【正文】 m3。 其他 1)壩頂 無交通要求 2)對外交通情況 水路：由Ｂ城至溪口為南江段上水，自溪口至Ｃ城系睦水主流，為內(nèi)河航運，全長 256 公里，可通行 3～ 6 噸木船，枯水季只能通行 3 噸以下船只，水運較為困難。 鐵路 ： D 城為樂萬鐵路車站，由 B 城至 D 城 180KM,至工地有 53 公里。 工程等級 根據(jù)規(guī)范自定。 樞紐組成建筑物 1）大壩 ：布置在 1壩軸線上； 23 2）溢洪道 ：堰頂高程為 ； 3）水電站 ：裝機容量 9000KW， 3 臺機組，廠房尺寸為 309m2； 4）灌溉 ：主要灌區(qū)位于河流右岸，渠首底高程 102m，灌溉最大引用流量 ，相應渠道最大水深 ，渠底寬 ，渠道邊坡 1:1； 5）水庫放空隧洞 ：為便于檢修大壩和其它建筑物，擬利用導流隧洞作放空洞，洞底高程為 ，洞直徑為 。 筑壩材料 1）土料 ：主要有粘 土和壤土，可采用壩下 丘陵區(qū)與平原地帶，儲量多，質(zhì)量尚佳，可作為筑壩材料，其性能見表 。 3）石料 ：可在壩址下游附近開采，石質(zhì)為石灰?guī)r及砂巖，質(zhì)地堅硬，儲量豐富，其性能見表 。 30′ 37 1 106 壤土 23176。（濕） 33176。 工程規(guī)模 根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》以及該工程的一些指標確定工程規(guī)模如下： 1）各效益指標等別：根據(jù)樞紐灌溉面積為 20 萬畝 ,即 20/15= ha，在 ～ 萬 ha之間，屬Ⅲ等工程；根據(jù)電站裝機容量 9000 千瓦 ,即 9MW，小于 10MW，屬Ⅴ等工程；根據(jù)總庫容為 m3，在 10～ m3，屬Ⅱ等工程。 3）水工建筑物的級別：根據(jù)水工建筑物級別的劃分標準，Ⅱ等工程的主要建筑物為 2級水工建筑物，所以本樞紐中的攔河大壩、溢洪道、水電站建筑物、灌溉渠道、水庫放空隧洞為2 級水工建筑物；次要建筑物筏道為 3級水工建筑物。 1）重力壩方案 從樞紐布置處地形地質(zhì)平面圖及 1壩軸線地質(zhì)剖面圖上可以看出，壩址基巖為上部為五通砂巖，下面為石英砂巖和砂質(zhì)頁巖，覆蓋層沿壩軸線厚 ～ ，五通砂巖厚達 30～ 80m，若建重力壩清基開挖量大，目前 C城至壩址尚無鐵路、公路通行，修建重力壩所需水泥、鋼筋等材料運輸不方便，且不能利用當?shù)刂尾牧希市藿ㄖ亓尾唤?jīng)濟。該河道彎曲相當厲害，尤其樞紐布置處更為顯著形 成 S形， 1壩址處沒有雄厚的山脊作為壩肩，左岸陡峭，右岸相對平緩，峽谷不對稱，成不對稱的“ U”型，下游河床開闊，無建拱壩的可能。 泄水建筑物型式的選擇 土石壩最適合采用岸邊溢洪道進行泄洪，在壩軸線下游 300m處的兩岸河谷呈馬鞍形，右岸有馬鞍形埡口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽與堰上水流方向一致，水流平順， 泄洪能力大，結(jié)構(gòu)簡單，運行安全可靠，適用于各種水頭和流量。進口設有攔污柵、進水喇叭口、閘門室及漸變段；洞身采用鋼筋混凝土襯砌；出口段設有一彎曲段連接渠首，并采用設置擴散段的底流消能方式。 2）水電站建筑物 因為土石壩不宜采用壩式水電站，而宜采用引水式發(fā)電，所以這里用單元供水式引水發(fā)電。起運平臺高程 平臺尺寸為 30 20m2， 上游坡不陡于 1:4，下游坡不陡于 1:3。 為便于檢修大壩和其它建筑物，擬利用導流隧洞作放空洞，洞底高程為 ，洞直徑為 。 泄水建筑物：溢洪道布置在大壩右岸的天然埡口處。 水電 站建筑物：引水隧洞、電站廠房、開關站等布置在右岸（凸岸），在副壩和主壩之間，廠房布置在開挖的基巖上，開關站布置在廠房旁邊。 綜合考慮各方面因素，最后確定樞紐布置直接繪制地形地質(zhì)平面圖，見附圖一。 樞紐大壩采用當?shù)夭牧现?，?jù)初步勘察， 土料可以采用壩軸線下游 區(qū)與平原地帶的土料，且儲量很多，一般質(zhì)量尚佳，可作筑壩之用。石料可以用采石場開采，采石場可用壩軸線下游左岸山溝較合適，其石質(zhì)為石灰?guī)r、砂巖，質(zhì)量良好，質(zhì)地堅硬，巖石出露，覆蓋淺，易開采。 從建筑材料上說，該樞紐壩型選擇均質(zhì)壩、多種土質(zhì)分區(qū)壩、心墻壩、斜墻壩均可。壩體材料單一，施工工序簡單，干擾少；壩體防滲部分厚大，滲透比降比較小，有利于滲流穩(wěn)定和減少通過壩體的滲流量，此外壩體和壩基、岸坡、及混凝土建筑物的接觸滲徑比較長，可簡化防滲處理。壩體施工受嚴寒及降雨影響，有效工日會減少，工期延長，故在寒冷及多雨地區(qū)的使用受限制。 2）多種土質(zhì)分區(qū)壩 。 3）斜墻壩 。故也不選用斜墻壩。用作防滲體的土料位于壩 下游 ～ ，且儲量很多，一般質(zhì)量尚佳，可作筑壩之用；用作透 水料的砂土 可從壩上下游 ~ 公里河灘上開采，儲量多，可供筑壩使用，這樣便于分別從上下游上料，填筑透水壩殼，使施工方便，爭取工期。 通過以上分析認為宜選用心墻壩。 壩坡 因最大壩高約 =,故采用三級變坡。 2）下游壩坡 ：從壩頂至壩趾依次為 1： ； 1： ； 1： 。 壩頂寬度 本壩頂無交通要求，對中低壩的 壩頂寬度 B 取 510m，本設計取 B=。 最后需預留一定的壩體沉降量，此處取壩高的 %。）； V0、 D—— 計算風速和水庫吹程， m3/s、 Km。 表 安全加高 A （單位： m） 運用情況 壩的級別 1 級 2 級 3 級 5 級 正常 非常 該壩屬于 2 級水工建筑物，安全加高分別?。赫＿\用情況下 ，非常運用情況下 。 下面采用我國水利水電科學研究院推薦的計算波浪在壩坡上的爬高 R， 1 0. 5 lR h m n= （ ） 式中： lh —— 設計波高， 513400. 01 66lh V D= m； m—— 壩坡坡率，取 m=； n—— 壩坡護面糙率 ,上游擬采用漿砌石勾縫，取 n=。 兩種計算成果見表 。 驗算：壩頂高程 均大于 ： 設計洪水位 +， 即 +=；校核洪水位 。 自行繪制剖面簡圖 。 防滲體尺寸 1） 心墻頂寬及坡率 土質(zhì)防滲體的尺寸應滿足控制滲透比降和滲流量要求，還要便于施工。 2）防滲體超高 防滲體頂部在靜水位以上超高，對于正常運用情況（如正常蓄水位、設計洪水位）心墻為～ ，取 ，最后防滲體頂部高程取為 +=。 由以上數(shù)據(jù)，心墻底寬＝ 3+（ +） 2=，滿足要求。保護層可采用砂、砂礫或碎石，其厚度不小于該地區(qū)的凍深或干燥深度，此處取 ，上部碎石厚 50cm；下部礫石厚 30cm，具體見壩頂部構(gòu)造。 壩體排水設計 排水設施選擇 常用的壩體排水有以下幾種型式：貼坡排水、棱體排水、壩內(nèi)排水、以及綜合式排水。 2）棱體排水：可降低浸潤線，防止壩坡凍脹和滲透變形，保護下游壩腳不受尾水沖刷，且有支撐壩體增加穩(wěn)定的作用，且易于檢修，是效果較好的一種排水型式。 壩址附近有豐富的石料可開采，其石料質(zhì)地堅硬，可以利用，做堆石料棱體排水。 堆石棱 體排水尺寸 頂寬： 。 頂部高程：須高出下游最高水位對 2級壩不小于 。超高取 ，所以頂部高程為 += 。 同時要求兩者的不均勻系數(shù) Cu=d60/d10 及 D60/D10≯ 5～ 8，級配曲線形狀最好相似。 上述兩式同樣適用于選擇第二、三層反濾料 ,當選擇第二層反濾料時，以第一層反濾料為被保護土，二選擇第三層反濾料時，則以第二層反濾料為被保護土。 2）保護粘性土料 粘性土有粘聚力，抗管涌能力一般比無粘性土強，通常不用上述兩式設計反濾層，而用以下方法設計。當被保護土含有大于 5mm的顆粒時，則取其小于 5mm的級配確定小于 85d 。 的顆粒含量大于 85%的粘性土，按式 D15≤ 9 d85設計反濾層，當859 mm ，取 15D 等于 。 的顆粒含量為 15%～ 39%的粘性土按式mmdAD ))(40( 8515 ???? 設計反濾層。若854 0 7d mm. ，應取 。式中 15d 應為被保護粘性土全料的 15d ，若 154 mm 時 15D 不小于 。 10)(/)( 8515 ?墊層塊石 dD ， 5)(/)( 8515 ?墊層下被保護土層墊層 dD 。初步擬定結(jié)果分述如下。 2）排水部位 第一層： d50=30mm ，厚 20cm ；第二層： d50=90mm ，厚 60cm 。 3）護坡墊層 見下面的護坡設計。 211 護坡設計 1）上游護坡：采用目前最常用的漿砌石護坡。 2）下游護坡：下游設厚度為 40cm的碎石護坡，護坡下面設厚度為 40cm 的粗砂墊層。 頂部構(gòu)造 1）壩頂寬度 對中低壩可取 5～ 10m，此處取 B=。墻身每隔 15m布置一道設有止水的沉陷逢，墻頂設有高 的燈柱。 馬道和壩頂、壩面排水設計 馬道 第一級馬道高程為 ，第二級馬道高程為 ，馬道寬為 。 壩面排水 1）布置 在下游壩坡設縱橫向排水溝。沿壩軸線每隔 200m 設置 1條橫向排水溝（順坡布置，垂直于壩軸線），橫向排水溝自壩頂直至棱體排水處的排水溝，再排至壩趾排水溝。 壩體與岸坡連接處應設置排水溝，以排除岸坡上游下來的雨水。 ②材料：排水溝通常采用漿砌石或混凝土預制塊。 自行繪制構(gòu)造簡圖 。吸水量也較低，故只需清除覆蓋層即可，挖至基巖即可。 3） 河洛 嘴大溶洞：經(jīng)勘探后分析對大壩及庫區(qū)均無影響，為安全起見，可修筑土鋪蓋，用水泥砂漿填縫。 壩體與地基的連接 1）河槽部位（即鉆 1部位），巖芯獲得率及吸水量均能達到 要求，采用在心墻底端局部加厚的方式與地基相連。而覆蓋層也較左岸厚，采用截水槽的方式與基巖相連。 截水槽橫斷面擬定：邊坡采用 1： ；底寬，滲徑不小于（ 1/3～ 1/5） H，其中 H為最大作用水頭（下游無水時為 ），底寬取 1/ =。 右壩肩到右灘地坡積風化層處理與左岸相同，基巖開挖角不宜太大。 下游設有棱體排水，可近似的假設浸潤線的逸出點為下游水位與堆石棱體內(nèi)坡的交點。 2）土體中滲流流速不大且處于層流狀態(tài)，滲流服從達西定 律，即平均流速 v等于滲透系 213 數(shù) K與滲透比降 i的乘積， v=K i。 滲流計算條件 滲流計算應考慮如下組合，取其最不利者作為控制條件： 1）上游正常高水位，下游相應的最低水位； 2）上游設計或校核洪水水位，分別相應的下游水位； 3）對山游壩坡穩(wěn)定最不利的庫水降落后的水位。 滲流分析的方法 采用水力學法進行土石壩滲流計算，將壩內(nèi)滲流分為若干段，應用達西定律和杜平假設，建立各段的運動方程式，然后根據(jù)水流的連續(xù)性求解滲透流速、滲透流量和浸潤線等。假設地基為不透水地基。 壩軸線到下游壩趾處的寬度： D=3+（ ） +2+（ ） +（ ） +2+（ ） = L=Dδ /2[（ ） ++（ Z 下 ） ]=+ 下 。 通過心墻段的單寬流量為 2211 ()2eek H Hq d=； 214 通過心墻下游壩殼段的單寬流量為 2222 ()2ek H Hq L=。 表 心墻及其下游壩殼單寬流量計算結(jié)果 計算情況 Z 上 （ m） Z 下 （ m） H1 （ m） H2（ m） d （ m） D （ m） L (m) q (1 105m3/(s如下圖所示。 查設計資料砂土抗剪強度指標 1 2 3 30 ?? ? ? ? ? ? ，由于設計原始資料中無相關數(shù)據(jù)，在此也無法提供實驗數(shù)據(jù)，故假設 ? ???? ， ? ??? ， ? ???? ， 1 2 3 13 ?? ? ?? ? ? ? ? ?，代入上述方程得 m = =（ 2 級水工建筑物正常運用情況下）， 12 = 。 216 溢洪道設計給出了兩種方案，設計時根據(jù)實際情況任選其一。成直線布置在右岸的天然埡口，如地形地質(zhì)平面圖所示。 表 溢洪道水力計算 成果 計算情況 上游水位（ m） 下泄最大流量 (m3/s) 相應的下游水位 (m) 設計 1340 校核 1660 其中：設計洪水位取與正常蓄水位相同，而校核洪水的最大下泄流量和相應的下游水位只是初步擬定的。 為提高泄洪能力，渠內(nèi)流速 v4m/s。 引水渠斷面尺寸的擬定，具體計算結(jié)果和過程見表 。 由計算可以擬定引水渠底寬 B=90m. 引水渠與控制堰之間設漸變段，采用圓弧連接，圓弧半徑 R=10m，圓弧的圓心角為 901