【正文】 目錄前言 1第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1基本資料 2 3 2 32樞紐布置 4 樞紐組成建筑物及其等級(jí) 4 53洪水調(diào)節(jié) 6 6 7 84非溢流壩剖面設(shè)計(jì) 11 11 11 13 14 16 16 16 16 176細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì) 18 18 19 20 21 22第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 25 25 25 27 27 402壩體剖面設(shè)計(jì) 40 40 43 47 WES堰面水面線計(jì)算 49 53 53. 60 62 62 65參 考 文 獻(xiàn) 68致 謝 6969某某重力壩畢業(yè)設(shè)計(jì)前言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)根據(jù)教學(xué)要求，對(duì)水利水電專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)生進(jìn)行的最后一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為寧溪水利樞紐工程，它基本包括了一般水利樞紐所需進(jìn)行的壩工初步設(shè)計(jì)的全過(guò)程。某某水電站位于貴州省東北部沿河縣境內(nèi)，系烏江干流規(guī)劃開(kāi)發(fā)的第七個(gè)梯級(jí)，下游7公里為沿河縣城。沙沱水電站以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)、防洪及灌溉等任務(wù)。某某壩址控制流域面積54508平方公里，多年平均流量951立方米/秒。初擬電站正常蓄水位365米，汛期限制水位351米（6—8月），死水位350米。，調(diào)節(jié)庫(kù)容4。13億立方米，電站裝機(jī)容量100萬(wàn)千瓦，，機(jī)組年利用小時(shí)3877。樞紐工程擬建垂直升船機(jī)，設(shè)計(jì)可通航500噸機(jī)動(dòng)駁，(),主要水工建筑物為二級(jí)建筑物。此工程建成后可以保護(hù)廣大的農(nóng)田和城鎮(zhèn)，免受洪水和漬澇災(zāi)害，從而減免國(guó)民經(jīng)濟(jì)的損失，具有很好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。大壩為混凝土實(shí)體重力壩。泄洪壩段位于河床中部，兩側(cè)為擋水壩段。電站采用右岸引水式，水庫(kù)的防洪庫(kù)容，可滿(mǎn)足本工程2000年防洪標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括樞紐總述，壩型選擇及樞紐布置，主要建筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算，細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)及地基處理等。根據(jù)設(shè)計(jì)總要求，設(shè)計(jì)內(nèi)容偏重于壩型選擇與主要建筑物的設(shè)計(jì)，而由于時(shí)間關(guān)系對(duì)建筑物中電站廠房壩段的設(shè)計(jì)及施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)兩部分設(shè)計(jì)這里不進(jìn)行敘述。本書(shū)在闡述過(guò)程中，盡可能的配置了許多的插圖、附表和附錄，以供參閱。本次設(shè)計(jì)期間要特別感謝指導(dǎo)老師吳海林老師的悉心指導(dǎo)。由于時(shí)間倉(cāng)促，限于本人的水平以及以前從未進(jìn)行過(guò)工程實(shí)踐缺乏經(jīng)驗(yàn)，特別是對(duì)本設(shè)計(jì)的工程所在地也未進(jìn)行過(guò)實(shí)地考察，因此，書(shū)中如有不當(dāng)和錯(cuò)誤之處，懇望各位老師和讀者諒解予以指正。第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1基本資料某某水電站位于貴州省東北部沿河縣境內(nèi)，系烏江干流規(guī)劃開(kāi)發(fā)的級(jí)，下游7公里為沿河縣城。烏江是典型的山區(qū)河流，全長(zhǎng)1037公里(其中貴州境內(nèi)為874公里)，干流天然落差2124米，‰。烏江流域地勢(shì)由西南向東北傾斜，東西向高差大，流域面積87900平方公里，在貴州境內(nèi)有67500平方公里。自河源到烏江渡，定為烏江上游，長(zhǎng)448公里，這段河道河谷深切，縱坡陡峻，伏流眾多，洪枯水位變幅特大。從烏江渡到沿河縣城為烏江中游，長(zhǎng)346公里，河道穿行于深山谷之中，礁石林立，灘險(xiǎn)密布，有名的璇塘天生橋鎮(zhèn)天洞、一子三灘號(hào)稱(chēng)“四大天險(xiǎn)”，均在此段。從沿河縣城到重慶市的涪陵河口為烏江的下游，長(zhǎng)243公里，此段河道河谷寬窄相間，兩岸多有田地分布，農(nóng)田和居民點(diǎn)較為集中。 本流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)。冬季主要受西伯利亞冷氣流的影響，夏季受印度洋孟加拉灣的西南暖濕氣流和西太平洋的海洋性氣侯影響。流域內(nèi)雨量豐沛。，年際之間相差較大，年內(nèi)各月也相差很大。多年平均相對(duì)濕度一般在76%以上。，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速為25m/s，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镋。沿河站氣溫統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表17。沿河站地溫水溫統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表18。 沿河站氣溫統(tǒng)計(jì)表 單位：℃項(xiàng) 目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年多年平均極端最高相應(yīng)日期2310261606212708101208058/8相應(yīng)年份1972196219731958198819811971198119901985197919681981極端最低相應(yīng)日期300810020804282D2429301630相應(yīng)年份19771974197419721960196119922Y19771957196219751977 沿河站地溫及水溫統(tǒng)計(jì)表 單位：℃項(xiàng)目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年地面均溫極端最高極端最低5cm平均10cm平均15cm平均20cm平均平均水溫注：表中地溫為沿河站統(tǒng)計(jì)，水溫因沿河站無(wú)水溫觀測(cè)資料，根據(jù)上游思南水文站統(tǒng)計(jì)。 壩址處河床狹窄,（普通洪水流量時(shí)）死河灘，壩址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地勢(shì)較高，左岸地勢(shì)較低，有起伏之山頭。壩址處為震旦紀(jì)砂巖。左岸風(fēng)化較嚴(yán)重，深達(dá)3 ~ 4，且?jiàn)A有頁(yè)巖。水層巖巖層為向斜層之一翼微傾向上游。壩址處水流急，故無(wú)砂卵石等淤積物。無(wú)侵蝕地下水。附近曾發(fā)生6級(jí)地震，設(shè)計(jì)應(yīng)按7級(jí)進(jìn)行考慮。 規(guī)劃資料序號(hào)名 稱(chēng)單 位數(shù) 量備 注1水庫(kù)水位：正常蓄水位m365死水位m2正常蓄水位時(shí)水庫(kù)面積km2靜水3回水長(zhǎng)度km4水庫(kù)容積：總庫(kù)容億m3校核洪水位以下正常蓄水位以下庫(kù)容億m3調(diào)節(jié)庫(kù)容億m3死庫(kù)容億m3死水位以下5調(diào)節(jié)特性日調(diào)節(jié)2樞紐布置根據(jù)某某水電站以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)、防洪及灌溉等任務(wù)，故需的永久建筑物包括擋水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、開(kāi)關(guān)站、通航建筑物。為便于施工，還需要導(dǎo)流建筑物、施工圍堰等臨時(shí)建筑物。 水利水電樞紐工程的分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模分等指標(biāo)水庫(kù)總庫(kù)容（億米）防洪灌溉面積（萬(wàn)畝）水電站裝機(jī)容量（萬(wàn)千瓦）保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦區(qū)保護(hù)農(nóng)田面積（萬(wàn)畝）一大（1）型10特別重要城市、工礦區(qū)500150120二大（2）型10～1重要城市、工礦區(qū)500~100150~50120～30三中 型1～中等城市、工礦區(qū)100~3050~530～5四小（1）型～一般城鎮(zhèn)、工礦區(qū)30~55~5~1五小（2）型～51 永久性水工建筑物的級(jí)別工程等級(jí) 主要建筑物 次要建筑物 Ⅰ 1 3 Ⅱ 2 3 Ⅲ 3 4 Ⅳ 4 5 Ⅴ 5 5根據(jù)已知條件：正常蓄水位365m,，，按表21知水庫(kù)屬Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物攔河壩、溢流堰、拉沙底孔為2級(jí)建筑物，查22知主要建筑物等級(jí)為Ⅱ級(jí)時(shí)，相應(yīng)的次要建筑物等級(jí)為3級(jí)，則引水道、消能防沖、導(dǎo)墻、擋墻為3級(jí)，廠房按裝機(jī)也屬3級(jí)，導(dǎo)流圍堰、明渠等臨時(shí)建筑物為4級(jí)。：根據(jù)壩址的建壩條件，樞紐布置主要考慮以下原則：（1）壩址洪水洪峰流量大，且河谷狹窄，所以要求盡可能加寬溢流前緣，減少單寬流量，以便泄洪安全可靠，上下游流態(tài)好，不影響個(gè)建筑物的正常運(yùn)行。（2）應(yīng)積極穩(wěn)妥地采用先進(jìn)技術(shù)，盡量減少工程量，節(jié)省工程投資，以便加快施工進(jìn)度，縮短施工工期，爭(zhēng)取提前發(fā)電。（3）在樞紐布置時(shí)，引水系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮壩式進(jìn)水口，做到管理運(yùn)行方便，縮短引水隧洞長(zhǎng)度，盡可能不設(shè)調(diào)壓井，廠房盡可能布置在完整的基巖上，特別要注意廠后邊坡的穩(wěn)定。攔河壩在水利樞紐中占主要地位。在確定樞紐工程位置時(shí)，一般先確定建壩河段，再進(jìn)一步確定壩軸線，同時(shí)還要考慮擬采用的壩型和樞紐中建筑物的總體布置，合理解決綜合利用要求。一船地，泄洪建筑物和電站廠房應(yīng)盡量布置在主河床位置。供水建筑物位于岸坡。(1)溢流壩的布置。溢流壩的位置應(yīng)使下泄洪水、排冰時(shí)能與下游平順連接．不致沖淘壩基和其他建筑物的基礎(chǔ)，其流態(tài)和沖淤不致影響其他建筑物的使用。(2)泄水孔的布置。泄水孔一般設(shè)在河床部位的壩段內(nèi)，進(jìn)口高程、孔數(shù)、尺寸、形式應(yīng)根據(jù)主要用途來(lái)選擇。狹窄河谷泄水孔宜與溢流壩段相結(jié)合，寬敞河谷二者可分開(kāi)；排沙孔應(yīng)盡量靠近發(fā)電進(jìn)水口，船閘等需要排沙的部位。(3)非溢流壩的布置。非溢流壩一般布置在河岸部分并與岸坡相連，非溢流壩與溢流壩或其他建筑物相連處，常用邊墻、導(dǎo)墻隔開(kāi)。連接處盡量使迎水面在同一平面上，以免部分建筑物受側(cè)向水壓力作用改變壩體的應(yīng)力。在寬闊河道上以及岸坡覆蓋層、風(fēng)化層極深時(shí)，非溢流壩段也可采用土石壩。3洪水調(diào)節(jié)本設(shè)計(jì)中樞紐主要任務(wù)是發(fā)電，兼做防洪之用，所以必須在選定水工建筑物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外，還要考慮下游防護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)。由資料知混凝土壩按500年一遇（P=%）洪水設(shè)計(jì)，2000年一遇（P=%）洪水校核。繪出設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線和校核洪水過(guò)程線： 校核洪水過(guò)程線 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線 水位容量關(guān)系曲線圖在已確定選擇混凝土實(shí)體重力壩的情況下，從提高泄流能力，便于運(yùn)用管理和閘門(mén)維修，節(jié)省工程投資角度出發(fā)，泄洪方式以壩頂泄流最為經(jīng)濟(jì)。故按壩頂溢流的方式進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，以確定壩頂高程和最大壩高。調(diào)洪演算采用半圖解法。根據(jù)SDJ1278《水利水電工程樞紐等級(jí)劃分和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（山區(qū)、丘陵區(qū)部分）》結(jié)合寧溪樞紐所給定的特征水位和基本資料，通盤(pán)考慮水庫(kù)總庫(kù)容、防洪效益、裝機(jī)容量等因素，該工程為二等大型工程，主要建筑物為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)建筑物為4級(jí)。 山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)[重現(xiàn)期（年）]項(xiàng)目水工建筑物級(jí)別12345設(shè)計(jì)1000~500500~100100~5050~3030~20校核　土石壩10000~50005000~20002000~10001000~300300~200混凝土壩、漿砌石壩5000~20002000~10001000~500500~200200~100由表321可知永久性建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為：正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)）洪水重現(xiàn)期為500年，非常運(yùn)用（校核）洪水重現(xiàn)期為2000年。本水庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為500年，校核標(biāo)準(zhǔn)為2000年，某某水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)除保證本工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以外，還擔(dān)負(fù)著提高下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)。根據(jù)水位～庫(kù)容曲線以及某某壩址設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線，孔口尺寸、孔數(shù)以及堰頂高程，利用調(diào)洪演算來(lái)確定設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位，為后面壩頂高程的確定奠定基礎(chǔ)。(a)根據(jù)庫(kù)容曲線ZV，以及用水力學(xué)公式計(jì)算QZ關(guān)系 采用開(kāi)敞式溢流時(shí)，利用下式計(jì)算 式中：——溢流流量，單位為；——為閘孔數(shù)；——過(guò)水?dāng)嗝鎸挾?，單位為m；m——堰的流量系數(shù)，；——側(cè)收縮系數(shù)，根據(jù)閘墩厚度及墩頭形狀而定，在（~）中取值，；——堰頂全水頭，單位為m。a)由洪水資料獲得入庫(kù)洪水量；b)時(shí)段平均入庫(kù)流量：由前、后時(shí)的入庫(kù)洪水量取平均值得到；c)下泄水量：由水庫(kù)水位確定(水庫(kù)水位未知)；d)時(shí)段平均下泄流量：由前、后時(shí)的下泄流量取平均值得到；e)時(shí)段內(nèi)水庫(kù)水量變化：由“時(shí)段平均入庫(kù)流量”“時(shí)段平均下泄流量”3600得到；f)水庫(kù)存水量：與水庫(kù)水位有關(guān)(水庫(kù)水位未知)。本次調(diào)洪計(jì)算采用《水能規(guī)劃》書(shū)中介紹的半圖解計(jì)算，依據(jù)書(shū)中所給的水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)原理，采用水量平衡方程式式中：Q1，Q2——分別為計(jì)算時(shí)段初、末的入庫(kù)流量（）；——計(jì)算時(shí)段中的平均入庫(kù)流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；q1,q2——分別為計(jì)算時(shí)段初、末的下瀉流量（m3/s）；——計(jì)算時(shí)段中的平均下瀉流量（m3/s），即= (q1+q2)/2；V1，V2——分別為計(jì)算時(shí)段初、末的水庫(kù)的蓄水量（m3）；——為V2和V1之差；——計(jì)算時(shí)段，一般取1～6小時(shí)，需化為秒數(shù)。利用，可求出一個(gè)對(duì)應(yīng)的下瀉流量，即可求出該對(duì)應(yīng)時(shí)段的平均下瀉流量，即可求得下泄流量q和的關(guān)系，建立輔助圖線，再根據(jù)水量平衡方程式 變形可求出 由初始的調(diào)洪下泄流量可以在輔助圖線上查的的值利用水量平衡公式的變形公式可求的，再在輔助圖形上查的相應(yīng)的，同理可求的，，畫(huà)出下泄流量和相應(yīng)的入庫(kù)流量與時(shí)間的關(guān)系圖線，求的其交點(diǎn)，求出最大下泄流量，查出相應(yīng)的水位。綜合考慮該庫(kù)調(diào)洪要求，