【導(dǎo)讀】1)根據(jù)水庫總庫容億m³和供水保證率為95%判定，工程屬于Ⅱ等工程，3)根據(jù)水庫設(shè)計灌溉面積萬畝，工程屬于Ⅲ等工程，中型規(guī)模。綜合以上數(shù)據(jù)，確定水利樞紐工程為Ⅱ等工程，大型規(guī)模。布置混凝土面板堆石壩方案進行比較?？紤]擋水和泄洪，大壩下游消能影響區(qū)域內(nèi)無重要設(shè)施和居民，故考慮壩體安全，兩個方案均采用較簡便的挑流消能方式。乏，水泥、粉煤灰需從外地購入，運距遠、單價高。面板壩導(dǎo)流洞斷面較小，但渡汛防護費用高，后期導(dǎo)流困難，而混凝土導(dǎo)。流洞斷面雖大，但后期可預(yù)留缺口易于解決。石壩方案首部樞紐土石開挖萬m3，其中利用料約27%。附近地形狹窄，只能采取分散多處棄渣的方式解決。設(shè)計洪水位設(shè)Z=，壩底部高程Z=350m。壩頂需要有一定的寬度，以滿足設(shè)備布置、運行、交通及設(shè)施的需要。流壩的壩頂寬度一般可取壩高的8%～10%，并不小于2m。如作交通要道或有啟閉。機設(shè)施時，應(yīng)根據(jù)實際情況確定。經(jīng)過分析選取該水利樞紐工程的壩頂寬度???

　　

【正文】 向壩址，河床一般不需要加固，面流消能適用于下游尾水較深，流量變化范圍較小，水位變幅不大，或有排冰、漂木的要求。 底流消能是通過水躍將泄水建筑物泄出的急流轉(zhuǎn)變成緩流，以消除多余動能的消能方式。底流消能具有流態(tài)穩(wěn)定，消能效果較好，對地質(zhì)條件和尾水變幅適應(yīng)性強以及水流霧化很小等優(yōu)點，可適應(yīng)高、中、低水頭，但護坦較長，土石方開挖量和混凝土方量大，工程造價較高。 挑流消能是利用泄水建筑物出口的挑流鼻坎，將下泄的急流拋向空中，然后落入離建筑物較遠的河床，與下游水流相銜接的消能方式。挑流消能通過鼻坎可以有效地控制射流落入下游河床的位置，范圍和流量分布，對尾水變幅適應(yīng)性強，結(jié)構(gòu)簡單，施工維修方便，耗資省，對下游沖刷較嚴(yán)重，適用于基巖 比較堅固的中、高水頭等各類泄水建筑物。 因為該壩址基巖情況較好，下游水也不是很深，下落有一定水墊深度，同時挑流消能具有結(jié)構(gòu)簡單，工程投資少，檢修施工方便等特點，故該工程可以選用挑流消能。 （ 2）挑流消能設(shè)計： ①挑流鼻坎型式： 連續(xù)式鼻坎雖然存在水在空氣中擴散摻氣的消能作用較差動式鼻坎差，沖刷坑較深，引起下游水位波動也較劇烈的缺點，但由于它構(gòu)造簡單，施工方便，水流平順，射程較遠的優(yōu)點得到普遍采用，故該工程挑流鼻坎型式采用連續(xù)式。 ②鼻坎挑設(shè)角度： 根據(jù)實驗，鼻坎挑射角度一般采用 0020 ~ 25? ? ，可選取 025?? ，如圖所示。 ③鼻坎高程： 鼻坎高程與工程布置有關(guān)，一般應(yīng)高于下游最高水位 1～ 2m,以利于挑流水舌下緣的摻氣。該工程下游最高水位為校核洪水位相應(yīng)的下游水位 米，則可選取鼻坎高程為 365 米。 ④反弧半徑： 設(shè)挑坎頂部的過流斷面的流速為 v ，平均水深為 h 大壩的流速系數(shù)可有經(jīng)驗公式計算，即 3 K???，? 泄流的單寬流量為 sdbQq / ?????? 因此有 )( ????? sgqK 3 ??? K? 建立大壩上游斷面和挑坎頂部斷面的伯努利方程： 22201 2c os2 ?? gvhgvs ??? 行近流速 0v 很小，可忽略。此外， 1sh? ,故有 鼻坎處水流平均速度 v按下式計算 12gsv ?? ? —— 堰面流速系數(shù) 1s —— 庫水位至坎頂?shù)母? 所以 smv /)3 6 5 2( ????? 鼻坎平均水深為： mvqh ?? 反弧段半徑 mhR ~)10~4( ?? ，取 mR 12? （ 3）設(shè)反弧段圓弧圓心的坐標(biāo)為 ),( 39。39。 oo yx ，則： )21 8 0c o t ()(239。 ?????? RyPmxx BBo RPyo ?? 239。 ?? ，即 ?? ? ； P2 為下游堰高， 取 36544125c o s1(12)c o s1(12 ????????????? ）鼻堰?RPP ? 則 mx o 6 8 o t12)1 4 2 ( 3 39。 ???????? my o 39。 ??? （ 5）直線段下端點 D ),( DD yx mRxx oD 3 1 i n126 8 i n39。 ??????? ? mRyy oD o s121 2 o s39。 ??????? ? （ 6）挑距和沖刷坑的估算 ①連續(xù)式挑流鼻坎的水舌挑距 L 按水舌外緣計算： 根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》 SL3192020 中附錄 A 中公式 ： ? ?)(2s i nco sco ss i n1 21221121 hhgvvvgL ???? ???? 式中 L —— 水舌拋距， m。 1v —— 坎頂水面流速， m/s,按鼻坎處平均流速 v 的 倍計，即 smvv /6 6 ???? ； ? —— 鼻坎的挑角； 1h —— 坎頂垂直方向水深， m, mhh o o s1 ???? ?? （ h 為坎頂平均水深， m） 。 2h —— 坎頂至河床面高差， m， mh 153503652 ??? 。 ? —— 堰面流速系數(shù)。 所以 ? ?)( i n6 6 o s6 6 o s25s i n6 6 1 222 ??????????????L ? ②最大沖坑水墊厚度估算 參見《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》 SL3192020 中附錄 A Hkqtk ? 39。 HHkqtk ?? 式中 kt —— 水墊厚度，自水面到坑底， m ； 39。kt —— 沖坑深度 , m。 q —— 單寬流量， m179。/s。 H —— 上下游水位差， m； 2H —— 下游水深， m； k —— 沖坑系數(shù)，查表 ,這里取 。 所以 mt k 0 8 ) 6 5 2( ????? mt k 5 5 )3 5 6 3(0 8 39。 ???? 則 5 39。 ～＞??ktL 說明挑流消能形成的沖坑不會影響大壩的安全 （ 7）鼻坎的末端做成 14 圓弧，半徑取為 1 米，使鼻坎減少水流磨損。 閘門形式的選擇 閘門裝于溢流壩泄水孔口上，用以調(diào)節(jié)流量，控制上、下游水位，宣泄洪水，排除泥沙或漂浮物等，是水工建筑物的重要組成部分。在本工程中主要選擇有平板閘門和弧形閘門。 平板閘門的基本尺寸根據(jù)孔口尺寸決定?；⌒伍l門擋水面為圓柱面，支撐鉸位于圓心，啟閉時閘門繞支撐鉸 轉(zhuǎn)動。弧形閘門不設(shè)門槽，不影響孔口水流流態(tài)，不易產(chǎn)生空蝕破壞，與平板閘門比較，所需閘墩的高度及厚度較小，但閘墩較長，因為弧形閘門不能提出孔口，故檢修維修不如平板閘門方便，也不能用作檢修門。弧形閘門的支鉸座一般布置在閘墩側(cè)面的牛腿上。溢流壩上的露頂式弧形閘門，可將支撐鉸布置在 13~24門高處。弧形閘門的弧形半徑通常用 ( ~ )RH? ，H 為門高。 溢流壩單寬 8米 ，布置有兩道閘門，上游端設(shè)置一道平板閘門，為檢修閘門；后面為平板閘門，為工作閘門。 閘墩的設(shè)計 閘墩的上游端常采用半圓或橢圓形，下游端一般用流線型或圓弧曲線，有的用半圓形，閘墩厚度與閘門形式有關(guān)，采用平板閘門時需設(shè)門槽，工作閘門槽深~ ，寬 1~4m ，門槽處的閘墩厚度不得小于 1~ ，以保證有足夠的強度，弧形閘門閘墩的最小厚度為 ~2m ,檢修閘門最小尺寸為 。閘墩的長度和高度，應(yīng)滿足布置閘門、工作橋、交通橋和啟閉機械的要求，平面閘門多用活動式啟閉機，軌距一般在 10米左右。 這里取中墩寬 4m，邊墩寬 3m,閘墩中間設(shè)橫縫分開，閘墩的上端為半圓弧，下端為矩形。檢修閘門和工作閘門均采用平板閘門，檢修閘門槽采用最小尺寸 ，工作閘門按下式估算： 門槽寬： )( cmbHW ?? 門槽深： )()~( cmWD ? 式中 H —— 閘門擋水高度（ m）； b —— 閘門凈寬（ m）。 則取 W=1m,D=。 溢流堰水面線的計算 （ 1）水面線計算的目的 為了設(shè)計閘墩高度、邊墻頂高程、弧形閘門門軸高程的確定，都需要知道溢流面的水面線。邊墩或?qū)敻叱虘?yīng)應(yīng)根據(jù)計算水面線加 ~ 的超高確定。 （ 2）基本資料 WES 曲線為 1 xy ?? ，堰頂高程 441m，直線段坡度 1： 。 定型設(shè)計水頭 Hd，按堰頂最高 水頭的 75～ 95%計算 Hd= 校核水位： ； 對應(yīng)單寬下泄流量： q=； 要求計算校核水位情況下的水面線。 （ 3）計算過程 在這里使用《水工設(shè)計手冊 6— 泄水與過壩建筑物》（以下簡稱《手冊 6》）中提供的計算水面線的方法。具體計算過程參見計算書。 將計算結(jié)果整理得溢流壩面水面線，如下圖所示： 導(dǎo)墻的高度在水面線的基礎(chǔ)上再加上 ~ ，可得導(dǎo)水墻高度為+1=，取為 6m。導(dǎo)水墻頂部厚度取 。