水利水電工程與管理畢業(yè)設計

1、一、綜述1.1工程概況平山水庫位于湖北省某縣平山河中游，該河系睦水（長遼的支流）的主要支流，全長284m，流域面積為5562，壩址以上控制流域面積4912；平山河是山區(qū)河流，河床比降為0.3%，沿河有地勢較為平坦的小平原，最低高程為62.5m左右。1.2樞紐任務樞紐主要任務以灌溉發(fā)電為主，并結合防洪、航運養(yǎng)殖、給水等任務進行開發(fā)。1.3設計基本數(shù)據(jù)1) 正常蓄水位 113.02) 設計洪水位：113.10m；3) 校核洪水位：113.50m；4) 死水位：105.0m（發(fā)電極限工作深度8m）；5) 灌溉最低庫水位：104.0m；6) 總庫容：2.00億m3；7) 水庫有效庫容：1.15億m3；

2、8) 發(fā)電調節(jié)保證流量Qp=7.35m3/s，相應下游水位63.20m；9) 發(fā)電最大引用流量Qmax=28 m3/s，相應下游水位68.65m；10) 通過調洪演算，溢洪道下泄流量Q1%=840 m3/s，相應下游水位72.65m。11) 校核情況下，溢洪道下泄流量Q0.1%=1340 m3/s，相應下游水位74.30m。12) 水庫淤積高程85.00m。二、壩址水文特性暴雨洪峰流量Q0.05%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1480m3/s。多年平均流量13.34m3/s,多年平均來水量4.22億m3。多年平均最大風速10m/s，水庫吹程8km，多年平均降雨次數(shù)4

3、8次/年，庫區(qū)氣候溫和。三、樞紐及庫區(qū)地形地質條件3.1壩址、庫區(qū)地形地質及水文地質平山河流域多為丘陵地區(qū)，在平山樞紐上游均為大山區(qū)，河谷山勢陡峭，河谷邊坡一般為6070，地勢高差都在80120m，河床寬一般為400m，河道彎曲很厲害，尤其樞紐布置處更為顯著形成S形，沿河沙灘及兩岸坡積層發(fā)育，壩址處兩岸河谷呈馬鞍形，其覆蓋物較厚，基巖產狀凌亂。靠近壩址上游是泥盆紀五通砂巖，壩下游為二迭紀石炭巖，壩軸線位于五通砂巖上面。在平山咀以南，即石灰?guī)r與砂巖分界處，發(fā)現(xiàn)一大斷層，其走向近東西，傾向大致向北西，在壩軸線左岸的五通砂巖特別破碎，產狀凌亂，巖石隱裂隙很發(fā)育。巖石的滲水率都很小，兩岸多為 0.00

4、10.01升/分，壩址處沿壩軸線是1.5-5.0m厚的覆蓋層，k=10-4cm/s，浮=10kN/m3，=35壩區(qū)地震為56度，設計時可不考慮。3.2筑壩材料樞紐大壩采用當?shù)夭牧现危瑩?jù)初步勘察，土料可以采用壩軸線下游1.53.5公里的丘陵區(qū)與平原地帶的土料，且儲量很多，一般質量尚佳，可作筑壩之用。砂料可在壩軸線下游13公里河灘范圍內及平山河出口處兩岸河灘開采。石料可以用采石場開采，采石場可用壩軸線下游左岸山溝較合適，其石質為石灰?guī)r、砂巖，質量良好，質地堅硬，巖石出露，覆蓋淺，易開采。材料的性質及各項指標如下表所示土壤類別干容重 (KN/m3)最優(yōu)含水率（%）孔隙率（%）內摩擦角粘 著 力 (

5、KPa)滲透系數(shù) (cm/s)壤土15.8154224（濕）20（干）12110-5黏土15.4252520（濕）18（干）37110-6山皮土16.0233922（濕）33（干）7.5（濕）10（干）110-3覆蓋層16.0350110-4砂料16.040300110-3堆石18.0333803.3力學參數(shù)基巖允許抗壓強度2MPa,混凝土與基巖摩擦系數(shù)f=0.58。基巖的內摩擦系數(shù)f=0.7，粘著力C=0.5MPa，容重r=26kN/m3四、樞紐建筑物選型及樞紐總體布置4.1工程等級及主要建筑物的級別、洪水標準1）樞紐建筑物組成根據(jù)水庫樞紐的任務，該樞紐組成建筑物主要包括：攔河大壩、水電站建

6、筑物、泄水建筑物、引水建筑物、水庫放空隧洞（擬利用導流洞作放空洞）等。2)工程等級及主要建筑物的級別、洪水標準根據(jù)所給資料（發(fā)電、防洪、庫容、灌溉面積），對照水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準（SL252-2000）確定樞紐等別(先確定分項等級，再按最大者確定樞紐等級)和建筑物級別。（1）各效益指標等別：根據(jù)電站裝機容量9000千瓦即9MW，小于10MW，屬等工程；根據(jù)總庫容為2.00億m3，在101.0億m3，屬等工程。 （2）水庫樞紐等別：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對具有綜合利用效益的水電工程，各效益指針分屬不同等別時，整個工程的等別應按其最高的等別確定，故本水庫樞紐為等工程。 （3）水工建筑物的級別

7、：根據(jù)水工建筑物級別的劃分標準，等工程的主要建筑物為2級水工建筑物，所以本樞紐中的攔河大壩、溢洪道、水電站建筑物、灌溉管道、水庫放空隧洞為2級水工建筑物；次要建筑物筏道為3級水工建筑物。確定樞紐建筑物的的等級的目的是要確定設計和校核洪水標準，從而通過調洪演算來進一步確定設計洪水位和校核洪水位。設計洪水位113.1m（百年一遇），Q1%=840m3/s,下游水位72.65m設計洪水位113.5m（千年一遇），Q0.1%=1340m3/s,下游水位74.30m4.2樞紐建筑物選型1）壩軸線的選擇壩軸線綜合考慮地形地質條件，土石壩壩軸線一般選在河道轉彎下游處，地質條件良好，且與料場的距離適宜。2）樞

8、紐各建筑物選型（1）擋水建筑物在巖基上有三種類型：重力壩、拱壩、土石壩。 a、重力壩方案 從樞紐布置處地形地質平面圖及壩軸線地質剖面圖上可以看出，壩址基巖為上部為五通砂巖，下面為石英砂巖和砂質葉巖，覆蓋層沿壩軸線厚1.55.0m，五通砂巖厚達3080m，若建重力壩清基開挖量大，修建重力壩所需水泥、鋼筋等材料運輸不方便，且不能利用當?shù)刂尾牧?，故修建重力壩不經濟。b、拱壩方案 修建拱壩理想的地形條件是左右岸地形對稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的河谷段；而且壩端下游側要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定。該河道彎曲相當厲害，尤其樞紐布置處更為顯著形成S形，1#壩址處沒有雄厚的山脊作為壩肩，

9、左岸陡峭，右岸相對平緩，峽谷不對稱，成不對稱的“U”型，下游河床開闊，建拱壩的造價過高，不宜修筑。 c、土石壩方案土石壩對地形、地質條件要求低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術簡單，可實行機械化施工，也能充分利用當?shù)亟ㄖ牧?，覆蓋層也不必挖去，因此造價相對較低，所以采用土石壩方案。（2）泄水建筑物型式的選擇土石壩最適合采用岸邊溢洪道進行泄洪，在壩軸線下游300m處的兩岸河谷呈馬鞍形，右岸有馬鞍形埡口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽與堰上水流方向一致，水流平順，泄洪能力大，結構簡單，運行安全可靠，適用于各種水頭和流量。（3）水電站建筑物 因為土石壩不宜采用壩式水電站，而宜采用引水式發(fā)電，又

10、因裝機容量為9000kw,裝機容量小，臺數(shù)為三臺，故采用單元供水式引水發(fā)電。（4）放空建筑物施工導流洞及水庫放空洞，均采用有壓式。為便于檢修大壩和其它建筑物，擬利用導流隧洞作放空洞，洞底高程為70.00m，洞直徑為5.0m。4.3樞紐總體布置方案的確定根據(jù)樞紐布置的基本原則，結合本工程的市級情況，主要確定各建筑物的相對位置，并繪制平面布置圖。 擋水建筑物土石壩（包括副壩在內）放在主河床，布置呈直線；泄水建筑物溢洪道布置在大壩右岸的天然埡口處；灌溉引水建筑物引水隧洞緊靠在溢洪道的右側布置；水電站建筑物引水隧洞、電站廠房、開關站等布置在右岸（凸岸），在副壩和主壩之間，廠房布置在開挖的基巖上，開關站

11、布置在廠房旁邊；水庫放空洞布置在右岸的山體內。綜合考慮各方面因素，最后確定樞紐布置直接繪制在藍圖上（地形地質平面圖）。五、土壩設計 5.1壩型選擇影響土石壩壩型選擇的因素有：1.壩高；2.筑壩材料；3.壩址區(qū)的地形地質條件；4.施工導流、施工進度與分期、填筑強度、氣象條件、施工場地、運輸條件、初期度汛等施工條件；5.樞紐布置、壩基處理型式、壩體與泄水引水建筑物等的連接；6.樞紐的開發(fā)目標和運行條件；7.土石壩以及樞紐的總工程量、總工期和總造價。樞紐大壩采用當?shù)夭牧现?，?jù)初步勘察，土料可以采用壩軸線下游1.53.5公里的丘陵區(qū)與平原地帶的土料，且儲量很多，一般質量尚佳，可作筑壩之用。砂料可在壩

12、軸線下游13公里河灘范圍內及平山河出口處兩岸河灘開采。石料可以用采石場開采，采石場可用壩軸線下游左岸山溝較合適，其石質為石灰?guī)r、砂巖，質量良好，質地堅硬，巖石出露，覆蓋淺，易開采。 從建筑材料上說，均質壩、心墻壩、斜墻壩均可。 1）均質壩。壩體材料單一，施工工序簡單，干擾少；壩體防滲部分厚大，滲透比降比較小，有利于滲流穩(wěn)定和減少通過壩體的滲流量，此外壩體和壩基、岸坡、及混凝土建筑物的接觸滲徑比較長，可簡化防滲處理。但是，由于土料抗剪強度比用在其他壩型壩殼的石料、砂礫和砂等材料的抗剪強度小，故其上下游壩坡比其他壩型緩，填筑工程量比較大。壩體施工受嚴寒及降雨影響，有效工日會減少，工期延長，故在寒冷

13、及多雨地區(qū)的使用受限制。 2）斜墻壩。由于不透料（土料）位于上游，不便于土料上壩；土質斜墻靠在透水壩殼上，如果壩殼沉降大，將使斜墻開裂；與岸坡及混凝土建筑物連接不如心墻壩方便，斜墻與地基接觸應力比心墻小，同地基結合不如心墻壩；斷面較大，特別是上游坡較緩，壩腳伸出較遠，填筑工程量較心墻大。 3）心墻壩。用作防滲體的土料位于壩下游1.53.5公里的丘陵區(qū)與平原地帶的土料，且儲量很多，一般質量尚佳，可作筑壩之用；用作透水料的砂土可從壩上下游0.33.5公里河灘上開采，儲量多，可供筑壩使用，這樣便于分別從上下游上料，填筑透水壩殼，使施工方便，爭取工期。心墻壩的優(yōu)點還有：心墻位于壩體中間而不依靠在透水壩

14、殼上，其自重通過本身傳到基礎，不受壩殼沉降影響，依靠心墻填土自重，使得沿心墻與地基接觸面產生較大的接觸應力，有利于心墻與地基結合，提高接觸面的滲透穩(wěn)定性；當庫水位下降時，上游透水壩殼中水分迅速排泄，有利于上游壩坡穩(wěn)定，使上游壩坡比均質壩或斜墻壩陡；下游壩殼浸潤線也比較低，下游壩坡也可以設計得比較陡；在防滲效果相同的情況下，土料用量比斜墻壩少，施工受氣候影響相對小些；位于壩軸在線的心墻與岸坡及混凝土建筑物連接比較方便。 由于土石壩的地基適應性強，理論上說，這幾類壩都可以選用，具體考慮到當?shù)貎砂兜膲纹螺^陡峭，因此選用較能夠適應陡峭壩坡地形的心墻壩作為首選壩型。5.2壩體剖面設計土石壩的剖面設計指壩

15、坡、壩頂寬度、壩頂高程。1）壩頂高程壩頂高程等于不同運行情況下的水庫靜水位加上超高之和，并分別按以下運用情況計算，取較大值：設計洪水位加正常運用情況的壩頂超高；校核洪水位加非常運用情況的壩頂超高 d=風吹的壅高e+波浪爬高ha+安全加高波浪的平均波高壩坡坡率，初擬時取3；壩坡護面糙率，干砌塊石護坡0.0275，漿砌塊石護坡取0.025，瀝青和混凝土0.0155，本設計采用砌石塊石護坡由莆田水電站公式v多年平均最大風速，正常運行時取1.5-2.0倍，非正常運行時取v=10m/s，非正常運行時取v=18m/s。D風的有效吹程D=8mH1壩前的平均水深壩前水位壅高 綜合摩阻系數(shù)，其值變化在（1.55

16、.0）10-3之間，計算時一般取K=3.610-3；v設計風速D吹程，單位km風向與水域中線（或壩軸線的法線）方向的夾角。安全加高，m，根據(jù)壩的等級和運用情況，按表1-1確定。 安全加高 （單位：m）運用情況壩的級別、正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.3兩種情況計算成果如下設計情況校核情況上游靜水位(m）113.1113.5河底高程(m）68壩前水深(m)45.145.5上游坡率3上游糙率0.0250.025風速(m）10*1.810吹程(m）8平均波高(m）0.6906490.358410波浪爬高1.9572380.951334波浪壅高0.0035760.003559安全

17、加高10.5壩頂高程116.0608114.9549壩頂高程取正常運行和非正常運行中較大值，取116.2m可滿足要求（2）壩頂寬度壩頂寬度應滿足交通要求、施工條件、防汛搶險等要求，壩頂寬度取10m，B=10mH0.5（3）上下游坡度的確定 因最大壩高約116.20-68.00=48.20m,故采用上級壩坡二級變坡，下游三級壩坡。 （1）上游壩坡：從壩頂至壩踵依次為13； 13.5。 （2）下游壩坡：從壩頂至壩趾依次為12.5；13，13.25。 （3）馬道：第一級馬道高程為85，第二級馬道高程100m，馬道寬度取2.0m。（4）心墻的斷面尺寸墻頂部寬度：一般不小于3m，可取5m。心墻頂部高程：

18、心墻頂部高程以設計水位加0.6m超高并高于校核水位，取113.7m，上部留有2.5m的保護層厚度。心墻兩側坡度：可取1:0.15-1:0.3，取1:0.2心墻的位置：位于壩中心線，心墻底部設齒墻，與不透水層相接5.3壩體排水設施布置采用堆石棱柱體排水，棱柱體頂面高程應高出下游最高水位1m，取75.5m,堆石棱體內坡取1:1.5，外坡取1:2.0，壩頂取2.0m。5.4土壩滲流計算和分析1）滲流計算的基本假定 （1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù)k=10-6cm/s，壩殼采用砂土料，滲透系數(shù)，k=10-2cm/s兩者相差倍，可以把粘土心墻看作相對不透水層，因此計算時可以不考慮上游壩殼損失的水頭作用。下

19、游設有棱體排水，可近似的假設浸潤線的逸出點為下游水位與堆石棱體內坡的交點。下游壩殼的浸潤線也較平緩，接近水平，水頭主要在心墻部位損失。 （2）土體中滲流流速不大且處于層流狀態(tài)，滲流服從達西定律，即平均流速v等于滲透系數(shù)K與滲透比降i的乘積，v=Ki。 （3）發(fā)生滲流量時土體孔隙尺寸不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。 2）滲流計算條件 滲流計算應考慮如下組合，取其最不利者作為控制條件：1）上游正常高水位，下游相應的最低水位；2）上游設計或校核洪水水位，分別相應的下游水位。計算設計洪水位113.10m，相應下游的最低水位72.65。 3）滲流分析的方法采用水力學法進行土石壩滲流計算，以下公式來自水利

20、計算手冊（2006，第二版）。 q為滲流量將心墻看作等厚的矩形，則其平均寬度為： T=5mH1=113.1-68=45.1mH2=72.65-68=4.65 ms=d=(116.2-100)*2.5+(100-85)*3+(85-75.5)*3.25-(75.5-72.65)*1.5-(13.74-10)/2=110.23mk1=10-5m/s k2=10-8m/s k3=10-6m/s聯(lián)立前面兩式得h=7.22m ,q=8.59*10-7m2/s浸潤線方程=0.060x5.5壩坡穩(wěn)定計算（只作下游坡一個滑弧面的計算）采用“瑞典圓弧法”進行計算(1)計算工況：上游設計水位+下游相應水位(2)計

21、算內容：確定下游壩坡的最小抗滑穩(wěn)定系數(shù)，判斷處理的坡面是否滿足要求(3)滑弧面的選擇：滑動面的起點在壩頂、與心墻相交、與壩基接近或切入壩基、端點在壩坡腳附近。圓弧半徑盡量選擇為整數(shù)。(4)荷載計算：土壩壩體自重浸潤線以上按濕容重計算，在浸潤線以下、下游水面線以上的土體按飽和容重計算，在下游水位以下的土體，按浮容重計算。圓弧半徑為R=140m，對滑動面上土體進行分條編號：壩頂向下依次為1，2，3，為簡化分析，現(xiàn)只考慮自重荷載。對如圖44，所示的壩坡，以i土條為例，其自重，式中為土條面積，為土體容重。自重在滑動面上的切向分力起促滑作用，法向分力在滑動面上產生摩擦力，起抗滑作用。式中為土條底部中點所

22、在半徑與鉛直線的夾角，是土條在滑動面處的內摩擦角。在滑動面上總滑動力為，總抗滑力為由于壩體中滲流量q很小，所以不考慮孔隙水壓力。計算結果如表3-4所示：壩坡穩(wěn)定計算表土條編號自重Wi(kN)角度isinicosiWi*sini(kN)Wi*cosi(kN)Wicositan(kN)Li(m)Li*ci1885.83410.656 0.755 581.154 668.541 256.4913.36 317.025403.83350.574 0.819 3099.507 4426.554 1788.32826.77 200.837334.67280.469 0.883 3443.420 6476.

23、132 2616.35724.56 184.2048248.46190.326 0.946 2685.436 7799.073 3150.82623.20 174.0 58370.61110.191 0.982 1597.188 8216.818 3319.59526.09 195.764211.4840.070 0.998 293.778 4201.223 2940.85617.99 0.072529.97-3-0.05 0.999 -132.408 2526.502 1768.55128.31 0.011568.075158411071.7（5）穩(wěn)定分析碾壓式土石壩設計規(guī)范規(guī)定的壩坡抗滑穩(wěn)

24、定的最小安全系數(shù)如表3-5所示：表3-5壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)運用條件工程等級1234、5正常運用條件1.301.251.201.15非常運用條件一1.201.151.101.05非常運用條件二1.101.051.051.00 本設計中K=1.462 K=1.25,安全系數(shù)滿足要求。壩的穩(wěn)定安全系數(shù)偏大，但是鑒于各種因素考慮不全，實際安全系數(shù)可能要小些，故而不改變壩坡5.6地基的處理1） 地基處理（1）河槽處：水流常年沖刷，基巖裸露，抗風化能力強，巖石的滲水率很小，多為0.0010.010升/分，故只需清除覆蓋層即可，挖至基巖即可。（2）右岸河灘：覆蓋層和坡積層相對較厚，巖層裂隙較為發(fā)育，擬

25、采用局部帷幕灌漿，同時進行壓實，加固地基。（3）左岸山體：五通砂巖特別破碎，產狀零亂，可采取適當挖除的措施。2）壩體與地基的連接（1）主河槽部位：基巖透水率很小，能達到滲流控制的要求，采用在心墻底端局部加厚的方式與地基相連。（2）右岸河灘：坡積層、覆蓋層較發(fā)育，巖層十分破碎，隱裂隙發(fā)育，故采用截水槽的方式與基巖相連。3）壩體與岸坡的連接左壩肩到左灘地，坡積層、風化層需徹底清除，左岸坡上修建混凝土齒墻與岸坡相連接，岸坡較陡，開挖時基本與基巖大致平行。開挖角不能太大。六、正槽式溢洪道設計6.1溢洪道路線選擇和平面位置的確定主要考慮：地形、地質條件，樞紐總體布置等因素。（1）地形條件一般來講，溢洪道

26、的水流入口應位于水流流暢處，并與土石壩保持一定的距離，避免橫向水流對土石壩壩坡的沖刷影響，有利于壩的安全。利用埡口，有利于減少開挖工程量。本工程正好有一個符合上述條件的埡口，故在此處進行溢洪道布置。溢洪道的水流出口處，應與壩腳或下游其它建筑物保持一定的距離，避免水流沖刷以及水流波動的影響。（2）地質條件應將溢洪道盡量修建在巖基上，并力求溢洪道兩岸山坡穩(wěn)定。本工程埡口處覆蓋層較薄，地質條件較好，兩岸山體整體穩(wěn)定，符合上述要求。（3）樞紐總體布置應考慮與樞紐各建筑物在總體布置上的協(xié)調。入流、出流對樞紐其他建筑物的干擾。 6.2 溢洪道的孔口尺寸確定（1）堰型選擇溢洪道溢流堰可采用WES型實用堰，也

27、可采用寬頂堰。本工程擬采用WES型實用堰。（2）堰頂高程根據(jù)設計資料給出，堰頂高程為107.5m。（3）溢流前緣寬度L：分別按設計情況和校核情況進行估算。計算情況上游水位（m）下泄最大流量(m3/s)相應的下游水位(m)設計113.10134072.65校核113.50166074.30，q為單寬流量m為流量系數(shù)，在設計水頭下取為0.502；為設計水頭。計算結果如表4-1表4-1 溢流前緣寬度計算計算情況上游水位泄量堰上水頭流量系數(shù)單寬流量溢流前緣寬度H0(m)Q (m3/s)H0 (m)mq(m2/s)L(m)設計情況113.18405.60.50229.4528.52校核情況113.513

28、406.00.50232.6641.02由此可計算得溢流前緣寬度為41.02m。（4）單孔寬度b的確定孔數(shù)n取為整數(shù)。b=L/n。b應為整數(shù)。選擇5孔，則單孔寬為8.204m，取單孔寬為9m。（5）閘門可采用弧形閘門或平板閘門。本設計中選用平板閘門。閘門頂部高程為正常高水位+安全超高=113.1+0.5=113.6根據(jù)水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范SL74-95，閘門尺寸取為9m6.5m（寬高），寬高比為9/6.5=1.38，滿足按規(guī)范規(guī)定的露頂式閘門寬高比（1.01.5）。（6）閘墩根據(jù)溢流堰的構造要求，閘室中墩寬度取為2.5m，中墩分縫，邊墩寬度取為3m，由此計算可得溢流堰寬B：6.3溢洪道泄

29、槽設計(1)泄槽的平面布置 泄槽在平面布置上，沿水流方向呈直線、等寬、對稱布置，這樣可使水流平順、結構簡單、施工方便。避免彎道或斷面尺寸的變化，以防止高速泄流引起的波動、摻氣、空蝕等現(xiàn)象。(2)泄槽的縱斷面底坡泄槽縱斷面的布置與地形、地質條件關系密切。泄槽底坡盡可能采用單一的坡度，一坡到底，且滿足，保證泄槽中的水流流態(tài)為急流。由地形地質平面圖上量得堰頂?shù)较掠?4.30m高程處的水平距離為108m，高差為33.20m，故從堰頂?shù)较掠嗡孢B一直線，直線的斜率大約等于0.3。為減少挖方，初步擬定泄槽坡率i=0.3。泄槽襯砌初擬選用石灰漿砌塊石水泥漿勾縫型式，查閱有關文獻，漿砌塊石糙率一般為0.025

30、。取，近似計算臨界水深q=1340/45=29.78m故其臨界底坡：驗算坡度(3)泄槽的斷面尺寸 溢洪道處于巖基，可采用矩形或接近矩形的斷面，使流量和流速分布都比較均勻，對下游消能有利。本設計采用矩形斷面寬b=70m，長L約為82m。(4)邊墻高度的確定邊墻的高度采用推求水面線的方法確定。泄槽水面線根據(jù)能量方程，用分段求和法計算，計算公式如下：式中，為分段長度，m；、分別為分段始末斷面水深，m；、分別為分段始末斷面平均流速，m/s；、分別為流速分布不均勻系數(shù)，取1.05；為泄槽底坡的傾角；i為泄槽底坡，i=tan；為分段內平均摩阻坡降；n為泄槽槽身糙率系數(shù)，可查相應規(guī)范；為分段平均流速，m/s

31、；為分段平均水力半徑，m；按溢洪道設計規(guī)范SL253-2000，泄槽段起始斷面水深小于，計算公式為：q為計算斷面以上單寬流量，m2/s;為計算斷面以上總水頭，m；起始計算斷面流速系數(shù)，取0.95；計算得到=2.04 m本設計計算簡圖如圖4-1。計算采用校核洪水情況，按水深進行分段，用上述方法計算泄槽水面線。圖4-1 水面線計算簡圖計算結果如下表所示：32水面線計算成果1斷面ARvmm2mm/sm/s1-12.04142.82.049.3837542-21.81261.810.6349210.009343-31.61121.611.9642911.29964-41.4981.413.673471

32、2.818885-51.3911.314.7252714.199376-61.2841.215.9523815.338837-71.1771.117.402616.677498-8170119.1428618.27273水面線計算成果表2斷面R nJ i-J LLmmm1-10.0252-21.920.0250.026240.273763.663.663-31.70.0250.0393320.2606684.888.544-41.50.0250.0598120.2401887.9816.525-51.350.0250.0844580.2155426.1222.646-61.250.0250.1

33、092070.1907938.6931.337-71.150.0250.1442820.15571813.4444.778-81.050.0250.1955390.10446124.6069.37(5)邊墻高度的確定： 根據(jù)上述計算結果，考慮摻氣水深h、安全超高h來確定。根據(jù)溢洪道設計規(guī)范SL253-2000，泄槽段水流摻氣水深h可按下式計算：h為泄槽計算斷面水深，m；v為不摻氣情況下的泄槽計算斷面流速；為修正系數(shù)，可取1.01.4s/m；本設計取1.0s/m。溢洪道設計規(guī)范SL253-2000規(guī)定，泄槽段邊墻高度，應根據(jù)計入波動及摻氣后的水面線，再加上0.51.5m的超高。本設計中安全超高h

34、取0.5m。邊墻高度計算結果如表4-3：表4-3 邊墻高度計算斷面泄槽計算斷面水深hv摻氣水深h安全超高h邊墻高度mm/smmm1-12.049.3837540.1914290.52.7314292-21.810.634920.1914290.52.4914293-31.611.964290.1914290.52.2914294-41.413.673470.1914290.52.0914295-51.314.725270.1914290.51.9914296-61.215.952380.1914290.51.8914297-71.117.40260.1914290.51.7914298-8119.142860.1914290.51.6914296.4溢洪道消能設計本樞紐溢洪道處于巖基上，可采用挑流消能。(1)挑流鼻坎型式選用結構簡單、施工方便、鼻坎上水流平順、挑距較遠、應用廣泛的連續(xù)式鼻坎。鼻坎挑角。鼻坎高程高出下游最高水位（設計時72.65m、校核時74.30m）12m，取76.00m，反弧半徑R=12m。(2)水舌挑射距離計算式中：L為水舌挑距，m；為坎頂水