水利樞紐工程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　題 目 順場(chǎng)灘水利樞紐工程設(shè)計(jì)（堆石壩方案） </p><p>　　學(xué) 院 水 利 水 電 學(xué) 院 </p><p>　　專 業(yè)

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 年 級(jí) </p><p>　　指導(dǎo)教師 <

3、/p><p><b>　　二Ο一三年六月七日</b></p><p>　　順場(chǎng)灘水利樞紐工程設(shè)計(jì)（堆石壩方案）</p><p>　　摘要：順場(chǎng)灘樞紐位于順河中游，是一座以灌溉為主，兼以發(fā)電的綜合利用水庫(kù)。水庫(kù)正常蓄水位為469.50m，灌溉面積為8萬(wàn)多畝，電站裝機(jī)容量為4000KW。本設(shè)計(jì)內(nèi)容分為四個(gè)部分：水文水利計(jì)算、壩型論證選擇、深入細(xì)部設(shè)計(jì)、

4、施工初步設(shè)計(jì)。通過(guò)水文水利計(jì)算，確定了工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物級(jí)別為4級(jí)，泄洪方式為開(kāi)敞式溢洪道（5孔）泄洪。通過(guò)壩型比較，從順場(chǎng)灘水利樞紐工程的地形條件、工程地質(zhì)等方面選擇了堆石壩和重力壩兩種方案。通過(guò)調(diào)洪演算求出特征水位，進(jìn)而確定壩頂高程。依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和已建工程經(jīng)驗(yàn)完成樞紐布置、壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、泄水建筑物設(shè)計(jì)。通過(guò)兩種方案工程量的比較及綜合分析，最終選擇堆石壩方案。參照已建工程對(duì)堆石壩的周邊縫、垂直縫、止水結(jié)構(gòu)

5、進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。施工初步設(shè)計(jì)確定了導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量，選取了導(dǎo)流方案，確定了導(dǎo)流建筑物的型式和位置。設(shè)計(jì)成果包括說(shuō)明書一份、計(jì)算書一份、圖紙6張。</p><p>　　關(guān)鍵詞：面板堆石壩、順場(chǎng)灘水利工程、水文水利計(jì)算、樞紐布置、深入細(xì)致設(shè)計(jì)、施工初步設(shè)計(jì)；</p><p><b>　　工程主要特征參數(shù)表</b></p><p><b&g

6、t;　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前 言1</b></p><p>　　1.1 面板堆石壩的發(fā)展1</p><p>　　1.2 面板堆石壩的主要特點(diǎn)1</p><p>　　1.2.1面板壩具有良好的抗滑穩(wěn)定性1</p><p>　　1.2.2堆石壩具

7、有良好的滲流穩(wěn)定性2</p><p>　　1.2.3面板壩具有良好的抗震性2</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容、思路及方法2</p><p>　　1.3.1主要研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　1.3.2主要研究思路及方法3</p><p><b>　　2 工程概況4</b&

8、gt;</p><p>　　2.1 樞紐位置及任務(wù)4</p><p>　　2.2 地形條件4</p><p>　　2.3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)4</p><p>　　2.4 水文氣象5</p><p>　　2.4.1水文特征5</p><p>　　2.4.2氣象特征5</p>

9、;<p>　　2.4.3泥沙情況6</p><p>　　2.5 施工條件6</p><p>　　2.5.1建筑材料6</p><p>　　2.5.2交通及施工場(chǎng)地6</p><p>　　3 水文水利計(jì)算7</p><p>　　3.1 工程等別及建筑物級(jí)別7</p><p&

10、gt;　　3.1.1工程規(guī)模和工程等別7</p><p>　　3.1.2水工建筑物級(jí)別8</p><p>　　3.1.3洪水標(biāo)準(zhǔn)9</p><p>　　3.2 水文計(jì)算9</p><p>　　3.2.1洪水過(guò)程線推求方法9</p><p>　　3.2.1洪水過(guò)程線推求過(guò)程10</p><

11、p>　　3.3 水利計(jì)算11</p><p>　　3.3.1泄洪方式的選擇11</p><p>　　3.3.2泄洪建筑物的孔口尺寸11</p><p>　　3.3.3調(diào)洪演算11</p><p>　　4 樞紐布置及壩型論證16</p><p>　　4.1 樞 紐 布 置16</p>&

12、lt;p>　　4.1.1樞紐布置的任務(wù)16</p><p>　　4.1.2樞紐布置的原則16</p><p>　　4.1.3樞紐建筑物的組成16</p><p>　　4.2 壩 型 選 擇17</p><p>　　5 面板堆石壩設(shè)計(jì)18</p><p>　　5.1壩頂高程設(shè)計(jì)18</p>

13、<p>　　5.2壩頂構(gòu)造18</p><p>　　5.3上下游壩坡19</p><p>　　5.4 筑壩材料及壩體分區(qū)19</p><p>　　5.5混凝土面板設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.5.1面板厚度21</p><p>　　5.5.2面板分縫21</p><p&

14、gt;　　5.5.3面板混凝土設(shè)計(jì)及配筋22</p><p>　　5.6趾板設(shè)計(jì)22</p><p>　　5.6.1 趾板的布置23</p><p>　　5.6.2 趾板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23</p><p>　　5.6.3 趾板分縫及配筋23</p><p>　　5.7溢洪道設(shè)計(jì)24</p><

15、p>　　5.7.1引水渠24</p><p>　　5.7.2控制段24</p><p>　　5.7.3泄槽設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.7.4消能防沖段設(shè)計(jì)27</p><p>　　5.8施工初步設(shè)計(jì)27</p><p>　　5.8.1導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)27</p><p>　　5.

16、8.2導(dǎo)流方式29</p><p>　　6 重力壩設(shè)計(jì)31</p><p>　　6.1剖面設(shè)計(jì)31</p><p>　　6.1.1剖面設(shè)計(jì)原則31</p><p>　　6.1.2重力壩的基本剖面31</p><p>　　6.1.3重力壩的實(shí)用剖面31</p><p>　　6.1.4

17、壩頂高程31</p><p>　　6.1.3壩頂寬度33</p><p>　　6.1.4非溢流壩最大壩高斷面33</p><p>　　6.2非溢流壩段穩(wěn)定分析33</p><p>　　6.2.1重力壩穩(wěn)定分析目的33</p><p>　　6.2.2荷載組合34</p><p>　　6

18、.2.3沿壩基面的抗滑穩(wěn)定分析34</p><p>　　6.3溢流壩段設(shè)計(jì)36</p><p>　　6.3.1溢流壩的工作特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)36</p><p>　　6.3.2溢流壩剖面設(shè)計(jì)37</p><p>　　6.3.3溢流壩段穩(wěn)定分析41</p><p>　　7 方案比較42</p>&

19、lt;p>　　8 面板堆石壩深入設(shè)計(jì)43</p><p>　　8.1趾板基礎(chǔ)43</p><p>　　8.2止水設(shè)計(jì)44</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45</b></p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)46</b></p><p><b>　　

20、1 前 言</b></p><p>　　1.1 面板堆石壩的發(fā)展</p><p>　　堆石壩從公元前兩百多年的四川都江堰水利工程到現(xiàn)代的各水利樞紐都以“可充分利用當(dāng)?shù)靥烊徊牧?、能適應(yīng)不同的地質(zhì)條件、施工方法比較簡(jiǎn)便”等優(yōu)點(diǎn)著稱。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，堆石主要采用碼砌或自高處向下拋填，再輔以壓力水沖實(shí)的方法施工，著名的有四川獅子灘水電站大壩。20世紀(jì)60年代以后，壩體堆石的施

21、工薄層填筑碾壓代替了拋石填筑，其中混凝土面板堆石壩發(fā)展最為迅速，其中著名的有是墨西哥187m 的阿瓜米爾帕壩和中國(guó)178m 的天生橋一級(jí)壩。</p><p>　　中國(guó)的混凝土面板堆石壩起步較晚，第一座混凝土面板堆石壩柯柯亞壩壩高41.5m，建成于1982年，為方格式面板，但運(yùn)用情況良好。中國(guó)156座面板堆石壩中，已建最高壩為233m水布埡壩。我國(guó)面板堆石壩發(fā)展過(guò)程中形成以下特點(diǎn)：①嚴(yán)格滲流控制②面板滲流量小及盡量

22、減小面板裂縫③施工設(shè)備不斷改進(jìn)④止水材料的研制⑤建立起復(fù)合中國(guó)特點(diǎn)的導(dǎo)流設(shè)計(jì)⑥碾壓砂漿護(hù)坡⑦堆石預(yù)沉降時(shí)間。</p><p>　　在“八五”期間，我國(guó)在高堆石壩方面解決幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。如高堆石壩技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng); 利用寬級(jí)配礫石土作高堆石壩防滲體的成套技術(shù); 砼面板抗烈措施和接縫止水結(jié)構(gòu)的合理形式; 土工離心模型試驗(yàn)技術(shù); 堆石壩壩體堆石料供應(yīng)規(guī)劃仿真模擬軟件系統(tǒng)和填筑壓實(shí)質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù);在堆石壩材料方

23、面，我國(guó)在利用寬級(jí)配土料作防滲體方面也已取得重大進(jìn)展，如四川境內(nèi)大渡河上瀑布溝水電站，利用附近料場(chǎng)的寬級(jí)配礫石土作防滲土料。此外我國(guó)在混凝土面板施工工藝與高堆合壩離心模型試驗(yàn)研究上都有一定的成就。</p><p>　　國(guó)外研究方面，巴西的伊塔壩引入了一種改進(jìn)型的混凝土路緣碾壓機(jī)，可降低成本, 加快堆石表面的鋪筑以便混凝土面板的澆筑。各國(guó)之間相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同促進(jìn)著堆石壩的向前發(fā)展。</p><

24、p>　　1.2 面板堆石壩的主要特點(diǎn)</p><p>　　1.2.1面板壩具有良好的抗滑穩(wěn)定性</p><p>　　從面板壩的結(jié)構(gòu)上來(lái)分析，壩體堆石全部在面板下游，水荷載作用于面板，整個(gè)堆石體重量及面板上部水重均在抵抗因水荷載作用所引起的水平推力。水荷載的水平推力大致為堆石體及部分水重的七分之一左右，而水荷載的合力在壩軸線以上傳到地基中，有利于壩體的穩(wěn)定。另一方面，分層碾壓的堆石具有

25、較高的密實(shí)度，從而提高了堆石的抗剪強(qiáng)度。再者，堆石具有較好的透水性，壩體堆石幾乎不受滲流力的影響。已建造的面板壩，大多數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)不作穩(wěn)定分析，而是按照已建工程用類比法選定壩體坡度，基于上述原因，面板壩具有良好的穩(wěn)定性。</p><p>　　1.2.2堆石壩具有良好的滲流穩(wěn)定性</p><p>　　堆石體填筑一般采用“進(jìn)占法”施工，即將料卸在已鋪好的層面上，然后用推土機(jī)朝卸料前進(jìn)方向推平，此時(shí)

26、，大塊石跌落在每層底部，而小塊石及細(xì)料則滯留在每層的上部，充填表面坑洼及堆石體的空隙。每層石料出現(xiàn)分離，形成層狀堆石。這種成層堆石除表面平整，有利于施工外，還具有較好的透水性，因?yàn)橥ㄟ^(guò)堆石體的滲流在水平方向比垂直方向容易，使堆石體不被水飽和，當(dāng)施工期面板未被澆筑前壩體擋水時(shí)，可增強(qiáng)壩體的穩(wěn)定性。成層堆石在通過(guò)振動(dòng)碾壓實(shí)以后，由于石塊之間的相互擠壓作用，石塊之間緊密接觸，形成一種骨架，承受堆石體的重量。組成骨架的堆石間相互接觸面積小，產(chǎn)生

27、很高的接觸應(yīng)力，從而使對(duì)時(shí)間產(chǎn)生很大的摩阻力，阻止骨架中的任一塊巖石對(duì)其周圍巖石作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種使巖塊保持穩(wěn)定的摩阻力要比在滲流作用下、孔隙內(nèi)水流的拖拽力大得多，即使存在于堆石體孔隙中而沒(méi)有參與形成骨架的小石塊、細(xì)粒及土狀巖屑，可能會(huì)被滲透水流帶走，但不會(huì)引起附加沉降。這種細(xì)粒碎屑被水流帶走，下游壩趾暫時(shí)滲出渾水，但很快就會(huì)變清。這說(shuō)明壩體堆石料在滲流作用下能保持良好的穩(wěn)定性。</p><p>　　1.2.3面板

28、壩具有良好的抗震性</p><p>　　面板壩就抵抗地震而言，具有很高的安全性。這是因?yàn)椋孩倜姘鍓蔚亩咽w具有良好的排水性能，整個(gè)堆石體一般處于無(wú)水的狀態(tài)，不可能因地震而形成孔隙水壓力，因而也就不存在堆石體強(qiáng)度降低的趨勢(shì)而造成堆石體液化和壩坡失穩(wěn)。由于堆石體已壓實(shí)到密實(shí)狀態(tài)，地震也只能使壩體產(chǎn)生一些微小的變形。②經(jīng)過(guò)幾次地震，混凝土面板壩也可以產(chǎn)生裂縫，引起漏水量增加，但這種漏水不會(huì)威脅壩體總的穩(wěn)定性，因?yàn)闈B過(guò)面

29、板裂縫的漏水量因墊層反濾作用很容易得到控制，從而安全地滲過(guò)堆石體。</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容、思路及方法</p><p>　　1.3.1主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　（1）了解熟悉灘水利樞紐工程基本資料，借閱相關(guān)資料文獻(xiàn)；</p><p>　?。?）水文水利計(jì)算：確定樞紐的等別、建筑物級(jí)別、以及洪水標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算繪制洪

30、水過(guò)程線 ，水庫(kù)的特征水位和特征高程。</p><p>　?。?）樞紐布置：進(jìn)行樞紐的布置及壩型的論證，確定壩體、泄水建筑物的位置，在地形圖上繪出樞紐布置方案草圖；</p><p>　　（4）深入細(xì)部設(shè)計(jì)：對(duì)堆石壩的趾板、周邊縫、垂直縫、各止水結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）施工設(shè)計(jì)：導(dǎo)截流方式及導(dǎo)截流建筑物的初步。</p><p&

31、gt;　　1.3.2主要研究思路及方法</p><p>　　首先，根據(jù)所給資料及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，確定樞紐的等別、建筑物級(jí)別以及洪水標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)水文水利計(jì)算，推求設(shè)計(jì)和校核兩種工況下的洪水過(guò)程線。利用程序進(jìn)行調(diào)洪演算，確定水庫(kù)的各種特征水位、泄洪方案以及泄洪建筑物的尺寸。</p><p>　　然后，通過(guò)對(duì)工程基本資料包括樞紐位置處的地形條件、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、水文氣象、壩址處筑壩材料及施工條件等進(jìn)

32、行認(rèn)真研讀，對(duì)本工程所選取的堆石壩進(jìn)行論證。然后再根據(jù)規(guī)范和已建工程確定各主要建筑物的剖面形式和具體位置。 </p><p>　　其次，通過(guò)翻閱教材和向指導(dǎo)老師請(qǐng)教，對(duì)壩體及溢洪道進(jìn)行細(xì)致深入設(shè)計(jì)，對(duì)大壩進(jìn)行穩(wěn)定滲流分析。</p><p>　　最后，參考國(guó)內(nèi)外一些規(guī)模相近的工程，對(duì)大壩進(jìn)行初步的施工設(shè)計(jì)。主要包括導(dǎo)截流方案、導(dǎo)截流時(shí)間的初步選擇、圍堰的選擇以及施工總進(jìn)度計(jì)劃的初步擬定。&l

33、t;/p><p><b>　　2 工程概況</b></p><p>　　2.1 樞紐位置及任務(wù)</p><p>　　順場(chǎng)灘水利樞紐位于順河中游，距潭家場(chǎng)0.5km。上距白龍縣城20km，下距全明鎮(zhèn)約10km，均有公路相通。順場(chǎng)灘樞紐是一座以灌溉為主，兼以發(fā)電的綜合利用水庫(kù)。工程建成后，可以灌溉下游8萬(wàn)多畝田地。發(fā)電站裝機(jī)容量為4000KW，電能主

34、要為附近城鎮(zhèn)的工農(nóng)業(yè)及農(nóng)村產(chǎn)品加工業(yè)提供能源。</p><p><b>　　2.2 地形條件</b></p><p>　　順河發(fā)源于南嶺山脈的南側(cè)，河流上游兩岸山勢(shì)陡峻，河床比降較大。中游如潭家場(chǎng)以上一帶，雖然山勢(shì)雄偉，但是相對(duì)上游而言較為開(kāi)闊，河床比降顯著減小，并有小河灣存在，是水庫(kù)的主要蓄水區(qū)；在潭家場(chǎng)以下河段，地勢(shì)明顯開(kāi)闊，左岸較陡，右岸相對(duì)較緩，是農(nóng)田主要分布

35、區(qū)域。</p><p>　　樞紐壩址河谷呈“U’型。谷底寬約30m，在470m高程處寬約300m，兩岸不甚對(duì)稱。在右岸431m高程左右，分布有一寬約10m，長(zhǎng)約40m的一級(jí)階地。河床左岸平均坡度為30°，右岸平均坡度為23°。主河槽偏向左岸，但是流經(jīng)潭家場(chǎng)后偏向右岸，致使右岸坡變陡，左岸形成一沖積臺(tái)地。壩址上游左右兩岸有小山彎地形，下游潭家場(chǎng)附近有一較大的沖積地形，詳見(jiàn)地形圖示。由于壩址區(qū)段地

36、形條件的限制，壩軸線只可能在小范圍內(nèi)變動(dòng)。</p><p>　　2.3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)</p><p>　　經(jīng)勘察及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造分析，庫(kù)區(qū)出露地層主要為下白堊系地層和中生代上侏羅紀(jì)系砂頁(yè)巖互層。砂巖中節(jié)理裂隙較發(fā)育，但是無(wú)大的斷裂構(gòu)造切割，庫(kù)岸穩(wěn)定，地下水主要向庫(kù)內(nèi)補(bǔ)給，不存在向鄰谷和下游滲流的問(wèn)題。</p><p>　　根據(jù)省地震局有關(guān)資料及《中國(guó)地震烈度區(qū)劃

37、圖》綜合分析，該區(qū)地震活動(dòng)較弱，屬相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。流域地震烈度為5 度。</p><p>　　壩址河谷谷底以下為厚約30m以上的巨厚層石英砂巖，為大壩的主要持力層；中部為厚3m的砂質(zhì)粘土巖，下部為厚30m厚的石英砂巖，中夾有薄層砂質(zhì)粘土巖，兩岸以石英砂巖為主，中夾有砂質(zhì)粘土巖，石英砂巖巖質(zhì)堅(jiān)硬，抗壓、抗拉及抗剪強(qiáng)度較高，但是其表層節(jié)理裂隙發(fā)育特別是左岸更甚。</p><p>　　壩基

38、巖體物理力學(xué)特性見(jiàn)表2.1所示：</p><p>　　表2.1 壩基巖體物理力學(xué)特性</p><p><b>　　2.4 水文氣象</b></p><p><b>　　2.4.1水文特征</b></p><p>　　順河流域?qū)賮啛釒夂颍捎谑芴窖蟮蛪翰塾绊?，本區(qū)雨量較為充沛。根據(jù)壩址下游5km

39、處的桑坪水文站實(shí)測(cè)資料分析，多年平均降雨量為1020mm，雨量多集中在6～9月，占全年降雨量的80%。雨量年內(nèi)分配不均，多年平均降雨數(shù)152天，多年平均氣溫15℃，極端最高氣溫36℃，極端最低氣溫-5℃，分別發(fā)生在7月和1月份，全年無(wú)霜期289天。多年平均相對(duì)濕度80%。</p><p><b>　　2.4.2氣象特征</b></p><p>　　根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳?95

40、7～1986年的實(shí)測(cè)風(fēng)速資料，多年平均最大風(fēng)速為7.2m/s，瞬時(shí)最大風(fēng)速為16.9m/s，風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，與水庫(kù)吹程方向近乎一致，水庫(kù)吹程2km。</p><p>　　根據(jù)桑坪水文站1967～1986年完整的水文資料分析，多年平均流量為240.5m3/s，實(shí)測(cè)最大洪峰流量為1600 m3/s，詳見(jiàn)表2.2：</p><p>　　表2.2 實(shí)測(cè)洪峰流量</p><p&g

41、t;　　本河段曾進(jìn)行多次洪水調(diào)查，查出具有代表性的兩次歷史洪水流量如表2.3所示，各月和各時(shí)段的施工洪水流量見(jiàn)表2.4所示：</p><p>　　表2.3 歷史洪水流量</p><p>　　表2.4 各月和各時(shí)段的施工洪水流量</p><p><b>　　2.4.3泥沙情況</b></p><p>　　順河發(fā)源于南

42、嶺山脈南側(cè)，由于受太平洋低壓槽影響，流域氣候溫和，相對(duì)濕度較大，適宜植物生長(zhǎng)。因此沿河兩岸植被良好，無(wú)大面積固體徑流來(lái)源，所以沙量變化較平穩(wěn)。經(jīng)分析，河流多年平均輸沙總量為2.1萬(wàn)m3。淤沙浮容重0.75 t/m3，內(nèi)摩擦角13°。</p><p><b>　　2.5 施工條件</b></p><p><b>　　2.5.1建筑材料</b&g

43、t;</p><p>　　順河流域地處山區(qū)，壩址上下游蘊(yùn)藏有豐富的石英砂巖，表面覆蓋較薄，易于開(kāi)采，運(yùn)輸距離較近?；炷良吧皾{用的砂石料主要由壩址下游10km處的沙灣一帶采集，水泥由地區(qū)水泥廠供給（400#水泥），鋼材由縣物資局統(tǒng)一調(diào)撥，流域土料缺乏，雖有農(nóng)田覆蓋，但是多為沙壤土，貯量小，土質(zhì)差。</p><p>　　其建筑用料的物理力學(xué)特性詳見(jiàn)表2.5、表2.6：</p>

44、<p>　　表2.5 砌體與混凝土的物理力學(xué)特性</p><p>　　2.5.2交通及施工場(chǎng)地</p><p>　　樞紐左岸有公路自潭家場(chǎng)經(jīng)壩頭通至縣城，右岸有公路通至全明鎮(zhèn)，并可以通往縣城，交通較為方便。以上公路除了個(gè)別地段加寬外，可以滿足施工運(yùn)輸要求。</p><p>　　壩址上下游兩岸的開(kāi)闊地形，特別是潭家場(chǎng)附近一帶，均可以布置施工場(chǎng)地，而且有部分

45、拆遷后的民房可供利用。</p><p><b>　　3 水文水利計(jì)算</b></p><p>　　3.1 工程等別及建筑物級(jí)別</p><p>　　3.1.1工程規(guī)模和工程等別</p><p>　　水利工程對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響巨大，因此，應(yīng)從社會(huì)經(jīng)濟(jì)全局的利益出發(fā)，將工程安全性與經(jīng)濟(jì)合理性統(tǒng)一考慮，進(jìn)一步將樞紐中的建筑物進(jìn)

46、行分級(jí)。水利水電工程的等別，應(yīng)根據(jù)其工程規(guī)模、效益及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性，按中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）（見(jiàn)表3.1）進(jìn)行確定。</p><p>　　表3.1 水利水電工程分等指標(biāo)</p><p>　　注：1.水庫(kù)總庫(kù)容是指最高水位以下的靜庫(kù)容； </p><p>　　2.治澇面積和灌溉面積均指設(shè)計(jì)面積。<

47、/p><p><b>　　工程分等指標(biāo)：</b></p><p>　?。?）水庫(kù)總庫(kù)容：本工程基本資料里給出的正常蓄水位高程為469.50m，根據(jù)水位—庫(kù)容曲線，可以得知本工程總庫(kù)容為3640萬(wàn)m3，0.1億m3<0.364億m3<1億m3，根據(jù)表3.1可查得本工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。</p><p>　?。?）電站裝機(jī)：根據(jù)已

48、給資料，發(fā)電站裝機(jī)容量為4000kW，根據(jù)表3.1可查得本工程等別為Ⅴ等，工程規(guī)模為?。?）型。</p><p>　?。?）灌溉：順場(chǎng)灘樞紐是以灌溉為主，工程建成后，可以灌溉下游8萬(wàn)多畝田地。根據(jù)表3.1可查得本工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。</p><p>　　由《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）可知，對(duì)綜合利用的水利水電工程，當(dāng)按各綜合利用項(xiàng)目的分等指標(biāo)確定的

49、等別不同時(shí)，其工程等別應(yīng)按其中最高等別確定。故由以上幾個(gè)判別標(biāo)準(zhǔn)，可確定本工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。 </p><p>　　3.1.2水工建筑物級(jí)別</p><p>　　水利是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，工作失常會(huì)導(dǎo)致社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)受到阻滯和破壞，甚至造成社會(huì)問(wèn)題。因此應(yīng)從整個(gè)工程的安全出發(fā)，考慮到工程的經(jīng)濟(jì)效益及運(yùn)行時(shí)限，需要對(duì)水工建筑物進(jìn)行分級(jí)。水利水電工程中的永久性和臨時(shí)性水工建筑物，根

50、據(jù)其所屬的工程等別及其在工程中的作用和重要性，根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)規(guī)范《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252—2000），分別劃分為5級(jí)和3級(jí)，見(jiàn)下表3.2和表3.3所示。</p><p>　　表3.2 永久性水工建筑物級(jí)別</p><p>　　表3.3 臨時(shí)性水工建筑級(jí)別</p><p>　　注：當(dāng)臨時(shí)性水工建筑物根據(jù)上表指標(biāo)分屬不同級(jí)別時(shí)，其級(jí)別

51、應(yīng)按其中最高級(jí)別確定，但對(duì)3級(jí)臨時(shí)建筑物，符合該級(jí)別規(guī)定的指標(biāo)不得少于兩項(xiàng)。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中工程等別為Ⅲ等，根據(jù)表3.2，可以得知該工程永久性水工建筑物中主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)；對(duì)于臨時(shí)性水工建筑物，從表3.3中得出的級(jí)別為4級(jí)。</p><p><b>　　3.1.3洪水標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　水利水

52、電工程永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)，查規(guī)范《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），按山區(qū)、丘陵區(qū)和平原、濱海區(qū)分別確定。結(jié)合本工程基本資料，順場(chǎng)灘水利樞紐為山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程，所以永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)按表3.3確定。</p><p>　　表3.4 山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn) [重現(xiàn)期（年）]</p><p>　　順場(chǎng)灘工程永久性水工建

53、筑物級(jí)別為3級(jí)，根據(jù)表3.4可知，本工程正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)工況）下的洪水重現(xiàn)期為100~50年，非常運(yùn)用（校核工況）下的洪水重現(xiàn)期為2000~1000年。</p><p>　　綜合考慮后本設(shè)計(jì)取永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇（p=1%），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇（p=0.05%）。</p><p><b>　　3.2 水文計(jì)算</b></

54、p><p>　　水文計(jì)算的主要目的是推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線和校核洪水過(guò)程線。</p><p>　　3.2.1洪水過(guò)程線推求方法</p><p>　　設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線和校核洪水過(guò)程線可由典型洪水過(guò)程線放大得到，其方法主要有兩種：同頻率放大法和同倍比放大法。本設(shè)計(jì)采用同倍比放大法。</p><p>　　同倍比放大法即按峰或量同倍比控制的方法，其優(yōu)點(diǎn)是可以較

55、好地保持典型洪水過(guò)程線的特點(diǎn)，對(duì)多峰洪水過(guò)程的流域或分析洪水地區(qū)組成時(shí)均可適用，缺點(diǎn)是常使設(shè)計(jì)洪峰或設(shè)計(jì)洪量的放大結(jié)果有偏大或偏小的現(xiàn)象。</p><p>　　同倍比放大法是按同一個(gè)倍比放大典型洪水過(guò)程線的各縱坐標(biāo)值，從而得到設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。因此，方法的關(guān)鍵在于確定以誰(shuí)為主的放大倍比值。放大倍比值的選用有兩種： </p><p>　　一是“以峰控制”，其放大倍比為：

56、</p><p>　　式中：Qmp—設(shè)計(jì)頻率的洪峰流量；</p><p>　　Qm—典型洪水過(guò)程線的洪峰流量。</p><p>　　二是“以量控制”，其放大倍比為：</p><p>　　式中：Wtp—設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)時(shí)段洪量，設(shè)計(jì)時(shí)段長(zhǎng)短一般是根據(jù)工程情況決定；</p><p>　　Wt—典型洪水過(guò)程線的設(shè)計(jì)時(shí)段洪量。&

57、lt;/p><p>　　3.2.1洪水過(guò)程線推求過(guò)程</p><p>　　根據(jù)本工程的水文資料及典型洪水過(guò)程線綜合分析，選取“以峰控制”的方法。</p><p>　　順場(chǎng)灘工程永久性主要建筑物等級(jí)是3級(jí)，正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）下的洪水重現(xiàn)期為100年（P＝1％），非常運(yùn)用（校核標(biāo)準(zhǔn)）下的洪水重現(xiàn)期為2000年（P＝0.05％）。由理論頻率曲線查得P=1%和P=0.05%對(duì)

58、應(yīng)的流量分別為Q設(shè)=2341m3/s和Q校=3234m3/s 。 因此最大倍比為K設(shè)=2341/1600=1.46，K校=3234/1600=2.02。洪水過(guò)程線如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 洪水過(guò)程線</p><p><b>　　3.3 水利計(jì)算</b></p><p>　　3.3.1泄洪方式的選擇</p>

59、<p>　　泄水建筑物是水利水電樞紐工程中的重要組成部分，其型式的選擇與具體布置，需結(jié)合具體的水文、地形、地質(zhì)、施工等條件及運(yùn)用要求，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，從各種可行方案中，本著既安全又經(jīng)濟(jì)的原則選定。</p><p>　　常見(jiàn)的泄洪建筑物有表面式溢洪道和深水式泄水洞。表面式溢洪道分為有閘溢洪道和無(wú)閘溢洪道。后者當(dāng)庫(kù)水為超過(guò)溢洪道的堰頂高程時(shí)，即自行泄流。因此水庫(kù)只能延滯和調(diào)節(jié)洪水而不能控制洪水與興利庫(kù)容結(jié)

60、合。對(duì)于有閘溢洪道，盡管增加了泄洪設(shè)施的投資和操作管理工作，但能夠比較靈活地按需求控制流量和泄水時(shí)間，對(duì)大中型水庫(kù)的防洪效果和樞紐的綜合利用有較大的好處。對(duì)于本工程，從壩區(qū)地形圖可知，右岸壩肩高程約為460~470m之間有一寬約為70m的平緩地段，河流在壩軸線下游約為300m處向右岸拐彎，此處河道幾乎與壩軸線平行。因此擬在高程約為460~470m之間的平緩地段布置河岸開(kāi)敞式正槽溢洪道。</p><p>　　3.3

61、.2泄洪建筑物的孔口尺寸</p><p>　　在確定泄洪建筑物孔口尺寸的時(shí)候，需要考慮以下幾方面因素：</p><p>　?。?）泄洪要求：為了維持一定的庫(kù)水位,在汛期泄洪建筑物要有一定的泄洪能力；</p><p>　?。?）閘門和啟閉機(jī)：?jiǎn)㈤]力越大，工作橋的跨度相應(yīng)地也就越大；</p><p>　?。?）樞紐布置：孔口高度越大，單寬流量就越

62、大，溢流堰寬度也就越??；孔口寬度越小，孔數(shù)就越多，閘敦?cái)?shù)也越多，溢流堰總長(zhǎng)度也就相應(yīng)增大。</p><p>　?。?）下游的水流條件：?jiǎn)螌捔髁吭酱?，下游的消能?wèn)題就越突出，為了對(duì)稱均衡地開(kāi)啟閘門，以控制下游河床的水流流態(tài)，孔口數(shù)目最好采用奇數(shù)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)參考國(guó)內(nèi)外已建工程，初步擬定溢流堰凈寬為40m，單寬為8m。</p><p><b>

63、　　3.3.3調(diào)洪演算</b></p><p>　?。?）調(diào)洪演算基本原理：水庫(kù)調(diào)洪是在水量平衡方程和動(dòng)力平衡（圣維南方程組的連續(xù)方程和運(yùn)動(dòng)方程）的支配下進(jìn)行的。水量平衡用水庫(kù)水量平衡方程表示，動(dòng)力平衡可由水庫(kù)蓄泄方程（或蓄泄曲線）來(lái)表示。調(diào)洪計(jì)算就是從起調(diào)開(kāi)始，逐時(shí)段連續(xù)求解這兩個(gè)方程。</p><p>　?、偎畮?kù)水量平衡方程：</p><p>　　②

64、水庫(kù)蓄泄方程或水庫(kù)蓄泄曲線：</p><p>　　式中：、—時(shí)段△t始、末的入庫(kù)流量，m3/s；</p><p>　　、—時(shí)段△t始、末的出庫(kù)流量，m3/s；</p><p>　　、—時(shí)段△t始、末的水庫(kù)蓄水量，m3/s；</p><p>　　△t—計(jì)算時(shí)段，s。</p><p>　　其中，△t應(yīng)以能較準(zhǔn)確地反映洪水過(guò)

65、程線的形狀為原則。陡漲陡落的，△t取短些。反之，取長(zhǎng)些。 </p><p><b>　?。?）列表試算法</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)考慮靜庫(kù)容進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。用列表試算法來(lái)聯(lián)立求解水量平衡方程和動(dòng)力方程，以求得水庫(kù)的下泄流量過(guò)程線，其計(jì)算步驟如下：</p><p>　　a.根據(jù)庫(kù)區(qū)地形資料，繪制水庫(kù)水位容積關(guān)系曲線,并根據(jù)既定的泄洪建筑物

66、的型式和尺寸，由相應(yīng)的水力學(xué)出流計(jì)算公式求得出庫(kù)流量和庫(kù)容的關(guān)系曲線。</p><p>　　b.從第一時(shí)段開(kāi)始調(diào)洪，由起調(diào)水位（即汛前水位）查及關(guān)系曲線得到水量平衡方程中的和；由入庫(kù)洪水過(guò)程線查得和；然后假設(shè)一個(gè)值，根據(jù)水量平衡方程算得相應(yīng)的，由在qV曲線上查得，若二者相等，即為所求，否則，應(yīng)重設(shè)，重復(fù)上述計(jì)算過(guò)程，直到二者相等為止。</p><p>　　c.將上時(shí)段末的和作為下一時(shí)段的起

67、始條件，重復(fù)上述試算過(guò)程，最后即可得到出庫(kù)下泄流量過(guò)程線。</p><p>　　d.將入庫(kù)洪水和計(jì)算的兩條曲線點(diǎn)繪在一張圖上，若計(jì)算的最大下泄流量正好是二線的交點(diǎn)，說(shuō)明計(jì)算的是正確的。否則，計(jì)算的有誤差，應(yīng)改變時(shí)段重新進(jìn)行試算，直至計(jì)算的正好是二線的交點(diǎn)為止。</p><p>　　e.由查曲線，得到最高洪水位時(shí)的總庫(kù)容，從中減去堰頂以下的庫(kù)容，得到調(diào)洪庫(kù)容。由查ZV曲線，得最高洪水位。顯然

68、，當(dāng)入庫(kù)洪水為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)，求得的、、即為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的最大泄洪量、設(shè)計(jì)防洪庫(kù)容和設(shè)計(jì)洪水位。同理，當(dāng)入庫(kù)洪水為校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)，求得的、、即為校核標(biāo)準(zhǔn)的最大泄洪量、設(shè)計(jì)防洪庫(kù)容和設(shè)計(jì)洪水位。</p><p>　　以設(shè)計(jì)洪水情況為例，計(jì)算結(jié)果為：</p><p>　　溢洪道最大下泄流量qm=1986m3/s，相應(yīng)總庫(kù)容Vm=3631.3萬(wàn)m3；</p><p>　　

69、堰頂高程以下的庫(kù)容得V設(shè)=1381.3萬(wàn)m3；</p><p>　　由Z~V曲線查得Z設(shè)=469.4m。</p><p>　　求得設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線及下泄流量過(guò)程曲線如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線及下泄流量過(guò)程線</p><p><b>　?。?）計(jì)算機(jī)調(diào)洪</b></p><

70、;p>　　擬定兩個(gè)方案，對(duì)設(shè)計(jì)洪水、校核洪水分別進(jìn)行調(diào)洪演算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.5。</p><p>　　表3.5 調(diào)洪演算結(jié)果</p><p>　　已知堰頂高程為461.50m，正常蓄水位為469.50m，則閘門高度至少為8m。方案二的設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位均只稍高于方案一，但是閘孔凈寬增加了10m，相應(yīng)增寬了施工難度大的溢流壩面長(zhǎng)度。通過(guò)比較分析，選擇方案一，即閘孔數(shù)為5孔，單寬為

71、8m，總凈寬為40m。設(shè)計(jì)情況和校核情況的洪水過(guò)程線及下泄流量曲線見(jiàn)圖3-3和圖3-4.</p><p>　　圖3-3 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線及下泄流量過(guò)程線</p><p>　　圖3-4 校核洪水過(guò)程線及下泄流量過(guò)程線</p><p>　　總結(jié)計(jì)算機(jī)調(diào)洪結(jié)果得到表3.6</p><p>　　表3.6選定溢流方案的特性表</p>

72、<p>　　4 樞紐布置及壩型論證</p><p>　　4.1 樞 紐 布 置</p><p>　　4.1.1樞紐布置的任務(wù)</p><p>　　為了滿足防洪要求，獲得灌溉、發(fā)電、供水等方面的效益，需要在河流的適宜地段修建不同類型的建筑物，用來(lái)控制和分配水流，這些建筑物統(tǒng)稱為水工建筑物，而不同類型水工建筑物組成的綜合體稱為水利樞紐。</p>

73、<p>　　水利樞紐按承擔(dān)的任務(wù)不同可分為防洪樞紐、灌溉（或供水）樞紐、發(fā)電樞紐、航運(yùn)樞紐等。大多數(shù)情況下水利樞紐都是多目標(biāo)的綜合利用樞紐。按其作用水頭的大小又可分為高水頭（H＞70m）、中水頭（30m＜H＜70m）和低水頭（H＜30m）水利樞紐。按其所在地區(qū)的地貌形態(tài)分為：平原地區(qū)水利樞紐和山區(qū)（包括丘陵區(qū)）水利樞紐；按攔河壩的形式還可分為重力壩樞紐、拱壩樞紐、土石壩樞紐及水閘樞紐等。</p><p&g

74、t;　　樞紐布置的任務(wù)概括地說(shuō)就是分析某一具體水利樞紐的地形、地質(zhì)、施工等條件，選擇合適的水工建筑物的形式并明確各水工建筑物的位置。</p><p>　　4.1.2樞紐布置的原則</p><p>　　水利樞紐的規(guī)劃和運(yùn)行中，防洪、發(fā)電、灌溉等部門對(duì)水的要求不盡相同，為了協(xié)調(diào)上述各個(gè)部門供需之間的矛盾，需要進(jìn)行合理的樞紐布置，統(tǒng)籌安排，最合理的開(kāi)發(fā)利用水能資源，做到以最少的投資，最大限度地滿

75、足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的需要。在樞紐布置中應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：</p><p>　?。?）水利樞紐布置須充分考慮地形、地質(zhì)條件，使各種水工建筑物都布置在安全可靠的地基上，并能滿足建筑物的尺度和布置要求以及施工的必要條件。</p><p>　　（2）樞紐布置必須使各個(gè)不同功能的建筑物在其位置上各得其所，在運(yùn)行中相互協(xié)調(diào)，充分有效地發(fā)揮所承擔(dān)的任務(wù)。</p><p>　?。?

76、）各個(gè)水工建筑物單獨(dú)使用或聯(lián)合使用的水流條件良好，上下游的河道沖淤變化不影響或少影響樞紐的安全運(yùn)行。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求，即技術(shù)上安全可靠。</p><p>　?。?）在滿足基本要求的前提下，力求建筑物布置緊湊，一物多用，減少工程量，充分發(fā)揮綜合效益，降低造價(jià)。盡可能使樞紐中的部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益。</p><p>　?。?）要充分考慮運(yùn)行管理的便利和施工的方便，樞紐的外觀與周圍環(huán)

77、境協(xié)調(diào)，在可能的情況下盡量考慮美學(xué)要求。</p><p>　　4.1.3樞紐建筑物的組成</p><p>　　本工程是以灌溉為主、兼以發(fā)電的綜合利用水利樞紐。樞紐主要建筑物有：</p><p>　　（1）擋水建筑物：面板堆石壩；</p><p>　　（2）泄水建筑物：溢洪道；</p><p>　?。?）輸水建筑物：引水

78、鋼管等；</p><p>　　（4）水電站建筑物：壩后式廠房；</p><p>　　（5）臨時(shí)建筑物：施工圍堰、導(dǎo)流洞。</p><p>　　4.2 壩 型 選 擇</p><p>　　大壩按筑壩材料主要分為：拱壩、重力壩、土石壩以及堆石壩等壩型。本工程壩址區(qū)河谷呈“U”型，谷底寬約30m，在470m高程處寬約300m，兩岸不甚對(duì)稱，因此本工

79、程不適合修建拱壩。初選重力壩、土石壩、堆石壩三種壩型進(jìn)行比較。根據(jù)壩址區(qū)地質(zhì)條件，土石壩及堆石壩均能修建，但堆石壩相比土石壩有一定優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在：</p><p>　　堆石壩比土石壩的壩坡穩(wěn)定性好。</p><p>　　(2)堆石壩的防滲板位于堆石體上面，承受水壓力的性能好，壩體透水性比心墻壩好，幾乎不受滲透水壓力的影響。</p><p>　　(3)堆石壩比土石壩

80、的抗震性能好、地震變形小，不易因地震而產(chǎn)生孔隙水壓力。</p><p>　　(4 )堆石壩比土石壩的施工導(dǎo)流與度汛方便。</p><p>　　(5)堆石壩比土石壩受氣候的影響較小。</p><p>　　(6)堆石壩比土石壩施工干擾少。</p><p>　　堆石壩分為面板堆石壩和土心墻堆石壩，二者對(duì)壩址地質(zhì)、地形條件的適應(yīng)性都比較強(qiáng)，但是順場(chǎng)灘

81、水利樞紐壩址處缺少土心墻料，且面板堆石壩工期比土心墻堆石壩短得多，這是由于壩體填筑與基礎(chǔ)灌漿互不干擾，面板堆石壩的填筑不受下雨天氣影響，壩體體積較小，壩體分期靈活，墊層料可以擋施工期洪水，部分堆石的填筑可以在導(dǎo)流前進(jìn)行。故放棄土心墻堆石壩方案。</p><p>　　因此，本工程主要選擇混凝土面板堆石壩與重力壩方案進(jìn)行比較。壩型選擇要根據(jù)壩址區(qū)地形條件、地質(zhì)條件、筑壩材料、施工條件、氣候條件及工程量等多方面因素綜合

82、進(jìn)行比較，選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。</p><p>　　5 面板堆石壩設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1壩頂高程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與壩頂超高之和，應(yīng)分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取其最大值：</p><p>　?、僬Ｐ钏患诱＿\(yùn)用情況的壩頂超高；</p>

83、<p>　?、谠O(shè)計(jì)洪水加正常運(yùn)用情況的壩頂超高；</p><p>　?、坌：撕樗患臃浅＿\(yùn)用情況的壩頂超高；</p><p>　　④正常蓄水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高。</p><p>　　根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001），壩頂超高y的計(jì)算公式為</p><p>　　式中：y —壩頂超高，m；</p>

84、;<p>　　R —最大波浪在壩坡上的爬高，m；</p><p>　　e —最大風(fēng)壅水面高度，m；</p><p>　　A —安全加高，m。</p><p>　　根據(jù)SL274-2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，在4種運(yùn)用條件下的壩頂高程計(jì)算如表5.1。</p><p>　　表5.1 壩頂高程計(jì)算表</p>&l

85、t;p>　　壩頂上游側(cè)應(yīng)設(shè)置防浪墻，防浪墻的底部高程宜高于正常蓄水位（469.75m）,墻頂高出壩頂1m。故最后確定壩頂高程為473.00m，防浪墻頂高程為474.00m，防浪墻墻高為4m。</p><p><b>　　5.2壩頂構(gòu)造</b></p><p>　　壩頂寬度應(yīng)根據(jù)運(yùn)行需要、壩頂設(shè)施布置和施工要求確定，壩頂寬度一般為5m~8m。當(dāng)壩頂有交通需要時(shí)，壩

86、頂寬度應(yīng)滿足交通要求。順場(chǎng)灘水庫(kù)為中型水庫(kù)，參照工程經(jīng)驗(yàn)，確定壩頂寬度為6.0m，壩頂鋪有厚度為30cm的碎石墊層，路面混凝土厚度為30cm。為了排除雨水，壩頂面向下游側(cè)傾斜，做成2%的坡度。</p><p>　　壩頂上游側(cè)應(yīng)設(shè)置防浪墻，墻頂高出壩頂1m~1.2m。防浪墻與混凝土面板頂部的水平接縫高程，宜高于水庫(kù)正常蓄水位。防浪墻底部高程以上的壩體，應(yīng)用細(xì)堆石料填筑，并鋪設(shè)路面。防浪墻立墻上游的底板上，宜設(shè)寬度0

87、.6m~0.8m的檢查用人行便道。本工程設(shè)計(jì)采用L型防浪墻，墻高4.0m，墻頂高出壩頂1.0m。檢查用人行便道寬度為0.6m。防浪墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻頂部厚0.5m。防浪墻底高程469.50m，頂高程473.50m。壩頂細(xì)部構(gòu)造如圖5-1。</p><p>　　圖5-1 壩頂結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　5.3上下游壩坡</b></p><

88、;p>　　對(duì)于混凝土面板壩，當(dāng)筑壩材料為質(zhì)量良好的硬巖堆石料時(shí)，上、下游壩坡可采用1：1.3~1:1.4，當(dāng)用質(zhì)量良好的天然砂礫石料筑壩時(shí)，上、下游壩坡可采用1：1.5~1：1.6。軟巖堆石料筑壩和軟基上建壩，壩坡由穩(wěn)定計(jì)算確定。</p><p>　　本工程筑壩材料為砂巖，參照已建工程經(jīng)驗(yàn)，滿足規(guī)范要求，擬定上游壩坡為1：1.4，下游壩坡1：1.5。上游為鋼筋混凝土面板，無(wú)需護(hù)坡，下游采用干砌石護(hù)坡，厚0.

89、4m，在高程為445.00m處，設(shè)寬為2.0m的馬道，其中包括了寬0.4m的排水溝。</p><p>　　5.4 筑壩材料及壩體分區(qū)</p><p>　　堆石體在自重、水壓等荷載的作用下，各部分的應(yīng)力和變形特性不同，對(duì)面板工作產(chǎn)生的影響也不同，各部分對(duì)材料性質(zhì)、級(jí)配、壓實(shí)度和施工工藝的要求也各不相同，因此應(yīng)根據(jù)料源及對(duì)壩料的強(qiáng)度、壓縮性、滲透性、施工方便和經(jīng)濟(jì)合理等要求對(duì)壩體進(jìn)行分區(qū)。一般

90、，將壩體分為墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)及下游堆石區(qū)。填筑料的分區(qū)原則如下：</p><p>　?、俑鞣謪^(qū)壩料的透水性宜滿足水力過(guò)渡的要求，從上游到下游，壩料的滲透系數(shù)遞增（軟巖除外），下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制。相鄰區(qū)下游壩料應(yīng)對(duì)其上游區(qū)有反濾保護(hù)作用，防止產(chǎn)生滲透變形和滲透破壞；</p><p>　?、谝罁?jù)對(duì)面板的影響程度，從上游到下游壩料變形模量可遞減，以保證蓄水后壩體變形盡

91、可能小，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性；</p><p>　　③充分合理的利用近壩材料和樞紐的開(kāi)挖石渣料，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。</p><p>　?。?）鋪蓋區(qū)（1A區(qū)）、壓重區(qū)（1B區(qū)）</p><p>　　設(shè)置1區(qū)的目的是用不透水料去覆蓋周邊縫及高程較低處的面板，當(dāng)面板出現(xiàn)裂縫和板間縫、周邊縫張開(kāi)時(shí)，防滲土料將隨水流進(jìn)入縫中，并受面板下墊層料的反濾作用而淤

92、堵裂縫使其自愈而恢復(fù)防滲性能。然后于其上再覆蓋任意料，以防防滲土料失穩(wěn)。</p><p>　　參見(jiàn)已建工程，在本工程建坡度為1：1.6的黏土鋪蓋區(qū)和坡度為1:2的石渣壓重區(qū)。</p><p><b>　　墊層區(qū)（2A區(qū)）</b></p><p>　　設(shè)置墊層區(qū)的目的是為混凝土面板提供一個(gè)均勻穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)從面板至過(guò)渡區(qū)和

93、堆石區(qū)間的均衡過(guò)渡，適應(yīng)壩體的變形而不出現(xiàn)裂縫。要求墊層料具有良好的顆粒級(jí)配、母巖本身強(qiáng)度較高、破碎率低、壓實(shí)性能好、壓實(shí)后變形模量和抗剪強(qiáng)度較高。同時(shí)，墊層料應(yīng)為半透水料，滲透系數(shù)應(yīng)控制在10-3~10-4cm/s范圍內(nèi)，以期在面板出現(xiàn)裂縫時(shí)，墊層區(qū)能起到第二道防線的作用。</p><p>　　規(guī)范規(guī)定：墊層區(qū)的水平寬度應(yīng)由壩高、地形、施工工藝和經(jīng)濟(jì)比較確定。當(dāng)用汽車直接卸料、推土機(jī)平料的機(jī)械化施工時(shí)，墊層區(qū)的

94、水平寬度不宜小于3m。</p><p>　　本工程墊層區(qū)水平寬度設(shè)計(jì)為4.0m，采用石英砂巖人工開(kāi)采加工砂料。最大材料顆粒直徑取60到80mm，小于50mm的顆粒含量取30%到50%，小于75mm的顆粒含量去5%到8%。壓實(shí)后墊層的滲透系數(shù)取1.0×10-4m/s。為了防止周邊縫張開(kāi)而導(dǎo)致漏水，在趾板周邊縫的下側(cè)，設(shè)置特殊墊層區(qū)（2B區(qū)），用粒徑小于40mm的細(xì)墊層料填筑，以易于邊角處填筑密實(shí)，減少周邊

95、縫的相對(duì)變形。</p><p>　?。?）過(guò)渡區(qū)（3A區(qū)）</p><p>　　該區(qū)位于墊層區(qū)與主堆石區(qū)之間，其變形特點(diǎn)和強(qiáng)度介于墊層與主堆石之間，作用是保護(hù)墊層區(qū)的滲透穩(wěn)定，即使面板開(kāi)裂漏水，也不會(huì)因高壓水流作用將墊層料帶走。該區(qū)材料，應(yīng)是新鮮、堅(jiān)硬、級(jí)配良好的石渣，其粒徑級(jí)配應(yīng)滿足墊層區(qū)與主堆石區(qū)的過(guò)渡要求，符合反濾原則，一般不必采用破碎加工，常以主堆石料剔除較大粒徑后直接填筑。<

96、;/p><p>　　規(guī)范規(guī)定：硬巖堆石料作主堆石區(qū)時(shí)，它與墊層區(qū)之間應(yīng)設(shè)過(guò)渡區(qū)，為方便施工過(guò)渡區(qū)的水平寬度不宜小于3m。</p><p>　　本工程過(guò)渡區(qū)水平寬度設(shè)計(jì)為4.0m，最大顆粒直徑取200mm到300mm之間，采用專門開(kāi)采的人工加工細(xì)堆石料。</p><p>　?。?）主堆石壩區(qū)（3B區(qū)）</p><p>　　主堆石區(qū)是面板壩的主體，是

97、承受水荷載及其他荷載的主要支撐體。設(shè)計(jì)要求主堆石體壩料應(yīng)具有低壓縮性、高抗剪強(qiáng)度、透水性和耐久性。堆石壩的力學(xué)性質(zhì)在很大程度上取決于壩料的級(jí)配，開(kāi)挖料的級(jí)配與母巖巖性、巖層產(chǎn)狀和構(gòu)造以及爆破工藝等因素相關(guān)。壩料級(jí)配設(shè)計(jì)中，目前多數(shù)是根據(jù)巖性相近的工程資料進(jìn)行類比確定。本工程選擇級(jí)配為小于5mm的顆粒含量小于20%，小于0.1mm的顆粒含量小于10%。 </p><p>　?。?）次堆石壩區(qū)（3C區(qū)）</p&

98、gt;<p>　　該區(qū)承受的水荷載很小，其壓縮性對(duì)面板變形影響較小，因此可以采用強(qiáng)度較低的石料如軟巖筑壩。該區(qū)可充分利用料場(chǎng)中開(kāi)挖出來(lái)的較次石料或者樞紐建筑物的開(kāi)挖石料，但下游水位以下應(yīng)設(shè)立專門的水下堆石區(qū)，其基本要求是級(jí)配良好，抗沖蝕性好，滲透系數(shù)大。</p><p>　　主、次堆石區(qū)分界線：以壩軸線高程462m點(diǎn)為起點(diǎn)，以1：0.5傾向下游坡線分界。</p><p>&l

99、t;b>　　（6）下游排水棱體</b></p><p>　　為了大壩排水通暢和下游壩坡穩(wěn)定，在壩體下游高程為427.80m處設(shè)置下游堆石區(qū)，用于排水，頂部寬度為6m，上游坡度為1:0.5，下游坡度為1：1。</p><p>　　5.5混凝土面板設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于面板壩，面板是防滲的主體，對(duì)其質(zhì)量有較高的要求，應(yīng)具有良好的防滲性能，足夠的

100、耐久性，足夠的強(qiáng)度和防裂性能。</p><p><b>　　5.5.1面板厚度</b></p><p>　　面板的厚度和它的應(yīng)力關(guān)系很小，主要由下列要求確定：</p><p>　　施工要求，應(yīng)有足夠的厚度，以滿足施工方便和保證質(zhì)量的需要；</p><p>　　結(jié)構(gòu)要求，所采用的厚度應(yīng)能便于在其內(nèi)布置鋼筋和止水；</

101、p><p>　　耐久性要求，應(yīng)有足夠厚度，以控制面板滲透水力比降低于滿足耐久性的允許值。</p><p>　　在達(dá)到上述要求的前提下，應(yīng)盡量選用較薄的面板，它不僅柔性好，而且還能節(jié)約材料，降低造價(jià)。</p><p>　　規(guī)范規(guī)定：中低壩可采用0.3~0.4m厚的等厚面板。</p><p>　　結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，本工程設(shè)計(jì)擬定采用厚度為0.3m的等厚度

102、面板。</p><p><b>　　5.5.2面板分縫</b></p><p>　　隨著建壩地區(qū)的氣候條件、地基類型、施工條件的不同，在面板內(nèi)部及其周邊上將產(chǎn)生不同的溫度應(yīng)力的沉降變形應(yīng)力。這些應(yīng)力有可能導(dǎo)致產(chǎn)生極其有害的裂縫發(fā)生。為了保證混凝土面板的整體性和滿足防滲要求，通常采取的措施有：</p><p>　　提高壩體和壩基的密實(shí)性，減少在荷

103、載作用下的變形；</p><p>　　提高面板混凝土的均勻性，保證其具有較高的延展性和軸心抗拉強(qiáng)度，并在可能出現(xiàn)裂縫的部位布設(shè)鋼筋；</p><p>　　降低墊層對(duì)面板的基礎(chǔ)約束應(yīng)力；</p><p>　　根據(jù)壩體和壩基可能產(chǎn)生變形的情況，對(duì)面板及其周邊進(jìn)行合理分縫，以增加面板整體柔性，并在縫中設(shè)立止水設(shè)施，防止?jié)B漏，</p><p>　　顯

104、然，分縫的目的是為了消除有害裂縫的發(fā)生，在人為的縫中有設(shè)防的條件下，保證面板在壩體變形、溫度及其他因素作用時(shí)具有整體性，滿足工作要求，有時(shí)接縫有時(shí)根據(jù)施工條件來(lái)布置的。</p><p>　　按照接縫在面板中的位置和作用，可以分為：</p><p><b>　　周邊縫</b></p><p>　　它是趾板與面板間的接縫，由于面板與趾板分別位于碾壓

105、堆石體和基巖上，即兩種變形模量截然不同的地基上，在水荷載作用下，其變形性質(zhì)不會(huì)相同，并使面板與趾板間產(chǎn)生明顯的相對(duì)位移。周邊縫兩側(cè)變形的不連續(xù)性，導(dǎo)致其變形差遠(yuǎn)大于其他接縫。從防滲的角度看，這是面板壩最薄弱環(huán)節(jié)。在張開(kāi)、沉降、剪切三個(gè)方向都有變形發(fā)生。根據(jù)規(guī)定，50-100m高度的壩設(shè)兩道止水才可滿足大壩運(yùn)行的要求。該設(shè)計(jì)的最大壩高為56.5m，故除在底部設(shè)止水外，在頂部設(shè)柔性填料止水，并在周邊縫下設(shè)特俗墊層區(qū)，用瀝青砂填筑，以易于邊角

106、處填筑密實(shí)，減少周邊縫的相對(duì)變形。</p><p><b>　?。?）垂直伸縮縫</b></p><p>　　這種縫從壩頂沿壩坡一直延伸到周邊縫，方向與壩軸線垂直，只在接近周邊縫0.6m處轉(zhuǎn)彎，便之垂直于周邊縫。由于壩體產(chǎn)生位移的影響，位于面板中部的垂直縫將收到擠壓，這種縫稱為B縫?？拷鼉砂镀赂浇拇怪笨p，則由于所有面板都向面板中部產(chǎn)生位移而受到拉伸，這種縫被稱為A縫

107、。本工程壩頂長(zhǎng)336m，參照已建工程，右岸設(shè)總長(zhǎng)度為80m的張性縫（A縫），縫間距為8m，左岸設(shè)總長(zhǎng)度為64m的張性縫，縫間距為8m；面板中部設(shè)總長(zhǎng)度為192m的壓性縫，間距為12m。</p><p>　　5.5.3面板混凝土設(shè)計(jì)及配筋</p><p>　　面板混凝土應(yīng)具有較高的耐久性、抗?jié)B性、抗裂性及施工和易性。面板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25，抗?jié)B等級(jí)不應(yīng)低于W8，抗凍等級(jí)應(yīng)根據(jù)《水工

108、建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5082—1998）的規(guī)定確定。</p><p>　　面板宜采用單層雙向鋼筋。鋼筋宜布置于面板截面中部，每項(xiàng)配筋率為0.3%~0.4%，水平向配筋率可低于豎向配筋率。經(jīng)論證，面板局部可采用雙層配筋。</p><p>　　本工程設(shè)計(jì)使用強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土，抗?jié)B等級(jí)為W10，面板采用單層雙向鋼筋，配筋率由結(jié)構(gòu)計(jì)算確定</p><p>

109、;<b>　　5.6趾板設(shè)計(jì)</b></p><p>　　趾板是布置在防滲面板的周邊、坐落在河床及兩岸基巖上的混凝土結(jié)構(gòu)。趾板與面板共同作用，形成壩基以上的防滲體，同時(shí)趾板與經(jīng)過(guò)固結(jié)灌漿、帷幕灌漿處理后的穩(wěn)定基巖連成整體，封閉地面以下的滲流通道，從而形成一個(gè)完整的防滲體系。趾板還是面板的底座，其作用是保證面板與河床及岸坡間的不透水連接，同時(shí)也作為滑模施工的起始工作面。</p>

110、<p>　　5.6.1 趾板的布置</p><p>　　趾板布置方式有三種方案：趾板等高線垂直于趾板基準(zhǔn)線，即平趾板方案；趾板面等高線垂直壩軸線的斜趾板方案；趾板面等高線適應(yīng)開(kāi)挖以后的巖面的斜趾板方案。平趾板是應(yīng)用得最廣的一種方案，其優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　便于趾板的施工，便于交通及鉆孔、灌漿作業(yè)；</p><p>　　提供排水通道，避免造成暴雨沖刷填

111、筑體；</p><p>　　趾板上游端基巖風(fēng)化較淺，地質(zhì)條件較好；</p><p>　　趾板可以用滑模施工。</p><p>　　本工程選擇平趾板布置方案。</p><p>　　5.6.2 趾板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　巖石地基上的趾板寬度按容許水力梯度確定。巖石地基容許水力梯度如下表5.2所示。</p>

112、;<p>　　表5.2 巖石地基容許水力梯度</p><p>　　經(jīng)過(guò)計(jì)算得趾板寬度為5m。</p><p>　　巖基上趾板厚度可小于與其連接的面板厚度，最小設(shè)計(jì)厚度應(yīng)不小于0.3m。本設(shè)計(jì)趾板厚度取0.4m。趾板示意圖如下圖5-2</p><p>　　圖5-2 趾板示意圖</p><p>　　5.6.3 趾板分縫及配筋<

113、;/p><p>　　趾板結(jié)構(gòu)早期為分段式，后來(lái)發(fā)展為連續(xù)式，現(xiàn)在連續(xù)式趾板已成為一種新的趨勢(shì)。連續(xù)式趾板允許溫度裂縫的出現(xiàn)，但按限制裂縫開(kāi)展寬度的要求配筋，以保證趾板的耐久性。連續(xù)趾板的施工縫按冷縫處理，不設(shè)止水，鋼筋通過(guò)。</p><p>　　趾板僅需要配置溫度筋和灌漿蓋板的鋼筋，采用單層鋼筋，各向鋼筋量為設(shè)計(jì)厚度的0.3%，保護(hù)層厚度采用10cm，止水附近局部增加構(gòu)造鋼筋。趾板的錨筋采用砂

114、漿錨桿，先灌漿再插入鋼筋，選取φ25普通螺旋鋼筋，間距1m。</p><p><b>　　5.7溢洪道設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)地形條件，設(shè)置岸邊開(kāi)敞式溢洪道。溢洪道有引水渠，控制段，泄槽，出口消能段組成。溢洪道的布置和形式選擇應(yīng)該根據(jù)水庫(kù)水文，壩址地形地質(zhì)水流條件，樞紐布置，施工，管理?xiàng)l件以及造價(jià)等因素決定。從壩區(qū)地形圖可知，右岸壩肩高程約為460~47