【正文】 錢 壩 土 壩 樞 紐 及 溢 洪 道 設 計 王 棟 良 銅錢壩土壩樞紐及溢洪道設計 摘 要 通過對心墻土石壩的了解本次畢業(yè)設計對大壩的各個部位進行了詳細的設計在分析了壩址的地質條件后選取了壩軸線并進行了樞紐布置通過對深入部分泄水建筑的了解對該工程的溢洪道及底孔的形式和消能及防沖進行了設計設計的主要內容有壩址壩型選擇和樞紐 布置調洪計算粘土心墻壩設計泄水建筑物設計構造設計地基處理等設計過程中采用的主要方法有關于調洪計算的半圖解法壩坡穩(wěn)定計算的瑞典圓弧法滲流計算的水力學法壩頂垂直沉降的工程類比估算法以及相關規(guī)范手冊所推薦的方法具體設計詳見設計說明書另外除了設計說明書外 還有反映本次設計成果的張圖紙以及設計過程中攥寫的開題報告外文翻譯報告各一份 關鍵詞 土石壩 調洪計算樞紐布置 Design of Pennies dam and spillway ABSTRACT Through to briefly understand the masonrymorterstone of gravity dam this paper has carried on the detailed design to each spot of the dam and according to the foundation features of the dam after reseach the dam spool thread and layout of the project is determined After know more about the waterreleasing structure the overflow damshape of bottom hole and incorporated dissipater are designed The design mainly includes dam site selection choice of dam type project layout routing concrete face rockfill dam design outlet works design structure design and groundhanding In process of the design the methods mainly include the half illustrated manual table for routing Bishop and the Swedish slipcircle method for the dam slope stability the hydraulics for seepage and estimating techniques for dam crest vertical settlement and design codemanual of the design mentioned above Besides of having design instruction to describe the details there are nine drawings to reflect the design achievements KEY WORDS rockfill dam routing project layout 目錄 第 1 章 緒論 6 第 2 章 工程概況 7 21 工程概況 7 22 工程特性表 7 第 3 章 水文氣象 9 31 流域水文概況 9 32 洪水分析計算 9 321 設計洪峰 9 322 設計洪量的推求 10 第 4 章 興利調節(jié)和調洪計算 12 41 泄洪規(guī)模和死庫容確定 12 42 興利庫容確定 12 43 調洪計算 12 第 5 章 工程地質 18 51 區(qū)域地質概況 18 52 庫區(qū)工程地質條件 18 521 水庫滲漏 18 522 水庫的淹沒及浸沒 19 523 水庫坍岸 19 524 固體徑流來流 20 53 壩址工程地質條件 20 531 地形地貌 20 532 地層巖性 20 533 地質構造 21 534 主要物理地質現(xiàn)象及巖石風化情況 21 535 水文地質 22 54 各壩軸線工程地質條件 22 第 6 章 樞紐布置 24 61 壩址選擇 24 62 壩軸線選擇 24 63 壩型選擇 25 64 樞紐布置 26 第 7 章 建筑物設計 27 71 壩體設計 27 711 壩體斷面設計 27 712 壩體滲流計算 29 713 壩體穩(wěn)定計算 29 72 溢洪道設計 30 721 設計條件 30 722 進水渠 31 723 控制段設計 31 724 泄槽水面線確定 33 725 消能設計和計算 37 73 隧洞設計 39 731 隧洞選擇與布置 39 732 隧洞的體型設計 39 733 隧洞的水力計算 41 74 供水設計 鋼廠 45 第 8 章 構造設計 47 81 壩頂構造 47 82 護坡馬道構造 47 821 護坡 47 822 馬道 47 83 壩體排水棱體排水 47 84 溢洪道構造 48 841 襯砌 48 842 出口消能段 49 85 隧洞構造 49 851 洞身襯砌和分縫 49 852 排水 49 853 灌漿 50 第 9 章 地基處理 51 91 地基開挖與處理 51 92 帷幕灌漿 51 致謝 52 參考文獻 53 第 1 章 緒論 畢業(yè)設計是我們綜合應用在校所學知識綜合工程實際進行的一次系統(tǒng)的有機的解決工程實際問題的實踐性教學環(huán)節(jié)也是完成工程師基本訓練的重要教學環(huán)節(jié)其目的是鞏固擴大和提高所學理論知識并使之系統(tǒng)化培養(yǎng)了我們綜合應用所學知識解決實際工程技術問題的能力并初步掌握設計水利樞紐工程的內容原則方法和步驟提高我們獨立思考鉆研問題分析問題和解決問的能力進一步提高我們設計計算繪圖和編寫說明書的技能使我們近一步樹立正確的設計思路培養(yǎng)了我們刻苦鉆研實事求是謙虛 謹慎認真負責的工作作風 該課題是銅錢壩水庫砌石重力壩樞紐及泄水建筑物設計銅錢壩水庫壩址位于漢江支流玉帶河下游該水庫是以供某工廠工業(yè)用水年平均流量為主兼補償下游農田灌溉用水以及防洪發(fā)電養(yǎng)魚等綜合利用水利樞紐工程要求工業(yè)供水保證率 97農田灌溉保證率 75該工程屬Ⅲ等工程主要建筑物為 3級建筑物由于下游有重要城鎮(zhèn)因而選取設計洪水標準為百年一遇洪水 通過熟悉資料以及查閱相關資料搞清楚了資料的來源以及如何使用資料并通過所給資料和所學的知識先進行了調洪演算確定水庫特征水位特征庫容及工程等級而后進行樞紐的布置和壩 型壩軸線的選擇并確定樞紐主要建筑物的基本尺寸在對壩的抗滑穩(wěn)定及壩體應力計算中以正常蓄水位時的荷載組合作為基本組合以地震荷載作為特殊組合選取壩基面和折坡面作為計算截面對壩體的兩種強度和穩(wěn)定都進行了計算結果都滿足要求 通過一學期的努力在同學和老師的幫助下成功完成了設計在此向他們表示感謝由于畢業(yè)設計時間有限只對于大壩正常蓄水位情況的穩(wěn)定和強度進行了計算同時在設計過程中遇到了許多問題都有待于進一步解決 由于本人水平有限設計中難免存在不足之處望老師諒解 第 2 章 工程概況 21 工程概況 銅錢壩水庫壩址位于漢江支 流玉帶河下游漢中市勉縣銅錢壩鄉(xiāng)該水庫是以供某工廠工業(yè)用水年平均流量為主兼補償下游農田灌溉用水防洪發(fā)電養(yǎng)魚等綜合利用水利樞紐工程要求工業(yè)供水保證率 97農田灌溉保證率 75該工程屬Ⅲ等工程主要建筑物為 3 級建筑物由于下游有重要城鎮(zhèn)因而選取設計洪水標準為百年一遇洪水 設計正常蓄水位 605m 總庫容 076 萬 m3 大壩為土石壩軸線全長 167m 壩頂高程 60829m 最大壩高 3969m 泄水建筑物在左岸設有排沙隧洞和溢洪道 22 工程特性表 表 21 銅錢壩水庫工程特性表 工程名稱 銅錢壩土壩樞紐及溢洪道設計 壩址 陜西省漢中市勉縣銅錢壩鄉(xiāng) 壩址區(qū)地震烈度 Ⅶ度 水文特性 控 制 流 域 面 積 798km2 百年一遇設計洪峰流量 4550m3s 千年一遇校核洪峰流量 3100m3s 水庫特性 水位 正常蓄水位 605m 防洪限制水位 60498m 設計洪水位 60506m 校核洪水位 60751m 死水位 588m 庫容 總庫容 073 億 m3 設計庫容 053 億 m3 正常庫容 052 萬 m3 死庫容 01 億 m3 土石壩 壩型 心墻土石壩 壩頂高程 6082m 壩頂長度 16668m 壩基防滲形式 截水槽與灌漿帷幕聯(lián)合防滲 溢洪道 型式 正槽溢洪道 底高程 590m 底寬 71m 最大泄量 42386 排沙隧洞 類型 無壓 進口高程 580m 長度 1425m 洞 身 斷 面 尺 寸 35m 3m 第 3 章 水文氣象 31 流域水文概況 玉帶河發(fā)源于寧強縣巴山箭竹嶺流貫寧強縣境內由南向北于勉縣銅錢壩處流入漢江河道曲折高山植被良好海拔 1000m 以下墾荒坡地少河道總長 110 km 河床平均比降 316001800壩址以上集水面積 7981100m多年平均降雨量 10001100mm由陜西省年降雨量等值線圖上可見降水量分布由上游向下游遞減且寧強鐵鎖關一帶為暴雨中心 銅錢壩水庫壩址附近無實測水文資料玉帶河上游有鐵鎖關水文站寧強氣象站漢江干流上有武侯鎮(zhèn)站和大安站沮水河有茶店子觀音寺茅壩站各站水文氣象資料系列情況見表 31 表 31 各站水文氣象資料系列情況 河流 水文站 雨量站 玉帶河 鐵鎖關 F 433km2 19601974 年 鐵鎖關 19601974 年 寧強 19581959 年 寧強 19601974 年 漢江 武侯鎮(zhèn) F 3092km2 武侯鎮(zhèn) 193419361974 年 19351941 年 19531974 年 大安 19551970 年 沮水河 茶店子 F 1683km2 茶店子 19661974 年 19661974 年 茅壩 19571970 年 觀音寺 19551970年 32 洪水分析計算 根據銅錢壩水庫設計洪水標準頻率為 1℅ 01℅所涉及洪峰洪量及洪水過程線的有關資料如下 321 設計洪峰 銅錢壩水庫采用值為 322 設計洪量的推求 通過鐵鎖關站洪水資料分析洪水過程線多呈單峰洪水歷時為 3 天銅 錢壩洪水歷時定為 3 天 分別統(tǒng)計鐵鎖關站和武侯鎮(zhèn)站實測歷年最大一二三日洪量如表 32 所示進行頻率計算求得不同頻率各時段的洪量繪制最大洪量與流域面積關系圖內插得銅錢壩頻率為 1 時段的洪量 表 32 鐵鎖關站和武侯鎮(zhèn)站實測歷年最大一三日洪量 時段 一 二 三 洪水總量億 m3 132 179 208 洪水過程線典型放大 已知銅錢壩水庫壩址設計洪水的一日洪量及洪峰量選用鐵鎖關站 1964 年 9月 24 日一次洪水過程線為典型典型洪峰 24 小時洪量作為一日洪量 3 日 4 時 4日 4時典型洪水線及其用同倍比放大的設計洪水過程線見表 33其曲線如圖 31 表 33 日時 3 日 10 時 11 時 12 時 13 時 14 時 15 時 16 時 17時 18 時 Q m3s 500 1180 1590 1640 1600 1270 890 610 480 設計 P 1 945 22302 30051 30996 3024 24003 16821 1153 907 校核 P 01 1385 32686 44043 45428 4432 351779 24653 16897 13296 圖 31 銅錢壩水庫同倍比放大 法推求設計洪水過程線 第 4 章 興利調節(jié)和調洪計算 41 泄洪規(guī)模和死庫容確定 灌溉要求放水入壩下游河道同時考慮水庫排沙和意外情況下泄洪的需要設隧洞和溢洪道根據水庫淤積計算和排沙要求為了保證設計洪水時宣泄通暢選取隧洞進口高程 580m 進口處閘門尺寸 3 3m 隧洞明流泄量為兼顧水力發(fā)電最小工作水頭的要求選取死水位即興利下限水位為 588m由圖 2 錢壩壩水庫水位和庫容關系曲線查得相應死庫容為 42 興利庫容確定 工業(yè)供水凈用水量為考慮管道沿途損失以 10 計工業(yè)供水保證率為 97 農業(yè)上要求水庫補償灌溉用水年其中 5 月份 6 月份同時 要求 5678 四個月的河道天然徑流不納入水庫徑流調節(jié) 水庫滲漏蒸發(fā)損失估算 根據當地水文氣象資料分析水庫多年平均水面蒸發(fā)量為 360 水庫庫區(qū)地質條件屬中等月滲漏量以月平均庫容水量的 15 計 根據當地水文用水變化特點選取調節(jié)