宝兴电站取水枢纽设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

宝兴电站取水枢纽设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

试行）》（ GBJ7184）； （ 5）《浆砌石 重力坝设计规范》（ SL91）； （ 6）《水闸设计规范》（ SL26520xx）； （ 7）《水工混凝土结构设计规范》（ DL/T50571996）； （ 8）《水工建筑物荷载设计规范》（ SD/T50771997）； （ 9）《水工建筑物抗震设计规范》（ SD/T50731997）。 西 华大学毕业设计说明书 8 3 枢纽布置 取水枢纽采用有压引水方式，由拦河坝 、 进水口、冲沙泄 洪闸组成。 枢纽布置应遵循的一般原则：（ 1）坝址、坝及其它主要建筑物的型式选择和枢纽布置 要做到施工方便，工期短，造价低；（ 2）枢纽布置应当满足各个建筑物在布置上的要求，保证其在任何工作条件下都能正常工作；（ 3）在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总 造价和年运转费用；（ 4）枢纽中各建筑物布置紧凑，尽量将同工种的建筑物布置在一起， . 以减少联结建筑；（ 5）尽可能使枢纽中的部分建筑物早期投产，提前发挥效益（如提前蓄 水，早期发电或灌溉）；（ 6）枢纽的外观应与周围环境相协调，在可能条件下注意美观。 坝址河谷不对称，左岸岩石裸露、坡陡，右岸山坡较缓，基岩被山麓堆积物所覆盖。 坝基为石英砂岩与板岩互层，岩层倾向上游，视倾角 16176。 18176。 ,坝基建基高程位于弱风化若层，基岩挖深 715m。 枢纽布置方案考虑如下： 方案 I：主河槽从右到左分别为底孔部分、泄洪冲沙闸及非溢流坝部分，两岸山坡为非溢流坝部分。 由于泄洪冲沙闸及非溢流坝部分已全部占满河槽，电站部分不得不向左岸山坡靠近。 本方案的 I 优点是电站进口紧临底孔，可利用底孔冲沙，防止电站进水口淤积。 缺点是建筑物之间太挤，布置场地紧张，当底孔放水时影响电站尾水位的 稳定性。 校核洪水泄洪时，保护电站不受淹没的工程措施复杂。 此外，电站厂房及进口引渠土石方开挖的工程量大。 方案 II：主河槽从右到左分别为非溢流部分、泄洪冲沙闸、底孔部分，两岸山坡为非溢流部分。 在右岸开凿一引水隧洞至坝址下游。 电站布置在隧洞出口，洞长约 450m。 其优点是利用 QL 河拐 弯处折回的自然地形条件，可增加 6m 的发电水头。 电站厂房自成系统，互不干扰，场地开阔，遇校核洪水时 ,易于防护。 缺点是增加一条隧洞的工程量，多一项工程，对施工不利， 比较上述两个方案方案 II虽增加穿一条引水隧洞，相应增加了工程费用， 但由于减少了土石开挖方量，且增加了 6m发电水头河床的主要建筑物布置相对容易 ,比方案 I 更为合理。 故以方案 II 为推荐方案。 坝型的选择 坝址地质条件 该河道稳定，河谷断面比较宽，两岸不对称。 坝区出露地层为二跌统玄武岩和第四纪冲积、坡积，冲积层，岩体节理裂隙发育中等，坝址岩层为上二跌统峨 西 华大学毕业设计说明书 9 嵋山玄武岩；坝区主要有 9 条断层，出露于坝轴线剖面上的断层主要为 FⅡ组断层及部分 F组小断层，走向为 NE 与 NW，倾角较大，基本不存在深层滑动问题。 建筑材料 坝区附近 12km 内石料丰富，砂料储量一般，缺乏土料。 方案比较 根据以上情况综合分析如下： 拱坝方案：河谷断面较宽，两岸不对称，不是“ V”字形，且在坝轴线上存在大断裂，地形地质条件均不符合要求，故该方案不可取。 土石坝方案：土石坝泄洪建筑物不能与坝体结合，需要在坝体外另行布置专门的溢洪道，则会增大工程量，增加工程费用，影响工期，同时峡谷地段，坝轴线较短，不利于泄洪建筑物的布置，再者土料储备量小。 故该方案不可取。 重力坝方案：混凝土重力坝和浆砌石重力坝均可充分利用当地自 然条件，泄洪问题容易解决，施工导流容易。 浆砌石重力坝虽然节约了水泥用量，当地石料储备丰富，但加工成条石难度大，机械化施工程度低，故不可取。 混凝土重力坝可采用机械化施工，方便，可有效缩短工期，工程质量也易保证。 故本工程采用混凝土重力坝。 西 华大学毕业设计说明书 10 4 大坝的设计 水位的确定 按水库水位的两种情况：①水库水位为设计洪水位；②水库水位为校核洪水位，分别计算出两个坝顶 高程值，选用其中的较大值。 超高值Δ h 的计算 （ 1）基本公式 坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差Δ h，可由式（ 41）计算。 cz hh  1%hh （ 41） Δ h— 防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差， m； %1h — 累计频率为 1%时的波浪高度， m； zh — 波浪中心线高于静水位的高度， m； ch — 安全加高，按表 4－ 1 采用 ,对于 Ⅲ 级工程，设计情况 hc＝ ，校核情况 hc＝ 表 41 安全超高 hc 运用情况 坝的安全级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 设计情况 校核情况 采用官厅公式计算： 15 16 6lh v D ， （ 4— 2） ( )cLh （ 4— 3） 2 2lz h Hh cthLL  （ 4— 4） （ D—— 吹程， m。 L—— 波长， m。 ） 0V 为计算风速， m/s，设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。 校核洪水位时，采用多年平均风速 19m/s， 设计洪水位时，采用风速高度修正19=（本应采用重现期为 50 年的最大风速）。 表 42 风速高度修正系数 西 华大学毕业设计说明书 11 高度 Z(m) 2 5 10 15 20 修正系数 Kz D 为吹程， km，：校核洪水位时回水长度为 ，设计洪水位时回水长度为。 (1)校核洪水位时Δ h计算 风速采用多年平均风速 19m/s， D=。 波浪三要素计算如下： DVhl  = 3145  = L= )( lh =  = zh = LHcthLhl  22 = 2  = 官厅水库公式， 适用于 V0 20m/s 及 D20km 的山区峡谷水库。 波高 lh ，当20VgD=20250 时，为累计频率 5%的波高 %5h ，当20VgD=2501000 时，为累计频率 10%的波高 %10h。 如按 （ 4— 2）算出累计频率 5%的波高 %5h ，要推算累计频率1%的波高 %1h = %5h ==。 Δ h = h%1 + hz + hc =++= (2)设计洪水位时Δ h计算 风速 ，吹程 D=。 波浪三要素计算如下： DVhl  = 3145  = 西 华大学毕业设计说明书 12 L= )( lh =  = zh = LHcthLhl  22 = 2  = 官厅水库公式， 适用于 V 0 20m/s 及 D20km 的山区峡谷水库。 波高 lh ，当20VgD=20250 时，为累计频率 5%的波高 %5h ，当20VgD=2501000 时，为累计频率 10%的波高 %10h。 如按 （ 3— 2）算出累计频率 5%的波高 %5h ，要推算累计频率1%的波高 %1h = %5h ==。 Δ h = h%1 + hz + hc =++= 坝顶高程 =设计洪水位 +Δ h设 坝顶高程 =校核洪水位 +Δ h校 (45) 设计洪水位 == 校核洪水位 == 拟定基本剖面 重力坝的基本剖面是指在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力三项 主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如图 3— 1，在已知坝高 H、水压力 P、抗剪强度参数 f、 c 和扬压力 U 的条件下，根据 抗滑稳定和强度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。 根据工程经验，一般情况下，上游坝坡坡率 n=0～ ，常做成铅直或上部 铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率 m=～ ；底 宽约为坝高的 ～ 倍。 西 华大学毕业设计说明书 13 图 41 重力坝的基本剖面图 确定坝基高程 校核洪水位为 ，设计洪水位为 ，正常蓄水位为 1532m。 地基开挖时河床上的 河 床 5~ 7m砂石层必须清除。 初步定出开挖应该将强风化的全部挖除，直至挖至弱风化断。 通过立式图上确定的坝基开挖线定出建基面最低开挖高程为▽。 因此，最大坝高为 28m 坝顶防浪墙的高度 为。 拟定坝顶宽度 坝顶宽度应根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定并应满足抗 震，特大洪水时维护等要求。 根据规范的规定 ,坝顶需要建坝顶线公路，且不小于 3m 并应满足交通和运行管理的需要。 考虑到上游防浪墙、下游侧护栏、排水沟槽及两边人行道等，取坝顶宽为 5m，以满足大坝维修作业通行等需要。 拟定剖面尺寸 根据规范 SL31920xx规定，非溢流坝段的基本断面呈三角形，其顶点宜在坝 西 华大学毕业设计说明书 14 顶附近。 基本断面上部设坝顶结构。 坝体的上游面可为铅直面、斜面或折面。 本设计上游取为铅直面，坝的下游面为均一斜面，宜采用 1∶ ～ 1∶ ；取1:. 拟定坝底宽度 坝底宽度约为坝高的 ～ 倍，本工程的坝高为 28m，取值范围为 ～ 最终确定坝底宽度 B=23m。 坝坡的拟定 考虑坝体利用部分水重增加其抗滑稳定，根据工程实践，下游边坡系数m=～ ，取。 西 华大学毕业设计说明书 15 5 大坝的水力计算 荷载组合可分为基本组合与特殊组合两类。 基本组合属于设计情况或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。 特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。 设计时应从这两类组合中选择几种最不利的、起控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求。 本次设计考虑的基本荷载组合为 正常蓄水位和设计洪水位；特殊组合为校核洪水位和正常蓄水位情况。 他们考虑的荷载如表 51所示： 表 51 荷载组合 荷载组合 考虑情况 荷载 自重 静水压力 扬压力 泥沙压力 浪压力 基本组合 正常蓄水位 √ √ √ √ √ 设计洪水位 √ √ √ √ √ 特殊组合 校核洪水位 √ √ √ √ √ 根据以上荷载情况，画出计算简图如下： 西 华大学毕业设计说明书 16 图 51 非溢流坝荷载计算示意图 mB 23 mB 51 mBBB 1852312  表 52 不同情况下上下游水深及水位差 特征水位 上游水深 1H （ m） 下游水深 2H (m) 上下游水位差 H (m) 校核洪水位 设计洪水位 正常蓄水位 ： 西 华大学毕业设计说明书。