目录第一章调洪演算 ........................ - 3 -1.1 调洪演算的原理.......................................... - 3 -1.2 调洪方案的选择.......................................... - 3 -1.2.1对以下四种方案进行调洪演算......................... - 3 -1.2.2方案比较........................................... - 7 -1.2.3 2浅孔+2中孔方案选定后坝顶高程的计算 .............. - 8 -第二章大坝工程量比较 .................. - 10 -2.1 大坝剖面设计计算....................................... - 10 -2.1.1混凝土重力坝设计.................................. - 10 -2.2 大坝工程量比较......................................... - 17 -2.2.1重力坝工程量...................................... - 17 -2.2.2拱坝工程量........................................ - 18 -2.2.3重力坝与拱坝工程量比较............................ - 19 -第三章第一主要建筑物的设计 ............ - 19 -3.1 拱坝的型式尺寸及布置................................... - 19 -3.1.1坝型选择.......................................... - 19 -3.1.2拱坝的尺寸........................................ - 19 -3.2 荷载组合............................................... - 23 -3.2.1 正常水位+温降 .................................... - 23 -3.2.2 设计水位+温升 .................................... - 23 -3.2.3 校核水位+温升 .................................... - 23 -3.2.4 正常水位+温降+地震 ............................... - 23 -3.3 拱坝的应力计算......................................... - 23 -3.3.1对荷载组合1,2,3使用FORTRAN程序进行电算........ - 23 -3.3.2对荷载组合4进行手算.............................. - 24 -3.4 坝肩稳定验算........................................... - 37 -3.4.1计算原理.......................................... - 37 -3.4.2验算工况.......................................... - 38 -3.4.3验算步骤.......................................... - 38 -4.1泄水建筑物的型式尺寸 ................................... - 42 -4.2坝身进水口设计 ......................................... - 42 -4.2.1管径的计算........................................ - 42 -4.2.2进水口的高程...................................... - 42 -4.3泄槽设计计算 ........................................... - 43 -4.3.1坎顶高程.......................................... - 43 -4.3.2坎上水深h........................................ - 43 -c4.3.3反弧半径R ........................................ - 44 -4.3.4坡度(直线段).................................... - 44 -4.3.5挑射角............................................ - 44 -4.4导墙设计 ............................................... - 44 -4.5消能防冲计算 ........................................... - 45 -4.5.1水舌挑距.......................................... - 45 -4.5.3消能率计算........................................ - 47 -4.6泄水孔口应力及配筋 ..................................... - 49 -4.6.1孔口应力.......................................... - 49 -4.6.2配筋计算.......................................... - 51 -附录 ................................... - 53 -参考文献 ............................... - 55 -结语 ................................... - 56 -第一章 调洪演算1.1 调洪演算的原理先对一种泄洪方案,求得不同水头下的孔口泄洪能力,并作孔口泄洪能力曲线,再假定几组最大泄流量,对设计(校核)洪水过程线进行调洪演算,求得这几组最大泄流量分别对应的水库存水量,查水位库容曲线,得出这几组最大泄流量分别对应的上游水位,并作最大泄流量与上游水位的关系曲线。
上述两条曲线相交得出一交点,此交点坐标即为设计(校核)情况下的孔口最大泄流量及相应的水库水位,再对其它泄洪方案按同样的方法进行调洪演算,最后选定的泄洪方案孔口最大泄流量应接近并不超过容许值,并最好与所给限制流量差值在100m 3/s 以内。
1.2 调洪方案的选择1.2.1对以下四种方案进行调洪演算(1) 2浅孔+2中孔 (2)4表孔+2中孔(3) 4中孔 (4)坝身泄流与利用导流隧洞 1.2.1.1方案一 2浅孔+2中孔浅孔: 进口底高程为164m, 出口底高程为154m1Q μ=(1-1)式中:B —孔口宽,m ; H —孔口高,m ;A —孔口面积(=B ×H),m 2;μ—流量系数(μ=0.80); H 0—出口中心处水头,m 。
中孔: 进口高程底135m, 出口底高程130m2Q μ=式中:B —孔口宽,m ; H —孔口高,m ;A —孔口面积(A=B ×H) ,m 2;μ—流量系数,(μ=0.97-0.3a/H 0 ); a —孔口高度,m ;H-出口中心处水头,m。
表1-1 2浅孔流量表1-2 2中孔流量表1-3 2浅孔+2中孔总流量表1-4 最大泄洪流量与最高水位结果表最大设计泄洪流量为6600m 3/s ,校核流量为6880m 3/s ,最高设计水位为186.7m ,最高校核水位为189.8m 。
1.2.1.2方案二 4表孔+2中孔表孔: 进口底高程179m2/3012H g B m Q ε= (1-2)式中: B —堰顶宽,m ;m —流速系数;ε—侧收缩系数;H 0—出口中心处水头,m 。
中孔: 进口底高程135m, 出口底高程130m022gH A Q μ=式中: B —孔口宽,m ; H —孔口高,m ;A —孔口面积(=B ×H),m 2; μ—流量系数(μ=0.97-0.3a/H 0); a —孔口高度,m ; H 0—出口中心处水头,m 。
表1-5 4表孔流量表1-6 2中孔流量表1-7 4表孔+2中孔总流量表1-8 最大泄洪量与最高水位结果表1.2.1.3方案三 4中孔中孔: 进口底高程135m, 出口底高程130mQ μ=式中:B —孔口宽,m ; H —孔口高,m ;A —孔口面积(=B ×H),m 2; μ—流量系数(μ=0.97-0.3a/H 0 );a —孔口高度,m ;H 0—出口中心处水头,m 。
表1-9 4中孔最大泄洪量与最高水位结果表1.2.1.4方案四 坝身泄流与利用导流隧洞因客观因素,现对坝身泄流与利用导流隧洞不进行调洪计算,只对其进行定性分析。
1.2.2方案比较方案一即泄水建筑物采用2浅孔+2中孔时所需坝顶高程最小,加之方案一与方案三都存在对坝体的结构影响较大的问题(方案二的4表孔使得坝体堰顶以上失去空间结构作用,方案三的4中孔使得坝体同一高程开孔数量过多,该层拱圈削弱过多),并由调洪演算结果看,故本设计选择2浅孔+2中孔的泄流方案,浅孔位于两岸,中孔位于水电站进水口两侧,对称布置。
设计洪水时,允许泄量6650m 3/s ,校核洪水时,允许泄量7650m 3/s 。
设置两浅孔,孔口宽8.5m ,高8.0m ,进口底高程为164m ,出口底高程为154m ;两中孔,孔口宽7.5m ,高7.5m ,进口底高程为135m ,出口底高程为130m ,设计洪水时,下泄流量6600m 3/s ,校核洪水时,下泄流量6880m 3/s ,均小于允许下泄流量,设计洪水位为186.7m ,校核洪水位为189.8m 。
1.2.3 2浅孔+2中孔方案选定后坝顶高程的计算拱坝坝顶超出水库静水位的高度△h 为1%z c 2h h h h ∆=++ (1-3)式中 h 1%—累积频率1%的波浪高度(m ),按式(1-4)、(1-5)、(1-6)求出; h z —波浪中心线高出静水位的高度 (m),按式(1-7)计算;h c —取决于坝的级别和计算情况的安全超高(等级为1级时:设计hc=0.7m ,校核hc=0.5m )。