【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 工程，要求工業(yè)供水保證率 97%，農(nóng)田灌溉保證率 75%。該工程屬Ⅲ等工程，主要建筑物按 3 級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。由于下游有重鎮(zhèn)，因而設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇洪水，洪峰流量 3100m3/s，校核洪水的洪峰流量 4550 m3/s，正常蓄水位 605m,死水位 588m，相應(yīng)死庫(kù)容為1075 萬(wàn) m3。 根據(jù)銅錢(qián)壩水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn) ,推求得 典型洪水過(guò)程線(xiàn)與設(shè)計(jì)、校核洪水過(guò)程線(xiàn)，通過(guò)調(diào)洪計(jì)算得銅錢(qián)壩特征水位，其中正常蓄水位為 605m，設(shè)計(jì)洪水位高程為 ，校核洪水位為 。根據(jù)壩址區(qū)工程地質(zhì)概況比選出 Ⅲ Ⅲ ′壩軸線(xiàn)和修筑碾壓混凝土重力壩。根據(jù)重力壩的地基開(kāi)完要求定出相應(yīng)的開(kāi)挖高程 565m，從而確定了最大壩高 。根據(jù)理論及工程經(jīng)驗(yàn)初步擬定壩體剖面圖，經(jīng)過(guò)計(jì)算得知穩(wěn)定和應(yīng)力均滿(mǎn)足要求。泄水建筑物主要為溢流壩段，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出實(shí)用堰的 WES 曲線(xiàn)坐標(biāo)和下游挑流消能的反弧段，又由此推求出下泄水流的水面線(xiàn)、挑距和沖坑深度，得出泄流能力和挑流消能滿(mǎn)足要求。根據(jù)泄水、排沙等要求設(shè)計(jì)出排沙底孔的尺寸和閘門(mén)形式，根據(jù)供水要求確定出飲水管道的位置和尺寸。在構(gòu)造 設(shè)計(jì)處詳細(xì)選定了壩頂、廊道、排水系統(tǒng)及橫分的形式、尺寸、位置及與相應(yīng)建筑物的連接方式。由于 Ⅲ Ⅲ ′ 處得壩基和岸坡存在地址問(wèn)題，故進(jìn)行回填混凝土、固結(jié)灌漿和帷幕灌漿的措施，以加強(qiáng)壩體的穩(wěn)定，防止壩周?chē)臐B漏破壞，增加大壩的可靠性。 銅錢(qián)壩為碾壓混凝土重力壩，共分為 11 個(gè)壩段， 14壩段為左岸擋水壩段， 58壩段為溢流壩段， 911為右岸擋水壩段，排沙底孔位于 4壩段，引水管道位于 9壩段，壩頂全長(zhǎng) ，壩頂高程為 ，最大壩高為 2 。采用溢流壩和排沙底孔聯(lián)合泄洪的方式，消 能方式都為挑流式。 工程特征表 表 11 工程特征表 工程名稱(chēng) 銅錢(qián)壩水利樞紐工程 建設(shè)地點(diǎn) 陜西省漢中市勉縣 所在河流 玉帶河 Ⅰ．水文特征 壩軸線(xiàn)全長(zhǎng) 設(shè)計(jì)洪峰流量(P=1％ ) 2160m3/s 二 .泄洪建筑物 形式 溢流壩結(jié)合底孔 校核洪峰流量 (P=％ ) 3324m3/s Ⅱ．水庫(kù)特征 堰頂高程 598m 正常蓄水位 605m 單寬流量 設(shè)計(jì)洪水位(P=1％ ) 消能方式 鼻坎挑 流 校核洪水位(P=％ ) 每孔凈寬 13m 興利庫(kù)容 5264 萬(wàn) m3 孔數(shù) 5 個(gè) 防洪庫(kù)容 () 1136 萬(wàn) m3 死庫(kù)容 (588m 以下 ) 1075 萬(wàn) m3 孔口尺寸 3m Ⅲ .主要建筑物 進(jìn)口底部高程 580m 一 .大壩 孔數(shù) 1 個(gè) 壩型 常態(tài)混凝土重力壩 設(shè)計(jì)洪水最大流 速 地震基本烈度 Ⅶ度 壩頂高程 底孔工作門(mén) 弧形、液壓?jiǎn)㈤]機(jī) 最大壩高 事故檢修門(mén) 平板門(mén)、直升式啟閉機(jī) 3 第 2 章 水文氣象 流域水文概況 玉帶河發(fā)源于寧強(qiáng)縣巴山箭竹嶺，流貫寧強(qiáng)縣境內(nèi)，由南向北，于勉縣銅錢(qián)壩處流入漢江，河道曲折，高山植被良好，海拔 1000m 以下墾荒坡地少，河道總長(zhǎng) 110 km，河床平均比降 3‰ ，下游河床比降為 1/6001/800。壩址以上集水面積 798 km2。集水區(qū)呈狹長(zhǎng)形，流域平均高程為 1100m，多年平均降雨量 1000mm1100mm，由 “ 陜西省年降雨量等值線(xiàn)圖 ” 上可見(jiàn)，降水量分布由上游向下游遞減，且寧強(qiáng)、鐵鎖關(guān)一帶為暴雨中心。銅錢(qián)壩 水庫(kù)壩址位于武侯鎮(zhèn)站與鐵索關(guān)站之間，以武侯鎮(zhèn)為控制站，進(jìn)行漢江上游年平均徑流平衡計(jì)算，推求出鐵索關(guān)至銅錢(qián)壩的區(qū)間年徑流，得銅錢(qián)壩處的徑流。洪水分析與計(jì)算見(jiàn)調(diào)洪計(jì)算。 洪水分析計(jì)算 根據(jù)銅錢(qián)壩水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，頻率為 1％， ％所涉及洪峰、洪量及洪水過(guò)程線(xiàn)的有關(guān)資料如下： （ 1）設(shè)計(jì)洪峰 銅錢(qián)壩位于鐵索關(guān)與武侯鎮(zhèn)站之間，經(jīng)分析武侯鎮(zhèn)站與鐵索關(guān)之間產(chǎn)生洪峰基本相對(duì)應(yīng)，兩站洪峰間具有一定關(guān)系。用武侯鎮(zhèn)站實(shí)測(cè)資料展延鐵索關(guān)洪水資料為 19361941 年、 19501974 年系列，并分別對(duì)武侯鎮(zhèn)站和鐵索關(guān)站最 大流量進(jìn)行頻率分析，將獲得的不同頻率武侯鎮(zhèn)、鐵索關(guān)最大流量進(jìn)行頻率分析，將獲得的不同頻率武侯鎮(zhèn)、鐵索關(guān)洪峰值與積水面積關(guān)系繪于雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，用積水面積內(nèi)插法推求銅錢(qián)壩 P=％， 1％的洪峰及洪峰均值。通過(guò)與洪水調(diào)查法、合理化公式法及漢中地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式估算洪峰法所得值分析比較，最后選定銅錢(qián)壩水庫(kù)采用值為： %P? ： 34 5 5 0 /Q m s?洪 峰 1%P? ： 33 1 0 0 /Q m s?洪 峰 4 （ 2）設(shè)計(jì)洪量的推求 通過(guò)鐵鎖關(guān)站洪水資料分析，洪水過(guò)程線(xiàn)多呈單峰，洪水歷時(shí)為 3 天，銅錢(qián)壩洪水歷時(shí)定為 3 天。 分別統(tǒng)計(jì)鐵鎖關(guān)站和武侯鎮(zhèn)站實(shí)測(cè)歷年最大一、三日洪量，見(jiàn)表 21 所示。進(jìn)行頻率計(jì)算，求得不同頻率各時(shí)段的洪量，繪制最大洪量與流域面積關(guān)系圖，內(nèi)插得銅錢(qián)壩頻率為 1%時(shí)段的洪量。 表 21 實(shí)測(cè)歷年最大一、三日洪量 時(shí)段 一 二 三 洪水總量（億 m3） （ 3）洪水過(guò)程線(xiàn)典型放大 已知銅錢(qián)壩水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪水的一日洪量及洪峰量。選用鐵鎖關(guān)站 1964年 9 月 24 日一次洪水過(guò)程線(xiàn)為典型：典型洪峰 Q=1640m3/s； 24 小時(shí)洪量W24= 億 m3，作為一日洪量（ 3 日 4 時(shí) 4 日 4 時(shí)）；用同倍比放大法推求設(shè)計(jì)需要的洪水過(guò)程線(xiàn)見(jiàn)表 22，其曲線(xiàn)如圖 21（其中比例因子 C 設(shè)=3100/1640=； C 校 =4550/1640=） ,大壩庫(kù)水位 庫(kù)容關(guān)系曲線(xiàn)如圖 22，水壩下游河道水位 流量的關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖 23： 表 22 銅錢(qián)壩典型洪水過(guò)程線(xiàn)與設(shè)計(jì)、校核洪水過(guò)程線(xiàn) 日 時(shí) 20 28 216 30 34 38 Q（ m3/s） 45 70 100 120 140 460 設(shè)計(jì) (P=1％ ) 189 校核 (P=％ ) 日 時(shí) 310 311 312 313 314 315 Q（ m3/s） 500 1180 1590 1640 1600 1270 設(shè)計(jì) (P=1％ ) 945 3024 校核 (P=％ ) 1387 日 時(shí) 316 318 40 44 410 424 Q（ m3/s） 890 480 250 138 105 50 設(shè)計(jì) (P=1％ ) 校核 (P=％ ) 5 050010001500202025003000350040004500500019649112:001964920:0019649212:001964930:0019649312:001964940:0019649412:001964950:0019649512:00時(shí)間流量（m3/s）典型洪水 設(shè)計(jì)洪水 校核洪水 圖 21 銅錢(qián)壩水庫(kù)同倍比放大法推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(xiàn) 表 23 銅錢(qián)壩水庫(kù) ZV 和 ZA 關(guān)系曲線(xiàn) 庫(kù)水位 (m) 580 590 600 610 620 630 庫(kù)容 (萬(wàn) m3) 0 14949 水面 (m2) 0 740 圖 22 銅錢(qián)壩水庫(kù)水位 庫(kù)容的關(guān)系曲線(xiàn) 6 表 24 水庫(kù)壩下游河道水位流量關(guān)系曲線(xiàn) 水位Z(m) 573 575 577 579 580 582 584 流量 Q (m3/s) 0 200 700 1600 3000 3900 5600 7600 Z Q 關(guān)系曲線(xiàn)5705725745765785805825845860 2020 4000 6000 8000下游河道流量Q(m 3/s )下游水位Z(m) 圖 23 銅錢(qián)壩下游水位 流量的關(guān)系曲線(xiàn) 7 第 3 章 興利調(diào)節(jié)和調(diào)洪計(jì)算 底孔規(guī)模及死庫(kù)容確定 灌溉要求放水入壩下游河道，選用武侯鎮(zhèn)、鐵索關(guān)和茶店子三站19661974 年實(shí)測(cè)沙量資料，通過(guò)沙量平衡計(jì)算求得銅錢(qián)壩多年平均來(lái)沙量值，參照鐵索關(guān)站 19361970 年水文資料統(tǒng)計(jì)成果可以看出玉帶河河源來(lái)水、來(lái)沙的大小在月季的分配上基本相對(duì)應(yīng)，而且來(lái)沙比徑流出現(xiàn)更為集中，同時(shí)考慮意外情況下泄洪的需要，宜建底孔。根據(jù)水庫(kù)淤積計(jì)算和排沙要求 ，為了保證設(shè)計(jì)洪水時(shí)宣泄通暢，選取底孔進(jìn)口高程 580m,孔口尺寸 3m，兼顧水力發(fā)電最小工作水頭的要求，選取死水位（即興利下限水位）為 588m，相應(yīng)死庫(kù)容為 1075 萬(wàn) m3。 興利庫(kù)容確定 （ 1）工業(yè)供水凈用水量為 ，工業(yè)供水保證率為 97%。 （ 2）農(nóng)業(yè)上要求水庫(kù)補(bǔ)償灌溉用水年 3000 萬(wàn) m3。其中 5 月份 1000 萬(wàn)m3， 6 月份 2020 萬(wàn) m3。同時(shí)要求 8 四個(gè)月的河道天然徑流不納入水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)。 （ 3）水庫(kù)滲漏蒸發(fā)損失估算 ,根據(jù)當(dāng)?shù)厮臍庀筚Y料分析，水 庫(kù)多年平均水面蒸發(fā)量為 360 mm，水庫(kù)庫(kù)區(qū)地質(zhì)條件屬中等，月滲漏量以月平均庫(kù)容水量的 %計(jì)。 （ 4）根據(jù)當(dāng)?shù)厮?、用水變化特點(diǎn)，選取調(diào)節(jié)度從 9 月初開(kāi)始至次年 8月底結(jié)束，確定水庫(kù)運(yùn)用方式為 10 月至次年 4 月為蓄水期， 56 月為用水高峰期， 79 月為防汛排沙期。這樣可以做到工、農(nóng)業(yè)用水，蓄清、排渾相結(jié)合，保證水庫(kù)安全渡汛，延長(zhǎng)水庫(kù)使用壽命，又可將部分興利庫(kù)容作為防汛使用。 （ 5）用歷時(shí)列表法，進(jìn)行代表年 P=25%， 50%， 75%， 97%年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容的推求，從中選擇最大者作為采用年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容，綜合考慮水庫(kù) 的淹 8 沒(méi)及浸沒(méi)確定興利庫(kù)容 V 興 =5264 萬(wàn) m3，相應(yīng)的正常高水位為 605m。 調(diào)洪演算 初定大壩采用底孔和溢流壩聯(lián)合泄流，溢流壩段堰頂設(shè)閘門(mén)高為 10m，堰頂高程為 598 m,溢流壩段總長(zhǎng)定為 69m，分成 5 孔，每孔凈寬 13 米。底孔設(shè)一個(gè) ,進(jìn)口高程 580m,孔口尺寸 3m。 大壩庫(kù)水位庫(kù)容 Z～ V 關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖 31，大壩下游河道水位流量 Z～ Q關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖 32。 圖 31 大壩庫(kù)水位庫(kù)容 Z～ V 關(guān)系 圖 32 壩下游河道水位流量 Z～ Q 關(guān)系曲線(xiàn) 9 表 31 庫(kù)水位 — 總泄量計(jì)算表 (△ t=3600s) 庫(kù)水位Z(m) 堰頂水頭H(m) 排沙洞水頭H(m) 庫(kù)容V （萬(wàn)m3) 堰頂以上庫(kù)容V （萬(wàn)m3） V/△ t(m3/s) 溢流壩泄流q2(m3/s) 排沙底孔泄流q1(m3/s) 總泄量q(m3/s) q/2(m3/s) V/△ tq/2(m3/s) V/△ t+q/2(m3/s) 602 4600 603 604 605 606 607 608 6600 609 7400 610 4975 10 由庫(kù)水位計(jì)算表得如下圖 33： 01000202030004000500060000 5000 10000 15000V/△tq/2（m179。/s)V/△t+q/2（m179。/s) 圖 33 雙輔助線(xiàn)計(jì)算圖 泄流量與水庫(kù)水位關(guān)系如下圖 34 總泄流量（m 179。 / s )601602603604605606607608609610611 總泄流量（m 179。 / s ) 圖 34 泄流量與庫(kù)水位關(guān)系圖 11 表 32 調(diào)洪計(jì)算工作曲線(xiàn)計(jì)算表 (P=1% 設(shè)計(jì)洪水 ) 時(shí)間 入庫(kù)流量（ m3/s） 平均入庫(kù)流量（ m3/s） 庫(kù)水位 Z1 V/Tq/2 (m3/s) V/T+q/2 (m3/s) 下泄流量（ m3/s ） 水庫(kù)水位（ m） 3 日 11 時(shí) 0 3 日 12 時(shí) 2370 3 日 12 時(shí) 3380 2680 3 日 14 時(shí) 30243 3590 2880 3 日 15 時(shí) 3575 2800 從設(shè)計(jì)洪水的調(diào)節(jié)得出 :設(shè)計(jì)洪水位為 ，相應(yīng)的下泄流量2680m3/s. 同理，對(duì)于 1000 年一遇校核洪水與 10