【文章內容簡介】 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 12 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 經以上計算，將設計和校核洪水過程線和下泄流量過程線畫在同一張圖紙上（見圖 26 以及圖 27），可以發(fā)現兩線交點為 qt 曲線的最高點， 此最高點就是 下泄最大流量，依據此流量在 qz 曲線中查 出 相應的水位即為設計或校核水位高程。 圖 26 該水庫設計洪水過程線于下泄流量過程線 13 圖 27 該水庫校核洪水過程線于下泄流量過程線 在圖 26 和 27 上可以查出： 設計狀況下： 最大下泄流量為 qm=1250 m179。/s，對應上游水位 z=。 校核狀況下： 最大下泄流量為 qm=1765 m179。/s，對應上游水位 z=。 方案選取 表 24 對擬定方案進行比較 方案 溢流壩寬度 B 工況 Q（ m3/s） 上游水位高 Z（ m） 超高 △ z（ m） 一 38 設計 1250 校核 1750 二 50 設計 1310 校核 1851 三 60 設計 1370 校核 1950 四 75 設計 1427 校核 2020 以上四個方案都符合要求，由于該方案采用河岸溢洪道泄洪，因此要綜合考慮溢洪道泄洪時的水流條件、溢洪道開挖量、經濟因素及泄洪時對下游的影響。綜合考量之后，我決定選擇方案四。 14 15 第 3 章 壩 址 選擇及樞紐布置 壩址及壩型選擇 壩址選擇 混凝土面板堆石壩的壩軸線選擇，既要考慮壩址的地形地質條件，又要考慮面板堆石壩的特點，且有利于其他建筑物的布置。重點是選擇較理想的趾版線位置，使趾版地基盡量置于堅硬、非沖蝕性和可灌的巖基上，盡量避開斷 裂發(fā)育、強烈風華、夾泥、巖溶等不利地址因素，使趾板開挖量和趾板地基處理工作量減少。另一方面要選擇有利的地形，使壩軸線采用直線形式，并盡可能與直線正交，以節(jié)省壩體工作量和方便施工。 壩型選擇 壩型選擇應綜合考慮下列因素，經技術經濟比較確定： 1．壩址區(qū)河勢地形、壩址基巖、覆蓋層特征及地震烈度等地形地質條件； 2．筑壩材料的種類、性質、數量、位置和運輸條件； 3．施工導流、施工進度與分期、填筑強度、氣象條件、施工場地、運輸條件和初期度汛等施工條件； 4．壩高：高壩多采用土質防滲體分區(qū)壩，低壩多采用均質 壩，條件合適時宜采用混凝土面板堆石壩； 5．樞紐布置、壩基處理以及壩體與泄水、引水建筑物等的連接； 6．運行條件：如對滲漏量要求高低，上、下游水位變動情況，分期建設等； 7．壩及樞紐的總工程量、總工期和總造價。 所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風化巖透水性深，基巖強度低，且不完整。從地質條件看不宜修建拱壩。支墩壩本身應力較高，對地基的要求也很高，在這種地質條件下修建支墩壩也是不可行的。較高的混凝土重力壩也要求建在巖石地基上。通過對各種不同的壩型進行定性分析，綜合考慮地形、地質條件、建筑材料、施工條件、綜合效 益等因素，最終選擇土石壩方案。 樞紐總體布置 樞紐建筑物組成 本設計根據當地的地形、地址以及水文等多方面的因素，最終選定樞紐的建筑物組成為： 1．擋水建筑物：面板堆石壩 2．泄水建筑物： 河岸溢洪道 3．水電站建筑物：包括引水隧洞、調壓井、壓力管道、電站廠房、開關站等。 樞紐布置 1．擋水建筑物 ——面板堆石壩 16 擋水建筑物按直線布置，壩布置在河灣地段上。 2．泄水建筑物 ——河岸溢洪道 泄洪采用 河岸溢洪道方案，溢洪道布置在大壩右岸。 3．水電站建筑物 引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，由于 風化巖層較深，廠房布置在開挖后的堅硬玄武巖上，開關站布置在廠房旁邊。 土石壩壩型選擇 影響土石壩壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進而比較工程量、工期、造價，最后選定技術上可靠、經濟上合理的壩型。本設計限于資料只作定性分析確定土石壩壩型選擇。 均質壩材料單一，施工簡單，但壩身粘性較大，冬雨季施工較為不便，且無足夠適宜的土料來作均質壩，故均質壩方案不可行。 塑性斜墻壩（用砂礫料作為壩殼 ，以粘土料作防滲體設在壩體的上游做斜墻）的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對較小，工期較短，但對壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產生裂縫；塑性心墻壩（用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設在壩剖面的中部做心墻）與斜墻壩相比工程量相對較小，適應不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時上升，施工干擾大、工期長。由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，故本設計中不考慮。 鑒于 該河流 本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交錯于其間，地形變化劇烈，流域內支流很多，但多為小的山區(qū)河流， 地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩岸有崩塌現象。堆石壩壩坡較陡，工程量較小，施工干擾相對較小且對不同壩址氣候條件和地形地質條件都具有較強的適應性；又為利用當地的天然建筑材料等有效資源，減少外來建筑材料的供應，故本工程采用面板堆石壩壩型的設計。 大壩輪廓擬定 大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、 面板和趾板設計等。 根據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（ SL274—2021）（以下簡稱 “規(guī)范 ”）規(guī)定，壩頂高程 分別按照 :① 正常蓄水位加正常運用條件下的壩頂超高、 ② 設計水位加正常運用條件下的壩頂超高、 ③ 校核水位加非常運用下的壩頂超高進行計算，因該地區(qū)地震烈度為 7，故還需考慮正常蓄水位加非常運用時的壩頂超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四種工況最大值，同時并保留一定的沉降值。涉及的壩頂高程是針對壩沉降以后的情況而言的，因此，竣工時的壩頂高程應預留足夠的沉降量。根據以往工程經驗，土石壩預留沉降量一般為壩高的 %。 17 壩頂高程在水庫正常運用和非正常運用期間的靜水位以上應當有足夠的超高，以保證水庫不漫頂，其超高值 △ h 由下式而定： h=R+e+A? （ 31） 式中： △ h——壩頂在水庫靜水位以上的超高， m； R——最大波浪在壩坡上的爬高， m； e——最大風浪引起壩前壅高， m； A——安全超高， m。 （ 1）最大波浪爬高 R 由官廳水庫公式： 131 1 2022021 .0 0 7 6g h g DVVV???? ???? （ 32） 1 3 . 7 51 2 . 1 5022021 .3 3 1mgL gDVVV???? ???? （ 33） %1%1 hKKKKR RV?? ? （ 34） 式中： ?V —— 該流域最大風速，取 18m/s； D —— 該流域最大吹程，取 15km； ?K —— 波浪入射角的折減系數取 ； ?K —— 混凝土護面取 ； VK —— 查表得取 。 RK —— RK 的表達式如下： QNMthK R )()( ??? （ 35） 2/12/1%121 ??????????????????mmm LHthhLmM ? （ 36） 18 ??????????????mmmmmmLHshLHLHthN???44 （ 37） 擬取定 m=，經計算得?VgD =453，則取累積頻率 10%的波高。 由 45 至 47 計算得 RK =， %1 ?????? m， mgHDWe os200 2 ?? ? 由于該壩級別為 3 級，正常運用情況下的安全加高 A=，非常情況下的安全加高 A=。 壩頂高程的計算： ： h??? 設hH =+++= ： hhH ??? =270+++= 位加非正常運用情況的壩頂超高： h??? 校hH =+++= 由以上可得壩頂高程為 。由平面布置圖可知壩址處河床高程為 216m,向下開挖 6m 清除砂卵石覆蓋層，則壩高為 +6= 考慮到要預留 %的沉降，則壩高為 ?（ 1+%） =，取最大壩高為 ，壩頂高程為 ，壩高為 +6=。 2. 壩頂寬度 壩頂寬度主要取決于交通、 運行、施工、構造、抗震、防汛及其他特殊要求。當無特殊要求時，對高壩壩頂最小寬度可選用 8m，對中低壩可選用 8m。當壩頂有交通要求時，其寬度應按照道路等級要求遵照交通部門的有關規(guī)定來確定。又壩高大于 70 米，屬于 中 高壩。綜合考慮各因素，本設計方案壩頂寬度采用8m。 土石壩壩坡的陡緩直接影響著工程的安全性與經濟性，因而在選擇時應特別重視。壩坡的確定，常需綜合考慮壩型、壩高、壩的等級、壩體及壩基材料的性質、所承受的荷載、施工和運用條件等因素。一般 19 參照已建成類似工程經驗擬定壩坡，再經過計算分析逐步 修改確定。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應盡可能使壩坡陡些，以減少壩體工程量。土石壩上游壩坡長期浸泡于水中，土的抗剪強度下降，會降低壩體的穩(wěn)定性。所以當材料相同時，上游坡常比下游坡緩，對于同一側的壩坡，水下部分常比水上部分緩，鋼筋混凝土面板堆石壩比土壩陡。 本設計中，上游坡率取 ；下游坡率為 ,下游每隔 30m 設置馬道。設置馬道有利于壩坡穩(wěn)定，防止壩面沖刷，便于觀測和檢修、設置排水設備，也可作為交通之用，考慮這些因素其寬度取為 。 壩體分區(qū)設計 混凝土面板堆石壩以堆石體為支承結構，采用混凝土 面板作為壩的防滲體，并將其設置在堆石體上游面，它由防滲系統(tǒng)、墊層、過渡層、主堆石體、次堆石體等組成。 一、壩體材料分區(qū)原則 壩體中應有暢通的排水通道且壩料之間應滿足水力過渡的要求，各區(qū)壩料的透水性宜按水力過渡要求從上游向下游增加，下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制；壩軸線上游側壩料應具有較大的變形模量且從上游到下游壩料變形模量可遞減，以保證蓄水后壩體變形協調，盡可能減小對面板變形的影響，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性；充分合理利用樞紐的開挖料，以達到經濟的目的。 二、壩體分區(qū)設計 根據分區(qū) 原則，壩體從上游向下游依次分為：混凝土面板 （ F） 、墊層區(qū)（ 2A）、過渡區(qū)（ 3A）、主堆石區(qū)（ 3BⅠ、 3BⅡ）、下游次堆石區(qū)（ 3C）及下游護坡（ 3D）。 三、壩體填料設計 （ 1A）（細粉砂鋪蓋區(qū)） 面板堆石壩設計規(guī)范要求 100m 以上的高混凝土面板堆石壩，在面板下部的上游側設置上游鋪蓋區(qū)， 而本設計壩體高度為 73m 屬于中壩，因此不需設專門的上游鋪蓋區(qū)。 （ 2A） 墊層區(qū)位于混凝土面板的底部，主要為混凝土面板提供一個均勻的、穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎，將作用于面板上的庫水壓力較均勻的傳遞 給下游的過渡區(qū)和堆石區(qū)，同時又緩和下游堆石體變形對面板的影響，改善面板應力狀態(tài)，因此，墊層應為高密實度而又具有一定塑性的堆石層。同時，墊層與面板直接接觸，墊層本身在水壓力作用下產生的變形對面板影響更大，故還應具有盡可能大的變形模量；為使墊層具有一定程度的臨時面板作用，以擋汛期洪水，還需有低透水性。有時也作為壩體防滲的第二道防線，是最為重要的一個區(qū)。 墊層料由壩址上游 約 200m處 正開采的新鮮灰?guī)r巖料和碎石加工而成。設計要求最大粒徑為 80 mm，小于 5 mm 的顆粒含量為 40%50%，小于 mm 的顆粒 含量為 ＜ 10%，級配連續(xù)。設計干密度 g／cm3，孔隙率 1520%，滲透系數 K=1104cm／ s，允許滲透坡降 J＞ 70。上下游水平寬度均為 3m，墊層施工的每層鋪筑厚度 ，用 10t 振動碾壓 4遍以上。為了改善壩體與岸坡的連接，在壩基部位墊層向下游延伸 H（ H 為該處作用水頭）。