【正文】 5 設(shè)計(jì)成果說(shuō)明 此章自己編寫。 1 1 2 3 .1 1 0 .4 7 /2 .2 1qv m sh? ? ? 2 2 2 3 .1 1 1 .2 5 7 /2 .0 5 2qv m sh? ? ? 121 ( ) 1 0 .8 5 5 /2v v v m s? ? ? 011015 8 2 . 2 1 2 . 0 5 42 5 8 2 2 . 2 1LhRmLh? ?? ? ?? ? ? 022025 8 2 . 0 5 2 1 . 9 1 62 5 8 2 2 . 0 5 2LhLh? ?? ? ?? ? ? 2 211 1 1 0 .4 7 5 .5 92 2 9 .8 1v mg? ???? 2 222 1 1 1 .2 5 7 6 .4 62 2 9 .8 1v mg? ???? 22224 / 3 4 / 30 . 0 1 4 1 1 . 2 5 7 0 . 0 0 9 2 61 . 9 8 5nvJ R ?? ? ? 222 2 1 121121( c os 14 ) ( c os 14 )22vvhh ggl iJ???? ? ??? ?( 2 . 0 5 2 0 . 9 7 6 . 4 6 ) ( 2 . 2 1 0 . 9 7 5 . 5 9 )0 . 2 5 0 . 0 0 9 2 6? ? ? ? ?? ?= 其余各流段的計(jì)算完全相同，為清晰起見(jiàn)，采用列表法進(jìn)行，如下表所示： 1h值 (M) 012 ( co s )qg H h??? (m) 26 ()hm ( / )vms v ( / )ms ()Rm ()Rm 2()2v mg? J ()lm? l?? 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，繪制水面線見(jiàn)下圖： 27 計(jì)算公式： (1 )100b vhh??? 自然摻氣開(kāi)始發(fā)生點(diǎn)（即臨界點(diǎn)位置） kL 按經(jīng)驗(yàn)公式求解： 0. 53 0. 531 4 .7 1 4 .7 2 3 .1 7 7 .6kL q m? ? ? ? 從水面線上得出在 kL 處流速為 ， h=，代入計(jì)算公式 得： ? 。 單寬流量 31340 2 3 . 1 0 /4 5 0 8Qq m s mn b d? ? ? ??? ③控制堰最大泄流能力 閘門型式選用平板鋼閘門，最大泄流能力按閘門敞開(kāi) 計(jì)算，即相對(duì)開(kāi)度 n=1，最大泄流能力 3max 13 40 /Q m s? ，閘室高定為 7m。 設(shè)計(jì)水位到引渠終點(diǎn)渠底的高 H 引 =+= 引水渠流速 V 引 =Qmax/（ H 引 L0） =1340/（ 58） =4m/s，滿足要求。 表 沖刷坑深度計(jì)算結(jié)果 計(jì)算情況 Z 上 （ m） Z 下（ m） H（ m) a q H2(m) kt kt? 設(shè)計(jì)水位 校核水位 4）安全驗(yàn)算 7 .3 5 ( ) 2 .5 ~ 5 .06 .6 7kL t ????? ? 設(shè)計(jì)（校核），安全。鼻坎高程高出下游最高水位（設(shè)計(jì)時(shí) 、校核 時(shí) ） 1～ 2m，取 ，反弧半徑 R=10m。 3）溢洪道泄槽正常水深計(jì)算 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 219 表 溢洪道泄槽正常水深計(jì)算結(jié)果 計(jì)算情況 Q B i 假設(shè) h0 0A 0c 0R n 0C 0 0 0 0K A C R= 00QKi? 設(shè)計(jì)水位 1340 90 1/4 校核水位 1660 90 1/4 4）泄槽水面線計(jì)算 假設(shè)堰下泄槽起始斷面的計(jì)算水深取泄槽臨界水深， 設(shè)計(jì)洪水位（正常蓄水位）： 1 h m== ， 2 = 校核洪水位： 1 h m== ， 2 = 采用分段求和法，按水深進(jìn)行分段，具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 。 尾水渠 其作用是將消能后的水流較平穩(wěn)的泄入原河道，同時(shí)為了防止小流量產(chǎn)生貼流、淘刷鼻坎，鼻坎下游設(shè)置長(zhǎng) L=50m 的護(hù)袒。 中墩寬取 ，邊墩寬取 ，閘室寬度 B=7 10+2 +6 =90m。 由計(jì)算可以擬定引水渠底 寬 B=90m. 引水渠與控制堰之間設(shè)漸變段，采用圓弧連接，圓弧半徑 R=10m，圓弧的圓心角為 90176。成直線布置在右岸的天然埡口，如地形地質(zhì)平面圖所示。 表 心墻及其下游壩殼單寬流量計(jì)算結(jié)果 計(jì)算情況 Z 上 （ m） Z 下 （ m） H1 （ m） H2（ m） d （ m） D （ m） L (m) q (1 105m3/(s 滲流分析的方法 采用水力學(xué)法進(jìn)行土石壩滲流計(jì)算，將壩內(nèi)滲流分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定律和杜平假設(shè)，建立各段的運(yùn)動(dòng)方程式，然后根據(jù)水流的連續(xù)性求解滲透流速、滲透流量和浸潤(rùn)線等。 右壩肩到右灘地坡積風(fēng)化層處理與左岸相同，基巖開(kāi)挖角不宜太大。 3） 河洛 嘴大溶洞：經(jīng)勘探后分析對(duì)大壩及庫(kù)區(qū)均無(wú)影響，為安全起見(jiàn)，可修筑土鋪蓋，用水泥砂漿填縫。 壩體與岸坡連接處應(yīng)設(shè)置排水溝，以排除岸坡上游下來(lái)的雨水。墻身每隔 15m布置一道設(shè)有止水的沉陷逢，墻頂設(shè)有高 的燈柱。 3）護(hù)坡墊層 見(jiàn)下面的護(hù)坡設(shè)計(jì)。式中 15d 應(yīng)為被保護(hù)粘性土全料的 15d ，若 154 mm 時(shí) 15D 不小于 。當(dāng)被保護(hù)土含有大于 5mm 的顆粒時(shí)，則取其小于 5mm 的級(jí)配確定小于 的顆粒含量百分?jǐn)?shù)及計(jì)算粒徑 85d 。超高取 ，所以頂部高程為 += 。 2）棱體排水：可降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹和滲透變形，保護(hù)下游壩腳不受尾水沖刷，且有支撐壩體增加穩(wěn)定的作用，且易于檢修，是效果較好的一種排水型式。 2）防滲體超高 防滲體頂部在靜水位以上超高，對(duì)于正常運(yùn)用情況（如正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位）心墻為～ ，取 ，最后防滲體頂部高程取為 +=。 兩種計(jì)算成果見(jiàn)表 。 最后需預(yù)留一定的壩體沉降量，此處取壩高的 %。 通過(guò)以上分析認(rèn)為宜選用心墻壩。 2）多種土質(zhì)分區(qū)壩 。石料可以用采石場(chǎng)開(kāi)采，采石場(chǎng)可用壩軸線下游左岸山溝較合適，其石質(zhì)為石灰?guī)r、砂巖，質(zhì)量良好，質(zhì)地堅(jiān)硬，巖石出露，覆蓋淺，易開(kāi)采。 泄水建筑物：溢洪道布置在大壩右岸的天然埡口處。進(jìn)口設(shè)有攔污柵、進(jìn)水喇叭口、閘門室及漸變段；洞身采用鋼筋混凝土襯砌；出口段設(shè)有一彎曲段連接渠首，并采用設(shè)置擴(kuò)散段的底流消能方式。 3）水工建筑物的級(jí)別：根據(jù)水工建筑物級(jí)別的劃分標(biāo)準(zhǔn)，Ⅱ等工程的主要建筑物為 2級(jí)水工建筑物，所以本樞紐中的攔河大壩、溢洪道、水電站建筑物、灌溉渠道、水庫(kù)放空隧洞為2 級(jí)水工建筑物；次要建筑物筏道為 3 級(jí)水工建筑物。 3）石料 ：可在壩址下游附近開(kāi)采，石質(zhì)為石灰?guī)r及砂巖，質(zhì)地堅(jiān)硬，儲(chǔ)量豐富，其性能見(jiàn)表 。 鐵路 ： D 城為樂(lè)萬(wàn)鐵路車站，由 B 城至 D 城 180KM,至工地有 53 公里。地質(zhì)構(gòu)造特征有：在 河洛 嘴以南，即石灰?guī)r與砂巖分界處，發(fā)現(xiàn)一大斷層，其走向近東西，傾向大致向北西，在第一壩軸線左肩的五通砂巖，特別破碎，在 100 多米范圍內(nèi)就有三，四出小斷層，產(chǎn)狀凌亂，壩區(qū)右岸破碎達(dá) 60 米的鉆孔巖芯獲得率僅為 20%，可見(jiàn)巖石裂隙十分發(fā)育。 根據(jù)初步規(guī)劃，本工程灌溉面積為 20 萬(wàn)畝（高程在 102m以上），裝機(jī) 9000 千瓦．防洪方面，由于水庫(kù)調(diào)洪作用，使 河洛 河下游不致洪水成災(zāi)，同時(shí)配合下游睦水水利樞紐，對(duì)睦水下游也能起到一定的防洪作用，在流域規(guī)劃中規(guī)定本樞紐在通過(guò)設(shè)計(jì)洪水流量時(shí)，控制最大泄流流量不超過(guò) 900 m3 /s. 在航運(yùn)方面，上游庫(kù)區(qū)能增加航運(yùn)里程 20 公里，下游可利用發(fā)電尾水等航運(yùn)條件，使 河洛 河下游四季都能筏運(yùn)，并擬建竹木最大過(guò)壩能力為 25 噸的筏道。 2）氣象 ：多年平均風(fēng)速 10m/s，水庫(kù)吹程Ｄ＝９Ｋ m，多年平均降雨量 430mm/年，庫(kù)區(qū)氣候溫和，年平均氣溫 ? C， 年最高氣溫 ?C， 年最低氣溫－ ? C。 6）筏道 ：為干筏道，上游坡不陡于 1:4，下游坡不陡于 1:3，轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)高程 ，平臺(tái)尺寸為 3020m2。（干） （濕） 1 103 表 砂土特性表 土壤類別 干容重 γd（ KN/m3) 孔隙率 n（％） 內(nèi)摩擦角 Φ 滲透系數(shù) Ｋ（ cm/s) 浮容重γ′（ KN/m3) 砂土 16 300 1 102 表 石料特性表 干容重γ d（ KN/m3) 孔隙率 n（％） 內(nèi)摩擦角 Φ 33 38? 24 2 樞紐布置 樞紐的組成建筑物及等級(jí) 水庫(kù)樞紐建筑物組成 根據(jù) 水庫(kù)樞紐的任務(wù)，該樞紐組成建筑物包括：攔河大壩、溢洪道、水電站建筑物、灌溉渠道、水庫(kù)放空隧洞（擬利用導(dǎo)流洞作放空洞）、筏道。 3）土石壩方案 25 土石壩對(duì)地形、地質(zhì)條件要求低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術(shù)簡(jiǎn)單，可實(shí)行機(jī)械化施工，也能充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，覆蓋層也不必挖去，因此造價(jià)相對(duì)較低，所以采用土石壩方案。 4）施工導(dǎo)流洞及水庫(kù)放空洞 施工導(dǎo)流洞及水庫(kù)放空洞，均采用有壓式。 26 3 土石壩設(shè)計(jì) 影響土石壩壩型選擇的因素有：壩高；筑壩材料；壩址區(qū)的地形地質(zhì)條件；施工導(dǎo)流、施工進(jìn)度與分期、填筑強(qiáng)度、氣象條件、施工場(chǎng)地、運(yùn)輸條件、初期度汛等施工條件；樞紐布置、壩基處理型式、壩體與泄水引水建筑物等的連接；樞紐的開(kāi)發(fā)目標(biāo)和運(yùn)行條件；土石壩以及樞紐的總工程量、總工期和總造價(jià)。但是，由于土料抗剪強(qiáng)度比用在其他壩型壩殼的石料、砂礫和砂等材料的抗剪強(qiáng)度小，故其上下游壩坡比其他壩型緩，填筑工程量比較大。 4）心墻壩 。 3）馬道 ：第一級(jí)馬道高程為 ，第二級(jí)馬道高程 ，馬道寬度取 。 28 參考林昭著的《碾壓式土石壩》一書，以往計(jì)算壩頂超高公式中多包括風(fēng)壅水面高度 e ，由于該值不大，一般不到 10cm，故可忽略，壩頂超高計(jì)算式可簡(jiǎn)化為 Y R A=+ 。 本土石壩的防滲體為粘土心墻。 自行繪制構(gòu)造簡(jiǎn)圖 。 內(nèi)坡 ： 1： ，外坡 1： 。 210 按此標(biāo)準(zhǔn)天然砂礫料一般不能滿足要求，須對(duì)土料進(jìn)行篩選。式中， A 為小于 1%。 1）防滲體周邊部位 第一層： d50= ，厚 20cm ；第二層： d50= ，厚 30cm 。 自行繪制構(gòu)造簡(jiǎn)圖 。 縱向排水溝（與壩軸線平行）設(shè)在各級(jí)馬道內(nèi)側(cè)。 地基處理及壩體與地基岸坡的連接 地基處理 結(jié)合本 壩壩基情況，據(jù)壩軸線剖面圖： 1）河槽處：水流常年沖刷，基巖裸露，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，且鉆 1處巖芯獲得率都比較高。截水槽可挖至基巖以下 深處，內(nèi)填壤土。 3）發(fā)生滲流量時(shí)土體孔隙尺寸不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。 已知 Ke＝ 1 106cm/s； K＝ 1 102cm/s。 從以上分析可知該假想滑動(dòng)面是穩(wěn)定的。渠底寬度大于堰寬，渠底末端高程與控制堰頂高程相同，取為 。溢洪道軸線處巖石破碎，深達(dá) 60m的鉆探巖芯獲得率約為 20%，巖石裂隙十分發(fā)育，因?qū)掜斞哐甙?，荷載小，經(jīng)比較選用無(wú)坎寬頂堰，斷面為矩形，頂部高程為 ，堰厚 d 擬 取 30m