【正文】 2:00 48 9 日 00： 00 110 14:00 50 02:00 112 16:00 52 04:00 114 18:00 54 06:00 116 20:00 56 08:00 118 22:00 58 10:00 120 12 日 00： 00 60 12:00 調洪演算原理 根據水庫水量平衡方程：在某一時段內，入庫水量減去出庫水量，應等于該時段內水庫增加或減少的蓄水量。 計算結果詳見計算書 第五章 壩 型 選擇 與樞紐布置 壩型選擇 根據各壩型的特點結合所給 QA 水庫庫區(qū)地質資料進行 如下壩型比選： 壩型一：重力壩 重力壩是一種古老而且應用廣泛的壩型 ,它因主要依靠壩體自重產生的抗滑力維持穩(wěn)定而得名。在意外情況下 ,即使從壩頂少量過水 ,一般也不會招致壩體失事 ； ,結構簡單 ,施工技術比較容易掌握。 拱壩特點： (1)優(yōu)點：拱壩利用拱的作用將荷載傳至兩岸，充分利用了材料的搞壓性能，故 拱壩可做得比較薄，大大節(jié)省混凝土方量，從而節(jié)省造價。此外，拱壩要求兩岸 壩座附近河岸邊坡巖體穩(wěn)定，整體性好，沒有大的斷裂構造和軟弱夾層，在荷載作用下不產生大的壓縮變形。從地形地質條件以及附近建筑材料來看本次設計壩型應選擇碾壓式土石壩。由于該工程所在地區(qū)為地震烈度定為 7 度，基巖與砼之間磨擦系數(shù)取 ，故不宜采用斜墻壩。 ； 。一般可參考已建壩的實踐經驗或用近似的計算方法初步擬定壩坡，然后進行穩(wěn)定等計算確定合理的壩 坡。棱體排水是一種可靠的、被廣泛采用的排水設施。為了節(jié)省石料，可采用縱向和橫向排水帶組成網狀排水，平行于壩軸線的縱向排水帶可替代褥墊排水伸入壩體上游端部位置。詳見圖 QA1。 表 各料場儲量 料場 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 儲 量（ 104 m3） 132 100 5 防滲體設計 土料的儲量 筑壩石料本著就地取材和就近取材的原則。 且 C6 料場的儲量滿足壩殼填筑工程量要求，可做為主堆石區(qū)。土石壩壩頂不易過水，所以為保證大壩安全，在樞紐布置中應十分重視泄水建筑物的布置。按泄洪標準和運用情況不設非常溢洪道。的轉角流入下游。 根據布置原則，進水渠布置在壩肩附近，左岸（靠壩一側）設置導水墻，靠山一側開挖成規(guī)則曲線。 控制段的岸墻的頂部高程與防浪墻的高程一致為 泄槽 泄槽布置要求：泄槽縱坡宜大于水流的臨界坡。 消能防沖設施布置 消能措施的主要任務是盡量促使能量消耗于水流內 ，外部阻力，最大限度限制沖刷破壞。 出水渠布置 溢洪道經挑流后，直接流入山谷，最后流入河道，故可不必設計出水渠 。 泄槽地板設置 結構縫，分塊尺寸考慮到氣候條件、地基約束情況、混凝土施工條件，加上類似工程經驗確定，其橫縫間距采用 15 米，中間設一條縱縫。 邊坡開挖及處理 根據巖體質量、巖體結構特征、邊坡高度和施工方法等條件，通過工程類比法，取溢洪道的開挖邊坡為 1： 混凝土的強度、防滲、抗凍指標 材料強度標準：混凝土強度標準等級不宜低于《水工混凝土結構設計規(guī)范》中 條中表 所列數(shù)值。 溢洪道水力設計 控制段 溢流堰為正堰，堰頂下游采用 WES 型冪曲線，堰頂上游堰頭采用三圓弧曲線，采用高堰設計 . 高堰堰高要符合 p＞ , Hd=（ ～ ） Hmax, Hmax=最高洪水位－堰頂高程 =－ =。 g— 重力加速度 ,。 經計算 hk=， ik= 2. 水面線計算 （ 1）起始斷面水深計算 根據《溢洪道設計規(guī)范 P53》可知，泄槽上游接實用堰時，起始計算斷面定在堰下收縮斷面處，泄槽起始斷面水深 1h 小于 Kh ,可按下式計算： ? ??? c os2 101 hHg qh ?? () 式中 Q—— 計算斷面單寬流量， 3 /m s m? ； 0H —— 起始計算斷面渠底以上總水頭， 取 ， ? —— 泄槽底坡坡角， arc cot 14? ?? ? —— 起始計算斷面流速系數(shù)，取 為 ； （ 2）采用逐段試算法進行水面線計算 具體做法是把河流分為若干段，然后對每一段 △ s應用以下公式進行計算 E s sd sus=iiEEJJ???? ?? （ ） 式中 Es? —— 流段的兩端斷面上斷面比能 差值； Esd—— 流段 下 游斷面比能； Esu—— 流段上游斷面比能； J—— 流段平均 水力坡度； J= 22QK, 以上公式中， K=ACR ， A=（ b+mh） h， R= AX, 2b 2 1 m hX ? ? ? 經計算得最終結果見下表 表 水面線計算表 H(m) A(m2) v（ m/s） v2/2g m Es（ m） Δ Es m R J iJ △ s S(m) 。 泄流能力計算： 開敞式 WES 型實用堰的泄流能力可按公式 溢洪道設計規(guī)范（中國電力出版社 P45） 計算： 2302 HgBcmQ s??? （ ） 式中 Q— 流量， m3/s B— 溢流堰總凈寬度，定義 B=nb=26m； b— 單孔寬度， ； n— 閘孔數(shù)目 ,2。 材料抗凍指標 混凝土的抗凍等級按 28 天齡期的試件用快凍實驗方法測定，分為 F400、 F300、 F200、 F150、F100、 F50六級。 地基及邊坡處理設計 地基開挖 根據建筑物對地基的要求結合地質條件，工程處理措施等綜合研究確定，地基開挖至弱風化層的中上部，開挖面平順。整體式是用于地基均勻性較差的情況，本工程地質條件較好，巖性較均勻，可采用分離式。挑坎高 2 米，下游設置護坦 。底板厚 度為 。堰上設有交通橋，跨度 m ，堰寬 27 m。 溢洪道的布置 河岸式溢洪道布置可包括進水渠、控制段、 泄槽、消能防沖設施及出水渠 。綜上所述，結合 地形地質 條件 來看，本工程不宜設計為井式溢洪道 和 虹吸溢洪道，因為溢洪道設置在壩肩附近，一側為山，而且有溢洪道的總剖面圖可知坡降不大，所以不設置為井式和虹吸式溢洪道。泄槽底坡 1： 。 3%，其值根據土料性質、填筑部位、施工工藝和氣候條件等因素進行選擇。曲率系數(shù)只有 C6 料場為 在 1－ 3 之內。 C3 料場， C4 料場土料基本性質試驗成果見表 23，土料化學分析成果表見表 24。 壩頂構造 本工程屬于中壩，根據運行、施工交通的方便，壩頂寬度定為 10m，壩頂路面的材料采用瀝青混凝土 ，壩頂面向下游側放坡，由于當?shù)氐慕涤炅坎⒉粡?，所以坡度?i=。褥墊排水能有效地降低浸潤線，有助于壩基排水，加速粘土地基的固結，并可節(jié)省石料，但不便于觀測和檢修。壩體排水宜便于觀測和檢修。此壩壩高為 68m，為中壩，故其壩頂寬度取為 10m。 壩頂高程 計算方法 壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應按以下運用條件計算，取其最大值 : 位加正常運用條件下的壩頂超高 。 斜 斜心墻 壩和 斜心墻 壩基本類似，并且可以改善壩體應力狀態(tài)，能顯著減弱壩殼對 斜心墻的“拱效應”，其抗裂性能優(yōu)于 斜心墻 壩和斜墻壩。 地質條件：土石壩能夠適用各種地質條件 綜上所述，根據 QA 水庫地質條件及附近建筑材料，發(fā)現(xiàn)重力壩及拱壩地形地質條件不適宜，而土石壩能適應各種地質條件且附近有足夠的建壩材料，因而選用土石壩為建壩壩型。壩端下游側要有足夠的巖體支承，以保證壩體的穩(wěn)定。拱圈截面上主要承受軸向反力，可充分利用筑壩材料的強度。在施工期可以利用壩體或底孔導流。 利用 Excel 圖表分別繪制出 P=%和 P=2%各個時段來水流量和下泄流量曲線圖，兩曲線相交點即為校核洪水位、設計洪水位。 第四章 防洪標準及調洪演算 防洪標準 根據工程規(guī)模及其在國民經濟中的作用，按《水利水電工程等級劃分及防洪標準》SL5252020，水庫永久性建筑物設計洪水標準為 50 年一遇標準，校核洪水標準為 1000 年一遇標準。 根據流域規(guī)劃中 QA 水庫承擔的主要任務，經灌區(qū)水土平衡計算，確定水庫的興利庫容為 106m3。 灌區(qū)內 2020 年總人口 萬人，其中城市人口 萬人，近郊區(qū)農業(yè)人口 萬人 ,少數(shù)民族占 23%，農業(yè)種植面積 萬畝，社會總產值 億元，國民生產總值 億元，工業(yè)總產值 億元，農業(yè)總產值 億元，國民人均收入 元。 C4 土料場 C4 土料場位于出山口以西沖溝溝口，距水庫約 公里，呈條帶分布，長約 960m，寬約 60m，儲量約 萬立方米，該料場土料物理力學指標見表 ，表 。顆料級配較好，顆粒磨園度由棱角狀、次棱角狀，直至滾圓狀都有。 右壩肩 右岸岸邊有 20～ 40m高的陡坡，在 1985m 高程以上地形坡度 50176。 NE 或 SE∠ 65176?！?75176?？傞L 1 公里，破碎帶寬度 ～１ m，在右壩肩高出回水線以上 100m出露，距右壩肩水平距離 200m，對建壩影響不大。壩址區(qū)上下游兩岸沖溝發(fā)育，呈梳狀展布，以近南北向者居多，沖溝具有延伸長、兩岸陡立、切深大等特點，給選擇壩線帶來一定困難。裂隙張開寬度 1～ 5cm，最大不超過 10cm，裂隙面粗糙，有碎石、粘土物充填?！?88176。 ② 坡積碎石土層：主要分布在壩址兩岸階地上，厚度 0～ 13m，其成分為碎石和粉土，碎石 含量 60%左右，粉土含量 40%左右。 現(xiàn)將庫區(qū)出露地層由老到新分述如下： （ 1）泥盆系中統(tǒng)大南湖組第三亞組 ① 大理巖：出露于庫區(qū)西北部，為庫區(qū)最老地層，分布面積 平方公里，巖石呈白色、灰白色，花崗變晶結構，產狀 96176。左右，且多朝南傾，為一條右旋走滑斷層，它對庫區(qū)地形及地質構造起到一定的影響。多年平均年輸沙量為 104噸，其中推移質泥沙為 104噸，懸移質泥砂為 104噸。多年平均徑流量106m3， P=50%徑流量 106m3， P=75%徑流量 106m3， P=90%徑流量106m3， P=95%徑流量 106m3。 氣象 QA 河 流域地處歐亞大陸腹地，屬典型的大陸性氣候，其特點是光照充足，夏 季炎熱，冬季寒冷，干燥少雨，蒸發(fā)量大，春季多風。則水庫庫容為 106 m3，相應正常蓄水位 m。本畢業(yè)設計說明書包括工程概況、 設計相關基本資料、調洪演算、壩型選擇及比選、大壩剖面尺寸、溢洪道以及導游隧洞設計等。 本設計以 QA 水庫 水文、地形、地質為基礎， 確定QA水庫壩型為粘土 斜心墻 碾壓式土石壩。經水庫泥沙淤積計算，確定水庫死庫容 106 m3，相應死水位 m。11′，流域內地形大部屬中高山地形，地勢北高南低，由東北向西南傾斜，海拔 3600 米以上為冰川和永久積雪覆蓋區(qū)，海拔 2500～ 3600 米區(qū)間為徑流形成區(qū)，海拔 1300～ 2500 米屬中低山區(qū)，河流全長 31 公里，壩址以上集水面積 324 平方公里，徑流來源于高山冰雪融水，夏季的直接降水和季節(jié)性積雪融水，河道縱坡 25‰ ～ 30‰ 。 表 多年月平均氣溫（ ℃ ） 月 項目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 月平均 9 最 高 最 低 徑流 QA 河徑流來源于高山冰雪融水，夏季的直接降水和季節(jié)性的積雪融水，徑流的年際變化不大，但年內分配 不均，據庫址水文站 18 年（ 1990～ 2020）的實測資料，再加上斷面上游引水渠引走的還原水量，年最大徑流量 106m3（ 1990 年），年最小徑流量106m3（ 1985 年），汛期 5～ 9 月徑流量占全年徑流量的 %，其中 6～ 8 月徑流量占全年的 %，枯水期 11 月至次年 3 月徑流量占全年的 %。最大年輸沙量 104噸（ 2020年），最小年輸沙量 104噸（ 2020 年），最大年輸沙量是年最小的 7 倍。 （ 3）東溝斷裂 ： 東溝斷裂是庫壩區(qū)附近的一條斷裂，是在花崗巖體中發(fā)育的一條北東東走向的斷裂，斷裂的東段沿 QA 河谷分布，成東西向延伸，東段在河谷南側不遠的基巖 中通過，總長度約 25 公里，斷裂傾角較陡，在 75176。 水庫區(qū)工程地質條件 1. 庫區(qū)地質概況 QA水庫在大地構造單元上屬北天山地向斜褶皺帶 ,哈爾里克復背斜 ,出露的地層有泥盆系中統(tǒng)大南湖級第三亞組和不同成因類型的第四系地層。巖性為砂、卵石。