【正文】 （詳見計算書） 泄槽的水力計算 泄槽采用矩形斷面其臨界水深和臨界底坡可按公式 溢洪道設計規(guī)范（中國電力出版社 P51）計算： 3 2gqhk ?? （ ） kk kk Bcgi 2?? （ ） 式中 Q—— 最大下泄流量 m3/s； n—— 泄槽槽身糙率系數(shù)， ； Rk—— 水力半徑， m； Bk—— 泄槽寬度， m。 m— 實用堰流量系數(shù) 經(jīng)下表取值 ,計算后取 。 上游 堰頭曲線由雙圓弧曲線組成，其相關參數(shù)如下： R1==， R2= =， a= =， b== 反弧段半徑 r=（ ～ ）（ Hd+zmax），取 8m。 經(jīng)計算 Hd=， p =，取 。對于溢流堰大體積混凝土結構的擋水面，而且 H30，所以等級為 W4。而有抗沖耐磨要求的部位，混凝土強度等級不應低于 C25。采用重力式，其尺寸見 QX03 中泄槽橫剖面圖。 挑流消能 反弧半徑 R 可采用反弧最低點最大水深 h 的 6～ 12 倍。 控制段 控制段的結構形式可采用分離式或整體式，分離式適合用于巖性比較均勻的地基。 結構設計 引水渠 引水渠采用與泄槽等寬，其 B=27m。挑流鼻坎可選用連續(xù)式，挑角為 30176。 溢洪道的消能段，根據(jù)地形、地質條件、泄流條件、運行方式及河床抗沖能力，消能防沖要求，下游水流銜接及對其它建筑物影響等因素，通過技術經(jīng)濟比較，選用挑流消能型式。泄槽底部板縫下均設有橫向排水槽，在泄槽的縱軸線處設置縱向排水槽，將橫向排水中的水經(jīng)過縱向排水槽排到下游。當條件限制需要變坡時，邊坡變化 不宜過多，且以先緩后陡；橫斷面宜采矩形斷面，當結合巖石開挖時采用梯形斷面時，邊坡不宜緩于 1： ，并且注意由此引起的流速不均勻問題；泄槽軸線宜為等寬。 溢流堰的形式 本設計采用實用堰，因為實用堰流量系數(shù)比寬頂堰大，而且在相同條件下，需要的溢流前緣較短，工程量相對較小，但施工較復雜。渠底不進行襯砌。從上幾個因素綜合考慮，本樞紐工程采用正槽溢洪道進行泄洪。水流條件比正槽復雜。而虹吸式溢洪道不用閘門就能自動形成虹吸作用，管理簡單，能靈敏調節(jié)上游水位，但水力條件復雜，易發(fā)生空穴，構造復雜。根據(jù)布置特征，可選擇正 槽 溢洪道，側 槽 溢洪道，井式溢洪道和虹吸溢洪道。過水堰采用 WES 實用堰（高堰），堰頂高程為 ，出口段采用挑流鼻坎消能，由于流速較大，為了減少氣蝕，采用人工摻氣。從某種意義上說，選擇土壩壩址，壩軸線，主要是選擇合適的泄水建筑物的位置 ,并兼顧導流 輸水隧洞，然后再進行優(yōu)化。 筑壩土料的設計含水量取各土樣最優(yōu)含水量的算術平均值，施工填筑含水量應按設計含水量控制，其上下偏差不宜超過－ 2%177。其余填筑料在 C C C5 料場及爆破料中選擇，做為次堆石區(qū)。不均勻系數(shù)均大于 5。經(jīng)勘察各料場儲量見表 ，列出了各種填筑工程量。 C1 料場， C2 料場， C5 料場， C6 料場的砂礫料顆粒級配匯總表見表 21， 砂礫料場物理力學試驗成果表見表 22。 反濾層和過濾層 按照 ； ，能通暢地排出滲透水流；，過渡層采用連續(xù)級配，最大粒徑小于300mm，采用等厚度。棱體與壩體以及土質地基之間設置反濾層。 由于本地區(qū)石料比 較豐富，故采用堆石棱體排水比較適宜，另外采用棱體排水可以降低壩體浸潤線，防止壩坡凍漲和滲透變形，保護下游壩址受尾水淘刷，并可支撐壩體，增加下游壩坡的穩(wěn)定性，工作可靠，便于觀測和檢修，適宜下游有水的情況。 組合式排水：即褥墊排水、網(wǎng)狀排水、排水管、 豎式排水體等壩內排水設施。 貼坡排水：若當?shù)厥陷^少，可采用壩趾貼坡排水。 壩體排水要有充分的排水能力，并設有反濾層以保護壩體和壩基土。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應盡可能使壩坡陡些，以減小壩體工程量。 土石壩壩頂寬度根據(jù)運行、施工、構造、交通和人防等方面的要求綜合研究后確定 ， SL2742020《碾壓土石壩設計規(guī)范》要求高壩的最小頂寬為 10～ 15m，中低壩則為 5～ 10m。 波浪的平均波高和平均波周期 波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田試驗站公式 [引至水工建筑物 ] 2wghm= ???????? ???????2mw th????????????????????????????????????2m2w 3 t wgD0 0 1 （ ） Tm = hm （ ） Lm = ????????mmm LHthgT ?? 22 2 （ ） 其中： hm —— 平均波高， m； Tm —— 平均波周期， s； Lm —— 平均波長， m； D —— 風區(qū)長度 .km； mH —— 壩前水深， m； W —— 計算風速 , m/s； 風壅高度 風壅高度可按下式計算 : [引至水工建筑物 ] ?c o s22mgHDKWe ? （ ） 式中： e —— 計算處的風壅水面高度， m； D —— 風區(qū)長度， km； K —— 綜合摩阻系數(shù) 106； β —— 計算風向與壩軸線的夾角 0176。 第六章 大壩剖面 確定 壩頂高程的確定 壩頂 超高 壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式確定： AeR ???Y （ ） 其中： Y壩頂超高， m； R最大波浪在壩頂?shù)呐栏撸?m； e最大風壅水面高度， m； A安全超高， m，該壩為Ⅲ級建筑物，正常運行時取 A=，非常運行時取 A=。 多種土質壩施工工序復雜，相互干擾較大，施工易受氣候影響，在此不予采用。 斜心墻 壩土質防滲體設在壩體中部，兩側為透水性較好的砂石料，該壩型粘性土料所占比重不大 ，施工受季節(jié)影響較小，但施工時 斜心墻 與壩體同時填筑，相互干擾較大。碾壓式土石壩根據(jù)土料配置的位置和防滲體所用材料種類的不同，又分為均質壩和土質防滲體分區(qū)壩、非土質材料防滲體分區(qū)壩。 (2)缺點 ： 壩身一般不能 溢流 ，施工導流不如混凝土壩方便，粘性土料的填筑受氣候條件影響較大 等。 壩型三：土石壩 土石壩特點 (1)優(yōu)點 ： ，節(jié)省鋼材﹑水泥﹑木材等 建筑材料 ，減 少了建壩過程中的 遠途 運輸。 地質條件 建造拱壩的地形條件是左右兩岸對稱，岸坡平順無突變，砰面上為向下流收縮的峽谷地段，如 V形和 U形河谷。此外，拱壩還可以在壩身開孔解決泄流問題，不需另外修建溢洪道，壩體重量輕，抗震性能好。與重力壩相比，在水壓力作用下壩體的穩(wěn)定不需要依靠本身的重量來維持，主要是利用拱端基巖的反作用來支承。壩體板樣 ,立模和混凝土澆筑和振搗都比較方便 ,有利于機械化施工 ； ，應力較小，筑壩材料強度高，耐久性好，因而抵抗水的滲漏、洪水漫頂、地震和戰(zhàn)爭破壞的能力都比較 強 ； 、地質條件適應性強任何形狀的河谷都可以修建重力壩，因為壩體作用于地面上的壓應力不高，所以對地質條件的要求也較低 ； ，也可以在壩內設置泄水孔，一般不需要另設溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊 ； f． 結構作用明確重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干段，各壩段獨立工作，結構作用明確，應力分析和穩(wěn)定計算都比較簡單。重力壩的斷面大 ,筑壩材料抗沖刷能力強 ,適用于在壩頂溢流和壩身設置泄水孔。重 力壩的結構簡單 ,施工方便 ,抗御洪水能力強 ,抵抗戰(zhàn)爭破壞等意外事故的能力強 ,工作安全可靠 ,至今仍廣泛使用。本設計中采用 試算法 。水量平衡方程為 122121 22 VVtqqt ??????? () 式中 Q1—— 時段 t? 始的入庫 流量， m3/s； Q2—— 時段 t? 末的出庫流量， m3/s； V1—— 時段 t? 始的水庫蓄水量， m3/s； V2—— 時段 t? 末的水庫蓄水量， m3/s； t? —— 計算時段， 。 第三章 工程 等別及建筑物級別 根據(jù) SL2522020《水利水電工程等級劃分及洪水標準》之規(guī)定，水利水電工程按其工程規(guī)模，效益和在國民經(jīng)濟中的重要性分為五等，綜合考慮水庫的總庫容、防洪庫容、灌溉面積等，工程規(guī)模由庫容決定，由于該工程正常蓄水位為什么 ，庫容為 900 萬m3，介 于 ～ 億 m3 之間， 則可將該工程級別定為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，主要建筑物為 3 級，次要建筑物為 4 級，臨時建筑物為 5 級。根據(jù)規(guī)范 SL2522020，本工程等級為三等工程，主要建筑物級別為 3 級，臨時建筑物為 5 級。工程興建后可以向石油化工年提供水量 106 m3，向灌區(qū)年供水 106 m3，全年供水 106 m3，改善灌溉面積 104畝。 灌區(qū)具有優(yōu)越的土地、光熱資源優(yōu)勢，發(fā)展農業(yè)有廣闊的前景，同時灌區(qū)內又有發(fā)展鹽化工、石油化工、煤炭、電力等工業(yè)的基本條件和優(yōu)勢，僅擬建的石油化工提出的用水申請 ,即要求年供水量 2500 萬噸。 表 21 各料場 砂礫料顆粒級配匯總表 表 22 各料場 砂礫料場理學實驗成果表 料場 比重 天然密度 (g/cm3) 含泥量 （﹪） 內摩擦角 滲透 干燥（度） 飽和（度） 滲透系數(shù) （ cm/sec） 臨界坡降 C1 102 C2 102 C5 102 C6 102 料場 粒徑含量 （ %） 有效粒徑 （ mm） 不均勻系數(shù) 曲率系數(shù) ＞ 200（ mm） 200~150（ mm） 150~100（ mm） 100~60（ mm） 60~20（ mm） 20~5（ mm） 5~2（ mm） 2~（ mm） ~（ mm） ~（ mm） ＜ （ mm） C1 C2 C5 C6 表 土料基本性質試驗成果表 料場 天然濕密度 (g/cm3) 天然干密度 (g/cm3) 天然含水量 （％） 土粒比重 Gs 流限 WL 塑限 Wp 塑性指數(shù) Ip 顆粒組成（％） 擊實 滲透系數(shù) K(cm/s) 不固結不排水剪 UU 固結不排水剪 CU 固結排水剪 CD 細粒沙 ＞ 粉粒~ 粘粒＜ 最優(yōu)含水量 Wop 最大干容重 γdmax φ （度） C （ KPa） φ （度） C （ KPa） φ （度） C （ KPa） C3 ～ ～ ～ ～ ～ ～ n108 C4 ～ ～ ～ ～ ～ ～ n107 表 土料化學分析成果表 料場 易溶鹽（﹪） 中溶鹽（﹪） 難溶鹽（﹪） 有機質（﹪） C3 C4 工程規(guī)模 地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展概況 QA 灌區(qū)南北長 30 公里，東西寬 公里， QA 市居灌區(qū)中部，為行政公署、兵團農場管理局、鐵路分局、吐 —哈 油田生產(chǎn)、科研、生活基地， QA 市人民政府所在地，是 QA地區(qū)政治、經(jīng)濟、文化的中心。 C7 石料場 石料場位于 QA 溝口河漫灘，距水庫大壩約 5 公里，該處 200mm 至 600mm 漂石儲量豐富，收集方便，運距較近，預測儲量 5 萬立方米，并且卵石、漂石磨圓度好，石質堅硬，主要成分為花崗巖，是很好的砌石材料。該料場土料的壓縮系數(shù)為 ，屬中等壓縮性土，粘粒含量高，達 %，可塑性好，塑