【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4校核洪峰流量Q校 = 2420m3/s（P=%）481216229920244 調(diào)洪演算結(jié)果與方案確定 調(diào)洪演算的結(jié)果本設(shè)計(jì)中擬定三組方案進(jìn)行比較，成果見(jiàn)表21。表21 調(diào)洪演算成果方 案孔口尺寸（m）工 況Q(m3/s)上游水位Z(m)超高?Z(m)1209?！?2810mB=8m設(shè)計(jì)校核6637572209?！?2811mB=9m設(shè)計(jì)校核6807683209?！?2812mB=9m設(shè)計(jì)校核617702注： 1．發(fā)電引水量Q= m3/s，與總泄量相比較小，調(diào)洪演算未作考慮，僅做安全儲(chǔ)備，?Z為正常蓄水位以上超高。2．泄洪隧洞出口可以做成擴(kuò)散段，使單寬流量q100m3/s，滿足下游抗沖要求。 方案的選擇從調(diào)洪演算的結(jié)果可以得出，假設(shè)的三組方案均能滿足下泄流量Q900 m3/s及上游水位超高?Z。一般上游水位超高?Z越大，大壩就要增高，致使大壩整體工程量也將加大，與此同時(shí)下泄流量Q過(guò)小對(duì)泄洪不利也不經(jīng)濟(jì)。因此，采用第一種方案。即堰頂高程209。∩=2810m，每個(gè)溢流孔凈寬b=8m。，設(shè)計(jì)泄洪量663m3/s；校核洪水位 ，校核泄洪量 757 m3/s。第三章 壩型選擇及樞紐布置概述 壩型選擇影響壩型選擇的因素有以下幾點(diǎn)：壩址附近的建筑材料、地形、地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。通過(guò)綜合分析對(duì)比來(lái)選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本設(shè)計(jì)可供選擇的有拱壩、重力壩、土石壩。 （1）拱壩2）對(duì)于拱壩，具有以下特點(diǎn)（1）具有雙向傳力的性能，在拱壩中一部分荷載經(jīng)過(guò)拱的作用傳遞給兩岸巖體，另一部分荷載經(jīng)過(guò)豎直懸臂梁的作用傳遞給壩底基巖。（2）拱和相同高重力壩相比一般可節(jié)省工程量的1/3～2/3，節(jié)省材料，減小造價(jià)，增加工程效益。（3）拱壩具有較高的超載能力。（4）拱壩具有輕韌、彈性和整體性好的特點(diǎn)，能借助巖基對(duì)地震動(dòng)能的吸收，還具有較強(qiáng)的抗震能力。（3）重力壩重力壩一是利用壩體自重在水平面上產(chǎn)生壓應(yīng)力來(lái)抵消由于水壓所引起的拉應(yīng)力；二是依靠把體自重在壩基面上產(chǎn)生摩阻力來(lái)抵抗水平水壓力以達(dá)到穩(wěn)定要求以滿足強(qiáng)度要求。重力壩的壩型特點(diǎn)有：（1）重力壩對(duì)地質(zhì)、地形條件適應(yīng)性強(qiáng)。因?yàn)閴蔚讐簯?yīng)力不高，所以其對(duì)地質(zhì)條件要求較低。（2）重力壩結(jié)構(gòu)作用明確。因?yàn)闄M縫將重力壩分成若干壩段，各壩段可以獨(dú)立工作，所以重力壩結(jié)構(gòu)作用明確。（3）重力壩的剖面尺寸往往因?yàn)榉€(wěn)定和壩體拉應(yīng)力強(qiáng)度條件控而做得較大。（4）由于重力壩壩體體積較大，致使施工期混凝土收縮應(yīng)力也較大，為防止發(fā)生溫度裂縫，施工時(shí)對(duì)混凝土溫度控制的要求也相對(duì)較高。（4）土石壩土石壩的壩型優(yōu)點(diǎn)：（1）土石壩可就地取材，施工靈活，技術(shù)方便。（2）土石壩對(duì)地質(zhì)、地形條件要求低，任意不良地基經(jīng)過(guò)妥善處理后都可以筑土石壩。本工程壩址四周河谷地形平坦，原材料的取材和運(yùn)輸都比較方便，綜合多種因素考慮，最終選擇土石壩方案。樞紐建筑物由擋水建筑物、泄水建筑物、水電站建筑物組成。 擋水建筑物部分 擋水建筑物是土石壩。樞紐布置圖見(jiàn)下圖31所示。圖31 土石壩樞紐布置圖第四章 大壩設(shè)計(jì)概述 土石壩壩型選擇土石壩壩型選擇應(yīng)該根據(jù)整個(gè)地形的工程量、投資的工期、筑壩材料、地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理方案、抗震要求等各種因素綜合起來(lái)來(lái)進(jìn)行研究比較，最后選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。 均質(zhì)壩均質(zhì)壩有一下幾個(gè)特點(diǎn)：材料單一；施工便捷；但是剖面大，壩坡平緩；而且粘性土料受天氣影響大，壩體孔隙水壓力較大；雨季冬季施工較為不太方便；并且沒(méi)有足夠合適的土料來(lái)做均質(zhì)壩。設(shè)計(jì)若采用均質(zhì)壩，則壩體剖面尺寸較大，使得土料的抗剪強(qiáng)度降低，且工程量較大。由于壩區(qū)缺少防滲土料，且年平均氣溫較低，故不宜采用土質(zhì)防滲體材料壩。 堆石壩堆石壩壩坡較陡，剖面小，造價(jià)低，施工干擾相對(duì)較小，施工速度快，抗震性能好，工程量小。然而在作堆石壩的時(shí)候可能導(dǎo)致大量開(kāi)挖，所以不宜采用堆石壩方案。 面板壩面板壩整個(gè)壩體都是受力結(jié)構(gòu)。并且面板壩的填筑量是所有土石壩中最小的。沒(méi)有防滲體的粘性土填方，所以施工受氣候影響較小，施工干擾也較小，可以全年持續(xù)施工。由于面板壩抗震能力差，在本此畢業(yè)設(shè)計(jì)中地壩址地區(qū)地震烈度為7度，因此不能選用面板壩方案。 本設(shè)計(jì)采用瀝青混凝土心墻壩該壩型工程量小，施工方便，攔洪度汛簡(jiǎn)便。瀝青混凝土心墻的優(yōu)越性表現(xiàn)在嚴(yán)寒地區(qū)、高山地帶等不便捷地區(qū)也都可迅速施工，促使工程早日發(fā)揮相應(yīng)效益。 土石壩剖面的基本尺寸 在設(shè)計(jì)土石壩剖面時(shí)時(shí)，一般依據(jù)壩高、壩型、壩基筑壩材料等情況，參考已經(jīng)建成的大壩進(jìn)行初步分析，通過(guò)滲流計(jì)算和穩(wěn)定分析來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，最終達(dá)到確定安全經(jīng)濟(jì)的剖面的目的。 壩頂高程的確定為防止庫(kù)水漫溢壩頂，壩頂在水庫(kù)靜水位以上應(yīng)有足夠的波浪超高，見(jiàn)圖41所示。圖41按照《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ21884）規(guī)定，其值按下式計(jì)算：y=R+e+A式中： e風(fēng)沿水面吹過(guò)所形成的水面升高即風(fēng)壅水面超出庫(kù)水位的高度，m； R自風(fēng)壅水面算起的波浪沿傾斜壩坡爬升的垂直高度，簡(jiǎn)稱波浪爬高，m；D水庫(kù)吹程，km或m； H沿水庫(kù)吹程方向的平均水域深度，初擬時(shí)，可近似取壩前水深，m；K綜合摩阻系數(shù)， (D以km計(jì)) （D以m計(jì)）； v計(jì)算風(fēng)速，,正常運(yùn)用情況下的二級(jí)壩采用v= (為多年平均最大風(fēng)速)，非常運(yùn)用條件下的各級(jí)土石壩采用v=；風(fēng)向與壩軸垂線的夾角，（176。）；A安全加高。正常情況下，Ⅲ，非常情況下，Ⅲ。Y求得后，壩頂高程應(yīng)取以下三種工況中最大的一個(gè)：(1)設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用情況超高。(2)校核洪水位+非常運(yùn)用情況超高。(3)正常蓄水位+地震安全加高。+正常運(yùn)用情況超高(1) 計(jì)算風(fēng)壅水面超出水庫(kù)水位的高度e:式中：水庫(kù)吹程 D=15000m計(jì)算風(fēng)速 v===21 故 (2)計(jì)算波浪爬高R：規(guī)范（SDJ21884）建議采用蒲田試驗(yàn)站統(tǒng)計(jì)分析公式來(lái)計(jì)算R：當(dāng)壩坡系數(shù)m=，波浪平均爬高可以按照下式計(jì)算：= 式中: 與壩坡的糙率和滲透性有關(guān)的系數(shù),本此畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用的是砌石護(hù)面,查資料可知=；Kw 是經(jīng)驗(yàn)系數(shù),是由風(fēng)速v,壩前水深H及重力加速度g組成的無(wú)維量=1,資料水工建筑物表52可知Kw=1；m 壩坡系數(shù), 本設(shè)計(jì)中上游壩坡，m為3； 、平均波高與波長(zhǎng)，m。計(jì)算平均波高: 可得：計(jì)算波浪平均周期： ==計(jì)算平均波長(zhǎng)：采用我國(guó)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ2178）中的官?gòu)d水庫(kù)公式：式中2h和2L以米計(jì)，D以千米計(jì)v==21，D=15km將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算可得： ，判斷為深水波平均波長(zhǎng) ===故 = =對(duì)二級(jí)土石壩取保證率P=1%的波浪爬高作為設(shè)計(jì)爬高即R=，查教材《水工建筑物》表53爬高統(tǒng)計(jì)分布表可得： 所以設(shè)計(jì)波浪爬高= =風(fēng)向與壩軸線的夾角β=，據(jù)斜向波折減系數(shù)表確定R=m(3) 計(jì)算安全加高A：查教材《水工建筑物》表111非溢流堤壩頂?shù)陌踩呦孪拗悼芍Ｇ闆r下二級(jí)土壩超高值為1m。故 =R+e+A=++1=所以 設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用情況超高=+=+非常運(yùn)用情況超高(1) 計(jì)算風(fēng)壅水面超出庫(kù)水位的高度e: 式中 D=21km H== (2) 計(jì)算波浪爬高R：= ,式中字母意義同前， , 查教材水工建筑物表52得Kw=1計(jì)算平均波高： 可得：計(jì)算波浪平均周期： ==計(jì)算平均波長(zhǎng)：采用我國(guó)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ2178）中的官?gòu)d水庫(kù)公式：式中2h和2L以米計(jì)，D以千米計(jì)v==21，D=15km將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算可得： ，判斷為深水波平均波長(zhǎng) ===故 = =對(duì)二級(jí)土石壩取保證率P=1%的波浪爬高作為設(shè)計(jì)爬高即R=，查教材《水工建筑物》表53爬高統(tǒng)計(jì)分布表可得： 所以校核波浪爬高= =風(fēng)向與壩軸線的夾角β=，據(jù)斜向波折減系數(shù)表確定R=m(3) 計(jì)算安全加高A： 查教材《水工建筑物》, 故 = R+e+A=++=所以 校核洪水位+非常運(yùn)用情況超高=+=+地震安全加高地震安全加高=地震涌浪加高（h）+地震附加沉陷值（s）+安全加高（A）(1) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中擬建水庫(kù)地震烈度為七度。(2) %倍。(3) 安全加高A， 故 Y=h+s+A=++1=所以正常蓄水位+地震安全加高=+=三種工況的計(jì)算對(duì)比詳見(jiàn)下表：項(xiàng)目設(shè)計(jì)+正常運(yùn)用校核+非正常運(yùn)用正常+地震上游靜水位河底高程276527652765壩前水深Hm吹程D150001500015000β風(fēng)速v211414護(hù)坡粗糙系數(shù)坡度系數(shù)m333安全超高A1波浪爬高R1%0壩前壅高e0地震超高00超高y0壩頂高程壩頂高程應(yīng)該取上面三種工況的最大的一種工況，最大值為: 校核洪水位非常運(yùn)用情況超高=+=，防浪墻頂部高程可以替代壩頂高程，=，取壩頂高程2827..0m,則 壩高=28272765=62m考慮到壓縮沉陷，土石壩竣工時(shí)的壩頂高程=設(shè)計(jì)高程+壩體施工沉降超高。對(duì)于本設(shè)計(jì)，壩高62米為中型土石壩,%,其值為 62%= ,則壩體竣工時(shí)壩頂高程為: 2827+62%= 壩頂寬度壩頂寬度應(yīng)該滿足反濾過(guò)渡層和心墻防滲體頂部布置的基本需要。和大壩穩(wěn)定并沒(méi)有很直接的聯(lián)系。按照交通、施工、構(gòu)造、運(yùn)行、防汛和抗震等基本要求，本設(shè)計(jì)中確定壩頂寬度為10m。 壩坡壩型、壩高、筑壩材料、荷載、壩基性質(zhì)等是影響土石壩邊坡的大小的幾個(gè)關(guān)鍵因素。邊坡的選擇從以下幾方面來(lái)決定：(1) 由于水庫(kù)庫(kù)水位下降的情況下，滲流力的方向指向上游，對(duì)上游壩坡穩(wěn)定不利。因此在土料相同的情況下，上游坡相對(duì)于下游坡來(lái)說(shuō)應(yīng)較緩些。(2) 按照受載情況，壩坡應(yīng)建成上陡下緩的形狀來(lái)達(dá)到適應(yīng)愈向底部荷載逐漸增加的特征的目的。所以土石壩上下游坡一般做成變坡，從上往下逐級(jí)放緩，每隔10到30米變坡一次。若壩基相對(duì)軟弱時(shí)，最末一級(jí)壩坡宜修建地更緩些，更加有利于壩坡穩(wěn)定。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)擬定上下游壩坡尺寸：應(yīng)該在上游少設(shè)變坡，考慮在高程2796m處設(shè)一道，坡率從上往下為1：，1:；下游坡每隔約21m變坡一次，坡率自上而下依次為1：、1：：。變坡處設(shè)馬道。本設(shè)計(jì)的防滲體分為壩體防滲部分和壩基防滲部分。在本此畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用人工材料防滲體中的瀝青混凝土防滲體，瀝青混凝土防滲墻是由一定級(jí)配的碎石或卵石、砂、石料和瀝青按一定比例配合，通過(guò)熱拌、碾壓等程序后形成的防滲體。有心墻和斜墻兩種形式，本設(shè)計(jì)采用心墻形式。心墻可以是垂直的或向下游傾斜的，也可以設(shè)計(jì)成下部垂直、上部?jī)A斜的。垂直心墻防滲面積最小，也最經(jīng)濟(jì)。當(dāng)壩體高度小于70米時(shí)，一般采用垂直心墻。在已建工程中，垂直心墻較多，積累了較豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)壩高小于70米，故采用垂直心墻。根據(jù)德國(guó)規(guī)程《大壩和蓄能水庫(kù)瀝青防滲》中的相關(guān)規(guī)定，瀝青混凝土心墻的厚度至少為最大壩頂高程高的的百分之一。并且最小厚度不能低于50cm。又根據(jù)我國(guó)瀝青混凝土防滲工程施工技術(shù)水平，建議中等高度的壩心墻厚度為5080厘米。本設(shè)計(jì)采用瀝青混凝土的心墻厚度為80厘米，且厚度不變。 對(duì)砂礫石地基處理主要是為了達(dá)到保證地基滲流穩(wěn)定的目的。本設(shè)計(jì)采用混凝土防滲墻，與瀝青混凝土防滲心墻連成整體，連接處宜做成柔性的。在土石壩防滲體后仍有一定量的滲水，因此應(yīng)該在壩體下游部分設(shè)置排水設(shè)備。在本此畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用棱體排水。 棱體頂面高程應(yīng)該高于下游最高水位，超出高度應(yīng)該不小于波浪爬高，查規(guī)范知，還應(yīng)該保證壩體浸潤(rùn)線在下游壩面凍層以之下。，棱體內(nèi)坡為1：，外坡為1：，在棱體上游壩腳的地方削去銳角，可以使?jié)B流逸出坡降分布得更加均勻。 第五章 土石壩的滲流計(jì)算 設(shè)計(jì)說(shuō)明 滲流分析在土石壩的剖面尺寸初步擬定之后，為確定經(jīng)濟(jì)可靠的壩體剖面，必須進(jìn)行滲流分析。 滲流分析方法本此畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用水力學(xué)法，水力學(xué)法的基本假設(shè)如下：① 壩體土料為均質(zhì)的情況下，壩大壩體內(nèi)任一點(diǎn)的各方向上的滲透系數(shù)K是一樣的，并且為常數(shù)；② 滲流為二元穩(wěn)定層流，滲流運(yùn)動(dòng)符合達(dá)西定律：V=KJ(V為滲透流速，K為滲透系數(shù)，J為滲透坡降)；③ 滲流是漸變流，任何過(guò)斷面上各點(diǎn)的坡降和流速是一樣的。 典型計(jì)算斷面與計(jì)算情況對(duì)斷面1斷面2斷面33進(jìn)行滲流計(jì)算。左右岸的典型斷面要求壩軸線處壩高為最大壩高的一