水库拱坝坝工设计 毕业设计.doc

共 91 页 - 1 - 摘 要 洞门山水利枢纽工程位于位于西南某河干流中下游，是一座 中型水利枢纽工程，其主要任务有发电，灌溉和防洪。该工程主 要由双曲拱坝、泄洪隧洞、取水建筑物以及厂房等组成。本文扼 要介绍设计中进行的主要工作和设计成果：调洪计算，枢纽布置， 拱坝坝体设计，坝体应力计算，坝肩稳定分析，泄洪隧洞的设计， 坝身泄水孔的设计，坝体的细部构造以及地基处理等。 设计最后提交的成果有：设计说明书一份，工程设计图纸 3 张以及其他计算附图附表等。 关键字 拱坝，调洪演算，应力分析，稳定分析。 共 91 页 - 2 - summary dongmen mountain water conservancy hub project is located in the southwest a river mainstream middle and lower reaches, is a medium-sized water conservancy hub project, its main task is power generation, irrigation and flood control. the project mainly by the hyperbolic arch dam, tunnel, water and flood building workshop etc. this paper briefly introduces the main work in the design and the design results: flood regulating calculation, the general layout, arch dam design, dam abutment dam stress calculation, stability analysis of flood discharge tunnel, the design, the design of water leakage, including the influences of the detail structure and foundation treatment, etc. the research results have submitted design: the design specification a, the engineering drawings three and other calculation schedule, etc. the appended drawings key words arch dam, flood regulating calculation, stress analysis, stability analysis. 共 91 页 - 3 - 目录 第一章 工程概况.(1) 第二章 设计基本资料及水库工程特 性（3） 1.设计基本资 料（3） 2.水库水位与库容关系及水位流量关系 （12） 3.效益及淹没损失 （13） 4.施工组织设计和建议 （14） 5.坝址地形图+其 他（14） 第三章 工程等级划分及水库运行方式 （15） 1.确定工程等别和级别 （15） 2.水库运用方式 （15） 第四章 枢纽布置 （15） 1.调洪演算 （15） 1.1.基本资料的收集 （15） 1.2.孔口尺寸拟定 （18） 共 91 页 - 4 - 1.3.调洪演算 （20） 1.4.方案比较 （34） 1.5.坝高的确定 （34） 2.组成建筑物及枢纽布置 （35） 第五章 混凝土拱坝设计 （36） 1.拱坝形态和剖面尺寸的拟定 （36） 1.1.拱圈形式的选择 （36） 1.2.拱冠梁剖面尺寸的拟定 （36） 1.2.1.坝顶厚度（t c） （36） 1.2.2.坝底厚度（t b） （37） 1.2.3.上游面曲 线（38） 1.2.4.下游面曲线 (38) 2. 拱坝的布置 (39) 3.拱坝的荷载及其组合（40） 3.1.荷载计算（40） 3.1.1.温度荷载 （40） 3.1.2.净水压力+淤沙压 力（41） 3.1.3.地震荷载 （42） 3.1.4.坝体自重 （42） 3.1.5.扬压力 共 91 页 - 5 - （42） 3.1.6.风浪压力（不予考虑） （43） 3.2.荷载组 合（43） 3.2.1.基本组合 （43） 3.2.2.特殊组合 （43） 4.拱坝的应力分析 （44） 4.1.应力分析的基本方 法（44） 4.2.应力分析（纯拱法） （45） 5.拱坝的稳定分 析（48） 5.1.稳定计算原 理（50） 5.2.稳定验 算（53） 5.2.1.工况一：（正常蓄水位+温升） （54） 5.2.1.1 坝肩局部稳定验 算（54） 5.2.1.2 左岸整体稳定验 算（56） 5.2.2.工况二：（校核洪水位+温升） （56） 5.2.2.1 坝肩局部稳定验算(57) 5.2.2.2 左岸整体稳定验算(59) 第六章 泄水建筑物(59) 共 91 页 - 6 - 1.泄水建筑物的形式尺寸(59) 2.泄水建筑物的布置(60) 2.1.坝身泄水孔的布置(60) 2.2.泄槽设计计算(60) 2.3.泄水隧洞的布置(61) 第七章 坝体细部构造及地基处理.(62) 1.坝体构造与细部结构设计(62) 1.1.坝体与坝面(62) 1.2.坝体分缝(63) 1.3.坝内廊道(63) 1.4.坝后工作桥(64) 2.地基处理 (64) 2.1 坝基处理的基本要求 (64) 2.2 地基的处理和开 挖（64） 2.3.坝基灌 浆（65） 2.3.1 固结灌 浆（65） 2.3.2.帷幕灌 浆（66） 2.4.坝基排 水（66） 设计专题：拱坝的稳定性分析 （68） 共 91 页 - 7 - 附录：外文文献及翻 译（77） 参考文 献（89） 结 语（90） 共 91 页 - 1 - 第一章 工程概况 西南某河是南方河流中少有的多沙河流，为减少水库泥沙 淤积量，通过设置底孔泄流排沙就可使水库基本处于冲刷状态， 满足排沙要求，可使水库进出库泥沙保持平衡或略有冲刷。流域 干流国内部分全长 692km，落差 2510m，流域面积 34629km2。沿 河多急滩，但无集中落差，河谷断面为“u”型和“v”型，水面 宽多为 60m100m ，河道狭窄，漫滩很少，岸坡 3070, 成库库容较小。流域总的地势自西北向东南倾斜，绝大部份属山 区或半山区地势，平坝面积不足 5%。河谷深切，分水岭高程一 般在 2000m3000m 之间，河流最低水面高程约 70 米。 洞门山水电站工程位于西南某河干流中下游。坝址处属炎热 气候区，受河谷地带干热焚风的影响，气候干燥炎热，常年不结 冰。多年平均年气温 2021，极端最高气温 42.3，极端 最低气温 2.8，历年有霜日为 0.7d，平均日照时数为 2284h； 降水地区分布的一般趋势为上游小、下游大，年际间变化不大， 但年内分配不均，一般集中在 5 月10 月,占全年的 85%左右； 该区域多年平均蒸发量在 2731mm1565.9mm（20cm 蒸发皿） ， 相对湿度为 68%85%，多年平均风速 2.8m/s3.3m/s，年最多 风向为 c、ese、sw，相应发生频率为 37、21、21%，历年最大风 速为 20m/s（ese、ssw） 。 洞门山电站为径流式日调节电站，可改善库区水环境质量。 电站运用不改变径流的年际年内过程，不会恶化下游水环境。坝 址处地震基本烈度度，水库区蓄水后无永久性渗漏问题，选定 的下坝址坝基岩可以适应重力坝、拱坝及当地材料坝等各种坝型， 共 91 页 - 2 - 天然建筑材料丰富，储量、质量基本满足要求。从地质的角度没 有影响工程建设的制约因素。 确定西南某河干流梯级综合规划的方针是以水电为先导，兼 顾防洪、航运、灌溉和供水，因地制宜、综合规划；提出洞门山 梯级的任务为以发电为主，远期兼顾防洪，为发展供水、航运创 造条件。根据洞门山水电站开发任务以发电为主，远期兼顾供水 和航运等。 洞门山水库根据防洪标准 gb50201-94 、 水电枢纽工程 等级划分及设计安全标准(dl51802003） ，工程等别属等， 工程规模为大（）型工程，永久性主要建筑物级别为 2 级，永 久性次要建筑物为 3 级。发电进水口、放空排沙底孔进水口、溢 洪道进水口洪水标准与大坝标准一致，发电厂房按 100 年一遇洪 水设计，200 年一遇洪水校核。 洞门山水库无防洪任务，当上游来量小于或等于水库正常蓄 水位的泄流能力时，水库按来水量下泄，水库水位维持在正常蓄 水位；当上游来量大于水库正常蓄水位的泄流能力时，让洪水自 由下泄。 总体来看，洞门山水电站的建设，抓住国家实施“西部大开 发”的历史机遇，以“西电东送”为突破口，把电力培植成仅次 于烟草、有色金属之后的第三大支柱产业，拉动地方经济增长， 改变地方能源结构， “以电代薪” ，促进水土保持和生态建设，拉 动工程建设所在地的经济发展，实施可持续发展战略有着重要的 意义，工程建设是十分必要的。 共 91 页 - 3 - 第二章 设计基本资料及水库工程特性 1. 设计基本资料 1.1.气象与水文资料 1.1.1.气象资料 多年平均年气温 2021； 极端最高气温 42.3 ； 极端最低气温 2.8； 该区年平均降水量 700mm1200mm，降水一般集中在 5 月10 月，占全年降水量的 85%，其中 7、8 月集中全年降水量 的 40%50%； 流域多年平均蒸发量在 2731mm1565.9mm（20cm 蒸发皿） ； 相对湿度为 68%85%； 多年平均风速 2.8m/s3.3m/s； 年最多风向为 c、ese、sw，相应发生频率为 37、21、21%； 历年最大平均风速为 17m/s； 历年最大风速为 20m/s（ese、ssw） 。 1.1.2.水文资料 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 315m3/s，最枯水年 年平均流量为 89.2m3/s，丰枯水年径流比 3.53 倍; 附近 b 站最 共 91 页 - 4 - 丰水年年平均流量为 507m3/s(1971 年 6 月1972 年 5 月)，最 枯水年年平均流量为 180m3/s(1980 年 6 月1981 年 5 月)，丰 枯水年径流比 2.82 倍。西南某河洞门山坝址径流及设计洪水成 果见下表。 表 1-1 洞门山坝址径流成果表 单位：m3/s 各级频率设计值项目 均值 5% 10% 20% 50% 75% 80% 90% 95% 年径流 261 397 362 322 254 207 197 170 150 枯水径 流 99.2 149 136 121 96.5 79.4 75.5 66.0 58.5 表 1-2 坝址设计代表年径流年内分配成果表 设计代表年径流年内分配频 率 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 % 27 0 57 8 84 2 69 5 41 6 71 5 26 3 162 101 78. 1 78. 0 127 25 % 35 3 36 8 98 3 49 4 46 2 33 5 22 0 150 117 71. 5 52. 1 82. 5 50 % 27 7 52 7 61 8 51 0 32 5 19 8 16 8 133 97. 3 62. 0 57. 7 60. 1 75 % 37 2 34 8 42 3 35 9 19 2 30 7 16 5 100 79. 3 44. 4 57. 7 29. 0 90 % 15 0 37 2 50 1 30 9 18 7 11 5 10 1 67. 2 74. 1 49. 8 51. 4 52. 5 表 1-3 洞门山坝址设计洪水成果表 共 91 页 - 5 - 各级频率 p(%）设计值站 名 项 目 单位 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 3.33 5 q m (m3/s ） 1610 0 1450 0 1280 0 1060 0 899 0 744 0 632 0 547 0 w 1d (108m3 ） 9.83 8.91 8.00 6.77 5.8 7 4.9 7 4.3 1 3.8 1 w 3d (108m3 ） 23.7 21.5 19.4 16.4 14. 4 12. 3 10. 7 9.5 5 洞 门 山 坝 址 w 7d (108m3 ） 39.4 35.9 32.5 27.9 24. 5 21. 0 18. 6 16. 5 表 1-4 分期设计洪水洪峰成果表 各级频率 p(%）设计值 （m 3/s）站名 （坝址） 分 期 5 10 20 50 3 个月（2 月4 月） 487 371 272 165 4 个月（1 月4 月） 518 414 317 206 5 个月（1 月5 月） 1210 946 708 366 6 个月（12 月翌年 5 月） 1490 1200 896 440 洞门山坝 址 7 个月（12 月翌年 6 月） 2370 1770 1310 843 1.1.3.泥沙资料 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 5.35kgm3，最大年平均悬移质含沙量 11.8 kgm3（1986 年） ，最小年平均悬移质含沙量 2.75 共 91 页 - 6 - kgm3（1980 年） 。 推移质输沙量按悬移质输沙量的 7%计，为 286 万吨，则洞 门山坝址多年平均输沙总量为 4370 万 t。 表 1-5 洞门山坝址泥沙特征值统计表（1973 年2003 年系列） 最 大 年 平 均 悬 移 质 含 沙 量 最 小 年 平 均 悬 移 质 含 沙 量 集 水 面 积 (km2 ） 多 年 平 均 流 量 (m3/ s） 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 3） 含 沙 量 (kg/m 3） 年 份 含 沙 量 (kg/m 3） 年 份 288 75 265 (242 ） 4240 (408 0） 63.6 (286 ） 5.08 (5.35 ） 11.8 1986 2.75 1980 1.2.主要地质资料及参数 1.2.1.设计采用地质资料及参数 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，br 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b 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 共 91 页 - 7 - rb=37.880.9mpa， =56.7mpa，软化系数 0.540.92，平均br 0.72，属偏硬的中硬岩。 n15 灰岩角砾岩弱风化带岩石 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。 设计中采用的其他地质资料及参数见表 1-6、表 1-7、表 1-8： 表 1-6 坝址岩层风化深度 位 置 覆盖层(m) 弱风化顶板埋深(m) 相对隔水层埋深 (m) 河床 厚小于 30m 高程约 191.0m 左右 埋深小于 30m 顶板高程高于 184.0m 左岸 右岸 存在第四系松 散堆积层，为 残坡积、崩塌 堆积和人工堆 积，厚度不大 两岸坝头石场范 围弱风化出露 坝基弱风化岩体透 水率普遍较大，在 本阶段 70120m 勘探深度范围内， 未发现较连续分布 的相对隔水层 （q3lu） 表 1-7 岩体渗透性能特征表 地 层 岩 性 砂砾岩夹砾岩（ ）41n灰岩角砾岩（ ）51n 位 置 左岸 河床 右岸 左岸 河 床 右岸 178.28 208.9 6 174.30 135.4 9 166.0 216.4 6 238.14 270. 25 238.14 252.0 7 分 布 高 程 (m) 以 上 以 下 以 上 以 下 以 上 以 下 以上 以 下 以 上 以 下 共 91 页 - 8 - 地 层 岩 性 砂砾岩夹砾岩（ ）41n灰岩角砾岩（ ）51n 位 置 左岸 河床 右岸 左岸 河 床 右岸 分 布 高 程 (m) 178.28 208.9 6 174.30 135.4 9 166.0 216.4 6 238.14 270. 25 238.14 252.0 7 以 上 以 下 以 上 以 下 以 上 以 下 以上 以 下 以 上 以 下 透 水 率 (lu ) 11 190 局 部 225 30 0 0.57 10 11 81 局 部 100 34 0 0.57 8.0 15 103 局 部 110 29 0 1.5 8. 0 13 1 55 0.89 10 5.3 40 .0 10.9 16 6 局 部 129 41 6 1.73 10 表 1-8 枢纽建筑物岩体力学参数建议值表 抗剪断(砼/岩) 抗剪断(岩/岩) 承载力 变形模 量岩石 名称 风化程度 f c(mpa) f c(mpa) r （mpa ） e0 (gpa) 坝基 岩体 质量 分级 弱风化 0.90 0.75 0.9 0.8 3.54 6.07.0 灰岩角砾 岩 （n 15） 微风化 1.1 0.9 1.1 1.0 4.55 79 弱风化上部 0.75 0.85 0.40.45 0.650.70 0.350.40 1.52 1.52.0 砂砾岩夹 砾岩 （n 14b） 弱风化下 部 微风化 0.85 0.5 0.90 0.5 22.5 4 备注：砂砾岩夹砾岩（n14b）弱风化上部深挖至 185m 高程以下取高值，以上取低值。 共 91 页 - 9 - 续表 引水隧洞洞身主要在弱微透水的弱风化岩体内通过，未发现大的断 层发育，多属类围岩。 类围岩：取 f56，k 040005000mn/m 3； 类围岩：取 f45，k 030004000mn/m 3； 续表 土料物理力学性质指标 项目 单位 防渗土 料 强风化 料 河床砂砾 石 石渣 干密度 g/cm3 1.70 1.79 1.66 1.80 天然含水量 % 15.4 2.23 13.25 最优含水量 % 15.9 12.1 孔隙比 e 0.72 0.65 0.72 0.7 孔隙率 n % 41.86 39.39 41.86 41.18 湿容重 g/cm3 1.96 1.83 1.88 饱和容量 g/cm3 2.12 2.18 2.08 2.21 浮容重 g/cm3 1.12 1.18 1.08 1.21 抗剪(断)强度 岩石/岩石 岩石/混凝土 岩 石 类 别 密度 (g/cm3) 允许 承力 (mpa) 软 化 系 数 变形 模量 (mpa) f 1 c1(mpa) f 1 c1(mpa) f c(mpa) 弱 风 化 花 岗 岩 2.66 2.0 0.80 6103 0.91.0 0.70.9 0.80.9 0.50.7 0.60.65 / 强 风 化 花 岗 岩 / 0.6 / 3103 / / / / 0.5 / 共 91 页 - 10 - 大值平 均 cm/s 4.2510 5 1.310 4 3102 110 3渗透系数 k 小值平 均 cm/s 2.8310 6 u 16.4 27.7 cu kpa 53.5 75.0 cu 17.6 33.1 总应力 强度 ccu kpa 26.3 11.0 cu 21.9 40.4有效应 力强度 ccu kpa 11.8 14.0 续表 渗流分析计算参数 项 目 渗透系数 k（cm/s） 备注 防渗土料 4.2510-5 大值平均值 防渗土料 2.8310-6 小值平均值 坝壳料 1.310-4 河床砂砾石及砂填料 310-2 排水反滤层 510-3 排水棱体 110-2 砼防渗墙 110-9 帷 幕 110-8 基 岩 510-5 石渣及戗堤 110-3 有土砂混合 续表 溢洪道地基的物理力学指标 岩石类别 允许承载力(kpa) 岩石/ 混凝土摩擦系数 f 弱风化花岗岩 2000 0.6 强风化花岗岩 600 0.5 1.2.2.永久开挖边坡建议值 岩土永久开挖边坡建议值见表 1-9。 表 1-9 永久工程边坡坡比建议值表（坡高小于 10m） 共 91 页 - 11 - 类别 残坡积层 全风化带 强风化带 弱风化带 微风化带 坡比 1:1.51:1.75 1:1.5 1:1.01:1.2 1:0.51:0.75 1:0.31:0.5 1.2.3.抗冲流速 岩土的抗冲流速建议为：中粗砂为 1.0m/s1.2m/s；砂卵 砾石层为 1.2m/s1.5m/s；人工填土为 0.5m/s0.75m/s；弱风 化灰岩角砾岩为 5.0m/s6.0m/s。 1.2.4.地震烈度 根据规范水工建筑物抗震设计规范 （dl5073） ，坝址区地 震基本烈度为度，设计烈度为度。地震动峰值加速度为 0.08g。 1.3.当地的建筑材料 坝址附近分布有土料、石料和天然砂砾料。其中 砂砾料分布在下坝址上下游 2km 范围内河滩上，能满足工程 对粗骨料、细骨料储量要求，质量方面，除含泥量偏高、砂的细 度模数平均粒径偏低外，其余指标能满足规范要求。 石料场位于（下）坝址上游右岸约 200m，目前正在开采。该 石料场为砂砾岩夹砾、灰岩，质量和数量能满足要求。 土料场有三个，本工程需要土量较少，坝区土料场的土料能 满足要求。 本砂砾场岩性主要为砂砾石和砂卵砾石，下部含泥量逐渐增 共 91 页 - 12 - 多，有用层厚度可达 15.0m，靠近岸边分布有薄层砂壤土。其中 以卵砾石含量较多（52.2%） ，其次为中粗砂，砂的含量为 47.8%。据试验统计成果，砂的平均粒径为 0.35，砂细度模数为 2.16，干松密度为 1.87g/cm3，含泥量为 3.9%，针片状含量为 3.8%，上述指标除含泥量偏高，砂的细度模数平均粒径偏低外， 其余指标均满足规范要求。 1.4.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。 场内交通中左岸公路为场内运输主干道。场内交通以汽车运 输为主。 2. 水库水位与库容关系及水位流量关系 表 2-1 水库水位与库容关系及水位流量关系 高程 （m） 211 215 22 0 22 5 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 面积（万 m2） 0 1.1 6 49 11 4 197 272 348 455 548 648 749 851 958 1065 库容（万 m3） 0 2.3 2 12 8 53 6 131 5 248 8 403 8 604 6 855 4 1154 4 1503 5 1903 3 2355 5 2861 2 表 2-2 水位流量关系表 共 91 页 - 13 - 下坝址 溢洪道口序 号 水位（m） 流量（m 3/s） 水位（m） 流量（m 3/s） 1 213.7 0 213.55 0 2 215.0 11.0 214.84 11.0 3 215.5 20.0 215.34 20.0 4 216 37.0 215.84 37.0 5 216.5 65.0 216.34 65.0 6 217 128 216.84 128 7 218 314 217.83 314 8 219 580 218.83 580 9 220 900 219.83 900 10 221 1290 220.83 1290 11 222 1760 221.82 1760 12 223 2260 222.82 2260 13 224 2840 223.82 2840 14 225 3440 224.81 3440 15 226 4100 225.81 4100 16 227 4850 226.81 4850 17 228 5650 227.80 5650 18 229 6500 228.80 6500 19 230 7390 229.80 7390 20 231 8290 230.79 8290 21 232 9220 231.79 9220 22 233 10100 232.79 10100 23 234 11100 233.79 11100 24 235 12200 234.78 12200 25 236 13300 235.78 13300 26 237 14500 236.78 14500 27 238 15700 237.77 15700 28 239 17000 238.77 17000 29 240 18300 239.77 18300 30 241 19600 240.76 19600 3. 效益及淹没损失 共 91 页 - 14 - 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 31649.56m2；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 个铅锌矿平洞和 8 个铁矿平洞 被淹。 表 3-1 工程效益及淹没损失 工程效益指标 单位 数量 备注 1发电效益 装机容量 mw 130 保证出力（p90） mw 17.1 多年平均年发电量 亿 kwh 6.2511 装机年利用小时数 h 4809 建设征地和移民安置 1淹没耕地 2淹没林地 3迁移人口 4拆迁房屋 亩 亩 人 m2 1089.97 1841.25 793 31650 基准年 基 准年 规划水平年 基准年 4. 施工组织设计和建议 导流方案布置了导流隧洞和导流明渠两种方案进行比较，经 比较采用导流隧洞方案是可行的。 洞的进出口段属类围岩，施工时应边开挖边支护，根 据地质情况采用相应的处理措施，如喷锚支护，考虑大流量及高 共 91 页 - 15 - 流速导流，建议进出口段采用全断面混凝土衬砌；大部分洞身段， 围岩主要为类，施工期需作好初期的临时喷锚支护，考虑大流 量及高流速导流，建议类围岩段采用全断面喷锚支护。 围堰坐落在河床冲积砂卵砾石层上，为强透水层，其渗漏及 渗透稳定问题较为突出，需做好防渗处理措施。下伏基岩均存在 强透水层，建议加强基坑排水。 5.坝址地形图及其他 施工期下游无供水要求，无须考虑通航、过木问题以及下游 防洪问题。工程建设中将不可避免压占部分土地、改变原有地貌， 对水土保持有一定影响，施工中产生的弃土石喳，可能引起水土 流失，影响河道泄洪能力等。所以应该采取相应的对策制定相应 的对策，对施工区、灌区、移民安置区采取切实可行的工程、植 物等防治措施，可减少工程建设造成的水土流失影响，以其更好 地发挥工程效益，实现工程建设与水土保持建设的协调发展。 第三章 工程等级划分及水库运行方式 1.确定工程等别和级别 根据防洪标准 gb50201-94 、 水电枢纽工程等级划分及 设计安全标准(dl51802003） ，工程等别属等，工程规模为 大（）型工程，永久性主要建筑物级别为 2 级，永久性次要建 筑物为 3 级，临时建筑物为 4 级。发电进水口、放空排沙底孔进 水口、溢洪道进水口洪水标准与大坝标准一致。 永久性建筑物设计洪水 标准为： 共 91 页 - 16 - 正常运用（设计）洪水重现期（p=0.5%）：200 年一遇 非常运用（特殊）洪水重现期（p=0.1%）:1000 年一遇 2.水库运行方式 洞门山水库无防洪任务，当上游来量小于或等于水库正常 蓄水位的泄流能力时，水库按来水量下泄，水库水位维持在正常 蓄水位；当上游来量大于水库正常蓄水位的泄流能力时，让洪水 自由下泄。 第四章 枢纽布置 本设计已经计划采用拱坝坝型，因此不再进行 坝型的比较选择。 1.调洪演算 1.1.基本资料的收集 根据典型洪水过程线，用同倍比放大法放大得出设计、校核 洪水过程线。 同倍比放大法：以洪峰控制，其放大倍比为： （4-1）mdpqk 以洪峰控制的放大系数；qk 设计、校核标准下的洪峰流量；mp 典型洪峰流量。d 水库的设计标准 p0.5%，其洪峰流量为 10600m3/s；校核 标准 p0.1%，其洪峰流量为 共 91 页 - 17 - 14500m3/s。放大后的设计、校核洪峰过程线如表 4-1。 设计放大系数： ；41.7306qk 校核放大系数： 。.5 表 4-1： 洪水资料（m3/s） 月 日 时 1983 年典型 1983 年设计 1983 年校核 7 30 18 153 1133.73 1551.42 7 30 21 258 1911.78 2612.12 7 31 0 518 3838.38 5252.52 7 31 3 750 5557.5 7605.0 7 31 6 888 6580.08 9004.72 7 31 9 1250 9262.5 12675.0 7 31 12 1430 10596.3 14500.2 7 31 15 1370 10151.7 13891.8 7 31 18 1080 8002.8 10951.2 7 31 21 983 7284.03 9967.62 8 1 0 603 4468.23 6114.42 8 1 3 502 3719.82 5090.28 8 1 6 401 2971.41 4066.14 8 1 9 340 2519.4 3447.6 8 1 12 301 2230.41 3052.46 8 1 15 261 1934.01 2646.54 8 1 18 224 1659.84 2271.36 8 1 21 206 1526.46 2088.84 8 2 0 192 1422.72 1946.88 共 91 页 - 18 - 8 2 3 179 1326.39 1815.06 8 2 6 174 1289.34 1764.36 8 2 9 167 1237.47 1693.38 8 2 12 153 1133.73 1551.42 8 2 15 140 1037.4 1419.6 水库的水位-库容曲线如下图: 表 4-2： 洞门山水库库容曲线 高程 （m） 211 215 22 0 22 5 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 面积 （万 m2） 0 1.1 6 49 11 4 197 272 348 455 548 648 749 851 958 1065 库容 （万 m3） 0 2.3 2 12 8 53 6 131 5 248 8 403 8 604 6 855 4 1154 4 1503 5 1903 3 2355 5 2861 2 共 91 页 - 19 - 高 程 库 容 关 系 曲 线 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 200 210 220 230 240 250 260 270 280 高 程 （ m） 库容 （万 m3） 系 列 1 图 4-1： 高程库容关系曲线 初步拟定水库水位参数及闸门运行方案如下： 上游最高限制水位：266m； 正常蓄水位：266m； 起调水位为防洪限制水位：261m； 起调时刻为来流量等于正常水位闸门全开时的泄量，即 q=q； 孔口尺寸拟定 本设计计划采用坝身开孔泄流+隧洞泄流组合进行 洪水下泄，开孔类型为中孔，初步选定三组方案： 方案一： （1） 坝身开孔： 开孔尺寸：10m*10m（宽*高） ； 开孔个数：2 个； 共 91 页 - 20 - 开孔中心高程：256m。 （2） 隧洞： 隧洞直径：d=18m； 隧洞个数：1 个； 隧洞中心高程：221m。 方案二： （1） 坝身开孔： 开孔尺寸：10m*10m（宽*高） ； 开孔个数：2 个； 开孔中心高程：256m。 (2)隧洞： 隧洞直径：d=12m； 隧洞个数：1 个； 隧洞中心高程：217m. 方案三： (1)坝身开孔： 开孔尺寸：10m*10m（宽*高） ； 开孔个数：2 个； 开孔中心高程：256m。 (2)隧洞： 隧洞直径：d=14m； 隧洞个数：1 个； 隧洞中心高程：221m。 调洪演算 共 91 页 - 21 - 下泄流量计算 中孔为孔口出流，其下泄流量公式： （4-2）02ghaq 流量系数。根据实验测定。对于薄壁小孔口自由出流 0.610.62 。此处取 0.62； 孔口面积；a 孔口中心工作水头。oh 隧洞的出流按照有压管流计算，即： （4-3）02ghaq 流量系数。查阅水力学课本所得，此处取 0.74； 隧洞截面面积；a 隧洞中心工作水头。oh 1.3.2. 绘制单辅助曲线 根据拟定的孔口尺寸和基本资料，绘制下泄流量与水库水位 关系曲线。并且绘制 q- v/t+q/2 关系曲线，即单辅助曲线。具 体计算过程见表 4-3。 1.3.3. 运用单辅助线进行调洪计算 利用单辅助线列表进行调洪演算，考虑各种不同的方案，求 解设计（校核）洪水位，检验是否超过上游淹没限制；求解最大 的下泄流量是否符合下游防洪要求等。其中方案一由于隧洞直径 过大而不需要再进行调洪计算，重点考虑方案二及方案三。具体 计算过程见表 4-4，4-5，4-6，4-7，4-8，4-9，4-10，4- 11，4-12，4-13： 方案一： 表 4-3 q=f（v）关系计算表 共 91 页 - 22 - 水库 q=f（v）关系计算表(方案一)p=0.5% 库水 位 z(m) 孔口工 作水头 h(m) 孔口泄 流量 q1(m3/ s) 隧洞计 算水头 h(m) 隧洞泄 流量 q2(m3/ s) 总泄流 量 q(m3/ s) 库容 v(万 m3) 261 5 1227.53 40 5269.94 6497.47 15985 262 6 1344.70 41 5335.40 6680.10 16500 263 7 1452.44 42 5400.08 6852.52 17850 264 8 1552.72 43 5463.99 7016.71 18630 265 9 1646.91 44 5527.16 7174.07 19033 266 10 1736.00 45 5589.61 7325.61 20500 267 11 1820.73 46 5651.38 7472.10 21470 268 12 1901.69 47 5712.47 7614.16 22130 269 13 1979.34 48 5772.93 7752.26 22980 270 14 2054.06 49 5832.75 7886.81 23555 271 15 2126.15 50 5891.97 8018.12 24580 272 16 2195.88 51 5950.60 8146.48 25030 273 17 2263.46 52 6008.65 8272.11 26510 274 18 2329.08 53 6066.15 8395.23 27480 275 19 2392.90 54 6123.11 8516.02 28612 表 4-4 单辅助曲线计算 单辅助曲线计算（方案一） 水库 水位 z(m) 总库 容 （万 m3) 堰顶 上库 容 v1(万 m3) v/t(m 3/s) q(m3/s ) q/2(m 3/s) v/t+q /2(m3/ s) 1 2 3 4 5 6 7 261 15985 0 0 6497.47 3248.73 3248.73 共 91 页 - 23 - 262 16500 515 476.85 6680.10 3340.05 3816.90 263 17850 1865 1726.85 6852.52 3426.26 5153.11 264 18630 2645 2449.07 7016.71 3508.35 5957.43 265 19033 3048 2822.22 7174.07 3587.03 6409.25 266 20500 4515 4180.56 7325.61 3662.80 7843.36 267 21470 5485 5078.70 7472.10 3736.05 8814.76 268 22130 6145 5689.81 7614.16 3807.08 9496.90 269 22980 6995 6476.85 7752.26 3876.13 10352.98 270 23555 7570 7009.26 7886.81 3943.40 10952.66 271 24580 8595 7958.33 8018.12 4009.06 11967.39 272 25030 9045 8375.00 8146.48 4073.24 12448.24 273 26510 10525 9745.37 8272.11 4136.06 13881.43 274 27480 11495 10643.52 8395.23 4197.62 14841.14 275 28612 12627 11691.67 8516.02 4258.01 15949.68 单 辅 助 曲 线 (方 案 一 ） 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 10002000300040005000600070008000900010000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 v/ t+q/2(m3/s) q(m 3/s) 单 辅 助 曲 线线 性 (单 辅 助 曲 线 ) 图 4-2 单辅助曲线 表 4-5 半图解法调洪计算表 半图解法调洪计算表（方案一)p=0.5% 共 91 页 - 24 - 时间 t(h） 入库流 量 q(m3/s ) 平均入库流 量 q(m3/s) v/t+q /2(m3/ s) q(m3/s) z(m) 1 2 3 4 5 6 12.50 6497.47 7879.99 7080.00 6497.47 261 15.00 9262.50 9929.40 8462.52 7430.00 265 18.00 10596.30 10374.00 10961.92 7820.00 268 21.00 10151.70 9077.25 13515.92 8090.00 271 24.00 8002.80 7643.42 14503.17 8370.00 273.2 27.00 7284.03 5876.13 13776.59 8210.00 272.5 30.00 4468.23 4094.03 11442.72 7960.00 2