【正文】 tion of power generation and flood control. According to the actual and existing condition, the design of the main spillway in detail. The spillway design include : choice mainly includes to release excessive water the project, spillway stalk line, arrange the spillway pattern, type of dike and leak the slot segment to face and the spillway effect method choice。按 SDJ12— 78 規(guī)范中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水利樞紐為大（ 2）型，主要建筑物按二級(jí)設(shè)計(jì) 。 本水利樞紐以解決灌區(qū)春灌水為主，并結(jié)合發(fā)電和防洪等綜合利用要求 ， 根據(jù)實(shí)際與現(xiàn)有條件， 主要對(duì)其中溢洪道進(jìn)行詳盡的設(shè)計(jì)。 lead a water dike and leak water the structure decoration that slot ,control segment and exit eliminate an ability segment, water conservancy calculation (include to leak water process, surface line and eliminate can pute)。 對(duì)于土石壩，不允許壩頂 、 壩身過流或大量過流，須修建專門建筑物，這時(shí)因?yàn)閴误w占據(jù)河床位置，泄洪建筑物一般是布置在壩體旁邊的河岸上稱河岸溢洪道。本水利樞紐以解決灌區(qū)春灌水為主， 并結(jié)合發(fā)電和防洪等綜合利用要求 ，改善灌溉面積，裝機(jī)容量 6 萬千瓦，年發(fā)電量 千瓦時(shí) 。 編者 20xx 年 5 月 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第一章 設(shè)計(jì)基本資料 工程概況及作用 喀河是新疆南疆地區(qū)的一條河流，發(fā)源于喀喇昆侖山北坡海拔 5600m 以上的永久性冰川。 本水利樞紐以解決灌區(qū)春灌水為主，并結(jié)合發(fā)電和防洪等綜合利用要求。壩區(qū)巖石為元古界變質(zhì)巖，巖性主要有綠泥石英片巖云母鈣質(zhì)片巖及云母石英片巖，片理較發(fā)育。壩址區(qū)廣泛分布著綠泥石石英片巖，云母鈣質(zhì)片巖，石英片巖，組成壩肩、壩基的主要是云母石英片巖和云母鈣質(zhì)片巖，屬中硬巖。～80176。～ 60176。河床中布置有勘探孔 35個(gè)，探坑 15 個(gè)，地震剖面 35 條。 主要建筑物等級(jí) 查《水利水電樞紐工程劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》知：主要建筑物為二級(jí)，但由于其壩高已超過 90m，故按《水工建筑物》表 14可知：主要建筑物應(yīng)提高一級(jí)，故本樞紐主要建筑物等級(jí)為一級(jí)。庫區(qū)庫盤基底為變質(zhì)綠泥石片巖，透水性差；兩岸山體不對(duì)稱，故不宜修建拱壩。 根據(jù)水文分析 ,喀 河洪水 基本屬融冰雪型 ,或兼有暴雨混合型，洪水歷時(shí) 7~15 天，峰量有較好的關(guān)系，暴雨洪水一般不足 3 天，有時(shí)只有幾個(gè)小時(shí)，為暴漲暴落，泄 洪洞可在不同水位時(shí) 向下游泄水，適應(yīng)性強(qiáng)．泄洪時(shí) ， 可根據(jù)預(yù)報(bào)提前泄水以延長(zhǎng)洪水歷時(shí)，但隨著水位增高，泄流量增加較小，所 以應(yīng)另設(shè)泄洪設(shè)施，對(duì)于土石壩，可設(shè)河岸溢洪道作為次要泄洪建筑物。 槽內(nèi)由卵礫石和鈣質(zhì)膠結(jié)卵礫石組成，窄山梁巖體為云母石英片巖 、 綠泥石石英片巖組成，透水性差，因此 有利于建溢洪道。 溢洪道型 式選擇 因?yàn)樵趬沃犯浇羞m宜 修 建正槽溢洪道的地址條件 ： 右岸壩端地形平緩，下游有階狀臺(tái)地 ， 因此選擇修建最為合理可靠的正槽式溢洪道可使水流平順 ， 超泄能力大 ， 對(duì)于堰前水頭適應(yīng)能力強(qiáng) ， 適用于 各種水頭和流量且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 運(yùn)用安全可靠。 從泄量上看 ， 對(duì)于此項(xiàng)工程應(yīng)選擇流量系數(shù)比較 大 的堰型 ， 故選擇實(shí)用堰或駝峰堰較為合適。 底流消能 ： 常用于河床地質(zhì)條件較差或消能出口距壩腳較近 ， 單寬泄量較小的 中小型 工程。 應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件經(jīng)濟(jì)比較后選擇合適的型 式。當(dāng)控制段靠近水庫深水區(qū)時(shí)，引渠即成為沿平面和縱剖面向上游擴(kuò)大的喇叭口。 整體式地板結(jié)構(gòu)整體性好，對(duì)地基不均勻沉降適應(yīng)性強(qiáng)，并有較好的抗震性，適宜修建在中等堅(jiān)硬密實(shí)的地基上。 根據(jù)前章論證 ， 底板型 式采用低實(shí)用堰 ， 可以保證洪水來臨時(shí)大量泄洪。 閘門 閘門按工作的性質(zhì)不同 ， 可分為工作閘門 ， 檢修閘門 ， 備用閘門 。 閘墩 按工作條件不同 ， 閘墩可分為中墩 ， 邊墩 ， 縫墩 。 橋 (1)交通 橋 一般設(shè)置在水閘下游部位，有時(shí)可根據(jù)結(jié)構(gòu)布置需要也可以設(shè)在上游側(cè)。 (3)邊墻 因初步設(shè)計(jì)泄水時(shí)水深較大，故邊墻形式采用懸臂式。 (2)兩岸聯(lián)接 閘室與兩岸的連接 是指閘室與兩側(cè)河岸和閘室與上下游河道的連接，作用是側(cè)向擋土 ，保護(hù)兩岸邊坡不受進(jìn)出閘水流沖刷。 漸變段水利計(jì)算 (1)漸變段長(zhǎng)度計(jì)算 漸變段首端斷面 B= m ， 取末端寬為 b=35 m ， 收縮角為 ?25 則漸變段長(zhǎng)度為mtgtg bBL ??????? (2)漸變段水深計(jì)算 ??1 為 了 堰頂洪水安全泄洪，漸變段底坡 i 應(yīng)大于臨界坡度 ki 在這種情況下，漸變段進(jìn)口水深 khh?1 。 21 w m?? x為濕周， 1 x m?? 1 ?? 喀河溢洪道設(shè)計(jì) 11 表 31 漸變段水深計(jì)算表 續(xù)表 31 則出口水深 mh ? 。 (2)陡坡長(zhǎng)度 ??9 堰頂高程為 ， 收縮段落差為 ??H = = 初設(shè)鼻坎高程為 1865m (高出下游水位 1~2m )， 挑射角 ?= ?20 反弧半徑 R=20m ， 底坡 i=31 公式： sL = 22 ??????? iPP （ 3? 13） p —— 陡坡總跌差 。 防滲排水設(shè)施 在細(xì)巖沙基上，應(yīng)在水閘上游側(cè)布置鋪蓋和板樁相結(jié)合的防滲設(shè)施，以延長(zhǎng)滲徑，減小底板滲透壓力，降低閘基平均滲流坡降，保證不超過允許值，在水閘下游側(cè)布置排水孔，使?jié)B透水流盡快 安全排走，防止?jié)B流發(fā)生滲透變形，并減小底板滲透壓力，增加閘室抗滑 穩(wěn)定性。 )(2 ZPHg qhc ??? ? （ 3? 14） 式中： q—— 單寬流量 。 圖 31 溢洪道縱剖圖 閘室段 漸變段 i =1 /5 0陡坡段i =1/3R=20m1951 m18 65 m喀河溢洪道設(shè)計(jì) 15 第四章 水力計(jì)算 水力計(jì)算內(nèi)容 對(duì)控制斷面進(jìn)行閘孔設(shè)計(jì)； 過水能力計(jì)算，包括設(shè)計(jì)流量，校核流量下的過水能力計(jì)算；泄水過程計(jì)算，主要繪制在設(shè)計(jì)和校核流量下逐漸開啟閘門的 e～ Q 曲線；泄槽水面計(jì)算，計(jì)算泄槽斷面的最大水深；消能計(jì)算，通過計(jì)算驗(yàn)證尾坎尺寸是否合理。 ? —— 側(cè)收縮系數(shù) ，由 《水力學(xué) 》 查出 在 ～ 取值 ， 初擬為 ； s? —— 淹沒系數(shù) ，自由出流 s? ＝ 。 喀河溢洪道設(shè)計(jì) 17 s? —— 淹沒系數(shù)，自由出流時(shí) s? = 上游水深 H== ， 下游水深 th = ， Q= sm/3 所以平均流速0 1 5 0 5 .4 2 4 .4 38 .5 4 0QV A? ? ?? sm/ 總水頭 2 200 1 . 0 4 . 4 38 . 5 9 . 5 02 2 9 . 8VHH g? ?? ? ? ? ??m 屬于自由出流 。 ????????? ,?dmm 0 2 ?????????dm ， ???m 則 smQ / 8 6 6 7 32/3 ??????? sm /2027 3? ? 滿足校核出水能力 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 (8)閘墩頂高程 ??9 設(shè)設(shè)頂 h????? 1 （ 3? 3） 校校頂 h????? 2 （ 3? 4） d???? 正常頂 3 （ 3? 5） chhhd ??? 0 （ 3? 6） LHcthLhh 120 2??? （ 3? 7） 式中： h—— 波高， m 。 smv / ??? D —— 水平波浪吹程 。 過流 能力計(jì)算 驗(yàn)證在閘門全部開啟時(shí)溢洪道能否通過設(shè)計(jì)和校核情況下的洪水流量。 g —— 重力加速度 。 設(shè)計(jì)洪水流量 smQ / 3?設(shè) H == smWQv / 5 0 50 ???? 2 200 1 . 0 4 . 4 38 . 5 9 . 5 02 2 9 . 8vH H mg? ?? ? ? ? ?? smQ /1 9 9 1 . 1 32/3 ????????? 設(shè)? sm / 3? ? 滿足設(shè)計(jì)洪水過流能力要求。 泄水過程計(jì)算公式 當(dāng)閘門開啟時(shí)，且 ?He 時(shí)，應(yīng)選用曲線形實(shí)用堰的閘孔出 流公式 ： 02gHbeQ ?? (4? 2) 式中 ： ? —— 曲線形實(shí)用堰堰頂閘孔自由出流的流量系數(shù)，查《水力學(xué) 》上冊(cè)表 ； b—— 堰總凈寬 ， m 。 當(dāng)閘門逐級(jí)開啟時(shí)，且 ?He 時(shí)， 應(yīng)選用曲線形實(shí)用堰流公式 : 2302 HgBCmQ m??? 設(shè)計(jì)洪水位情況下的流量過程 ? H= 0 .7 5 0 .7 5 8 .5 6 .3 8eH? ? ? ? ?m 時(shí)采用孔 口出 流公式 ? 時(shí)采用堰流公式 smWQv / 5 0 50 ???? 2 200 1 . 0 4 . 4 38 . 5 9 . 5 02 2 9 . 8vH H mg? ?? ? ? ? ?? 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 b=40m ， g= 2/sm 進(jìn)行列表計(jì)算（見表 41） 表 41 設(shè)計(jì)情況下的 Qe e (m) 0 ? Q （ sm/3 ） 0 續(xù)表 41 e (m) ? Q ( sm/3 ) 當(dāng) e〉 時(shí)，用堰流公式 0 ? ， B=40m ， g= 2/sm ， m? =， ?? ， m =， C= smQ /1 9 9 1 . 1 32/3 ????????? 圖 48 設(shè)計(jì)流量下的 Qe 關(guān)系曲線圖 校核洪水流量下 H= 0200400600800100012001400160018000 1 2 3 4 5 6喀河溢洪道設(shè)計(jì) 25 ? e= = 時(shí)應(yīng)用孔流公式 . smWQv / 2 0 2 70 ???? 2 200 1 . 0 4 . 8 31 0 . 5 1 1 . 6 92 2 9 . 8vHH g? ?? ? ? ? ??m 進(jìn)行 列表計(jì)算 （ 見表 42） 表 42 校核情況下的 Qe 關(guān)系表 e (m) 0 ? Q ( sm/3 ) 0 續(xù)表 42 e (m) ? Q ( sm/3 ) 當(dāng) e〉 時(shí)，采 用堰流公式 smQ /2027 3?校 ， 0H ＝ ， B=40m ， g= 2/sm ， m? =， ?? m =， C= smQ /2 7 1 7 . 9 32/3 ????????? 圖 49 校核流量下的 Qe 關(guān)系曲線圖 05001000150020xx25000 2 4 6 8系列 1 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 水面線計(jì)算 了解泄槽個(gè)斷面的最大水深，以確定泄槽邊墻高度 。?1(cos??)2 ) () 式中 ： q—— 計(jì)算斷面單寬流量 。??:1 =(??