【正文】 石 壩體 土料 (均質(zhì)壩 ) 土料 (心、斜墻壩 ) 砂卵石 風(fēng)化料 堆石 水上 水下 水上 水下 水上 水下 飽和快剪 φ 度 30176。 采用低圍堰、底孔導(dǎo)流、分期施工的導(dǎo)流方法進(jìn)行施工。 郭莊水利樞紐組成包括：擋水建筑物、泄水建筑物和發(fā)電站建筑物。因而失事率低，工作安全可靠。且壩底面積大，因而揚(yáng)壓力也較大，對(duì)穩(wěn)定不利。此外，拱壩體型復(fù)雜，剖面較薄，設(shè)計(jì)施工難度大，對(duì)施工質(zhì)量、筑壩材料強(qiáng)度和防滲要求，以及對(duì)地形、地質(zhì)條件及地基處理的要求均較高。 3 樞紐布置方案確定 擋水建筑物選擇土石壩。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 均質(zhì)壩壩體的絕大部分是由大體上均一的土料或相對(duì)均一的弱透水性材料組成，壩體的整個(gè)斷面起防滲和穩(wěn)定作用。這種壩適應(yīng)變形的條件較好，特別是當(dāng)兩岸壩肩很陡時(shí)，是應(yīng)優(yōu)先選用的壩型。 人工防滲材料壩的防滲體由鋼筋混凝土、瀝青混凝土、鋼板、塑料薄膜或其他人工材料組成，而壩體其余部分仍由土、砂、石料組成。為防止發(fā)生集中滲流在槽底設(shè)混凝土齒墻。 e＝ 623 . 6 1 0 1 2 1 2 0 0 0 . 0 0 12 9 . 8 1 4 5 m?? ? ? ??? A―― 安全超高，查表得 A＝ 則：非常運(yùn)用情況下壩頂超高為： 非常Y ＝ R e A?? ＝ ++＝ (3) 地震情況下壩頂超高（地震安全加高） Y： Y＝地震涌浪加高（ h） +地震附加沉陷值（ s） +安全加高（ A） （ 36） h―― 地震涌浪加高，一般為 ～ ,取為 s―― 地震附加沉陷值，因本區(qū)屬 7 度地震區(qū)，則取為壩高的 1%，則為 A―― 安全加高，查表取為 則： Y＝ ++＝ (4) 壩頂高程的確定及壩高的確定 壩頂高程應(yīng)分別按以下三種情況計(jì)算，并取最大值 , 壩頂高程＝ maxY450451 Y443 Y? ?? ????????? ?正 常非 常地 震＝ 壩頂高程 。變坡處設(shè)馬道，寬 。排水體頂部高程高出下游水位 ，為 。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 （ 3）計(jì)算壩體與壩基滲流逸出處的滲透坡降，以演算其滲透穩(wěn)定性。 先計(jì)算各壩段交界處的壩體單寬滲流量，然后按下式計(jì)算全壩的總滲流量： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 ? ? ? ?? ?nnnnn lqlqqlqqlqQ 11122211121 ???? ??????? ? （ 3— 10） 式中： nlll 、 ?21 — 各壩段長(zhǎng)度， m； 121 ?nqqq 、 ? — 各壩段交界處的壩體單寬滲流量， )/(3 msm ? 。 m） 33 斷面的滲流計(jì)算 單寬流量：上游水位 443m，下游無水，壩底高程為 408m，無排水設(shè)備，用下式計(jì)算通過斜墻的單寬滲流量： ? ?hfhHKq 12210 s in2 ??? ?? 已知斜墻的滲透系數(shù)： 801 3 3 41 1 0 / , 4 4 3 4 0 8 3 5 , 1 8 . 5 ,2K c m s H m m?? ?? ? ? ? ? ? ? 代入上式： ? ?2281351 1 0 2 1 8 .5 0 .3 4hq f h? ?? ? ? ??? 通過下游壩體的單寬流量按下式計(jì)算： )(2 222 hfLKhq ?? 壩體滲透系數(shù)為 scm / 2?? ，計(jì)算長(zhǎng)度 ： ( 44 3 40 8 ) 2. 25 4 ( 44 3 40 8 ) 2 ( 40 9 40 8 ) 1. 5 14 7. 25Lm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 52222 .0 1 0 ()2 1 4 7 .2 5hq f h?????? 由 21 qq? 得： h＝ 則單寬流量： 10qm??? /(s m） 33 斷面的滲流計(jì)算 單寬流量：上游水位 443m，下游無水，壩底高程為 408m，無排水設(shè)備，用下式計(jì)算通過斜墻的單寬滲流量： ? ?hfhHKq 12210 s in2 ??? ?? 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 已知 ， 斜墻的滲透系數(shù)： 801 3 3 41 1 0 / , 4 4 3 4 0 8 3 5 , 1 8 . 5 ,2K c m s H m m?? ?? ? ? ? ? ? ? 代入上式： ? ?2281351 1 0 2 1 8 .5 0 .3 4hq f h? ?? ? ? ??? 通過下游壩體的單寬流量按下式計(jì)算： )(2 222 hfLKhq ?? 壩體滲透系數(shù)為 10 /ms?? ，計(jì)算 滲徑 長(zhǎng)度： ( 45 3 40 8 ) 2. 25 4 ( 45 1 40 8 ) 2 ( 40 9 40 8 ) 1. 5 18 9. 8Lm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 52222 .0 1 0 ()2 1 8 9 .8 hq f h?????? 由 21 qq? 得： h＝ 則單寬流量： 10qm??? /(s （ 3）分析方法 按照壩坡滑裂面的形式不同，壩坡穩(wěn)定分析方法為圓弧法、直線或折線滑動(dòng)面法和復(fù)式滑動(dòng)面法。 （ 2）上游水位為校核洪水位，下游為相應(yīng)水位的下游壩坡。1 11 ?? ?????? e k b akeebW 面積面積 3139。 1 7 .7 1 6 1 .7c c c g c g m? ? ? ? ? 39。39。 2? =， 3? =32186。 ③ 上游距壩基 1∕3 高水位時(shí)。 m), 1 2 3 466 , 154 , 62 , 150L m L m L m L m? ? ? ?， 則總滲流量為： ? ? ? ?1 1 1 2 2 2 3 3 3 46 6 6 663121 10 66 ( ) 10 154 ( ) 10 62 10 1 502807 10 /Q q L q q L q q L q Lms? ? ? ??? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 則一天的總滲流量為： 6380 7 10 24 36 00 69 .7 m?? ? ? ? 穩(wěn)定分析 計(jì)算說明 （ 1）目的 驗(yàn)算設(shè)計(jì)斷面是否穩(wěn)定，保證土壩在自重、滲透壓力、孔隙水壓力和其他外荷載的作用下具有足夠的穩(wěn)定性，不致發(fā)生通過壩體或壩基接觸面的整體剪切破壞。 m） , 1 2 3 466 , 154 , 62 , 150L m L m L m L m? ? ? ?， 則總 滲流量為： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 ? ? ? ?1 1 1 2 2 2 3 3 3 46 6 6 663121 10 66 ( ) 10 154 ( ) 10 62 1 0 1502267 .6 10 /Q q L q q L q q L q Lms? ? ? ??? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 則一天的總滲流量為： 10 24 3600 m?? ? ? ? 校核洪水位情況 1－ 1 斷面的滲流計(jì)算 單寬流量：上游水位 451m，下游無水，壩底高程為 425m，無排水設(shè)備，用下式計(jì)算通過斜墻的單寬滲流量： ?? sin2 22101 hHKq ?? 已知，斜墻的滲透系數(shù) K0=108m/s；上游水深 H1＝ =，斜墻的平均厚度為： 4 2 4 .2 1 4 .12 m? ??? 代入上 式： )( 12291 hfhq ????? ? 通過下游壩體的單寬流量按下式計(jì)算： LKhq 2 22 ? ，壩體滲透系數(shù) K=105m/s。 11 斷面的滲流計(jì)算 單寬流量：上游水位 443m，下游無水，壩底高程為 425m，無排水設(shè)備，用下式計(jì)算通過斜墻的單寬滲流量： ?? sin2 22101 hHKq ?? 已知 ,斜墻的滲透系數(shù) K0=108m/s；上游 水深 H1＝ 443425=18m，斜墻的平均厚度為： 4 2 4 .2 1 4 .12 m? ??? 代入上式： 22811181 1 0 ( )2 1 4 .1 0 .3 4hq f h? ?? ? ? ??? 通過下游壩體的單寬流量按下式計(jì)算： LKhq 2 22 ? ，壩體滲透系數(shù) K=105m/s。）； 2m — 下游坡坡率?；撞繉挾劝椿靥钔亮系娜菰S坡降【 J】設(shè)計(jì)，即 H/J≤【 J】 【 J】取為 4， H 為正常蓄水情況下作用水頭， H=－ =，則 T≥H/【 J】=為了減小工程量，可在槽底設(shè)混凝土齒墻，以延長(zhǎng)槽底與地基的接觸滲徑截水槽具體布置見下圖： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 齒 墻 下 部 深 入 基 巖 ， 底 座 厚 ， 上 部 深 入 槽 底 ，則+4+32=。檢修觀測(cè)之用，也有利于壩坡穩(wěn)定。由設(shè)計(jì)資料，本設(shè)計(jì)為中壩，壩頂無交通要求，岸邊冬季凍層厚達(dá) 1m，以及為滿足放浪墻頂和兩側(cè)反濾層的布置要求，壩頂寬度取 8m。 靜水位壩頂αh/2h/2eRA河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 H沿水庫(kù)吹程方向的平均水域深度，初擬時(shí)，可 近似 取壩前水深， m；H==； WK 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ,由風(fēng)速 V=18m/s,壩前水深 H= 及重力加速度 g=2組成的無維量gHV=,查教材《水工建筑物》表 52 得 WK = V風(fēng)速，正常運(yùn)用條件下的 Ⅲ 級(jí)壩采用 V= 多V =12=18m/s ?K 折減系數(shù) ,取風(fēng)向與壩軸線垂直的夾角為 00，查教材《水工建筑物》表 54 可知：?K =1 m壩坡系數(shù)， ??,ctgm? 為壩坡傾角，初擬時(shí)取 m=。 河床部分：該樞紐河床部分基巖埋深 15～ 24m，河床質(zhì)為砂卵石，厚度為 20～ 22m。由于較低抗剪強(qiáng)度的防滲體位于上游面，故上游壩坡較緩，工程量大。 （ 3）由于這種壩一般較低，壩坡比較平緩，在承載力相當(dāng)?shù)偷能浕弦部尚藿?。?duì)于泄洪隧洞，為了縮短長(zhǎng)度，減小工程量，泄洪隧洞布置在右岸，而將溢洪道布置在 左岸山坡。它的缺點(diǎn)由： ① 不允許壩頂溢流（過水土石壩除外），所需溢洪道或其他泄水建筑物的造價(jià)往往很大； ②在河谷狹窄 、洪水流量大的河道上施工導(dǎo)流較混凝土壩困難； ③ 采用黏性土料作防滲體時(shí)，黏性土料施工受氣候條件影響大。拱壩理想的地質(zhì)條件時(shí)基巖堅(jiān)硬致密，質(zhì)地均勻，有足夠的強(qiáng)度，透水性小，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，無大的斷裂構(gòu)造和軟弱夾層。 （ 4）結(jié)構(gòu)作用明確。 建筑物類型及樞紐布置方 案比較及選定 建筑物類型 1 壩型選擇 影響壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的建筑材料，還有地形、地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。 根據(jù) SDJ12— 78《水利水電工程樞紐等別劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (山區(qū)，丘陵部分 )》，綜合考慮水庫(kù)總庫(kù)容、防洪效益、灌溉面積，電站裝機(jī)容量，工程規(guī)模由庫(kù)容 5030萬 m3控制，屬中型。 32176。176。 壩址處 右 岸山坡高峻，巖體完整，風(fēng)化作用較輕， 左 岸山坡相對(duì)低矮平 緩，巖石風(fēng)化較重河床 右 邊寬度 30m，中上部坡積層厚數(shù)米，下部為褐紅粘土膠結(jié)的砂卵石厚 10m，不含泥，基巖表面有較多的裂隙，情況不如 右 邊，但仍是良好的地基，河床中部約 90m范圍內(nèi)的砂卵石厚 5～ 15m，內(nèi)部夾有薄層灰色淤泥，使砂卵石的力學(xué)性質(zhì)有所降低，下部基巖表層節(jié)理發(fā)育，鉆探所得巖心多為碎塊，風(fēng)化層厚 ～ ，但鉆進(jìn)中不漏漿，說明基巖透水性不大，河床中有垂直方向的斷層，走向約為北 45176。 本 流域洪水多發(fā)生在七、八月，出現(xiàn)在七月占 42%，出現(xiàn)在八月占 58%，王家河多年平均 6~9 月洪量占年徑流量的 70%左右，一天洪量占六天洪量的 80%以上，大水年尤為集中，如 1972 年最大三天洪量占年徑流量達(dá) 68%。 郭莊水庫(kù)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，供平陽(yáng)縣的生活用水，以灌溉為主，結(jié)合引水發(fā)電、水面養(yǎng)殖、洪水錯(cuò)峰等，可得到綜合利用的效果。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 郭莊水利樞紐工程土石壩畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要 郭莊水利樞紐工程建筑物包括：主壩、溢洪道、導(dǎo)流建筑物、灌溉發(fā)電隧洞。水庫(kù)總庫(kù)容 5030 萬 m3，多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，在保證率 75%的情況下，可灌溉王家河下游南岸農(nóng)田 11 萬畝，灌溉最大引水量10m3/s，由于來水較大，除利用灌溉用水發(fā)電外，還可利用豐水年的棄水發(fā)電，電站裝機(jī)兩臺(tái)，總裝機(jī)容量 2021 千瓦，全年可發(fā)電 300 萬度，郭莊水庫(kù)的修建可使五十年一遇的洪水洪峰流量由 1840m3/s 削減到 1320m3/s，千年一遇洪水洪峰流量由 2710m3/s 削到 1980m3/s，減輕下游洪水災(zāi)害。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 表 11 洪