毕业设计（论文）-玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题.doc

本科毕业设计计算书本科毕业设计计算书 题题 目目 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 学学 院院 水水 利利 水水 电电 学学 院院 专专 业业 水水 利利 水水 电电 工工 程程 学生姓名学生姓名 学学 号号 09430621720943062172 年级年级 0909 级级 指导教师指导教师 二二 一三年六月三日一三年六月三日 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 1 目目 录录 1 洪水复核计算及分析洪水复核计算及分析 .2 1.1 概述.2 1.2 基本资料的收集整理与复核.2 1.2.1水库流域基本情况.2 1.2.2水位库容曲线.2 1.2.3溢洪道有关参数.2 1.2.4水库流域气象资料.2 1.3 百丈水库洪水复合.2 1.3.1红光水库洪水复核.2 1.4 百丈水库洪水复核.2 1.4.1洪水计算.2 1.4.2调洪演算.2 1.4.3大坝安全超高复核.2 1.5 计算成果合理性分析.2 1.5.1红光水库设计暴雨计算.2 1.5.2百丈水库设计暴雨计算.2 1.6 结论.2 2 原坝坡的渗流稳定计算及分析原坝坡的渗流稳定计算及分析 .2 2.1 原坝坡渗流计算及分析.2 2.1.2计算工况.2 2.1.3渗透系数.2 2.1.4采用水力学法进行渗流计算.2 2.1.5计算成果及分析.2 2.2 原坝坡稳定计算及分析.2 2.2.1坝坡稳定计算.2 2.2.3结论与建议.2 3 大坝整治设计的方案比选大坝整治设计的方案比选 .2 3. 1 两方案重要经济技术比选 .2 3.2 方案一的工程量及费用计算表.2 3.3 方案二的工程量及费用计算表.2 4 大坝整治设计推荐方案的渗流稳定计算及分析大坝整治设计推荐方案的渗流稳定计算及分析 .2 4.1 大坝整治设计推荐方案的渗流计算及分析.2 4.1.1目的.2 4.1.2计算工况.2 4.1.3渗透系数.2 4.1.4采用水力学法进行渗流计算.2 4.1.5计算成果及分析.2 4.2 大坝整治设计推荐方案的稳定计算及分析.2 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 2 4.2.1计算分析资料.2 4.2.2安全系数.2 4.2.3土体、砌石的物理力学指标.2 4.2.4计算工况.2 4.2.5坝体各部位容重地采用.2 4.2.6计算方法.2 4.2.7坝坡稳定分析计算结果.2 4.2.8结论.2 5.右坝肩绕渗相关计算右坝肩绕渗相关计算 .2 5.1 渗透比降.2 5.1.1渗透坡降计算.2 5.1.2渗流量及渗流水深计算.2 5.1.3计算成果分析.2 5.2 绕渗灌浆的工程量及经费计算.2 5.2.1右岸绕坝渗流.2 5.2.3对右岸绕坝渗流的处理.2 5.2.4右坝肩绕渗的工程量及经费计算.2 6 溢洪道交通桥溢洪道交通桥 .2 6.1 左岸溢洪道交通桥工程量及经费预算.2 6.1.1溢洪道交通桥设计的必要性.2 6.1.2交通桥设计的具体说明.2 6.1.3溢洪道交通桥整治设计的工程量及经费预算.2 6.2 交通桥配筋计算.2 6.2.1面板配筋.2 6.2.2桥墩配筋.2 7 白蚁整治工程量及经费白蚁整治工程量及经费 .2 7.1 白蚁整治.2 7.1.1白蚁危害的情况介绍及以前的处理方式.2 7.1.2白蚁整治的具体措施.2 7.1.3白蚁整治坝坡断面.2 7.1.4白蚁整治的工程量.2 7.1.5白蚁整治的经费预算.2 8 坝顶公路工程量及经费坝顶公路工程量及经费 .2 参考文献参考文献 .2 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 1 1 洪水洪水复复核核计计算及分析算及分析 1.1 概述概述 百丈水库位于名山县百丈镇上游 1.7 公里的临溪河上，其地理位置：东经 10314， 北纬 3011.5。临溪河系浦江河支流，属岷江水系。水库总库容 2080 万立方米，有效库 容 1960 万立方米。水库以灌溉为主，兼有发电、养殖、旅游等综合效用，水库设计灌面 14.63 万亩。1978 年玉溪河引水灌溉工程主干渠建成通水后，主干渠末端水量泄入百丈 水库。水库以下有效灌面 37.78 万亩。 1.2 基本资料的收集整理与复核基本资料的收集整理与复核 1.2.1 水库流域基本情况水库流域基本情况 百丈水库控制临溪河流域面积 52.8 平方公里，包括上游红光水库的 11 平方公里。 临溪河发源于名山县万古、新店、中峰、百丈、黑竹及浦江县的甘溪、大塘、复兴、西 崃、敦厚、五星等乡、镇，在五星乡汇入浦江河，全长 57km。 水库流域位于四川盆地边缘，属浅丘与山区的过渡带。流域内地势起伏不大，平均山坡 坡度 5%。河槽两岸台地为水稻田，山坡植被良好，对暴雨洪水有一定的滞蓄作用。河系 形状为不对称羽毛形。 1.2.2 水位水位-库容曲线库容曲线 采用水库一直沿用的成果，该成果由当时的 1:5000 实测库区地形图算得,水位与库 容的关系见表 11、图 11. 表 11 百丈水库水位-库容关系表 库水位（m） 686.0 00 687.0 00 688.0 00 689.0 00 690.0 00 691.0 00 692.0 00 693.0 00 694.0 00 695.0 00 695.8 60 库容（万 m） 65276488210121149129214411605179219882180 0 500 1000 1500 2000 2500 680685690695700 百丈水库水位百丈水库水位- -库容曲线库容曲线 库水位（库水位（m m） 库容（万立方米）库容（万立方米） 百丈水库水位-库容曲线 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 2 图 11 百丈水库水库-库容曲线 1.2.3 溢洪道有关参数溢洪道有关参数 溢洪道位于大坝左岸，为有闸控制的开敞式溢洪道。溢洪道总净宽 42m，设有八扇平 面钢闸门，八台手电两用卷扬式启闭机启闭。溢洪道堰顶形状为驼峰实用堰，堰顶高程 691.860m，相应库容 1420 万立方米。该溢洪道闸门全开时的自由溢流公式： 3/2 2qmBgH 式中：m驼峰实用堰流量系数，取为 0.43 B溢洪道总净宽为 42m。 侧收缩系数，查表得：=1-0.0033H。 堰上水头，m。 0 H H堰上水深，m。 略去侧收缩和行进流速水头，则 (/s) 3 2 0.43 422 9.81qH 3 m 1.2.4 水库流域气象资料水库流域气象资料 临溪河流域属亚热带湿润气候。受季风气候影响，多年平均气温 15.5，最高月平C 均气温 30.7，最低月平均气温 3.2，多年最高气温 36.5，最低气温-3.2。CCCC 流域属青衣江暴雨区边缘过渡带，流域内降雨分布不均匀。 流域内年降雨量的变化幅度较大，年降雨量年内分配极不均匀。临溪河流域降雨充 沛，年平均降雨量。69 月降水量占全年降水量 80%以上，大暴雨多出现在1327mm: 7、8 月份。流域内供水由暴雨形成，主要集中在 24 小时内，具有峰高量大的特点。 水库多年实测最大风速 27m/s，相应的最多风向为东北风。多年平均最大风速 17m/s。 1.3 百丈水库洪水复合百丈水库洪水复合 1.3.1 红光水库洪水复核红光水库洪水复核 由于红光水库在百丈水库上游，且有。查相关资料并计算分析有如下结论： 2 11km 红光水库满足 100 年一遇洪水标准，不能满足 1000 年一遇洪水标准。 所以，需考虑红光水库失事对百丈水库的影响。 1.3.1.1 红光水库溃坝洪水计算红光水库溃坝洪水计算 红光水库属小（一）型水坝，溃坝洪水计算按四川省水文手册附录六水坝溃 坝最大流量计算中的方法和步骤进行。 基本资料： 大坝坝长，坝前最大水深，相应 1000 年一遇洪水位对应的总库容475m13m 。溃坝宽度结合大坝纵横断面及大坝实际地形，取。红光水库坝址 3 450W 万m=350bm 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 3 至百丈水库长度。=12.5Lkm 溃坝最大流量到下游处的最大流量：12.5km 3 825(/ ) n Qm s 溃坝洪水过程概化为三角形： 洪水历时： 24500000 =2=10563( )=2.93() 852 p n W Tshr Q 取：，则： 21 / =3t t 涨洪历时： 1 1 =0.73 4 P tT（小时） 退洪历时： 2 3 =2.20( 4 p tT小时） 1.4 百丈水库洪水复核百丈水库洪水复核 根据水利水电工程等级划分及洪水标准 ，百丈水库为中型水库，工2522000SL 程等别为三等，主要建筑物为 3 级，设计洪水标准，10050 年一遇,校核洪水: 20001000 年一遇。本次洪水复核，设计洪水按、标准进行复核，校核洪水按:1%2% 洪水、同红光水库溃坝洪水叠加进行复核。0.1% 1.4.1 洪水计算洪水计算 1.4.1.1 汇流参数汇流参数 汇流参数采用四川省水文手册m 值综合表中的盆地丘陵区, 0.636 0.092m ,。 1/31/4 31.7 L JF 0.636 0.092 31.70.83m 1.4.1.2 洪峰流量计算洪峰流量计算 按推理公式,结合四川省水文手册的步骤进行计算，计算结果：0.278 S QF n 3 2%,302/ p PQms 3 0.1%,463/ p PQms 3 1%,337/ P PQms 1.4.1.3 洪水总量推求洪水总量推求 设计暴雨历时：，为长历时暴雨，暴雨公式为 1 4 12.834.5()1.44( )TFhrd ，查四川省水文手册 ，设计洪水总 24 mp TP HH Tlg p mabP0.27a 0.01b 量：。 3 0.1() PTP WaH F万m 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 4 为暴雨径流系数，洪水总量计算见表 12：a 表 12 百丈水库洪水总量表 频率 P 设计暴雨 历时 T(d) (mm) 24p H p m TP H()mm a （m P W ） P P P W T Q 0.1%1.443650.2604010.92194811.7 1%1.442770.2703060.90145412.0 2%1.442500.2732760.90131212.4 0.05%1.444120.2574520.93221911.5 1.4.1.4 洪水过程线推求洪水过程线推求 推求 0 = = =Q + tP P tt QyQ t xT QQ 洪水过程线由公式 基流 0.7953 0 0.2456/QFm s 洪水过程线概化为矩形历时，= P p P W T T x、y 查四川省水文手册表 5-8,0.1%、1%、2%洪水过程线计算见表 13，过程线 曲线图见图 12。 表 13 百丈水库设计入库洪水过程线计算表 川西南地区 1%2% 01% y xt t Q t t Q t t Q 00060606 0.050.101.20231.24211.1729 0.100.131.56401.61351.5252 0.200.182.16732.23652.1199 0.400.232.761412.851242.69191 0.600.283.362083.471803.28284 0.800.333.962764.12413.86376 0.950.364.323264.472854.21446 1.000.404.803434.963004.68469 0.950.495.883266.082855.73446 0.800.607.202767.452417.02376 0.600.789.352089.681809.13284 0.401.0712.814113.312412.5191 0.201.8021.607322.36521.199 0.102.6031.24032.33530.452 0.053.2038.32339.72137.429 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 5 03.9046.8648.4645.66 0 100 200 300 400 500 0102030405060 百丈水库设计入库洪水过程线百丈水库设计入库洪水过程线 t t QtQt 1% 2% 0.1% 图 12 百丈水库设计入库洪水过程线 1.4.2 调洪演算调洪演算 调洪演算基本原理为水库水量平衡方程：，计算方法采 1212 21 22 QQqq ttVV 用辅助线法，百丈水库调洪辅助曲线见表 14、图 13.+ 2 Vq q t : 表 14 百丈水库调洪辅助曲线计算表 =3600ts 库水位 ( )Z m 堰上水深 ( )H m V总 3 ()万m V 3 ()万m V t 3 (/ )m s q 3 (/ )m s 2 q 3 (/ )m s + 2 Vq t 691.8570142000000 692.3570.51499792192814233 692.8571.015811614428040482 693.3571.5167025069414774768 693.8572.017663469612261131073 694.3572.5186244212283161581386 694.8573.0196654615174162081725 695.3573.5206064017785242642042 695.8574.0218076021116403202431 696.3574.5231089024727643822854 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 6 0 200 400 600 800 1000 050010001500200025003000 百丈水库调洪辅助曲线百丈水库调洪辅助曲线 百丈水库调洪辅助曲线 图 13 调洪辅助曲线 调洪计算按无闸控制的自由泄流情况，起调水位为溢洪道堰顶高程 691.860m。分三 种情况分别计算：1%、2%设计洪水；0.1%校核洪水同红光水库溃坝洪水叠加。校核洪水 同红光水库溃坝洪水叠加，按最不利情况进行组合叠加，即采用校核洪水的峰值同溃坝 洪水的峰值进行叠加。 ，最高洪水位 693.860m，最大下泄流量。1%P 3 226/m s ，最高洪水位 692.860m,最大下泄流量。2%P 3 80/ms 洪水同红光水库溃坝洪水叠加，最高洪水位 694.857m，最大下泄流量=0.1%P 。 3 556/m s 1.4.3 大坝安全超高复核大坝安全超高复核 1.4.3.1 水库波高及波长计算水库波高及波长计算 采用官厅水库经验公式： 41 33 1 2 =0.0206( ) f hV Dm 1 2 1 20.39( ) f LVDm: 式中：波浪高度 1 2h( )m 波浪长度 1 2L( )m 计算风速，非常情况下采用多年平均最大风速；正常情况下， f V(/ )m s 采用多年平均最大风速倍。1.52: 吹程，百丈水库D1.8Dkm 故：设计洪水情况 41 33 1 20.0206 (1.5 17)1.8h ( )m 1 2 1 20.39 (1.5 17) 1.8L ( )m 校核洪水情况： （） 2 qv t : 3 /ms 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 7 41 33 1 20.0206 171.80.86( )hm 1 2 1 20.39 17 1.88.89( )Lm 1.4.3.2 波浪爬高计算波浪爬高计算 用经验公式： 1 3.2(2 ) B hKh tga 式中：坝坡粗糙系数，块石护坡K0.750.8: 上游坝坡坡角。a 设计洪水情况： 1 3.2 0.75 1.431.91( ) 1.8 B hm 校核洪水情况： 1 3.2 0.75 0.861.15( ) 1.8 B hm 1.4.3.3 坝前静水位雍高值坝前静水位雍高值 2 0.036cos() W D ecm H 式中：风速W(/ )m s 坝前水深H( )m 吹程D()km 风向与坝轴线的法线所成的角 2 0 171.8 0.036cos00.900.009 20 ecmm 1.4.3.4 大坝安全加高值大坝安全加高值 查 SL2742001 表 5.3.1 安全加高 A 值，正常情况：，校核情况：0.7m 。0.4m 故坝顶容许超高： 设计洪水情况：0.009 1.910.702.62( ) B dehm 校核洪水情况：0.009 1.150.401.56( ) B dehm 而大坝实际超高： .设计洪水情况：a 1%P 697.060693.863.22.62dmdm .设计洪水情况：b 2%P =ddm 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 8 .校核洪水情况：c 洪水同红光水库溃坝洪水叠加，。0.1%.d m1.56dm 故百丈水库大坝能够抗御 100 年一遇洪水标准，及 1000 年一遇校核洪水同红光水 库溃坝洪水的组合。 1.5 计算成果合理性分析计算成果合理性分析 1.5.1 红光水库设计暴雨计算红光水库设计暴雨计算 采用红光水库实测降雨资料，具有其真实性和可靠性，而其面雨量采用以点（红光 水库站）代面的方法，设计暴雨值及其相应洪水比实际情况偏大，对工程安全有利。 1.5.2 百丈水库设计暴雨计算百丈水库设计暴雨计算 采用了流域及流域边缘，名山、百丈年共 38 年，建山、石斗子、凉水井、19591996: 文大田、临南、红光水库年 16 年实测降雨资料，且采用中点多边形法计算其19811996: 面雨量，使得本次计算较以前的以点代面的方法更接近实际。因此，本次洪水计算具有 真实性和可靠性。 1.6 结论结论 大坝的安全，不仅直接影响到水电站自身发、供电效益的发挥，并与下游人民的生 命财产、国民经济建设命脉乃至生态环境密切相关；经对红光水库的防洪能力进行复 2 核，该大坝达不到 1000 年一遇的防洪标准，因此，百丈水库洪水复核需考虑红光水库溃 坝洪水的影响。 百丈水库按无闸控制的溢洪道进行调洪计算，起调水位为溢洪道堰顶高程，691.860m 经对 1%、2%、0.1%洪水同红光水库溃坝洪水跌叠加，两种情况进行调洪计算，均满足规 范要求，即百丈水库能抗御 100 年一遇洪水和 1000 年一遇校核洪水同红光水库溃坝洪水 的叠加。洪水复核成果见表 15。 表 15 百丈水库洪水复核成果表 设计洪水调洪成果运行情况频率 （%） 洪峰流量 （m/s） 洪量(万 m) 洪水位 （m） 下泄 qm（m/s） 坝顶超 高（m） 容许超 高（m） 正常运用8602253.22.62 正常运用 22941312693.6601954.22.62 非常运用 0.1+溃坝 洪水8575562.2031.56 四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 9 2 原原坝坝坡的渗流坡的渗流稳稳定定计计算及分析算及分析 2.1 原坝坡渗流计算及分析原坝坡渗流计算及分析 2.1.2 计算工况计算工况 a.上游正常高水位与下游相应的最低水位。 b.上游校核洪水位与下游相应的最高水位。 2.1.3 渗透系数渗透系数 根据土工试验报告渗透系数 8 8.36 10/Kcm s 2.1.4 采用水力学法进行渗流计算采用水力学法进行渗流计算。 2.1.5 计算成果及分析计算成果及分析 土坝的渗流分析在工程设计中常将其简化为平面问题处理。土坝渗流计算得主要任 务是确定坝内浸润线的位置及经过坝体的渗透流量。百丈水库 1958 年竣工后，曾在 64 6 年、74 年进行过两次大整治，放缓了内外坝坡，增加了坝高。外坡脚新做了排水体，并 在新排水体与旧排水体之间铺设了砂卵石垫层，作为排水廊道。现分别按原排水体及 新排水体垫层工作良好，原排水体及排水垫层失效两种情况进行计算，结果如下： a.原排水体或排水垫层失效时：（下游无水） 正常水位： 22 3.77.4Yx 93 3.09 10 (/)qmsm 校核水位： 22 3.837.66Yx 93 3.20 10 (/)qmsm b.原排水体及排水垫层工作良好时： 正常水位： 22 7.615.2Yx 93 6.35 10 (/)qmsm 校核水位： 22 7.8515.7Yx 93 6.