【正文】 壩（一級建筑物）按千年一遇設(shè)計，五千年一遇校核，萬年一遇保壩。水庫主要任務是調(diào)節(jié)水量，供秦皇島市和港口碼頭、鋼鐵基地及灤河下游地區(qū)農(nóng)業(yè)用水，結(jié)合引水發(fā)電、水面養(yǎng)殖、洪水錯峰等，可得到綜合利用的效果。供水原則是：在滿足城市生活、工業(yè)用水的同時，對農(nóng)業(yè)也給以一定的重視。 I83壩線重力壩樞紐設(shè)計基本資料 水文分析A、年徑流：青龍河流域水量豐沛，是灤河流域水資源蘊藏量較大的一條支流，年徑流由年降雨產(chǎn)生。以土門子與桃林口1971~1977年同期系列統(tǒng)計，土門子~桃林口以上洪量60%以上，而其面積占桃林口以上總面積的42%。從泥沙的組成情況來看，泥沙顆粒較粗，中值粒徑為0．0375毫米，淤沙浮容重9kN/m3/立方米，內(nèi)摩擦角為12度。 工程地質(zhì) 區(qū)域地質(zhì)桃林口水庫庫區(qū)屬于中高山區(qū)，構(gòu)造剝蝕地形。庫區(qū)及其周邊控制性的斷層有秦皇島—建昌營和灤南—盧龍斷裂。近期壩地區(qū)未發(fā)生大于4級以上地震，鄰區(qū)地震活動有一定影響，1983年8月河北省地震局在《桃林口水庫工程地震基本烈度鑒定書》中確定，一、二壩段位于北I區(qū)，屬相對穩(wěn)定區(qū)，基本烈度為6186。因此，在非可溶性巖層分布區(qū)，沒有向庫外滲漏的可能性。b. 400米，兩側(cè)巖石破碎嚴重、無膠結(jié)現(xiàn)象，出露于I83壩線右岸壩頭附近。 I83壩線主要工程地質(zhì)情況表地形地貌構(gòu)造剝蝕—中低山地形,不對稱“U”形峽谷，右岸較陡，左岸較緩，階地不發(fā)育。各項施工輔助企業(yè)、倉庫及生活用房等臨建設(shè)施布置在壩址下游兩岸。、。 三壩段地形、地質(zhì)、交通等條件比較表壩類 段別 第一壩段第二壩段第三壩段地形條件河谷較窄，適于修建混凝土壩；溢流表孔、底孔等泄水建筑物可放在主河床。工程項目多。壩基有斷層F8通過。相比之下，在三道河村附近，右岸巖層傾向上游，層次分明較為完整，條件較好，故以I83壩線作為第一壩段的代表。最厚達8cm，性質(zhì)松軟，表面潤滑，摩擦系數(shù)較低且?guī)r層走向與河流平行，不宜作為壩基。 壩型選擇桃林口水庫，位于北緯40度地區(qū)。經(jīng)過上述比較分析，I83壩線以混凝土重力壩為宜。遇校核洪水泄洪時，保護電站免淹的工程措施復雜。比較上述兩個方案，方案II雖增加了一條引水隧洞，相應增加了工程費用，但由于減少了土石開挖方量，且增加了6m的發(fā)電水頭。 計算= （3上游壩坡系數(shù)為n=0～，為安全起見，取n=下游壩坡系數(shù)為m=～，為安全起見，取m=上游起坡點高度即為（1/3～2/3）（）=～取=39m， 在上游游折坡點高程為120m。WES曲線可按參考《水工建筑物》式266計算： （39） （3工作閘門的門軸高程常采用（～）倍門高=（～）=～,設(shè)計取門軸高為8m。c、閘墩高度的確定，閘墩的高度和閘門的提開有關(guān)，同時也與交通橋的布置有關(guān)，交通橋高程原則上與擋水壩高程相同，但由于校核水位較高，為保證漂浮物等對橋梁不產(chǎn)生撞擊作用。交通橋和閘墩間留出10cm的縫，便于橋梁的吊裝。（參考《水工設(shè)計手冊》6） 墻的設(shè)計溢流壩兩側(cè)設(shè)邊墩，也稱邊墻?！榱耸顾髌巾?，減少水頭損失，避免出現(xiàn)負壓、空蝕和振動等不利的現(xiàn)象。隨著水流流速的增大，漩渦中心的壓力漸越減小，導致負壓增大，引起空蝕破壞和結(jié)構(gòu)振動。進口曲線常采用1/4橢圓曲線，以滿足金庫水流不產(chǎn)生有害情況的要求且緊接進水口處的泄水孔斷面為矩形。（2）洞身段 洞身段斷面采用56m,，為了保證形成穩(wěn)定的無壓流，孔頂高度應有安全裕幅，在直線段，設(shè)計孔深為矩形。為了達到次工程目的，往往在閘墻內(nèi)設(shè)置繞過檢修閘門的平壓管，(m)，平壓管水力學公式： （3 設(shè)計情況 同樣查得： 所以： 故： （48 ）下游水深由于，則應設(shè)消力坎。11）式中：q—護坦上單寬流量； —上下游水位差；—經(jīng)驗系數(shù)；～。17）得出： （4②曲線段長度 （428）根據(jù)以上步驟，計算壩面水深如下：表42 上切點至鼻坎頂水面線計算表XiYiH+ Yiα025δhph 自然摻氣后的水面線當水流流速較大時，水自由表面便產(chǎn)生摻氣現(xiàn)象，使水深增大，根據(jù)SDJ2178第56條規(guī)定：計算溢流壩邊深水面線時，當時應考慮波動及摻氣的影響。護坦處導墻高為+（～）=+（～）=～ m。AB段： 所以CD段： 所以DE段： 所以EF段： 所以 局部水頭損失各水頭損失系數(shù)ζ均由《水力學》。 計算公式（1）抗滑穩(wěn)定計算本設(shè)計按抗滑穩(wěn)定摩擦公式計算重力壩的穩(wěn)定性，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的公式： （56） 式中：n—上游壩坡坡率，；m—下游壩坡坡率，；，分別作用在上下游邊坡上的主應力。根據(jù)每塊的形心點位置利用幾何關(guān)系求得：（2）地震動水壓力 （見《水工建筑物》P21）（3）地震動土壓力 （見《水工建筑物》P22）其中： —靜土壓力，即為水平泥沙壓力；—地震動土壓力系數(shù)，查《水工建筑物》表2—7知。 壩基應力上游邊緣應力： 下游邊緣主應力： 計入揚壓力情況： 壩基應力上游邊緣正應力：所以滿足設(shè)計要求。通?？煞譃橄铝袇^(qū)域：圖61 壩體混凝土分區(qū)標號圖Ⅰ區(qū)——上下游最高水位以上的壩體表層混凝土。 壩體分縫為了滿足施工要求，防止壩在運用期間由于溫度變化和地基不均勻沉降導致壩體裂縫，以及進行分期施工的要求，需要在壩內(nèi)進行分縫。因壩基溫度較底，～ 薄層澆注，以利散熱。以便于鉆孔灌漿及設(shè)備搬運。 壩內(nèi)廊道系統(tǒng)橫剖面圖 止水和排水 橫縫止水 永久性橫縫：縫面位鉛直平面，縫內(nèi)部灌漿，根據(jù)地基及溫度情況可留1~2cm的縫寬（基巖良好時也可不留）?！⑴c壩基防滲帷幕連接，形成整體。排水管上端上端通至或溢流壩以下2～3m處，中間與各層縱向排水廊道相同連，下端通至底層排水廊道。壩頂做成向兩側(cè)的橫坡，坡度i=1%，坡端設(shè)排水溝2015cm（寬高），通過排水管引至上游水庫，排水管直徑20cm。工作橋上布置固定式或移動式啟閉機械，如果壩頂同時作為公路或鐵路的通道時需要設(shè)交通橋，橋梁的布置高程必須使最大設(shè)計洪水位的上邊，并使閘門吊起的最低點和門軸與溢流水面線保持足夠的距離，使漂浮物能通暢排泄，地震區(qū)溢流壩的壩頂工作橋、交通橋等結(jié)構(gòu)應盡量減輕重量，加強與閘墩的連接，增加閘墩的側(cè)面剛度。每層廊道之間的排水管，布置成鉛直，不宜有彎頭，以免堵塞。橫縫止水后設(shè)排水井，井斷面尺寸取80cm90cm。止水片材料用紫銅片，～。時，基礎(chǔ)灌漿廊道可以分層的平洞代替。 壩體廊道系統(tǒng) 為滿足灌漿、排水、觀測、交通、閘門操作及電場敷設(shè)等要求，需在壩體內(nèi)設(shè)置各種用途的廊道。橫縫間距一般為12～20m，超過20m或小于12m時要求有論證。Ⅱ區(qū)——上下游水位變化區(qū)的壩體表層混凝土，采用3～5m厚的抗?jié)B、抗凍并具有抗侵蝕性的混凝土采用標號為C15 S8 D200。壩底應力上游邊緣主應力： 下游邊緣主應力： 計入揚壓力的情況壩基應力上游邊緣應力： 滿足規(guī)范要求。 穩(wěn)定計算 滿足抗滑穩(wěn)定要求。水平泥沙壓力 （5（2）應力計算公式a.、壩基上下邊緣的正應力 （532）式中：ξ—局部水頭損失系數(shù)，； t—攔污柵柵格厚度，t=3cm，b=6cm ； β—柵格的斷面形狀系數(shù)，根據(jù)水力學查表得β=； θ—柵格的傾角，θ=90176。各斷面壓強連線即為泄水孔壓坡線，一般要求任意斷面壓強不得低于是2m高水柱。29）式中：h—不計入波動及摻氣的水深； —計入波動及摻氣的水深； v—不計入波動及摻氣的計算斷面上的平均流速； ξ—修正系數(shù)，~，當v＞20m/s時，設(shè)計取ξ=。24）Α為直線段壩面與水平方向的夾角。19） （412） （49）L=（～） （4 溢流壩消能設(shè)計與計算 消能形式的選擇由于尾水位高程較大，因此考慮采用底流消能，底流消能雖然工程量大但其工作安全可靠，可用性強，因此可優(yōu)先選用，本設(shè)計采用底流消能。兩閘門的空間體積近似為：取灌水時間為2小時，則平壓管面積為：。工作閘門后的底坡可全部做成渥奇曲線，也可連一直線段。所以橢圓方程為： （3本設(shè)計中取下游收縮邊墻的斜率為1：10；圓倒角半徑；錯距。d、底孔的體型設(shè)計（1）進口曲線的確定：進口曲線由進口曲線段（AB段），曲線后的壓坡段（BC段），止水段（CD段），檢修閘門槽段及門槽后部的壓坡段（EF段）組成。 邊墻高度的確定詳見水力計算部分。邊墩從壩頂延伸到壩趾，對于挑流消能做到與鼻坎平齊即可。圖33 交通橋布置圖b、工作橋的布置，為了安裝閘門啟閉機械和管理需要，常在閘墩上設(shè)工作橋，設(shè)計采用“T”形裝配式板梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)工作閘門提開情況和門軸吊點位置。d、閘墩長度的確定，閘墩的長度應滿足結(jié)構(gòu)布置得要求，一般與底板等長或稍長于底板，設(shè)計閘墩的長度采用25m。b、檢修閘門的選用和布置檢修閘門用于短期擋水，以便于對工作閘門，建筑物及機械設(shè)備進行檢修，一般在靜水中啟閉，檢修閘門和工作閘門留有1～3m的凈距。11） （3 （3（1）布置于河道主流位置，沿壩軸線。根據(jù)I83壩軸線地質(zhì)剖面圖畫出壩軸線。比方案I更為合理。方案II：主河槽從右到左分別為溢流壩部分、底孔部分，兩岸山坡為非溢流部分。右岸巖石裸露坡陡，左岸山坡較緩，基巖被山麓堆積物所覆蓋。壩基及兩岸巖層又夾有軟弱巖層或夾泥層，故不宜修建拱壩或其它類型的輕型混凝土壩。VII壩線，壩基為串嶺溝板巖，巖層強度較低，還有軟弱層。傾向河中，傾角較高，建壩蓄水以后，存在不穩(wěn)定因素及繞壩滲漏。對壩體穩(wěn)定不利。切層的夾泥厚3~5cm,且傾向下游。不宜修建當?shù)夭牧蠅?。而其共同點卻是都存在有軟弱夾泥層。先進行壩段比較，在此基礎(chǔ)上選擇壩線。 效益以1984年價格水平及費用標準計算。起土料場主要有莊窩、土臺子等七處，沙礫卵石料場主要有南杖桃林口等八處，全部儲量有待進一步探查。傾向NE，傾角56186。青龍河與鄰谷沙河之間分布有大 面積的石英斑巖，斑狀花崗巖及火成巖的侵入體，組成了相對隔水層，不利于地下水的活動。按7186。沿線有泉群出現(xiàn)。沿河形成不對稱河谷，由于構(gòu)造運動影響，河流不斷下切，于堆積岸形成階地，侵蝕岸形成陡崖，組成本區(qū)地層有：太古界、下元古界、震旦系、侏羅系及火成巖侵入體和第四紀等。E、流域多年平均氣溫為攝氏10186。 洪水計算成果表項目洪峰流量(秒立米)洪量(億立米)24小時三天六天三十天特征值均值2000CVCS/CV頻率(%)320402960022480196801600011328021068057360105000202920 桃林口水庫壩址以上不同頻率設(shè)計 洪水過程線時間不同頻率(%)流量(秒立米)月日時25107242294680348237829624197417218005505002522300190010508006304268720351200900740644663379150011008918762257732750