【正文】 沙的最大石塊粒徑 dmax=5cm., 泥沙止動(dòng)流速的計(jì)算 Uc 為泥沙起動(dòng)流速，根據(jù)河流泥沙情況可選用有關(guān)的公式計(jì)算。 垂直水壓力 PV按水重計(jì)算。 1 chh? ? ? ? ??? 荷載組合可分為基本組合和特殊組合兩類(lèi)。由于下游的實(shí)有比能大，表面旋滾將涌向上游，并淹沒(méi)收縮斷面，形成淹沒(méi)式水躍。 在本次設(shè)計(jì)中，護(hù)坦厚度采用 ，且厚度 均勻。 （ 4）消力戽消能：消力戽消能是在溢流壩址設(shè)置一個(gè)半徑較大的反弧戽斗，戽斗的挑流鼻坎潛沒(méi)在水下，形不成自由水舌，水流在戽內(nèi)產(chǎn)生旋滾，經(jīng)鼻坎將高速的主流挑至表面。 確定消能形式 （ 1）挑流消能 :挑流消能是利用鼻坎將下泄的高速水流向空中拋射 ,使水流擴(kuò)散 ,并摻入大量空氣，然后跌入下游河床水墊后 ,形成強(qiáng)烈的旋滾 ,并沖刷河床形成沖坑 ,隨著沖坑逐漸加深，水墊愈來(lái)愈厚 ,大部分能量消耗在水滾的摩擦中 ,沖坑逐漸趨于穩(wěn) 定 .挑流消能的工程量小、投資省 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢修施工方便 .但 下游局部沖刷不可避免 ,一般適用于巖基比較堅(jiān)固的高壩或中壩。但是，考慮到該壩屬于低壩，應(yīng)盡量取大值，最終定為 。設(shè)兩曲線相交點(diǎn)坐標(biāo)為（ x,y） ,易知下游壩面直線斜率為 k=,堰頂曲線在焦點(diǎn)處斜率為曲線方程對(duì) x 求導(dǎo)： )0 2 ( 39。 堰型的確定 溢流面由頂部曲線段、中間直線段和下部反弧段三部分組成。 重力壩的泄水方式主要有開(kāi)敞式溢流和孔口式溢流，前者除泄洪外還可以排除冰凌或其他漂浮物；設(shè)置閘門(mén)時(shí)，閘門(mén)頂高程大致與正常高水位齊平，堰頂高程較低，可利用閘門(mén)的開(kāi)啟高度調(diào)節(jié)水位和下泄流量，適用于中小型工程，采用開(kāi)敞式溢流水庫(kù)有較大的泄洪能力，本設(shè)計(jì)采用開(kāi)敞式溢流。左邊墩厚 2m，中墩寬 2m，右邊墩寬 2m。 右岸為進(jìn)水閘， 與溢流壩軸線夾角為 34176。 中砂層有振動(dòng)液化的可能，應(yīng)挖去。 地質(zhì)特性從上至下概況如下： 中沙層（ Q4a1+p1）：黃褐色，長(zhǎng)石、石英質(zhì)，均粒結(jié)構(gòu)，稍濕 — 飽和，松散 — 稍密狀態(tài)，層厚 。設(shè)計(jì)基本地震加速度為 。一般間隔 34年，多者 78 年就會(huì)出現(xiàn)一次豐水年。 水文 資料 朱家灘樞紐布置在坪頭鎮(zhèn)上游 的渭河主干流上，在小水河匯入口下游 處。 51′之 間，樞紐布置在陜西省寶雞市陳倉(cāng)區(qū)坪頭鎮(zhèn)上游 的 渭河主流上，上游距小水河匯入口 ，電站壩址以上控制流域面積 ， 電站處于渭河干流及其流域的中部。隨著改革開(kāi)放的深入發(fā)展，經(jīng)過(guò) 20多年的建設(shè)，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但與東部、南部省市相比，與全國(guó)平均水平相比仍有較大的差距。在中央西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略決策感召下，寶雞市各縣（區(qū)）、鄉(xiāng)各級(jí)政府，決心開(kāi)發(fā)當(dāng)?shù)刭Y源，把資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，確定新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，帶領(lǐng)群眾實(shí)現(xiàn)奔小康目標(biāo)。 渭河發(fā)源于甘肅省渭源縣的烏鼠山，流經(jīng)甘肅、寧夏、陜西三省 26 個(gè) 縣（市），全長(zhǎng) 818km， 總流域面積 萬(wàn) km2。電站壩址以上控制流域面積 ，其下游 28Km處有林家村水文站，控制流域面積 30661km2，該區(qū)間流域面積 ，占林家村水文站以上流域面積的 %。 根據(jù)林家村（ 1944～ 2020） 58 年系列洪水資料，加 1933 年歷史調(diào)查洪水Q=6890 m3/S，進(jìn)行頻率分析采用皮 Ⅲ型頻率曲線 目估適線，得出林家村水文站不同頻率的洪峰流量，再用面積比擬法換算到朱家灘水電站壩址處，其洪水成果詳見(jiàn)表。 壩址區(qū)工程地質(zhì)概況 （ 1） 地形地貌 工程區(qū)位于秦嶺中低山區(qū)，渭河蛇曲發(fā)育，自西向東流經(jīng)本區(qū)，地面高度675m（渭河河谷） ~（強(qiáng)家山）。 卵石層（ Q4a1+p1）：由石英巖、花崗巖碎塊組成，亞園形，一般粒徑 58cm，最大 30cm，充填沙 15%。 壩址基巖 物理力學(xué)參數(shù) 壩 基砂卵石層物理、力學(xué)指標(biāo)建議值表如下表 1— 2。 ，閘底板表面高程為 681m，閘孔寬為 ，設(shè)胸墻 頂部高程為 695m， 底部高程為 685m,胸墻高 10m。閘底板 頂面 高程 679m，閘關(guān)閉后閘門(mén)頂高程 684m。 洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定 洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定：本次設(shè)計(jì)的溢流重力壩是Ⅴ級(jí)建筑物，根據(jù) GB50201— 94表采用 10 年一遇的洪 水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)， 50 年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。設(shè)計(jì)要求：（ 1）有較高的流量系數(shù)，泄流能力大；（ 2）水流平順，不產(chǎn)生不利的負(fù)壓和空蝕破壞；（ 3）體型簡(jiǎn)單，造價(jià)低，便于施工等。???????????? ???????? kxxy 反弧段設(shè)計(jì) 堰頂高程 ，壩基高程 ，溢流壩高度 14m。 確定上游水位 由上游水位流量關(guān)系，可以繪制上游水位流量關(guān)系曲線。 （ 2）底流式消能 :底流消能是在壩址下游設(shè)消力池 ,消力坎等 ,促使水流在限定范圍內(nèi)產(chǎn)生水躍 ,通過(guò)水流內(nèi)部的旋渦、摩擦、摻氣和撞擊消耗能量 。戽內(nèi)、外水流的旋滾可以消耗大量能量，因高速水流桃到表面，減輕了對(duì)河床的沖刷。 護(hù)坦的材料和細(xì)部構(gòu)造：校核情況下的臨界水深為 hk= ,收縮斷面水深 hc=,則 hkhc ,因此壩趾出的水流為急流，而河渠中的水流一般多屬緩流，其水深 ht大于臨界水深 hk，故此處必發(fā)生水躍，可利用水躍進(jìn)行消能。 淹沒(méi)度系數(shù)公式 因?yàn)榍耙雅忻鹘ㄖ锵掠嗡鳛檠蜎](méi)式水躍銜接， hthc39?；窘M合屬于設(shè)計(jì)情況或正常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載組成。 a. 正常蓄水位： 上游水平水壓力： 1 2( 6 8 7 . 5 6 7 3 . 1 0 2 9 8 05)HP K N? ? ? ?? （→） 下游水平水壓力： 2 ( ( 6 8 0 6 7 8 ) 1 0 + ( 6 8 0 6 7 3 . 5 ) 1 0 ) ( 6 7 8 6 7 3 . 5 ) /2 = 1 9 1 . 3 K NHP ? ? ? ? （←） 上游垂直水壓力： 1 VP ? 下游垂直水壓力： 2 VP ? b. 設(shè)計(jì)洪水位： 上游水平水壓力：1 ( ( 6 9 1 .7 5 6 8 7 .5 ) 1 0 + ( 6 9 1 .7 5 6 7 3 .5 ) 1 0 ) ( 6 8 7 . 5 6 7 3 .5 ) /2 = 1 5 7 5 K NHP ? ? ? ??（ ） 下游水平水壓力： 2 ( ( 6 8 7 6 7 8 ) 1 0 + ( 6 8 7 6 7 3 .5 ) 1 0 ) ( 6 7 8 6 7 3 .5 ) /2 = 50 K NHP ? ? ? ??（ ） 上游垂直水壓力： 1 VP ? 下游垂直水壓力： 2 615KNVP ? c. 校核洪水位： 上游水平水壓力：1 ( ( 6 9 3 .5 6 8 7 .5 ) 1 0 + ( 6 9 3 .5 6 7 3 .5 ) 1 0 ) ( 6 8 7 .5 6 7 3 .5 ) /2 = 1 7 2 1 .3 K NHP ? ? ? ??（ ） 下游水平水壓力： 2 ( ( 6 8 8 .4 6 7 8 ) 1 0 + ( 6 8 8 .4 6 7 3 .5 ) 1 0 ) ( 6 7 8 6 7 3 . 5 ) /2 = 5 4 0 .8 K NHP ? ? ? ??（ ） 上游垂直水壓力： 1 VP ? 下游垂直水壓力： 2 82 10=820K NVP ?? （ 3） 揚(yáng)壓力 U 根據(jù)規(guī)范，排水處揚(yáng)壓力折減系數(shù)取 =? ，揚(yáng)壓力的計(jì)算過(guò)程如下： a. 正常蓄水位 U = 0 . 3 1 0 2 1 5 . 3 + ( 1 0 ( 6 8 7 . 5 6 8 0 ) 1 . 2 4 / 2 ) +0 . 2 1 0 ( 6 8 7 . 5 6 8 0 ) ( 1 5 . 3 4 ) / 2 = 3 5 6 . 6 K N? ? ? ? ? ?? ? ? b. 設(shè)計(jì)洪水位 U = 0 . 3 1 0 ( 6 8 7 6 7 3 . 5 ) 1 5 . 3 + ( 1 0 ( 6 9 1 . 7 5 6 8 7 ) 1 .2 4 / 2 + 0 . 2 1 0 ( 6 9 1 . 7 5 6 8 7 ) ( 1 5 . 3 4 ) / 2 = 7 8 7 . 3 KN? ? ? ? ? ?? ? ? U = 0 . 3 1 0 ( 6 8 8 . 4 6 7 3 . 5 ) 1 5 . 3 + ( 1 0 ( 6 9 3 . 5 6 8 8 . 4) 1 . 24 / 2 ) + 0 . 2 1 0 ( 6 9 3 . 5 6 8 8 . 4 ) ( 1 5 . 3 4 ) / 2 = 2 2 4 . 7 KN? ? ? ? ?? ? ? ? （ 4） 泥沙壓力 PS 一般計(jì)算年限取 50~100 年，水平泥沙壓力 PS為： 221 4522 ss sb sP h tg ?? ???????? 式中： sb? — 泥沙的浮容重， KN/m179。 本設(shè)計(jì)選用張瑞瑾泥沙啟動(dòng)流速公式： 0. 14 0. 50. 720. 140. 50. 7210( ) ( 000 605 ) 10( ) ( 036 7 036 7 1010 000 605 ) / 036 7spjpjhhU c dddms???? ????? ? ??? 則 止動(dòng)流速 Uz 為： 0 . 6 7 5 0 . 5 6 2 /1 . 2 1 . 2czUU m s? ? ? 沖沙流速的計(jì)算 (1)開(kāi)啟沖沙閘，要求沉沙槽斷面流速達(dá)到能夠沖洗槽內(nèi)全部淤泥以及隨沖沙水流帶入槽內(nèi)的群體泥沙，則 沖沙流速為： 113601136( 1 . 2 ~ 1 . 4 ) 4 . 6( 1 . 2 ~ 1 . 4 ) 4 . 6 0 . 0 0 0 0 3 6 7 8 . 50 . 2 6 2 ~ 0 . 3 0 5 /c p j iV d hms? ? ?? ? ?? 式中， d0沖沙流量相應(yīng)的河道運(yùn)動(dòng)推移質(zhì)泥沙的平均粒徑； h0i沉沙槽內(nèi)水位至底板面上的水深。 (2) 外形輪廓： 應(yīng)能滿足過(guò)閘水流平順，側(cè)向收縮小，過(guò)流能力大的要求。 胸墻設(shè)計(jì) （ 1）作用：當(dāng)水閘擋水高度較大時(shí)，可代替一部分閘門(mén)高度。 工作橋底部高程與閘室底板高程的差值約等于閘門(mén)高度的 2倍再加 ～ 的富余高度，所以工作橋底部高程為 。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，將鋪蓋長(zhǎng)度取 ，厚度取 1m. 設(shè)置防滲鋪蓋后，沖沙閘底板上作用的滲透壓力減小為： ： 1 8 / ( 1 8 2 2 . 5 ) 7 . 5 1 0 1 8 / 2 3 0 0U K N? ? ? ? ? ? ? 2. 設(shè)計(jì)洪水位情況下： 1 8 / ( 1 8 2 2 . 5 ) 4 . 7 5 1 0 1 8 / 2 1 9 0U K N? ? ? ? ? ? ? 3. 校核洪水位情況下： 1 8 / ( 1 8 2 2 . 5 ) 5 . 1 1 0 1 8 / 2 2 0 4U K N? ? ? ? ? ? ? 沖沙閘閘室穩(wěn)定驗(yàn)算 閘室的穩(wěn)定性是指閘室在各種荷載作用下，滿足 ： ① 平均基底壓力不大于地基的容許壓力； ② 不發(fā)生明顯的傾斜，基底壓力的最大值與最小值之比不大于規(guī)定的容許值； ③ 不至沿地基面或深層滑動(dòng)。 底流消能具有流態(tài)穩(wěn)定，消能效果好 ,對(duì)地質(zhì)條件和尾水變幅適應(yīng)性強(qiáng)及水流霧化等優(yōu)點(diǎn) ， 但工程量大 ， 不宜排漂或排冰 。 h c″ 躍后水深（ m）； h s′ 出池渠道水深（ m）； △ Z出池落差（ m） 222 2 222scqqZg h gh???? ? ?? ?? 222 2 2 5 32 .04 5 32 .04 5 2 2 ??? ? ???? ? ? ? 計(jì)算得 d0,尾坎高度設(shè)計(jì)為 2m。閘孔泄水時(shí)的上 ,下游水位差 (m)； k1消力池底板計(jì)算系數(shù) ,可采用 ～ . k2消力池底板安全系數(shù) ,可采用 ～ ； U作用在消力池底板底面的揚(yáng)壓力 (kPa)； W作用在消力池底板頂面的水重 (kPa)； Pm作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力 (kPa),其值可 取躍前收縮斷面流速水頭值的 5%；通常計(jì)算消力池底板前半部的脈動(dòng)壓力時(shí)取 +號(hào) ,計(jì)算0 sd h h Z? ???? ? ? ? 消力池底板后半部的脈動(dòng) 壓力時(shí)取 號(hào)； γ b消力池底板的飽和重度 (kN/m3 ). 消力池末端厚度 ,可采用 t/2,但不宜小于 . 表 4— 6 消力池底板厚度計(jì)算 上游水位 下游水位 上下游水位差 單寬流量 K1 閘底板厚度 校核水位 設(shè)計(jì)水位 687 正常蓄 水位 678 取閘底厚度