重力坝方案设计书资料

1、重力坝设计基本资料1,地理位置某水库枢纽位于某江上游，东经11111130,北纬24 3025.流域概况某江属珠江水系，全长125kmi发源于湘桂交界的都庞岭，由北向 南流经盆地、峡谷、丘陵等地区进入广东省后汇入珠江。流域内水量充沛，气候湿润，土壤肥沃，是发展农业生产的有利条件。年平均降雨量超过1500mm多集中在5、6、7月，占全年降雨量 的46%以致造成春秋两季干旱。丘陵地区矿产丰富，特别是有色金属锡矿占重要地位，急需用电开发和冶炼。喝恁润属铃瘗睐杨尻赖。.建筑规模本水库枢纽工程是以灌溉为主兼顾发电和供水的综合利用工程， 水库总库容为5.2亿m3,其中有效库容为3.5亿m,灌溉农田18万

2、亩。电站装机容量为4X0.32=1.28万kw,拦河坝高42m,工程总投资X亿元。该工程等别为二等，拦河坝为II级建筑物。沟熠金富爱建谴净。.水文气象资料坝址以上控制集雨面积1230kn2,多年平均流量31.6m3/s,平均径流量1.0亿m。（1）水库特性采用某站26年雨量系列并以该站3日暴雨频率值作设计依据，推求设计洪水过程线。大坝为II级建筑物，按校核洪水为1000年一遇，设计洪水为100年一遇。坝址下游无防洪要求，坝顶闸门采用 5孔5mx 12m的弧形闸门进行调洪，正常高水位 182m泄洪时（堰顶高程为176m）,水库特性见表2-1-1 。残鹫楼静铸源湃淑表2-1-1水库特性表分上游水位

3、指标名称类（m）校核洪水位（0.1%）184.73设计洪水位（1%）183.00水消能防冲设计洪水位182.55位（2%）正常高水位182.00死水位172.00分指标名称上游水位（m）类总库容（亿m3）5.20兴利库容（亿3.50库m3）容调洪库容（亿0.80m3）死库容（亿m3）0.90卜游水位相应卜泄流量（m）（m3/s）153.103124.00151.302243.00150.902030.00144.800（关闸门时）续表相应卜泄流量 下游水位（m）（m3/s）调节性能为多年调节(2)设计流量经水能计算，压力管最大设计流量为 Q=11.5m3/s。(3)气象本流域属亚热带季风区，多

4、年平均最大风力 8级，风速19m/s,风向 多北风，吹程3km,多年平均蒸发量1252.6mm多年平均降雨量1673 mm多年月平均湿度83%流域内平均气温19C,最高温度38.7 C , 最低温度-7 C 。r钢极镇桧猪锥。5.地质条件(1)库区工程地质条件库区为一斜向盘地，地层有中泥盘纪郁江层砂岩，东岗岭灰岩，上泥 盘纪榴江组灰岩、页岩等，地质构造上处在富阳大向斜中南部，褶皱 与断裂大部分为南北，与河流平行。因此库区内大部分虽处在可溶性 碳酸盐岩石中，水库畜水后，四周没有经常渗漏地段，加以库内地下 水埋藏不深，地面水流丰富，为一良好水库。弹贸摄尔霁毙撰砖卤尻。(2)坝址工程地质条件坝址位于

5、燕山期花岗岩侵入体边缘，可大致分为新鲜岩石和微风化、 半风化、全风化及残积层。河床部位为半风化花岗岩，具有足够的抗 压强度。两岸风化较深呈带状，残积层较少，仅见于左岸 181m高程 以上，厚度约2ml全风化层厚58m半风化右岸深713m.左岸 9m,岩石力学性质见表2-1-2 。养技箧志类蒋蔷。表2-1-2岩石力学性质表风化程度序（m）半风化花81岗岩 10酸风化花 202岗岩 40新鲜花岗3石岩石特性黄白色长石部分风化锤击多沿节理成块破碎，有一定坚固性灰白色，除长石云母因稍有风化外，性质与新鲜花岗岩无大差别灰白色，坚硬致密标容重25.6kN/m3,抗压强度 3080MPa,f=0.7 0.9

6、 c ,=0.3 0.7MPa容重25.8kN/m3,抗压强度 100MPa,f,=0.9 1.2c，=0.7 I.IMPa容重25.9kN/m3,抗压强度 150MPa，f,=1.2 1.3c， = 1.1 1.5MPa厚度物理力学性质及主要指坝址岩层，节理裂隙发育，影响较大的有以下几组；（1）横切河床走向北西15。20。，倾向北东，倾角4555由数组大致平行的剪切裂隙构成（代号 F），裂隙带宽0.57.3m对坝址有较大影响 。 厦礴恳蹒骈日寺翥继骚。河床右侧最发育者有三组：第一组走向北东3545,倾向北西，倾角3265。；第二组走向北西5280。，倾向西南，倾角3080。； 此两组对坝的稳

7、定不利。第三组走向北西28,倾向北东，倾角60。，由于节理发育，所以渗漏较严重，单位吸水量0.010.05L/（min -m）， 河床中基岩深达20m左右，两岸深为10m以上，见图2-1-3。坝段河 流向南西，泄流挑出至坝基下游3454m范围内，冲刷坑处均为坚硬 岩石，对建筑物无安全之虞。茕桢广鲫献选块网踊泪。据上所述，坝址区岩性坚固，主要是节理裂隙发育，清基时断层带须 尽力挖除，局部较深可做混凝土塞；同时因渗漏较严重，深度达1020ml需加强固结灌浆及帷幕灌浆，以防止渗漏。鹅娅尽揖鹤惨屣茏.震级该地区地震级别为4级。.天然建筑材料砂料卵石在河上下游均有，坝址下游5km以内砂量储量丰富可供建筑

8、 使用(建筑材料分布图省略)。二.设计说明书.工程等级本水库枢纽工程是以灌溉为主兼顾发电和供水的综合利用工程，工程等别为二等，拦河大坝为II级建筑物。.枢纽布置本工程中溢流坝段布置在主河梢处，冲沙孔布置在电站进水口附近。本枢纽的主体工程由拦水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段、电站坝段及其建筑物组成，电站为坝后式。该重力坝由 20个坝段组成，每个 坝段的长度为13m从左岸到右岸依次是16号坝段为左岸挡水坝段，2号坝段设5m宽驳道，711号为溢流坝段，1216号为右岸挡水坝段，1719号为底孔坝段，20号坝段与右岸山体相连。该坝 坝基面最低高程为143ml坝顶高程为187ml坝体总长度为260ml麓丛

9、 妈趣为赡债蛭练浮。(1)非溢流坝段左岸全长78m右岸全长65ml坝顶宽度为4ml坝顶上游侧设置高1.2m厚0.5m的钢筋混凝土结构防浪墙，下游设置栏杆。沿坝轴线方向每隔20m设置一个照明灯。坝上游面为折线面，起坡点高程为 157nl 坡度为1:0.2 ,下游面坡度为1:0.7 ,折坡点高程为185m 圣横蕨龈 讶骅汆。(2)溢流坝段该坝段全长65m,分5个坝段，每段长为13m共分5孔。溢流堰顶 高程为176m堰顶安装工作闸门和检修闸门，闸门尺寸为5 mx 12ml工作闸门为平面钢闸门，采用坝顶门机启闭。工作桥面与非溢流坝顶 一致。堰顶设有四个中墩，其厚度为 7m,边墩厚5.5m,缝设在闸孔

10、中间。溢流堰面采用 WES6线，过堰水流采用连续式鼻坎挑流消能， 0坎顶高程为153mj反弧半径为R=14m挑射角为0 =20。边墩向下游 延伸成导水墙，具高度为2.977m,断面为梯形，顶宽为0.7m,需分 缝，缝距为17m 渗呛俨匀谓鳖调砚金帛。(3)电站坝段电站的装机容量为4X0.32=1.28万kW坝段总长52m,坝顶高程为 187nl坝顶人行道与挡水坝段一致，门机与溢流坝段一致，上游突出 2m为拦污闸梢，孔径为3m,进口为三向收缩的喇叭口，进口前紧贴 坝面布置拦污栅，进口处设置事故闸门和工作闸门，均为平面闸门。在进口闸门后设置渐变段，渐变段为圆角过渡，长度为6m电站厂房采用坝后式，位

11、于右岸非溢流坝后，由主厂房、副厂房等组成。副 厂房在主厂房的上游侧，厂房与坝之间用缝分开。钱卧泻联圣骋睨。.灌溉要求水库总库容为5.2亿m3,其中有效库容为3.5亿m3,水电站的放流能 满足灌溉农田18万亩。.坝址选择选定下坝线作为拟定坝址，主要原因是两岸岩体坚硬，残积层较少， 与上坝线相比，在施工时主要是挖土工程而不是填土工程，这样对坝基稳定更有利一些。坝轴线长度为 260m 凤袜备音叫轮烂蔷。三.非溢流坝段的剖面设计.剖面尺寸拟定(1)坝顶高程的确定按设计洪水位计算时,公式为:坝顶高程=设计洪水位+Ah设 按校核洪水位计算时,公式为:坝顶高程二校核洪水位+h校计算结果取两者当中的较大值，其

12、中 h=h+m+A,h=0.0166v5/4D3,入 =10.4h0.8,h0=3.14h2/入。V为计算风速，采用设计洪水位计算时宜用 多年平均风速的1.52.0倍值，取28.5m/s;采用校核洪水位计算时 就用多年平均风速值，为19m/s。A为安全超高，根据工程级别查教 材表1-9可得出相应的数据，计算结果见表 1-1 。嬲熟俣阉蕨直阊邺钱版蚤。表1-1波浪中心线计算分风速波高波长入至水库静水安全超高坝顶图程类v(m/s)h(m)(m)位的高度A(m)(m)h0(m)按设计洪水位28.51.5714.9690.5170.5185.587计算按校核洪水位190.94979.9790.2838

13、0.4186.36计算经过比较，选取两者中的较大值得坝顶高程为 186.36m,在工程施工 中取整为187m根据资料中图2-1-1(a)可确定坝基面高程为143ml 则坝高=187-143=44m 坛搏乡it忏篓锲铃演。坝顶宽度坝顶应有足够的宽度，以满足运用和交通的要求。无特殊要求时,坝顶 宽度可采用坝高的8%-10% 一般不小于2m所以可选取坝顶宽度为 4 mb蜡燮夥痛宰艮住铉锚金市赘。(3)坝面坡度上游坝坡采用折线面，起坡点在(1/32/3)H 1高度处，H为坝前设计 水深，则起坡点处高程为156.333m,工程施工中取整为157m,坡度 选取1: 0.2;下游坝坡也采用折线面，边坡选取

14、1: 0.7,则下游起 坡点处高程为184.71m,工程施工中取整为185m n蜩福昙jw送闫撷凄。(4)坝底宽度由上下游起坡点高程坡度边坡系数等条件通过几何关系可得坝底宽度为36m在(0.70.9)坝高即30.839.6m范围内，则坝底宽度符 合要求。 铺蜩鹏踪韦麟余翟。(5)地基防渗和排水设施拟定由于防渗的需要，坝基面须设置防渗帷幕和排水孔，其中心线在坝基面处距离坝踵分别为3m和5nl初步拟定非溢流坝段的剖面尺寸如图 所示： n颜震彦决绥饴夏锦。2.荷载组合及其计算表1-2荷载类型自重水压力（水平方向）水压力（垂直方向）计算公式G=y cV2PH=1/2 Y 0HPV= Y 0V 水帷幕中

15、心线上的扬压力强度Y沿坝轴线取单位长度进行计算，结果如下表1-2所示:计算数值（kN）备注19309.584H为上下游水位差，H2为下游7452.9坝址处的水深，取a 1=0.5,1015.282 oa 2=0.3； Pn= T nhntg （45 -坝底扬压力u3442.1520（H2+a 1H）,排水孔线上的扬压力强度 y 0（H2+ a 2H）（|）n/2）,其中y n为泥沙的浮重度，y n=7kN/m30（P 为泥泥沙压力（水平方向）泥沙压力（垂直方向）Fnx=1/2PnhnFny=Y nV沙449.84137.2沙的内摩擦角，取（）n=12 。hn为计算点以上的泥沙深度。浪压力Pl

16、= Y o(h+ho)入 /4150.4693.抗滑稳定分析与验算利用抗剪断强度计算公式K =f,( Z2W-U)+CA/Z2P计算抗滑稳定安全系 数K。式中f，一坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断磨擦系数，可根据基本资料选定，此处取f,=0.8。d 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，可根据基本资料选定,此处取c=0.5MPaZ2W-作用于坝体上白全部铅直荷载(不包括扬压力)，根据上表1-3的荷载计算值可得W=19309.584+1015.28+137.2=20462.064kNo 猫蛋 绘燎诛髅既尻。汇屋作用于坝体上的全部水平荷载，根据上表1-3的荷载计算值可得汇 P=7452.9+449.

17、84+150.469=8053.209kN。锹籁饕迳琐奥鸥娅蔷。U一作用在滑动面上的扬压力，根据上表1-3的荷载计算值可得U=3442.152kNoA一坝基面截面积。贝U K =f(E W-U)+CA/ E P=0.8 x (20462.064-3442.152)+0.5 x 103 x36/8053.209=3.926 3.0。按规范规定，基本荷载组合时，抗滑稳定安全系数采用3.0,而算出K =3.926 3.0,说明满足稳定要求。情氽 if簧硕饨芹龈话鹫。四.溢流坝段设计.孔口设计(1)泄水方式的选择重力坝的泄水主要方式有开敞式溢流和孔口式溢流，前者除泄洪外还可以排除冰凌或其他漂浮物。设置

18、闸门时，闸门顶高程大致与正常高 水位齐平，堰顶高程较低，可利用闸门的开启高度调节水位和下泄流 量，适用于大中型工程，、所以为使水库有较大的泄洪能力，本设计 采用开敞式溢流。 辄峰隔槿跳将区周偎虢荥。(2)溢流坝段总长度的确定初步拟定闸墩厚度，中墩厚d=7m边墩厚t=5.5m,则溢流坝段的总长 度B)为：B0=nb+(n-1)d+2t=5 x 12+(5-1) X7+2X 5.5=99m。(3)闸门高度的确定门高二正常高水位-堰顶高程+(0.10.2)=345-337+(0.1 0.2)=8+(0.1 0.2)取 8.5m。尧侧闺藕绛绚勘蝗督。(4)定型设计水头的确定堰上最大水头Hmax=核洪水

19、位-堰顶高程，即Hmax=349.5-337=12.5m定型设计水头 Hs=(75%r95%)Hmax=9.37511.25m,取 10m 识金昆缢蝶竟嗜 俨凄。(5)泄流能力校核、0 515运用堰流公式Qr nmU B (2g)Ho分情况校核溢流堰的泄流能力，计算结果如表13所示。 濂劳月鼠错痫嫦胫汆。表1 3计算情3,m 6B(m)H(m) Q(m/s)QI (Q,-Q)/QI1%设计倩0.5020.926072262.96622430.88%况校核情一.、:0.5020.92608.73 3151.798 31240.88%况由表中计算成果知I (Q,-Q)/Q I 2.5,说明挑流消能

20、形成的冲坑不会影响大坝的安全。挑流消能冲坑计算简图如图所示：tt鹤瓷羸谭孙滋御赘。上翳最商水位桃献能械计舞3.溢流坝剖面设计 首先绘出坝顶部的曲线，取堰顶部最高点为坐标原点，堰顶上游部分采用椭圆曲线，下游部分采用哥曲线。哥曲线方程：y=xn/kHsn-1椭圆方程：x2/(aH s)2+(bHs-y) 2/(bH s)2=1式中HS为定型设计水头，值为堰顶最大作用水头的75%-95% n和k 取决于坝顶上游面的坡度，按表取用。a=0.280.30,a/b=0.87+3a 。代入参数可得哥曲线方程为：怂阐官爵t迳醇啸重晨凉。y=x1.85/2 x 7.5 1.85-1 =0.09x1.85取 a=

21、0.3,贝U b=0.169,所以 aH=2.25, bH=1.2675。椭圆方程为：X2/2.25 2+(1.2675-y) 2/1.2675 2=1 谚辞担谄动律泻类短溢流坝的剖面如图所示：V 187V 147 143五.泄水孔设计本次设计中发电孔设计成有压孔， 灌溉孔设计成无压孔，利用发电尾水供水。1.有压泄水孔的设计发电孔的进口处设置拦污栅和事故闸门(兼做检修闸门用)，工作闸门 布置在出口，孔的断面为圆形，孔内用钢板衬砌。发电孔共设四条， 为单元供水方式 。 啜觐言圭缘铜嗫俱触铃铸。(1)孔径D的拟定最大发电流量87.687 m3/s ,共有4台机组，由公式D=(4Q/兀Vp) 0.5

22、 来计算。其中：Q多个发电孔引取的流量，m3/s ;%一孔内允许流速，m/s,对于发电孔 %=33.6m/s ;贝U D =87.687/3.14 X305 87.687/3.14 X 3.6 0.5=3.05 2.785m, 取 D=3m 受绐律鹰辎檄库。(2)进水口体形设计进水口顶部采用椭圆曲线，方程为 x2/a2+y2/b2=1,其中：a- 椭圆长半轴，圆形进口时，a为圆孔直径；矩形进口时，顶面 曲线a为孔高h,侧面曲线a为孔宽B;b椭圆短半轴，圆形进口时，b=0.3a;矩形进口时，顶面曲线b=(1/3 1/4)a ,侧面曲线 b=a/5 。11渍蟆俾阅剜鲫胃暹藏。此处a=3, b=0.

23、3a=1 ,则有x2/9+ y2=1,列表计算曲线坐标值见表 1-4。表1-4椭圆曲线坐标值x 32.521.510.5000.55 0.74 0.87 0.94 0.98进水口底缘采用平底，进水口草图如图 1-4所示:3-32-2(3)闸门与门梢进水口设置拦污栅和平面事故闸门， 平面工作闸门。事故闸门紧贴上 游坝面布置，门梢尺寸为0.8mx 0.5m的矩形闸门梢。 封忧蒋氟if苍H蕖悯鸯。(4)渐变段在进水口闸门后设置渐变段，渐变段采用圆角过渡，其长度为(1.52.0)D ,此处取5m(5)出水口出水口前采用1:10压坡段，出口断面，面积为孔身断面的85%-95% 由于孔身断面面积为A=;t

24、 (D2=7.065m2,故出口断面面积为 6.0056.711m2 。出口断面为方形，其尺寸为 2.5mx 2.5m,面积为2Ac=6.25m。颖刍堇蟆悖亿顿裳赔洸。(6)泄流能力验算 .0 5.-泄水能力按管流公式Q现Ac(2gH)计算。式中w 流量系数； .一一 2Ac一泄水孔出口断面面积，m;H一库水位与出口水面之间的高差。取流量系数 w =0.85 , 则 Q=0.85 X 6.25 X (2 X 9.8 X 39)0.5 = 146.878m3/s 。(7)无压泄水孔设计灌溉孔的工作闸门布置在进水口，工作闸门后的孔口顶部升高形成无 压流。(8)进水口体形设计进水口由进口曲线段、检修

25、闸门梢和压坡段组成，进口曲线也用 1/4 椭圆曲线，其后接一段直线压坡段，坡度为 1:5 ,长度为6nl 跳鳏跻鳗 鸿钱割葡京。(9)明流段设计为使水流平顺，工作闸门后的明流段的底坡设计为抛物线形，具方程为：y=x2/(6.24 S2H)。式中：H一工作闸门处白作用水头，mS一孔口流速系数，一般为S =0.900.96。代入数据得y=x2/(6.24 X 0.932X2)=0.0926 x 2,孔身设计成城门洞形，拱角距水面的高度可取不掺气水深的20%- 30% 挤贴电爰结哓类。(10)水力计算 05.无压泄水孔的泄流能力按公式 Q邓Ac(2gH)计算。式中：H一工作闸门处白作用水头，m 2

26、Ac一闸孔过水断面面积，m;w流量系数，当压力短管长度不超过10倍孔高时，有闸门梢时止=0.80.85,无闸门梢时区=0.90.95。赔前余申谄病骤辽辈袜金卷。代入数据得 Q=0.82X6.25 X(2 X9.8 X 2)0.5=32.087甫用。六.细部构造1.坝顶构造(1)非溢流坝坝顶上游设置防浪墙，与坝体连成整体，具结构为钢筋混凝土结构。防浪墙在坝体横缝处留有伸缩缝，缝内设止水。墙高为1.2m,厚度为50cm,以满足运用安全的要求。坝顶采用混凝土路面，向两侧倾斜，坡度为0.02,两边设有排水管，汇集路面的雨水，并排入水库中。坝顶总宽度为4ml下游侧设置栏杆及路灯。填碾髓储决穗赛住卜册康。

27、(2)溢流坝溢流坝的上部设有闸门、闸墩、门机、交通桥等设备。(3)闸门的布置工作闸门布置在溢流坝段处稍微偏向下游一些， 以防闸门部分开启时 水舌脱离坝面而形成负压。采用平面钢闸门，门的尺寸为 5mx 12ml 工作闸门的上游设有检修闸门，二门之间的净距为 2ml 裳檬祕雇闹颤谚剑芈 蔺。(4)闸墩闸墩的墩头形状为上游采用半圆形，下游采用流线型。具上游布置工作桥，顶部高程取非溢流坝坝顶高程即176m中墩厚度为7nl边墩厚度为5.5m,溢流坝的分缝设在闸孔中间，故没有缝墩。工作闸门 梢深1m)宽1m)检修闸门梢深0.5m,宽0.8m。 仓姬1：嘱珑言古纵膂鹫。(5)导水墙边墩向下游延伸成导水墙，其

28、长度延伸到挑流鼻坎的末端。边墩的高 度应高出掺气后水深0.51.5m,平直段掺气后水深估算公式为：hb=h(1+E v/100)。式中：绽离琏蒯网蛭蠲络遍h、hb一掺气前、后的水深，m;一掺气前计算断面的平均流速，m/s;E 一修正系数，一般为1.01.4m/s, v20m/s时，取较大值。代入数据得hb=1.8 X(1+1.4 X22.887/100)=2.377m，则导水墙高度为 2.377+0.6=2.977m ,导水墙需分缝，间距为17ml其横断面为梯形， 顶宽取0.7m。 骁顾烽号同琉漕蒸丽膊。.坝体分缝与止水(1)横缝垂直于坝轴线布置，缝距为19m缝宽2cm,内有止水。(2)止水坝

29、体设有两道止水片和一道防渗沥青井。止水片采用1.0mm厚的紫铜 片，第一道止水片距上游坝面 1.0m。两道止水片间距为1m,中间设 有直径为20cm的沥青井，止水片的下部深入基岩 30cm,并与混凝土 紧密嵌固，上部伸到坝顶。51针煤暧惮银编,歌箭凉。(3)纵缝纵缝为临时性缝，缝内设有键梢，待混凝土充分冷却后，水库蓄水前进行灌浆。纵缝与坝面正交，缝距为 20cmi 金留诗浬艳损楼余世饕食掰。(4)水平施工缝混凝土浇筑块厚度为 4ml纵缝两侧相邻坝块的水平缝错开布置，上下层混凝土浇筑间歇为 5d,上层混凝土浇筑前对下层混凝土凿毛，并冲洗干净，铺2cm厚的水泥砂浆。 栉缎欧锄种瑶镂。.廊道系统(1)基础廊道廊道底部距坝基面4m,廊道底部高程为147ml上游侧(中心点)距上 游坝面4m;形状为城门洞形，底宽2m，高3.5m,内部上游侧设排水 沟，并在最低处设集水井。平行于坝轴线方向廊道向两岸沿地形逐渐0开局，坡度不大于40 。辔惮楝刚殓撰瑶丽阉应。(2)坝体廊道自基础廊道沿坝高每隔18m设置一层廊道，共设两层。底部高程分别 为161ml 179ml形状为城门洞形