铜钱坝碾压混凝土坝枢纽布置及变形监测设计毕业设计(编辑修改稿)

铜钱坝碾压混凝土坝枢纽布置及变形监测设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

工程，要求工业供水保证率 97%，农田灌溉保证率 75%。 该工程属Ⅲ等工程，主要建筑物按 3 级建筑物设计。 由于下游有重镇，因而设计洪水标准为百年一遇洪水，洪峰流量 3100m3/s，校核洪水的洪峰流量 4550 m3/s，正常蓄水位 605m,死水位 588m，相应死库容为1075 万 m3。 根据铜钱坝水库设计洪水标准 ,推求得 典型洪水过程线与设计、校核洪水过程线，通过调洪计算得铜钱坝特征水位，其中正常蓄水位为 605m，设计洪水位高程为 ，校核洪水位为。 根据坝址区工程地质概况比选出 Ⅲ Ⅲ ′坝轴线和修筑碾压混凝土重力坝。 根据重力坝的地基开完要求定出相应的开挖高程 565m，从而确定了最大坝高。 根据理论及工程经验初步拟定坝体剖面图，经过计算得知稳定和应力均满足要求。 泄水建筑物主要为溢流坝段，经过计算得出实用堰的 WES 曲线坐标和下游挑流消能的反弧段，又由此推求出下泄水流的水面线、挑距和冲坑深度，得出泄流能力和挑流消能满足要求。 根据泄水、排沙等要求设计出排沙底孔的尺寸和闸门形式，根据供水要求确定出饮水管道的位置和尺寸。 在构造 设计处详细选定了坝顶、廊道、排水系统及横分的形式、尺寸、位置及与相应建筑物的连接方式。 由于 Ⅲ Ⅲ ′ 处得坝基和岸坡存在地址问题，故进行回填混凝土、固结灌浆和帷幕灌浆的措施，以加强坝体的稳定，防止坝周围的渗漏破坏，增加大坝的可靠性。 铜钱坝为碾压混凝土重力坝，共分为 11 个坝段， 14坝段为左岸挡水坝段， 58坝段为溢流坝段， 911为右岸挡水坝段，排沙底孔位于 4坝段，引水管道位于 9坝段，坝顶全长 ，坝顶高程为 ，最大坝高为 2。 采用溢流坝和排沙底孔联合泄洪的方式，消 能方式都为挑流式。 工程特征表 表 11 工程特征表 工程名称 铜钱坝水利枢纽工程 建设地点 陕西省汉中市勉县 所在河流 玉带河 Ⅰ．水文特征 坝轴线全长 设计洪峰流量(P=1％ ) 2160m3/s 二 .泄洪建筑物 形式 溢流坝结合底孔 校核洪峰流量 (P=％ ) 3324m3/s Ⅱ．水库特征 堰顶高程 598m 正常蓄水位 605m 单宽流量 设计洪水位(P=1％ ) 消能方式 鼻坎挑 流 校核洪水位(P=％ ) 每孔净宽 13m 兴利库容 5264 万 m3 孔数 5 个 防洪库容 () 1136 万 m3 死库容 (588m 以下 ) 1075 万 m3 孔口尺寸 3m Ⅲ .主要建筑物 进口底部高程 580m 一 .大坝 孔数 1 个 坝型 常态混凝土重力坝 设计洪水最大流 速 地震基本烈度 Ⅶ度 坝顶高程 底孔工作门 弧形、液压启闭机 最大坝高 事故检修门 平板门、直升式启闭机 3 第 2 章 水文气象 流域水文概况 玉带河发源于宁强县巴山箭竹岭，流贯宁强县境内，由南向北，于勉县铜钱坝处流入汉江，河道曲折，高山植被良好，海拔 1000m 以下垦荒坡地少，河道总长 110 km，河床平均比降 3‰ ，下游河床比降为 1/6001/800。 坝址以上集水面积 798 km2。 集水区呈狭长形，流域平均高程为 1100m，多年平均降雨量 1000mm1100mm，由 “ 陕西省年降雨量等值线图 ” 上可见，降水量分布由上游向下游递减，且宁强、铁锁关一带为暴雨中心。 铜钱坝 水库坝址位于武侯镇站与铁索关站之间，以武侯镇为控制站，进行汉江上游年平均径流平衡计算，推求出铁索关至铜钱坝的区间年径流，得铜钱坝处的径流。 洪水分析与计算见调洪计算。 洪水分析计算 根据铜钱坝水库设计洪水标准，频率为 1％， ％所涉及洪峰、洪量及洪水过程线的有关资料如下： （ 1）设计洪峰 铜钱坝位于铁索关与武侯镇站之间，经分析武侯镇站与铁索关之间产生洪峰基本相对应，两站洪峰间具有一定关系。 用武侯镇站实测资料展延铁索关洪水资料为 19361941 年、 19501974 年系列，并分别对武侯镇站和铁索关站最 大流量进行频率分析，将获得的不同频率武侯镇、铁索关最大流量进行频率分析，将获得的不同频率武侯镇、铁索关洪峰值与积水面积关系绘于双对数坐标纸上，用积水面积内插法推求铜钱坝 P=％， 1％的洪峰及洪峰均值。 通过与洪水调查法、合理化公式法及汉中地区经验公式估算洪峰法所得值分析比较，最后选定铜钱坝水库采用值为： %P ： 34 5 5 0 /Q m s洪 峰 1%P ： 33 1 0 0 /Q m s洪 峰 4 （ 2）设计洪量的推求 通过铁锁关站洪水资料分析，洪水过程线多呈单峰，洪水历时为 3 天，铜钱坝洪水历时定为 3 天。 分别统计铁锁关站和武侯镇站实测历年最大一、三日洪量，见表 21 所示。 进行频率计算，求得不同频率各时段的洪量，绘制最大洪量与流域面积关系图，内插得铜钱坝频率为 1%时段的洪量。 表 21 实测历年最大一、三日洪量 时段 一 二 三 洪水总量（亿 m3） （ 3）洪水过程线典型放大 已知铜钱坝水库坝址设计洪水的一日洪量及洪峰量。 选用铁锁关站 1964年 9 月 24 日一次洪水过程线为典型：典型洪峰 Q=1640m3/s； 24 小时洪量W24= 亿 m3，作为一日洪量（ 3 日 4 时 4 日 4 时）；用同倍比放大法推求设计需要的洪水过程线见表 22，其曲线如图 21（其中比例因子 C 设=3100/1640=； C 校 =4550/1640=） ,大坝库水位 库容关系曲线如图 22，水坝下游河道水位 流量的关系曲线见图 23： 表 22 铜钱坝典型洪水过程线与设计、校核洪水过程线 日 时 20 28 216 30 34 38 Q（ m3/s） 45 70 100 120 140 460 设计 (P=1％ ) 189 校核 (P=％ ) 日 时 310 311 312 313 314 315 Q（ m3/s） 500 1180 1590 1640 1600 1270 设计 (P=1％ ) 945 3024 校核 (P=％ ) 1387 日 时 316 318 40 44 410 424 Q（ m3/s） 890 480 250 138 105 50 设计 (P=1％ ) 校核 (P=％ ) 5 050010001500202025003000350040004500500019649112:001964920:0019649212:001964930:0019649312:001964940:0019649412:001964950:0019649512:00时间流量（m3/s）典型洪水 设计洪水 校核洪水 图 21 铜钱坝水库同倍比放大法推求设计洪水过程线 表 23 铜钱坝水库 ZV 和 ZA 关系曲线 库水位 (m) 580 590 600 610 620 630 库容 (万 m3) 0 14949 水面 (m2) 0 740 图 22 铜钱坝水库水位 库容的关系曲线 6 表 24 水库坝下游河道水位流量关系曲线 水位Z(m) 573 575 577 579 580 582 584 流量 Q (m3/s) 0 200 700 1600 3000 3900 5600 7600 Z Q 关系曲线5705725745765785805825845860 2020 4000 6000 8000下游河道流量Q(m 3/s )下游水位Z(m) 图 23 铜钱坝下游水位 流量的关系曲线 7 第 3 章 兴利调节和调洪计算 底孔规模及死库容确定 灌溉要求放水入坝下游河道，选用武侯镇、铁索关和茶店子三站19661974 年实测沙量资料，通过沙量平衡计算求得铜钱坝多年平均来沙量值，参照铁索关站 19361970 年水文资料统计成果可以看出玉带河河源来水、来沙的大小在月季的分配上基本相对应，而且来沙比径流出现更为集中，同时考虑意外情况下泄洪的需要，宜建底孔。 根据水库淤积计算和排沙要求 ，为了保证设计洪水时宣泄通畅，选取底孔进口高程 580m,孔口尺寸 3m，兼顾水力发电最小工作水头的要求，选取死水位（即兴利下限水位）为 588m，相应死库容为 1075 万 m3。 兴利库容确定 （ 1）工业供水净用水量为 ，工业供水保证率为 97%。 （ 2）农业上要求水库补偿灌溉用水年 3000 万 m3。 其中 5 月份 1000 万m3， 6 月份 2020 万 m3。 同时要求 8 四个月的河道天然径流不纳入水库径流调节。 （ 3）水库渗漏蒸发损失估算 ,根据当地水文气象资料分析，水 库多年平均水面蒸发量为 360 mm，水库库区地质条件属中等，月渗漏量以月平均库容水量的 %计。 （ 4）根据当地水文、用水变化特点，选取调节度从 9 月初开始至次年 8月底结束，确定水库运用方式为 10 月至次年 4 月为蓄水期， 56 月为用水高峰期， 79 月为防汛排沙期。 这样可以做到工、农业用水，蓄清、排浑相结合，保证水库安全渡汛，延长水库使用寿命，又可将部分兴利库容作为防汛使用。 （ 5）用历时列表法，进行代表年 P=25%， 50%， 75%， 97%年调节兴利库容的推求，从中选择最大者作为采用年调节兴利库容，综合考虑水库 的淹 8 没及浸没确定兴利库容 V 兴 =5264 万 m3，相应的正常高水位为 605m。 调洪演算 初定大坝采用底孔和溢流坝联合泄流，溢流坝段堰顶设闸门高为 10m，堰顶高程为 598 m,溢流坝段总长定为 69m，分成 5 孔，每孔净宽 13 米。 底孔设一个 ,进口高程 580m,孔口尺寸 3m。 大坝库水位库容 Z～ V 关系曲线见图 31，大坝下游河道水位流量 Z～ Q关系曲线见图 32。 图 31 大坝库水位库容 Z～ V 关系 图 32 坝下游河道水位流量 Z～ Q 关系曲线 9 表 31 库水位 — 总泄量计算表 (△ t=3600s) 库水位Z(m) 堰顶水头H(m) 排沙洞水头H(m) 库容V （万m3) 堰顶以上库容V （万m3） V/△ t(m3/s) 溢流坝泄流q2(m3/s) 排沙底孔泄流q1(m3/s) 总泄量q(m3/s) q/2(m3/s) V/△ tq/2(m3/s) V/△ t+q/2(m3/s) 602 4600 603 604 605 606 607 608 6600 609 7400 610 4975 10 由库水位计算表得如下图 33： 01000202030004000500060000 5000 10000 15000V/△tq/2（m179。 /s)V/△t+q/2（m179。 /s) 图 33 双辅助线计算图 泄流量与水库水位关系如下图 34 总泄流量（m 179。 / s )601602603604605606607608609610611 总泄流量（m 179。 / s ) 图 34 泄流量与库水位关系图 11 表 32 调洪计算工作曲线计算表 (P=1% 设计洪水 ) 时间 入库流量（ m3/s） 平均入库流量（ m3/s） 库水位 Z1 V/Tq/2 (m3/s) V/T+q/2 (m3/s) 下泄流量（ m3/s ） 水库水位（ m） 3 日 11 时 0 3 日 12 时 2370 3 日 12 时 3380 2680 3 日 14 时 30243 3590 2880 3 日 15 时 3575 2800 从设计洪水的调节得出 :设计洪水位为 ，相应的下泄流量2680m3/s. 同理，对于 1000 年一遇校核洪水与 10。