【正文】 泥巖弱風(fēng)化微風(fēng)化 壩基工程地質(zhì) 壩基河床及左岸覆蓋層厚度較大，且均為粉細(xì)砂層，可能存在的工程地質(zhì)問(wèn)題有地震液化、滲漏、滲透破壞及承壓水對(duì)壩基的影響等。泥巖為極軟巖，易軟化，遇水崩解，失水干裂，具膨脹性，自由膨脹率20%，巖體工程性質(zhì)極差。壩區(qū)左岸植被稀少，右岸多為居民點(diǎn)及耕地，無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象。右岸岸坡殘留一、二級(jí)階地，一級(jí)階地高程為1025～1042m，二級(jí)階地1048～1052m。工程區(qū)位于鄂爾多斯臺(tái)向斜東部，區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，斷層少見(jiàn)，區(qū)域構(gòu)造分級(jí)屬基本穩(wěn)定的上升地塊區(qū)。經(jīng)泥沙分析計(jì)算，王圪堵水庫(kù)60年多年平均總輸沙量為436萬(wàn)t，則多年平均懸移質(zhì)輸沙量為396萬(wàn)t，多年平均推移質(zhì)輸沙量為40萬(wàn)t。表31 王圪堵水庫(kù)設(shè)計(jì)洪峰、洪量匯總表項(xiàng)目P=%P=1%P=2%P=5%P=10%P=20%巴王區(qū)間巴下泄合計(jì)巴王區(qū)間巴下泄合計(jì)Qm （m3/s）252087260711901234928593374200W1（萬(wàn)m3）579069764872790366315622501480976561W3（萬(wàn)m3）8830147510305455085754073940278019801300W5（萬(wàn)m3）104002318127185520140369234970363026901650W7（萬(wàn)m3）109003154140546030193179615690431033302430020406080100120140160180時(shí)間(h)流量(m3/s)Q%=2607m3/sQ1%=1234m3/s 圖31 王圪堵水庫(kù)設(shè)計(jì)與校核洪水過(guò)程線 氣象條件 流域氣象特征以橫山氣象站代表王圪堵壩址氣象特征：，℃，一月最低，℃，℃（1971年1月22日），℃（1966年6月21日）。王圪堵壩址至下游趙石窯水文站區(qū)間（以下稱王～趙區(qū)間）流域面積4573km2，其中北岸1258km2屬沙漠臺(tái)塬區(qū)。 本樞紐為Ⅱ等，其主要建筑物（大壩、溢洪洞、泄洪洞）屬于 1 級(jí)，次要建筑物（導(dǎo)流墻、工作橋、護(hù)岸等）屬于2級(jí)，臨時(shí)性建筑物（圍堰、導(dǎo)流隧洞等）屬于3級(jí)。 工程等別及防洪標(biāo)準(zhǔn) 為了貫徹執(zhí)行國(guó)家的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)政策，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的，應(yīng)該對(duì)水利樞紐按其規(guī)模、效益極其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性進(jìn)行分等，再根據(jù)樞紐中各水工建筑物的作用大小及重要性，對(duì)建筑物進(jìn)行分級(jí)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為王圪堵水利樞紐工程，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。保證率51％；，保證率95％；年平均可減少入黃泥沙323萬(wàn)m3。由于時(shí)間倉(cāng)促，限于本人的水平以及之前從未進(jìn)行過(guò)實(shí)際工程設(shè)計(jì)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。根據(jù)設(shè)計(jì)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。泄洪壩段位于河床中部，兩側(cè)為擋水壩段。水庫(kù)樞紐為Ⅱ等工程，主要建筑物為2級(jí)。榆林王圪堵水庫(kù)樞紐布置及重力壩設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 目 錄前 言 11 工程概述 2 工程概況 2 工程特性表 22 設(shè)計(jì)任務(wù)及依據(jù) 4 設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)階段 4 工程等別及防洪標(biāo)準(zhǔn) 4 設(shè)計(jì)依據(jù) 5 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及規(guī)程 5 設(shè)計(jì)基本資料 53 基本資料 6 水文氣象 6 流域概況 6 壩址設(shè)計(jì)與校核洪水成果 6 氣象條件 7 泥沙資料 7 工程地質(zhì)資料 8 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件 8 巖土工程特性 8 壩基工程地質(zhì) 9 建筑材料 9 水利與水能 10 壩址下游水位流量關(guān)系 10 樞紐的供水、灌溉和發(fā)電等概況 11 其他資料 114 樞紐布置設(shè)計(jì) 13 壩址選擇 13 壩軸線選擇 13 壩型選擇 14 泄水和引水等建筑物的型式與孔口尺寸選擇 14 調(diào)洪計(jì)算 15 調(diào)洪計(jì)算的原理 15 起調(diào)水位的分析與選擇 16 調(diào)洪計(jì)算的過(guò)程 16 泄水隧洞的尺寸計(jì)算 17 方案擬訂 18 設(shè)計(jì)洪水工況的調(diào)洪的計(jì)算 20 校核洪水工況的調(diào)洪計(jì)算 27 調(diào)洪計(jì)算成果匯總及分析 35 泄水建筑物設(shè)計(jì) 36 排沙底孔設(shè)計(jì) 36 溢流壩消能防沖計(jì)算 37 挑流消能水面線計(jì)算 37 溢流壩段挑流消能水力要素的計(jì)算 445 混凝土重力壩專題設(shè)計(jì) 45 非溢流壩段設(shè)計(jì) 45 壩體斷面設(shè)計(jì) 45 壩基面荷載作用的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（以單寬計(jì)算） 48 壩基面穩(wěn)定計(jì)算 50 抗滑穩(wěn)定分析 51. 應(yīng)力分析計(jì)算 52 溢流壩段設(shè)計(jì) 58 壩基處理 61 壩基開(kāi)挖 61. 壩基帷幕灌漿 61 壩基固結(jié)灌漿 61 左壩肩防滲墻設(shè)計(jì) 62 壩體構(gòu)造設(shè)計(jì) 62 壩頂構(gòu)造 62 廊道系統(tǒng) 63 壩基灌漿廊道 63 63 橫縫構(gòu)造 636 結(jié)語(yǔ) 647 致謝 658 參考文獻(xiàn) 66 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)水利水電專業(yè)本科畢業(yè)生進(jìn)行的最后一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)。按照榆林能源化工基地建設(shè)要求及治黃大局的攔沙要求，確定水庫(kù)任務(wù)是供水、攔沙和灌溉等綜合利用。 大壩為混凝土實(shí)體重力壩。 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括樞紐布置，壩型選擇，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。 本次設(shè)計(jì)期間要特別感謝王瑞駿老師的悉心指導(dǎo)。；。 工程特性表 表11 王圪堵水庫(kù)工程特性表工程名稱王圪堵水利樞紐工程建設(shè)地點(diǎn)陜西省榆林市橫山縣城關(guān)鎮(zhèn)西北12km所在河流無(wú)定河Ⅰ.水文特征　　(100年一遇)1234m3/s排沙底孔結(jié)合溢流表孔(2000年一遇)2607m3/s36mⅡ.水庫(kù)特征　839m3/s1046m(100年一遇)鼻坎挑流(2000年一遇)　(正常蓄水位以下)(1)孔口尺寸3m(1027m以下) m3(2)進(jìn)口底部高程(3)孔數(shù)1個(gè)95%(4)流量50%　Ⅲ.樞紐主要建筑物　(1)堰頂高程1042m　(2)每孔凈寬10m混凝土重力壩(3)孔數(shù)3個(gè)Ⅵ度(4)最大流速　(1)底孔工作門(mén)(2)事故檢修門(mén)2 設(shè)計(jì)任務(wù)及依據(jù) 設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)階段 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)。本次設(shè)計(jì)屬于初步設(shè)計(jì)階段。 結(jié)合樞紐任務(wù)（供水、灌溉、發(fā)電、防洪） ，考慮水庫(kù)庫(kù)容（最大庫(kù)容） 、供水對(duì)象重要性、防洪要求（保護(hù)重要城市），王圪堵水庫(kù)定為Ⅱ等大（2）型工程。3 基本資料本工程前期可研階段的水文、工程地質(zhì)勘察、水利與水能等成果，均作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本資料，具體如下所述： 水文氣象 流域概況無(wú)定河系黃河一級(jí)支流，發(fā)源于白于山北麓的定邊縣胡尖山，源頭河段叫紅柳河，經(jīng)陜蒙省界后叫無(wú)定河，流向由西東轉(zhuǎn)為向南，經(jīng)榆林、米脂、綏得等縣于清澗縣的河口村注入黃河，流域面積30261km2，河長(zhǎng)491km，‰。 壩址設(shè)計(jì)與校核洪水成果王圪堵水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果見(jiàn)表31，設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線見(jiàn)圖31。 泥沙資料韓家峁站有1958～2002年45年實(shí)測(cè)系列，因流域內(nèi)無(wú)較大水利工程影響，泥沙系列可視為天然系列。黃土梁峁區(qū)滑坡、崩塌、沖溝、黃土溶蝕及岸邊裂縫等現(xiàn)象較為常見(jiàn)，沙漠區(qū)少見(jiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象。兩岸地形地貌不對(duì)稱，左岸為沙漠區(qū)，右岸為黃土梁峁區(qū)，沙漠區(qū)由沙丘、沙梁及洼地組成，海拔高程為1070～1090m ；黃土梁峁區(qū)分布高程1080～1100m，壩段河床高程1006～1009m，地形高差70～110m。上、下壩址右岸壩肩均向河床呈微型凸出。其中，砂巖為較軟巖，為中厚層狀，巖體較完整。上壩線河床中部ZK6號(hào)孔附近出現(xiàn)較強(qiáng)透水率深谷，～31Lu。 建筑材料混凝土用細(xì)骨料（砂）選用無(wú)定河上游、內(nèi)蒙境內(nèi)納林河鄉(xiāng)張家灣村北砂料，料場(chǎng)距壩址區(qū)約26Km，有簡(jiǎn)易公路連通，交通條件較好。一般混凝土工程可采用該料場(chǎng)砂料，重要建筑物混凝土工程，建議采用神木縣大保當(dāng)砂料，其儲(chǔ)量質(zhì)量滿足工程要求。 水利與水能 壩址下游水位流量關(guān)系（1） 壩址下游水位流量關(guān)系曲線王圪堵壩址無(wú)實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系。水庫(kù)運(yùn)用方式為蓄水運(yùn)用，水庫(kù)運(yùn)用年限（設(shè)計(jì)淤沙年限）為60年。 其他資料庫(kù)區(qū)地形圖和沿壩軸線的地質(zhì)剖面圖庫(kù)容曲線王圪堵水庫(kù)水位～庫(kù)容、水位～面積曲線見(jiàn)圖3—3—4。決定壩址所考慮的條件，首先應(yīng)該是地質(zhì)、地形和樞紐布置上的問(wèn)題，其次則為施工條件和施工后的運(yùn)行條件。右岸岸坡殘留一、二級(jí)階地，一級(jí)階地高程為1025～1042m，二級(jí)階地1048～1052m。壩區(qū)左岸植被稀少，右岸多為居民點(diǎn)及耕地，無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象。右岸岸坡殘留一、二級(jí)階地，一級(jí)階地高程為1025～1042m，二級(jí)階地1048～1052m。 壩型選擇比較重力壩、拱壩、土石壩三種壩型所要求的地形地質(zhì)條件和各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：重力壩對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)地質(zhì)條件的要求也較拱壩低。 土石壩主要優(yōu)點(diǎn)是可以就地就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運(yùn)輸量，能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。本次設(shè)計(jì)的樞紐布置方案為：溢流壩段位于原河槽部位，采用103的方案，兩側(cè)為非溢流壩段。大壩為常態(tài)混凝土重力壩，溢流段采用鼻坎挑流消能。一般情況下，排沙泄洪孔只用作排沙，不進(jìn)行洪水的宣泄。 起調(diào)水位的分析與選擇在不影響水庫(kù)正常正常供水，不增加壩高的前提下，使用部分有效庫(kù)容滯洪并給泄水建筑物爭(zhēng)取一段開(kāi)閘準(zhǔn)備時(shí)間，需設(shè)汛限水位，并作為調(diào)洪驗(yàn)算的起調(diào)水位。設(shè)一個(gè)排沙底孔,孔口尺寸3*。起調(diào)水位為正常蓄水位1046m，隨著入庫(kù)流量增大，泄洪底孔閘門(mén)逐漸開(kāi)啟以控制下泄，使泄量等于來(lái)量，庫(kù)水位維持在1046m不變。根據(jù)水力學(xué)中的關(guān)系圖得流量系數(shù)m=。 Scr———閘門(mén)頂?shù)陀谧畹退坏呐R界淹沒(méi)深度 C———～, V———閘門(mén)斷面的水流速度。且ΔX≥3b,取ΔX=6b=18m,則ΔY=ΔX*tanA=18*tan12176。 方案擬訂 最大的下泄流量為，設(shè)最大單寬流量為，則堰流寬度根據(jù)公式確定，可得：計(jì)算時(shí)先按不同孔口尺寸擬定三組方案：方案一： 2個(gè)表孔堰頂高程為1042，堰頂采用“WES”曲線實(shí)用堰，堰頂設(shè)弧形工作閘門(mén)，堰寬20,閘門(mén)尺寸104（寬高），用壩頂排架上的固定式啟閉機(jī)啟閉。表41 下瀉流量計(jì)算表水位水深H0流量系數(shù)m下泄流量q（m179。/s）（堰寬20m)（堰寬30m)(堰寬40m）10464 10475 10486 10497 10508 10519 105210 105311 105412 105513 105614 105715 105816 依據(jù)《水能規(guī)劃》教材所給的水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理，采用水量平衡方程式： （）式中：——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（），它等于；——分別為計(jì)算時(shí)段初、末的下泄流量（）；——計(jì)算時(shí)段中的平均下泄量（），即=；——分別為計(jì)算時(shí)段初、末水庫(kù)的蓄水量（）；——為的差； ——計(jì)算時(shí)段，須化為秒數(shù)。計(jì)算過(guò)程見(jiàn)下表：