土石坝设计说明书(平山水利枢纽设计计算说明书)_百度文库

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- 12 - （3）平山咀大溶洞：经勘探后分析对大坝及库区均无影响，为安全起见，可修筑土铺盖，用水泥砂浆填缝。铺盖同时还应与粘土心墙相连，向上库区及右岸延伸展布，将岩溶封闭。 2）坝体与地基的连接 （1）河槽部位（即钻1部位），岩芯获得率及吸水量均能达到要求，采用在心墙底端局部加厚的方式与地基相连。 （2）钻2到右岸河滩：上部岩层裂隙较发育，岩芯获得率只有12%。而覆盖层也较左岸厚，采用截水槽的方式与基岩相连。截水槽可挖至基岩以下0.5m深处，内填壤土。截水槽横断面拟定：边坡采用1：1.5；底宽，渗径不小于（1/3～1/5）H，其中H为最大作用水头（下游无水时为51.00m），底宽取1/2.6×51.00=20.0m。 3）坝体与岸坡的连接 左坝肩到左滩地，坡积风化层5～10m，需彻底清除，左岸坡上修建混凝土齿墙，岸坡较陡，开挖时基本与基岩大致平行。右坝肩到右滩地坡积风化层处理与左岸相同，基岩开挖角不宜太大。 （五）溢洪道设计 1. 溢洪道路线选择和平面位置的确定 根据本工程地形地质条件，选择正槽式溢洪道，泄槽末端设置圆形渐变段，采用挑流消能，泄槽不设收缩、弯曲段和扩散段，尾水渠设护袒。成直线布置在右岸的天然垭口，如地形地质平面图所示。 2. 溢洪道基本数据 由于没有做调洪演算，初步拟定溢洪道水力计算成果见表1-4。 表 1- 4 溢洪道水力计算成果
计算情况 上游水位（m） 下泄最大流量(m3/s) 相应的下游水位
(m) 设计 113.10 1340
74.30 校核 113.50 1660 75.00 其中：设计洪水位取与正常蓄水位相同，而校核洪水的最大下泄流量和相应的下游水位只是初步拟定的。 3. 工程布置 1）引水渠 引水渠的作用是将水流平顺的引至溢流堰前，为了减少局部水头损失和防止上游入口冲刷（特别是上游坝坡处），采用较小的渠内流速5.0m vs <。渠底宽度大于堰宽，渠底末 端高程与控制堰顶高程相同，取为107.50m。引水渠断面尺寸的拟定，具体计算结果和过程见表1-5。 表 1-5 引水渠断面尺寸计算成果（ 设计流速4m vs =）
计算情况 上游水位（m） 下泄最大流量 Q (m3
/s) 水深 H （m） 边坡坡率m 底宽 B
(m) 设计 113.10 1340 5.6 1.5 51.42 校核 113.50 1660 6.0 1.5 60.17 计算公式：QvA=，()ABmHH=+，假设4.0m vs =。 可以拟定引水渠底宽B=79.0m，引水渠与控制堰之间采用圆弧连接，圆弧半径R=15m，圆弧的圆心角为90??o ；根据选定的连接形式和尺寸有， 0 79 0.7248109 j bB= =由此可以
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- 13 - 查表得出0.368m=流量系数。 可以拟定79Bm=，考虑到岩基较差且覆盖层厚，在渠底设置人工

铺盖防渗，同时为防止冲刷对引水渠的靠近堰流区段采用浆砌石护面（0.3m）。引水渠取45m左右。 2）控制段 其作用是控制泄洪能力。本工程是以灌溉发电为主的中型工程，采用平面钢闸门控制。溢洪道轴线处岩石破碎，深达60m的钻探岩芯获得率约为20%，岩石裂隙十分发育，因为宽顶堰堰矮荷载小，经比较选用无坎宽顶堰，断面为矩形，顶部高程为107.50m，堰厚20md=(2.5H（忽略行进流速水头2 24 1.6327229.8 v mg ==′）
计算情况 上游水位 （m）
泄量 Q (m3/s) 堰上水头H0 （m） 流量系数m 控制堰宽 nb （m）
设计 113.10 1340 5.60 0.368
62.07 校核 113.50 1660 6.00 0.368 69.33 式中：控制堰宽 32
02Q nbmgH= 由计算知控制堰取70nbm=为宜；孔口数n=7；闸门尺寸11m×6.5m（宽×高），宽高比为11/6.5=1.7满足（1.5～2.0）； 门槽宽03.5566.5wHb
cmcm=+=，取70wcm=，其中H为堰上水头，0b为闸口单宽取10m； 门槽深1166.5301.42.5DcmDcm骣÷ ??÷? ÷ ?桫取:；中墩宽1.5m；单宽10m，闸墩尺寸见。 3）泄槽 泄槽是宣泄过堰洪水的，槽底布置在基岩上，断面必须为挖方，且要工程量最小，坡面不能太陡。由地形地质平面图上量得从堰口坝轴线至下游高程69.4m处的水平距离约120m，高差为38.1m，从堰顶到下游水面连一直线，直线的斜率大约等于k=1︰3.14故取k=1︰3。，考虑到泄槽设计、施工的方便和简单，以及水流的流态等各种因素，泄槽采用等宽，同一坡率，初步拟定为i=1/3，矩形断面，宽B=79m，长21338.1120.48lm= +椿。 4）出口消能 溢洪道出口段为冲沟，岩石比较坚硬，离大坝较远，可以采用扩散坎挑流消能，水流冲 刷不会危及大坝安全。但如果大坝下游（溢洪道出口）的假想逆断层存在的话，还需对该断层进行处理，以防止溢洪道出口冲坑太深而危及大坝安全。 5）尾水渠 其作用是将消能后的水流较平稳的泄入原河道，同时为了防止小流量产生贴流、淘刷鼻坎，鼻坎下游设置长L=50m的护袒。 4. 溢洪道水力计算 1）引水渠流速计算 其具体计算见溢洪道工程布置中的引水渠，设计洪水位和校核洪水位时均取 4mvs =，而实际的引水渠底宽大于计算所需要的宽度，而且因为渠底是逆坡，其高程都
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- 14 - 比107.50m
要低，所以引水渠实际的流速均比4ms 要小，均能满足要求。 2）控制堰最大泄流能力的验算 计算所需闸门总净宽为70m(校核洪水时)，而整个闸室宽79m，从定性分析可知满足最大泄流量的要求。 3）泄槽水面线的计算 （1） 基本公式
2 3 kqhg =
，Q qB =
，2 kkkkgiC

Bc=
，k kk ARc=，kkAbh=
，161kkCRn= 式中：kh——临界水深，m； Q——槽内泄量，m3/s； q——单宽流量，m3/（s·m）； ki——临界坡降； B——泄槽首段宽度，m； g——重力加速度，m/s2； kB——相应临界水深的水面宽，m； kA、kc、kR、kC——临界水深时对应的过水断面积（m2） 、湿周（m）、水力半径（m）、谢才系数。
qvh=
，22vjCR=，12fEiLEh+=+
，21112vEhga=+
，2 2222vEhg a=+； 式中： 1E——1-1断面的比能，m； 2E——2-2断面的比能，m； 1h、2h——1-1及2-2断面水深，m； fh——沿程水头损失，m； 1v、2v——1-1及2-2断面的平均流速，m/s； L——断面间的长度，m； iL——1-1及2-2断面的底部高程差，m； n——泄槽糙率，底板是混凝土衬砌石，侧壁为干砌石，取n=0.03。 （2） 临界水深kh和临界坡降ki的计算见表1-7。 表 1-7 临界水深kh和临界坡降ki计算结果
计算情况
Q kB kq kh kA kc kR n kC ki 设计水位 1340 79 16.96 3.08 243.32 85.16 2.86 0.03 39.71 0.0067 校核水位 1660 79 21.01 3.56 281.24 86.12 3.27 0.03 40.61 0.0065 130.33kii= =>，故泄槽段属急流，槽内形成bⅡ型降水曲线，属明渠非均匀流算。 （3） 溢洪道泄槽正常水深计算 计算结果见表1-8 表 1-8 溢洪道泄槽正常水深计算结果
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计算情况 Q B i 假设h0 0A 0c 0R n 0C 0000 KACR= 00QKi =
设计水位 1340 79 13 0.936 73.944
80.872 0.9143 0.03 32.839 2321.9
1340.6 校核水位 1660 79 13 1.065 84.135 81.13 1.037 0.03 33.536 2873.3
1658.9 （4） 泄槽水面线计算 假设堰下泄槽起始断面的计算水深取泄槽临界水深， 设计洪水位（正常蓄水位）：13.08khhm==，()2010.010.945hhm假设=+= 校核洪水位：13.56khhm==，()2010.011.076hhm假设=+= 采用分段求和法，按水深进行分段，具体计算结果见表1-9 水面线曲线如图1-12所示。 4. 掺气水深的计算 （1） 自然掺气开始发生点的计算 L按经验公式计算：0.5314.7,Lqq3 m 其中为单宽流量sm =× 设计：0.53 134014.765.9179Lm骣÷ ?=?÷?÷ ?桫 校核：0.53 166014.773.8379Lm骣÷ ?=?÷?÷ ?桫 取65.91Lm?。 （2） 掺气水深计算 根据美国“水力设计准则”（Hydraulic Design Criteria）提出的公式计算， 计算公式如下： ()100.2sin0.701log0.8261 51aaWaVcVVqhhBhC q骣÷ ?==??÷?÷+桫= >-适用于 式中：aWCVV+a—空气体积V与气水混合体积之比 ；( )q--×3 m单宽流量， sm 。 设计01.4199h设 校核01.394h校
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- 16 - 计算结果见表1-10
表1-10 掺气水深计算结果 计算情况 L（m） 0h假设 C ah 设计洪水 70.27 0.936 -0.3779 1.329 校核洪水 78

.72 1.065 -0.408
1.485 边墙高度，应以水不溢出陡槽为原则，可以计算得，??1/30.610.0371vhm??V 式中：h—不掺气水深(m)；v—断面平均流速(m/s) 计算结果参见泄槽水面线计算表，知掺气水深均小于溢洪道的边墙顶部的高程，水流均不会溢出，满足要求。 5. 消能防冲计算 选择挑流消能进行消能。 （1） 鼻坎型式 选用结构简单、施工方便、鼻坎上水流平顺、挑距较远、应用广泛的连续式鼻坎。鼻坎挑角36q= 。鼻坎高程高出下游最高水位（设计时74.30m、校核时75.00m）1～2m，取76.00m，反弧半径R=8m。见图1-10所示。 （2） 水舌挑射距离计算
22 2 111 121[sincoscossin2()] Lvvvghhg qqqq= +++ 式中：L——水舌挑距，m； 1v——坎顶水面流速, m/s，按鼻坎处平均流速v的1.1倍； 1h——坎顶垂直方向水深，m，1coshhq=； 2h——坎顶至河床面高差，m。 sin0.5878q=，cos0.8090q=，11.1vv=，1coshhq=，2 9.8m gs=。 计算结果见表1-11。 表 1-11 水舌挑射距离计算结果
计算情况 1v h sinq cosq 1h 2h 21sincosvqq 1cosvq 221sinvq 122()ghh+ L 设计洪水 19.74 0.945 0.5878 0.809 0.765 7.56 185.372 15.973 134.687 166.698 47.04 校核洪水 21.48 1.075 0.5878 0.809 1.38 7.56 219.42 17.378 159.426 169.266 54.83
1234567890ABCDEFGHIJKLMNabcdefghijklmn!@#$%^&&*()_+.一三五七九贰肆陆扒拾，。青玉案元夕东风夜放花千树更吹落星如雨宝马雕车香满路凤箫声动玉壶光转一夜鱼龙舞蛾儿雪柳黄金缕笑语盈盈暗香去众里寻他千百度暮然回首那人却在灯火阑珊处
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