【正文】 4】表91，取流速系數(shù)，根據(jù)上述的值，查【4】附錄I得，查則相應(yīng)的收縮水深及其共軛水深為：因?yàn)?，故需要設(shè)第二道消能坎。 排沙孔校核洪水位下消能計(jì)算 （1）下游水深確定下游河床高程，下游設(shè)計(jì)水深下游水深（2）泄洪條件單寬流量，能量（3）躍后水深臨界水深查【4】表91，取流速系數(shù)，根據(jù)上述的值，查【4】附錄I得，查則相應(yīng)的收縮水深及其共軛水深為：因?yàn)?，故壩下游產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)式水躍銜接，需要設(shè)消能坎。（7）消力池長 消力池長 取。（4）消力池長 消力池長 取。（10）求護(hù)坦厚度 取。（8）求坎高 所以坎高為（9）驗(yàn)算下游水面銜接查【4】表91，取流速系數(shù)，根據(jù)上述的值，查【4】附錄I得，查則相應(yīng)的收縮水深及其共軛水深為：但與已很接近了，剛開始泄流時，泄流水面會在尾水位以上，但時間很短，所以不再設(shè)消能坎。（5）求坎高而 所以坎高為 （6）驗(yàn)算下游水面銜接查【4】表91，取流速系數(shù)，根據(jù)上述的值，查【4】附錄I得，查則相應(yīng)的收縮水深及其共軛水深為：因?yàn)椋市枰O(shè)第二道消能坎。（11）各級坎頂寬及下游坡比采用梯形坎 中孔校核洪水位下消能計(jì)算 （1）下游水深確定下游河床高程，下游設(shè)計(jì)水深下游水深（2）泄洪條件，單寬流量，能量（3）躍后水深臨界水深 查【4】表91，取流速系數(shù)，根據(jù)上述的值，查【4】附錄I得，查則相應(yīng)的收縮水深及其共軛水深為：因?yàn)?，故壩下游產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)式水躍銜接，需要設(shè)消能坎。水躍已至下游離壩體較遠(yuǎn)處，對壩體無深影響。（7）消力池長 【2】 （） 消力池長 （） 取。（4）消力池長 【2】 （） 消力池長 取。 設(shè)計(jì)內(nèi)容：溢流表孔壩段，中孔壩段，底孔壩段，排沙孔壩段的消能設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)原則：坎前產(chǎn)生稍淹沒水躍，坎后考慮下游水面銜接。為使門后水流平順下泄，泄水孔應(yīng)與孔口出流水緣一致，通常按拋物線設(shè)計(jì)，其方程采用 無壓明流段方程取值表X0123456Y07891011121314 通氣孔(1)檢修門后的通氣孔面積 通氣孔斷面面積一般取泄水孔斷面面積的，%(2)工作閘門后通氣面積 通氣孔斷面面積一般不小于工作閘門處孔口斷面面積的10%，本設(shè)計(jì)取 7. 消能設(shè)計(jì). 消能工形式據(jù)調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)，底流消能可適應(yīng)在較大范圍內(nèi)變動的過閘流量和下游水位，同時在平面上也易擴(kuò)散,故本設(shè)計(jì)采用底流消能。此外，為滿足正常泄水時不斷的要求，還需要在工作門后設(shè)置通氣孔。 無壓明流段明流段的孔徑在水面以上有足夠的安全余幅，孔頂距水面的高度可取最大流量時不摻氣水深的30%～50%。 進(jìn)水口體型平面圖.（1）頂部曲線AB段 為使水流平順，減h1少局部水頭損失，提高泄水能力，防止孔壁孔蝕，進(jìn)口表面輪廓應(yīng)盡量符合流線變化規(guī)律，因此，進(jìn)口段中AB曲線的形狀常做成三面或四面收縮的喇叭口形狀。無壓進(jìn)水口是指工作閘門前的壓力管段。設(shè)置橫逢止水，使深孔有壓段的前半部分，止水前兩側(cè)橫縫間的水壓力對深孔的內(nèi)水壓力起到平壓作用，從而減少該部分的孔口應(yīng)力。中孔為無壓孔口出流，孔口高程為948米，尺寸為。 擋水壩剖面 . 中孔的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中孔為無壓泄水孔，有工作閘門后的壓力短管與無壓明流段組成。 壩頂寬度的確定 壩頂應(yīng)有足夠的寬度，以滿足交通、施工和運(yùn)行管理的需要，壩頂寬度一般取壩高的8%—10%，且不小于2米. （1）最大壩高的確定 由已知資料知壩的最地面高程為892米，故最大壩高為=—892=90m （2）壩頂寬度的確定 本設(shè)計(jì)取壩頂寬度為8米。對于三種壩型的分析比較，本設(shè)計(jì)采用第二種剖面形式。上游坡起點(diǎn)高度一般設(shè)在（1/3～2/3）壩高處。1）上游鉛直，適用于混凝土與基巖接觸的f、c值較大或壩內(nèi)布置有泄水孔或引水管道的情況，鉛直的上游面便于布置進(jìn)水口控制閘門和攔污設(shè)備，但同重心偏向上游，庫空或低水位時，下游壩易產(chǎn)生拉應(yīng)力。6. 剖面設(shè)計(jì). 擋水壩段剖面設(shè)計(jì)擋水壩剖面采用最優(yōu)化原則，在確保壩體安全運(yùn)用，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求下力求獲得最小剖面尺寸和美觀簡單的外形，其尺寸確定通過計(jì)算進(jìn)行最優(yōu)化選擇。各壩段布置為：左岸擋水壩段 190=90m電站壩段 6＝93m 邊墩3m，中墩8m，縫中間布置排沙孔隔墩 120＝20m底孔 810＝80 邊墩3m，中墩6m，孔口4m中孔 220＝40 邊墩3m，中墩6m，孔口4m表孔 120＝20 邊墩3m，孔口14m右岸擋水壩段 1＝。=++=防浪墻頂高程= += m取正常蓄水位和校核洪水位情況下壩頂高程較大值，防浪墻頂高程為：。防浪墻頂高程=（2）校核洪水位情況：風(fēng)速值V采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速。（1）正常蓄水位情況：～。 km －壩前水深。在校核洪水位和5級壩，宜采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速。m V－計(jì)算風(fēng)速，m/s。ml－波長，即相鄰波峰（谷）之前的水平距離。由設(shè)計(jì)資料可知，該水庫的吹程為5千米，多年平均最大風(fēng)速為17米每秒，且為山區(qū)峽谷水庫，故采用官廳公式計(jì)算波高和波長。. 計(jì)算壩頂高程壩頂應(yīng)具有足夠的安全超高，壩頂或防浪墻頂高出水庫靜水位的高度可按下式計(jì)算： Δh正常=h+h0+hc () 式中：h— 波高 （米） ho—波浪中心線至凈水位的高度 （米） hc—安全超高 （米）對于設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位情況，分別采用不同的計(jì)算風(fēng)速值，求得相應(yīng)的和以后，壩頂高程或防浪墻高程按下式計(jì)算：壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+ 壩頂高程=校核洪水位+ （）選用其中計(jì)算后結(jié)果較大的一個。. 地基開挖將壩基及邊坡表層風(fēng)化破碎巖層挖除，河床底部開挖成一平面。重力壩的剖面設(shè)計(jì)原則是在確保壩體安全運(yùn)用，在滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求的前提下獲得最小的剖面尺寸和美觀簡單的外形，以達(dá)到最大限度的節(jié)省壩體工程量的目的。. 表孔過流能力計(jì)算 （）ε—閘墩側(cè)收縮系數(shù)，m—流量系數(shù)，σs—淹沒系數(shù)，① 設(shè)計(jì)洪水時 ② 校核洪水時 . 中孔過流能力計(jì)算 （） μ—流量系數(shù)， Ac—出口斷面面積H—水庫水位與進(jìn)口斷面中心高差① 設(shè)計(jì)洪水位時H==25m② 校核洪水位時H==. 底孔過流能力計(jì)算①設(shè)計(jì)洪水位時H==② 校核洪水位時H==. 排沙孔過流能力計(jì)算①設(shè)計(jì)洪水位時H==② 校核洪水位時H==. 總泄流能力設(shè)計(jì)洪水位時泄洪流量為:+++=＞校核洪水位時泄洪流量為:+++=＞擬定孔口尺寸滿足調(diào)洪要求，故按擬定尺寸布置各壩段，樞紐布置如下:修建直線型混凝土重力壩，溢流壩頂布置在河床右岸，電站廠房布置在河床左岸，裝機(jī)容量617=62萬千瓦。故采用方案Ⅰ作為泄洪方案。. 泄洪調(diào)度方式 Ⅰ方案：溢流壩段采用壩面泄洪方式，即表孔溢流；泄水孔采用無壓泄洪方式；電站不參與泄洪。中孔泄洪對左岸下游邊坡沖刷較小，有利于壩體穩(wěn)定。該方案優(yōu)點(diǎn)為電站水流順直、流量大，靠近溢流壩段更穩(wěn)定，減少震動。缺點(diǎn)是底孔放水時影響尾水位穩(wěn)定性。該方案優(yōu)點(diǎn)是靠近左右岸的表孔和電站尾水對左右岸沖刷小，有利于保護(hù)河床。河床壩基為灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁巖互層，巖性相對較為軟弱。. 方案比較該樞紐所處河段兩岸坡勢陡峭，壩址處河谷呈扁寬U型。此處結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不宜于采用碾壓，漿砌石重力壩用于中低壩，本壩采用混凝土實(shí)體重力壩為宜，寬縫重力壩作為備選。但考慮本樞紐布置6各電站孔、5各排沙孔、8個底孔、4個中孔和1個表孔，孔口多，尺寸大，對拱圈承載力有大的削弱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不合理；壩址處河流順直，右岸收縮，重力壩簡單，安全性高，適宜于采用。由于壩址位于上中游，土料不豐富，建壩要大量粘性、沙性土料，故不采用；，按現(xiàn)在技術(shù)，可用拱壩。河谷窄，工程量小是有利的，但布置電站要擴(kuò)挖，對樞紐不利，壩線位于中1下游200米處，是原來中1的備用壩線，此處較中1窄200米，右岸下游山體收縮，利于壩體穩(wěn)定，兩岸山頂比中1處低20米，且右岸有三階臺地，便于施工布置，從地質(zhì)上看中2略優(yōu)于中1壩線，故選中2線。中壩線：壩段在200米內(nèi)有三條壩線，中1線是最初的地址勘探線，在河彎道下，右岸呈喇叭狀，下游有串溝，岸坡呈半懸狀，串溝有匯流面積，鑒此舍棄。比較如下：上壩段：兩岸裂隙發(fā)育，有泉水出露，建壩后存在滲漏問題，壩基內(nèi)有泥化夾層，不利于壩體穩(wěn)定，從地形上看，位于彎道末端，固不利于作為壩址，舍棄。. 壩線選擇壩軸線的正確選擇在水利樞紐布置中，是很關(guān)鍵的，壩軸線的選擇是一個復(fù)雜過程，綜合性很強(qiáng)，影響因素很多，也很復(fù)雜，初步設(shè)計(jì)時，根據(jù)壩地質(zhì)地形條件，定性分析，確定出壩軸線。萬家寨水利樞紐位于黃河中上游的交接處，托克托至龍口河段的峽谷處，壩址處河谷呈扁寬U型。黃河經(jīng)過龍羊峽，劉家峽，黑山峽后進(jìn)入寧夏自治區(qū)銀川平原和內(nèi)蒙古河套平原，到托克托縣河口鎮(zhèn)折會南流，穿行于山西、陜西黃土高原峽谷至潼關(guān)后再向東流，至河南小浪底出峽谷，到桃花峪后進(jìn)入大平原。. 工程特性 工程特性表項(xiàng)目單位數(shù)量備注（1）水文控制流域面積Km2多年平均年徑流量(實(shí)測/設(shè)計(jì))億m3多年平均流量(實(shí)測/設(shè)計(jì))m3/s780/618萬年一遇洪峰流量m3/s千年一遇洪峰流量m3/s多年平均輸沙量億噸/年多年平均含沙量Kg/m3（2）水庫下游尾水位校核洪水（%）m設(shè)計(jì)洪水位（%）m正常蓄水位m死水位m汛期限制水位m沖沙期運(yùn)用水位m～最低沖沙水位m淤沙高程m總庫容億m3調(diào)洪庫容億m3（3） 洪水流量萬年一遇洪水m3/s千年一遇洪水m3/s（4） 工程效益1）發(fā)電裝機(jī)容量萬kW保證出力萬kW多年平均發(fā)電量億度年利用小時數(shù)時2）年供水量億m3（5） 主要建筑物尺寸僅供考1）主壩型式混凝土重力壩壩頂高程m最大壩高m壩頂長度m2）底孔進(jìn)口高程m孔數(shù)孔口寬高m3）中孔進(jìn)口高程m孔數(shù)孔口寬高m4）表孔進(jìn)口高程m孔數(shù)孔口寬高m114105）排沙孔進(jìn)口高程m孔數(shù)孔口寬高m36）電站孔進(jìn)口高程m孔數(shù)孔口寬高m壓力鋼管直徑m6）廠房型式壩后式引水口進(jìn)口高程m主廠房尺寸m19528機(jī)組安裝高程m7）水輪機(jī)臺數(shù)臺6型號HL（200）LJ600單機(jī)容量萬kW轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分吸出高程m最大工作水頭（毛）m最小工作水頭（毛）m設(shè)計(jì)工作水頭m輸電線電壓kV. 其他多年平均最大風(fēng)速16m/s，水庫吹程為5km；地震基本烈度7度?！?。（2）蓄水期（10～4月），蓄水發(fā)電，10月末水位蓄到970m，11月水位在970～974m運(yùn)行，12～3月水位最高不超過977m。汛限水位970m。其滑動面的綜合抗剪斷強(qiáng)度參f=,c=。據(jù)18個河