平山水利樞紐設計說明書

平山水利樞紐設計說明書一、綜述 3 3 3二、壩址水文特性 三、樞紐及庫區(qū)地形地質(zhì)條件 5 5四、樞紐建筑物選型及樞紐總體布置 6 6 8五、土石壩設計 六、正槽溢洪道設計 25 一、綜述平山水庫位于湖北省某縣平山河中游，該河系睦水1.3設計基本資料（8）發(fā)電調(diào)節(jié)保證流量Qp=7.35（10）設計情況下，溢洪道下泄流量Q1%=840m3/s，相應下游水位（11）校核情況下，溢洪道下泄流量Q0.1%=1340m3/s，相應下游水位（3）水電站：裝機容量為9000kw，三臺機組，廠房尺寸為30.0×9.0m2，引水隧洞直徑3.50m，尾水底板高基巖允許抗壓強度2MPa，混凝土與基巖摩擦系數(shù)f=0.58?；鶐r二、壩址水文特性暴雨洪峰流量Q0.05%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1380m3三、樞紐及庫區(qū)地形地質(zhì)條件3.1壩址、庫區(qū)地形地質(zhì)及水文地質(zhì)平山河流域多為丘陵山區(qū)，在平山河上游都為大山區(qū)，河谷山勢沖割很深，河床一般為100m左右，河道彎靠壩址上游有泥盆五通沙巖，壩址下游有二疊紀灰?guī)r，壩軸線位在平山咀以南，即石灰?guī)r與沙巖分界處，發(fā)現(xiàn)一大斷層，其走向產(chǎn)狀凌亂，兩岸巖石破碎，巖石的隱裂隙很發(fā)育。巖石的滲水率都很小，兩岸多為0.001～0.01升/分。壩址覆蓋層沿壩軸線厚度達3.2筑壩材料水率φ（KN/m2）K-6-5-30-40-30四、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、洪水標準根據(jù)設計資料中規(guī)定的樞紐任務來確定。主要有攔洪蓄水的擋水水利水電工程的等別，應根據(jù)其工程規(guī)模、效益及在國民經(jīng)濟中4.2樞紐建筑物選型1.擋水建筑物：在該壩址可能采用的壩型有重力壩重力壩主要依靠自身重量在地基上產(chǎn)生的摩擦力和壩與壩基之拱壩對壩址的地形地質(zhì)條件要求比重力壩高。適合建于斷面為“V”字形的高山峽谷中，河谷對稱縮窄處，以使拱座下游有較多巖之比L/H較大，不能發(fā)揮拱的作用；壩址位于“S層，對拱壩穩(wěn)定極為不利。故不適宜建拱壩。通過上述論證，綜合考慮地形地質(zhì)、水文特性、建筑材料、施工對于土壩，不宜通過壩身泄流，可考慮采用溢洪道或隧洞泄水。土石壩壩身不能開孔，不宜建壩式水電站，較好的方案是建引水為布置方便和減小開挖量，可利用導流隧洞作為水庫放空洞，均4.3樞紐總體布置五、土石壩設計5.1選擇土石壩的類型5.2土石壩的剖面設計土石壩壩頂寬度根據(jù)運行、施工、構造、交通和人防等方面的高d（1）壩頂超高d=風吹壅高e+波浪爬高ha+安全超高δ（2）波浪爬高ha可按以下經(jīng)驗公式計算：式中：2hc——風浪波高，2hc=0.0166V54D13，m；設計洪水位時，（3）風浪引起的壩前水位壅高e計算公式：即0。；H——壩前水域平均水深，由相應水位減高程得，m；（4）安全超高δ1234、5高ha高e高δ高d程壩高由表中計算結果，壩頂高程應取正常運行、非常運行兩者中的較1:2、1:4之間選取，一般上游壩坡比下游壩坡稍緩；沿壩高20~30m5.5土石壩的構造設計（3）心墻頂部高程：心墻頂部在水庫靜水位以上應有超高，正行條件下，應不低于對應的水庫靜水位，即應大于113.5m。綜合考1.5~2.5m，取為2m。與上游連接處設置過渡帶，以緩和不同土料之體頂部高程=下游最低水位（74.30m）+超高（為防止壩上下游面被波浪淘刷、順坡水流沖刷、冰層和漂浮物撞（1）上游護坡：采用堆石護坡，厚度為50cm的堆石，護坡下設反濾層的作用是濾土排水，防止水工建筑物滲流逸出處發(fā)生管只能參考相關規(guī)范和已建工程進行初步設計。初步擬定結果分述如5.3滲流穩(wěn)定計算皮土，滲透系數(shù)k=1.0×10-3cm/s,兩者相差103倍，可以把粘土心墻.l--LL圖1—1不透水地基上心墻壩滲流計算簡圖上游水深：H1=113.162.5=5下游水深：H1=72.6562.5=10.15m滲流區(qū)長度：L=103.89m62(m3/s)32(m3/s)根據(jù)流量連續(xù)性原理，q1=q2，解得心墻后水深H=10.99m，q=q1=q2=8.560×10-7對浸潤線方程進行驗算，當x=103.89時，帶入浸潤線方程得y=10.169m，與實際H2=程y=10.99m，與實際心墻后水深H=10.99m相符。由此可知，心墻5.4壩坡穩(wěn)定分析計算土石壩的穩(wěn)定分析是驗算土石壩在自重和各種情況的孔隙水壓力及外荷載作用下，是否具有足夠的穩(wěn)定性。SL2條分法假定滑裂面為一個圓柱面（剖面為一圓弧將可能滑動K=Σ(cili+Wi'cosaitgφi)cΣWisinai式中：i——下標，代表土條編號；Wi'——第i塊土條重量，浸潤線以上以天然容重計，以下以浮Wai——第i塊土條沿滑裂面的坡角；步驟1）假定圓心、半徑，畫出圓弧如圖所示；粘土天然容重：y=yd(1+w)=15.4×(1+0.25)=1山皮土飽和容重：ysat=yd+nyw=16+0.39×9.8=19.82KN/m3山皮土浮容重：y浮=ysat-yw=19.82-9.8=10.02KN/m3覆蓋層浮容重：y浮=10.0KN/m3；1:2.5 \1236. 8 .1:2.5 \1236. 8 .123456789Σ0000cili0000'wia80φtanφcili+wi'cosatanφ'1234因K=1.576>[K]=1.35,故壩坡滿足抗滑穩(wěn)定要求5.6地基處理及與岸坡連接六、正槽溢洪道設計6.1正槽式溢洪道的位置選擇6.2溢洪道的孔口尺寸確定Hd=(0.75~0.95)Hmax=(0.75~0.95)×(113.5-107.5)=4.5~5.7m=0.50Hd=0.50×5=2.5mR2=0.20Hd=0.20×5=R3=0.04Hd=0.04×5=0.2mc1=0.175Hd=0.175×5=0.875mc2=0.276Hd=0.276×5=1.38m以堰頂點為坐標原點，堰頂下游曲線方程為x1.85=2H.85y，即y=0.1273x1.85。對x求導，令求得下游曲線與直線段的切點坐標為c(3.69,1.42)。xxy=0.1273x^1y=0.1273x^185y225為行近流速，一般為3~5m/s，取3m/s。堰頂總水頭與設計水頭之比=1.212，流量系數(shù)根據(jù)P1Hd值和H0Hd值從下圖中查取,得mmd=0.98，所以溢洪道下泄流量Q1%=840m3/s；堰頂水深H0=6.1.54.單孔寬度b的確定1236.3溢洪道泄槽設計不影響溢流堰自由泄流和槽中不發(fā)生水躍，使水流始終處于急流狀式中：n—泄槽底坡糙率,對漿砌石底坡，取0.025；xK—臨界濕周；B—泄槽寬度；RK—臨界水力半徑，對于矩形斷面，取RK=hK；hK—臨界水深,hK= 3aq2g=5.072m。代入上式，求得iK=0.0034,考慮山谷地形和上下游水位差并取22式中：Δl1—2—分段長度，m；,h2—分段始、末斷面水深，m；i—槽底底坡；θ—槽底坡傾角，θ=arctani=20.8o； J—分段內(nèi)平均摩阻坡降；n—泄槽槽身糙率系數(shù)，對漿砌塊石，n=0.025；v—分段平均流速，v=(v1+v2)2，m/s；R—分段平均水力半徑,R=(R1+R2)/2,m；起始斷面位置選擇堰下收縮斷面處，近似可認為是在泄槽的起式中：q—泄槽單寬流量，q=1340/56=23.929m3/s；2經(jīng)試算得，h0=0.996m。從水深為1.935m的斷面1開始,以0.1m的水深步長向泄槽末端推hARRvvJESE-ES2S1 i-Jh123456789注：泄槽末端水深不一定是正常水深0.996m，與泄槽長度有關。hb按下式計算：=(1+)h式中，v—不摻氣情況下泄槽計算斷面的流速；度沿泄槽取相同值，約為3.0m。6.4溢洪道消能設計泄流所具有的沖刷河床的大量機械能經(jīng)消能后方可與下游河床水位1~2m，定為76.0m；鼻坎上水深h：根據(jù)泄槽末端水深