重力坝设计

1基本资料

1.1气象资料

本坝址位于四川仁寿县境内的***上，流域地处龙泉山以西、岷江以东地带。流域最高处位于灯塔乡与文公乡的界山顶, 系岷江水系***与沱江水系球溪河的支流龙溪河的分水岭, 海拔904m。流域最低处为***河口, 海拔395m, 流域相对高差504m。流域属亚热带湿润气候, 四季分明, 气候温和, 夏无酷暑, 冬无严寒。多年平均降水量1009mm, 降水量在年内分配不均, 主要集中在7、8两月, 7月平

均降水量244mm, 8月平均降水量234mm, 最多月降水量达507.16mm,流域内多年平均气温17.13℃，最高气温43℃，最低气温－4℃,霜期在11～2月间，约100天，每次霜期约为3～4天。

流域内雨量充沛，多年均雨日121天，多年平均降雨量1036.3mm，雨量年内分布不均，7～8月雨量占全年总雨量的50%左右。

流域内多年平均最大风速为20m/s。

1.2地形、地质资料

坝址位于某县官料河上游河谷地段，由于地质构造运动及长期风化剥蚀，库区多为平顶圆丘及丘陵间凹地，坝址处河谷不对称，谷地宽约为20m，覆盖层厚度小于3m。

库区位于龙泉上背斜末端某县背斜西翼轴以东，属于中生代上侏罗纪，白垩纪地层以及新生代第四纪沉积。坝址区地质构造处于某县背斜西翼的单斜层上，地层平缓，一般倾角5～8°。坝址属白垩纪嘉定统，为砖红色细粒、中细粒泥质、钙质胶结的块层砂岩。岩层一般强度不高，易风化，风化层深度5～7m。上游( 仁寿县境内) 地貌以丘陵为主, 海拔450m～500m, 相对高差30m,切割不深, 地形开阔, 田连阡陌, 土层深厚, 垦植指数较高。下游( 眉山、青神境内) 地貌以缓丘平坝为主, 丘顶浑圆或呈方山状, 斜坡多具不明显的台阶,丘间平坝坦荡, 地面微有倾斜, 与冲积平原浑然一体。根据有关规范坝址地震设计烈度为7度。

1.3有关技术指标及相关参数

1、库容：总库容0.8亿m³

防洪库容0.3亿m³

兴利库容0.4亿m³

死水库容0.1亿m³

2、水位：设计洪水位1704.50m（P=1%）

正常蓄水位1702.00m

死水位1680.00m

3、淤沙高程：1677.00m；

淤沙容重：8.5KN/m³；

内摩擦角：18°；

4、坝址处河谷底面新鲜基岩面高程：1666.00m；

5、坝顶宽度：根据交通要求取为7.0m；

6、流量及水位：设计洪水流量355m³/s；

相应下游水位1674.50m；

校核洪水位流量475m³/s；

相应下游水位1676.00m。

7、其他有关参数：

基岩与坝基面摩擦系数：f=0.55

坝体混凝土容重：24KN/m³

坝基扬压力折减系数：α=0.3

坝基排水孔中心线距坝踵处6.5m

水库吹程：1.22km

坝基部分混凝土标号：C15

坝址基岩的允许承载力：基本组合70Mpa

考虑地震100Mpa

坝址下游基岩允许单宽流量：q=50 m³/s.m

8、坝轴线根据地形和枢纽布置等综合分析而确定，已在地形图中标明。详

见附图一。

2工程概况

2.1工程分等与建筑物分级

根据规范《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定本枢纽工程规模为Ⅲ等中型工程，其主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物为5级。

2.2坝址选择

该河道河谷为壮年期类型，浅滩深渊交替，河道稳定，断面冲淤极微，河谷断面形状除上游和峡谷地区多呈“V”形外，中下游一带均为浅槽形或梯形，坝址区域多为花岗岩，完整性较好，覆盖层及风化层均较薄。

2.3枢纽布置

本工程是以发电为主的综合利用工程，溢流坝段布置在主河槽处，冲沙孔布置在电站进水口附近。

本枢纽的主体工程由挡水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段及其建筑物组成，电站为引水式电站。该坝坝基面最低高程为1666.00m ，坝顶高程为1707.50m ，枢纽工程布置图附后（见附图二）。

非溢流坝段：坝顶宽度为7m ，坝顶两侧各设一宽1m 的人行道。坝顶的上游侧设置高1.2m 宽0.5m 的钢筋混凝土结构防浪墙，下游设置栏杆。沿坝轴线方向每隔20m 设置一个照明灯。坝上游面为折线面，起坡点高程为1666.00m ，坡度为1：0.2，折坡点高程为1687.35m ；下游面坡度为1：0.7，折坡点高程为1698.69m 。

溢流坝段：该坝段全长20.00m ，共分3孔，每孔净宽3.00m ，中墩厚3.0m ，边墩厚2.5m ；坝顶宽20.40m ，分为便桥、工作桥、交通桥三部分。溢流堰顶高程为1697.45m ；堰顶安装工作闸门和检修闸门，闸门宽×高=3×7。工作闸门为弧形闸门，采用坝顶工作桥卷扬式启闭机启闭。工作桥面与非溢流坝顶高程一致。溢流堰面采用WES 曲线，过堰水流采用连续式鼻坎挑流消能，坎顶高程为1677.87m ，反弧半径为20m ，挑射角为25o ，边墩向下游延伸成导水墙。

3 设计计算

3.1 溢流坝结构设计 3.1.1 溢流坝前缘宽度计算

由设计洪水流量确定溢流前缘宽度

q

Q

L =

L —溢流前缘宽度m ；Q —设计洪流量355m³/s ； q —下游基岩允许单宽流量50m ³/s .m ；则.1m 750

355

q Q L ===

3.1.2 溢流坝孔口宽度及孔数计算

（1）孔口净宽拟定

分别计算设计和校核情况下溢洪道所需的孔口宽度。计算成果见下表

表3.1 空口宽度计算成果

计算情况 流量Q （ m³/s ）

单宽流量q[ m³/（s.m ）]

孔口净宽B （m ）

设计情况 355 50 7.1 校核情况 475

50

9.5

根据以上计算，溢流坝孔口净宽取9m ，设每孔宽度为3m ，则孔数为3。 （2）溢流坝段总长度确定

初步拟定闸墩厚度，中墩厚d =3m ，边墩厚t =2.5m ，则溢流坝段的总长度B 0为： B 0=nb +（n -1）d +2t =9+6+5=20m 3.1.3 溢流坝坝顶高程计算

初拟侧收缩系数ε＝0.95，流量系数m ＝0.502，因为过堰水流为自由出流，故σs ＝1，由堰流公式计算堰上水头H ，计算设计洪水位水位减去其相应的堰上水头即为堰顶高程，根据公式

23

o s H g 2mnb Q εσ=，计算如下：

表3.2 堰上水头计算成果

计算情况

流量

Q

（ m ³/s ）

侧收缩系数

ε 流量系数

m 孔口净宽度

（m ） 堰上水头H 0

（m ） 设计情况 355 0.95 0.502 9.0 7.04 校核情况

475

0.95

0.502

9.0

8.55

则溢流坝顶高程=设计洪水位－设计时堰上水头 =1704.50－7.04=1697.46m 。 3.1.4 校核洪水位计算

则校核洪水位=溢流坝顶高程＋校核时堰上水头=1697.46＋8.55=1706.01m 。 3.1.5 溢流面曲线设计

流坝剖面除应满足强度、稳定性和经济条件外，其外形尚须考虑水流运动要求。通常它也是由基本三角形修改而成，内部与非溢流坝相同。溢流面由顶部溢流段、中部直线段及挑流鼻坎组成，上游面为直线或折线。

溢流曲线要求：①有较高的流量系数；②水流平顺，不产生空蚀。