【正文】 水利水電出版社 1991 [32] 蔣國澄黑龍江水爪學(xué)報(bào) H—— 為壩前的水深 m 波浪的爬高可按下述公式計(jì)算 R 32K 2hl tanθ 式中 hl———— 為波高 K—— 為壩坡的粗糙系數(shù)塊石取 K 075～ 08 混凝土板取 K 09～ 10 本設(shè)計(jì)取075 θ —— 為上游的壩面坡角θ arctan 125 218o 2hl 00166Vf 54 D 13 Vf —— 當(dāng)計(jì)算為設(shè)計(jì)工況時(shí)風(fēng)速取多年平均最大風(fēng)速的 15 倍當(dāng)計(jì)算為校核工況時(shí)風(fēng)速取多年平均最大風(fēng)速 計(jì)算結(jié)果見下表 表 71 坡頂高程計(jì)算成果表 計(jì)算情況 計(jì)算項(xiàng)目 設(shè)計(jì)情況 校核情況 上游靜水位 m 60506 60751 河底高程 m 5659 壩前水深 H m 3916 4161 吹程 D km 3 風(fēng)向與壩軸線夾角 25 風(fēng)浪引起壩前高 e m 00004 00002 風(fēng)速 v ms 1875 125 上游壩面坡率 130 波浪沿壩坡爬高 m 0647 0493 安全加高 A m 07 04 地震涌浪高度 m 06 06 防浪墻高程 m 60701 609 取防浪墻頂高程為 609m 防浪墻壩頂超高12m 則壩頂高程為 6078m 竣工時(shí)壩頂高程預(yù)留 1 的壩高沉降量為 6082m 712 壩體滲流計(jì)算 滲流計(jì)算的水位組合情況如下 1 上游為正常蓄水位 60500m 下游水位為 57901m 2 上游為設(shè)計(jì)洪水位 60506m 下游水位為 57905m 3 上游為校核洪水位 60751m 下游水位為 58157m 心墻土料的滲流系數(shù) k1 0000005 壩殼土料的滲流系數(shù) k2 02 求得三種水位組合情況下通過心墻的滲流 量分別為 正常蓄水位情況下 q1 000000522 設(shè)計(jì)洪水位情況下 q2 000000523 校核洪水位情況下 q3 000000571 三種工況下通過心墻的滲流量與同類工程比顯然是很小的故壩的滲流滿足要求 713 壩體穩(wěn)定計(jì)算 對粘土心墻壩應(yīng)用瑞典圓弧法進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算計(jì)算公式如下 瑞典圓弧法 式中 R 滑動(dòng)圓弧半徑 b 條塊寬度 α 條塊重力線與通過此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角 μω作用于條塊底面的孔隙水壓力 W 條塊實(shí)際重量 Q 作用在條塊重心上的水平向地震慣性力 V 作用在條塊 重心上的水平向地震慣性力 MC 水平向地震慣性力 Q 對滑動(dòng)面圓心的力矩 Cφ壩體填料的凝聚力和內(nèi)摩擦角 黑河壩址區(qū)基本地震烈度為Ⅶ度按 SL20397《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定可不計(jì)算豎向地震慣性力 V 由于大壩主體填料為堆石故可不考慮孔隙水壓力μ和地震附加孔隙水壓力計(jì)算工況見表 7－ 6 計(jì)算成果見表 7－ 2 表 72 穩(wěn)定計(jì)算安全系數(shù) 工況 瑞典圓弧法 規(guī)范允許值 1 1752 15 2 1756 15 3 1759 13 計(jì)算結(jié)果表明壩體穩(wěn)定滲流期無論庫水位為正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位還是校核洪水位當(dāng) 遭遇 7 度地震時(shí)大壩的靜力穩(wěn)定性和抗震穩(wěn)定性都是安全的 72 溢洪道設(shè)計(jì) 721 設(shè)計(jì)條件 設(shè)計(jì)洪水位 P 1 上游 60506m 下游 57905m 校核洪水位 P 01 上游 60751m 下游 58157 m 正常蓄水位 上游 605 m 下游 57901 m 死水位 588 m 722 進(jìn)水渠 為引流平順其進(jìn)口形狀做成喇叭口為減小損失其長度不宜過長由于是在巖基上故引流段截面設(shè)計(jì)為接近矩形的梯形邊坡為 105 由于溢洪道位于破碎帶上F17 斷層由此經(jīng)過滲漏穩(wěn)定問題嚴(yán)重應(yīng)采用混凝土砌護(hù)兼作防滲鋪蓋一般厚03～ 05m 不設(shè)止水排水或錨筋本設(shè)計(jì)取襯砌厚為 04m 723 控制段設(shè)計(jì) 1 定型設(shè)計(jì)水頭 Hd 選擇 通過調(diào)洪演算溢流堰頂高程確定為 597m 堰上定型設(shè)計(jì)水頭 Hd＝ H 065～ 085 6832m～ 8934m其中堰上最大水頭 H＝ 60751－ 597＝ 1051m故可取堰上定型設(shè)計(jì)水頭 Hd＝ 7m 2 上游堰高確定 取流量系數(shù) m＝ 0499 則由堰高與流量系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系可查得故取＝ 7m 3 溢流孔口尺寸和閘墩邊墩等的擬定 a 弧形閘門 由調(diào)洪演算知溢流凈寬為 65m 閘孔數(shù) n＝ 5 閘門采用弧形閘門閘孔寬高為 R＝ 11～ 15h 故半徑 R 可取為 715～ 975m 初步擬定為 9 m b 閘墩 閘墩厚度設(shè)置為 15m 共設(shè)置 4 個(gè) c 邊墩 邊墩厚度設(shè)置為 25m d 65415 71m e 控制段閘墩頂部高程的確定 閘墩頂部高程＝校核洪水位＋安全超高 ＝ 6075103＝ 60781m 4 確定堰面曲線 根據(jù)規(guī)范及工程經(jīng)驗(yàn)堰頂上游采用三圓弧曲線下游 為冪曲線如圖 61 所示 冪曲線方程為 故可得冪曲線方程為 其中 R1 05Hd 350m R2 02Hd 140m R3 004Hd 028m L1 0175Hd 1225m L2 0276Hd 1932m L3 0282Hd 1974m 堰面曲線坐標(biāo)表 X 050 1 150 2 250 3 350 4 450 5 550 563 Y 003 010 020 034 052 073 097 124 154 188 224 234 5 剖面銜接計(jì)算 ①直線段和堰面曲線切點(diǎn) xcyc 確定 對 113 由 可以得到 xc 563 帶入冪曲線方程得 yc 234 泄槽坡度為 110 反弧半徑按 3～ 6 h 確定 R 984～ 1908m 取為 15m 其中 h 為校核洪水位閘門全開時(shí)反弧最低點(diǎn)的水深初步計(jì)算可近似用堰下收縮斷面的水深控制水深 堰下收縮斷面的水深計(jì)算公式為 試算得 h＝ 384m 其中 q 為起始計(jì)算斷面單寬流量 q＝ L 4238671＝ 597m3s 為起始計(jì)算斷面渠底以上總水頭 ≈ H 60751590 1751 為泄槽底坡坡角 為起始計(jì)算斷面流量系數(shù)取為 095 同理可計(jì)算設(shè)計(jì)洪水位下的收縮斷面水深控制水深 試算得 h 269m 公式中 q L 2814971 3965m3s≈ H 60506590 1506 其他參數(shù)不變 各典型點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算示意圖見圖 71 圖 71 各典型點(diǎn)坐標(biāo) 724 泄槽水面線確定 1 矩形斷面臨界水深 hk 和臨界坡降 可用下列公式計(jì)算 計(jì)算列表得 校核 714 52836 620 10426 00010 設(shè)計(jì) 543 38553 471 996 00011 泄槽的縱坡一般做成為大于臨界坡度的陡坡通常 i 1～ 5 有時(shí)可達(dá) 10～ 15 本設(shè)計(jì)取 i 010 2 正常水深計(jì)算 謝 才公式 將已知數(shù)據(jù)代入得 校核情況 整理得 試算得 0794 m 設(shè)計(jì)情況 整理得 試算得 0554m 水力計(jì)算結(jié)果列表得 校核 設(shè)計(jì) 流量 Q 42386 28149 控制水深 384 269 正常水深 0794 0554 臨界水深 714 543 兩種狀況下均滿足水面曲線為水深沿程降低的降水曲線 S3 型 下游以 NN 線為漸近線以收縮斷面為起始位置依次向下游計(jì)算平洞段水面曲線 各斷面的水深計(jì)算表格如下表所示其中 水流摻氣后水深其中 h泄槽計(jì)算斷面的水深及摻氣后的水深 m 不摻氣情況下泄槽計(jì)算斷面的流速 ms 修正系數(shù)可取 10～ 14ms 本設(shè)計(jì)取 12ms 邊墻高度＝摻氣后的水深＋ 05～ 15m的超高校核情況安全超高取 05m設(shè)計(jì)情況安全超高取 15m 校核情況 斷面 h A X R R16 C V V22g Es 1 384 27264 7868 347 123 9463 1555 1233 1617 2 370 26270 7840 335 122 9410 1613 1328 1698 3 350 24850 7800 319 121 9331 1706 1484 1834 4 330 23430 7760 302 120 9248 1809 1670 2021 5 310 22021 7720 285 119 9160 1926 1892 2202 6 290 20590 7680 268 118 9066 2059 2162 2452 7 270 19170 7640 251 117 8967 2211 2494 2764 8 260 18481 7621 243 116 8916 2293 2684 2944 dEs m m05s dS 總 S 摻氣水深 邊墻高度 456 506 081 1584 341 9436 001 009 884 884 442 492 136 1660 327 9370 001 009 1506 2390 422 472 165 1757 310 9289 001 009 1869 4259 402 452 202 1867 294 9204 001 009 2354 6613 382 432 250 1992 277 9113 002 008 3022 9635 362 412 312 2135 260 9017 002 008 3982 13617 342 392 180 2252 247 8942 003 007 2419 16036 332 382 設(shè)計(jì)情況 斷面 h A X R R16 C V V22g Es 1 269 19099 7638 250 117 8962 1474 1108 1377 2 260 18460 7620 242 116 8915 1525 1186 1446 3 240 17040 7580 225 114 8804 1652 1392 1632 4 220 15620 7540 207 113 8685 1802 1657 1877 5 200 14200 7500 189 111 8556 1982 2021 2205 6 190 13490 7480 180 110 8487 2087 2221 2411 7 183 12958 7465 174 110 8433 2172 2408 2590 dEs m m05s dS 總 S 摻氣水深 邊墻高度 317 467 069 1499 246 8938 001 009 780 780 308 458 186 1588 234 8859 001 009 2156 2936 288 438 245 1727 216 8745 002 008 2986 5922 268 418 328 1892 198 8620 002 008 4333 10254 248 398 207 2034 185 8521 003 007 2987 13242 238 388 179 2130 177 8460 004 006 2786 16028 230 380 比較兩種情況下邊墻高度校核情況下的稍高些又水面線變化不大故泄槽段邊墻高度可取同一高度為506m 校核情況下的水面線及邊墻高度如下圖所示 725 消能設(shè)計(jì)和計(jì)算 1 挑流鼻坎設(shè)計(jì) 如圖 72 所示 圖 7－ 2 a 根據(jù)試驗(yàn)鼻坎挑射角一般取 20～ 25 從安全角度考慮如下游水位淹沒坎頂水流的挑射將受到影響故坎頂比下游最高水位 58157m 高 1～ 2m 取高出 143m 得坎頂高程 583m c 反弧半徑 R 的確定 挑流鼻坎反弧半徑 R多采用反弧最低點(diǎn) 最大水深 h的 6～ 12倍初步計(jì)算可采用控制水深 384m即 R 2304～ 4608mR過大鼻坎向下游延伸太長增加工程量過小則挑射條件不好至少應(yīng)使 R≥ 4h 考慮以上因素取 R＝ 25m 2 挑流消能水力要素計(jì)算 挑流消能水力要素包括水舌挑射距離和沖刷坑深度 計(jì)算公式為 水舌挑射距離 沖刷坑深度 其中 挑射角度本設(shè)計(jì)為 22176。 70176。 60176。 30176。水文二隊(duì)通過對 60 和 65 滑坡體驗(yàn)算最終她岸寬度分別為 90m和 81m而根據(jù)地質(zhì)剖面分析 65滑坡塌岸最終寬度可能達(dá) 100m以上曲尺溝口 30 滑坡有可能阻塞河道另陳家壩和許家壩附近有基巖滑坡幾處 524 固體徑流來流 庫區(qū)左家灣以上河床固體