【正文】 混凝土重力壩設(shè)計(jì)說明書 學(xué) 生：宋文海 指導(dǎo)老師：張 萍 三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院 1. 工程等級(jí)、建筑物級(jí)別及防洪標(biāo)準(zhǔn)確定 工程等級(jí)確定 根據(jù)工程基本資料和《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL252— 2020（表1— 1），確定： 1) 根據(jù)水庫(kù)總庫(kù)容 億 m179。和供水保證率為 95%判定，工程屬于Ⅱ等工程，大（ 2）型規(guī)模； 2) 根據(jù)電站裝機(jī) 萬 KW 判定，工程屬于Ⅳ等工程，?。?1）型規(guī)模； 3) 根據(jù)水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積 萬畝，工程屬于Ⅲ等工程，中型規(guī)模。 綜合以上數(shù)據(jù)，確定水利樞紐工程為Ⅱ等工程，大（ 2）型規(guī)模。 表 11 水利水電工程分等指標(biāo) 工程等別 工程 規(guī)模 水 庫(kù) 總庫(kù)容 ( 3810m ） 防 洪 治 澇 灌 溉 供 水 發(fā) 電 保 護(hù) 城 鎮(zhèn) 及 工 礦 企 業(yè) 的 重 要 性 保護(hù)農(nóng)田 ( 410畝 ) 治澇面積 ( 410畝 ) 灌溉面積 ( 410畝 ) 供水對(duì)象 重要性 裝機(jī)容量 ( 410 KW) Ⅰ 大（ 1）型 ≥ 10 特別重要 ≥ 500 ≥200 ≥150 特別重要 ≥ 120 Ⅱ 大（ 2） 10～ 重要 500～ 200～ 150～ 重要 120～ 30 型 100 60 50 Ⅲ 中 型 ～ 中等 100～ 30 60～ 15 50～ 5 中等 30～ 5 Ⅳ 小（ 1）型 ～ 一般 30～ 5 15～ 3 5～ 一般 5～ 1 Ⅴ ?。?2）型 ～ 5 3 1 注 : ①水庫(kù)總庫(kù)容指水庫(kù)最高水位以下的靜庫(kù)容； ②治澇面積和灌溉面積均指設(shè)計(jì)面積。 建筑物級(jí)別確定 表 12 水工建筑物級(jí)別 工程等別 永久性建筑物級(jí)別 臨時(shí)性建筑物 級(jí) 別 主要建筑物 次要建筑物 Ⅰ 1 3 4 Ⅱ 2 3 4 Ⅲ 3 4 5 Ⅳ 4 5 5 Ⅴ 5 5 根據(jù)工程基本資料和《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL252— 2020（表1— 2），確定： 鯉魚塘水庫(kù)水工建筑物級(jí)別 工程等別 永久性建筑物級(jí)別 臨時(shí)性建筑物級(jí)別 主要建筑物 次要建筑物 Ⅱ 2 3 4 工程洪水標(biāo)準(zhǔn)確定 根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL252— 2020 規(guī)定： 表 13 山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn) [重現(xiàn)期（年） ] 項(xiàng) 目 水工建筑物級(jí)別 1 2 3 4 5 設(shè) 計(jì) 1000～ 500 500～ 100 100～ 50 50～ 30 30～ 20 校核 土石壩 可能最大洪水（ PMF）或10000～ 5000 5000～ 2020 2020～ 1000 1000～ 300 300～ 200 混凝土壩、漿砌石壩 5000～ 2020 2020～ 1000 1000～ 500 500～ 200 200～ 100 表 14 臨時(shí)性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn) [重現(xiàn)期（年） 臨時(shí)性建筑物類型 臨時(shí)性水工建筑物級(jí)別 3 4 5 土石結(jié)構(gòu) 50～ 20 20～ 10 10～ 5 混凝土、漿砌石結(jié)構(gòu) 20～ 10 10～ 5 5～ 3 根據(jù)表 1— 表 1— 4確定，有： 鯉魚塘水庫(kù)工程的洪水標(biāo)準(zhǔn) 水工建筑物 類型 永久性水工建筑物級(jí)別 臨時(shí)性建筑物 重現(xiàn)期（年） 設(shè)計(jì) 500～ 100 10～ 5 校核 2020～ 1000 所以，永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)：正常運(yùn)用情況下為 500 年一遇（ %?P ） ,非常運(yùn)用情況下為 2020 年一遇（ %?P ） ；臨時(shí)性建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)： 5年一遇（ %20?P ）。 2 壩線、壩型比選 壩型壩軸線的初步選擇 從小黑灘到 牛背脊共勘探了 4 條壩線，它們分別是 I 線、 II 線、 III 線和IV 線，綜合分析各項(xiàng)工程地質(zhì)條件，以 I、 II 線為優(yōu)，結(jié)合考慮水工建筑物布置及工程量等方面的因素，本階段選擇 I 壩線布置混凝土重力壩方案， II 壩線布置混凝土面板堆石壩方案進(jìn)行比較。 1） 地形地質(zhì)條件： 本壩址河谷較狹窄，為不對(duì)稱的“ V”型橫向河谷，河段較順直，便于建筑物的布置，兩岸山體完整、雄厚，左岸邊坡高陡，右岸地形稍緩地形上適宜修建重力壩。 從工程地質(zhì)條件來看，壩址以砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)巖、夾頁(yè)巖為主，巖性相對(duì)較弱，兩岸弱風(fēng)化較深，若布置成面板堆石壩，岸邊 溢洪道開挖量大，堆石填筑量大，施工強(qiáng)度高，且場(chǎng)地狹小，施工道路布置困難，從地形地質(zhì)條件看，本壩址宜修建混凝土重力壩。 2)工程布置： 兩個(gè)壩型方案布置都比較簡(jiǎn)單，引水隧洞、廠房與大壩分開布置，壩范圍僅考慮擋水和泄洪，大壩下游消能影響區(qū)域內(nèi)無重要設(shè)施和居民，故考慮壩體安全，兩個(gè)方案均采用較簡(jiǎn)便的挑流消能方式。但混凝土重力壩布置相對(duì)較緊湊，管理運(yùn)行方便。 3) 施工條件： 施工材料：壩區(qū)內(nèi)石料的儲(chǔ)量豐富，有工程需要的土料，但天然砂礫料較缺乏，水泥、粉煤灰需從外地購(gòu)入，運(yùn)距遠(yuǎn)、單價(jià)高。 施工導(dǎo)流：兩種壩 型方案施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)相同，導(dǎo)流方式均為一次性攔斷隧洞導(dǎo)流。面板壩導(dǎo)流洞斷面較小，但渡汛防護(hù)費(fèi)用高，后期導(dǎo)流困難，而混凝土導(dǎo)流洞斷面雖大，但后期可預(yù)留缺口易于解決。導(dǎo)流費(fèi)用面板壩略大。 棄渣場(chǎng)地：混凝土重力壩方案首部樞紐土石開挖 萬 m3，混凝土面板堆石壩方案首部樞紐土石開挖 萬 m3（含排沙放空洞），其中利用料約 27%。扣除利用料后，面板壩方案棄渣量約為重力壩方案的兩倍，鯉魚塘水庫(kù)工程壩址附近地形狹窄，只能采取分散多處棄渣的方式解決。因此，面板壩方案棄渣場(chǎng)地布置難度相對(duì)較大。 綜上所述，兩種壩型 比較，宜采用 I壩線、混凝土重力壩方案。 調(diào)洪計(jì)算 泄水建筑物尺寸：采用 3 個(gè)泄水孔，每個(gè)泄水孔尺寸為單寬為 9m 堰型為實(shí)用堰 2302 Hgmnbq ?? 式中 q — 通過溢流孔口的下泄流量， sm/3 ； n — 溢流孔孔口數(shù)； b — 溢流孔單孔凈寬， ? — 側(cè)收縮 系數(shù)， m — 流量系數(shù)， g — 取 kgNg /? ； 0H — 堰頂水頭， m。 經(jīng)過綜合分析和比較，確定該水利樞紐工程的泄洪方式采用表孔溢流堰泄洪，表孔選擇兩孔，尺寸為 8 11m(孔寬高 )，堰頂高程▽ =441（ m） 。計(jì)算過程見計(jì)算書。 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)： 設(shè)Z ? ， maxq sm / 3? 。 校核洪水位時(shí)： 校Z ? ， maxq sm / 3? 非溢流壩段設(shè)計(jì) 基本資料 由工程水文資料中的， 壩址水位 — 流量關(guān)系曲線查出： 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)： mZ ?設(shè)， mH ?下 校核洪水位時(shí)： mZ ?校， mH ?下 基本剖面的擬定 圖 412 重力壩基本剖面圖 設(shè)計(jì)洪水位 設(shè)Z =， 壩底部高程 Z=350m。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般上游坡 ~0?n ，下游坡 ~?m ，壩底寬約為壩高的 ～ 倍。該工程取，壩底寬度 mB 0 57 7 ??? ，上游壩坡率 0?n ，折坡率 ?n ，下游坡率 ?m 。 實(shí)用剖面的確定 （ 1）壩頂寬度 壩頂需要有一定的寬度，以滿足設(shè)備布置、運(yùn)行、交通及設(shè)施的需要。非溢流壩的壩頂寬度一般可取壩高的 8%～ 10%，并不小于 2m。如作交通要道或有啟閉