【正文】 現(xiàn)象。渭河河道寬度 200~400m，兩岸階地呈不對稱發(fā)育，左岸大多數(shù)被侵蝕，右岸殘留一級、二級及三級階地，一級階地高出河床 4~5m，最寬可達(dá)400~500m，二、三級階地僅殘存一小部分。 根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB183062020）規(guī)定，工程區(qū)抗震設(shè)防烈度為 7176。 河道水位流量關(guān)系曲線 天然情況下各斷面水位流量關(guān)系曲線采用均勻流計算公式： Q AC Ri? 式中： A—— 斷面過水面積 R—— 水力半徑 C—— 謝才系數(shù)， C=R1/6/n， n為糙率 i—— 河道斷面處縱向比降 壩址河段縱比降 i=‰，河床糙率 n=，原河段天然河床 斷面水位流量關(guān)系曲線如下圖。歷年洪水豐枯交替出現(xiàn)，變幅較大。 朱家灘處無實測資料，但其控制流域面積與林家村水文站控制流域面積僅相差 %，就以林家村水文站為參證站來分析該座水電站的水文特性， 朱家灘 水電站進(jìn)行水文分析。流域內(nèi)降雨顯著的特征是時空分布不均，降雨量隨地形海拔高程垂直變化大，山區(qū)高而川道低，二是年內(nèi)分配不均衡， 10 四個月降雨量占全年的 %；三是年際豐枯變化大，豐枯比為 。陜西境內(nèi)渭河干流長 502km， 流域面積 萬 km2， 分別占渭河全長和總流域 面積的 %和 %。 23′ ，東經(jīng) 106176。 工程規(guī)模 朱家灘是座低壩引水式電站，有日調(diào)蓄能力。 電站工程南靠 310 國道，北鄰隴海鐵路對外交通便利、快捷。寶雞峽林家村引水樞紐以上陜西境內(nèi)渭河干流長 70km，平均比降 ‰，地處深山峽谷，河道蜿蜒曲折，蘊(yùn)藏著豐富的水能資源，朱家灘是該段渭河干流上的梯級開發(fā)中的水電站之一，電站壩址以上控制流域面積是 。而朱家灘水電站工程就是陳倉區(qū)、寶雞市政府確定的招商引資項目，為該項目的建設(shè)提供了多項優(yōu)惠政策和方便條件。 流域概況 朱家灘水電站位于北緯 34176。 渭河由寶雞風(fēng)閣嶺流入陜西境內(nèi)，于 陜西潼關(guān)港口東匯入黃河，是黃河的最大一級支流，也是陜西關(guān)中的母親河。 氣象資料 多年平均氣溫 ℃，最高氣溫 ℃（ ），最低氣溫 ℃（ ）；多年平均降雨量 ，實測最大降雨量 （ 1964），實測最小降雨量 （ 1977）；多年平均陸地蒸發(fā)量 550mm，水面蒸發(fā)量800mm。林家村水文站建于 1934 年，至今已有 68 年的徑流、洪水、泥沙系列資料（ 1934～ 2020 年）。 作年最大洪峰流量與歷時關(guān)系圖（圖 23），在 19442020 年的 58 年系列 中，大洪水有 1954 年、 1959 年、 1981 年，一般洪水有 1949 年、 1988 年；而干旱年有 1982 年、 1974 年、 1994 年。 表 1— 1 洪峰流量成果表 站名 各種頻率年徑流量（億 m3） % % % 1% 2% % 10% 林家村 9782 7995 7378 6356 5346 4626 3072 朱家灘 9614 7858 7251 6247 5254 4547 3019 泥沙 林家村水文站每年平均懸移質(zhì)輸沙量為 億 t，推移質(zhì)輸沙量為 億 t。 0 2020 4000 6000 8000 10000 12020 14000 16000流量（m3/ s）水位（m） 圖 1— 1 原河段天然河床斷面水位流量關(guān)系 曲線 地質(zhì)資料 本區(qū)屬穩(wěn)定性較差地區(qū)，區(qū)內(nèi)次級構(gòu)造活動痕跡明顯，在基巖山體 中，“ X”型節(jié) 理和小的褶曲較發(fā)育，在多期巖漿侵入活動影響下，巖體非常破碎。 渭河兩岸山體陡峻，基巖大都裸露，局部表層覆蓋少量坡積物和第四系黃土及黃土狀土 。左壩肩山坡巖石體裸露 ，坡面傾角 40～ 50 度。該層遍布場地，稍密狀態(tài)，層厚 ?；鶐r埋深 ，巖石分類為Ⅱ類。 表 1— 2 砂卵石層物理 力學(xué)指標(biāo)建議值表 地貌 地層 滲透系數(shù)(m/d) 允許水力坡降 （ i） 承載力基本值f0 (kpa) 變形模量 E0 (Mpa) 摩擦系數(shù)f 6 砂卵石 55 380 26 兩壩肩弱風(fēng)化花崗巖巖體裂隙發(fā)育，比較破碎，巖石和飽和單軸抗壓強(qiáng)度Rb=90～ 100MPa，巖體縱波速度 Vp=2020～ 3750m/s，完整系數(shù) Kv=～ ，巖體的基本質(zhì)量指標(biāo) BQ=237～ 378，基本 質(zhì)量級別 III～ IV 級，巖體物理、力學(xué)指標(biāo)建議值如下表 1— 3。進(jìn)水閘、沖砂閘布置在左岸，廠區(qū)布置在朱家灘下游 100m 渭河一級階地上，該處的主流靠左岸，河岸開闊有利于布置水電站建筑物。 閘室用 C30砼澆筑 ， 閘門為寬 ， 高 4m的平面鑄鐵閘門。 沖沙閘布置在右岸靠近進(jìn)水 口一側(cè)，沖沙閘 3 孔，每孔寬 4m。閘室頂部高程 700m， 工作閘門閘 墩凈高 16m， 上設(shè)啟閉機(jī)及啟機(jī)房 ；檢修閘門閘墩凈高 11m。 表 21 有關(guān)設(shè)計規(guī)范 序號 名稱 標(biāo)準(zhǔn)編號 1 水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn) SL252— 2020 2 防洪標(biāo)準(zhǔn) GB50201— 94 3 水利工程水利計算規(guī)范 SL104— 95 4 水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范 SL44— 93 5 水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范 DL5077— 1997 6 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009— 2020 7 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 SL/T191— 2020 8 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（試行） SDJ20— 78 9 堤防工程設(shè)計規(guī)范 GB50286— 98 10 城市防洪工程設(shè)計規(guī)范 CJJ50— 92 11 水利水電工程設(shè)計工程量計算規(guī)定 SL328— 2020 12 水利水電工程初步設(shè)計報告編制規(guī)程 DL5021— 93 13 水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范 SL303— 2020 14 水電水利工程圍堰設(shè)計導(dǎo)則 DL/T5087— 1999 15 水電水利工程施工導(dǎo)流設(shè)計導(dǎo)則 DL/T5114— 2020 第三章 溢流壩壩體設(shè)計 泄流方式選擇 溢流重力壩既要擋水又要泄水，不僅 要滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，還要滿足泄水要求。 流量的確定 流量的確定：根據(jù)基礎(chǔ)資料可知，設(shè)計情況下，溢流壩的下泄流量為3019m3/s；在校核情況下溢流壩的下泄流量為 5254m3/s。 孔口凈寬的擬定 孔口凈寬擬定，分別計算設(shè)計和校核情況下溢洪道所需的孔口寬度，計算成果如下表： 表 3— 1 不同情況下的 孔口凈寬 計算情況 流量 (m3/s) 單寬流量 q〔 m3/()〕 孔口凈寬 B（ m） 設(shè)計情況 3019(10%) 45 校核情況 5254(2%) 45 根 據(jù)以上計算，溢流壩孔口凈寬取 B=130m，因為溢流壩按一孔設(shè)計，則溢流前緣長度為 L=130m。 頂部曲線段 （ 1）由于 WES 溢流曲線的流量系數(shù)較大且剖面較瘦，工程量教省，壩面曲線用方程控制，容易找到切點(diǎn)位置，施工教方便，故采用 WES溢流堰形式。這兩條直線的斜率應(yīng)相 等。堰頂上游為三段圓弧曲線，下游面為反弧段，堰面方程為 yHx d ? ；其后接直線段，坡比 1： ；直線段后接反弧段，反弧半徑根據(jù)下游收縮斷面處水深 hc來確定。 下游反弧段半徑宜為 R=(4～ 10)hc，對于該溢流壩段，考慮到多種因素，取R=7m。繪制結(jié)果 如下圖： 上游水位流量關(guān)系曲線0 1000 2020 3000 4000 5000 6000流量(m3/s)水位（m） 圖 3— 2 上游水位流量關(guān)系曲線 由以上關(guān)系曲線可以查得： 對應(yīng)于校 核流量 Q=5254m3/s 時的上游校核洪水位為 ，相應(yīng)單寬流量為 ，對應(yīng)于設(shè)計流量 Q=3019m3/s時的上游設(shè)計洪水位為 相應(yīng)單寬流量為 ， m3/s。所以消能措施的合理選擇和設(shè)計對樞紐布置、大壩安全及工程量具有重要意義。 底流消能具有流態(tài)穩(wěn)定，消能效果好 ,對地質(zhì)條件和尾水變幅適應(yīng)性強(qiáng)及水流霧化等優(yōu)點(diǎn) .但工程量大，不宜排漂或排冰 .底流消能適應(yīng)于中低壩或基巖較軟弱的河道 ,高壩采用底流消能需經(jīng)論證。面流消能適用與水頭較小的中、低壩，要求下游水位穩(wěn)定，尾水較深，河道順直，河床和河岸在一定范圍內(nèi)有較高抗沖能力，可排漂和排冰。消力戽適用于尾水較深，變幅較小，無航運(yùn)要求且下游河床和兩岸有一定抗沖刷能力的情況。 消力池設(shè)計 消力池是由一段護(hù)坦與尾坎成的，因此需要考慮護(hù)坦與尾坎兩個方面。護(hù)坦地板采用鋼筋混凝土，混凝土為 C20，在護(hù)坦的中后部設(shè)置排水孔，孔徑 5cm，間距2m，梅花形排列，在平行于水流方向設(shè)有沉降縫，縫的位置與閘墩對齊，護(hù)坦下面設(shè)有反濾層，卵石 20cm，砂礫石 15cm。39。39。 hc)=()= 得 LB== =38m 則消力池長度不小于 38m，故 最后確定 消力池 池長 LB=41m， 坎高 c=2m。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。） 三種情況下自重均相同，且量取的斷面面積為 ㎡，則有： 1 4 4 . 5 5 2 5 3 6 1 3 . 7 5W K N? ? ? （ 2） 靜水壓力 P 靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計算時常分解成水平水壓力PH和垂直水壓力 PV兩種。； sh — 壩前淤積厚度， m； s? — 淤沙的內(nèi)摩擦角，（ ）。 表 3— 4 溢流壩穩(wěn)定計算成果表 如上表計算結(jié)果可見，重力壩的抗滑穩(wěn)定系數(shù) KC滿足荷載組合要求，即： []ccKK? 計 算 內(nèi) 容 荷載基本組合 荷載特殊組合 正常擋水情況 設(shè)計洪水情況 校核洪水情況 計算水位 上游 下游 下游壩頂高程 m 壩基面高程 m 荷載 自重 kN 壓力體 kN 上游靜水壓力 kN 下游靜水壓力 kN 泥沙壓力 kN 揚(yáng)壓力 kN ∑ W KN ∑ P KN 抗滑穩(wěn)定 計算值 KC 安全系數(shù) 允許值 [KC] 第 四 章 沖沙閘設(shè)計 沖沙閘尺寸設(shè)計 泥沙運(yùn)動控制法，概念明確，方法簡單。 （ 2）另外，為使停留在沉沙槽內(nèi)的單個粒徑為 d 的大石塊也能夠沖到下游，要求槽內(nèi)沖沙流速達(dá)到 Vc＇可由庫明試驗公式計算。 本設(shè)計取 B=12m，閘門為 3孔，每孔 4m 5m(寬高 )。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用流線形。 檢修閘門與工作閘門間距為 4m。 (2) 高度：頂部高程與邊墩頂部高程相同，底部高程以不影響閘孔過水為 準(zhǔn)。工作橋設(shè)置的高程與閘門尺寸及形式有關(guān)。 沖砂閘門 閘門型式及操作運(yùn)行 共設(shè) 4 扇閘門，其中工作閘門 3 扇，檢修閘門 1 扇；鑄鐵閘門，閘門尺寸寬高 =4m 5m。 沖沙閘防滲設(shè)計 由于上下游水頭較大，則作用在沖沙閘地板上的滲透壓力較大，而沖沙閘不似溢流壩段壓重較大，需在閘底板前設(shè)置防滲鋪蓋，用以降低閘底板的滲透壓力，并在閘后設(shè)置排水管，用以降低侵潤線，保證閘室穩(wěn)定。 通過計算，得 閘室抗滑穩(wěn)定計算成果見表 4— 2，閘室應(yīng)力穩(wěn)定計算見表 4— 3。 m 荷載大小 KN 偏心距 m 彎矩 KN 底流消能適應(yīng)于中低壩或基巖較軟弱的河道 ,高壩采用底流消能需經(jīng)論證。 表 4— 4 沖沙閘消力池長度計算成果表 洪水情況 上游水頭 閘門開度 側(cè)收縮系數(shù) ?2 收縮斷面水深 hc 躍后水深 hc＇＇ 池長 校核洪水 5 設(shè)計洪水 5 正常蓄水位 5 取 Lsj=43m. 表 4— 5 消力池深度計算成果表 洪水情況 上游水頭(m) 閘門開度 (m) 側(cè)收縮系數(shù) ?2 收縮斷面水深 hc(m) 躍后水深 hc＇＇ (m) 下游水深 (m) 淹沒度 校核洪水 5 設(shè)計洪水 5 9 正常蓄水位 5 2 由上表可以看出在正常蓄水位情況下，沖沙閘下游將發(fā)生遠(yuǎn)趨式水躍，因此需要在消力池尾部設(shè)圍坎。 消力池底板厚度計算 消力池底板厚度可根據(jù)抗沖和抗浮要求 ,分別按 下式計算 ,并取其大值 . 抗沖 t= 抗浮 其中： t消力池底板始端厚度 (m)； Δ H