【導(dǎo)讀】省“十五”計(jì)劃立項(xiàng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。該項(xiàng)目的建成將實(shí)現(xiàn)中部地區(qū)水資源。的優(yōu)化調(diào)度，從根本上解決地區(qū)水資源匱乏的問題。對(duì)改善生態(tài)環(huán)境和人民群眾。展具有十分重要的意義。工程區(qū)位于西秦嶺海西褶皺帶北緣，隸屬秦嶺～昆侖緯向構(gòu)造體系。和河西系的干擾影響，使構(gòu)造體系復(fù)雜化。統(tǒng)淺灰色礫巖、長(zhǎng)石石英砂巖、鈣質(zhì)砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、泥炭質(zhì)頁(yè)巖及少量灰?guī)r；為7度，設(shè)防烈度為8度。溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)，降水較充沛，地下水補(bǔ)給條件好，大部分地區(qū)地下水豐富，區(qū)內(nèi)地下水由兩岸分水嶺向中間河谷匯集，最終由洮河?！?cm，較寬者達(dá)3～5cm，其發(fā)育方向基本與斷層一致。陡峻，右岸陡緩交替的不對(duì)稱“V”字型。溝內(nèi)無長(zhǎng)流水，植被良好，不具備產(chǎn)生泥石流的條件。緩坡帶，基巖邊坡25～35°，陡坡段基巖邊坡約70°，為左斜的不對(duì)稱“V”字型。2140m高程邊坡約30°，2140m高程以下邊坡85°左右，局部呈負(fù)坡。層狀灰?guī)r，致密堅(jiān)硬，弱風(fēng)化深度一般5～8m。

　　

【正文】 表 水舌挑射距離計(jì)算結(jié)果 3）沖刷坑深度的計(jì)算（由河床表面至坑底） q Ha= ， 0 .5 0 .2 5 2kt q H H????， 式中： kt —— 水墊厚度，自水面算至坑底， m； kt? —— 沖坑深度， m； q—— 單寬流量， 3 /( )m s m? ； H —— 上下游水位差， m； 2H —— 下游水深， m； a —— 沖坑系數(shù)，堅(jiān)硬完整的基巖 ~ = ，堅(jiān)硬 但完整性較差的基巖~ = ，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖 ~ = 。此工程下游河床存在破碎帶和一假想逆斷層，巖層裂隙發(fā)育，所以取 = 。 沖坑計(jì)算結(jié)果見表 。 表 沖刷坑深度計(jì)算結(jié)果 計(jì)算情況 Z 上 （ m） Z 下 （ m） H（ m) a q H2(m) kt kt? 設(shè)計(jì)水位 校核水位 4）安全驗(yàn)算 7 .3 5 ( ) 2 .5 ~ 5 .06 .6 7kL t ????? ? 設(shè)計(jì)（校核），安全。 計(jì)算情況 1v h sinq cosq 1h 2h 21 sin cosv qq 1cosv q 221 sinv q 122 ( )gh h+ L 設(shè)計(jì)洪水 校核洪水 22 包括襯砌、排水、止水和分縫。 泄槽中的水流流速較大，采用厚 50cm的混凝土襯砌，引水渠的流速較低可選 用石灰漿砌塊石水泥勾縫。襯砌縱向接縫采用平接縫，沿水流向橫縫采用搭接型式?？v橫向分縫距離分別取為 10m、 20m，縫下設(shè)縱橫向排水溝，并設(shè)有銅片止水裝置，在排水溝頂面鋪瀝青麻片，以防止施工時(shí)水泥漿或運(yùn)用時(shí)泥沙堵塞排水溝，各橫向排水溝的水流應(yīng)通過泄槽兩側(cè)的縱向排水溝排往下游，縱向排水管設(shè)置兩排，以保證排水通暢。 堰頂處來自水重和底板的重量較大，泄槽段高速水流的沖擊作用也較大，再加上此處的巖芯獲得率較小，故需進(jìn)行地基處理，初步擬定采用局部水泥灌漿，挑流消能的鼻坎由連接面板（即泄槽襯砌 之延續(xù)）和齒墻兩部分組成，起到防滑兼防滲的作用。 4 溢洪道設(shè)計(jì)（方案二） 根據(jù)本地地形條件，選擇正槽式溢洪道泄水，布置在壩體右岸的天然埡口處，如地形地質(zhì)平面圖所示。 由巖層條件引水渠的橫斷面為矩形，引水渠的渠底作成不大的逆坡。 設(shè)計(jì)水位到引渠終點(diǎn)渠底的高 H 引 =+= 引水渠流速 V 引 =Qmax/（ H 引 L0） =1340/（ 58） =4m/s，滿足要求。 (L0 的計(jì)算見后 ) 堰型選擇 根據(jù)以往工程，選用實(shí)用 溢流堰，它具有堰面不發(fā)生真空，又有較大的泄流能力的優(yōu)點(diǎn)。 23 實(shí)用堰剖面的設(shè)計(jì) 1)確定定型設(shè)計(jì)水頭dH 堰頂高程 =；校核洪水位 =； 最大堰上水頭 maxH ==6m； 定型設(shè)計(jì)水頭：dH=（ ~） maxH =（ ~） 6=~ 取dH=。 2)確定堰剖面 BO 段各圓弧參數(shù)為： 1 0 .5 0 .5 4 .8 2 .4dR H m? ? ? ?， 1 0 . 1 7 5 0 . 1 7 5 4 . 8 0 . 8 4db H m? ? ? ?； 2 0 .2 0 .2 4 .8 0 .9 6dR H m? ? ? ?， 2 0 . 2 7 6 0 . 2 7 6 4 . 8 1 . 3 2db H m? ? ? ?； 3 0 . 0 4 0 . 0 4 4 . 8 0 . 1 9 2dR H m? ? ? ?， 3 0 . 2 8 2 0 . 2 8 2 4 . 8 1 . 3 5db H m? ? ? ?； OC 段滿足方程： ddyxHH??? ????? ??? ????整理得： ? C 點(diǎn)坐標(biāo)： 1 . 1 7 7 1 . 1 7 71. 09 6 / 1. 09 6 4. 8 / 1. 5cdx H m c? ? ?= 2 . 1 7 7 2 . 1 7 70 . 5 9 2 / 0 . 5 9 2 4 . 8 / 1 . 5cdy H m c? ? ?= D 點(diǎn)坐標(biāo)、 E 點(diǎn)坐標(biāo)反、弧圓心點(diǎn) n的坐標(biāo)： 均通過作圖 法求得。 ① WES 剖面的流量系數(shù) m m的值主要取決于 1/ dPH、 0/ dHH的值。 1/ dPH=； 查表取值： m= ②溢流孔的設(shè)置 為了調(diào)節(jié)水位和流量，在溢流堰頂上設(shè)溢流孔，兩孔之間設(shè)置閘墩，在與岸邊連接處設(shè)置邊墩，以便安設(shè)閘門。 3max 1340 /Q m s? ， ?? ， 1s?? 代入堰流流量公式： 3 / 202sQ mnb g h??? 得： 24 nb=，取 nb=50m=L。 令：溢流孔孔數(shù) n=5，則孔口寬 b=10m，溢流段前緣總長(zhǎng) L0=nb+(n1)d=58m。 單寬流量 31340 2 3 .1 0 /4 5 0 8Qq m s mn b d? ? ? ??? ③控制堰最大泄流能力 閘門型式選用平板鋼閘門，最大泄流能力按閘門敞開計(jì)算，即相對(duì)開度 n=1，最大泄流能力 3max 1340 /Q m s? ，閘室高定為 7m。 泄槽采用直線式，不設(shè)置收縮段、擴(kuò)散段和彎曲段，橫斷面為矩形，對(duì)稱布置，這樣可以使水流平順、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便。 由地形、地質(zhì)平面圖上得出堰頂?shù)较掠嗡? 高程處的水平距離為 120m，高差為 30m，故泄槽 30 /120 ??。 泄槽泄流時(shí)的水面線可用水力學(xué)上明渠變速流的有關(guān)公式及方法進(jìn)行計(jì)算，以求得各種流量情況下，各典型斷面的流速和水深。 基本計(jì)算方法 采用逐段試算法進(jìn)行計(jì)算。 基本計(jì)算公式 流段距離：222 2 1 12112c o s c o s22vvhhggl iJ?????? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ，224 / 3nvJR? 式中： 堰下收縮斷面處起始計(jì)算水深 1 012 ( c o s )qh g H h??? ?， qv h? ， 00 2LhR ?? ? 。 1)用試算法求 1h 的值 dH =， 2P =3m, cos ?? , 02dH H P?? = 取幾組 1h 值代入公式右邊得到的結(jié)果與 1h 比較，若不相等，則繼續(xù)取 1h 值代入公式進(jìn)行計(jì)算，直到等式兩邊的值相等。 25 表格 1 試算法求 h1 的值 1h = 由此可取 求泄槽水面線 今以 1h =， 2h =，求兩斷面之間的水平距離 12l?? 。 1 1 / m sh? ? ? 2 2 23 .1 11 .25 7 / 52qv m sh? ? ? 121 ( ) 10 .8 55 /2v v v m s? ? ? 0110158 58 2 ? ?? ? ?? ? ? 022025 8 2 .0 5 2 1 .9 1 62 5 8 2 2 .0 5 2LhLh? ?? ? ?? ? ? 2 211 1 1 0 .4 7 5 .5 92 2 9 .8 1v mg? ???? 2 222 1 1 1 .2 5 7 6 .4 62 2 9 .8 1v mg? ???? 22224 / 3 4 / 30. 01 4 11 .2 57 R ?? ? ? 222 2 1 121121( c o s 1 4 ) ( c o s 1 4 )22vvhh ggl iJ???? ? ??? ?( 2. 05 2 0. 97 6. 46 ) ( 2. 21 0. 97 5. 59 )0. 25 0. 00 92 6? ? ? ? ?? ?= 其余各流段的計(jì)算完全相同，為清晰起見，采用列表法進(jìn)行，如下表所示： 1h值 (M) 012 ( cos )qg H h??? (m) 26 ()hm ( / )vms v ( / )ms ()Rm ()Rm 2()2v mg? J ()lm? l?? 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，繪制水面線見下圖： 27 計(jì)算公式： (1 )100b vhh??? 自然摻氣開始發(fā)生點(diǎn)（即臨界點(diǎn)位置） kL 按經(jīng)驗(yàn)公式求解： 0 . 5 3 0 . 5 31 4 . 7 1 4 . 7 2 3 . 1 7 7 . 6kL q m? ? ? ? 從水面線上得出在 kL 處流速為 ， h=，代入計(jì)算公式 得： ? 。邊墻超高取 則由槽面到墻頂?shù)拇怪本嚯x為： +=。 按條件選用挑流方式進(jìn)行消能。 a) 鼻坎型式：平順連續(xù)式； b) 反弧半徑 R：為（ 6~10） h，取 10m； c) 鼻坎高程：高出下游最高水面 1~2m，取 76m； d) 挑射角 ? ：取 25 水舌挑射距離： 221 1 1 1 21 [ s in c o s c o s s in 2 ( ) ]L v v v g h hg ? ? ? ?? ? ? ? 沖刷坑深度（由河床表面至坑底）： q H t??? L水舌挑距； g重力加速度； v1坎頂水面流速 ,約為鼻坎處平均流速 v的 倍，取 24=； θ 挑射角度 ,取 25 ； h1坎頂平均水深 h在鉛直方向的投影； h2坎頂至河床面的高差； 12s in 0 . 4 2 2 6 , c o s 0 . 9 0 6 3c o s 0 . 9 5 0 . 9 0 6 3 0 . 8 67 4 . 3 6 2 . 5 2 1 3 . 8hhh?????? ? ? ?? ? ? ? 代入公式求得： L= 28 。 23. 1 / 。113 .5 74. 3 39. 274. 3 62. 5 11. 8q m s mHmtm? ? ? ?? ? ?? ? ? 代入公式求得： ? 則 / 7 5 / 5 . 0 4 1 5 . 2 4 2 . 5 ~ 5 . 0kLt ? ? ?滿足要求。 引水渠的襯砌厚度定位 ，泄槽邊墻超高定為 ，整個(gè)邊墻高為 ，泄槽選用混凝土襯砌，襯砌厚度定為 ，橫向溫度縫分縫距離定為 10m，縱向定為 10m，縫下設(shè)排水溝，在排水溝頂面鋪瀝青麻片，以防施工時(shí)水泥漿或運(yùn)用時(shí)泥沙堵塞排水溝，各橫向排水 溝的水應(yīng)通過泄槽邊墻兩側(cè)的縱向排水溝排往下游，縱向排水管設(shè)置兩排，以保證排水通暢。挑流消能的鼻坎由連接面板（即泄槽襯砌之延續(xù)）和齒墻兩部分組成，起到防滑兼防滲的作用。 5 設(shè)計(jì)成果說明 此章自己編寫。 本章為二、三、四章設(shè)計(jì)成果的總結(jié)，實(shí)為設(shè)計(jì)說明書，要求設(shè)計(jì)者在本章內(nèi)將前面幾章設(shè)計(jì)的最終結(jié)果概括性的交待清楚，包括選擇的方案、型式，相關(guān)結(jié)構(gòu)的尺寸、布置等。 附圖一：樞紐布置平面圖 附圖二：壩軸線處地質(zhì)剖面圖 29 大圖參考，注意具體設(shè)計(jì)時(shí)選擇水工建筑物的型式、尺寸可能與本圖不同，自行修改。