水庫工程畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p>　　論文（設(shè)計）題目：威寧縣xxx水庫工程</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract1</p><p><b>　　前言

2、2</b></p><p>　　第一部分設(shè)計說明書3</p><p><b>　　1工程概況3</b></p><p><b>　　2水文基本資料3</b></p><p><b>　　2.1流域概況3</b></p><p>&l

3、t;b>　　2.2氣象4</b></p><p><b>　　2.3泥砂4</b></p><p><b>　　3地質(zhì)基本資料5</b></p><p><b>　　3.1地形地貌5</b></p><p>　　3. 2地層巖性5</p>

4、<p><b>　　3.3地質(zhì)構(gòu)造5</b></p><p>　　3.4地震及區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性6</p><p>　　3.5壩基物理力學(xué)指標(biāo)6</p><p>　　4設(shè)計任務(wù)和規(guī)模7</p><p>　　4.1本次設(shè)計任務(wù)7</p><p>　　4.2本次設(shè)計規(guī)模7<

5、/p><p>　　5工程布置及主要建設(shè)物8</p><p>　　5.1工程等別和洪水標(biāo)準(zhǔn)8</p><p>　　5.2建筑物選型8</p><p>　　5.3大壩樞紐布置9</p><p>　　5.4擋水建筑物結(jié)構(gòu)布置10</p><p>　　5.5泄水建筑物12</p>

6、<p>　　5.6放空、取水管的運(yùn)行14</p><p>　　5.8邊坡工程14</p><p>　　第二部分設(shè)計計算書16</p><p>　　1擋水建筑物設(shè)計計算16</p><p>　　1.1壩頂高程確定16</p><p>　　1.2大壩穩(wěn)定及應(yīng)力計算18</p><p

7、>　　2泄水建筑物設(shè)計計算22</p><p>　　2.1溢洪道設(shè)計22</p><p>　　3放空、取水設(shè)計計算27</p><p><b>　　結(jié)論30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　致謝

8、31</b></p><p><b>　　附錄31</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次設(shè)計是重力壩設(shè)計，設(shè)計的目的及意義主要在于鞏固、擴(kuò)大和提高所學(xué)水利水電理論知識，使其得到實(shí)際運(yùn)用，并使之系統(tǒng)化，鍛煉和培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識解決工程實(shí)際，并進(jìn)行設(shè)計、計算、制圖的

9、能力,提高撰寫專業(yè)技術(shù)報告的水平。設(shè)計的主要內(nèi)容有：擋水建筑物、泄水建筑物設(shè)計；根據(jù)給定的資料，進(jìn)行大壩的剖面設(shè)計，其最大壩高43.5m，壩頂寬3.5m，壩頂長134.0m，溢洪道為無閘門控制的開敞式自由溢流型式；消能方式為挑流消能。</p><p>　　關(guān)鍵字： 重力壩，應(yīng)力分析，穩(wěn)定分析，溢流壩，非溢流壩。</p><p><b>　　Abstract</b&

10、gt;</p><p>　　This design is the gravity dam design, the main purpose and significance of design is to consolidate and expand and improve the water resources and hydropower theory knowledge, with a practical

11、application, and make it systematic, exercise and develop the professional basic theoretical knowledge to solve actual engineering, and the ability of design, calculation, drawing, improve the writing level of profession

12、al and technical reports. The main content of the design are: water retaining structur</p><p>　　Keywords: Gravity dam, the stress analysis, stability analysis and computation, the computation.</p><

13、;p><b>　　前言</b></p><p>　　xxx水庫位于威寧縣海拉鄉(xiāng)火箭村，壩址位于吊水巖溝銀坪子上游1.0Km處, 距威寧縣城公路里程129km，距海拉鄉(xiāng)政府駐地公路里程為11km，工程地理位置為東經(jīng)103°49′，北緯26°48′。水庫大壩壩址擬建于吊水巖溝中游，屬長江流域牛欄江橫江水系右岸一級耐書河支流，流域內(nèi)多年平均降雨量800mm。壩址以上集雨面

14、積4.84km2。有通組公路通達(dá)壩區(qū)右岸的火箭村巖頭村民組。</p><p>　　工程區(qū)位于云貴高原東部，貴州省西部，總觀全區(qū)地勢南高北低，海拔高程1600～2750m之間，最高點(diǎn)為測區(qū)西面的龍灘坪腦包，海拔高程2750m，最低點(diǎn)位于測區(qū)北面的耐書河河面，海拔高程1600m，區(qū)內(nèi)地勢起伏連綿，溝谷縱橫交錯，由渾圓山頂與脊?fàn)顪瞎认嘟佣?，一般相對高?00～500m，局部相對高差大于800m，主要以溶蝕、侵蝕--構(gòu)

15、造剝蝕切割形成的中低山地貌為主。</p><p>　　海拉鄉(xiāng)火箭村片區(qū)是較理想的基本煙葉生產(chǎn)區(qū)，大片田土適宜烤煙種植，但缺乏相應(yīng)的水利灌溉設(shè)施。當(dāng)?shù)卣腿罕姸际挚释竟こ棠茉缛諏?shí)施。根據(jù)《威寧縣煙葉生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》（2013-2015），在海拉鄉(xiāng)火箭村片區(qū)實(shí)施煙水配套工程，工程擬在吊水巖溝中游銀坪子處新建小（2）型水庫，以滿足灌區(qū)煙地灌溉及人畜生活用水的需求，當(dāng)?shù)厝罕娛謸碜o(hù)政府的這一惠民工程，并渴望工

16、程項(xiàng)目的早日實(shí)施。工程項(xiàng)目的建設(shè)是非常必要的。</p><p>　　本設(shè)計是我在貴州拓土資源開發(fā)有限公司設(shè)計院實(shí)習(xí)期間，在陳德先老師和單位同事的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。這次實(shí)習(xí)期間完成的畢業(yè)設(shè)計一方面是對前四年專業(yè)基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)和鞏固，另一方面讓我對水利樞紐工程的設(shè)計和具體建設(shè)有一個較全面的認(rèn)識，因此這次畢業(yè)設(shè)計對與我有著更深的意義。</p><p><b>　　第一部分設(shè)計說明書&l

17、t;/b></p><p><b>　　1工程概況</b></p><p>　　威寧縣海拉火箭片區(qū)煙水配套水源工程涉及威寧縣海拉鄉(xiāng)火箭村、東風(fēng)村和紅光村三個村，主要建筑物包括：xxx水庫大壩、溢洪道、取水口等建筑物。xxx水庫位于威寧縣海拉鄉(xiāng)火箭村，壩址位于吊水巖溝銀坪子上游1.0Km處, 距威寧縣城公路里程129km，距海拉鄉(xiāng)政府駐地公路里程為11km，工程地

18、理位置為東經(jīng)103°49′，北緯26°48′。水庫大壩壩址擬建于吊水巖溝中游，屬長江流域牛欄江橫江水系右岸一級耐書河支流，流域內(nèi)多年平均降雨量800mm。壩址以上集雨面積4.84km2。有通組公路通達(dá)壩區(qū)右岸的火箭村巖頭村民組。</p><p>　　海拉鄉(xiāng)由于地緣偏僻，社會經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，民眾文化水平不高，多年來，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入不足，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一直是靠天吃飯、粗放管理、小農(nóng)戶經(jīng)營。薄弱的基礎(chǔ)設(shè)施導(dǎo)

19、致烤煙生產(chǎn)抵御自然災(zāi)害能力不足，落后經(jīng)營管理方式導(dǎo)致煙農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入的降低和隊(duì)伍的不穩(wěn)定性，農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致種煙勞動力明顯的不足等，已嚴(yán)重影響了威寧烤煙生產(chǎn)的可持續(xù)健康發(fā)展。</p><p>　　海拉鄉(xiāng)火箭村片區(qū)是較理想的基本煙葉生產(chǎn)區(qū)，大片田土適宜烤煙種植，但缺乏相應(yīng)的水利灌溉設(shè)施。當(dāng)?shù)卣腿罕姸际挚释竟こ棠茉缛諏?shí)施。根據(jù)《威寧縣煙葉生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》（2013-2015），在海拉鄉(xiāng)火箭村片區(qū)實(shí)施煙水

20、配套工程，工程擬在吊水巖溝中游銀坪子處新建小（2）型水庫，以滿足灌區(qū)煙地灌溉及人畜生活用水的需求。</p><p><b>　　2水文基本資料</b></p><p><b>　　2.1流域概況</b></p><p>　　工程所在河流為長江流域牛欄江水系右岸一級哈喇河的支流吊水巖溝。吊水巖溝發(fā)源于威寧縣海拉鄉(xiāng)管家村劉家水

21、井，河源高程為2510.0m，河流由西向東北經(jīng)劉家水井、銀坪子、大地頭等地，在包谷地匯入哈喇河。吊水巖溝為山區(qū)雨源型河流，全流域面積11.02km²，河長8.49km，河道平均比降106.00‰，多年平均徑流量264.48萬m³。吊水巖溝為山區(qū)雨源性河流，壩址處河谷為基本對稱“V”型谷。</p><p>　　xxx水庫位于威寧縣海拉鄉(xiāng)火箭村境內(nèi)，距威寧縣城129km，距海拉鄉(xiāng)政府駐地11km。

22、本次可研設(shè)計階段，在經(jīng)過實(shí)地調(diào)查及作了相關(guān)內(nèi)業(yè)工作后，選擇壩址具有唯一性。壩址集雨面積為4.84 km2，河道長3.51km，占吊水巖溝全流域面積的43.92%，平均坡降為94.30‰，多年平均徑流量123.42萬m³。</p><p>　　xxx水庫流域?qū)俑咴孛?，成土母巖主要是石灰?guī)r，有山地黃棕壤、棕壤、灰泡黃泥土等三個土類；其土層淺薄，加之人為活動加劇，部分耕地水土流失較為嚴(yán)重，是典型的喀斯特地區(qū)

23、。由于地形特殊，植被偏少，氣候惡劣，石漠化嚴(yán)重，水資源匱乏，溝壑縱橫，山勢陡峭，切割極深。流域內(nèi)部分耕地基巖裸露，土壤肥力差，酸性重，廣種薄收。植被稀疏，生態(tài)環(huán)境脆弱，流域內(nèi)森林覆蓋率為31.70%，部分坡耕地和荒草地水土流失較為嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境較差。</p><p><b>　　2.2氣象</b></p><p>　　xxx水庫屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，由于海拔高、氣溫較低

24、，有“高寒山區(qū)”之稱。主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是四季分明，冬長夏短，晝夜溫差大，干濕季節(jié)明顯。流域內(nèi)無氣象觀測資料，其氣象資料參照威寧縣氣象站資料：多年平均氣溫10.4℃，最冷月1月平均1.9℃，最熱月7月平均17.7℃，極端最高氣溫30.6℃（1963年5月29日），極端最低氣溫-15.3℃（1977年2月9日）。年平均相對濕度80%，最大在秋季，達(dá)85%左右，最小在春季，在73%上下，全年平均霧日數(shù)76.0d，年平均日照時數(shù)1805.4h，為貴

25、州全省各縣之冠。全年無霜期208.6d，大風(fēng)日數(shù)29.3d，冰雹日數(shù)2.6d，雷暴日數(shù)66.4d，霧日天數(shù)83.7d，降雪日數(shù)32.2d，最大積雪深度27cm。多年平均風(fēng)速3.2m/s，最大風(fēng)速20.7m/s，全年以SE風(fēng)為多，頻率為17%。</p><p>　　流域水汽主要來自印度洋孟加拉灣，由于地勢較高，多年平均相對濕度較其它地區(qū)低。流域內(nèi)地表徑流主要來自降雨，但降雨時空上分布不均。暴雨一般出現(xiàn)在5－10月，

26、日降雨量大于100mm的暴雨主要出現(xiàn)在6－8月，汛期比其他地區(qū)出現(xiàn)晚。降雨量較其它地區(qū)少，根據(jù)威寧氣象站歷年實(shí)測資料統(tǒng)計，多年平均降雨量為899.7mm，豐水期(5-10月)平均降雨量790.4mm，占全年降雨量的87.9%，枯水期(11月至次年4月)平均降雨量109.3mm，占全年降雨量的12.1%。降水年際變化不大，而年內(nèi)分配不均，多集中于夏、秋兩季。最大一日降水量為130.5mm（2007年10月20日），多年平均水面蒸發(fā)量為12

27、69.7mm（20cm蒸發(fā)皿）。</p><p><b>　　2.3泥砂</b></p><p>　　本流域的泥沙，主要來源于流域內(nèi)水土流失。xxx水庫無實(shí)測泥沙資料，泥沙根據(jù)相關(guān)等值線圖計算。根據(jù)《貴州省地表水資源》中懸移質(zhì)輸沙模數(shù)分區(qū)圖，xxx水庫懸移質(zhì)輸沙模數(shù)為1000～2000t/km2，結(jié)合流域內(nèi)植被情況及巖石、土壤特性，確定xxx水庫懸移質(zhì)輸沙模數(shù)為150

28、0t/km2。根據(jù)所取輸沙模數(shù)計算，則xxx水庫壩址以上懸移動質(zhì)年輸沙量為7260t。推移質(zhì)泥沙量按懸移質(zhì)泥沙量的20%估算，則壩址以上推移質(zhì)年輸沙量為1452t。因此，xxx水庫壩址多年平均輸沙總量為8712t，泥沙容重按1.3t/ m3計算，則xxx水庫壩址處多年平均輸沙體積為6700m3，多年平均懸移質(zhì)含沙量為 6.3kg/m³。</p><p><b>　　3地質(zhì)基本資料</b&

29、gt;</p><p><b>　　3.1地形地貌</b></p><p>　　本水庫庫區(qū)及其分水嶺范圍內(nèi)海拔2120～2750，相對高差400～500m，庫區(qū)分水嶺雄厚，鄰谷底部高程高于設(shè)計正常高水位，在地形上并未形成低鄰谷。由于區(qū)域范圍內(nèi)出露地層主要為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖，屬巖漿巖，其地貌表現(xiàn)為侵蝕地貌特征。所在河谷呈“V”型谷，兩岸坡基本對稱，坡角30～50&

30、#176;，河床坡降較大，水庫蓄水范圍較短，約490m。</p><p><b>　　3. 2地層巖性</b></p><p>　　據(jù)實(shí)地調(diào)查，庫區(qū)從庫尾至庫首下游、兩岸及河床出露地層為二疊系上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組（P2β）深灰、暗綠色隱晶質(zhì)玄武巖，塊狀結(jié)構(gòu)，分布于庫區(qū)和左岸上游地帶；右岸2185m以上為下統(tǒng)茅口組(P1m)淺灰色厚層灰?guī)r，巖溶發(fā)育，主要分布于右壩肩及左岸

31、上游地帶，未見泥巖、炭質(zhì)頁巖及凝灰?guī)r等夾層分布。庫內(nèi)地層發(fā)育以二疊系分布最廣，缺失下古生界寒武系、侏羅系、奧陶系、泥盆系地層。第四系較集中分布于山間耕地及河流沿岸。</p><p><b>　　3.3地質(zhì)構(gòu)造</b></p><p>　　測區(qū)構(gòu)造單元屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺（Pt）-黔北臺隆(Z-T23)-六盤水?dāng)嘞?D-C)-普安旋扭構(gòu)造變形區(qū)(I1B2)。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該構(gòu)

32、造單元是以旋扭構(gòu)造型式為主，兼有北東和北北東向構(gòu)造，其中石門斷層為區(qū)域性北北東向構(gòu)造。</p><p>　　石門壓扭性斷層（F1）起于調(diào)查區(qū)的西南側(cè)，以北北東向延伸至區(qū)外，為一基本呈直線形延伸的區(qū)域性構(gòu)造，延伸長近40公里，斷層面傾向西，傾角較陡，斷裂西側(cè)均為二疊系峨眉山玄武巖組，東側(cè)為二疊系下統(tǒng)茅口組。斷距較大，約150m左右。</p><p>　　吊水巖溝斷層（F2），位于水庫南東側(cè)并

33、穿過右壩肩，為逆斷層，產(chǎn)狀135°∠21°，斷層破碎帶寬0.5m左右，該斷層對水庫蓄水有一定的不利影響。 </p><p>　　耐書河斷層（F3），位于調(diào)查區(qū)的南側(cè)，始于袁家溝斷層，走向北東，傾向南東，為逆斷層。斷層距水庫1.1Km，對水庫蓄水沒有影響。</p><p>　　上述斷裂構(gòu)造除吊水巖溝斷層大體沿吊水巖溝的東側(cè)延伸距離較長外，其余斷裂構(gòu)造均遠(yuǎn)離壩區(qū)，對工程基

34、本無影響。</p><p>　　3.4地震及區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性</p><p>　　本區(qū)地處貴州西部，挽近期新構(gòu)造運(yùn)動的大面積抬升與相對寧靜期交替出現(xiàn)，但挽近期斷裂活動未見全新世斷裂，不構(gòu)成工程意義上的活斷裂影響。同時查《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001),本區(qū)地震動反應(yīng)譜特征周期參數(shù)為0.45s，動峰值加速度為0.10g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差，水工建筑

35、物應(yīng)進(jìn)行地震設(shè)</p><p><b>　　防。</b></p><p>　　3.5壩基物理力學(xué)指標(biāo)</p><p>　　表3.1 壩基弱風(fēng)化巖（石）體力學(xué)參數(shù)建議設(shè)計取值匯總表</p><p><b>　　4設(shè)計任務(wù)和規(guī)模</b></p><p><b>　　4.

36、1本次設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　本次設(shè)計為重力壩，根據(jù)所給的基本資料，設(shè)計出擋水建筑物、泄水建筑物、溢流壩段、非溢流壩段，對整個壩體進(jìn)行應(yīng)力分析及抗滑穩(wěn)定分析。</p><p><b>　　4.2本次設(shè)計規(guī)模</b></p><p><b>　　1、特征水位</b></p><p

37、>　　1）、根據(jù)所給的資料，地質(zhì)和水文符合建壩條件，可以形成一定的庫容，其中水庫壩址集雨面積為4.84 km2，死水位2156.00m，相應(yīng)的庫容19.1萬m3；</p><p>　　2）、正常蓄水位2167.00m，相應(yīng)庫容51.55萬m3；</p><p>　　3）、校核洪水位2168.53m，相應(yīng)庫容55.80萬m3。</p><p><b>

38、　　2、洪水調(diào)節(jié)</b></p><p>　　溢洪道為無閘門控制的開敞式自由溢流型式，布置于主河槽內(nèi)，堰頂高程2167.00m，溢洪道寬18.0m，其中壩頂表孔前緣凈寬15.0m，分兩孔泄流，單孔凈寬7.5m，兩側(cè)邊墩厚1.0m，中墩厚1.0m；</p><p>　　4.1洪水調(diào)節(jié)計算成果</p><p>　　5工程布置及主要建設(shè)物</p>

39、<p>　　5.1工程等別和洪水標(biāo)準(zhǔn)</p><p><b>　　1、工程等別</b></p><p>　　銀坪子水庫正常蓄水位2167.00m，死水位2156.00m，正常蓄水位以下庫容51.55萬m3，總庫容55.8萬m3。工程壩址具有唯一性，選定基本壩型為C15細(xì)石砼砌毛石重力壩，最大壩高43.5m。</p><p>　　根據(jù)

40、GB50201－1994《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）的規(guī)定，本水庫規(guī)模屬?。?）型，工程等別為Ⅴ等。大壩、溢洪道、右壩段取水兼放空建筑物、消能防沖設(shè)施等主要建筑物級別應(yīng)為5級。</p><p><b>　　2、洪水標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　重力壩： 設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為30年一遇；</p>

41、<p>　　校核防洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為200年一遇。</p><p>　　表5.1 各建筑物不同頻率洪峰和下泄流量</p><p><b>　　5.2建筑物選型</b></p><p>　　本階段根據(jù)《水利水電工程可行性研究報告編制規(guī)程》（SL618-2013）的規(guī)定，結(jié)合地勘工作的深入，在選定壩址的基礎(chǔ)上，進(jìn)行壩型比選。</p

42、><p>　　壩區(qū)河谷為對稱“V”字型谷，兩岸地形坡度35°～45°，相對高差400～500m，庫區(qū)及其分水嶺范圍內(nèi)海拔2130～2500m左右。水庫所在位置是耐書河支流吊水巖溝中游。河流縱坡比降較陡，壩址以上至巖洞溝頭為94‰，壩址以下的3公里平均達(dá)127‰，河谷較窄，呈狹谷狀，是較為典型的山區(qū)河谷地貌，分水嶺最高山頂海拔2718m。水庫集雨面積范圍內(nèi),左、右岸出露地層均為二 疊系中統(tǒng)峨眉山玄

43、武巖組地層,巖溶及巖溶地下水系不發(fā)育，以非可溶巖的侵蝕地貌為主要表現(xiàn)特征,由于庫盆范圍內(nèi)由于出露地層均為二疊系中統(tǒng)峨眉山玄武巖組玄武巖，具有良好的隔水性，使其形成了單一的地貌特征，玄武巖分布區(qū)以侵蝕地貌為主。壩址下游無跌坎或臨空面，不存在大壩向下游滑移的地形條件。當(dāng)?shù)夭牧蠅芜x擇修建堆石壩，階段剛性壩用C15細(xì)石砼砌毛石重力壩為代表壩型。</p><p><b>　　5.3大壩樞紐布置</b>

44、</p><p>　　表5.1 C15細(xì)石砼砌毛石重力壩方案的樞紐布置圖</p><p>　　表5.2 C15細(xì)石砼砌毛石重力壩非溢流段剖面圖</p><p>　　本工程水庫樞紐由C15細(xì)石砼砌毛石重力壩、壩頂開敞式溢洪道、放空、取水管道、取水口閘室等組成。</p><p>　　攔水壩為C15細(xì)石砼砌毛石重力壩，布置于主河床，壩軸線方位角

45、為N23.8°W。壩頂高程2169.50m，墊層底部高程2126.00m，頂部高程2127.00m，最大壩高43.5m，壩頂寬3.5m，壩頂長134.0m。溢洪道為無閘門控制的開敞式自由溢流型式，布置于主河槽內(nèi)，堰頂高程2167.00m，溢洪道寬18.0m，其中壩頂表孔前緣凈寬15.0m，分兩孔泄流，單孔凈寬7.5m，兩側(cè)邊墩厚1.0m，中墩厚1.0m；堰頂設(shè)置寬3.0m的交通橋。本工程為C15細(xì)石砼砌毛石重力壩，因此放空建筑

46、物可采用壩身式和岸邊隧洞形式。若考慮單獨(dú)設(shè)置放空底孔，需設(shè)置相配套閘門和啟閉設(shè)備，既增加了工程投資，又給后期的運(yùn)行管理帶來一定的困難，增加管理費(fèi)用。本工程取水孔布置在右岸，進(jìn)水口高程2151.0m，淤沙高程2148.35m。</p><p>　　5.4擋水建筑物結(jié)構(gòu)布置</p><p><b>　　一、壩頂高程確定</b></p><p>　　

47、大壩為5級建筑物，洪水標(biāo)準(zhǔn)按30年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核。根據(jù)調(diào)洪成果，大壩設(shè)計洪水位（P=3.33%）2168.32m，最大下泄流量47.6m3/s，相應(yīng)下游水位2135.88m；大壩校核洪水位（P=0.5%）2168.53m，最大下泄流量63.2m3/s，相應(yīng)下游水位2136.02m；消能防沖洪水標(biāo)準(zhǔn)（P=10%）時，大壩上游洪水位2168.15m，下泄流量37.8m3/s，相應(yīng)的下游洪水位2133.78m。水庫正常蓄水

48、位2167.00m，死水位2156.00m。</p><p><b>　　二、壩體剖面</b></p><p>　　遵照壩體斷面盡量簡單便于施工的原則，中等壩高的重力壩上游面以垂直為宜，本工程擬定壩頂寬度采用3.5m，上游壩坡仍采用了1：0.1，下游采用了1：0.75的壩坡。</p><p>　　壩體斷面型式是在三角形基本剖面的基礎(chǔ)上，據(jù)不同的

49、使用要求而擬定的實(shí)用剖面，根據(jù)調(diào)洪計算及構(gòu)造要求，非溢流段壩頂寬度為3.5m，壩頂高程為2169.50m，壩體上游為鉛直面，下游壩坡為1：0.75，上游壩坡采用了1：0.1，起坡點(diǎn)高程為2142.00m，壩底最大寬度為33.38m，壩體建基面高程2126.00m，最大壩高43.5m，壩頂長134.0m。壩頂上游設(shè)置L型C20混凝土防浪墻，與壩體連為一體，墻高為1.2m，墻頂高程為2170.70m，每隔15m間距處預(yù)留伸縮縫，并設(shè)止水。壩

50、頂下游面設(shè)置1.2m高防護(hù)欄桿。</p><p>　　三、大壩抗滑穩(wěn)定應(yīng)力分析</p><p>　?。?）、大壩穩(wěn)定及控制指標(biāo)</p><p>　　壩體抗滑穩(wěn)定計算主要核算沿壩建基面及深層軟弱夾層滑動條件?？够€(wěn)定控制指標(biāo)見下表。</p><p>　　表5.2 抗滑穩(wěn)定控制指標(biāo)</p><p>　　注：特殊組合（1）

51、為校核洪水位情況，特殊組合（2）為地震情況</p><p>　?。?）壩體應(yīng)力控制指標(biāo)</p><p>　　根據(jù)《砌石壩設(shè)計規(guī)范》SL25-2006和《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》SL319-2005，重力壩壩基面壩踵、壩址以及壩體的應(yīng)力應(yīng)符合下列要求：</p><p>　　運(yùn)行期，在各種荷載組合下（地震荷載除外），壩踵垂直應(yīng)力不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，壩址垂直應(yīng)力應(yīng)小于壩基允許壓

52、應(yīng)力。</p><p>　　施工期壩址垂直應(yīng)力允許有小于0.1MPa的拉應(yīng)力；</p><p>　　運(yùn)行期，壩體最大主應(yīng)力不應(yīng)大于砌石體的允許壓應(yīng)力；</p><p>　　運(yùn)行期，壩體上游面垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計揚(yáng)壓力）；</p><p>　　施工期壩體任何截面上的主壓應(yīng)力不應(yīng)大于砌石體的允許壓應(yīng)力；</p><p>

53、;　　施工期壩體下游面允許有不大于0.2MPa的主拉應(yīng)力。</p><p><b>　?。?）荷載組合</b></p><p>　　分析C15細(xì)石混凝土砌毛石重力壩抗滑穩(wěn)定及壩體應(yīng)力計算的荷載組合分為基本組合和特殊組合兩種，荷載組合如下：</p><p>　　基本組合1：自重+正常蓄水位及相應(yīng)下游水位+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力</p>

54、;<p>　　基本組合2：自重+設(shè)計洪水位及相應(yīng)下游水位+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力</p><p>　　特殊組合1：自重+校核洪水位及相應(yīng)下游水位+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力</p><p>　　特殊組合1：自重+正常蓄水位及相應(yīng)下游水位+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力+地震荷載</p><p>　　根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（SL203-97）本工程所處

55、地區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，設(shè)計要考慮地震影響。</p><p><b>　　5.5泄水建筑物</b></p><p><b>　　一、溢洪道</b></p><p>　　溢洪道為無閘門控制的開敞式自由溢流型式，布置于主河槽內(nèi)，堰頂高程2167.00m，溢洪道寬18.0m，其中壩頂表孔前緣凈寬15.0m，分兩孔泄流，單孔凈寬7

56、.5m，兩側(cè)邊墩厚1.0m，中墩厚1.0m；堰頂設(shè)置寬3.0m的交通橋。溢流堰為WES型實(shí)用堰，由上游面曲線、下游面曲線、泄槽段、挑流消能等組成。堰頂上游段堰頭采用三圓弧曲線，下游為冪曲線。堰面曲線定型設(shè)計水頭，按高堰計算時，取Hd =（0.75～0.95）Hmax，Hmax=1.58m，Hd=1.42m。上游以橢圓三段圓弧與鉛直壩面連接，三段圓弧半徑分別為R1=0.711m、R2=0.284m、R3=0.057m。堰頂下游采用規(guī)范推薦

57、的WES冪曲線，堰面曲線方程為：，曲線至高程2164.95m，下接1：0.75的堰坡，采用半徑為15.0m的反弧與挑流鼻砍銜接，挑流鼻砍高程為2136.98m，挑射角15°。溢洪道頂部設(shè)置交通橋，交通橋設(shè)置于壩頂上，為簡支T形梁，寬3.0m，高0.7m。</p><p>　　大壩主要筑壩材料為C15細(xì)石砼砌毛石重力壩，上游面為0.3～1.4m厚的C20防滲混凝土，在大壩底部設(shè)1.0m厚C15砼墊層，下游

58、溢流面為1.0m厚C25鋼筋混凝土防沖蝕。溢洪道邊墩、導(dǎo)墻采用C25鋼筋混凝土。為保護(hù)下游壩基不受沖刷，下游設(shè)置短護(hù)坦，護(hù)坦為寬18m，長10m，厚1m的C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　二、消能方式</b></p><p>　　常用的消能方式主要分為底流、挑流和面流消能等。底流消能型式為水躍消能，水躍消能適用于各類泄水建筑物，其優(yōu)點(diǎn)有：水流條件好，消能

59、效果好，無霧化現(xiàn)象，對尾水變幅的適應(yīng)性較好，與下游水位銜接較好；對地質(zhì)條件的要求較低，消力池基礎(chǔ)可以是巖石，也可以是覆蓋層；主要問題是修建費(fèi)用相對較高。挑流消能主要是采用在泄水建筑物末端設(shè)置挑流鼻坎，利用集中急流的動能，把水股挑向下游河道，射流在足夠深的水墊內(nèi)進(jìn)行淹沒擴(kuò)散消能后與下游的正常緩流銜接。挑流消能的優(yōu)點(diǎn)有工程量小，投資較小；但是，挑流消能要求尾水較深、地質(zhì)條件較好，若河道尾水深度不足，地質(zhì)條件不好，將發(fā)生局部沖刷，影響下游岸坡

60、穩(wěn)定；同時，在高速水流挑射過程中，大部分能量在空中形成水霧，水流落入河床后，水花飛濺，對下游影響較大，故采用挑流消能，應(yīng)遠(yuǎn)離居民及建筑物。面流消能對河床地質(zhì)要求一般介于挑流消能和底流消能方式之間，但其對岸坡的穩(wěn)定性要求較高；同時面流消能對尾水位變動的影響較敏感，要求下游具有較高和較穩(wěn)定的水位，否則不易形成面流。</p><p>　　xxx水庫壩址處，河床覆蓋層較薄，抗沖能力強(qiáng)；壩址下游100m內(nèi)沒有居民生活區(qū)域。

61、根據(jù)xxx水庫壩址處地形、地質(zhì)、對下游居民的影響等條件，故選定挑流消能為本工程泄水建筑物的消能方式。</p><p>　　三、放空兼引水管建筑物</p><p>　　擋水建筑物為C15細(xì)石砼砌毛石重力壩，因此放空建筑物可采用壩身式和岸邊隧洞形式。若考慮單獨(dú)設(shè)置放空底孔，需設(shè)置相配套閘門和啟閉設(shè)備，既增加了工程投資，又給后期的運(yùn)行管理帶來一定的困難，增加管理費(fèi)用。因此，在能滿足水庫放空要求的

62、前提下，放空與取水建筑物相結(jié)合，采用壩身埋管形式。</p><p>　　壩體右岸布置取水建筑物，取水口底板高程為2151.00m，取水管直徑為500mm，如果將取水管兼放空管，通過計算，只需要不到1天即可放空水庫，能滿足水庫放空要求。綜合考慮，本工程將放空建筑物和取水建筑物結(jié)合使用，不再另外設(shè)置放空建筑物。</p><p>　　放空、引水管取水口布置于樞紐建筑物的右岸非溢流壩段0+092.

63、500處，結(jié)合樞紐總布置，取水設(shè)施由取水閘室、壩內(nèi)埋管和下游閘閥室等組成。</p><p>　　進(jìn)水口型式布置成壩身式，由移動式攔污柵、喇叭口、閘門井、通氣孔、漸變段等建筑物組成。取水口、閘門井均布置于重力壩壩體前，漸變段布置于壩體內(nèi)，在壩頂設(shè)置取水口的啟閉設(shè)備，取水口建筑物與壩體結(jié)構(gòu)形成一個整體，不分結(jié)構(gòu)縫。</p><p>　　取水口閘室段長7.55m，寬4.0m，采用C20鋼筋砼澆筑

64、。進(jìn)口底板高程為2151.00m，高于壩前淤沙高程2.65m，頂部高程與壩頂齊平，為2169.50m。閘室段底板厚1m，底板下部采用C10埋石砼。進(jìn)口邊墻為兩面收縮的喇叭形，其橢圓曲線方程為，頂板曲線方程為。進(jìn)口設(shè)置移動式攔污柵和事故檢修閘門各1扇，攔污柵孔口為b×h=2.0×2.0m（寬×高），采用5t電動葫蘆啟閉；事故檢修閘門孔口為b×h=1.5×1.0m（寬×高），布設(shè)Q

65、PQ40啟閉機(jī)1臺。閘門后接φ500的壩內(nèi)預(yù)埋鋼管，中心線高程為2151.25m，壩內(nèi)管長14.1m，管道周邊采用0.5m 厚的C20的外包鋼筋混凝土引水至大壩下游閘閥室。</p><p>　　5.6放空、取水管的運(yùn)行</p><p>　　放空、取水管進(jìn)水口底板高程為2151.0m，較水庫死水位2156.0m低5.0m，比水庫淤沙高程（30年）2148.35m高出2.65m。水庫正常運(yùn)行時

66、，將進(jìn)水口閘室段攔污柵通過拉桿鎖定在孔口內(nèi)攔污，事故檢修閘門提升至孔口以上并鎖定好，大壩下游閘閥室放空管閘閥閥門關(guān)閉，僅運(yùn)行供水輸水管及生態(tài)放水管。當(dāng)水庫大壩出現(xiàn)重大險情或難以抗拒的自然災(zāi)害，需要將庫水放空檢修時，將攔污柵柵體提出孔口，并放空管閘閥閥門開啟，啟動放空管，在水庫水位處于正常蓄水位2167.0m時，僅需要少于1天的較短時間內(nèi)，可將水庫水位放空至死水位2156.0m以下，確保下游人民生命財產(chǎn)的安全。</p>&l

67、t;p><b>　　5.8邊坡工程</b></p><p><b>　　1、邊坡穩(wěn)定</b></p><p>　　壩址區(qū)分布地層主要為塊狀隱晶玄武巖，總體屬中硬巖類（BⅢ1），巖體強(qiáng)風(fēng)化層垂向厚度2～3m。強(qiáng)風(fēng)化深度較淺，開挖邊坡多為弱風(fēng)化的巖質(zhì)坡，整體穩(wěn)定性較好，局部可能存在楔形體失穩(wěn)問題，其深度不大，影響范圍小，開挖時需清除松散危巖體，

68、建議開挖坡比為1:0.7，并及時采取噴漿護(hù)面處理。</p><p><b>　　2、邊坡穩(wěn)定性評價</b></p><p>　?、偬烊贿吰路€(wěn)定性評價</p><p>　　壩址區(qū)左岸地形起伏變化較大，坡度10～60°；右岸2185m高程以下地形坡度較大，坡度30～50°，2185m高程以上地形相對平緩，6～25°；岸

69、坡覆蓋層厚度：左岸0～2.0m，右岸2.0～3.0m，河床0～4.0m，除此之外，壩址區(qū)無其他較大不良地質(zhì)現(xiàn)象分布，自然邊坡相對穩(wěn)定。</p><p>　?、跀鄬訋Чこ痰刭|(zhì)評價</p><p>　　吊水巖溝斷層位于水庫東南側(cè)并穿過右壩肩，為逆斷層，產(chǎn)狀135°∠21°，斷層破碎帶寬0.5m左右，經(jīng)右壩肩時，壩肩與斷層直線距離為26m；由于斷層傾角為21°，比較

70、緩，且向內(nèi)布展，正常蓄水位以下部位低于該斷層破碎帶；另一方面，該斷層為張扭性斷層，上盤為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r，下盤為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P2β3)玄武巖，屬平行不整合關(guān)系，其斷裂面膠結(jié)好，充填較好，地下水難以傳導(dǎo)，阻水性能好。因此，該斷層基本對工程無影響。</p><p><b>　?、坶_挖邊坡評價</b></p><p>　　壩基（肩）為（P23）地

71、層，表層節(jié)理裂隙發(fā)育，壩基（肩）開挖過程中強(qiáng)風(fēng)化巖體可能形成危巖體，應(yīng)注意合理放坡及清除危巖或采取支護(hù)處理措施。兩岸覆蓋層較厚，開挖邊坡高度均大于15.0m，應(yīng)合理放坡開挖。建議按階梯式進(jìn)行放坡，土質(zhì)邊坡每5～6m設(shè)置一級馬道，巖質(zhì)邊坡每10～15m設(shè)置一級馬道，開挖邊坡坡比見表5.3。</p><p>　　表5.3 上壩址重力壩邊坡開挖建議坡比值表</p><p><b>　

72、　3、邊坡支護(hù)</b></p><p>　　基坑開挖邊坡坡度：趾板河床部位砂卵礫石層開挖邊坡1：1，基巖強(qiáng)風(fēng)化1:0.75。兩岸覆蓋層土為1:1，巖石邊坡1:0.75。</p><p>　　左壩肩邊坡開挖高度約91.3m左右，分臺階開挖，在平行壩軸線方向2153.63m處開挖成3.0m寬度的臺階狀；壩頂以上邊坡采用噴錨支護(hù)，在平行壩軸線方向高差15m開挖成3.0m寬度的臺階狀，

73、噴C20混凝土厚80mm。</p><p>　　右壩肩邊坡開挖高度約57.8m左右，分臺階開挖，在平行壩軸線方向2147.75m處開挖成3.0m寬度的臺階狀，壩頂以上邊坡采用噴錨支護(hù)，噴C20混凝土厚80mm。</p><p><b>　　第二部分設(shè)計計算書</b></p><p>　　1擋水建筑物設(shè)計計算</p><p&g

74、t;<b>　　1.1壩頂高程確定</b></p><p>　　大壩為5級建筑物，洪水標(biāo)準(zhǔn)按30年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核。根據(jù)調(diào)洪成果，大壩設(shè)計洪水位（P=3.33%）2168.32m，最大下泄流量47.6m3/s，相應(yīng)下游水位2135.88m；大壩校核洪水位（P=0.5%）2168.53m，最大下泄流量63.2m3/s，相應(yīng)下游水位2136.02m；消能防沖洪水標(biāo)準(zhǔn)（P=10%

75、）時，大壩上游洪水位2168.15m，下泄流量37.8m3/s，相應(yīng)的下游洪水位2133.78m。水庫正常蓄水位2167.00m，死水位2156.00m。</p><p>　　根據(jù)《砌石壩設(shè)計規(guī)范》SL25-2006，壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，墻頂高程=水庫靜水位+Δh，其中Δh為壩頂距水庫靜水位的高度，Δh由下式確定：</p><p>　　△h= hb+ hz+ hc

76、 （1）</p><p>　　式中：△h為防浪堤頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；</p><p>　　hb為波浪高（m）；</p><p>　　hz為波浪中心線至正?；蛐：撕樗坏母卟睿╩）；</p><p>　　hc為安全超高（

77、m），正常蓄水位時0.4m，核洪洪水位時0.3m。</p><p>　?。?）水庫涌浪高度、爬高確定</p><p><b>　　1）風(fēng)浪要素計算</b></p><p>　　風(fēng)浪的平均波高和平均周期按莆田試驗(yàn)站的公式計算： </p><p><b>　?。?）</b></p>

78、<p><b>　　（3）</b></p><p>　　式中：hm為平均波高，m； </p><p>　　Tm為平均波周期，s；</p><p>　　W為計算風(fēng)速，m/s； </p><p>　　D為風(fēng)區(qū)長度，m； </p><p>　　Hm為水域平均水深，m； </p>

79、<p>　　G為重力加速度，取9.81m/s2； </p><p>　　對于深水波，即當(dāng)H≥0.5Lm 時，可簡化計算平均波長，按下列公式計算：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：Lm為平均波長，m； </p><p>　　H為壩迎水面前水深，m。</p>&l

80、t;p>　　風(fēng)壅高度e計算公式如下：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：e為計算點(diǎn)處的風(fēng)壅水面高度，m； </p><p>　　D為風(fēng)區(qū)長度，m； </p><p>　　K為綜合摩阻系數(shù)，取3.6×10-6； </p><p>　　Β為計算風(fēng)向與

81、壩軸線法線的夾角，(°)； </p><p>　　Hm為水域平均水深，m。</p><p><b>　　2）波浪爬高計算</b></p><p>　　風(fēng)浪平均爬高計算采用如下公式：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：Rm為平均爬高

82、，m；</p><p><b>　　KΔ為滲透系數(shù)； </b></p><p><b>　　KW為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。</b></p><p>　　洪水期多年平均最大風(fēng)速V =13.8m/s，正常運(yùn)用條件下：W=1.5×13.8=20.7m/s；非常運(yùn)用條件下：W=1.0×13.8=13.8m/s。</p&

83、gt;<p>　　壩頂防浪墻頂高程計算考慮三種工況：①正常高水位+正常運(yùn)行條件下的墻頂超高；②設(shè)計洪水位+正常運(yùn)行條件下的墻頂超高；③校核洪水位+非常運(yùn)行條件下的墻頂超高。計算結(jié)果見下表1.1：</p><p>　　表1.1 防浪墻頂高程計算成果表</p><p>　　計算結(jié)果表明，防浪墻頂高程的控制情況為設(shè)計洪水位加非常運(yùn)用條件情況，計算所需墻頂高程為2170.11m。根

84、據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（SL253-2000），溢洪道控制段的閘墩頂部高程，在宣泄校核洪水位時，不應(yīng)低于校核洪水位加安全超高值，即為2168.58+0.3=2168.88m，因本工程溢洪道布置于大壩中間，為保證壩頂高程與閘墩頂部高程協(xié)調(diào)一致，確定大壩壩頂高程為2169.50m，上游設(shè)置1.2m高防浪墻，防浪墻頂高程為2170.70m。</p><p>　　1.2大壩穩(wěn)定及應(yīng)力計算</p><p&

85、gt;　　1、沿大壩建基面滑動</p><p>　　沿建基面滑動按抗剪斷公式進(jìn)行計算：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：ΣW為作用于堰體上全部荷載對滑動平面的法向分力，kN；</p><p>　　ΣP為作用于堰體上全部荷載對滑動平面的切向分力，kN；</p><

86、p>　　f'為壩基底面與巖石地基之間的抗剪斷摩擦系數(shù)，取f'=0.9；</p><p>　　c'為壩基底面與基巖地基之間的抗剪斷凝聚力，取c'=0.7MPa；</p><p>　　A為壩基底面的面積（m2）。</p><p>　　2、深層抗滑穩(wěn)定計算</p><p>　　深層抗滑穩(wěn)定按照抗剪斷強(qiáng)度公式進(jìn)行

87、計算，根據(jù)地勘資料，重力壩深層抗滑穩(wěn)定計算模式如下圖。</p><p>　　圖1.1-1壩基深層抗滑計算簡圖</p><p>　　深層抗滑穩(wěn)定計算公式：</p><p><b>　　（8）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：Kˊ1、

88、Kˊ2為按抗剪斷強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；</p><p>　　W為作用于壩體上的全部荷載的垂直分值，KN；</p><p>　　H為作用于壩體上全部荷載的水平分值，KN；</p><p>　　G1、G2為巖體ABD、BCD重量的垂直作用力，KN；</p><p>　　fˊ1、fˊ2為AB、BC滑裂面的抗剪斷摩擦系數(shù)，fˊ1=0.7，fˊ2

89、=0.7；</p><p>　　cˊ1、cˊ2為AB、BC滑裂面的抗剪斷凝聚力，cˊ1=200KPa，cˊ2=200KPa；</p><p>　　A1、A2為AB、BC滑裂面的面積，㎡；</p><p>　　α、β為AB、BC滑裂面與水平面的夾角（若下游側(cè)巖體不存在明顯的第二滑裂面時，則第二滑裂面可通過試算確定，即假定一組β角，從中求出安全系數(shù)最小的滑裂面與之對應(yīng)的

90、β即為確定第二滑裂面的β角），本工程α取20°，β假定為30°、20°、15°；</p><p>　　U1、U2、U3為AB、BC、BD面上的揚(yáng)壓力，KN；</p><p>　　Q、為BD面上的作用力（KN）及其與水平面的夾角。</p><p><b>　　2）、計算主要參數(shù)</b></p>

91、<p>　?、賶沃穾r體物理力學(xué)指標(biāo)及主要結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)參數(shù)參照表5.1；</p><p>　　②壩體砌石體容重23KN/m³；</p><p>　?、刍瑒芋w容重26KN/m³；</p><p>　?、苡偕掣叱倘吻坝偕掣叱?148.35m；</p><p>　　⑤地震加速度0.1g。</p>&l

92、t;p>　　3）沿建基面抗滑穩(wěn)定計算</p><p>　　壩基抗滑穩(wěn)定計算結(jié)果見下表：</p><p>　　表1.2 壩基抗滑穩(wěn)定計算成果表</p><p>　　根據(jù)《砌石壩設(shè)計規(guī)范》SL25-2006和《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》SL319-2005，基本組合情況k’>3.0，特殊組合情況（1）k’>2.5，特殊組合情況（2）k’>2.3，從

93、計算成果看，壩基抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。</p><p>　　4）深層抗滑穩(wěn)定計算</p><p>　　根據(jù)地質(zhì)條件，壩址為縱向谷，由于本階段對壩基結(jié)構(gòu)面不能完全查明，邊坡壩基抗滑穩(wěn)定模式以膠結(jié)的結(jié)構(gòu)面為滑動面與三組不連續(xù)裂隙面，拉裂面及側(cè)向切割面的不利組合進(jìn)行的。</p><p>　　根據(jù)深層抗滑穩(wěn)定計算采用等安全系數(shù)法，按照抗剪斷強(qiáng)度公式進(jìn)行計算。</p&g

94、t;<p>　　經(jīng)計算，當(dāng)β為30°時，計算得最小安全系數(shù)Kˊ=3.15,大于規(guī)范允許值3.0，滿足要求。</p><p><b>　　5）大壩應(yīng)力計算</b></p><p>　　壩體應(yīng)力計算采用材料力學(xué)法計算，根據(jù)《砌石壩設(shè)計規(guī)范》SL25-2006和《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》SL319-2005的規(guī)定，在各種荷載組合下，壩基面垂直正應(yīng)力小于

95、砌石體容許壓應(yīng)力和地基的容許承載力；壩基面最小垂直正應(yīng)力為壓應(yīng)力，壩體最大主應(yīng)力應(yīng)小于砌石體容許壓應(yīng)力。計算公式如下：</p><p>　　上游面垂直正應(yīng)力： （8）</p><p>　　下游垂直面正應(yīng)力： （9）</p><p>　　式中：T為壩體計算截面沿上、下游方向的長度，m；<

96、/p><p>　　∑W為計算截面上全部垂直力之和（包括壩體自重、水重、淤沙重及計算的揚(yáng)壓力等），以向下為正。</p><p>　　∑M為計算截面上全部垂直力以及水平力對于計算截面形心的力矩之和，以使上游面產(chǎn)生的壓應(yīng)力者為正。</p><p>　　根據(jù)以上計算方法，按規(guī)定的計算工況對各計算截面進(jìn)行應(yīng)力計算，計算成果見下表1.3。</p><p>　

97、　表1.3 大壩應(yīng)力計算成果表</p><p>　　根據(jù)《砌石重力壩設(shè)計規(guī)范》SL25-2006，重力壩壩基面壩踵、壩趾垂直正應(yīng)力應(yīng)滿足：在各種荷載組合下，壩踵垂直正應(yīng)力不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，壩趾垂直正應(yīng)力應(yīng)小于壩基容許應(yīng)力。由表6.6-4可知，各驗(yàn)算截面均滿足規(guī)范要求。</p><p>　　2泄水建筑物設(shè)計計算</p><p><b>　　2.1溢洪道設(shè)計&

98、lt;/b></p><p><b>　　一、堰面曲線設(shè)計</b></p><p>　　堰頂上游段堰頭采用三圓弧曲線，下游為冪曲線。堰面曲線定型設(shè)計水頭，按高堰計算時，取Hd =（0.75～0.95）Hmax，Hmax=1.58m，Hd=1.42m。</p><p>　　由于上游堰面為鉛直面，為便于與溢流堰面平順連接，采用三圓弧曲線。其圓

99、弧結(jié)果見表2.1。</p><p>　　表2.1 上游堰頭曲線成果表 單位：m</p><p>　　堰頂原點(diǎn)下游堰面曲線采用規(guī)范推薦的WES冪曲線，按下式計算</p><p><b>　　（10）</b></p><p>　　式中：Hd為堰面曲線定型設(shè)計水頭（m）；</p><p>

100、;　　x、y為原點(diǎn)下游堰面曲線橫、縱坐標(biāo)（m）；</p><p>　　n為與上游堰坡有關(guān)的指數(shù)（查規(guī)范附錄A表A.1.1）；</p><p>　　k為當(dāng)P1/Hd>1.0時，k值見規(guī)范表A.1.1；</p><p>　　當(dāng)P1/Hd≤1.0時，k=2.0～2.2。</p><p>　　因此堰面曲線方程為：

101、 （11）</p><p>　　二、溢洪道泄洪能力計算</p><p>　　開敞式冪曲線實(shí)用堰的泄流能力，按下式計算</p><p><b>　　（12）</b></p><p>　　式中：Q為下泄流量（m3/s）；</p><p>　　B為溢流堰前沿總凈

102、寬（m）；計算采用15m；</p><p>　　H0為計入行近流速的堰頂水頭（m），設(shè)計水頭為；</p><p>　　V0為行近流速（m/s），</p><p>　　α0為動能修正系數(shù)，近似取為1.0；</p><p>　　H為堰上水頭（m）；</p><p>　　G為重力加速度（m/s2），g=9.81 m/s2；&

103、lt;/p><p>　　M為流量系數(shù)；按SL253-2000《溢洪道設(shè)計規(guī)范》附錄A WES實(shí)用堰流量系數(shù)查表求得，m=0.510；</p><p>　　C為上游堰坡影響系數(shù)（上游堰面為鉛直面，c=1.0）；</p><p>　　Ε為側(cè)收縮系數(shù)，ε= 0.95；</p><p>　　σm為淹沒系數(shù)，查附錄A 圖A2.1—3求得，不淹沒時σm =

104、1.0。</p><p>　　溢洪道特征水位泄量計算成果見表2.2。</p><p>　　表2.2 特征水位時下泄流量</p><p>　　三、溢洪道水面線計算</p><p>　　水面線計算按一元恒定流能量方程式求解，主要公式為：</p><p><b>　?。?3）</b></p&g

105、t;<p>　　反弧底相對臨界水深 ： （14）</p><p>　　反弧底流速系數(shù)： （15）</p><p>　　反弧底水深： (16)</p><p>　　計算簡圖如圖2.1。</p&g

106、t;<p>　　圖2.1 溢流堰水面線計算簡圖</p><p>　　經(jīng)計算，校核洪水泄流情況，各斷面水深見表2.3。</p><p>　　表2.3 校核洪水泄流情況各斷面水深</p><p><b>　　四、消能設(shè)計</b></p><p>　　在挑流消能計算中，分別按最大、最小洪水進(jìn)行挑流計算，根據(jù)規(guī)

107、范，計算挑流射程及沖坑深度計算式如下：</p><p><b>　　(17)</b></p><p><b>　　(18)</b></p><p>　　T=Kq0.5H0.25 (19)</p><p>

108、;　　式中： L為壩下游垂直面到挑流水舌外緣進(jìn)入下游水面后與河床面交點(diǎn)的水平距離，m；</p><p>　　為為坎頂水面流速，m/s；</p><p>　　為鼻坎的挑角，（度）；</p><p>　　為為坎頂平均水深h在鉛直向的投影，h1=hcos ；</p><p>　　h2 為為坎頂至河床面的高差，m；</p><p&

109、gt;　　H0為水庫庫水位至坎頂?shù)母叱?，m；</p><p>　　T為最大沖坑處水墊深度，m； </p><p>　　H為上、下游水位差，m；</p><p><b>　　K為抗沖刷系數(shù)；</b></p><p>　　Q為單寬流量，m³/s。</p><p>　　根據(jù)以上計算式，射程及沖

110、刷坑深度計算成果見下表。</p><p>　　表2.4 射程及沖刷坑深度計算成果表</p><p>　　根據(jù)《水力計算手冊》中論述，沖坑深度/射程的安全范圍值為（<0.333）。根據(jù)以上成果可知沖坑深度/射程的比值均在此范圍內(nèi)，因此是安全的。</p><p><b>　　五、護(hù)坦設(shè)計計算</b></p><p>

111、　　為保護(hù)下游壩基不受沖刷，按照校核工況下不危及大壩安全為最不利控制工況的原則，護(hù)坦的長度主要取決于水舌挑距和水躍長度，經(jīng)計算確定在鼻坎下游10m范圍內(nèi)設(shè)置短護(hù)坦。其底板高程取決于水力學(xué)條件和地形地質(zhì)條件，護(hù)坦底板的沖擊動水壓力是衡量護(hù)坦底板高程選取是否合理的主要控制指標(biāo)。</p><p>　　根據(jù)規(guī)范進(jìn)行護(hù)坦消能計算，水舌沖擊區(qū)上游水墊深度：</p><p><b>　　(20

112、)</b></p><p>　　式中：td為水墊塘底板或護(hù)坦上內(nèi)側(cè)的水墊深度，m；</p><p>　　Q為單寬流量，m³/s；</p><p>　　Z為鼻坎至河床高差。</p><p>　　護(hù)坦底板上的沖擊流速：</p><p><b>　　(21)</b></p&g

113、t;<p><b>　?。?2）</b></p><p><b>　?。?3）</b></p><p>　　式中：V1為對水墊塘底板或護(hù)坦上的沖擊流速，m/s；</p><p>　　h0 為水舌落至水面時的厚度，m，h0=q/V0；</p><p>　　V0為水舌落至水面時的平均流速，

114、m/s； </p><p><b>　　β為水舌落入角；</b></p><p>　　Z0為上、下游水位差，m；</p><p><b>　　為流速系數(shù)。</b></p><p>　　護(hù)坦底板上的動水壓力：</p><p><b>　?。?4）</b>&

115、lt;/p><p>　　式中：Pd為動水壓力強(qiáng)度，KN/㎡；</p><p>　　Rw為水的重度，KN/m³。</p><p>　　表2.5 護(hù)坦消能計算成果表</p><p>　　經(jīng)計算，選取底板高程為2132.48m時，地質(zhì)條件能滿足要求，底板的沖擊動水壓力在校核洪水工況最大為8.31×9.81KPa，小于15×

116、;9.81KPa，表明底板高程選取合適。護(hù)坦的寬度應(yīng)滿足水舌入水寬度的需要，同時盡量減小河床及岸坡的開挖，結(jié)合壩頂溢流及放空管的設(shè)置，取其底寬為18m。護(hù)坦采用厚1.0m 的C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。護(hù)坦和地基用Φ25錨桿連接，錨桿為2m×2m正方形布置，每根錨桿長6.0m，其中5m埋入基巖，地面以上預(yù)留1m。</p><p>　　3放空、取水設(shè)計計算</p><p><b&g

117、t;　　一、需水量確定</b></p><p>　　根據(jù)綜合利用要求，xxx水庫工程是以煙區(qū)灌溉及農(nóng)村供水為主的一項(xiàng)綜合性水利工程，主要為向水庫下游火箭村片區(qū)10840畝旱地供灌溉用水，同時向灌區(qū)內(nèi)農(nóng)村3111人和3888頭牲畜生活供水。其中生態(tài)用水量年需水量為11.62萬m3，P=95%人畜生活供水量為17.91萬m³，P=80%灌區(qū)供水量48.30萬m³。</p>