【正文】 （417）hz=（πh1%2/L）cth（2πH/L） （418）根據(jù)前面的壩頂高程的計(jì)算:設(shè)計(jì)情況時(shí) h1% =, L=,hz=。揚(yáng)壓力的大小等于揚(yáng)壓力分布圖的面積。壩基面揚(yáng)壓力計(jì)算方法如下：壩踵處的揚(yáng)壓力強(qiáng)度γH1,壩趾處的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為γH2，與巖體的性質(zhì)和構(gòu)造、帷幕的深度和厚度、灌漿質(zhì)量、排水孔的直徑、間距和深度等因素有關(guān)。滲透力由上下游水位差H產(chǎn)生的滲流在壩內(nèi)或壩基面上形成的水壓力；浮托力是由下游水面淹沒計(jì)算截面而產(chǎn)生向上的水壓力。圖44 壩體所受水壓力圖計(jì)算公式水平水壓力： （49）垂直水壓力： （410）式中：H——計(jì)算點(diǎn)的作用水頭，m；——水的重度，；V ——水壓力體的體積，m3；正常工況下水壓力計(jì)算結(jié)果見表44，校核工況下水壓力計(jì)算結(jié)果見表45（過程見計(jì)算書）。m（逆）M2=W2L2=風(fēng)荷載、雪荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例很小，可忽略不計(jì)。重力壩荷載組合設(shè)計(jì)情況荷載作用自重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力冰壓力地震力基本組合正常蓄水情況++++00設(shè)計(jì)洪水情況++++00冰凍情況+++0+0偶然組合校核洪水情況++++00地震情況++++0+3） 荷載分布見圖圖42 荷載分布圖 荷載的計(jì)算 作用在重力壩上的荷載主要有：重力，靜水壓力，揚(yáng)壓力，浪壓力（根據(jù)水庫的水位，地質(zhì)以及運(yùn)行條件，本設(shè)計(jì)不考慮泥沙壓力，而且地震烈度小于6度，不考慮地震荷載），冰壓力、土壓力忽略。本次設(shè)計(jì)僅以壩基面為例分析計(jì)算。壩基緩傾角結(jié)構(gòu)面、不利的地形、混凝土的層面等。重力壩非溢流壩段的荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、揚(yáng)壓力等，常取1m壩長進(jìn)行計(jì)算。圖41 非溢流壩剖面尺寸圖 荷載計(jì)算及荷載組合1） 計(jì)算情況的選擇（以下各組合情況均取單位壩長計(jì)算）在設(shè)計(jì)重力壩剖面時(shí)，按照承載能力極限狀態(tài)計(jì)算荷載的基本組合和偶然組合。由于本設(shè)計(jì)壩址基巖較好，采用先施工重力壩底板，再澆筑重力壩的方式。 地基防滲與排水設(shè)施擬定由于防滲的需要，壩基面須設(shè)置防滲帷幕和排水孔幕。巖基較完整，堅(jiān)硬，f，c值較大，可不借助上游壩面水重幫助壩體維持穩(wěn)定，故上游壩坡做成鉛直，上游邊坡系數(shù)n取0， 。 壩面坡度壩址區(qū)的巖體質(zhì)量基本一致。一般地，壩頂寬度取最大壩高的8%—10%，并且不小于3米。；L——波長，m； 安全加高表荷載組合（運(yùn)用情況）壩的級(jí)別1235基本組合（正常情況）特殊組合（校核情況）壩頂高程（或壩頂防浪墻高程）按下式計(jì)算，并選用其中的較大值。 V0——計(jì)算風(fēng)速，m/s，～。 hz為波浪中心線高于靜水位的高度，對(duì)于山區(qū)水庫，波浪要素按官廳公式計(jì)算如下:hl=（42）L= （43）hz =（πhl2/L）cth（2πH/L） （44）H為壩前水深，m。）16泥沙浮容重（KN/ m3）11重度砼（KN/ m3）24鋼筋砼（KN/ m3）25漿砌石（KN/ m3）22泥沙（KN/ m3）18水（KN/ m3）滲透壓力強(qiáng)度系數(shù)設(shè)防滲帷幕及排水孔（河床壩段）設(shè)防滲帷幕及排水孔（岸坡壩段）設(shè)防滲帷幕及排水孔（排水管帷幕處） 非溢流壩段剖面設(shè)計(jì) 壩頂高程壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱?，?yīng)高于防浪頂高程。7） 材料容重：混凝土γc24KN/ m鋼筋混凝土γ025KN/m3 、漿砌石塊22KN/m3。5） 工程地質(zhì)參數(shù)：詳見本說明書第三章。 設(shè)計(jì)基本資料 特征水位及流量校核水位（P=%）= ；Z下游水位=Qmax下泄=設(shè)計(jì)水位（P= %）= ；Z下游水位= Qmax下泄= 水文氣象資料1） ；℃；2） ℃；℃；3） 多年平均最大風(fēng)速為20m/s；。根據(jù)交通和運(yùn)行管理的要求，壩頂應(yīng)有足夠的寬度。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，上游壩坡常做成鉛直；下游壩坡坡率m=～；～。第四章 壩體剖面設(shè)計(jì) 剖面設(shè)計(jì)原理混凝土重力壩設(shè)計(jì)的原則是：①滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，保證大壩安全；②力求斷面較小，工程量小；③運(yùn)行方便；④便于施工。左右岸非溢流壩選擇重力壩壩型。上壩線即為預(yù)可階段推薦壩線。為改善下泄水流的出流條件，防止河道拐彎對(duì)水流的頂托，影響消力池水流流態(tài)，壩軸線向下游方向應(yīng)保證其消力池后有一定長度的順直河道。從地質(zhì)上，應(yīng)使兩岸壩基基巖的風(fēng)化深度盡可能淺，以盡量減小岸坡壩段的壩體長度，降低岸坡壩段壩高，并盡量縮短帷幕線；河床壩段應(yīng)座落在較完整的弱風(fēng)化巖石上。2） 壩軸線擬定壩址兩岸地形和地質(zhì)條件是壩軸線選擇的關(guān)鍵因素之一。 壩軸線擬定1） 壩軸線比選范圍預(yù)可行性研究報(bào)告審查意見同意設(shè)計(jì)推薦的上壩址作為選定壩址，并要求進(jìn)一步查明各建筑物的工程地質(zhì)條件，通過對(duì)工程地質(zhì)條件、樞紐布置、施工、工程量和投資等方面綜合比較，最終選定壩軸線。選定壩型為碾壓混凝土重力壩，樞紐泄洪為開敞式溢流表孔。第三章 樞紐布置、壩址選擇 壩址選擇 壩軸線的選擇壩軸線選擇原則石堤水電站預(yù)可行性研究報(bào)告審查意見中同意設(shè)計(jì)推薦的上壩址。2） 計(jì)算工況計(jì)算工況分校核和設(shè)計(jì)兩種，由設(shè)計(jì)規(guī)范可知：混凝土壩按500年一遇（P=%）洪水設(shè)計(jì)，2000年一遇（P=%）洪水校核。逐時(shí)段依次試算的結(jié)果即為調(diào)洪計(jì)算的成果。這樣多次演算求得的值就是下一時(shí)段的值。通過水量平衡方程（33）可以求得和，根據(jù)水位庫容曲線又可以反推出對(duì)應(yīng)的。在計(jì)算過程中，每一時(shí)段的Q1，Q2，q1,V1均為已知。（3）決定開始計(jì)算的時(shí)刻和此時(shí)刻的V1，q1值，然后列表計(jì)算，計(jì)算過程中，對(duì)每一計(jì)算時(shí)段的V2，q2值都要進(jìn)行試算。列表式算法的步驟為：根據(jù)已知的水位容積關(guān)系曲線V=f（Z）和泄洪建筑物方案，用式（31）求出下泄流量與庫容的關(guān)系曲線q=f（V）。一般取1～6小時(shí)，需化為秒數(shù)。m3/sVV2——入庫水量，下泄流量?！端Y源規(guī)劃及利用》書中介紹的列表試算法計(jì)算，依據(jù)書中所給的水庫洪水調(diào)節(jié)原理，采用水量平衡方程式（Q1+ Q2）Δt/2（q1+q2）Δt /2=V2 V1=ΔV （22) q=f（V） （23） 式中：2——計(jì)算時(shí)段初始，末段的入庫流量。 調(diào)洪演算的基本原理和方法，以及用水力學(xué)公式計(jì)算QZ關(guān)系q=mδεB（2g）1/2H3/2 （21）式中：q——過堰流量，單位為：m3/s；B——過水?dāng)嗝鎸挾龋瑔挝粸閙；m——堰的流量系數(shù)；ε——局部水頭損失系數(shù)；H——堰頂全水頭，單位為m。樞紐建筑物中的溢流壩、非溢流壩、混凝土閘和電站廠房等主要建筑物屬于2級(jí)建筑物，導(dǎo)墻、護(hù)岸等次要建筑物為3級(jí)建筑物，臨時(shí)建筑物為4級(jí)建筑物。 水庫及水能主要指標(biāo) 水庫主要指標(biāo)序號(hào)名稱單位數(shù)量備注1水庫水位：m　　2正常蓄水位m290　　3死水位m284　　4正常蓄水位時(shí)水庫面積m2　　5回水長度m　　6水庫容積：億m3　　7總庫容億m3　　8正常蓄水位以下庫容億m3　　9調(diào)節(jié)庫容億m3　　10死庫容億m3　　11調(diào)節(jié)特性　　季調(diào)節(jié)　 壩址水位與流量關(guān)系曲線水位(m)流量(m3/s)109180259350459576706水位(m)流量(m3/s)840977110012201390161018302040水位(m)流量(m3/s)22502470268029003130337036303890水位(m)流量(m3/s)41604440475050605380573061406550水位(m)流量(m3/s)696073907830827087409240971010200水位(m)——流量(m3/s)106001110011600121001310014200—— 樞紐的組成建筑物及工程等級(jí) 樞紐建筑物組成根據(jù)山湘水電站樞紐的開發(fā)任務(wù)，該樞紐組成建筑物包括：攔河大壩、泄水建筑物、引水發(fā)電廠房。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB5020194及《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》DL51802003的有關(guān)規(guī)定，本工程為Ⅱ等大（2）型工程。南昌工程學(xué)院本（專）科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章水文水能計(jì)算 工程等級(jí)，為季調(diào)節(jié)水庫，電站總裝機(jī)容量120MW，年利用小時(shí)3283h，土料場(chǎng)分布在壩址兩岸的臺(tái)地、緩坡上， m~，總儲(chǔ)量19萬m3，有效儲(chǔ)量為16萬m3。巖性為奧陶系下統(tǒng)紅花園組(O1h)生物碎屑灰?guī)r和分鄉(xiāng)組（O1f）白云質(zhì)灰?guī)r，料場(chǎng)風(fēng)化層薄。 天然建筑材料秋水河床基巖裸露，天然砂礫料貧乏，工程所需混凝土骨料需人工軋制。根據(jù)導(dǎo)流洞圍巖特征，進(jìn)、出口段的巖體為Ⅲ~Ⅳ類，以卸荷裂隙發(fā)育地段較差。隧洞沿線地質(zhì)構(gòu)造以節(jié)理裂隙為主，多方解石脈膠結(jié)，未見斷層等分布，洞室圍巖大部分呈弱~微風(fēng)化，巖體完整，穩(wěn)定條件較好。節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，巖體較完整。出口邊坡右側(cè)為順向坡，巖層傾角約20176。邊坡表部覆蓋有崩塌堆積物，呈條狀分布，由碎、塊石及殘坡積土組成，結(jié)構(gòu)松散、架空，下伏巖體較完整。邊坡坡角30176。兩岸邊坡穩(wěn)定。 上、下游圍堰 上、下游圍堰處除兩岸坡腳分布有少量的崩積碎、塊石外，其它部位基巖裸露，巖性為寒武系上統(tǒng)上組（∈324）的灰色厚至巨厚層白云巖，巖體較完整，巖體質(zhì)量以Ⅲ級(jí)為主。構(gòu)造以節(jié)理裂隙為主，斷層規(guī)模小，其破碎帶膠結(jié)良好。地層亦為寒武系上統(tǒng)上組（∈323）的灰至灰黑色厚層白云巖夾少量薄層白云巖。地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖石堅(jiān)硬較完整，巖體質(zhì)量為Ⅱ~Ⅲ級(jí)，邊坡整體穩(wěn)定。全風(fēng)化巖體分布于邊坡上部，~；，~；~。 電站廠房廠房布置于左岸壩后的陡峻邊坡下，為反向坡，基巖裸露，邊坡穩(wěn)定。~。壩基下未發(fā)現(xiàn)有連續(xù)性較好的軟弱結(jié)構(gòu)面，一般層面（縫合面）粗糙呈鋸齒狀，吻合較好，層間錯(cuò)動(dòng)帶和節(jié)理大多鈣質(zhì)膠結(jié)良好，因此壩基巖體抗滑穩(wěn)定性較好。壩基弱風(fēng)化巖石飽和抗壓強(qiáng)度大于45MPa，屬巖體質(zhì)量較好的巖石。弱風(fēng)化下限埋深： m~； m~； m~。層間錯(cuò)動(dòng)帶相對(duì)較發(fā)育，主要沿巖層層面（縫合面）展布，長數(shù)十米，大多鈣質(zhì)膠結(jié)良好，局部有泥化現(xiàn)象。節(jié)理裂隙大多受層面控制，延伸不長，密度較大。~20176。~40176。出露地層為寒武系上統(tǒng)上組（∈323）和（∈324）的灰色、灰黑色厚至巨厚層白云巖、灰質(zhì)白云巖夾少量薄層白云巖，巖性均一，巖體的強(qiáng)度和剛度均較高。~10176。往上逐漸變緩，地形平緩，槽內(nèi)分布?xì)埰路e含礫粉質(zhì)粘土層，~。－1 壩址水位與流量關(guān)系曲線水位(m)流量(m3/s)109180259350459576706水位(m)流量(m3/s)840977110012201390161018302040水位(m)流量(m3/s)22502470268029003130337036303890水位(m)流量(m3/s)41604440475050605380573061406550水位(m)流量(m3/s)696073907