隔河岩水利枢纽设计混凝土重力坝方案

隔河岩水利枢纽设计混凝土重力坝方案内容摘要：

建筑物尺寸和水利调节计算，确定防洪库容、上游设计和校核洪水位及相应的下泄流量；主要建筑物型式选择和水利枢纽布置即确定组成建筑物及其设计等级，通过不同方案的初步技术经济比较，选定坝型及其它建筑物型式和确定水利枢纽的布置方案；主要建筑物设计即通过分析比较，确定大坝基本剖面型式与轮廓尺寸，拟定地基处理方案与坝身构造，进 行水力和静力计算和进行细部结构设计 ， 泄水建筑物设计即进行结构型式与轮廓尺寸，进行总体布置，拟定细部构造和进行必要的水力、静力计算与结构设计；施工导流方案设计；最后要进行工程量计算。 设计大坝最大坝高 ，坝轴线的长度为 ，坝顶高程为 ，溢流堰的高程为 182m，为 9 孔泄流，闸门的尺寸为宽 9m 高。 关键词： 隔河岩， 重力坝，调洪演算，应力分析，稳定计算 张楠 ： 隔河岩 水利枢纽设计 (混凝土重力坝方案 ) II A BSTRACT Geheyan Water Control Project is the development of the second cascade of Qingjiang River. The main task is power generation, flood and shipping. Hub of the main building by a retaining dam, outlet structures, power plants, and the ship lift and other ponents. The basic benefit of this project is flood control projects, power generation, shipping. The design includes the design flood and water regulation that the calculation of design flood calculation, the selected methods and development of flood discharge and water conditioning building size calculations to determine the flood control capacity, upstream design and check flood level and the corresponding discharging flow。 the main building type selection and layout of the water to determine the position of buildings and their design levels, through different programs of the preliminary technical and economic parison of selected dam and other water control structures to determine type and arrangement of the program。 major buildings design through analysis and parison, to determine the basic profile of the dam type and profile size, development of treatment programs and the dam body foundation structure for hydraulic and static calculation and for detailed structure design, discharge structure structural design of the profile type and size for the overall layout, structure and development of detail necessary hydraulic, static analysis and structural design。 construction diversion program design。 the final calculation to carry out the works. The highest dam in the dam design is , and the dam axis length is , crest elevation is , the overflow weir height is 182m, for the 9 hole discharge, gate width size of 9m and hight is . Keywords: Geheyan ， Gravity dams, Flood Routing, Stress Analysis, Stability calculation 2020届水利水电工程专业毕业设计 说明书 1 第 1 章 绪 论 工程 概况 隔河岩水利枢纽位于中国湖北长阳县长江支流的 清江 干流上，下距清江河口62km，距长阳县城 9km，距葛洲坝电站约 50km，距武汉约 350km。 为混凝土重力坝，最大坝高。 水库总库容 34 亿立方米。 工程主要是发电，兼有防洪、航运等效益。 隔河岩水利枢纽为一等工程，枢纽由大坝、泄洪建筑物、引水式地面厂房、开 敞式开关站及斜坡式升船机等组成。 大坝最大坝高 ，坝顶长 ；溢流坝段布置在河床中部，坝顶表孔 9 孔，孔口尺寸（宽 高） 10,采用 挑 流消能方案；厂房及开关站布置在右岸，两 级垂直升船机布置在左岸。 设计的主要内容 设计洪水及水利调节计算： ① 计算设计洪水； ② 选定泄洪方式和拟定泄洪建筑物尺寸； ③ 水利调节计算，确定防洪库容、上游设计和校核洪水位及相应的下泄流量。 主要建筑物型式选择和水利枢纽布置： ① 确定组成建筑物及其设计等级； ② 通过不同方案的初步技术经济比较，选定坝型及其它建筑物型式； ③ 确定水利枢纽的布置方案。 第一主要建筑物 ——大坝设计： ① 通过分析比较，确定大坝基本剖面型式与轮廓尺寸； ② 拟定地基处理方案与坝身构造； ③ 进行水力和静力计算； ④ 进行细部结构设计。 第二主要建筑物 ——泄水建筑物（坝外溢洪道或溢流坝）设计 ① 进行结构型式与轮廓尺寸，进行总体布置； ② 拟定细部构造； ③ 进行必要的水力、静力计算与结构设计。 施工导流方案设计。 工程量计算。 工程基本资料 水库总库容 34 亿立方米，有效库容 22 亿立方米，为年调节水库。 电站最大水头 米 ,设计水头 99 米。 保证出力 万千瓦，装机容量 92 万千瓦，张楠 ： 隔河岩 水利枢纽设计 (混凝土重力坝方案 ) 2 年平均发电量 亿度，年装机利用小时 2930 小时。 表 工程特性表 序号 名 称 单位 数量 1 坝址以上流域面积 平方公里 14430 2 设计洪水流量 P=% 秒 /立米 22800 3 校核洪水流量 P=% 秒 /立米 28200 4 正常高水位 米 5 死水位 米 6 总库容 亿立米 34 7 防洪库容 亿立米 14 8 兴利库容 亿立米 22 9 死库容 亿立米 12 10 设计洪水位时最大下泄流量 秒立米 18059 11 校核洪水位时最大下泄流量 秒立米 22944 国内外的研究现状 我国重力坝发展很迅速，无论从坝体体型还是坝体材 料都有较大的发展变化，坝体体型从实体重力坝到宽缝和空腹重力坝发展；坝体材料从最初的混凝土重力坝、浆砌石重力坝向碾压混凝土重力坝发展，同时优化了体型 ,以达到降低扬压力和充分利用混凝土材料的目的。 我国重力坝发展很迅速 ， 重力坝有扬压力大、材料强度不能充分利用、坝体体积大，水泥用量多，水化热高，散热条件差的主要缺点，这就决定了 坝体体型还是坝体材料都有较大的发展变化，坝体体型从实体重力坝到宽缝和空腹重力坝发展；坝体材料从最初的混凝土重力坝、浆砌石重力坝向碾压混凝土重力坝发展，同时优化了体型 ,以达到降低扬压力和充分利 用混凝土材料的目的。 国内外学者及工程技术人员在重力坝深层抗滑稳定分析领域开展了大量的试验与理论研究，取得了较为丰硕的成果，但仍有很多争议的问题尚未解决。 利用国内一些典型水利工程的设计实例，对稳定分析方法、抗剪公式适用性、数值计算分析方法及其安全控制标准等方面进行了分析讨论。 结果认为：各种分析方法均有优缺点，单靠其中一种方法，难以合理地分析和解决复杂地质条件下坝基深层抗滑稳定安全问题，应采用不同的方法互相补充，综合评定坝2020届水利水电工程专业毕业设计 说明书 3 基的安全稳定 目前在纵缝研究方面主要集中在纵缝结构处理的措施方面。 设法找出一种经济、技术合理 的措施来取代常规的灌浆方法。 就国内资料而言，对纵缝的研究重点有两个大方向： (1)结构方面。 用经济，技术上可行的处理措施来取代纵缝灌浆甚至是取消纵缝； (2)纵缝对混凝土重力坝的温度场及温度应力场的影响方面。 在已建或在建的实体重力坝中，我国已建的三峡水利枢纽实体重力坝是最大的工程，其最大坝高 181m,三峡大坝为混凝土重力坝，它坝长 2335 米，底部宽 115 米，顶部宽 40 米，高程 185 米，正常蓄水位 175 米。 大坝坝体可抵御万年一遇的特大洪水，最大下泄流量可达每秒钟 10 万立方米。 整个工程的土石方挖填量约 亿立 方米，混凝土浇筑量约 2800 万立方米， 是世界上混凝土浇筑量最大的水利工程；耗用钢材 万吨。 水库全长 600 余千米，水面平均宽度 千米，总面积 1084平方千米，总库容 393 亿立方米，其中防洪库容 亿立方米，调节能力为季调节型。 上世纪 70 年代以后，世界上创造出碾压混凝土坝筑坝技术。 它的特点是采用干硬性混凝土，用自卸汽车运料入仓，推土机平仓，振动碾碾压，通仓薄层浇筑，不设纵缝，不进行水管冷却 ,横缝用切缝机切割。 它具有节省水泥 ,简化温度控制和施工工艺 ,缩短工期 ,降低造价的优点。 美国威洛克里克坝（又 译柳溪坝）、日本岛地川坝、中国福建坑口坝和南盘江天生桥二级水电站首部枢纽都采用了这种施工技术。 坑口坝坝高,通仓浇筑，不设横缝，但在迎水面增设防渗面 ,简化了坝体构造。 也是以后重力坝的发展和进步方向。 目前研究工作中存在的问题 重力坝的主要有以下扬压力大；材料强度不能充分利用；坝体体积大，水泥用量多，水化热高，散热条件差等缺点，故目前实体重力坝的研究的问题在于 如何有效地降低坝体的扬压力，如何更充分的利用坝体材料的强度，如何优化筑坝材料降低温度应力等几个方面。 张楠 ： 隔河岩 水利枢纽设计 (混凝土重力坝方案 ) 4 第 2 章 调洪演算 确定 工程等、级别 工程等、级别确定 隔河岩水库总库容为 34 亿立方米大于 10 亿立方米， 且总装机容量为 92 万千瓦，由 规范 DL51802020 可知， 参见表 、表 ， 工程规模为大（ 1）型， 工程等 别为 Ⅰ等。 Ⅰ 等水工建筑物的永久性水工建筑物主要建筑物为 1 级、次要建筑物为 3 级。 表 水利水电工程分等指标 工程级别 工程规模 水库总库容（ 108m3) 防洪 治涝 灌溉 供水 发电 保护城镇及工矿企业重要性 保护农田（ 104亩） 治涝面积（ 104亩） 灌 溉面积（ 104亩） 供水对象重要性 装机容量（ 104kW) Ⅰ 大（ 1）型 ≥10 特别重要 ≥500 ≥200 ≥150 特别重要 ≥120 Ⅱ 大（ 2）型 10～ 重要 500～ 100 200～ 60 150～ 50 重要 120～ 30 Ⅲ 中等 ～ 中等 100～ 30 60～ 15 50～ 5 中等 30～ 5 Ⅳ 小（ 1）型 ～ 一般 30～ 5 15～ 3 5～ 一般 5～ 1 Ⅴ 小（ 2）型 ～ ＜ 5 ＜ 3 ＜ ＜ 1 2020届水利水电工程专业毕业设计 说明书 5 表 永久性水工建筑物的级别 工程级别 永久性建筑物级别 主要建筑物 次要建筑物 Ⅰ 1 3 Ⅱ 2 3 Ⅲ 3 4 Ⅳ 4 5 Ⅴ 5 5 确定洪水设计标准 ： 设计洪水、校核洪水 、下游防护标 准 可通过下面计算所得。 由工程特性表可得：设计洪水频率为 %，校核洪水的频率为 %。 坝型选择 通过方案比选，选定混凝土实体重力坝。 调洪演算与方案选择 隔河岩工程坝基岩体 “石龙洞灰岩 ”， “石龙洞灰岩 ”的基本力学强度特性，除与岩石本身的组织结构有关外，还受岩 溶、构造、 风化等因素影响。 “石龙洞灰岩 ”为坝基主要受力岩体，岩性较均一，强度较高 ，湿抗压强度以薄层条带为低，其抗压和抗剪强度比坚硬岩石稍低 ，单宽流量 q 初选 150～ 200M3/S。 考。