【正文】 心 挑流消能水力要素的計算，堰頂上游側(cè)圓弧段水平距離為，坎頂至堰頂?shù)乃骄嚯x為 則整個溢壩壩基總寬度為 布置時將溢流壩段上游面與非溢流壩段上游面齊，溢流壩段下游端伸出非溢流壩段下游端挑流消能水力要素包括水舌挑射距離和沖刷坑深度。其計算公式為其中 挑射角度，本設(shè)計為26176。； 坎頂水面流速， ；坎頂平均水深，在鉛直方向的投影。 坎頂至河床面的高差， 。 沖坑系數(shù)。 單寬流量， 。 上下游水位差， 。將以上數(shù)據(jù)代入公式求得：挑距，水墊厚度。則河床以下沖坑深：符合要求，不會對壩體安全造成影響。 溢流壩面水面線計算 為了設(shè)計橋墩高度，邊墻頂高程等需要知道水面線，對非直線段，宜適當(dāng)增加。（1） 壩頭部水面線的確定摻氣點計算：，故溢流壩面上不會發(fā)生自然摻氣情況：，采用Ⅱ型閘墩如圖66，壩頭部水面線坐標(biāo)和的值可查水工設(shè)計手冊第六卷插值計算。具體計算過程見表66,計算坐標(biāo)系如圖67。圖66 閘墩 圖67 計算坐標(biāo)系表66 壩頭部閘孔水面線坐標(biāo)計算 H/Hd1Hd=7X/HdY/HdX/mY/m170017（2）直線段上的不摻氣水面線的確定溢流堰曲線與直線段的切點C（，），直線段與反弧段的切點D為（，）。對于WES型堰面，Lc可按《水工設(shè)計手冊》（第六卷）圖2727按X/Hd查得，這里X是從堰頂開始向下游計算的，當(dāng)取X/Hd=Xt/Hd時查的便是曲線段總長度Lc,t,本次設(shè)計中Xt=,Hd=，X/Hd=,查得當(dāng)X/Hd=，Lc,t/Hd=,所以Lc,t =7=。堰頂上游段的曲線長度。從切點到直線段上的任意一點（Xi,Yi）的距離公式 式中α為直線段與水平方向的夾角，由此確定切點到直線段上的任意一點（Xi,Yi）的距離為，，（Xi,Yi）的壩面距離（m） E．按下列公式計算邊界層厚度δ（m）韓立公式 式中K為壩面粗糙高度，對于混凝土，建議取K=。計算結(jié)果如下表68：計算單寬流量：前述已求完校核情況下 表67 邊界層厚度計算(sinα=)邊界層厚度計算(sinα=)YiYtLs,iLδ 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 G．按下式，用試算法推求勢流水深hp 相應(yīng)的試算結(jié)果如下表69：表68 勢流水深試算表(cosα=)hpYiq22gh2pq2/(2gh2p)H+Yiq2/(2gh2p)(H+Yiq2/(2gh2p))/cosα 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 H．正交于壩面的壩面水深按下式計算 將上面2個表格計算結(jié)果綜合起來，得正交于壩面的壩面水深h如下表610：表69 壩面水深h計算表（h=hp+）壩面水深計算表Yiδhph 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 I. 摻氣水深計算摻氣點計算：溢流壩頂設(shè)計洪水時的單寬流量通過前面計算可知q=，故摻氣開始發(fā)生點，壩面總長度為L= Lc,t +Lc,u+Ls,D=++=，LkL，故溢流壩面上不會發(fā)生自然摻氣情況。．溢流壩段邊墻高度的確定《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（DL51081999）中規(guī)定,直線段的邊墻高度應(yīng)高出水面線1m，反弧段的邊墻高度高出挑坎水深1m（以上均指高出水面線的最高點）。,， 排沙底孔設(shè)計壩身泄水孔的進(jìn)口全淹沒在水下，隨時都可以泄水。銅錢壩在③壩段高程為803m處設(shè)一個排沙底孔，、高3m，排沙底孔兼有泄洪和農(nóng)田灌溉作用。銅錢壩水庫的底孔為有壓泄水孔，由進(jìn)口段、孔身段、壓坡段和出口段四部分。工作門布置在出口，閘門采用弧形閘門。事故檢修門設(shè)在進(jìn)口段之后，檢修閘門采用平板閘門。壓坡段位于工作門上游，事故檢修門槽段與壓坡段之間設(shè)有較長的平坡段。其典型布置如下圖67：圖68 有壓泄水孔典型布置（1）進(jìn)口段：根據(jù)水工建筑物的設(shè)計要求，進(jìn)口段的曲線采用1/4橢圓，其方程為： 其中：A——孔高，為3m；由于銅錢壩排沙底孔進(jìn)口為矩形，故α采用1/31/4，本次設(shè)計取α=1/3。即進(jìn)口頂部曲線方程為，橢圓長軸與孔軸線平行?？卓趦蓚?cè)壁曲線也采用橢圓曲線，A為孔口寬度，α采用1/4，故進(jìn)口兩壁曲線方程為。進(jìn)口段的孔口中心線布置為水平線。(2）閘門與閘門槽 在進(jìn)口段之后設(shè)置檢修閘門，為避免影響壩面交通，啟閉機用活動式的，檢修閘門為平板閘門,，厚1m，采用矩形收縮型門槽，尺寸見圖68：圖69 閘門槽構(gòu)造圖（cm）（3）平壓管和通氣孔設(shè)計由于排沙底孔是有壓的，故通氣孔作用是在孔內(nèi)沖水時排氣，檢修時補氣。本次設(shè)計取平壓管直徑D=，通氣孔尺寸為D=。平壓管與水庫相通，通氣孔布置在檢修閘門和工作閘門之間，在距壩頂2m處轉(zhuǎn)向，最后與壩下游相通，具體見設(shè)計圖。(4)平坡段（孔身）平坡段斷面采用矩形，3m。(5)壓坡段（漸變段）壓坡段孔頂坡度一般采用1:101:5，寬度方向不做改變，僅是在孔頂壓坡。本次設(shè)計坡度采用1：7，3m。(6)出口消能段出口消能采用挑流消能，反弧段采用單圓弧式，末端為挑坎，反弧半徑取20m，挑射角取21176。 挑流消能計算 考慮了生態(tài)用水，高程以死水位588m計 ，水頭 ， 所以為有壓流。水力半徑， 時，，，則。根據(jù)能量方程，求得反弧段最低點水深為。挑流消能水力要素包括水舌挑射距離和沖刷坑深度。其計算公式為式中 挑射角度，本設(shè)計為25176。 坎頂水面流速， 坎頂平均水深 坎頂至河床面的高差 沖坑系數(shù)， 單寬流量 上下游水位差。將以上數(shù)據(jù)代入公式求得：挑距，沖坑。則。 工業(yè)取水管設(shè)計該水庫是以供某工廠工業(yè)用水為主，需要專設(shè)管道從水庫中取水,考慮管道沿程損失以10％計，則取水入口流量Q=()= m3/s，要求工業(yè)供水保證率97％，則取水入口設(shè)在10壩段，且設(shè)置兩條平行管道供水。工業(yè)供水是自由出流，根據(jù)水力學(xué)公式 式中：Q——管中流速；μ——管道系統(tǒng)的流量系數(shù),；A——管道斷面面積；H——管道水頭，最不利情況時H==1m。則管道斷面總面積 。綜合考慮供水樞紐布置等因素，將供水管布置在右岸壩段。第7章 構(gòu)造設(shè)計 壩頂構(gòu)造本設(shè)計壩頂寬度取5m ,，壩頂面設(shè)傾向上游的橫坡，坡率。并設(shè)有排水管通向上游。具體構(gòu)造見圖71。圖71 壩頂構(gòu)造圖 廊道系統(tǒng) 基礎(chǔ)灌漿及排水合用廊道壩基帷幕灌漿壓力較高，因此須在壩體砌筑一定高度后進(jìn)行，以便于利用已砌筑好的壩體作為壓重，這樣既可提高灌漿壓力和灌漿質(zhì)量，又可增進(jìn)壩底接觸面的抗剪和抗?jié)B性能。本工程基礎(chǔ)灌漿廊道采用上圓下方的標(biāo)準(zhǔn)廊道斷面，, ，廊道上緣距上游壩面5m，需要在上游側(cè)設(shè)排水溝，在廊道的下游側(cè)鉆設(shè)排水孔及揚壓力觀測孔。灌漿廊道平行壩軸線方向，至兩岸壩坡處逐漸升高，最后升至高程580m處，用橫向交通廊道通向下游壩外。交通廊道與灌漿廊道連接處如圖72所示。圖72 縱橫向廊道交界 壩體檢查及排水廊道為了檢查、觀測和排水，在靠近壩體上游面高度隔25m設(shè)一層廊道，其斷面也是城門洞型，，至上游面的距離為5m，上游側(cè)設(shè)排水溝，廊道在左右岸各有一個出口。 防滲系統(tǒng)上游面采用6cm后的瀝青砂漿作防滲層，瀝青砂漿外側(cè)為鋼筋混凝土預(yù)制板，預(yù)制板與壩體之間用用鋼筋連接可以減少對碾壓施工的干擾。下游用混凝土預(yù)制板代替模板，作為壩體的一部分。為了減小滲水對壩體的不利影響，在靠近壩體上游面設(shè)排水管幕，排水管用預(yù)制多孔混凝土管，間距3m，內(nèi)徑20cm，滲水由排水管進(jìn)入廊道，然后通過排水溝再由通向下游的排水管將滲水排出壩外，排水管與廊道的連通采用直通式。如圖73圖73 廊道與排水管的連接 橫縫構(gòu)造壩體在施工運行期間，為了防止季節(jié)性溫度變化發(fā)生伸縮變形和地基可能產(chǎn)生不均勻沉陷而引起的裂縫，可沿壩軸線方向每隔一定距離設(shè)永久性橫縫，橫縫垂直壩軸線，將壩體分成彼此獨立的壩段，以減小溫度應(yīng)力適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求，此工程橫縫間距取20m，縫寬取1cm。橫縫內(nèi)設(shè)止水，采用一道金屬止水片，做成可伸縮的形狀，每側(cè)埋入混凝土長度20cm，止水至上游壩面的距離為1m，縫間貼瀝青油氈。圖74 止水詳圖第8章 地基處理 地基開挖與清理壩基開挖與清理的目的是使壩體坐落在穩(wěn)定堅固的地基上，故開挖至弱風(fēng)化層上部即可。在河床段壩基面底板高程為565m，根據(jù)此開挖深度可以確定出壩址區(qū)可利用巖石等高線圖。本工程河床左半部軟，右半部硬，因而開挖深度也相應(yīng)不同，具體見圖紙?？拷鼔位娴木弮A角軟弱夾層也清除干凈，順河流流向的基巖面略向上游傾斜，以增強壩體的抗滑穩(wěn)定性。壩基巖開挖后，在澆筑混凝土墊層前，對壩基進(jìn)行了徹底的清理和沖洗，包括清除松動的巖塊，打掉突出的尖角?；又性械目碧姐@孔、井、洞等進(jìn)行回填灌漿。 帷幕灌漿與固結(jié)灌漿 固結(jié)灌漿固結(jié)灌漿孔布置在應(yīng)力較大的壩踵和壩趾附近，以及節(jié)理裂隙發(fā)育和破碎帶范圍內(nèi)。銅錢壩壩基有F4斷層通過，斷層兩側(cè)擠壓破碎，完整性較差，且基巖緩傾角裂隙發(fā)育，應(yīng)進(jìn)行加固。為保證壩基穩(wěn)定，應(yīng)清除巖石軟弱面夾泥巖屑，炭質(zhì)層回天混凝土，并進(jìn)行固結(jié)灌漿，后井柱加固阻滑。左壩肩風(fēng)化層應(yīng)除壩肩嵌入弱風(fēng)化層之中，首先應(yīng)清除夾泥等充填物，然后固結(jié)灌漿。右壩肩應(yīng)清除破碎帶后回填混凝土并灌漿。本次固結(jié)灌漿孔呈方格狀布置，由于銅錢壩壩基巖石較完整，但有F4平移正斷層與壩軸線斜角，故孔距和排距約為10m，采用內(nèi)插逐步加密最終約為4m,孔深為7m，其中帷幕上游區(qū)的孔深為12m，鉆孔方向垂直。灌漿時先用稀漿，而后逐步加大漿液的稠度。 帷幕灌漿帷幕灌漿的目的是降低壩基滲流壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生管涌，減少壩基滲流量。防滲帷幕布置于靠近上游面壩軸線附近，設(shè)一排，孔距為3m，