【正文】 ................................................ 87 第十二章溢流壩段設(shè)計(jì) .............................................................................................. 98 溢流壩段剖面形狀的確定 .......................................................................... 98 江北河寧溪重力壩樞紐及深孔泄水建筑物設(shè)計(jì) 11 消能驗(yàn)算 .................................................................................................... 101 設(shè)計(jì)情況消能驗(yàn)算 ................................................................ 101 校核情況消能驗(yàn)算 ................................................................ 103 第十三章水面線計(jì)算 ........................................................................................ 105 第十四章蝸殼水力計(jì)算 .................................................................................... 108 第十五章深孔壩段放空計(jì)算 .................................................................................... 110 放空方式選擇 ............................................................................................ 110 放空計(jì)算過程 ............................................................................................ 110 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 113 結(jié)束語(yǔ) amp。僅在河 口有一中等城市，有輕工業(yè)及加工業(yè)，離壩址 90km 處之珞城，是我國(guó)一主要工業(yè)城市，所發(fā)電力與珞城、河口及附近小的電站組成電力系統(tǒng)。 河流特征 本河流域以降雨為洪水之成因，一般在五月間即開始漲水。 表 12五天歷時(shí)的洪峰單位過程線表 時(shí)間段（天） 0 1 6 2 3 4 5 流量（ %） 10 89 100 57 32.5 19 12 多年平均降雨天數(shù)、中水年月流量 表 13多年平均降雨天數(shù)、中水年月流量表 項(xiàng)目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 中水年月流量 20 70 60 180 470 790 810 800 320 530 200 160 年平均降雨天數(shù) 3 1 .3 3 5 5 6 5 4 4 壩址處水位流量關(guān)系 表 14壩址處水位流量關(guān)系表 水位（ m） 309 310 311 312 313 314 315 316 流量（ m3/s） 140 350 660 1100 1620 2180 2820 3500 庫(kù)水位 ~面積；庫(kù)水位 ~容積曲線 表 15庫(kù)水位 ~面積；庫(kù)水位 ~容積曲線表 水位（ m） 315 320 325 330 335 340 345 350 面積（ km2） 容積（億 m3） 氣溫情況 本流域氣候?qū)儆跍睾偷貐^(qū)，植物全年均可生長(zhǎng)，甚少降雪，冬季平均溫度為℃，河水無冰凍現(xiàn)象，夏季平均氣溫為 ℃， 8月最高平均為 ℃，各月溫度見表 6。其它資料見藍(lán)圖。無侵蝕地下水。 砂巖與頁(yè)巖間磨擦系數(shù) f=。 (b) 石料 有泥盆石英砂巖，位置見附圖，蘊(yùn)藏量 480 萬方，平均覆蓋層 。 鋼筋：可取自珞城，其它鋼材則由千里之外之城市運(yùn)來。 施工可考慮半機(jī)械化：土料上壩、碾壓可使用機(jī)械，砂料開采，混凝土的制作、運(yùn)輸、搗固、石料的加工可以使用機(jī)械化，土料的運(yùn)輸、石料開采、土料開挖、用人工或簡(jiǎn)單機(jī)械。 根據(jù)樞紐等別和建筑物級(jí)別，對(duì)照規(guī)范，見附錄一表 3 山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 100年一遇 ，樞紐流量為 4050m^3/s ；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 1000 年一遇，樞紐流量為 7000m^3/s。 壩型的初步選擇 （ 1）從地質(zhì)來看，重力壩是用混凝土或石料等材料修筑、主要依靠自重保持穩(wěn)定，對(duì)地形、地質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)。土石壩能適應(yīng)不同地形地質(zhì)氣候條件，除極少數(shù)例外，幾乎任何不良地基經(jīng)過處理后均可修建土石壩。河谷狹窄，地質(zhì)條件良好，適宜修建拱壩；河谷寬闊，地質(zhì)條件較好，可選重力壩或支墩壩；河谷寬闊、河床覆蓋層深厚或地質(zhì)條件較差，且土石、沙礫等當(dāng)?shù)夭牧蟽?chǔ)量豐富，適宜修建土石壩。故而修建重力壩最為合適。綜合考慮，選定重力壩。 根據(jù)寧溪地形地質(zhì)及洪水特點(diǎn)，選擇實(shí)體混凝土重力壩較為合適。 電站建筑物 因壩址河段坡降并不大，不適宜用引水式廠房；水電站水頭較大，流量不大，也不宜采用河床式廠房，綜合考慮，用壩擋水，將廠房置于壩后，采用壩后式廠房。 ③本工程河床比較寬闊，經(jīng)過初步估計(jì)能夠布置下深孔放空建筑物和電站壩段，而且我們已經(jīng)擬訂了實(shí)體重力壩的壩型方案，重力壩中預(yù)留空洞，前期可作導(dǎo)流洞，后期作放空洞，這樣是比較經(jīng)濟(jì)的。/s 10 89 100 57 19 12 按同倍比放大法得，設(shè)計(jì)洪水過程線表為： 時(shí)段（天） 0 1 2 3 4 5 流量 m179。 調(diào)洪演算的方案 根據(jù)壩址地址條件，確定大致的泄洪單寬流量 q 為 80m3/流量 Qmax1%為百年一遇 2800m3/s 及確定的單寬流量 q，初步計(jì)算溢流壩段前緣寬度B=Q/q=2800/80=35 米。通過 WES 堰流量公式，根據(jù)《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》，露頂式泄洪道閘門的孔口尺寸，在孔高為 8 米時(shí)，孔口寬度可取 8， 9， 10， 12， 14， 16， 18， 20 米，列出幾組方案代入公式計(jì)算，得出閘門在不同水頭下的泄水量，參考下表： 同時(shí)考慮水輪機(jī)引用流量（由于不可能總是三臺(tái)機(jī)組同時(shí)工作，故只 考慮一臺(tái)機(jī)組引用流量），得出該樞紐的下瀉洪水流量。 安全超高 hc值 壩頂高程或壩頂上游防浪墻頂高程按下列兩式計(jì)算，并選用較大值 ： 設(shè)計(jì)情況下 V取多年平均風(fēng)速的 ~ 倍，本設(shè)計(jì)取 2倍。 壩頂 寬度 的確 壩頂寬可采用壩高的 8%~10%，且不小于 2m，壩高大約為 50 米，所以壩頂寬度初擬為 5米。 排水管位置及灌漿廊道位置、尺寸確定 基礎(chǔ)灌漿廊道的斷面采用上圓下方的城門洞型，尺寸為 *（寬乘高），以滿足鉆孔，灌漿工作空間需要。在高程為 330m 再設(shè)置一層檢查廊道。 各消能方式 優(yōu)缺點(diǎn)比較如下 : ① 底流消能：適用于高、中、低水頭，大、中、小流量的各類泄水建筑物，對(duì)地質(zhì)條件要求較低，對(duì)尾水變幅的適應(yīng)性較好，但對(duì)于高水頭、大單寬流量的泄水建筑物與挑流消能相對(duì)而言，應(yīng)用較少。 ③面流消能：要求利用鼻坎將高速下泄的水流挑到下游水面附近，以避免高速水流接觸河床引起沖刷。實(shí)用于尾水較深，變幅較小，無航運(yùn)要求，且下游河床和兩岸有一定的抗沖能力的情況。具體地說，應(yīng)有下列幾方面的要求。水電站樞紐布置主要應(yīng)保證 電站運(yùn)用可靠，水頭損失較小，因此要求進(jìn)口水流平順，尾水通暢。 ② 施工方面： 樞紐布置應(yīng)與施工導(dǎo)流、施工方法和施工進(jìn)度綜合考慮，力求施工方便，程序簡(jiǎn)單，工作期短，勞動(dòng)力省。對(duì)蓄水樞紐在汛期要充分利用泄水和輸水建筑進(jìn)行排沙，以減少淹沒及淹沒損失，降低防洪投資。在不武漢大學(xué)水利水電學(xué)院 影響運(yùn)用且不互相矛盾的前提下，應(yīng)盡量發(fā)揮各建筑物的綜合利用能力。大力推廣應(yīng)用新技術(shù)、新材 料等，也有效降低工程造價(jià)。 江北河寧溪重力壩樞紐及深孔泄水建筑物設(shè)計(jì) 31 第三章 非 溢流壩段設(shè)計(jì) 非溢流壩段設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)剖面的選擇原理 非溢流壩段的斷面在任何水平截面上均能滿足穩(wěn)定和應(yīng)力要求，而整個(gè)壩體的混凝土量又最小的斷面稱為經(jīng)濟(jì)斷面。 （ 2） 在最不利荷載組合情況下，壩踵和壩址的最小垂直正應(yīng)力和最大垂直正應(yīng)力分別滿足規(guī)范要求。因此，實(shí)際常需要采用一些接近理論經(jīng)濟(jì)斷面的實(shí)用斷面，這些斷面雖非最少工程量，但能滿足實(shí)用要求。 方案二：從右岸到左岸依次布置非溢流壩段，電站壩段，深孔壩段，溢流壩段，再接一段非溢流壩段。在河床較窄，并列布置溢流壩和水電站廠房有困難時(shí)，可以考慮采用壩內(nèi)式廠房、溢流式廠房或地下室廠房等布置形式。還要注意建筑的美觀，使樞紐的外觀與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。 ③ 環(huán)境方面： 水利樞紐的興建會(huì)使周圍環(huán)境發(fā)生明顯的改變，特別是大型水庫(kù)的形成為發(fā)展水電、灌溉、供水、養(yǎng)殖、旅游等水利事業(yè)和防止洪水災(zāi)害創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)也到來了一些不利的影響。船閘的進(jìn)出口要求水流平順和水面平穩(wěn)。灌溉取水建筑物應(yīng)保證按照水量及水質(zhì)的需要要為灌區(qū)提供灌溉用水。 重力壩樞紐布置方案 在進(jìn)行水利樞紐布置時(shí)應(yīng)全面考慮運(yùn)用、施工、管理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等問題，一江北河寧溪重力壩樞紐及深孔泄水建筑物設(shè)計(jì) 29 般應(yīng)進(jìn)行多方 案的比較。但面流式消能壩下游有波浪發(fā)生，甚至幾公里范圍內(nèi)的水面都不穩(wěn)定，對(duì)電站及航運(yùn)不利，容易沖刷兩岸，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施。 ②挑流消能：一般不需對(duì)下游河床設(shè)置保護(hù)工程，因而大大節(jié)省工程費(fèi)用，同時(shí)設(shè)計(jì)與施工均較方便簡(jiǎn)單，應(yīng)用也較安全可靠。 武漢大學(xué)水利水電學(xué)院 重力壩溢流壩段剖面尺寸初擬 本設(shè)計(jì)由前面章節(jié)可知采用 WES 曲線堰型泄流。底部廊道盡量靠近基礎(chǔ)。壩底寬度一般為壩高 ~ 倍。由設(shè)計(jì)給出資料該水庫(kù)最大吹程為 10km,多年平均風(fēng)速為 16m/s.即對(duì)于設(shè)計(jì)情況 V=32m/s，校核情況， V=16m/s. 壩頂高程 =設(shè)計(jì)洪水位 +Δ h 設(shè) 壩頂高程 =校核洪水位 +Δ h 校 運(yùn)用狀況 壩的級(jí)別 I II III IV、 V 正常運(yùn)用洪水（正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位） 非常運(yùn)用洪水（校核洪水位） 注：當(dāng)正常運(yùn)用洪水和非常運(yùn)用洪水均低于水庫(kù)正常蓄水位時(shí)，壩頂超高以正常蓄水位為基準(zhǔn) 江北河寧溪重力壩樞紐及深孔泄水建筑物設(shè)計(jì) 27 代入數(shù)值計(jì)算，設(shè)計(jì)情況下： h1= h0= 而 hc= 校核情況下： h1= h0= 而 hc=， 代入數(shù)值計(jì)算取兩者較大值。 水位 水深 m 流量系數(shù) 下泄流量 Q 堰寬 42m 下泄流量 Q 堰寬 40m 337 0 0 0 0 338 1 339 2 340 3 341 4 dHH0江北河寧溪重力壩樞紐及深孔泄水建筑物設(shè)計(jì) 25 342 5 343 6 344 7 345 8 346 9 347 10 348 11 1 349 12 350 13 調(diào)洪演算的結(jié)果及分析 方案 項(xiàng)目 設(shè)計(jì)情況 校核情況 堰頂寬為 42m 最高水位 堰頂寬為 40m 最高水位 綜合比較后選擇方案一，充分利用下游防洪能力的同時(shí)使投資最省， 則調(diào)洪演算最終確定的水能資料為： 項(xiàng)目 上游水位 m 下游水位 m 設(shè)計(jì)工況 校核工況 武漢大學(xué)水利水電學(xué)院 重力壩擋水壩段剖面尺寸初擬 壩頂高程的確定 壩頂高程由靜水位、風(fēng)浪涌高、安全超高幾部分組成。 WES 堰的設(shè)計(jì)水頭 Hd，按壩頂最大工作水頭 Hmax 的 ~ 采用，由于最高水位不得超過 350 米，即有 Hmax=350337=13 米， Hd=13*= 米。/s 700 6230 7000 3990 2275 1330 840 利用 excel 繪制出設(shè)計(jì)洪水過程線以及校核洪水過程線如下。由資料知混凝土壩按 100年一遇（ P=1%）洪水設(shè)計(jì)， 1000 年一遇（ P=%）洪水校核。 ① 隧洞因其施工量大，施工難度大，速度慢，施工場(chǎng)地狹窄，容易出現(xiàn)事故，且施工和材料的費(fèi)用巨大，一般情況下盡量不采