【文章內(nèi)容簡介】 試行）》（ GBJ7184）； （ 5）《漿砌石 重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL91）； （ 6）《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL26520xx）； （ 7）《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ DL/T50571996）； （ 8）《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SD/T50771997）； （ 9）《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SD/T50731997）。 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 3 樞紐布置 取水樞紐采用有壓引水方式，由攔河壩 、 進(jìn)水口、沖沙泄 洪閘組成。 樞紐布置應(yīng)遵循的一般原則：（ 1）壩址、壩及其它主要建筑物的型式選擇和樞紐布置 要做到施工方便，工期短，造價(jià)低；（ 2）樞紐布置應(yīng)當(dāng)滿足各個(gè)建筑物在布置上的要求，保證其在任何工作條件下都能正常工作；（ 3）在滿足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總 造價(jià)和年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用；（ 4）樞紐中各建筑物布置緊湊，盡量將同工種的建筑物布置在一起， . 以減少聯(lián)結(jié)建筑；（ 5）盡可能使樞紐中的部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益（如提前蓄 水，早期發(fā)電或灌溉）；（ 6）樞紐的外觀應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，在可能條件下注意美觀。 壩址河谷不對(duì)稱，左岸巖石裸露、坡陡，右岸山坡較緩，基巖被山麓堆積物所覆蓋。壩基為石英砂巖與板巖互層，巖層傾向上游，視傾角 16176。 18176。 ,壩基建基高程位于弱風(fēng)化若層，基巖挖深 715m。樞紐布置方案考慮如下： 方案 I：主河槽從右到左分別為底孔部分、泄洪沖沙閘及非溢流壩部分，兩岸山坡為非溢流壩部分。由于泄洪沖沙閘及非溢流壩部分已全部占滿河槽，電站部分不得不向左岸山坡靠近。本方案的 I 優(yōu)點(diǎn)是電站進(jìn)口緊臨底孔，可利用底孔沖沙，防止電站進(jìn)水口淤積。缺點(diǎn)是建筑物之間太擠，布置場(chǎng)地緊張，當(dāng)?shù)卓追潘畷r(shí)影響電站尾水位的 穩(wěn)定性。校核洪水泄洪時(shí)，保護(hù)電站不受淹沒的工程措施復(fù)雜。此外，電站廠房及進(jìn)口引渠土石方開挖的工程量大。 方案 II：主河槽從右到左分別為非溢流部分、泄洪沖沙閘、底孔部分，兩岸山坡為非溢流部分。在右岸開鑿一引水隧洞至壩址下游。電站布置在隧洞出口，洞長約 450m。其優(yōu)點(diǎn)是利用 QL 河拐 彎處折回的自然地形條件，可增加 6m 的發(fā)電水頭。電站廠房自成系統(tǒng)，互不干擾，場(chǎng)地開闊，遇校核洪水時(shí) ,易于防護(hù)。缺點(diǎn)是增加一條隧洞的工程量，多一項(xiàng)工程，對(duì)施工不利， 比較上述兩個(gè)方案方案 II雖增加穿一條引水隧洞，相應(yīng)增加了工程費(fèi)用， 但由于減少了土石開挖方量，且增加了 6m發(fā)電水頭河床的主要建筑物布置相對(duì)容易 ,比方案 I 更為合理。故以方案 II 為推薦方案。 壩型的選擇 壩址地質(zhì)條件 該河道穩(wěn)定，河谷斷面比較寬，兩岸不對(duì)稱。壩區(qū)出露地層為二跌統(tǒng)玄武巖和第四紀(jì)沖積、坡積，沖積層，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育中等，壩址巖層為上二跌統(tǒng)峨 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 嵋山玄武巖；壩區(qū)主要有 9 條斷層，出露于壩軸線剖面上的斷層主要為 FⅡ組斷層及部分 F組小斷層，走向?yàn)?NE 與 NW，傾角較大，基本不存在深層滑動(dòng)問題。 建筑材料 壩區(qū)附近 12km 內(nèi)石料豐富，砂料儲(chǔ)量一般，缺乏土料。 方案比較 根據(jù)以上情況綜合分析如下： 拱壩方案：河谷斷面較寬，兩岸不對(duì)稱，不是“ V”字形，且在壩軸線上存在大斷裂，地形地質(zhì)條件均不符合要求，故該方案不可取。 土石壩方案：土石壩泄洪建筑物不能與壩體結(jié)合，需要在壩體外另行布置專門的溢洪道，則會(huì)增大工程量，增加工程費(fèi)用，影響工期，同時(shí)峽谷地段，壩軸線較短，不利于泄洪建筑物的布置，再者土料儲(chǔ)備量小。故該方案不可取。 重力壩方案：混凝土重力壩和漿砌石重力壩均可充分利用當(dāng)?shù)刈?然條件，泄洪問題容易解決，施工導(dǎo)流容易。漿砌石重力壩雖然節(jié)約了水泥用量，當(dāng)?shù)厥蟽?chǔ)備豐富，但加工成條石難度大，機(jī)械化施工程度低，故不可取?；炷林亓慰刹捎脵C(jī)械化施工，方便，可有效縮短工期，工程質(zhì)量也易保證。故本工程采用混凝土重力壩。 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 4 大壩的設(shè)計(jì) 水位的確定 按水庫水位的兩種情況：①水庫水位為設(shè)計(jì)洪水位；②水庫水位為校核洪水位，分別計(jì)算出兩個(gè)壩頂 高程值，選用其中的較大值。 超高值Δ h 的計(jì)算 （ 1）基本公式 壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂高程應(yīng)高于波浪頂高程，防浪墻頂至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差Δ h，可由式（ 41）計(jì)算。 cz hh ???? 1%hh （ 41） Δ h— 防浪墻頂與設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差， m； %1h — 累計(jì)頻率為 1%時(shí)的波浪高度， m； zh — 波浪中心線高于靜水位的高度， m； ch — 安全加高，按表 4－ 1 采用 ,對(duì)于 Ⅲ 級(jí)工程，設(shè)計(jì)情況 hc＝ ，校核情況 hc＝ 表 41 安全超高 hc 運(yùn)用情況 壩的安全級(jí)別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 設(shè)計(jì)情況 校核情況 采用官廳公式計(jì)算： 15 16 6lh v D? ， （ 4— 2） ( )cLh? （ 4— 3） 2 2lz h Hh cthLL? ?? （ 4— 4） （ D—— 吹程， m。L—— 波長， m。） 0V 為計(jì)算風(fēng)速， m/s，設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位采用不同的計(jì)算風(fēng)速值。校核洪水位時(shí)，采用多年平均風(fēng)速 19m/s， 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，采用風(fēng)速高度修正19?=（本應(yīng)采用重現(xiàn)期為 50 年的最大風(fēng)速）。 表 42 風(fēng)速高度修正系數(shù) 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 高度 Z(m) 2 5 10 15 20 修正系數(shù) Kz D 為吹程， km，：校核洪水位時(shí)回水長度為 ，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)回水長度為 。 (1)校核洪水位時(shí)Δ h計(jì)算 風(fēng)速采用多年平均風(fēng)速 19m/s， D=。 波浪三要素計(jì)算如下： DVhl ? = 3145 ?? = L= )( lh = ? = zh = LHcthLhl ?? 22 = 2 ?? = 官廳水庫公式， 適用于 V0 20m/s 及 D20km 的山區(qū)峽谷水庫。波高 lh ，當(dāng)20VgD=20250 時(shí)，為累計(jì)頻率 5%的波高 %5h ，當(dāng)20VgD=2501000 時(shí)，為累計(jì)頻率 10%的波高 %10h 。如按 （ 4— 2）算出累計(jì)頻率 5%的波高 %5h ，要推算累計(jì)頻率1%的波高 %1h = %5h =?=。 Δ h = h%1 + hz + hc =++= (2)設(shè)計(jì)洪水位時(shí)Δ h計(jì)算 風(fēng)速 ，吹程 D=。 波浪三要素計(jì)算如下： DVhl ? = 3145 ?? = 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 L= )( lh = ? = zh = LHcthLhl ?? 22 = 2 ?? = 官廳水庫公式， 適用于 V 0 20m/s 及 D20km 的山區(qū)峽谷水庫。波高 lh ，當(dāng)20VgD=20250 時(shí)，為累計(jì)頻率 5%的波高 %5h ，當(dāng)20VgD=2501000 時(shí)，為累計(jì)頻率 10%的波高 %10h 。如按 （ 3— 2）算出累計(jì)頻率 5%的波高 %5h ，要推算累計(jì)頻率1%的波高 %1h = %5h =?=。 Δ h = h%1 + hz + hc =++= 壩頂高程 =設(shè)計(jì)洪水位 +Δ h設(shè) 壩頂高程 =校核洪水位 +Δ h校 (45) 設(shè)計(jì)洪水位 == 校核洪水位 == 擬定基本剖面 重力壩的基本剖面是指在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚(yáng)壓力三項(xiàng) 主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如圖 3— 1，在已知壩高 H、水壓力 P、抗剪強(qiáng)度參數(shù) f、 c 和揚(yáng)壓力 U 的條件下，根據(jù) 抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，上游壩坡坡率 n=0～ ，常做成鉛直或上部 鉛直下部傾向上游；下游壩坡坡率 m=～ ；底 寬約為壩高的 ～ 倍。 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 圖 41 重力壩的基本剖面圖 確定壩基高程 校核洪水位為 ，設(shè)計(jì)洪水位為 ，正常蓄水位為 1532m。地基開挖時(shí)河床上的 河 床 5~ 7m砂石層必須清除。 初步定出開挖應(yīng)該將強(qiáng)風(fēng)化的全部挖除，直至挖至弱風(fēng)化斷。 通過立式圖上確定的壩基開挖線定出建基面最低開挖高程為▽ 。 因此，最大壩高為 28m 壩頂防浪墻的高度 為 。 擬定壩頂寬度 壩頂寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)備布置、運(yùn)行、檢修、施工和交通等需要確定并應(yīng)滿足抗 震，特大洪水時(shí)維護(hù)等要求。 根據(jù)規(guī)范的規(guī)定 ,壩頂需要建壩頂線公路，且不小于 3m 并應(yīng)滿足交通和運(yùn)行管理的需要。考慮到上游防浪墻、下游側(cè)護(hù)欄、排水溝槽及兩邊人行道等，取壩頂寬為 5m，以滿足大壩維修作業(yè)通行等需要。 擬定剖面尺寸 根據(jù)規(guī)范 SL31920xx規(guī)定，非溢流壩段的基本斷面呈三角形，其頂點(diǎn)宜在壩 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 頂附近。 基本斷面上部設(shè)壩頂結(jié)構(gòu)。壩體的上游面可為鉛直面、斜面或折面。 本設(shè)計(jì)上游取為鉛直面，壩的下游面為均一斜面，宜采用 1∶ ～ 1∶ ；取1:. 擬定壩底寬度 壩底寬度約為壩高的 ～ 倍，本工程的壩高為 28m，取值范圍為 ～ 最終確定壩底寬度 B=23m。 壩坡的擬定 考慮壩體利用部分水重增加其抗滑穩(wěn)定，根據(jù)工程實(shí)踐，下游邊坡系數(shù)m=～ ，取 。 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 5 大壩的水力計(jì)算 荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類?；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。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從這兩類組合中選擇幾種最不利的、起控制作用的組合情況進(jìn)行計(jì)算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。 本次設(shè)計(jì)考慮的基本荷載組合為 正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位；特殊組合為校核洪水位和正常蓄水位情況。他們考慮的荷載如表 51所示： 表 51 荷載組合 荷載組合 考慮情況 荷載 自重 靜水壓力 揚(yáng)壓力 泥沙壓力 浪壓力 基本組合 正常蓄水位 √ √ √ √ √ 設(shè)計(jì)洪水位 √ √ √ √ √ 特殊組合 校核洪水位 √ √ √ √ √ 根據(jù)以上荷載情況，畫出計(jì)算簡圖如下： 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 圖 51 非溢流壩荷載計(jì)算示意圖 mB 23? mB 51? mBBB 1852312 ????? 表 52 不同情況下上下游水深及水位差 特征水位 上游水深 1H （ m） 下游水深 2H (m) 上下游水位差 H (m) 校核洪水位 設(shè)計(jì)洪水位 正常蓄水位 ： 西 華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書