溢洪道设计书（18清楚明了）

1、吴岭水库枢纽工程溢洪道设计书吴岭水库枢纽工程溢洪道设计书2012年年8月目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc334281757 1 设计目的和要求 设计目目的和要要求通过课程设设计培养养学生了了解并掌掌握实际际水利工工程的设设计内容容、方法法和步骤骤，巩固固专业课课、技术术基础课课及基础础课所学学的知识识，培养养运用所所学知识识解决实实际工程程问题的的能力，训训练学生生编写设设计书、绘绘图的能能力和技技巧，培培养查阅阅文献及及规范的的能力。要求每个学学生对设设计内容容中的各各个环节节做出系系统的个个人成果果。每个个人必须须编写完完整的课课程设计计成果。说说明书简

2、简明扼要要、条理理清楚，计计算方法法得当、结结果准确确，设计计方案合合理可行行，水工工图纸布布局合理理、线条条标注规规范、图图面整洁洁，能正正确反应应设计意意图。2设计资料料2.1 工工程概况况吴岭水库枢枢纽工程程位于汉汉北河支支流东河河上，坝坝址在湖湖北省某某县境内内，距县县城222km。水水库控制制东河上上流余家家嘴、斋斋婆店两两条主要要河流，河河道平均均坡度为为3。水库库坝址以以上乘雨雨面积1102kkm。流域域多年平平均降雨雨量10020.9mmm。水库库总库容容72220万mm，是一一座以灌灌溉为主主、兼有有防洪、水水产养殖殖、城镇镇供水等等综合利利用的中中型水利利工程。吴吴岭水库库

3、枢纽工工程主要要由大坝坝、副坝坝1、副副坝2、正正常溢洪洪道、东东输水管管、西输输水管及及灌区工工程等组组成。2.2 基基本资料料2.2.11 气象象本流域属北北亚热带带湿润季季风气候候区，多多年平均均气温116，极端端最高气气温411(19971年年7月)，极端端最低气气温-110(19995年年1月)，多年年平均最最大风速速78级级(177.322m/ss），多多年平均均日照时时数20030hh，全年年无霜期期平均长长达2554d。多多年平均均降雨量量10220.99mm（统统计到期期19998年），东东河流域域洪水来来自暴雨雨，汛期期为每年年的4110月。2.2.22 洪水水设计洪水的的

4、计算结结果见表表1表1 吴岭岭水库溢溢洪道设设计洪水水结果频率3.33%2%1%0.2%0.1%下泄流量(m/s）270.00287.00370.44436.00499.002.2.33 地质质溢洪道场地地内上覆覆土层为为第四系系上更新新统残坡坡积物，主主要由粘粘土、含含碎石粘粘土组成成，层底底高程557.660m左左右。下下伏基岩岩为二迭迭系下统统栖霞组组含燧石石结核基基岩。地基土力学学指标：残坡积粘土土：湿重重18.7KNN/m,孔隙隙比e=0.9993，内内摩察角角=9，凝凝聚力CC=511.7KKpa/m，渗透系系数K=8.22510-6cmm/s，地地基土壤壤变形系系数E00=8.8

5、8Mpaa，地基基允许承承载力=填土与墙后后摩擦角角= 00。本区区不考虑虑地震作作用。2.2.44 其他他根据该工程程的实际际情况，溢溢洪道两两岸为四四级公路路；闸门门采用弧弧形闸门门；根据据下游的的用水要要求及水水库的水水量平衡衡，水库库正常蓄蓄水位为为62.20mm。为了了减小上上游的淹淹没损失失，上游游最高洪洪水位不不宜超高高65.00mm。3 工程设设计3.1 工工程布置置3.1.11枢纽的的等别、溢溢洪道级级别及洪洪水设计计标准查询水利利水电工工程等级级划分及及洪水标标准（SSL 225220000）（见见表2、表表3）表2 水利利水电工工程分等等指标表3 永久久性水工工建筑物物级

6、别由水库的总总库容值值为72220万万m可知，该该工程的的工程等等别为，溢洪洪道主要要建筑物物级别为为3级，可取其对应的设计洪水及校核洪水分别为50年一遇（2%）及100年一遇（1%）。3.1.22溢洪道道的位置置、型式式及组成成 溢洪道道的型式式及总体体布置观察该地形形图，以以垭口所所在位置置，初步步画出溢溢洪道轴轴线及水水流轴线线，溢洪道道轴线与与水流方方向近于于垂直，由由划线结结果可以以看出，该该区域适适合设置置正槽式式溢洪道道，控制制段应设设置在垭垭口区域域的最高高地理位位置附近近，以减减少修建建闸室时时对土方方的开挖挖，节省省工程资资金。该该设计溢溢洪道由由进口段段、控制制段、泄泄槽

7、段、消消能段及及尾水渠渠段组成成。各组组成段的的相关尺尺寸设计计见3.2（溢洪道道的型式式及尺寸寸）。 控制段段的堰型型观察该地形形图可以以看出，该该区域地地形坡度度较缓，且且垭口地地面的高高程略高高于正常常蓄水位位，泄流流量较小小，故该该溢洪道道的控制制段适宜宜选择宽宽顶堰（平平顶堰）。该堰型的优点为结构简单、施工方便，有利于排泄冰块等漂浮物，缺点是流量系数较小，过流能力较差。但对于该流域而言，由于其流量较小，故可以选用该堰型。 闸门设设置及闸闸孔总宽宽度由校核洪水水估算控控制段总总宽度，由由资料可可知，校校核洪水水（1%）下泄泄流量为为3700.4，在不设设置闸门门的情况况下，初初步设定定

8、控制端端底板板板面高程程为622.2mm，进口口段顶面面高程为为57.6m。以校核情况计算，计算结果见下表4。（忽略动水水头）其中圆角宽宽顶堰 ：（）下泄流量：（下同同）表4 无闸闸门时闸闸孔设计计宽度堰高P（mm）堰上水头HH（m）特征水位HHD（mm）4.62.8正常设计校核P/H62.200 64.399 64.8001.64 安全超高H（mm）流量系数：m正常设计校核0.36 0.70.70.5Q（m3/s）特征水位下下的堰顶顶高程HH(m)设计（2%）校核（1%）正常设计校核287370.4462.900 65.099 65.300闸孔总宽度度B（mm）初定堰顶高高程H（mm）设计校

9、核38 49 65.300Bmax（mm）49堰型：宽顶顶堰（无无闸门）初定设计值值（m）B高程（m）闸孔数单孔宽度（mm）上游坡度55H00902.19 闸口总宽度度B（mm）HD64.399 0将上表中计计算所得得的宽度度值在地地形图中中经验算算可知，不不能很好好的适应应地形条条件，故故选择设设置闸门门方案。初步设定闸闸底板板板面高程程为577.2mm，进口口段顶面面高程为为57.2m。以校校核情况况计算，结果见下表5。（忽略动水水头）表5设闸门门时闸孔孔设计宽宽度堰高P（mm）堰上水头HH（m）特征水位HHD（mm）07.8正常设计校核P/H62.200 63.422 64.577 0.

10、00 安全超高H（mm）流量系数：m正常设计校核0.39 0.70.70.5Q（m3/s）特征水位下下的堰顶顶高程HH(m)设计（2%）校核（1%）正常设计校核287370.4462.900 64.122 65.077 闸孔总宽度度B（mm）初定堰顶高高程H（mm）设计校核8 10 65.077Bmax（mm）10堰型：宽顶顶堰（有有闸门）初定设计值值（m）B高程（m）闸孔数单孔宽度（mm）上游坡度12H21906.90 闸口总宽度度B（mm）HD64.57712 表6 有效效闸门宽宽度计算算堰型：宽顶顶堰(有有闸门)闸墩闸孔数单孔宽度bb（m）闸孔总宽度度（m）数目n单个厚度dd（m）闸墩总

11、宽度度（m）2612 111H0/b1边墩影响系系数kk0.7有效宽度BBc10.866中墩影响系系数000.25由计算结果果可以看看出，当当闸门宽宽度设为为12m时时，能够够较好的的适应地地形条件件。故对对控制段段，堰型型选择为为宽顶堰堰（设闸闸门），堰堰顶高程程为655.077m。闸闸孔总宽宽度为112m。孔孔数为22，单孔孔宽度为为6m。其对应的的各特征征水位如如下：正正常蓄水水位（662.220m）、设设计洪水水位（663.442m）及及校核洪洪水位（664.557m）。3.2 溢溢洪道的的型式及及尺寸3.2.11进口段段进水渠的作作用是将将水流平平顺、对对称的引引向控制制段，并并具有

12、调调整水流流的作用用。进水水渠在布布置时短短而直，其其轴线方方向宜进进水顺畅畅。进水水渠采用用梯形断断面，边边墙坡度度为1:0.55,底坡为为平坡，其末端端用渐变变段与控控制段的的矩形断断面连接接，渐变变段长度度为200m。进进水渠底底板厚度度为1.0m。可可设渠首首底板面面宽度为为13m，渠首首边墙顶顶部宽度度为18m，边墙墙厚度为为0.55m。渠渠尾宽度度为133m。渠渠首前段段设置齿齿墙，深深度为11.5mm，长度度为0.5m。靠坝侧设置导流墙。3.2.22控制段段 控制段段的孔口口设计设计过程及及结果见见3.11.2（表表6） 控制段段结构布布置控制段底板板布置：采用整整体式平平地板，

13、闸底板长度设定为20m，厚度为1.0m，结构为矩形设计。地板混凝土为满足强度、抗渗和防冲要求，采用强度等级为C25的混凝土，为钢筋混凝土结构。闸墩结构布布置：闸闸墩厚度度为1.0m，迎迎流端采采用锥弧弧形设计计。尾端端采用圆圆弧形设设计。上部结构型型式：堰堰顶高程程设计值值取为665.55m。工作作桥高度度取为55m，宽宽度为44m。上上设启闭闭机，采采用装配配式板梁梁结构。交交通桥底底部高程程取为665.55m，宽宽度为44.5mm，高度度为0.5m。 防渗排排水设计计：底板板上下游游两端设设浅齿墙墙，深度度为1.5m，长长度为00.5mm；闸室室前部设设有灌浆浆帷幕，深入岩岩层厚度度5m。

14、排排水设施施采用反反滤层，取取3种不不同粒径径的石料料（砂、砾砾石和卵卵石）组组成每层层厚度为为20ccm的透透水层，粒粒径级别别由小到到大为00.2551mmm、155mm、5520mmm。3.2.33 泄槽槽段 平面及及纵向布布置平面上，泄泄槽轴线线与溢流流堰轴线线垂直，且且泄槽与与控制段段顺直连连接。纵纵向上，依依据地形形，合理理设置泄泄槽段的的坡度。底部衬砌砌及边墙墙尺寸设设计底部采用钢钢筋混凝凝土衬砌砌，纵缝缝形式为为平接缝缝，间距距采用110m，排排水设施施设有横横向排水水沟及若若干道纵纵向排水水沟。泄泄槽段宽宽度设为为13m，厚度度为1.0m，长度为80m。坡度取为1:15.38

15、。边墙尺寸见水力计算。3.2.44消能段段消能方式采采用底流流式消能能，消力池池采用下下挖式。护护坦厚度度采用11.0mm，为保保证护坦坦材料的的抗冲耐耐磨性，护护坦材料料采用混混凝土。护坦尾部设有齿墙，深度为1.5m，宽度为0.5m。为了降低护坦底部的渗透压力，在护坦的后半部设置排水孔，其孔径为10cm，间距为2.0m。成梅花形排列。排水孔内充填碎石，这样既能是渗水通过，又有助于排除水流中的泥沙。排水孔底部设置有反滤层。消力池后设置海漫，同时在海漫末端加设防冲槽，海漫下设垫层。构造及尺寸见水力计算（表7）。3.2.55 尾水水渠尾水渠采用用明渠式式输水方方式，渠渠首与消消能段平平顺连接接，渠

16、道道宽度设设为13m。纵纵向坡度度为1:22。采用浆浆砌石做做防冲材材料，下下设有垫垫层。4 设计计计算4.1水力力计算4.1.11过流能能力的计计算特征水位的的确定：见3.1.22（表55）。4.1.22泄槽水水面线计计算上游水位取取校核水水位（664.557m），则则上游水水深为77.377m，下下游水深深取为3.5m。由由矩形断断面的临临界水深深计算公公式计算算得临界界水深hhk=4.43mm。对泄槽水面面线过程程编程（程程序如下下）条件：流量量Q=3370.4 坡坡度i=0.002899 糙率率n=00.0114 边边坡m=0 底底宽b=13 计算长长度l=80#inclludee#i

17、nclludee#inclludeedoublle QQ,I,M,BB,N,J1,DS,E1,V2,J2,E2;intt DRR;doublleallfa=1.005;doublle HHK(ddoubble Q,ddoubbleII,dooublleM,douublee B)doubble Y,HH1,HHK;int kk=1;Y=Q*Q*aalfaa/9.8/ssqrtt(1-I*II);HH1=11.0;doHK=ppow(Y*(B+2*MM*H11),(1.0/33)/(B+M*HH1);if(faabs(HK-H1)=00.0000011)H1=HHK;k+;whille(kk=00

18、.0000011)H2=HHO;elseebreaak;i+;whille(ii00)coutNNo rroott inn (XX1,XX2),pleeasee innputt neew XX1,XX2enndl;for(jj=1;j=30;j+) h=(a+bb)*00.5;if(faabs(b-aa)EEPS)breaak;Fm=(*f)(h);if(Fmm*Fa00)b=h;elsea=h;returrn hh;doublle mmainn()doubble HD,HB,A,RR,Hkk,Hoo,V2011,HH2001,S2201=00.000;iint L,NNS;Q=3770.44

19、;I=0.002899;N=0.0014;M=00;B=13;cout输输入值确确认：eendll;coutQQ=Q i=I n=NN mm=M b=Benddl;Hk=HKK(Q,I,MM,B);cooutenndl;cout临临界水深深：HKK(Q,I,MM,B)eendll;if(II=00.000)Ho=1100;coutii0,没有正正常水深深enddl;elseeHo=HHO(QQ,I,N,MM,B);cout正正常水深深：HOO(Q,I,NN,M,B)enndl;couutenddl;READ:couutDSNSS;HDD=Hkk;cout水水深HDD:HDD 步步长:DDS 步

20、数:NSHk)|(HHD=Hk)&(HHDHHo)DR=-1;ccoutteendll; couut 控制断断面上游游的水面面线enndl;elseeDR=11;cooutenndl; ccoutt 控控制断面面下游的的水面线线Hoo)&(HDDHkk)|(HoHk)&(HHDHHk)HB=HHk;elseeHB=HHo;for(L=22;L=NSS+1;L+) SL=(LL-1)*DSS;if(faabs(HLL-1-Hoo)00.00005)HL=Ho; VL=VLL-1;elseHL=ERFF(fee,HL-11,HHB,00.00001); VL=V2; J11=J22; E1=E2;

21、couteendll;cout L HH(L) V(L) S(L)eendll;cout (m) (mm) (m)eendll;couteendll;for(intt a=1;aa=NNS+11;a+)cout a seetprreciisioon(33)settiossflaags(ioss:ffixeed)Ha ssetppreccisiion(3)seetioosfllagss(ioss:ffixeed)Va ssetppreccisiion(2)seetioosfllagss(ioss:ffixeed)Saenndl;retuurn 0;计算结果见见表7，水面面线及边边墙线变变化见图图

22、1。表7 泄槽槽水面线线计算过过程 LINK Exxcell.Shheett.122 E:LLearrn课内学学习水工课课设溢洪道道计算数数据.xxlsxx Shheett3!RR20CC1:RR29CC4 a f 55 hh * MMERGGEFOORMAAT LH(m)V(m/ss)S(m)14.43116.43023.66337.77991033.40998.35772043.23668.80553053.10339.18334062.99449.51555072.90449.81336082.825510.08857092.757710.333580掺气水深安安全超高高h=00.5mm

23、图 1 水水面线及及边墙高高度线4.1.33消能防防冲计算算消力池跃前前水深hhc=22.7557m，跃跃前断面面弗汝德德数=22.0则跃后水深深水跃后水面面跌落消力池深度度d=hhT-33.5-Z=66.877-3.55-2.22=0.887m消力池长度度L=00.86.99(hT-hc)=5.5524.1113=22.7m消力池后设设有海漫漫，其长长度L=，海漫漫材料采采用浆砌砌块石，其其厚度为为1.5m。海海漫末端端设有防防冲槽，其其深度为为2.00m，宽宽度为44.0mm，上、下下游坡度度系数为为2。4.1.44渗流计计算闸室上下游游水头差差为2.94mm，由改改进阻力力系数法法计算控

24、控制段渗渗流情况况。各段段水头分分界如下下图2。将渗流区按地下轮廓分为若干典型渗流段，并利用表6计算各段的阻力系数及。对图2中的的10个个典型段段渗流段段的阻力力系数和和水头损损失分别别计算，计计算结果果见表77。图2 计算算的地下下轮廓及及典型段段（单位位：m）表8 渗流流的阻力力系数、水水头损失失计算表表段编号0.57990.08550.72000.80331.12661.12660.80330.72000.08550.57990.25770.03880.31990.35660.50000.50000.35660.31990.03880.25774.2 控控制段稳稳定计算算4.2.11计算

25、公公式：抗滑稳定计计算公式式根据溢洪洪道设计计规范（SSDJ3341-89），溢溢洪道闸闸基底面面的抗滑滑稳定安安全系数数按抗剪剪断或抗抗剪强度度公式计计算：（抗抗剪断） 式中：K按抗抗剪断强强度计算算的抗滑滑稳定安安全系数数；闸体混混凝土与与基岩接接触面的的抗剪断断摩擦系系数；C闸体体混凝土土与基岩岩接触面面的抗剪剪断凝聚聚力；作用于于闸体上上的全部部荷载对对计算滑滑动面的的法向分分量；作用于于闸体上上的全部部荷载对对计算滑滑动面的的切向分分量；A闸体体与基岩岩接触面面的截面面积。地基应力计计算公式式式中：合力距距闸底中中心点的的偏心距距（m）；底板沿沿水流方方向的宽宽度（mm）； AA闸闸

26、室基础础底面积积（m ）； MM作作用在闸闸室上的的全部竖竖向和水水平向荷荷载对于于基础底底面垂直直水流方方向的末末端的弯弯矩（KKNm）；地基应应力（KKpa）；4.2.22荷载组组合：施工完建期期：上下下游无水水。正常情况：上游为为正常蓄蓄水位，关关闸挡水水，基础础排水措措施有效效。非常情况：上游为为校核洪洪水位，开开闸放水水，基础础排水措措施有效效。4.2.33列表计计算：完建工况：图3 完建工况下溢洪道闸室段计算图图3 完建工况下溢洪道闸室段计算图表9 水闸闸上下游游无水时时地基受受力情况况表部位计算式重量（KNN）力臂（m）力矩M（KKN.mm）底板W140.755133255132

27、433.755101324337.55闸墩W20.3952252473.7510247377.50.39522519525公路桥W332.251325731.22517.2125777.5工作桥W4450.4413325522626.7151555.44.600.413254.600.413253.200.41325闸门W515.79.884615.44484923.52启闭机W663.029.884118.3386.7793.115194444.5771906224.557则基底压力力：平均基底压压力为774.779Kppa，基基底应力力均为负负，满足足要求。正常情况：图4 正常常工况下下溢洪道道闸室计计算简图图表10正常常蓄水位位工况下下地基受受力情况况表力的名称计算式竖直力（KKN）水平力（KKN）力臂（m）力矩M（KKNmm）水闸自重W194444.5771906224.557有