【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(diào)洪演算原理 根據(jù)水庫水量平衡方程：在某一時段內(nèi)，入庫水量減去出庫水量，應(yīng)等于該時段內(nèi)水庫增加或減少的蓄水量。 計算結(jié)果詳見計算書 第五章 壩 型 選擇 與樞紐布置 壩型選擇 根據(jù)各壩型的特點結(jié)合所給 QA 水庫庫區(qū)地質(zhì)資料進(jìn)行 如下壩型比選： 壩型一：重力壩 重力壩是一種古老而且應(yīng)用廣泛的壩型 ,它因主要依靠壩體自重產(chǎn)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(jié)構(gòu)簡單 ,施工技術(shù)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(gòu)造和軟弱夾層，在荷載作用下不產(chǎn)生大的壓縮變形。從地形地質(zhì)條件以及附近建筑材料來看本次設(shè)計壩型應(yīng)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(jīng)驗或用近似的計算方法初步擬定壩坡，然后進(jìn)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(shè)施。為了節(jié)省石料，可采用縱向和橫向排水帶組成網(wǎng)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(shè)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(yīng)十分重視泄水建筑物的布置。按泄洪標(biāo)準(zhǔn)和運用情況不設(shè)非常溢洪道。的轉(zhuǎn)角流入下游。 根據(jù)布置原則，進(jìn)水渠布置在壩肩附近，左岸（靠壩一側(cè)）設(shè)置導(dǎo)水墻，靠山一側(cè)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(shè)施布置 消能措施的主要任務(wù)是盡量促使能量消耗于水流內(nèi) ，外部阻力，最大限度限制沖刷破壞。 出水渠布置 溢洪道經(jīng)挑流后，直接流入山谷，最后流入河道，故可不必設(shè)計出水渠 。 泄槽地板設(shè)置 結(jié)構(gòu)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(jīng)驗確定，其橫縫間距采用 15 米，中間設(shè)一條縱縫。 邊坡開挖及處理 根據(jù)巖體質(zhì)量、巖體結(jié)構(gòu)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(qiáng)度、防滲、抗凍指標(biāo) 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)：混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)等級不宜低于《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中 條中表 所列數(shù)值。 溢洪道水力設(shè)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(shè)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(jīng)計算 hk=， ik= 2. 水面線計算 （ 1）起始斷面水深計算 根據(jù)《溢洪道設(shè)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(jìn)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(yīng)用以下公式進(jìn)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(jīng)計算得最終結(jié)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(shè)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(biāo) 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(shè)計 地基開挖 根據(jù)建筑物對地基的要求結(jié)合地質(zhì)條件，工程處理措施等綜合研究確定，地基開挖至弱風(fēng)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(zhì)條件較好，巖性較均勻，可采用分離式。挑坎高 2 米，下游設(shè)置護(hù)坦 。底板厚 度為 。堰上設(shè)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(jìn)水渠、控制段、 泄槽、消能防沖設(shè)施及出水渠 。綜上所述，結(jié)合 地形地質(zhì) 條件 來看，本工程不宜設(shè)計為井式溢洪道 和 虹吸溢洪道，因為溢洪道設(shè)置在壩肩附近，一側(cè)為山，而且有溢洪道的總剖面圖可知坡降不大，所以不設(shè)置為井式和虹吸式溢洪道。泄槽底坡 1： 。 3%，其值根據(jù)土料性質(zhì)、填筑部位、施工工藝和氣候條件等因素進(jìn)行選擇。曲率系數(shù)只有 C6 料場為 在 1－ 3 之內(nèi)。 C3 料場， C4 料場土料基本性質(zhì)試驗成果見表 23，土料化學(xué)分析成果表見表 24。 壩頂構(gòu)造 本工程屬于中壩，根據(jù)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(cè)放坡，由于當(dāng)?shù)氐慕涤炅坎⒉粡?qiáng)，所以坡度取 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(jié)，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(yīng)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(yīng)力狀態(tài)，能顯著減弱壩殼對 斜心墻的“拱效應(yīng)”，其抗裂性能優(yōu)于 斜心墻 壩和斜墻壩。 地質(zhì)條件：土石壩能夠適用各種地質(zhì)條件 綜上所述，根據(jù) QA 水庫地質(zhì)條件及附近建筑材料，發(fā)現(xiàn)重力壩及拱壩地形地質(zhì)條件不適宜，而土石壩能適應(yīng)各種地質(zhì)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(cè)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(qiáng)度。在施工期可以利用壩體或底孔導(dǎo)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(shè)計洪水位。 第四章 防洪標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)洪演算 防洪標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)工程規(guī)模及其在國民經(jīng)濟(jì)中的作用，按《水利水電工程等級劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)》SL5252020，水庫永久性建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為 50 年一遇標(biāo)準(zhǔn)，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 1000 年一遇標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)流域規(guī)劃中 QA 水庫承擔(dān)的主要任務(wù)，經(jīng)灌區(qū)水土平衡計算，確定水庫的興利庫容為 106m3。 灌區(qū)內(nèi) 2020 年總?cè)丝? 萬人，其中城市人口 萬人，近郊區(qū)農(nóng)業(yè)人口 萬人 ,少數(shù)民族占 23%，農(nóng)業(yè)種植面積 萬畝，社會總產(chǎn)值 億元，國民生產(chǎn)總值 億元，工業(yè)總產(chǎn)值 億元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)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(xué)指標(biāo)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(jié)構(gòu)，產(chǎn)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(zhì)構(gòu)造起到一定的影響。多年平均年輸沙量為 104噸，其中推移質(zhì)泥沙為 104噸，懸移質(zhì)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(fēng)。則水庫庫容為 106 m3，相應(yīng)正常蓄水位 m。本畢業(yè)設(shè)計說明書包括工程概況、 設(shè)計相關(guān)基本資料、調(diào)洪演算、壩型選擇及比選、大壩剖面尺寸、溢洪道以及導(dǎo)游隧洞設(shè)計等。 本設(shè)計以 QA 水庫 水文、地形、地質(zhì)為基礎(chǔ)， 確定QA水庫壩型為粘土 斜心墻 碾壓式土石壩。經(jīng)水庫泥沙淤積計算，確定水庫死庫容 106 m3，相應(yīng)死水位 m。11′，流域內(nèi)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(nèi)分配 不均，據(jù)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(cè)不遠(yuǎn)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(zhì)條件 1. 庫區(qū)地質(zhì)概況 QA水庫在大地構(gòu)造單元上屬北天山地向斜褶皺帶 ,哈爾里克復(fù)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。