E江水利枢纽工程毕业设计计算书

河海大学函授本科 2015 级毕业设计计算书设计题目: E 江水利枢纽设计 专业年级: 河海水工 2015 级 学 号: 3120152281 姓 名: 曾致雷 指导老师: 郭海庆 福建水利电力职业技术学院继教中心2017 年 3 月- 2 -目 录1 调洪演算 .11.1 泄洪能力 .11.2 调洪演算 .12 大坝轮廓尺寸的拟定 .32.1 坝顶高程计算 .32.2 坝顶宽度 .52.3 坝坡与马道 .62.4 坝体排水 .62.5 大坝防渗体 .63 土料设计 .83.1 粘性土料设计 .83.2 坝壳砂砾料设计 .104 渗流计算 .124.1 计算方法 .124.2 计算断面及计算情况的选择 .144.3 计算结果 .144.4 渗透稳定验算 .155 稳定计算 .165.1 计算方法 .165.2 上下游坝坡折线滑动法计算 .165.3 稳定成果分析 .166 基础处理部分 .186.1 河床部分 .186.2 坝肩处理 .187 细部构造设计 .207.1 坝的防渗体，排水设备 .207.2 反滤层设计 .207.3 护坡设计 .207.4 坝顶布置 .218 隧洞的体型设计 .228.1 进口建筑物 .228.2 洞身断面型式和尺寸 .238.3 出口消能段 .239 隧洞的水力计算 .249.3 计算工况 .249.4 平洞段底坡的确定 .249.5 洞内水面曲线 .249.6 出口消能验算 .2510 隧洞的细部构造 .2710.1 洞身衬砌 .2710.2 衬砌分缝、止水 .2710.3 灌浆 .2710.4 排水 .2710.5 掺气槽 .2710.6 锚筋加固 .2711、调洪演算1.1 泄洪能力本次根据确定的泄洪方式，进行泄流能力分析，根据无压隧洞自由计算其过流能力，泄流公式按下式计算。 320HgmbQ=m自由出流系数，取 0.485；b溢流孔宽；H0H0=H+v 2/2g， H 堰上水头，考虑上游堰前水域开阔，取 H0=H。E 江水库泄洪设施不同方案的泄流能力曲线见表 1-1。E 江水库泄洪设施不同方案的泄流能力曲线表表 1-1 堰顶水头H(m)b=6m泄流量(m3/s)堰顶水头H(m)b=7m泄流量(m3/s)堰顶水头H(m)b=8m泄流量(m3/s)1.0 12.9 1.0 15.0 1.0 17.23.0 67.0 3.0 78.1 3.0 89.35.0 144.1 5.0 168.1 5.0 192.17.0 238.7 7.0 278.5 7.0 318.39.0 348.0 9.0 406.0 9.0 464.011.4 496.1 11.4 578.8 11.4 661.513.0 604.2 13.0 704.9 13.0 805.615.0 748.8 15.0 873.6 15.0 998.417.0 903.5 17.0 1054.1 17.0 1204.620.0 1152.9 20.0 1345.0 20.0 1537.21.2 调洪演算根据地形和地质资料泄洪洞布置时进口地高程为可取 2800m，而水库汛限水位取等于正常蓄水位为 2820.50m，因此需要确定泄洪洞进口堰顶高程，以满足泄洪洞产生无压过流以、工程经济性和下游防洪限制泄量的要求，本2设计拟订五组方案进行比较，调洪演算成果见表 1-2。调洪演算成果表表 1-2 方案 堰顶高程 z（m） 洞宽B（m） 工况 下泄流量Q（m 3/s） 库容V（万 m3） 库水位Z（m）设计 672.6 41123 2822.60 一 2810m 7m校核 753.7 43216 2823.58 设计 1040.4 39475 2821.85 二 2805m 7m校核 1114.2 41200 2822.63 设计 1089.2 41566 2822.80 三 2810m 6m校核 1650.7 43891 2823.90 设计 905.5 39848 2822.02 四 2805m 6m校核 978.4 41839 2822.93 设计 752.2 40704 2822.41 五 2810m 8m校核 837.4 42693 2823.33 32 大坝轮廓尺寸的拟定大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程，坝顶宽度、上下游坝坡、防渗体等排水设备。2.1 坝顶高程计算根据碾压式土石坝设计规范 （SL2742001） （以下简称“规范” ）规定，坝顶高程分别按照正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高、设计水位加正常运用条件下的坝顶超高、校核水位加非常运用下的坝顶超高进行计算，因该地区地震烈度为 7，故还需考虑正常蓄水位加非常运用时的坝顶超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四种工况最大值，同时并保留一定的沉降值。坝顶高程在水库正常运用和非常运用期间的静水位以上应该有足够的超高，以保证水库不漫顶，其超高值 y 按下式计算： AeR+=式中：R最大波浪在坝坡上的爬高，m；e最大风壅水面高度，m；A安全加高，m；根据坝的等级，设计运用条件时取 1.0m，非常运用条件是取 0.5m；根据“规范” ，计算大坝波浪爬高时，所采用设计风速：正常运用条件下为多年平均最大风速的 1.6 倍，非常运用条件下，采用多年平均最大风速，根据气象资料统计，E 江水库多年平均最大风速为 15.0m/s，最大吹程为12km。平均波高及平均波长按下式计算： )WgH(7.0th1.D8t)WgH(7.0th13.g 7.02m45.7.02m2m=45.0mh438T=2gL式中：hm平均波高，m；Tm平均周期，s；W计算风速，m/s；D风区长度，m；Hm水域平均水深，m；g重力加速度，取 9.81m/s；Lm平均波长，m。平均波浪爬高 Rm 参照“规范”附录 A.1.12 计算，初步拟定水库大坝上游坝坡为 m=2.5，故波浪平均爬高按“规范”附录 A.1.12 式计算：mLhwKR21式中：k斜坡的糙率渗透性系数，护面类型为砌石护面确定 k=0.75；kw经验系数，由风速 W、坡前水深 H、重力加速度 g 所组成的无维量 ，查表 A.1.12-2 得设计条件：kw=1.00；校核条件：kw =1.00；gH/Wm斜坡的坡度系数。最大波浪在坝坡上的爬高设计值 R 按 2 级土石坝取累积概率 P=1%爬高值R1%计算。根据计算该水库在设计条件下和校核条件下的累积概率 P=1%的经验系数 kp 值为 2.23。风浪壅高按下式计算： cos2mgHDKWe式中：5K综合摩阻系数，计算时一般采用 K=3.610-6；风向与水域中线的夹角；其他符号同前。根据以上公式及参数，坝顶超高计算成果见表 2-1。坝顶超高计算成果表表 2-1 工 况 水位 (m)设计风速(m/s)平均波长(m)平均波高(m)平均波浪爬高(m)风浪壅高（m）设计爬高(m)安全加高(m)坝顶超高(m)设计(P=1%)2822.41 24.0 7.57 0.25 0.38 0.032 0.85 1.0 1.88校核(P=0.05%)2823.33 15.0 11.81 0.38 0.59 0.012 1.32 0.5 1.84由于水库所在地区地震基本烈度 7，按水工建筑物抗震设计规范（SL293-97） ，水工建筑物抗震计算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震区的地震涌浪高度，可根据设计烈度和坝前水深，一般涌浪高度为0.5m1.5m，该水库地震涌浪高度取用 1.0m，不考虑地震作用的附加沉陷计算。根据碾压式土石坝设计规范 （SL274-2001）第 5.3.3 条规定，坝顶高程分别按以下运用情况计算，取其最大值：（1）设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高：2822.41+1.882824.29m；（2）正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高：2821.4+1.88=2823.28m；（3）校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高：2823.33+1.84=2825.17m；（4）正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震安全加高：2821.4+1.84+1.0=2824.24m。经计算可以看出该大坝坝顶高程由校核情况控制为 2825.17m，取2825.2m。62.2 坝顶宽度坝顶宽度主要取决于交通需要、构造要求和施工条件，同时还要考虑防汛抢险、防空、防震等特殊需要。根据“规范”规定，坝顶无特殊要求时，高坝的顶部宽度可选用 1015m，中低坝可选用 510m。该水库挡水大坝坝基高程为 2750，根据计算坝高为 75.2m，大于 70m，属高坝，故综合各方面因素可取该土石坝坝顶宽度为 10m。2.3 坝坡与马道土石坝的坝面坡度取决于坝高、筑坝材料性质、运用情况、地基条件、施工方法及坝型等因素。一般是参考以建成类似工程的经验拟定坝坡，再通过计算分析，逐步修改确定。在满足稳定要求的前提下，应尽可能使坝坡陡些，以减小坝体工程量。根据规范规定与实际结合，上游坝坡上部取 2.5，下部取 3.0，下游自上而下均取 2.5，下游在 2800m、2775m 高程处各变坡一次。在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置 1.52宽的马道以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通、观测、检修之用，综合上述等各方面因素其宽度取为 2.0。2.4 坝体排水由于本地区石料比较丰富，故采用堆石棱体排水比较适宜，另外采用棱体排水可以降低