以上消能工的優(yōu)缺點，考慮到本次設(shè)計的重力壩屬于高壩，下游地質(zhì)條件比較好的情況，決定選用挑流消能。</p><p>　　4.3.2 挑流鼻坎設(shè)計</p><

125、;p>　?。?）挑流鼻坎有連續(xù)式和差動式，該設(shè)計選用連續(xù)式鼻坎；</p><p>　?。?）經(jīng)計算，鼻坎高程2861.64m；</p><p>　?。?）反弧半徑R=25m；</p><p>　?。?）根據(jù)實際工程情況，該設(shè)計挑射角取θ=25°；</p><p>　　4.3.3 水舌挑距L 的估算</p><