【正文】 上游邊坡一般采用 1:0～ 1:，下游壩坡一般采用 1:～1:，結(jié)合強(qiáng)度和穩(wěn)定要求的最小低寬達(dá)到設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)經(jīng)驗去上游壩坡 n=，下游壩坡 m=。 s。 二、荷載的計算 公式及計算原則說明 荷載的計算 公式主要引用《水工建筑物》，計算原則主要按照《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》，結(jié)合本工程所給定的設(shè)計資料的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算： 1. 壩體自重： 按單寬計算，根據(jù)庫區(qū)巖石物理性能，資料確定混凝土的設(shè)計容重 γ =179。 6. 地震慣性力及動水壓力： 根據(jù)地震設(shè)計烈度為 7度， 壩高 米。39。 一、 邊緣應(yīng)力的計算 1. 水平截面上的正應(yīng)力： 2266yuydWMBBWMBB?????????? 2. 剪應(yīng)力： ? ?u u yupn???? 式中： pu為上游面水壓力強(qiáng)度， KPa； n 為上游壩坡坡率， n=tanu? ? ?d yd dpm???? 式中： pd為下游面水壓力強(qiáng)度， KPa； m 為下游壩坡斜率， m=tand? 3. 水平正應(yīng)力 ： xu u upn???? xd d dpm???? 4. 主應(yīng)力： ? ?221 1u yu un p n??? ? ? ? ?221 1d yd dm p m??? ? ? 28 22uuddpp?? ?? 二、 內(nèi)部應(yīng)力的計算 1. 壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力 y? ?；炷林亓螇误w應(yīng)力應(yīng)滿足下列要求： 30 運(yùn)用期 :壩體上游面的最小主壓應(yīng)力需兩種控制標(biāo)準(zhǔn)。 底孔進(jìn)口地板高程根據(jù)排沙要求，定為 1203m，控制斷面尺寸根據(jù)放空水庫排沙泄量條件決定采用 1 孔 4 4 ㎡ 。工作閘門為防止閘門局部開啟時無壓段補(bǔ)氣不足引起水面波動拍頂，在工作閘門后設(shè) φ 80 通氣孔。 三、 下游消能方式及主要尺寸的確定 消能方式的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、河道泄量與水位關(guān)系，選擇效能效果好、流態(tài)穩(wěn)定、下游沖刷小、水面銜接穩(wěn)定適用于水位變化幅度較大，應(yīng)用范圍廣的消能方式，同時具有工程造價低，施工方便運(yùn)行安全可靠的狀況，為此對各種消能方式分析比較。/s，因此射流的沖坑對壩體的穩(wěn)定不會有較大影響，那么在選擇效能方案的主要尺寸時，在滿足挑坎與沖坑深度的條件前提下，應(yīng)當(dāng)盡可能節(jié)省工程量，減少 起挑流量有利于壩體應(yīng)力條件的改善，根據(jù)樞紐泄量及下游水位特性分析如下： ⑴ 挑坎高程：由于下游校核尾水位 ，設(shè)計情況下的下游尾水位為 ，因此本設(shè)計采用了高于校核洪水位的高程 。因此對天然地基進(jìn)行必要的工程處理，從而提高其工程物理力學(xué)性能。其灌漿材料采用水泥漿。 三、 壩基和壩體排水 1. 為進(jìn)一步降低壩基面的揚(yáng)壓力，通常在帷幕灌漿廊道內(nèi)設(shè)排水孔幕。 三、 壩頂布置 在壩頂布置時，考慮到公路的要求、人行道的布置，及布置打開或關(guān)閉閘門時需要使用的起重機(jī)軌道，還有考慮到壩頂?shù)挠晁欧疟仨毎褖雾斣O(shè)計有一定的傾斜度，以便于排走路面上的積水。一般用精密水準(zhǔn)儀測量來觀測，為此需在遠(yuǎn)離壩址處設(shè)置永久性的水準(zhǔn)基點(diǎn)，并精密測量基點(diǎn)高程。 2. 研究性觀測包括： ⑴ 壩體和基巖的溫度狀態(tài) 。/s 在進(jìn)入汛期的 7 月 1 日時灌 溉要求水庫保證蓄水量為 232 萬立方米，即水庫庫容為340+= 萬立方米。 下游曲面采 用： dx H y? 根據(jù)上式和壩體幾何關(guān)系，求切點(diǎn)： 39。 根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：溢流堰面在設(shè)計洪水下不得有負(fù)壓，在校核洪水下最大負(fù)壓不超過 36m 水柱。 γ 懸 =179?？捎^測壩體繞曲曲線。如發(fā)現(xiàn)滲漏量有明顯變化。坐墊采用 C15 以上的 混凝土，垂直厚度為 以上，來增強(qiáng)壩與壩基的結(jié)合，以利用基坑阻水，使壩基應(yīng)力均勻擴(kuò)散，提高壩底的抗滑穩(wěn)定性和防滲性。防滲帷幕的深度由作用水頭和基巖的工程性質(zhì)、水文性質(zhì)來確定。 開挖方式采用淺孔爆破法，爆破面與開挖面間的保護(hù)層厚度取 1m，從而保證巖基的完整性。 經(jīng)過上述比較分析，選擇挑坎高程為 ，反弧半徑 12m， 挑角 30176。適用范圍小，在本工程中因下游水位變幅在 ，達(dá) ，同時下游水面波動大，因此不宜采用。若定型設(shè)計水頭過小，有利于增大流量系數(shù)和泄流能力，但堰面產(chǎn)生過大的負(fù)壓，易產(chǎn)生氣蝕破壞 ，同時水舌波動不穩(wěn)定，對流態(tài)影響較大。 ，挑坎高程受底孔底板高程的限制，故采用 ，反弧半徑定為 20m。 由程序計算結(jié)果可知壩體應(yīng)力均滿足強(qiáng)度指標(biāo)的要求。 三、 考慮揚(yáng)壓力時的應(yīng)力計算 1. 邊緣揚(yáng)壓力的求解： ? ?u u uu y up p n??? ? ? ? ? ? ? 2x u u u u u u u y up p p p n??? ? ? ? ? 29 ? ?d u d d y dp p m??? ? ? ? ? ? ? 2y d d u d u d d y dp p p p m??? ? ? ? ? 2. 上、下游邊緣主應(yīng)力為 : ? ? ? ?221 1u y u u u un p p n??? ? ? ? 2u u uupp? ?? ? ? ? ?221 1d y d d u dm p p m??? ? ? ? 2d d udpp? ?? 四、 計算結(jié)果 根據(jù)以上公式，利用程序《 GDAP》計算，計算結(jié)果如表 53 所示 。 利用程序《 GDAP》對重力壩的以下 6種情況計算： 設(shè)計重力壩的穩(wěn)定計算結(jié)果如表 表 52 重力壩的穩(wěn)定計算結(jié)果 計算情況 ∑ W（ KN） ∑ P（ KN） ∑ M(KN/m) Kc ［ K］ 正常蓄水位 設(shè)計洪水位 校核洪水位 27 地震情況 空庫情況 完建情況 根據(jù)上表中計算的安全系數(shù)，對于三級大壩，在各種情況下 Kc［ K］ 均滿足抗滑穩(wěn)定的要求。 自重 +靜水壓力 +揚(yáng)壓力 +泥沙壓力 根據(jù)以上荷載及其組合分為 6 中情況對混凝土重力壩的應(yīng)力、穩(wěn)定計算，利用程序《 GDAP》進(jìn)行計算分析?？紫堵?n=，因此泥沙浮容重γ n=γ d（ 1n） γ 0=179。 綜合上述因素，河床基巖面高程為 1200m,開挖破碎層 2～ 5m，風(fēng)化層 2m，基巖開挖厚度為 5m，共開挖 ,故壩底高程為 120012=1188m。 壩底基巖開挖高程的確定主要考慮了以下因素： ⑴壩址河床內(nèi)大卵石、漂石很少，多為小的塊石、粗砂和泥土摻雜，淤積較厚。 對上游坡角 ? ，當(dāng) ? ＞ 90。但實際上，壩頂寬度對整個斷面的經(jīng)濟(jì)性的影響不是很大的，并無必要進(jìn)行不同壩頂寬度的斷面比較，而常根據(jù)以上所述 幾個條件來確定。 ⑵ 施工上的要求。 底孔在樞紐中相對位置的布置中考慮到下游河道的水流平順，底孔應(yīng)布置在主河床處，因為河道右岸有轉(zhuǎn)彎，故右岸轉(zhuǎn)彎處泥沙淤積嚴(yán)重，所以將兩個排沙底孔布置在主河床靠右岸的非溢流壩段。另外，還必須使過壩水流能按設(shè)計要求平順進(jìn)入下游河道，不致沖淘壩基和其他建筑物基礎(chǔ)，其流態(tài)和沖淤不致影響其他建筑物的安全。 1213 壩段為溢流壩段，總長 30m， 各壩段長 15m。 故土石壩也不宜采用。 3. 砌 石壩 優(yōu)點(diǎn)：利用 壩址附近的優(yōu)良建筑石料，節(jié)省三材。各種壩型優(yōu)缺點(diǎn)比較如下： 1. 土壩 優(yōu)點(diǎn)：利用當(dāng)?shù)夭牧瞎?jié)約三材，對地基要求低，不必開挖河床覆蓋層，可減小開挖工程量 ，施工技術(shù)和質(zhì)量控制容易，有利于搞機(jī)械化施工。左右，二者最大距離 100米，重修截水墻工程大約開挖 萬立方米，混泥土 2萬立方米，回填砂礫石約 立方米，大大增加了投資，若采用防滲連接措施，工程處理難度大，且易出問題。岸坡過陡不利于土石壩與岸坡的連接，由地形條件可知壩軸線如果在原截水墻軸線上，向上游或向下游平穩(wěn)，則軸線在河床部都將伸長。 第五節(jié) 調(diào)洪計算成果及結(jié)論 設(shè)計方案的調(diào)洪計算成果如表： 洪水頻率 洪峰流量 m179。/s 小于下游允許下泄流量 450m179。/s； 1V ， 2V 時段 t? 始末 的水庫蓄水量 m179。 水電工程的建筑物的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)取決于 建筑物的等級，并分為正常使用（設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)）和非正常運(yùn)用（校核標(biāo)準(zhǔn)）兩種情況。村莊、農(nóng)田以免受到洪水威脅，因此對水庫在 設(shè)計和運(yùn)行時必須首要注意水庫的防洪問題。 ，厚 11 米，已砌至河床表面，若利用需進(jìn)行防滲和加固處理 。 ③水泥：可由山西省大同市調(diào)入。 處黃土料場，共計儲量 10 萬立方米、運(yùn)距 1 公里內(nèi)。從壩址上游 1200 米到下游 1000 米之內(nèi)，估計可開采卵石 萬立方米，砂礫石料則儲量更大，用之不歇。 壩址左岸巖石走向東北 西南，傾向 東南、西北，巖石為直立，可能有些透水。 ② 太古代 片麻巖分布于各山包及山坡上，其中包括花崗片麻巖、角閃片麻巖及巖脈等。大的卵石為片麻巖。 下游水位流量關(guān)系 根據(jù)壩址下游河道縱坡及河道橫斷面用均勻流公式計算得水位 流量關(guān)系曲線見表 11。據(jù)傳 1917 年的大洪水將一塊約 立方米、重 200余噸的大石頭向下游推移了 200 多步（約 240米）。 灌區(qū)土壤為洪積或坡積的砂壤土和亞沙壤土。按水文產(chǎn)匯流特征分類屬于變質(zhì)巖石山區(qū)。守口堡以上流域幾乎全在內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)。/s） 調(diào)洪計算求得 設(shè)計洪水位下泄流量（ m179。對泥沙淤積太嚴(yán)重的河流，可用死庫容作為淤沙庫容，其容積大小根據(jù)水庫預(yù)期使用年限計算確定， 所以死庫容由淤沙庫容確定即 V 死 =V 沙 。 壩基為花崗片麻巖，基巖摩擦系數(shù) f=。 守口堡水利樞紐工程大壩由擋水壩、溢流壩、底孔壩段等建筑物組成。 本工程為三等工程，大壩按Ⅲ級建筑物設(shè)計。 。根據(jù)水電工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，該工程建筑物的設(shè)計級別如表 11： 表 11 守口堡水利樞紐工程建筑物的設(shè)計級別 工程級別 主要建筑物級別 次要建筑物級別 臨時建筑物級別 三 3 4 5 大壩的結(jié)構(gòu)安全級別為 3 級，次要建筑物如導(dǎo)墻的結(jié)構(gòu)安全級別為 4級。） 740 用水調(diào)節(jié)計算 死庫容（萬 m179。/s） 4 第二章 設(shè)計基本資料 第一節(jié) 流域概 況及水文氣象資料 一 、 流域概況 黑水河 發(fā)源于內(nèi)蒙古自治區(qū)豐鎮(zhèn)縣渾源窯子鄉(xiāng)旗桿梁村北的平頂山南麓，流流至守口堡村附近穿過長城進(jìn)入山西省陽高縣境內(nèi)，自守口堡出山后，以西北 東南方向進(jìn)行，到北徐屯流入柳林河，于天鎮(zhèn)縣劉家莊匯入南洋河，屬于永定河支流。河網(wǎng)發(fā)育，植被差，水土流失嚴(yán)重。冰凍 厚度及 凍土層厚度均較厚。 二、氣候特征 氣溫 5 多年平均氣溫 ℃ 極端最高溫度 ℃（ 1978 年 7月 6日） 極 端 最 低 溫 度 ℃（ 1972 年 1 月 26 日） 表 1 月氣溫特征℃ 項目 1月 2 月 3月 4月 5 月 6月 7月 8月 9 月 10 月 11 月 12 月 平均氣溫 最高溫度 25． 7 最低溫度 注：平均每年日氣溫穩(wěn)定通過 0℃的天數(shù)為 232 天（天鎮(zhèn)縣資料） 霜期 霜期開始日期 最早 9 月 22 日 平均 10 月 4 日 霜期終了日期 最晚 5 月 14 日 平均 4 月 29 日 平均全年無霜期 157 天 相對濕度（天鎮(zhèn)縣資料） 表 2 月相對濕度 項目 1 月 2 月 3 月 4 月 5月 6月 7月 8月 9月 10 月 11 月 12月 全年 相對濕度 % 平均 46 46 45 41 39 51 68 70 61 54 51 48 52 最小 2 0 0 0 0 2 9 12 4 3 2 5 0 地面溫度 多年平均地面溫度 ℃ 極端最高地面溫度 ℃（天鎮(zhèn)） 極端最低地面溫度 ℃（天鎮(zhèn)