【正文】 錢 壩 土 壩 樞 紐 及 溢 洪 道 設(shè) 計(jì) 王 棟 良 銅錢壩土壩樞紐及溢洪道設(shè)計(jì) 摘 要 通過(guò)對(duì)心墻土石壩的了解本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)大壩的各個(gè)部位進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)在分析了壩址的地質(zhì)條件后選取了壩軸線并進(jìn)行了樞紐布置通過(guò)對(duì)深入部分泄水建筑的了解對(duì)該工程的溢洪道及底孔的形式和消能及防沖進(jìn)行了設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有壩址壩型選擇和樞紐 布置調(diào)洪計(jì)算粘土心墻壩設(shè)計(jì)泄水建筑物設(shè)計(jì)構(gòu)造設(shè)計(jì)地基處理等設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的主要方法有關(guān)于調(diào)洪計(jì)算的半圖解法壩坡穩(wěn)定計(jì)算的瑞典圓弧法滲流計(jì)算的水力學(xué)法壩頂垂直沉降的工程類比估算法以及相關(guān)規(guī)范手冊(cè)所推薦的方法具體設(shè)計(jì)詳見(jiàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)另外除了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)外 還有反映本次設(shè)計(jì)成果的張圖紙以及設(shè)計(jì)過(guò)程中攥寫(xiě)的開(kāi)題報(bào)告外文翻譯報(bào)告各一份 關(guān)鍵詞 土石壩 調(diào)洪計(jì)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(jì)算 9 321 設(shè)計(jì)洪峰 9 322 設(shè)計(jì)洪量的推求 10 第 4 章 興利調(diào)節(jié)和調(diào)洪計(jì)算 12 41 泄洪規(guī)模和死庫(kù)容確定 12 42 興利庫(kù)容確定 12 43 調(diào)洪計(jì)算 12 第 5 章 工程地質(zhì) 18 51 區(qū)域地質(zhì)概況 18 52 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件 18 521 水庫(kù)滲漏 18 522 水庫(kù)的淹沒(méi)及浸沒(méi) 19 523 水庫(kù)坍岸 19 524 固體徑流來(lái)流 20 53 壩址工程地質(zhì)條件 20 531 地形地貌 20 532 地層巖性 20 533 地質(zhì)構(gòu)造 21 534 主要物理地質(zhì)現(xiàn)象及巖石風(fēng)化情況 21 535 水文地質(zhì) 22 54 各壩軸線工程地質(zhì)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(shè)計(jì) 27 71 壩體設(shè)計(jì) 27 711 壩體斷面設(shè)計(jì) 27 712 壩體滲流計(jì)算 29 713 壩體穩(wěn)定計(jì)算 29 72 溢洪道設(shè)計(jì) 30 721 設(shè)計(jì)條件 30 722 進(jìn)水渠 31 723 控制段設(shè)計(jì) 31 724 泄槽水面線確定 33 725 消能設(shè)計(jì)和計(jì)算 37 73 隧洞設(shè)計(jì) 39 731 隧洞選擇與布置 39 732 隧洞的體型設(shè)計(jì) 39 733 隧洞的水力計(jì)算 41 74 供水設(shè)計(jì) 鋼廠 45 第 8 章 構(gòu)造設(shè)計(jì) 47 81 壩頂構(gòu)造 47 82 護(hù)坡馬道構(gòu)造 47 821 護(hù)坡 47 822 馬道 47 83 壩體排水棱體排水 47 84 溢洪道構(gòu)造 48 841 襯砌 48 842 出口消能段 49 85 隧洞構(gòu)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(kāi)挖與處理 51 92 帷幕灌漿 51 致謝 52 參考文獻(xiàn) 53 第 1 章 緒論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們綜合應(yīng)用在校所學(xué)知識(shí)綜合工程實(shí)際進(jìn)行的一次系統(tǒng)的有機(jī)的解決工程實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)也是完成工程師基本訓(xùn)練的重要教學(xué)環(huán)節(jié)其目的是鞏固擴(kuò)大和提高所學(xué)理論知識(shí)并使之系統(tǒng)化培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力并初步掌握設(shè)計(jì)水利樞紐工程的內(nèi)容原則方法和步驟提高我們獨(dú)立思考鉆研問(wèn)題分析問(wèn)題和解決問(wèn)的能力進(jìn)一步提高我們?cè)O(shè)計(jì)計(jì)算繪圖和編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)的技能使我們近一步樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思路培養(yǎng)了我們刻苦鉆研實(shí)事求是謙虛 謹(jǐn)慎認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng) 該課題是銅錢壩水庫(kù)砌石重力壩樞紐及泄水建筑物設(shè)計(jì)銅錢壩水庫(kù)壩址位于漢江支流玉帶河下游該水庫(kù)是以供某工廠工業(yè)用水年平均流量為主兼補(bǔ)償下游農(nóng)田灌溉用水以及防洪發(fā)電養(yǎng)魚(yú)等綜合利用水利樞紐工程要求工業(yè)供水保證率 97農(nóng)田灌溉保證率 75該工程屬Ⅲ等工程主要建筑物為 3級(jí)建筑物由于下游有重要城鎮(zhèn)因而選取設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇洪水 通過(guò)熟悉資料以及查閱相關(guān)資料搞清楚了資料的來(lái)源以及如何使用資料并通過(guò)所給資料和所學(xué)的知識(shí)先進(jìn)行了調(diào)洪演算確定水庫(kù)特征水位特征庫(kù)容及工程等級(jí)而后進(jìn)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(duì)壩的抗滑穩(wěn)定及壩體應(yīng)力計(jì)算中以正常蓄水位時(shí)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(jì)算截面對(duì)壩體的兩種強(qiáng)度和穩(wěn)定都進(jìn)行了計(jì)算結(jié)果都滿足要求 通過(guò)一學(xué)期的努力在同學(xué)和老師的幫助下成功完成了設(shè)計(jì)在此向他們表示感謝由于畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間有限只對(duì)于大壩正常蓄水位情況的穩(wěn)定和強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題都有待于進(jìn)一步解決 由于本人水平有限設(shè)計(jì)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(kù)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(kù)是以供某工廠工業(yè)用水年平均流量為主兼補(bǔ)償下游農(nóng)田灌溉用水防洪發(fā)電養(yǎng)魚(yú)等綜合利用水利樞紐工程要求工業(yè)供水保證率 97農(nóng)田灌溉保證率 75該工程屬Ⅲ等工程主要建筑物為 3 級(jí)建筑物由于下游有重要城鎮(zhèn)因而選取設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇洪水 設(shè)計(jì)正常蓄水位 605m 總庫(kù)容 076 萬(wàn) m3 大壩為土石壩軸線全長(zhǎng) 167m 壩頂高程 60829m 最大壩高 3969m 泄水建筑物在左岸設(shè)有排沙隧洞和溢洪道 22 工程特性表 表 21 銅錢壩水庫(kù)工程特性表 工程名稱 銅錢壩土壩樞紐及溢洪道設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)洪峰流量 4550m3s 千年一遇校核洪峰流量 3100m3s 水庫(kù)特性 水位 正常蓄水位 605m 防洪限制水位 60498m 設(shè)計(jì)洪水位 60506m 校核洪水位 60751m 死水位 588m 庫(kù)容 總庫(kù)容 073 億 m3 設(shè)計(jì)庫(kù)容 053 億 m3 正常庫(kù)容 052 萬(wàn) m3 死庫(kù)容 01 億 m3 土石壩 壩型 心墻土石壩 壩頂高程 6082m 壩頂長(zhǎng)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(wú)壓 進(jìn)口高程 580m 長(zhǎng)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(qiáng)縣巴山箭竹嶺流貫寧強(qiáng)縣境內(nèi)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(zhǎng) 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(jiàn)降水量分布由上游向下游遞減且寧強(qiáng)鐵鎖關(guān)一帶為暴雨中心 銅錢壩水庫(kù)壩址附近無(wú)實(shí)測(cè)水文資料玉帶河上游有鐵鎖關(guān)水文站寧強(qiáng)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(jiàn)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(guān) F 433km2 19601974 年 鐵鎖關(guān) 19601974 年 寧強(qiáng) 19581959 年 寧強(qiáng) 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(jì)算 根據(jù)銅錢壩水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)頻率為 1℅ 01℅所涉及洪峰洪量及洪水過(guò)程線的有關(guān)資料如下 321 設(shè)計(jì)洪峰 銅錢壩水庫(kù)采用值為 322 設(shè)計(jì)洪量的推求 通過(guò)鐵鎖關(guān)站洪水資料分析洪水過(guò)程線多呈單峰洪水歷時(shí)為 3 天銅 錢壩洪水歷時(shí)定為 3 天 分別統(tǒng)計(jì)鐵鎖關(guān)站和武侯鎮(zhèn)站實(shí)測(cè)歷年最大一二三日洪量如表 32 所示進(jìn)行頻率計(jì)算求得不同頻率各時(shí)段的洪量繪制最大洪量與流域面積關(guān)系圖內(nèi)插得銅錢壩頻率為 1 時(shí)段的洪量 表 32 鐵鎖關(guān)站和武侯鎮(zhèn)站實(shí)測(cè)歷年最大一三日洪量 時(shí)段 一 二 三 洪水總量?jī)| m3 132 179 208 洪水過(guò)程線典型放大 已知銅錢壩水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪水的一日洪量及洪峰量選用鐵鎖關(guān)站 1964 年 9月 24 日一次洪水過(guò)程線為典型典型洪峰 24 小時(shí)洪量作為一日洪量 3 日 4 時(shí) 4日 4時(shí)典型洪水線及其用同倍比放大的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線見(jiàn)表 33其曲線如圖 31 表 33 日時(shí) 3 日 10 時(shí) 11 時(shí) 12 時(shí) 13 時(shí) 14 時(shí) 15 時(shí) 16 時(shí) 17時(shí) 18 時(shí) Q m3s 500 1180 1590 1640 1600 1270 890 610 480 設(shè)計(jì) 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(kù)同倍比放大 法推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線 第 4 章 興利調(diào)節(jié)和調(diào)洪計(jì)算 41 泄洪規(guī)模和死庫(kù)容確定 灌溉要求放水入壩下游河道同時(shí)考慮水庫(kù)排沙和意外情況下泄洪的需要設(shè)隧洞和溢洪道根據(jù)水庫(kù)淤積計(jì)算和排沙要求為了保證設(shè)計(jì)洪水時(shí)宣泄通暢選取隧洞進(jìn)口高程 580m 進(jìn)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(kù)水位和庫(kù)容關(guān)系曲線查得相應(yīng)死庫(kù)容為 42 興利庫(kù)容確定 工業(yè)供水凈用水量為考慮管道沿途損失以 10 計(jì)工業(yè)供水保證率為 97 農(nóng)業(yè)上要求水庫(kù)補(bǔ)償灌溉用水年其中 5 月份 6 月份同時(shí) 要求 5678 四個(gè)月的河道天然徑流不納入水庫(kù)徑流調(diào)節(jié) 水庫(kù)滲漏蒸發(fā)損失估算 根據(jù)當(dāng)?shù)厮臍庀筚Y料分析水庫(kù)多年平均水面蒸發(fā)量為 360 水庫(kù)庫(kù)區(qū)地質(zhì)條件屬中等月滲漏量以月平均庫(kù)容水量的 15 計(jì) 根據(jù)當(dāng)?shù)厮挠盟兓攸c(diǎn)選取調(diào)節(jié)