【導讀】滲透穩(wěn)定計算......

　　

【正文】 ? l?? (m ) 3 1 0 17.454 1 1 37 9 泄槽二段水面線 h (m ) v (m /s) ?v (m /s) R (m ) ?R (m ) )(22mgv? ?J )(ml? l?? (m ) 8 8 兩段泄槽用反弧段連接 反弧半徑公式如下： 3/2 2/3 hR Fr? 2/1)/(ghvFr ? 第 29 頁 式中： Fr 佛汝徳數(shù)； v 泄槽一段的段末流速， m/s； h 泄槽一段的段末水深， m。 反弧最低點處的水深 h分別為 、 ，因此相應的 R分別為 、 。 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，繪制水面線見下圖： （ 3）摻氣減蝕 SL2532020《溢洪道設計規(guī)范》規(guī)定：摻氣水深可按下式計算 hvha )1001( ??? 式中： h 不計波動和摻氣的水深， m； v 不計波動和摻氣的計算斷面平均流速， m/s； ? 修正系數(shù)，一般為 ～ ，本設計取 。 邊墻的超高一般為 ~ ，取 1m 。 各段摻氣后的水深及邊 墻高見下表。 泄槽一段邊墻高 h(m) 平均 v(m/s) h 平均 ha 邊墻 第 30 頁 泄槽二段邊墻高 h(m) 平均 v(m/s) h 平均 ha 邊墻 由于泄槽段各分段邊墻相差大， 為節(jié)省材料， 泄槽 采用梯形的形式 。 （ 4）泄槽襯砌 為保護槽底不受沖刷和巖石不受風化，防止高速水流鉆入巖石縫隙，將巖石掀起，泄槽都需要進行襯砌。對泄槽襯砌的要求是：襯砌材 料能抵抗水流沖刷；在各種荷載作用下能夠保持穩(wěn)定；表面光滑平整，不致引起不利的負壓和空蝕；做好底板下排水，以減小作用在底板上的揚壓力；做好接縫止水，隔絕高速水流侵入底板 底面，避免因脈動壓力引起的破壞等。 本設計泄槽處于巖基上，下泄水流速度大，故采用混凝土襯砌，襯砌厚度為 。為防止產(chǎn)生溫度裂縫，設置縱橫縫?？v、橫向分縫距離分別取為 10m、 20m，縫下設縱、橫向排水溝，并設有銅片止水裝置，在排水溝頂面鋪瀝青麻片，以防止施工時水泥漿或運用時泥沙堵塞排水溝，各橫向排水溝的水流應通過泄槽兩側的縱向排水溝排往下游 。 出口消能段 （ 1）消能工的設計原則及形式 第 31 頁 溢洪道宣泄洪水 ,一般是單寬流量大、流速高、能量集中。若消能措施考慮不當高速水流與下游河道的正常水流不能妥善銜接 ,下游河床和岸坡就會遭到?jīng)_刷 ,甚至危及大壩安全。所以 ,消能措施的合理選擇和設計 ,對工程具有重大的意義。 消能工消能是通過局部水力現(xiàn)象 ,把水流中的一部分動能轉化成熱能 ,隨水流散。實現(xiàn)這種能量轉換的途徑有 ： 水流內(nèi)部的紊動、摻混、剪切和漩滾 ， 水股的擴散及水股之間的碰撞 ； 水流和固體邊界的劇烈摩擦和撞擊 ； 水流與周圍氣體的摩擦與摻混。常用的消能工形式有 ：底流消能、挑流消能和消力戽效能等。 本出口消能段采用底流消能。 （ 2） 底流消能 底流消能是通過水躍，將泄水建筑物泄出的急流轉變?yōu)榫徚?，以消除多余動能的消能方式。消能主要靠水躍產(chǎn)生的表面漩滾與底部主流間的強烈紊動、剪切和摻混作用。底流消能具有流態(tài)穩(wěn)定、消能效果好、對地質條件和尾水變幅適應性強以及水流霧化小等優(yōu)點，可適應高、中、低水頭。但護坦較長，土石方開挖量和混凝土方量較大，工程造價較高，一般適用于地質條件較差的壩基。 根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范》，溢洪道消能防沖建筑物的設計洪水標準： 3 級建筑物按30 年一遇洪水設 計。根據(jù)資料，由于下泄流量都較小，故按最大下泄流量設計，即按千年一遇的洪水設計。 水力學研究表明，水躍前收縮斷面的水深 h1與躍后水深 h2的共軛關系滿足 )181(212112 ??? ghvhh 式中： v1—— 躍前流速， m/s； h1=, v1=,代入數(shù)據(jù)得 h2=， Fr1=v1/（ gh1） 1/2=，水躍躍長為 mFrhL j 32)1( ??? 消能池長度為 mLL jk )~(*)~( ?? 取消能池長度為 25m； 當河床不易開挖或 開挖太深造價不經(jīng)濟時，可在護坦末端修建消能坎，壅高坎前水位形成消能池，以保證在建筑物下游產(chǎn)生淹沒程度不大的水躍。 坎高 mhthc j * ????? ? 第 32 頁 襯砌及構造設計 包括襯砌、排水、止水和分縫。 本設計泄槽處于巖基上，下泄水流速度大，故采用混凝土襯砌，襯砌厚度為 。為防止產(chǎn)生溫度裂縫，設置橫縫。橫向分縫距離取 10m，縫下設縱橫向排水溝，并設有銅片止水裝置，在排水溝頂面鋪瀝青麻片，以防止施工時水泥漿或運用時泥沙堵塞排水溝。 地基處理及防滲 溢流堰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，再加上溢流堰所處的地質條件在巖石破碎帶，故需進行地基處理，根據(jù)實際情況調(diào)整，初步擬定采用局部水泥灌漿，泄槽至挑流鼻坎底部均采用鋼筋進行錨固。 第 33 頁 結論 本設計在考慮了地形、地貌、地質條件后，擬定了壩軸線位置，進行大壩及溢洪道的首部樞紐布置。在壩線、壩型的比選時，雖沒有進行詳細的工程造價比較，但也有從技術、施工、部分經(jīng)濟比較，屬于技術上可行，經(jīng)濟上合理的工程設計。 設計包含了心墻土壩及溢洪道的布置，主要建筑物設計，壩頂排水，馬道排水溝，棱體排水等排水系統(tǒng)的設計內(nèi)容，有效控 制滲流破壞，降低浸潤線。另外還有護坡，防浪墻等一些細部設計。并且考慮了設計水位、正常蓄水位兩種工況來計算浸潤線。計算結果溢出點高程均在排水棱體之內(nèi)，設計符合要求。穩(wěn)定計算部分，雖然只計算了下游壩坡正常蓄水位的情況，且只計算了壩址一點的穩(wěn)定系數(shù)，且從這一點可看出該壩的抗滑最小安全系數(shù)稍大于規(guī)范允許值，說明擬定的大壩結構尺寸屬于超穩(wěn)定，建議將壩坡略微減緩。溢洪道設計方面，計算了控制堰的堰面曲線，泄槽水面線，消力池相關水力計算，以保證設計合理。由于時間關系，結構計算只進行了溢流堰的設計，尚未進行穩(wěn)定分析。 計算過 程中，試算部分運用 EXCEL 計算，結果相對精確。但其中的試算過程不能夠體現(xiàn)。 本設計依照規(guī)范要求，基本完成了一般設計的內(nèi)容，但沒考慮地震的情況，也沒對溢洪道的控制段和陡槽段部分進行穩(wěn)定計算，尚有不足之處。 第 34 頁 感想體會 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過 十 幾周的奮戰(zhàn) ， 我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白 了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 以上即為我的心得體會 ，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如 釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 在此要感謝我的指導老師 朱老師 對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動 手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。 第 35 頁 致謝 在此畢業(yè)設計即將結束之際，首先我向我們的指導老師朱云蘭老師表示衷心的感謝和崇高的敬意，同樣感謝幫助過我的同學。在設計期間，朱老師在百忙之中抽出時間來指導我們的設計，并且解答相關的疑難問題，可以說這次設計不僅是我個人的成果，同時還凝結著老師的心血。 當然，在設計期間，本組成員之間的互助互愛、團結更是必不可少的。有問題自己解決不了的提出來 大家一起解決，這無疑增強了我們自己動手翻閱書籍、刻苦鉆研、獨立思考問題的能力，也是對我們大學期間以來所學基礎課和專業(yè)課的一次綜合測試，是將理論系統(tǒng)化、綜合化應用于實踐的評估，也為我們將來走向工作崗位奠定基礎。 最后，再次向幫助過我的老師和同學表示衷心的感謝。由于本人對設計的結果做的不是太完善，在設計中不可避免的會存在問題，還希望老師和同學給予批評指正。 第 36 頁 參考文獻 [1] 中華人民共和國水利部 .水利水電工程等級劃分及洪水標準 [S] SL2522020. 北京：中國水利水電出版社， 2020 [2] 中華人民共和國水利部 .碾壓式土石壩設計規(guī)范 [S] SL2742020. 北京：中國水利水電出版社， 2020 [3] 中華人民共和國水利部 .溢洪道設計規(guī)范 [S] SL2532020. 北京：中國水利水電出版社， 2020 [4] 防洪標準 GB50201—， 1994． [5] 華東水利學院 .水工設計手冊 4土石壩 [M] 北京：水利水電出版社， 1987 [6] 麥家煊 .水工建筑物 [M] 第一版 北京：清華大學出版社， 2020 [7] 楊進良 .土力學 [M] 第四版 北 京：中國水利水電出版社， 2020 [9] 吳持恭 .水力學 .上冊 [M] 第四版 北京：高等教育出版社， 2020 [10] 吳持恭 .水力學 .下冊 [M] 第四版 北京：高等教育出版社， 2020 [11] 李煒 .水力計算手冊 [M] 第二版 北京：中國水利水電出版社， 2020 [12] 華東水利學院 .水工設計手冊 6泄水與過壩建筑物 [M] 北京：水利水電出版社，1987 [13] 華東水利學院 .水工設計手冊 3結構計算 [M] 北京：水利水電出版社， 1987 [14] 祈慶和 .水工建筑物 [M] 第三版 北京：中國 水利水電出版社， 1997 [15] 潘家錚 .建筑物得抗滑穩(wěn)定和滑坡分析 [M] 北京：水利出版社， 1980 第 37 頁 附錄一：計算書 一、壩頂高程確定 因土石壩不允許漫頂溢流 ,要求壩頂距上游靜水位必需有一定的超高 ,超高值由下式確定 : Y=R+e+A ?cos22ghDkve ? 式中 : R— 最大 波 浪在壩坡上的爬高； e— 最大風壅水面高度； k— 綜合摩住阻系數(shù) ,k= 106； H— 壩前水深； β— 風向與壩軸線的夾角，因 e 很小，風向難定，為安全與方便起見，取β =0； V、 D— 計算風速（在正常運用條件下， 3級壩 設計風速取多年平均年最大風速的 倍；在非常運用條件下，取多年平均年最大風速）和吹程； A— 安全加高； (對于本設計 :查規(guī)范《碾壓土石壩規(guī)范》表 得 :正常運行取A=。非常運行取 A=) 計算超高 Y Y=R+e+A 計算波浪爬高 R 波浪爬高按 下式計算： LhKKR mmwm m 21?? ? 式中： Rm— 平均波浪在壩坡上的爬高； m— 單坡的坡度系數(shù)，初步擬定為 ； K — 斜坡的糙率滲透性系數(shù) ,根據(jù)樞紐的基本情況 ,確定水庫采用砌石護面 ,查《碾壓土石壩規(guī)范》表 K =~,采用 ； 第 38 頁 Kw— 經(jīng)驗系數(shù)，查規(guī)范《碾壓土石壩規(guī)范》表 kw=； hm,Lm— 分別為 平均 波高和