喀河溢洪道设计毕业设计(编辑修改稿)

喀河溢洪道设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

坝。 (2) 坝址位于喀河出山口峡谷河段上，河谷为不对称 U形河谷，坝区发育有 12F 、 14F断层，不宜修建拱坝。 (3) 河床由卵砾石层覆盖，厚 5～ 10m，在深谷中有一深槽，槽顶宽 30～ 35m，底宽20m，砂砾石层厚达 26m，透水性较强，若修建混凝土坝需开挖较大 的土方量，并增加较多的混凝土方量，且施工排水较为困难，故修建混凝土坝不合适。 喀河溢洪道设计 5 第 二章 方案选择 泄洪方案选择 为了使枢纽能够把超 量的洪水安全 地 泄 往下 游 ,上游需建泄洪建筑物 .对于土石坝 ,因坝身不允许过水或大量过水 ,常需建溢洪道、泄洪洞 ,用于泄洪排沙 ,放空水库 ,施工导流等。 根据水文分析 ,喀 河洪水 基本属融冰雪型 ,或兼有暴雨混合型，洪水历时 7~15 天，峰量有较好的关系，暴雨洪水一般不足 3 天，有时只有几个小时，为暴涨暴落，泄 洪洞可在不同水位时 向下游泄水，适应性强．泄洪时 ， 可根据预报提前泄水以延长洪水历时，但随着水位增高，泄流量增加较小，所 以应另设泄洪设施，对于土石坝，可设河岸溢洪道作为次要泄洪建筑物。 如在上坝线下游河岸左 侧布置曲线型溢洪道 ,则坝线上开挖量大 ,造价高 ,且施工复杂 ；如在上坝线下游河岸左 侧设溢洪道 ,则由于河岸左 坡较陡 ,工程量大 ,开挖困难。 溢洪道 选址 ： （ 1） 从地形图上看 ,右岸坝端地形平缓，下游有阶状台地 ,可以使洪水很快泄入河道 ，且出口离下游坝脚较远 ， 因此易于在此 布置溢洪道。 （ 2） 从地址上看 ， 右 岸边四阶地分布的古河槽被切割，将岸边岩体与山体分开形成一窄山梁。 槽内由卵砾石和钙质胶结卵砾石组成，窄山梁岩体为云母石英片岩 、 绿泥石石英片岩组成，透水性差，因此 有利于建溢洪道。 （ 3） 从受力上看 ， 在右岸 一带 修 建溢洪道可以避免深挖形成高边坡 ,且较河岸左 侧坡缓 ， 可有利于避免造成边坡失稳或处理困难。 （ 4） 从水流上看 ， 溢洪道在河岸右侧 设置 ， 水流较通畅 ， 且 下泄水流未影响到其他建筑物的安全和正常运行。 综上 所述 ， 选择在上坝线附近河岸右侧 一带设 置 直线型溢洪道。 溢洪道型 式选择 因为在坝址附近有适宜 修 建正槽溢洪道的地址条件 ： 右岸坝端地形平缓，下游有阶状台地 ， 因此选择修建最为合理可靠的正槽式溢洪道可使水流平顺 ， 超泄能力大 ， 对于堰前水头适应能力强 ， 适用于 各种水头和流量且结构简单 ， 运用安全可靠。 侧槽溢洪 道需在 两岸山高陡坡 ， 无适宜地形修建 正槽式溢洪道时修建 ， 且过堰水流要转弯 90176。 进入泄水槽 ,侧槽也要修建在完整、坚实的岩基上 ， 且要有质量较好的衬砌 ，条件不具备，不宜修建侧槽式溢洪道。 河北工程大学毕业设计 6 溢洪道堰型选择 常用的溢洪道堰形式有宽顶堰、实用堰、驼峰堰、带胸墙的溢流堰， 选型时因考虑 ：水流泄量、地形地质条件、施工运行条 件等。 从泄量上看 ， 对于此项工程应选择流量系数比较 大 的堰型 ， 故选择实用堰或驼峰堰较为合适。 综合考虑 ， 可初步 选择实用堰。 消能方式选择 从河岸溢洪道下泄的水流流速高 ,能量大 ， 必须进行有效的消能 ， 以免冲刷下游河床或坝脚 ，危及工程安全。 考虑工程安全 ， 消能方式常用的有挑流和底 流消 能两种 ， 其选择应根据地形、地质条件、泄流条件、运行方式、下游水深、以及河床抗冲能力、消能防冲要求、下游水流衔接及对其它建筑物的影响等 ,通过经济技术比较选定。 底流消能 ： 常用于河床地质条件较差或消能出口距坝脚较近 ， 单宽泄量较小的 中小型 工程。 挑流消能 ： 适用于岩基较完整，抗冲能力较强的高水头溢流坝。 此工程地址条件较好 ， 消能出口距离坝脚较远 ， 单宽泄量较大 ， 所以选择挑流消能 ，且安全经济。 泄槽段面选择 正槽溢洪道在控制段后多用泄水槽与消能段连接 ， 其横断面型 式有矩形、梯形较为常见。 应根据地形地质条件经济比较后选择合适的型 式。 一般在岩基上多采用矩形 ， 或接近矩形 ， 在本工程处地基较为坚实 ， 固可选用矩形断面形式 ， 可使水流分布均匀而且便于施工。 综上 所述 ， 经过分析比较可初步拟定 修建方案 ： 正槽式溢洪道采用实用堰型 式 ， 矩形泄槽 ,挑流消能。 喀河溢洪道设计 7 第三章 溢洪道选型布置 引水渠构造布置 （ 1）由于引水渠较长，故在平面上布置成直线。 当控制段靠近水库深水区时，引渠即成为沿平面和纵剖面向上游扩大的喇叭口。 （ 2）渠底布置成等宽平坡式，其断面接近矩形，边坡选为 1:。 （ 3）为减小糙率和防止冲刷，引水渠作衬砌，用浆砌石材料，厚为 米 ，本工程去 米。 闸门控制段选型布置 底板 按闸墩与底板连接方式的不同 ， 闸底板分为整体式和分离式两种。 整体式地板结构整体性好，对地基不均匀沉降适应性强，并有较好的抗震性，适宜修建在中等坚硬密实的地基上。 根据有关资料可知溢洪道修建处的岩性主要为坚硬的云母石英片 岩 ， 各部分的抗滑稳定条件好。 故选择 整体式底板。 由于地层分布较均匀 ， 地基承载后不会产生不均匀沉降而影响闸门正常启闭 ， 因此将缝设在底板上 ， 以减少闸室的工程量和底 板上的弯矩。 根据前章论证 ， 底板型 式采用低实用堰 ， 可以保证洪水来临时大量泄洪。 底板尺寸与布置 4 (1) 底板 ： 考虑到防渗要求和 结 构布置要求 ， 现拟定值为 L=25m (其中 , 4  H ~HL ) 厚度为 (~)m 本设计取 2m ， 见图 (2)铺盖 ： 一般取 (~) H ， 本设计取 L = 35m ( ~ )厚为 (3) 齿墙底板齿墙 : 取深 ， 铺盖齿墙 : 取。 图 31 底板尺寸布置图 1m2m河北工程大学毕业设计 8 孔口 孔口形式以开敞式 ， 胸墙式 ， 只有在穿堤引水或深挖方渠道上才采用涵洞式。 当水闸无挡水位须高于设计与校核洪水位等特殊要求时 采用开敞式水闸 ， 利于河流排冰 ， 排沙 ， 迅速泄洪。 闸门 闸门按工作的性质不同 ， 可分为工作闸门 ， 检修闸门 ， 备用闸门。 而在泄水建筑物的 进水口一般 需设工作闸门 ， 检修闸门。 对于工作闸门形式的选择 ， 应考虑其工作性质 ， 设置位置 ， 启闭方式 ， 并参照已有实践经验 ， 经技术经济比较确定。 一般对于深式泄水孔道流速较高的情况 ， 适宜用露顶式弧形闸门 ， 所需工作桥高度低 ， 闸墩厚度小 ， 闸门埋固少 ， 重量轻 ， 受力条件好 ， 启闭运用灵活 ， 不需要设水槽 ， 使过闸水流条件顺畅。 闸墩 按工作条件不同 ， 闸墩可分为中墩 ， 边墩 ， 缝墩。 一般做成实心结构 边墩头部为矩形，上下游侧与翼墙连接。 中墩头部形状应满足过水平顺的要求，设置为半圆形，便与施工与设置沉降缝。 桥 (1)交通 桥 一般设置在水闸下游部位，有时可根据结构布置需要也可以设在上游侧。 (2)工作桥 桥高较大时，一般是在闸墩上修建排架或支墩来支撑工作桥，桥底高程应使闸门开启后门底高于最高泄洪水位，并有一定安全裕度，且满足闸门能从闸孔中取出检修。 泄水槽段布置 (1)断面形式：采用矩形断面。 (2)底坡 为保证泄水槽中水层不影响溢流堰的自由出流和槽中部发生水跃，泄 水槽的纵坡必须大于临界底坡，且不陡于 1： 1 采用同一坡度，本设计取 1： 3。 (3)边墙 因初步设计泄水时水深较大，故边墙形式采用悬臂式。 其他选型布置 连接段 (1)水闸上游翼墙的平面布置型式选择 水闸上游翼墙的平面布置型式选择一般有八字形翼墙、 圆弧翼墙 和扭曲面翼墙。 但喀河溢洪道设计 9 圆弧式翼墙施工复杂，适用于 单宽 流量大，闸身高，地基承载力低的 大中型 水闸。 八字形翼墙工程量较大，所以 选 择为扭曲面翼墙，保证水利条件好，工程量小，但应确保墙后回填土夯实，以避免墙身断裂。 (2)两岸联接 闸室与两岸的连接 是指闸室与两侧河岸和闸室与上下游河道的连接，作用是侧向挡土 ，保护两岸边坡不受进出闸水流冲刷。 形式主要取决于地基情况和闸身高 度，闸身较高时，由于边墩地基所受荷载 常远大于闸身地基上的荷载， ，地基 可能会不均匀下降，应在边缘另设 轻型 岸墙挡土，岸墙还可能使作用在地基上的荷 载从闸室向两岸过渡的作用，减小地基不均匀沉降对闸室 结构的不利影响。 作为两岸连接建筑物的岸墙与翼墙型式有重力式、 悬臂式和 扶臂式。 当墙高大于 9m时为扶 臂式挡土墙，立墙与底板的刚度，为减小墙厚可在立墙与 底板之间设置与之固结的钢筋混凝土扶臂即为扶臂式结构，与同高度的悬 臂式结构相比，扶臂式较为经济。 渐变段水利计算 (1)渐变段长度计算 渐变段首端断面 B= m ， 取末端宽为 b=35 m ， 收缩角为 25 则渐变段长度为mtgtg bBL  (2)渐变段水深计算 1 为 了 堰顶洪水安全泄洪，渐变段底坡 i 应大于临界坡度 ki 在这种情况下，渐变段进口水深 khh1。 公式 3 2gqh k  （ 3 10） 式中： q —— 单宽流量。 smBQq / 5 0 5  设  —— 动能修正系数 ， 近似取。  23 1 .0 3 7 .6 4 5 .2 59 .8khm 河北工程大学毕业设计 10 其有关的水 力 要素为 24 6 . 8 5 . 2 5 2 4 5 . 7 0KkW B h m    2 2 B h m      2 4 5 .7 0 4 .2 95 7 .3KkKWRmX   糙率 n 取 116611     临界底坡 322   kkk Cgi   选用 32   kii  属于陡坡，因此渐变段进口水深 1 h m (3)渐变段出口水深 采用能量守恒公式fhgvhiLgvh  22222211  （ 3 11） 1h —— 进口水深 ， 1h = V1 —— 断面流速 ， V1 =13 7 .6 4 7 .1 75 .2 5q msh  iL —— 首末两端的落差 ， iL =  = fh —— 水头损失 ， RC Lvhf 22 （ 3 12)  miLgvh 2211   试算：选取 2h 21,ww 为过水面积。 21 w m x为湿周， 1 x m 1  喀河溢洪道设计 11 表 31 渐变段水深计算表 续表 31 则出口水深 mh 。 陡坡段 (1) 判断底坡类型根据选定的溢洪道位置的高度取底坡 i=1:3 底宽 B=35m ， 按照最大泄洪量 设计。 表 32 正常水深设计表（试算法） H BhA hB 2 AR 6/11Rnc RiAcQ 35 37 2h 22 bhw 22 wQv  22 2hbx  2 21  2 21 xxx  210 46 203 xwR 611Rnc wQv fh fhgvh  2 22 总水头 河北工程大学毕业设计 12 42 所以求得正常水深 h m 校核时水深为。 最大单宽流量 q= 202735= sm/3 临界水深 hk = 23  = 设计 单宽流量 q= = sm/3 hk =3 2gq= 23  =  h0 hk  水流流态 为陡坡急流，水面曲线为 b2 型降水曲线。 (2)陡坡长度 9 堰顶高程为 ， 收缩段落差为 H = = 初设鼻坎高程为 1865m (高出下游水位 1~2m )， 挑射角 = 20 反弧半径 R=20m ， 底坡 i=31 公式： sL = 22  iPP （ 3 13） p —— 陡坡总跌差。 i —— 底坡坡度 P== 陡坡长： sL = 22  i。