1、面混凝土面板堆石坝设计说明书水利水电毕业设计(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)大学学士学位论文面混凝土面板堆石坝设计说明书摘 要本文为面混凝土面板堆石坝设计说明书，根据所给基本资料及面板堆石坝的特点进行调洪演算，本设计中一共选取了四种方案，经过调洪演算并结合下游防洪要求及经济因素等的考虑，最终选择方案四，即选择堰宽为75m的方案。本设计主要进行了调洪演算、坝体分区设计、溢洪道设计、溢洪道水面线计算、坝体渗流分析及坝体稳定计算等几个方面。本设计中河岸溢洪道布置在河流右岸，为正槽溢洪道。大坝高71.3m，上游坝坡坡度为1.4，下游坡度为1.3坝轴线长度为449.4m，布置在河流转弯
2、处。经坝体稳定分析和渗流计算，本方案满足要求。关键词：混凝土面板堆石坝 调洪演算 坝体设计 渗流计算 稳定验算 河岸溢洪道ABSTRACTThis paper for the surface of concrete face rockfill dam design specifications, according to the basic information and given the characteristics of concrete face rockfill dam for flood regulating calculation, the total selection in
3、 the design of the four kinds of solutions, through the combined with the downstream flood control requirements for flood regulating calculation, and economic factors, finally four options, which chooses the plan of dam is 75 m wide.This design mainly for flood regulating calculation, design, design
4、 of spillway, the surface spillway dam partition line, dam seepage analysis and dam body stability calculation. The design and arrangement of the spillway in the Banks of the river on the right bank of the river, spillway was right in the groove. 71.3 m the bend. This scheme by the dam seepage calcu
5、lation, stability analysis and meet the requirements.Keywords: concrete face rockfill dam, flood routing, design of dam body ,seepage calculation, Stability calculation, The bank spillway第1章 工程基本资料1.1 流域概况及枢纽任务1.1.1流域概况虞江位于我国西南地区，流向自东向西北，全长约122公里，流域面积2558平方公里，在坝址以上流域面积为780平方公里。本流域大部分为山岭地带，山脉、盆地相互交错于
6、其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区河流，地表大部分为松软沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流含沙量较大，冲积层较厚，两岸有崩塌现象。本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占总面积的20%，林木面积约占全区的30%，其种类有松、杉等。其余为荒山及草皮覆盖。1.1.2枢纽任务本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用。1）发电装机24MW，多年平均发电量为1.05亿度。本电站装3台8MW机组。正常蓄水位为270m，汛期限制水位可取与正常蓄水位相等，3台机组满发时的流量为44.1 ms，尾水位为218.7m，河底高程为216m。厂房形式为引水式厂房，厂房
7、平面尺寸为3213mm，发电机高程为221m，尾水管底高程为219m，厂房顶高程为233m，副厂房平面尺寸为356m10m，开关站尺寸为3020m15m。2）灌溉增加保灌面积10万亩。3）防洪可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁。根据防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为1500 ms。4）渔业正常蓄水位时，水库面积为180 km，为发展养殖业创造了有利条件。5）其它引水隧洞进口底高程为250m，出口底高程为214m；引水隧洞直径为4m，压力钢管直径为2.3m，调压井直径为12.0m；放空洞直径为2.5m，可放空水库至水位230m。1.2 设计要求在明确设计任务及对原始资料进行综合分析的基础
8、上，要求：1）根据地质、地形条件和枢纽建筑物的作用进行坝线、坝型的选择，枢纽布置方案比较通过初步分析确定。绘制枢纽平面布置及下游立视图。2）进行泄水建筑物的剖面设计（2个剖面形式，进行技术经济比较分析确定），内容包括：拟定断面，水力计算稳定应力分析等，并绘制设计图纸。3）进行挡水建筑物的剖面设计（23个剖面形式，进行技术经济比较分析确定），内容包括：拟定挡水坝剖面，稳定应力分析等，并绘制设计图。4）进行细部构造设计和地基处理设计，包括：混凝土标号分区、分缝、止水、廓道、排水以及开挖、清理、灌浆、断层处理等，并绘制有关设计图。 1.3 枢纽设计基本资料1.3.1 气候特性（1）气温：年平均气温约
9、为12.8，最高气温为30.5，发生在7月份，最低气温-5.3，发生在1月份。各月平均气温见表1-1，各平均气温天数见表1-2。表1-1 月平均气温统计表（）月份123456789101112平均气温4.88.311.214.816.318.018.818.316.012.48.65.912.8表1-2 平均温度天数 月份天数气温123456789101112061.20.3000000003.10302526.830.7303130313130313027.930000000000000（2）湿度：本区域气候特征是冬干夏湿，每年11月至次年四月特别干燥，其相对湿度在51%73%之间，夏季因降
10、雨日数较多，相对湿度随之增大，一般变化范围为67%86%。（3）降水量：最大年降水量可达1213毫米，最小为617毫米，多年平均降水量为905毫米。各月降雨天数见表1-3。表1-3 各月降雨天数统计表 月份天数气温1234567891011125mm2.62.24.34.27.08.611.58.59.69.54.84.3510mm0.30.20.21.42.02.42.72.72.62.40.80.11030mm0.10.10.70.52.34.64.93.82.21.30.60.14）风力及风向：一般14月风力较大，实测最大风速为18米秒，风向为西北偏西，水库吹程为15公里。1.3.2 水
11、文特征径流年内分配极不均匀，每年6月11月为汛期，径流量占年径流量的80%以上，12月翌年5月为枯水期，径流量不足年径流量的20%，其中尤以3月4月份最枯，径流量不足年径流量的4%。附近A站最丰水年年平均流量为315ms，最枯水年年平均流量为89.2ms，丰枯水年径流比3.53倍; 附近B站最丰水年年平均流量507ms(1971年6月1972年5月)，最枯水年年平均流量为180ms(1980年6月1981年5月)，丰枯水年径流比2.82倍。该坝址设计代表年径流年内分配成果见表1-4，设计洪水成果见表1-5，分期设计洪峰成果见表1-6。 表1-4 坝址设计代表年径流年内分配成果表 单位：ms频率
12、设计代表年径流年内分配6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月10%27057884269541671526316210178.178.012725%35336898349446233522015011771.552.182.550%27752761851032519816813397.362.057.760.175%37234842335919230716510079.344.457.729.090%15037250130918711510167.274.149.851.452.5表1-5 坝址设计洪水成果表频率0.05%1%2%5%10%流量（ms）2320168014201
13、1801040表1-6 分期设计洪水洪峰成果表站名（坝址）分 期各级频率P(%）设计值（ms）5102050虞江坝址3个月（2月4月）4873712721654个月（1月4月）5184143172065个月（1月5月）12109467083666个月（12月翌年5月）149012008964407个月（12月翌年6月）237017701310843西南某河为多沙性河流，流域内植被破坏较严重，水土流失现象较为普遍。泥沙年际、年内变化较大，有90%以上的泥沙集中于汛期。坝址处多年平均悬移质输沙量4080万吨，多年平均含沙量5.35kgm，最大年平均悬移质含沙量11.8 kgm（1986年），最小年
14、平均悬移质含沙量2.75 kgm（1980年）。推移质输沙量按悬移质输沙量的7%计为286万吨，则该坝址多年平均输沙总量为4370万t。泥沙特征值统计见表1-7。表1-7 坝址泥沙特征值统计表（1973年2003年系列）集 水面积(km）多年平均流量(ms）多年平均年悬移质输沙量(万t）多年平均年推移质输沙量(万t）多年平均悬移质含沙量(kg m）最大年平均 悬移质含沙量最小年平均悬移质含沙量含沙量(kg m）年份含沙量(kg m）年份28875265(242）4240(4080）63.6(286）5.08(5.35）11.819862.7519801.3.3 工程地质1）设计采用地质资料及参
15、数坝区N14a(线)岩组泥岩碎屑较多或泥岩碎屑为主，以钙泥质胶结为主，岩石强度较低：弱风化砾岩、砂砾岩单轴湿抗压强度Rb=18.725.0MPa， =21.8MPa，软化系数0.620.81，平均0.68，属软岩。 N14b(线)以灰岩碎屑为主，以钙质胶结为主，岩石强度较高：弱风化上部（180m高程以上）单轴湿抗压强度Rb=25.739.1MPa， =31.5MPa，软化系数0.440.60，平均0.52，属偏软的中硬岩；（180m高程以下）弱风化下部微风化带岩石单轴湿抗压强度Rb=37.880.9MPa， =56.7MPa，软化系数0.540.92，平均0.72，属偏硬的中硬岩。N15灰岩角
16、砾岩弱风化带岩石Rb=49.6MPa，软化系数0.500.93，平均0.71，为中硬岩，微风化带岩石Rb=62.4MPa，软化系数0.74，为坚硬岩。1.3.4交通条件对外交通以公路运输为主。目前坝址左岸有公路通过，为2级公路，该公路高程约239m，为混凝土路面，路宽约55.5m；坝址右岸有公路与外界联系。施工前期，利用右岸公路与外界联系，后期计划围堰作为跨河通道，主要利用左岸原有公路与外界联系。对外交通计划需新修公路2km，扩建公路4km，加固桥梁一座。1.3.5水库水位与库容关系曲线及水位流量关系水库水位关系见表1-8，水位流量关系见表1-91。表1-8 水库水位库容曲线 高程（m）211
17、215220225230235240245250255260265270275面积（万m2）01.16491141972723484555486487498519581065库容（万m3）02.32128536131524884038604685541154415035190332355528612表1-9 洪峰流量和时间表时间（t）洪峰流量（ms）时间（t）洪峰流量（ms）048.6391250354421000663.4545750976.95485001297.25135015137.75430018234.9572502145960216241147.563175.5272592661
18、353019506994.53316507256.73614501.3.6效益及淹没损失通过现场调查，落实淹没实物指标为：库区淹没影响4个村，居民170户762人；淹没影响居民房屋共计31649.56m；淹没土地总面积为12721.72亩,其中农用地5559.76亩(耕地1089.97亩,园地1278.08亩,草地1350.09亩,林地1841.25亩；鱼塘0.37亩),建设用地126.35亩，未利用土地7035.61亩(包括河流水面3661.07亩)；淹没的专项设施有：四级公路2.84km，吊桥一座，10kV输电线路7.02km,光缆线路2.97km，供水管线0.28 km，库区内有12个铅
19、锌矿平洞和8个铁矿平洞被淹。第2章 调洪计算2.1调洪演算2.1.1水库资料1.洪水过程线 图2-1设计洪水过程线 图2-2校核洪水过程线2.水库容积特性曲线 图2-3水库容积特性曲线2.1.2基本原理1利用单辅助线法进行调洪计算。根据库容曲线Z-V，拟订的泄洪建筑物形式、尺寸，用水力学公式确定算Q-Z关系为。本设计拟订五组方案进行比较，其计算方法如下所示。计算公式： （2-1）式中：计算时段中的平均入库流量（ms），它等于； 计算时段初的下泄流量（ms）； 计算时段末的下泄流量（ms）； 计算时段初水库的蓄水量（m）； 计算时段末水库的蓄水量（m）； 计算时段，一般取2-6小时，需化为秒数,
20、本设计取1小时。式中q、（vt+q2）均可与水库水位建立函数关系。因此，可根据选定的计算时段t值、已知的水库水位容积关系曲线，以及根据水力学公式算出的水位与下泄流量关系曲线，然后计算并绘制曲线：q-f（vt+q2）和q-z关系曲线即是水位下泄流量关系曲线。具体的计算方法参考水利水能规划书。2将入库洪水Q-t和计算的q-t点绘在一张图纸上，二者的交点即为所求的下泄洪水流量最大值qm。3根据公式即可求得此时对应的水头H和上游水位Z。4计算工况： 计算工况分为校核和设计两种。5水位流量关系曲线的确定：本工程泄洪方式采用WES堰流曲线。水位流量关系曲线由下式确定： （2-2）式中：H为堰顶以上水头；流
21、量系数：M1；溢流孔宽：B待拟定。2.1.3演算方案方案：正常蓄水位270；溢洪道宽度B=75m。表2-1 水库单辅助线计算表库水位Z（m）总库容V总 （万m3）堰顶以上库容V（万m3）Vt (m3s)q (m3s)q2 (m3s)Vt+q2 (m3s)27019033.0 00.00 44.10 22.05 22.05 27119947.4 914.4 846.67 164.10 82.05 928.72 27220848.8 1815.8 1681.30 383.51 191.76 1873.05 27321816.2 2783.2 2577.04 667.64 333.82 2910.8
22、6 27422465.6 3432.6 3178.33 1004.10 502.05 3680.38 27523555.0 4522.0 4187.04 1385.74 692.87 4879.91 27624586.4 5553.4 5142.04 1807.73 903.87 6045.90 27725537.8 6504.8 6022.96 2266.53 1133.27 7156.23 27826569.2 7536.2 6977.96 2759.39 1379.70 8357.66 27927630.6 8597.6 7960.74 3284.10 1642.05 9602.79 2
23、8028612.0 9579.0 8869.44 3838.83 1919.42 10788.86 依据上表画出单辅助线所用曲线，即：q-f（vt+q2）关系曲线和q-z关系曲线见图2-4和图2-5。 图2-4 q-f（vt+q2）关系曲线 图2-5q-z关系曲线 表2-2 设计洪水情况下，水库半图解法调洪计算表调洪计算表(P=1%)时间t（h）入库流量Q(m3s)平均入库流量 (m3s)Vt+q2 (m3s)q (m3s)库水位Z（m）089.91 109.77 368.17 89.91 270.48 3129.63 190.27 388.03 91.04 270.48 6250.90 27
24、5.47 487.26 99.80 270.52 9300.04 328.79 662.93 123.73 270.60 12357.54 375.31 867.98 174.31 270.79 15393.08 421.31 1068.98 224.87 270.98 18449.53 471.49 1265.41 275.22 271.16 21493.44 547.80 1461.68 326.45 271.34 24602.17 764.73 1683.03 385.34 271.55 27927.29 1007.27 2062.42 489.01 271.91 301087.24 1
25、238.83 2580.68 636.20 272.42 331390.42 1474.05 3183.31 815.46 273.01 361557.69 1599.50 3841.90 1021.34 273.66 391641.32 1660.66 4420.06 1210.66 274.23 421680.00 1545.66 4870.07 1363.56 274.67 451411.33 1291.10 5052.17 1426.82 274.85 481170.88 1071.04 4916.46 1379.60 274.72 51971.20 892.27 4607.90 12
26、73.89 274.41 54813.34 725.53 4226.28 1146.31 274.04 57637.71 600.07 3805.50 1009.69 273.62 60562.44 524.28 3395.88 880.78 273.22 63486.12 457.37 3039.39 771.86 272.86 66428.62 400.40 2724.90 678.31 272.56 69372.17 2446.99 597.61 272.29 表2-3 校核洪水情况下，水库半图解法调洪计算表调洪计算表(P=1%)时间t（h）入库流量Q(m3s)平均入库流量 (m3s)Vt+q2 (m3s)q(m3s)库水位Z（m）0124.16 151.59 626.95 124.16 270.61 3179.02 262.75 654.38 121.65 270.60 6346.48 380.41 795.49 156.31 270.73 9414.34 454.04 1019.58 212.36 270.93 12493.74 518.28 1261.26 274.15 271.16 15542.83 581.80 1505.40 337.99 271.38 18620.78 651.10 1749.21 403.17 271.62 21681.42 742.0
