毕业设计_守口堡混凝土实体重力坝设计说明书

第一篇 守口堡混凝土实体重力坝设计说明书 第一章 工程概况 第一节 工程简况 守口堡水利枢纽工程位于南洋河支流黑水河上，坝址位于阳高县城西北二十华里守口堡村北500米处，坝址以上控制流域面积291平方公里，本水库是以防洪为主，结合灌溉等综合利用的中型水利工程。正常储水位1242.0米，总库容1020万立方米,其中兴利库容 740万立方米，死库容 496.2万立方米。 本工程为三等工程，大坝按Ⅲ级建筑物设计。设计洪水为100年一遇，校核洪水为500年一遇。设计洪水位为1245.938米，设计下泄流量为362.6m3/s，相应的下游水位为1200.5米，校核洪水位为1248.348米，校核下泄流量为1281.5m3/s，相应下游洪水位为1202.0米。 守口堡水利枢纽工程大坝由挡水坝、溢流坝、底孔坝段等建筑物组成。坝顶高程1248.2米，最大坝高60.2米，大坝为混泥土重力坝，坝顶总长350米。溢流坝顶高程为1242.0米，溢流前沿总长30米，共俩孔，每孔宽15米。挑流鼻坎高程为1205米，挑射角30。；泄流底孔地板高程为1203米，控制断面尺寸为4×4㎡，检修闸门采用平板门，工作闸门采用弧形门，进口采用压板式进口，挑流鼻坎高程为1204.0米，挑射角为30。。 宽缝重力坝的宽缝部分用废弃的风化石料填筑，以减少宽缝处混泥土面的温度变化幅度，避免产生裂缝；同时又节省模板，便于搭脚手架，施工安全。坝体混泥土防渗墙厚6～11米，下游在地面以下采用浆砌石墙，地面以上采用预制混泥土板作模板。 坝基为花岗片麻岩，基岩摩擦系数f=0.95。大坝按地震烈度七度设防。 基础处理主要是挖除风化层，对坝基采取灌浆等加固和防渗处理措施。 第二节 工程建设的作用及意义 守口堡水利枢纽工程下游黄、黑水河两岸有土地7万亩，土质肥沃、地势平坦，其中耕地面积约为63万亩，另外其下游有京包铁路、同张公路、部队营房、村庄及农田，故水库的首要任务是防洪，另外一重要任务是灌溉，通过水库调蓄，充分利用水源，灌溉农田53000亩，其中新增灌溉面积近4万亩；通过水库蓄清缓洪，可以延长灌溉时间，扩大灌溉面积，并可有计划的进行洪淤造地，正常年份可灌溉2万亩，通过水库调洪，消减洪峰力量，延长行洪时间，可减少对其下游铁路、公路、村庄、农田的威胁；工程变潜流为明流，可减少阳高滩地的地下水补给，有利于下游盐碱地改良。 第三节 水利枢纽特性参数 根据守口堡水利枢纽工程规模、效益及在国民经济中的重要性，由水利水电工程分等指标《水工建筑物》表2-1确定该工程为三等工程。根据水电工程等级划分及设计，该工程建筑物的设计级别如表1-1： 表1-1 守口堡水利枢纽工程建筑物的设计级别 工程级别 主要建筑物级别 次要建筑物级别 临时建筑物级别 三 3 4 5 大坝的结构安全级别为3级，次要建筑物如导墙的结构安全级别为4级。该工程大坝按百年一遇洪水设计（p=1%），按五百年一遇洪水校核（p=2%）。 水库死水位选择考虑的主要因素:其一，保证自流灌溉所必须的引水工程；其二，考虑水库泥沙淤积的需要。对泥沙淤积太严重的河流，可用死库容作为淤沙库容，其容积大小根据水库预期使用年限计算确定，所以死库容由淤沙库容确定即V死=V沙。详细计算见计算书第一章。 表1-2 水库特性数据参数表 项目 数据 备注 坝址河床高程（m） 1200.00 坝顶高程（m） 1245.9 正常蓄水位（m） 1242.0 经来用水分析由灌溉制度确定 汛期水位（m） 1237.9 汛期灌溉和防洪要求 设计洪水位（m） 1245.9 调洪计算求得 校核洪水位（m） 1248.2 调洪计算求得 死水位（m） 1231.0 泥沙淤积库容确定 泥沙淤积高程（m） 1196.0 下游河道安全泄量（m³/s） 450 总库容（万m³） 1020 兴利库容（万m³） 740 用水调节计算 死库容（万m³） 496.2 淤沙库容 调节库容（万m³） 614.6 防限水位到校核水位间库容 表1-3 枢纽下泄流量及下游水位参数表 项目 数据 备注 校核洪水位下泄流量（m³/s） 1281.5 调洪计算求得 设计洪水位下泄流量（m³/s） 362.6 校核洪水下游水位（m） 1202.0 由库容曲线查得 设计洪水下游水位（m） 1200.5 由库容曲线查得 表1-4 枢纽工程特性表 大 坝 坝型 混凝土重力坝 上游坝坡0.1，下游坝坡0.75 坝体总长（m） 350 最大坝高（m） 60.2 坝底宽度（m） 42.30 交通桥宽度（m） 5 挡水坝段 坝体分段 24 溢 流 坝 堰型 WES堰 上游坝段采用三圆弧 堰顶高程（m） 1242.0 溢流段孔数（孔）-净宽（m） 2-15 校核洪水泄流能力（m³/s） 13.7 单宽流量 设计洪水泄流能力（m³/s） 12.3 单宽流量 坝面定型设计水头（m） 3.9 排 沙 泄 洪 洞 型式 压板式进口无压洞 进口底板高程（m） 1203.0 孔数（孔）-断面尺寸（m×m） 1-4×4 平板检修闸门（m×m） 起重机启闭 弧形工作门尺寸 固定式启闭机 定型设计水头（m） 42.9 设计洪水泄流能力（m³/s） 0 校核洪水泄流能力（m³/s） 598.8 第二章 设计基本资料 第一节 流域概况及水文气象资料 一、流域概况 黑水河发源于内蒙古自治区丰镇县浑源窑子乡旗杆梁村北的平顶山南麓，流流至守口堡村附近穿过长城进入山西省阳高县境内，自守口堡出山后，以西北-东南方向进行，到北徐屯流入柳林河，于天镇县刘家庄汇入南洋河，属于永定河支流。黑水河河道坡度陡，洪水凶猛、历时短，含沙量有时最大约有50%,因水呈黑色，故名黑水河。河道全长65公里，流域面积363平方公里，总落差510米。守口堡以上流域几乎全在内蒙古自治区境内。 发源于阳高县长城乡左家夭村的黄水河，自张小村出山后以西北-东南运行，经西园、李官屯、阳高县东关到北徐屯与黑水河汇合成柳林河。 黑水河守口堡坝址以上流域面积为291平方公里，河长38.1公里，流域平均宽度7.64公里，平均河道纵坡16.8‰。 流域属于温带重半干地区。下垫面为古老的太古界变质岩，海拔在1300-2334米之间，为剥蚀构造断块中低山地貌。河网发育，植被差，水土流失严重。库区两岸地势高峻，守口堡坝址以上主要支沟有11条，几乎沟沟都有泉眼，小的泉眼数量很多，因此河道常年清水不断。二道边以下多裸露石山，覆盖土层较薄，耕地不多，二道边以上沟谷附近耕地增多，黄土覆盖加厚，裸露石山仍占百分之六、七十以上。按水文产汇流特征分类属于变质岩石山区。 整个流域属于内蒙古大陆性气候，冬季长而寒冷，干燥多风。春季少雨，十年九旱。气温年、日变幅均较大，降雨量较小，且多以暴雨形式集中于七、八两月。蒸发量很大。冰冻厚度及冻土层厚度均较厚。 下游的阳高县城周围与天镇县合为一个小型盆地——阳天盆地。黄黑水河灌区地处阳高县城西北，系云山、龙混山脚下的冲积扇，地势西高东低，地面坡度由1/20～1/100逐渐减缓为1/100～1/300，属于边山缓坡区。 灌区土壤为洪积或坡积的砂壤土和亚沙壤土。土层疏松、渗透性强，保水保肥能力较弱。地下水埋深：中部大约为20-40米，西北部边缘地区较深，自西北向东南逐渐变浅，补给阳高滩地。灌区范围北起长城，南至京包线，西至义合，东到李官屯。包括城关和孙仁宝两个乡、13个自然村。 二、气候特征 1、气温 多年平均气温 7.1℃ 极端最高温度 35.7℃（1978年7月6日） 极端最低温度 -27.6℃（1972年1月26日） 表1 月气温特征℃ 项目 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 平均气温 -10.1 -7.2 0.3 8.9 16.1 20.3 21.4 19.8 14.2 8.0 -1.3 -8.2 最高温度 12.2 16.1 18.5 30.3 35.3 35.3 35.7 35.5 29.8 25．7 20.7 9.4 最低温度 -27.6 -25.9 -21.0 -9.8 -1.3 6.4 11.0 4.1 -2.6 -9.8 -16.5 -25.2 注：平均每年日气温稳定通过0℃的天数为232天（天镇县资料） 2、霜期 霜期开始日期 最早9月22日 平均10月4日 霜期终了日期 最晚5月14日 平均4月29日 平均全年无霜期 157天 3、相对湿度（天镇县资料） 表2 月相对湿度 项目 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年 相对湿度% 平均 46 46 45 41 39 51 68 70 61 54 51 48 52 最小 2 0 0 0 0 2 9 12 4 3 2 5 0 4、地面温度 多年平均地面温度 9.76℃ 极端最高地面温度 66.5℃（天镇） 极端最低地面温度 -34.4℃（天镇） 低温最低小于0℃的日期 初期 最早 9月2日 平均9月25日 终期 最晚 5月21日 平均5月12日 地下10厘米土壤冻结日期 冻结 最早 11月12日 平均10月21日 解冻 最晚 3月26日 平均 3月12日 最大冻土深度 135厘米 5、风力特征 多年最大风速 22～25m/s 风向W、NW 多年平均风速 3.0m/s 最多风向NW 大风日数 31.3天/年 最大设计风速（全年） 17.0m/s 汛期最高水位吹程 1.3km 6、降水 多年平均降雨量 415.2mm 最大年降雨量 658.6mm 最小年降雨量 204.1mm 经水文降雨分析，守口堡水库设计年降雨量如表3 表3 守口堡水库设计年降雨量 单位mm 统计参数 各种保证率设计年降水量 均值 CV CS/CV 20% 25% 33.3% 50% 75% 95% 415.2 0.34 2.0 526.9 499.9 461.7 399.4 313.1 213.8 多年平均汛期降雨量（6-9）为318.0mm 汛期降雨量约占全年降雨量的76% 7月份和8月份降雨量约占全年降雨量的54% 多年平局月降雨量大于0.1mm的日数统计如表4（天镇站） 表4 多年平均月降雨量大于0.1mm的日数统计表 月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年 日数 2.0 2.8 5.2 5.3 7.0 11.6 16.0 13.8 9.2 5.6 3.0 1.0 82.4 7、蒸发 多年平均蒸发量 1835.3mm 多年平均水面蒸发量 1082.8mm 干旱指数 2.61 表5 多年平均逐月水面蒸发量表 单位 mm 月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年 蒸发量 27.5 33.5 51.4 125.2 182.9 169.0 130.0 110.9 98.9 78.6 45.1 29.8 1082.8 三、水文资料 1、设计年来水量 坝址以上流域内多年平均来水量1940万平方米，其中清水径流量为1362万立方米，占70.2%：地表径流深19.9mm，占29.8%。年来水量最多的是1964年，为3044万立方米：最少的是1972年为1389万立方米，极值比为2.2。 表6 设计年来水量统计特征表 单位：万立方米 统计参数 各种保证率世界年来水量 均值 CV CS/CV 20% 25% 33.3% 50% 75% 95% 1940 0.25 6.0 2275 2171 2031 1824 1584 1391 表7 年来水量月分配表 单位：万立方米 保证 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 25% 115.7 104.5 222.4 162.1 141.6 127.3 186.9 316.2 401.4 162.6 114.4 115.7 2171 50% 115.7 104.5 179.4 135.5 125.9 142.9 146.2 221.9 235.3 187.3 113.8 115.7 1824 75% 115.7 108.0 142.3 136.7 121.9 130.5 144.4 181.2 131.5 138.4 118.7 115.7 1584 2、设计洪水 表8 设计洪水成果表 单位：立米/每秒 万立方米 项 目 统计参数 各种频率设计值 均值 Cv Cs/Cv 0.1% 0.2% 0.5% 1% 2% 5% 10% 20% 洪峰 157 1.00 3.0 1609 1420 1176 998 816 591 429 280 1日洪量 254 0.92 3.0 1862 1649 1370 1176 985 724 538 363 3日洪量 295 0.88 3.O 2057 1825 1522 1304 1097 817 614 422 表9 设计洪水过程线 小时.秒立方 序号 百年一遇洪水p=1% 五百年一遇洪水p=0.2% 千年一遇洪水p=0.1% 时间t 流量Q 时间t 流量Q 时间t 流量Q 1 0.00 0.0 0.00 0.0 0.00 0.0 2 3.14 57.1 3.14 77.5 3.14 86.8 3 12.56 0.0 12.56 0.0 12.56 0.0 4 26.00 0.0 26.00 0.0 26.00 0.0 5 37.00 0.0 37.00 0.0 37.00 0.0 6 37.24 26.9 37.24 37.5 38.00 107.0 7 37.73 137.0 37.72 192.0 39.00 332.0 8 38.22 604.0 38.20 847.0 40.00 1609.0 9 38.70 902.0 38.67 1266.0 41.00 1151.0 10 38.94 951.0 38.91 1331.0 42.00 741.0 11 39.43 998.0 39.39 1420.0 43.00 468.0 12 39.67 967.0 39.63 1357.0 44.00 291.0 13 39.92 907.0 39.87 1273.0 45.00 181.0 14 40.16 824.0 40.11 1156.0 46.00 110.0 15 40.65 555.0 40.59 783.0 47.00 67.5 16 41.37 306.0 41.30 440.0 48.00 43.1 17 42.35 182.0 42.26 272.0 49.00 27.9 18 43.32 117.0 43.21 177.0 50.00 14.5 19 44.29 80.8 44.17 122.0 51.00 9.4 20 45.26 54.9 45.13 81.7 52.00 5.2 21 46.96 28.9 46.80 41.3 53.00 5.1 22 48.91 11.0 48.71 15.4 54.00 4.8 23 50.12 4.0 49.91 5.6 55.00 4.1 24 51.82 0.0 51.52 0.0 56.00 0.1 3、历史洪水调查 据高阳县志记载和调查访问，从1529年（明嘉靖七年）到1917年（明国六年）黑水河共发生四次大洪水：1529年、1694年（清康熙三十二年）、1862年（清同治六年）和1917年。据传1917年的大洪水将一块约9.2×3.3×2.5立方米、重200余吨的大石头向下游推移了200多步（约240米）。根据洪水痕迹推算（河床糙率采用n=0.055）洪峰流量为1085秒立方米。重现期为百年一遇。洪水过程是：凌晨4时许（天刚蒙蒙亮）起涨，8时许（早饭时）最大，中午12时左右（午饭时）退去一半，洪水总历时约8～10小时，三天后河上方能过人。 序号 高程m 面积×104㎡ 库容×104m3 1 1200 0.00 0.00 2 1205 2.77 3.88 3 1210 7.64 25.46 4 1215 14.44 80.03 5 1220 21.57 169.15 6 1225 30.15 298.03 7 1230 38.73 469.56 8 1235 47.24 684.24 9 1240 55.83 941.46 10 1245 64.60 1242.22 11 1250 70.97 1580.82 4、泥沙 表10 守口堡水库水位-库容、面积曲线 本流域没有实测泥沙资料，原《初步设计报告》根据《山西省水利设计参考手册》所附的侵蚀模数图，查的本流域侵蚀模数为每立方公里1500吨。水文分析报告借用下垫面产沙条件大体相似的唐峪河恒山水库泥沙分析成果中龙蓬峪的侵蚀模数每平方公里2455吨，求得守口堡水库年来沙量为71.4万吨，其中包括推移质15.2万吨。 泥沙干容重：推移质1.68t/m3,悬移质1.53t/m3,孔隙率0.42。 5、水库特性 根据万分之一地形图求得守口堡水库水位—库容、面积曲线见表10。 6、下游水位流量关系 根据坝址下游河道纵坡及河道横断面用均匀流公式计算得水位-流量关系曲线见表11。 表11 下游水位-流量关系曲线 m3/s 水位m 断面位置（坝轴线下游） 100m 200m 1196.0 0 1196.5 10 1197.0 25 1197.5 0 47 1198.0 20 82 1198.5 47 132 1199.0 80 215 1199.5 125 320 1200.0 185 480 1200.5 285 675 1201.0 410 915 1201.5 585 1170 1202.0 850 1400 1202.5 1120 1640 1203.0 1390 1203.5 1650 第二节 工程地形地质条件 一、地貌 库区山坡多系由太古代的花岗片麻岩及第四纪的黄土覆盖，山顶大部分为片麻岩组成，黄土覆盖很薄甚至没有，整个库区皆为荒山野岭。河宽约130～200米，河床内大卵石、漂石很少，多为小的块石、粗砂及泥土掺杂，淤积较厚，河床西侧台地种植谷子、黍子、山药等。河两岸支沟沟口均有泥沙卵石形成的冲积堆。 坝址两岸皆为50～90米高的石山，岩石为大粒径花岗岩及花岗片麻岩，表面风化严重，破碎层厚度一般在2～5米左右。两岸均夹有4～5条基本直立、致密而坚硬的石英山脉。 二、地层 库区为古老的变质岩区和第四纪黄土坡积层及近代冲击层，由新至老概述如下： 1 第四纪地层 近代冲积层：主要分布于河床及河漫滩的台地上，河床中多为粗砂及砾石，并有少量的卵石，其成份多为花岗片麻岩及角闪片麻岩风化后的产物。砂的成份以石英、长石为主，及少量的云母片。大的卵石为片麻岩。 坡积层:多分布于河流两岸山坡山麓等近山地带，成份和颜色等都与山体上方的岩石性质有密切的关系，以片麻岩碎屑及泥沙掺杂。其机械成份也颇不一致，粗大的是半棱角状片麻岩石块、岩石碎屑;中等者一般为豆状大小且带棱角的碎屑；最小着则为粘土及黄土一类，并以后者为主。坡积物上部多为片麻岩碎块，棱角状土分布于其中，无分选性；下部颗粒逐渐变细，亚粘土逐渐增加。由于坡积物的成因是基岩风化物借重力的作用及雨水的搬运，而在山坡或山麓堆积下来，股微具棱角。 黄土：主要分布于出山口处得黄土丘陵区，其次分布在库区的山顶（覆盖于片麻岩上，厚度较小）及山坡的梯田上。黄土成份以粉砂为主，用肉眼可以看出黄土特性，大空隙，颜色为黄色。 2 太古代 片麻岩分布于各山包及山坡上，其中包括花岗片麻岩、角闪片麻岩及岩脉等。花岗片麻岩颜色为绿黄色、灰色，成份以石英为主含少量的长石、云母片或角闪石，质地异常坚硬；还有以石英、长石、云母片为主的一种花岗片麻岩，质地软且风化严重。角闪片麻岩颜色为灰黑色，成份以角闪石为主，其次为石英、长石。软弱岩层与坚硬岩层一般呈互层。 铁质石英岩脉为黑褐色，质地较坚硬，比重也较大。 三、岩层产状及构造 坝址右岸为单斜构造，走向东南-西北，倾向库外，对储水不利。但在基岩内夹有白色火成岩，呈粒状，有截水能力。表层风化比较严重，风化层厚2米左右。 坝址左岸岩石走向东北-西南，倾向东南、西北，岩石为直立，可能有些透水。山头及长城以南均为风化的花岗片麻岩，表层破碎比较严重，风化层厚度约2～5米。 坝址两岸的石英岩脉夹层有阻水作用。 库区两岸的岩石构造与风化程度，大致与坝址处相同。 四、河床覆盖层 1957年曾在河床中钻探一空，孔深14.7米，于9.8米深处见岩石，配合沿坝轴线电测分析，河床基岩深度由右岸向左岸依次为3-7-9-10米，1958年，截水墙基坑开挖长173米，宽11米，绝大部分基岩埋深子啊10米左右。风化岩厚度3～6米。 五、地震 1989年2月阳高县地震局确定：守口堡水库地区地震基本烈度为七度。 第三节 筑坝材料力学性质及施工件 一、天然建筑材料 1．河卵石及砂砾石料 在坝址附近，河卵石及砂砾石料极为丰富。从坝址上游1200米到下游1000米之内，估计可开采卵石8.2万立方米，砂砾石料则储量更大，用之不歇。 2.砂料可以从河床开挖，经加工便可使用。 3.石料分布于坝址上下游两岸，清出风化层后，用之不尽。 表12 钻孔剖面柱状图 深度（米） 钻孔剖面柱状图岩性描述 0.00 河床表面为粗砂及砾石，有少量的卵石，空口高程1200米 1.45 饱和灰黑色，一般直径5～60毫米，最大直径105毫米含有中细砂约占30%及云母片（碎石） 3.60 饱和灰黑色，含有碎石约占30%，直径3～85毫米 5.75 饱和灰黑色，含有碎石，砾石和卵石，最大直径105毫米及含有少量的粘土 9.40 灰黑色，含有碎石约占30%，中间夹有风化片麻岩（细砂） 14.70 棕深色，含有石英、长石。岩石坚硬但有裂缝，上部破碎漏水严重（花岗片麻岩） 4．土料 ① 守口堡村西得西山坡上，为本土最好的黄土，储量为35万立方米，运距1公里。 ② 守口堡村西得北山坡，初估黄土储量5万立方米，土质一般，运距500米。 3 孤山庙沟，过长城的南山坡，估计储量为20万立方米，土质一般，运距1公里。 4 以上四羊圈沟以南的山坡上，一般黄土储量10万立方米，运距1公里。 处黄土料场，共计储量10万立方米、运距1公里内。 5 红、白两色优质粘土，分布在孤山庙沟和长城相交处的东北山坡上，估计可以出土11万立方米，运距1公里左右。 黄土的①②两个料场，运输需要爬坡；③④两料场运输需要跨沟过河；仅粘土料场运输可顺坡而下直达坝上，条件较好。 5.开挖边坡可参考表13。 表13 开挖边坡（供参考） 岩石的风化程度 岩石的破碎程度 边坡坡度与高度值 高15米以内 高30米以内 高40米以内 微风化至中等风化 节理较多 1；0.26～1:0.3 1:0.3～1:0.5 1:0.5 节理发育 1:0.3～1:0.5 1:0.5 1:0.5～1:0.75 强风化 节理较多 1:0.3～1:0.5 1:0.5 1:0.5～1:0.75 节理发育 1:0.5 1:0.5～1:0.75 二、建筑材料物理力学特性 1.基岩物理力学特性见表14。 表14 基岩物理力学特性 项目 单位 花岗片麻岩 粗粒花岗岩 比重 t/m3 2.70 2.60 孔隙率 % 1.5 1.7 容重 t/m3 2.66 2.56 吸水率 % 0.4 0.25 抗压强度 干 kg/cm2 800 700 湿 625 590 软化系数 0.78 0.84 摩擦系数 0.71 0.61 弹性系数 kg/cm2 3×105 2×105 泊桑比 0.35 0.35 渗透系数 新鲜 cm/s 8×10-5 半风化 3×10-3 抗剪强度 岩石/混泥土 0.70 牢固系数 进出口及断层带 2 0.60 其它 6～8 弹性抗力系数 进出口及断层带 kg/cm2 40 其它 160～250 2.筑坝材料及岩基的物理性质见表15。 表15 筑坝材料及非岩石地基的物理力学性质 名 称 项目 筑坝材料 非岩石地基 回填黄土 回填砂卵石 堆石及垫层 风化岩筑坝 坝基砂卵石 阶地黄土 比重 t/m3 2.70 2.70 2.70 2.70 2.70 2.70 孔隙率 % 37 28 30 30 30 41 干容重 t/m3 1.70 1.95 1.90 1.90 1.90 1.60 饱和容重 t/m3 2.70 2.23 2.20 2.20 2.20 2.01 湿容重 t/m3 2.01 2.05 2.00 1.88 浮容重 t/m3 1.07 1.23 1.20 1.20 1.20 1.01 内摩擦角 水上 23 36 42 34 水下 34 40 32 34 20 粘着力 kg/cm2 0.2 渗透系数 cm/s 3×10-6 2×10-3 1×10-1 4×10-4 5×10-2 1×10-5 三、施工条件 1.三材来源 ①钢材：根据指示，可自包头、太原、长治及邯郸等城市运入。 ②木材：可自山西或内蒙古自治区调入。 ③水泥：可由山西省大同市调入。 2.交通 坝址处有乡级公路北达内蒙古自治区丰镇县，南抵阳高县。经阳高县的铁路线为京包电气铁路，公路为同张铁路。坝址距阳高县城10公里。阳高县至大同的铁路运距57公里，经大同至太原的铁路运距348公里。 3.施工机械及技工由山西省水利局负责，普工由当地解决。 第四节 工程设计要求 一、工程设计补充条件 1.百年一遇洪水时，下游河道安全泄量≤450m3/s。 2.灌溉总干渠位于右岸，正常引水流量2.0m3/s，加大引水流量2.3m3/s。 3.已施工的截水墙，厚11米，已砌至河床表面，若利用需进行防渗和加固处理。 4.堆沙库容20～30年淤积量计算。 5.根据用水调节计算确定水库兴利库容为640万立方米。 6.在进行主汛期的7月1日时灌溉要求水库保证储水量为232万立方米。 7.库区淹没损失 ①淹没守口堡村河滩高产良田200亩。 ②淹没通往内蒙古的乡级公路一条，需另开新路3000米。 二、附图 1. 守口堡水库库区地形图一张 1:2000 2. 守口堡水库坝址地形图一张 1:1000 3. 守口堡水库坝址轴线横断面图一张 1:500 4. 黑水河水系图一张 1:50000 5. 主要建筑工程单位估价汇总表 第三章 洪水调节计算 第一节 水库调洪任务 水库防洪的任务：一是修建泄洪建筑物，保护水库不受到洪水夷顶造成大坝失事；二是设置防洪库容，储纳洪水或阻滞洪水，减轻下游地区的洪水威胁，以保证下游防护区的安全。同时可通过兴利调节计算，可以把枯水年的径流重新分配，满足下游用水部门的要求，由于天然河流水资源存在着利弊两重性，又由于该库区下游京包电气化铁路。村庄、农田以免受到洪水威胁，因此对水库在设计和运行时必须首要注意水库的防洪问。 水库调洪主要是拦储洪水、消减洪峰、延长泄洪时间，使下泄流量能安全通过下游河道。调洪计算的任务是在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下，根据已知的设计入库洪水过程线、水库地形资料，拟定泄洪建筑物的型式和尺寸、调洪方式。通过调洪计算，推求出水库出流过程、最大下泄流量、防洪库容和水库相应的最高洪水位。 第二节 水库枢纽的防洪标准 在制定防洪设计标准时，考虑到水库承担下游铁路、公路、村庄、农田的防洪任务。故除要考虑水库枢纽的水工建筑物自身的安全防洪标准外，还要考虑下游防护对象。当此标准的洪水发生时，通过下游河道的最大泄量不超过河道的允许泄量或控制水位。一般水工建筑物防洪标准要高于防护对象的防洪标准，因为大坝一旦失事，造成水体突然泄放，其后果相当严重，有时当防洪对象的防洪任务非常重要时，两者也可能相等。 水电工程的建筑物的设计标准取决于建筑物的等级，并分为正常使用（设计标准）和非正常运用（校核标准）两种情况。根据《水工建筑物》表6-1即永久水工建筑物正常使用的洪水标准查得3级建筑物对应的洪水的重现期为50～100年，由表6-2即永久性水工建筑物非正常运用的洪水标准下限值查得混泥土坝的洪水重现期为500年（3级水工建筑物）。 综上所述，该水利枢纽的设计标准为100年一遇的洪水考虑，校核按500年一遇的洪水进行。 第三节 调洪计算的原理和方法 调洪计算的原理是在水量平衡和动力平衡的支配下进行的。水量平衡用水库水量平衡方程表示，动力平衡可用水库蓄水池方程来表示。调洪计算就是从起调开始，逐时段连续求解这两个方程。 水库水量平衡方程： 式中： ， 时段 始末的入库流量m³/s； ， 时段 始末的出库流量m³/s； ， 时段 始末的水库蓄水量m³/s； 计算时段，s，其长短的选择应以能较准确的反映洪水过程线的形状为原则。陡涨陡落的 取短些，反之，取长些。 水库蓄泄方程： 式中： q 下泄流量，m³/s v 蓄水量，m³/s 第四节 水库调洪计算方案的确定 水库枢纽调洪计算利用程序包采用试算法进行计算。根据当地的水文情况及汛期前用水和防洪要求，进行调洪计算的起调水位为1237.9米。调洪计算方案的比较如下： 方案1 方案2 方案3 泄 水 建 筑 物 溢 流 堰 净 宽 m 30 28 26 堰顶高程m 1242.0 1242.0 1242.0 排 沙 孔 尺 寸 ㎡ 4×4 4×4 4×4 底板高程m 1203.0 1203.0 1203.0 运 行 方 式 溢 流 堰 自由泄流 自由泄流 自由泄流 泄 水 孔 闸门控制 闸门控制 闸门控制 最 大 泄 量 P=1% 362.6 362.6 362.6 P=0.2% 1281.5 1243.0 1192.9 最 高 水 位 P=1% 1245.938 1245.938 1245.938 P=0.2% 1248.173 1248.348 1248.403 以上三种方案的比较分析如下 方案一 P=1%时，最大泄量362.6m³/s小于下游允许下泄流量450m³/s；p=0.2%时，消减洪峰比1281.5/1420=90.2%。 方案二 p=1%时，最大泄量343.6 m³/s小于下游允许下泄流量450m³/s；p=0.2%时，消减洪峰比1243.0/1420=87.5%。 方案三 p=1%时，最大泄量343.6 m³/s小于下游允许下泄流量450m³/s；p=0.2%时，消 减洪峰比1192.9/1420=84.0%. 三种方案比较，综合各方面因素考虑，方案一消减洪峰量大，所以选择方案一。 第五节 调洪计算成果及结论 设计方案的调洪计算成果如表： 洪水频率 洪峰流量m³/s 起调水位m 上游最高水位m 最大下泄流量m³/s 最大单宽流量m³/s 泄洪底孔泄量 溢流堰泄量 总泄量 泄洪底孔 溢流堰 P=1% 998 1237.9 1245.938 362.6 0 362.6 90.65 0 P=0.2% 1240 1237.9 1248.173 368.4 913.1 1281.5 92.1 30.44 守口堡水库设计洪水位1245.938m，相应的下泄流量362.6m³/s，查水位流量曲线得下游100m处水位1200.5m；校核洪水位1248.173，相应的下泄流量1281.5m³/s，查水位流量曲线得下游100m处水位1202.0m。 第四章 坝型选择和枢纽布置 第一节 坝轴线选择 根据枢纽处的地形条件，坝轴线应设在河谷最窄的横断面处，并尽可能使河床砂卵石层截水墙轴线最外，由于右岸山脊伸入河床部分厚度30～56米较小，坝轴线在右岸的变化范围不能太大，左岸岸坡向下游逐渐变陡25°～38°，岸坡过陡不利于土石坝与岸坡的连接，由地形条件可知坝轴线如果在原截水墙轴线上，向上游或向下游平稳，则轴线在河床部都将伸长。 由枢纽的地质条件，两岸及河床岩基均为太古代花岗片麻岩，两岸基岩风化层厚2～5米裂隙发育，抗压强度为700～800kg/cm2。坝区现有工程措施条件，坝基透水层截水墙轴线基本位于河床最窄断面处，与左岸岸坡等高大体垂直，而与右岸山脊夹角40°～45°，因此坝轴线的选择应考虑防渗体与坝基防渗截水墙的相互关系。否则就需重修截水墙或增加坝体防渗体与坝基截水墙之间连接的工程量。如果坝轴线以右岸山脊顺势延长到左岸或直线布置，坝轴线在左岸坡长度可减小30～50米，但此岸坡较陡约为37°，有利于坝体与岸坡的连接，截水墙轴线与坝体轴线交角约40°左右，二者最大距离100米，重修截水墙工程大约开挖3.5万立方米，混泥土2万立方米，回填砂砾石约1.6万立方米，大大增加了投资，若采用防渗连接措施，工程处理难度大，且易出问题。故坝轴线在河床左岸以原截水墙轴线方向为准，对原截水墙进行必要的补强加固。 对于右岸的坝轴线布置原则：①尽可能减小与河床的坝与左岸坝轴线的转折角；②最大可能的利用右岸山脊较高的基岩布置坝体防渗设施，对于重力坝就是使用混泥土重力坝及其下游的干砌石传力垫层可能放于右岸山脊上；③尽可能减小坝体与非常溢洪道的连接长度，避免互相干扰。 综合坝区的地质、地形条件及一些客观因素，坝轴线的选择与坝型河床及右岸成一直线与原截水墙上游线重合，即北偏东78°。具体位置见地形图。 第二节 坝型选择和比较 根据水利枢纽库区设计地震烈度为7级，水库大坝为中等，坝高在50～60米之间，因此如支墩坝、大头坝等抗震性能差的坝型不宜采用。则可能经济合理的坝型有土坝、堆石坝、砌石坝、土石坝、混泥土重力坝。各种坝型优缺点比较如下： 1. 土坝 优点：利用当地材料节约三材，对地基要求低，不必开挖河床覆盖层，可减小开挖工程量，施工技术和质量控制容易，有利于搞机械化施工。 缺点：施工导流难以解决，坝身不能泄洪而库区有没有合适的垭口做溢洪道，溢洪道开挖量较大，并且由于坝址附近土料储量少且运距较远，因此土料只可用作防渗材料。 由上述分析，该水利枢纽不宜采用土坝。 2. 堆石坝 优点：利用当地材料节省建材，河床10米覆盖层可采用​​​​混泥土防渗墙免于开挖，堆体结构简单有利于机械化施工，抗爆、抗震性能好。 缺点：坝身不能过水，库区没有合适的垭口做溢洪道，致使溢洪道开挖工程量大，而且溢洪道超标准能力差，坝址施工场地狭窄，施工干扰性能大，由于河流来水含沙量较大，要有较大的排沙能力。而且的首要任务是防洪，而此种坝型泄洪问题不易解决。修粘土心墙时受地质构造、季节影响大，修建工期长，需施工技术和施工机械要求较高。 由上述可知，此方案有相当难度，应当放弃。 3. 砌石坝 优点：利用坝址附近的优良建筑石料，节省三材。坝身过水泄洪问题好解决。 缺点：需要大量人力，不易搞机械化施工，施工技术水平要求高，工期较长。 通过比较可知，如果采用砌石坝也不合理。 4. 土石坝 优点：可以就地取材，节省大量水泥、木材、钢材，减少工程的外地运输量，适合各种不同的地形，任何不良的坝址地基经处理均可筑坝。结构简单，加高方便。 缺点：坝身不能溢流，施工导流标准高。土坝中粘土施工受气候影响大。故土石坝也不宜采用。 5. 混泥土坝 优点：水库枢纽结构布置紧凑，运行管理简单、灵活。坝顶可泄流，坝身底孔泄洪能力大，库区对外交通方便。水泥、砂料运输不为困难。安全可靠，失事率较低，对地形、地质条件适应性强，泄洪问题易解决，便于施工导流，施工方便，结构作用明确，另外对水利枢纽采用混凝土重力坝有其自身的独特优势：①便于与原坝基截水墙连接；②总工程量少可使总投资减少；③混凝土重力坝建于右岸较薄的山脊上，充分利用地形条件，坝底宽度较小适应地形条件；④施工方面难度不大。 缺点：坝体应力较低，不能充分利用其材料强度，材料用量大，混凝土冷却工程量大，浇筑混凝土要求有严格的温控设施。 综合上面考虑的几种坝型，本设计决定采用混凝土实体重力坝。 第三节 重力坝设计方案枢纽布置 一、总体布置 守口堡水利枢纽重力坝设计方案，枢纽坝顶全长350m，最大坝高60.2m，坝顶防浪墙高1.1m，最大坝底宽度47.035m，枢纽从左岸到右岸依次为： 1-11坝段为左岸挡水坝段，总长164.5m，其中1坝段长15m，11坝段长14.5m，其余坝段均长15m。 12-13坝段为溢流坝段，总长30m，各坝段长15m。 14坝段为底孔排沙泄洪坝段，坝段长14m。 15坝段为挡水坝段为10。 16坝段为过渡坝段，做成弧形的，以便坝体的稳定，其长度为13.5m。 17、18坝段为挡水坝段长25m，每段长12.5m。 19-22坝段为右岸挡水坝段，总长60m，每段长15m。 23-24坝段为挡水坝段，长32m，每坝段长16m。 二、坝体溢流坝段的布置 坝体溢流坝段布置时，必须使水流能平顺流过坝体，不致使在坝面产生负压和震动，避免发生空蚀的现象，并且满足泄流的要求，尺寸足够，保证下游不产生危及坝体安全的局部冲刷，应使下泄水流平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其它建筑物的正常运行，有灵活控制下泄水流的设备。另外，还必须使过坝水流能按设计要求平顺进入下游河道，不致冲淘坝基和其他建筑物基础，其流态和冲淤不致影响其他建筑物的安全。 溢流坝段前沿长度30m，2孔，采用WES型实用堰型，堰顶高程1242.0m,自由泄流，下游采用挑流消能方式进行消能。 考虑到水流对两岸的冲刷作用，溢流坝尽量布置在主河床的位置。由守口堡水枢纽的地形图，坝轴线位置以下的河道有一处弯道，为了使水流平顺，将溢流坝段布置在河床靠左岸处。 三、排沙泄洪洞的布置 根据《混凝土重力坝设计规范》可知若坝下游有重要的农田基地、铁路干线、公路、排沙要求或在某种特殊要求下需降低或放空库容时，均需设泄水孔。该水利枢纽所设的泄水孔的主要任务是排沙、泄洪相结合使用。 由于设计枢纽位于山区河流上，河床坡度较大，流域河网发育，植被差，水土流失严重，致使入库水流含沙量较大，沙粒较粗，特别是汛期河流含沙量占全年90%以上，水库泥沙淤积问题严重，同时水库库容较小。为了保证枢纽水库的使用寿命和工程的效益，有设排沙底孔的必要和可能，另外枢纽下游有重要的铁路、公路干线、农田、村庄、人防要求必须设置泄水底孔。 底孔在枢纽中相对位置的布置中考虑到下游河道的水流平顺，底孔应布置在主河床处，因为河道右岸有转弯，故右岸转弯处泥沙淤积严重，所以将两个排沙底孔布置在主河床靠右岸的非溢流坝段。 第五章 拦河坝的设计 第一节 坝顶高程的确定 按设计洪水位和校核洪水位，并考虑波浪及安全超高的影响，确定坝顶高程及防浪墙顶高程。 设计状况下： 防浪墙顶高程=设计洪水位+ h设 校核状况下： 防浪墙顶高程=校核洪水位+ h校 h=hl+hz+hc h:坝顶高于静水位的高程； hl:波浪高度； hz:波浪中心线至静水位的高度； hc:安全加高 1、 EMBED Equation.DSMT4 多年平均最大风速v=17.0m/s;相应吹程为1.3km。 1 设计状况下： 风速取多年平均最大风速的1.6倍 V0=1.6 17.0=27.2m/s Hl=0.0166 27.25/4 1.31/3=1.13m L=10.4 1.130.8=11.47m 值大于3.5，取cth =1 故hz= 设计状况下，2级坝相应的hc=0.4m 故： =1.13+0.35+0.4=1.88m 2 校核状况下： V0=17.0m/s; D=1.3km hl=0.0166 175/4 1.31/3=0.63m L=10.4 0.630.8=7.19m hz= 校核状况下，2级坝相应的hc=0.3m 故： 0.63+0.17+0.3=1.10m 2、坝顶高程的确定 设计状况下坝顶高程=1245.9+1.88 =1247.78m 校核状况下坝顶高程=1248.2+1.10=1249.30m 取两个值中较大的作为坝顶高程，则坝顶高程为1249.3m，防浪墙高取1.1m，则防浪墙高程为1249.3-1.1=1248.2m。 第二节 非溢流坝基本剖面设计 一、坝顶宽度的设计 确定非溢流坝坝顶宽度，需要综合多方面的因素考虑： 1 强度上的要求。考虑坝顶承受较大的冲击力和其他的外荷载时，则在强度上对 坝顶最小宽度有一定的要求。 ⑵ 施工上的要求。当坝体采用某种施工机械或措施进行浇筑，有时对坝顶尺寸也有一定的要求。 ⑶ 运行上的要求。例如坝顶需作公路、人行道或通道或布置机械设备，也需要一定的宽度。 ⑷ 美观上的要求。对有些坝，常需配合适当的坝顶宽度，以使各部分的尺寸协调。 ⑸ 经济上的要求。坝顶混泥土对坝体稳定及应力有一定的影响，因此变化坝顶宽度，在理论上讲，也将影响坝体总断面的经济性，由坝顶位置一般靠近上游面，故坝顶稍宽些，大致有利一些。但实际上，坝顶宽度对整个断面的经济性的影响不是很大的，并无必要进行不同坝顶宽度的断面比较，而常根据以上所述几个条件来确定。 一般非溢流坝坝顶宽度可取坝高的8%～10%，最小尺寸不宜小于2米。故综上述各因素，取非溢流坝坝顶宽度为6米。 二、坝体横断面形状和上下游坝坡的确定 坝体断面上下游坝坡的选择，必须根据经济分析，通过对各种可能答案进行稳定和 应力计算后才能决定。若下游面有较深的水位，因而经济断面的下游坝坡在尾水位出有一个变化;若在某一高程线下，为了要满足各设计要求，断面必须向上游倾斜，形式复杂；理论经济断面的上下游坝面都为连续变化得曲面。理论经济断面虽工程量可能较少，但由于施工、布置和美观上的原因，是不宜采用的。实际实际时，常采用实际断面来代替。 对上游坡角 ，当 ＞90。时，即上游面为倒坡面，此时空库时易在下游产生拉应力，不符合稳定条件的要求，当 ＜90。时，可以借助水重来维持稳定，但满时可能在上游面出现拉应力。 根据规范要求：非溢流重力坝的基本断面型式为三角形。其顶点一般在坝顶附近，上游面可能为铅直面，上游边坡一般采用1:0～1:0.2，下游坝坡一般采用1:0.6～1:0.8，结合强度和稳定要求的最小低宽达到设计的经济性，根据经验去上游坝坡n=0.1，下游坝坡m=0.75。 上游折坡点的确定：根据经验上游折坡点应选在坝高的1/3～2/3处。考虑到坝体上要设排沙洞，为了闸门便于操作和利用上游水重来增加坝体的稳定，故选择折坡点在1210.1米处。 最终决定采用的坝体基本剖面尺寸如附图。 坝底基岩开挖高程的确定主要考虑了以下因素： ⑴坝址河床内大卵石、漂石很少，多为小的块石、粗砂和泥土掺杂，淤积较厚。坝址两岸岩石为花岗岩及花岗片麻岩，表层风化严重，破碎层很厚，一般在2～5m左右，由此分析基岩保护条件较好。风化层厚2m左右，河床基岩深7～12m，坝基要建在完整的基岩面上，故在河床高程面须向下开挖。根据地质钻探资料和压水试验：坝基岩石在1188m以下基岩吸水率在0.01～0.03L/min·s。满足规范的要求。 ⑵根据混泥土重力坝对地质条件要求一般，中坝宜挖到微风化或弱风化下部的基岩。两岸地形较高部位的坝段，其利用基岩的标准可比河床部位适当放宽。 综合上述因素，河床基岩面高程为1200m,开挖破碎层2～5m，风化层2m，基岩开挖厚度为5m，共开挖12.0m,故坝底高程为1200-12=1188m。 第三节 重力坝应力稳定分析荷载计算及组合荷载 一、作用于坝体上的荷载 作用在坝体结构上的荷载，根据其作用时间出现的几率及其特性为：基本荷载和特殊荷载两大类。 基本荷载： 1. 坝体及其永久设备的自重； 2. 正常蓄水位或设计洪水位的静水压力； 3. 相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力； 4. 泥沙压力； 5. 相应于正常蓄水位和设计洪水位时的浪压力； 6. 冰压力； 7. 土压力； 8. 相应于设计洪水位时的动水压力； 9. 其他出现机会较多的荷载。 特殊荷载： 10. 校核洪水位时的静水压力； 11. 相应于校核洪水位时的扬压力； 12. 相应于校核洪水位时的浪压力； 13. 相应于校核洪水位时的动水压力； 14. 地震荷载。 二、荷载的计算公式及计算原则说明 荷载的计算公式主要引用《水工建筑物》，计算原则主要按照《混凝土重力坝设计规范》，结合本工程所给定的设计资料的数据进行计算： 1. 坝体自重： 按单宽计算，根据库区岩石物理性能，资料确定混凝土的设计容重γ=2.4KN/m³。 2. 静水压力： 坝体表面静水压强，按P=γ0H计算，γ0为水容重，取值9.81KN/m³。 3. 扬压力； 根据重力坝设计规范要求，扬压力按折线计算，折减系数为：帷幕中心线处渗透压力折减系数α=0.45，排水中心线处渗透压力折减系数α=0.23，坝体排水管中心线处渗透压力折减系数α=0.25。 4．泥沙压力： 泥沙淤积高程为1225.2m，干容重γd=1.53t/m³，孔隙率n=0.42，因此泥沙浮容重γn=γd-（1-n）γ0=0.85t/m³，内摩擦角18°。 计算泥沙压力公式： 5. 浪压力; 式中波浪高度hl，波浪长度L，波浪中心线高于静水面长生的雍高为hz。 6. 地震惯性力及动水压力： 根据地震设计烈度为7度，坝高60.2米。 水平惯性力计算公式： 地震动水压力计算公式; 总压力计算公式： 7. 荷载组合 ⑴ 基本组合 ① 正常蓄水位情况：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力 ② 设计洪水位情况：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力+动水压力 ⑵ 特殊组合 ① 校核洪水位情况：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力+动水压力 ② 地震情况: 自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力+地震荷载 ③ 冰冻情况; 自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力+冰压力 ④ 施工空库情况; 自重+静水压力+扬压力+泥沙压力 根据以上荷载及其组合分为6中情况对混凝土重力坝的应力、稳定计算，利用程序《GDAP》进行计算分析。 第四节 重力坝的抗滑稳定性分析 抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿基面的抗滑稳定安全度。因为重力坝沿轴线方向用横峰分隔成若干独立的坝段，所以稳定分析按平面进行。 沿坝基面的抗滑稳定分析取单宽作为计算单元，计算公式为抗滑稳定安全系数： 式中： 接触面以上的总铅直力； 接触面以上的总水平力； :抗剪断摩擦系数，取0.95； 抗剪断凝聚力，取750KPa。 利用程序《GDAP》对重力坝的以下6种情况计算： 1.设计洪水位情况 2.正常蓄水位情况 3.校核洪水位情况 4.地震情况 5.空库情况 6.完建情况 设计重力坝的稳定计算结果如表 表5-2 重力坝的稳定计算结果 计算情况 ∑W（KN） ∑P（KN） ∑M(KN/m) Kc ［K］ 正常蓄水位 2422.088 -1505.924 -10945.99 3.8705 3.00 设计洪水位 3318.655 -1585.254 -14114.95 3.6343 3.00 校核洪水位 2347.156 -1726.980 -18164.17 3.3338 2.50 地震情况 2421.162 -1665.828 -15043.35 3.4984 2.30 空库情况 2773.926 -51.689 21060.06 完建情况 3318.655 0.000 22573.92 根据上表中计算的安全系数，对于三级大坝，在各种情况下 Kc>［K］ 均满足抗滑稳定的要求。 第五节 重力坝的应力分析 应力分析的目的是为了检验大坝在施工期和运用期是否满足强度要求，同时也是为研究解决施工和设计中的某些问题提供依据。 应力分析的过程时:首先进行荷载计算和荷载组合，然后选择适宜的方法进行应力计算，最后检验坝体的应力是否满足强度要求。对于该水利枢纽重力坝是采用材料力学方法利用程序《GDAP》对上节所述的6种情况进行分析计算。 一、边缘应力的计算 1. 水平截面上的正应力： 2. 剪应力： 式中：pu为上游面水压力强度，KPa；n为上游坝坡坡率，n=tan 式中：pd为下游面水压力强度，KPa；m为下游坝坡斜率，m=tan 3. 水平正应力： 4. 主应力： 二、内部应力的计算 1. 坝内水平截面上的正应力 。（假定 在水平截面上按直线分布） 其中： 2. 坝内剪应力 ，呈抛物线分布。 其中： 3. 坝内水平正应力 成三次曲线分布。 4. 坝内主应力 和 ： 以顺时针为正，当 > 时，自竖直线量取；当 < 时，自水平线量取。 三、考虑扬压力时的应力计算 1. 边缘扬压力的求解： 2. 上、下游边缘主应力为: 四、计算结果 根据以上公式，利用程序《GDAP》计算，计算结果如表5-3所示; 表5-3 坝基面处的应力情况 单位：KN/㎡ 计算情况 正常蓄水位 81.182 21.809 60.887 45.665 126.847 0.000 -36.8699 设计洪水位 88.272 11.709 66.204 49.653 137.925 0.000 -36.8699 校核洪水位 99.166 0.639 74.374 55.781 154.947 0.000 -36.8699 地震情况 92.275 10.676 69.301 51.850 144.251 -0.126 -36.8699 空库情况 116.093 1.858 1.394 1.045 -36.8699 0.000 2.904 完建情况 131.780 9.334 7.000 5.250 14.584 0.000 -36.8699 根据《混凝土重力坝设计规范》（SDJ21-78）中坝基面的垂直应力应符合下列要求： 1. 运用期 在各种荷载组合下（地震荷载除外） <［ ］ （计算时分别计入和不计入扬压力） >0 （计算时不计入扬压力） 其中［ ］为坝基容许压应力， MPa 根据上表中的计算数据可知坝基应力满足强度指标的要求。 2．在地震情况下，坝基面的垂直正应力考虑到特殊荷载出现几率很小，抗震规范规定抗滑安全系数不分工程等级都采用1.0。根据经验，特殊荷载比基本组合荷载增加8-20%，而［K］则允许降低5-10%。混凝土重力坝坝体应力应满足下列要求： 运用期:坝体上游面的最小主压应力需两种控制标准。 <1>在应力中计入扬压力时，要求 EMBED Equation.DSMT4 0，即 为压应力，由计算结果可知均满足要求。 <2>当应力中不计入扬压力时要求 EMBED Equation.DSMT4 0.25（KPa） 式中： —水的容重，KN/m³ h—计算点的静水头，m <3>坝体下游面的最大主压应力，不得大于混凝土的容许压应力。 由程序计算结果可知坝体应力均满足强度指标的要求。 根据大坝的稳定应力分析得坝体的最大底宽B=47.035m，坝顶宽5m，坝顶高程为1248.2m，坝底高程1188m，最大坝高60.2m，上游坡比n=0.1，下游坡比n=0.75，上游起坡点高程1210.1m，下游起坡点高程为1241.10m，帷幕中心坝踵距7m，排水中心坝踵距9.6m，坝体排水管到上游面的距离4m，坝体长度350m。 第六章 泄水建筑物设计 第一节 泄水洞的设计 底孔可以设计成有压洞或无压洞两种形式。设计成有压洞时，洞中充满高压水流，对坝体应力应力影响大，不利于坝体的稳定，使洞身的衬砌造价高（钢板衬砌），故一般将排沙泄洪洞常设置成无压洞，在本水利枢纽中采用施工方便，工程造价相对有压洞较小，压板式进口设计计算方式，即进口一小段有压段，在工作闸门后，根据规范要求，洞顶高出水面30cm以上，洞顶设有直径为0.75m的排气孔，以保证水流流态为无压，水面不接触洞顶。 底孔进口地板高程根据排沙要求，定为1203m，控制断面尺寸根据放空水库排沙泄量条件决定采用1孔4×4㎡。进口有压段采用压力强度变化不突然，不产生负压的压坡式。其进口底部为R=2m的圆弧，顶部为椭圆曲面，方程为： 距上游坝面5m设平板检修闸门，其后设1:5的压坡板，长4m，压板后控制断面为4×4㎡，设弧形工作闸门，之后为无压洞，其顶部高程通过水面曲线的设计为1208m。 底孔泄流与下游衔接形式采用挑流消能，选择的根据和设计标准的公式和方法同溢流坝下游消能方式相同，为了减少下游水位对挑流水流的顶托影响，使射流很快挑出水面，且由于底孔单孔较大，对岩基的冲刷能力大，故采用挑射角 =30°，挑坎高程受底孔底板高程的限制，故采用1203.5m，反弧半径定为20m。 弧形工作闸门半径8m，使用油压式启闭机，设在坝体内。检修闸门为5×4的平板钢闸门，启闭设备设在坝顶。 底孔检修门采用闸上封管来平压，此种设备不需设平压管，也不易引起闸门震动，并在工作门与检修门之间设直径为φ25的通气孔，供平压充水排气用。工作闸门为防止闸门局部开启时无压段补气不足引起水面波动拍顶，在工作闸门后设φ80通气孔。 第二节 溢流坝剖面设计 一、坝型设计 根据枢纽大坝高度为60.2m的中坝，同时泄流能力要求较大，对于五百年一遇的洪水，最大水头为6.2，泄流量为1281.5m³/s，因此我们决定采用WES坎型。 二、定型设计水头的确定 定型设计水头过大，在通常泄流时，因水头较小，过流能力低，对低水头泄洪量小。若定型设计水头过小，有利于增大流量系数和泄流能力，但堰面产生过大的负压，易产生气蚀破坏，同时水舌波动不稳定，对流态影响较大。理想的定型设计水头，应使堰面具有较大的过流能力，同时在运行过程中不产生过大负压。根据规范提供资料，取溢流堰定型设计水头，即校核洪水位相应的堰上水头Hmax=6.2m的75%-95%，得Hd=5m，由其确定的堰面曲线在校核洪水情况下堰面最大负压在允许范围内，在设计洪水情况下，在堰面没有负压产生，符合规范设计要求。而且校核洪水极为罕见，同时在此水头下堰面泄流时间很短，故不会产生工程问题。 三、下游消能方式及主要尺寸的确定 消能方式的选择应当根据坝址地形、地质、河道泄量与水位关系，选择效能效果好、流态稳定、下游冲刷小、水面衔接稳定适用于水位变化幅度较大，应用范围广的消能方式，同时具有工程造价低，施工方便运行安全可靠的状况，为此对各种消能方式分析比较。 底流消能具有安全可靠，效能效果好，下游水面波动小，对两岸冲刷较轻，但由于本工程泄流量大，河床覆盖层厚，从而使消力池工程量大，而且消力池护坦的稳定也是一个问题。对与基岩，开挖量太大，放于覆盖层上，水流的波动，扬压力都将对其稳定产生很大的问题，带来难以解决的工程问题。 面流消能要求下游水有足够的水位且比较稳定。适用范围小，在本工程中因下游水位变幅在1197.5-1202.15m，达4.65m，同时下游水面波动大，因此不宜采用。 挑流消能适用条件为：下游水势厚度大，基岩坚硬，抗冲刷能力大，高水头泄流建筑物的下游消能方式具有效能效果好，工程造价低，结构简单，施工简单，运行安全可靠，下游水位变化对效能效果影响不大，流态较稳定，结合本工程地质地形条件，坝基位于基岩上，河床基岩覆盖层厚，基岩也比较坚硬，冲坑形成水垫加强对基岩的保护作用。因此本工程采用挑流消能方式。 挑流消能方案主要尺寸的选择确定： 根据规范要求：挑射距离的反弧半径为4-12倍的收缩水深，挑坎高程应高出下游为水位1-2m，而挑角同时应满足挑距和冲刷坑深度不危及坝体稳定安全，结合本工程具体情况特点，坝基岩石据下游水面之距深度都在10m以上，而且抗冲性能较好，挑坎最大单宽流量为19.16m³/s，因此射流的冲坑对坝体的稳定不会有较大影响，那么在选择效能方案的主要尺寸时，在满足挑坎与冲坑深度的条件前提下，应当尽可能节省工程量，减少起挑流量有利于坝体应力条件的改善，根据枢纽泄量及下游水位特性分析如下： ⑴ 挑坎高程：由于下游校核尾水位1202.0m，设计情况下的下游尾水位为1200.5m，因此本设计采用了高于校核洪水位的高程1203.0m。 ⑵ 反弧半径：在满足挑射要求下应尽可能的小，节省工程量，有利于坝体稳定，通过初步计算，确定反弧半径12m。 ⑶ 挑角：为了减少挑射起始流量，根据经验取30°。 经过上述比较分析，选择挑坎高程为1203.0m，反弧半径12m，挑角30°，经消能计算验证，均满足要求。 第七章 坝址处理及坝体的细部构造 第一节 基础处理 重力坝要求坝基岩石有足够的强度来承受坝体压力，有良好的整体性、均匀性和较小的压缩性，以满足抗滑稳定的要求及减少不均匀沉降，基础应有足够的抗水和不透水性，减少渗透。防止岩石长期在水的浸泡下其强度等工程性能降低。因此对天然地基进行必要的工程处理，从而提高其工程物理力学性能。根据坝址的地质资料分析，该枢纽需进行以下几方面的处理： 一、开挖 根据《混凝土重力坝设计规范》要求，70-30m的中坝可建在微风化上部基岩上。故首先得开挖掉河床内的大卵石、漂石、块石、粗砂和泥土掺杂物及岩石表面的风化物直到坝坐落在微风化基岩上。并且在开挖过程中，最好利用岩面的自然坡度，使坝基面倾向上游，有意降低坝踵高程，在坝踵或坝趾处可挖成齿坝以利稳定。 开挖方式采用浅孔爆破法，爆破面与开挖面间的保护层厚度取1m，从而保证岩基的完整性。 岩基开挖后，在浇筑混凝土之前，需要进行彻底的清理和冲洗。对岸坡坝段，在平行坝轴线方向开挖成台阶状避免有尖角并保留一定的保护层，待坝体浇筑到该韦后再将保护层清除掉。 二、帷幕灌浆 其目的是降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基流量。其灌浆材料采用水泥浆。一般布置在靠近坝体上游面坝轴线附近，自河床向两岸延伸。灌浆前的钻孔方向一般为铅直，必要时可有一定的斜度，角度一般小于10°，方便施工。防渗帷幕的深度由作用水头和基岩的工程性质、水文性质来确定。根据规范可知通常在0.3-0.7倍的坝高范围内，当坝基下游明显的隔水层，为深入隔水层3-5m，另外根据掩体的透水性及其单位吸水量(中坝单位吸水量值在0.01-0.03L/dm)来控制。根据以上原则确定灌浆深度约为30m，厚度2.77m。深入两岸的深度取0.5倍的坝高30m，并与河床部位的帷幕连接起来。 三、坝基和坝体排水 1. 为进一步降低坝基面的扬压力，通常在帷幕灌浆廊道内设排水孔幕。排水孔距为3m，孔径为0.2m，孔深取帷幕深度的0.5倍，即15m。 2．为坝体排水在坝体内设置排水管幕，管幕距坝前4m，排水管用混凝土管，内径20cm，排水管与坝体廊道直通式连接。 四、坝体与基岩的连接 一般采用坐垫，在坝体与基岩之间设一层比坝底宽较大的垫层。坐垫采用C15以上的混凝土，垂直厚度为0.5m以上，来增强坝与坝基的结合，以利用基坑阻水，使坝基应力均匀扩散，提高坝底的抗滑稳定性和防渗性。 第二节 坝体细部构造 一、导墙 因为溢流堰设计的是非常溢流坝，只有上游来的洪水超过设计洪水时才启用，因此以校核洪水作为导墙的设计时的控制条件。经计算得：堰顶处曲线与坝体的切点处掺气水深为2.83m，排沙底孔掺气水深为1.53m，由此取导墙的安全超高1m，得反弧段与坝体的切点处的导墙高度为3.83m，排沙底孔处的导墙高度为2.53，导墙厚度取1m。 二、闸墩 闸墩的头部做成圆形，尾部做成流线型，其厚度为1m，长度7.5m。 三、坝顶布置 在坝顶布置时，考虑到公路的要求、人行道的布置，及布置打开或关闭闸门时需要使用的起重机轨道，还有考虑到坝顶的雨水排放必须把坝顶设计有一定的倾斜度，以便于排走路面上的积水。其布置详见图纸。 四、坝体的观测设计 1. 检查型观测包括： ⑴ 坝基的扬压力观测，一般通过扬压力观测孔观测，孔一般用钻机在已浇筑好的混凝土坝体中钻成，钻孔通过混凝土深入岩基面。 ⑵ 通过坝基及坝体的渗漏观测，可及时处理。如发现渗漏量有明显变化。不论是漏水量剧增或剧减，都进行分析处理，漏水量减少时。应注意到是否是由于排水系统堵塞等一系列问题。 ⑶ 坝体及地面的沉陷观测。一般用精密水准仪测量来观测，为此需在远离坝址处设置永久性的水准基点，并精密测量基点高程。 ⑷ 坝体的水平位移。有几种观测方法，第一种是大地测量法，即在坝下游布置三角网精密测量坝体的绕曲曲线。第二种是视准线法，第三种是垂球法。可观测坝体绕曲曲线。 ⑸ 坝体的岸缝两侧埋入观测标点或仪器，然后定期用十分尺或游标尺测伸缩缝的变形。 ⑹ 其他检查型观测：坝体上、下游水位，水温，冰冻。淤积和冲刷情况等。 2. 研究性观测包括： ⑴ 坝体和基岩的温度状态; ⑵ 坝体坝内钢筋以及基岩的应力、应变状态； ⑶ 混凝土中的渗透压力； ⑷ 溢流泄水时的水力学观测； ⑸ 泥沙压力； ⑹ 其他研究观测。 第二篇 守口堡混凝土实体重力坝设计计算说明书 第一章 调洪计算 第一节 死水位和正常挡水位的确定 一、死水位的确定 1. 年来沙量中推移质15.2万吨； 2. 年来沙量中悬移质71.4-15.2=56.2万吨； 此水库含沙量较大，故采用蓄清排红的运行方式。悬移质汛期排沙比取80%，所以年淤沙量中悬移质56.2×（1-80%）=11.24万吨，推移质15.2万吨。γ悬=1.5t/m³，γ推=1.68t/m³。 3. 年淤沙量： 万立方米 死库容按30年淤沙库容计算：V死=16.54×30=496.2万立方米 查水位-库容曲线得Z死=1231.0m 二、正常挡水位的确定 水库的兴利库容为740万立方米，正常蓄水位相应的库容为740+496.2=1236.2万立方米，查库容-水位曲线得正常蓄水位为1242.0米。 第二节 调洪计算 要求：百年一遇洪水时，下游河道安全泄量≤450m³/s 在进入汛期的7月1日时灌溉要求水库保证蓄水量为232万立方米，即水库库容为340+496.2=836.2万立方米。 查水位库容曲线得汛限水位为1237.9m，即起调水位为1237.9m。 溢流堰出流曲线方程： 排沙底孔出流曲线： 调洪计算三种方案及比较详见设计说明书。 第二章 泄洪建筑物的水利设计 第一节 溢流堰堰面曲线设计 一、溢流堰堰型和定型设计水头的确定 由于枢纽大坝为57.07m高的中坝，决定采用坝体工程量小，流量系数较小的WES堰型。 根据《混凝土重力坝设计规范》规定：溢流堰面在设计洪水下不得有负压，在校核洪水下最大负压不超过3-6m水柱。定型设计水头为校核洪水及其相应的最大水头的75%-95%，取80%，则定型设计水头： Hd=（1245.938-1242.0）×80%=3.9m 取定型设计水头为4m。 二、堰顶堰面曲线的设计 在非溢流三角形剖面的基础上设计溢流坝段面。 堰顶上游曲线采用三段圆弧复合连接，这样可使堰面曲线与上游面平滑连接，改善堰面压强分布，减小负压。 下游曲面采用： 根据上式和坝体几何关系，求切点： 求的切点横坐标x=6.9m 纵坐标y=5.3m 溢流堰堰顶以下曲线Y=0.15X1.85的坐标计算如表2-1。 表2-1 X（m） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Y（m） 0 0.15 0.54 1.14 1.95 2.95 4.13 5.49 7.03 8.74 1.坝顶上游三段圆弧曲线尺寸 2.坝顶点与坝轴线之距：（1248.2 -1242.0+5.3）×0.7-6.9=0.66m 3.坝顶突出悬臂部分参数： 悬出部分长度：1.16-0.66=0.5 m 根据剖面设计要求，水流影响条件，上游坝面应为铅直面，且其高度不小于堰顶最大水头的1/2。当校核水位时，最大水头Hmax=4m，考虑到上述条件及美观上的要求，取b=4m，悬出部分倒悬坡度1:1。 第二节 溢流坝水利设计 一、开敞式溢流堰泄流能力 开敞式溢流堰泄流能力计算公式 式中： ， ， 二、消能形式的选择及主要尺寸的确定 根据《混凝土重力坝设计规范》：挑流式消能一般适用于坚硬岩石的高、中坝，同时挑流消能具有节省护坦工程量和造价、效能效果好的优点，并且工程结构简单、效能可靠安全。在高水头泄水建筑物下游岩石完整的情况下比其他消能方式有更大的经济合理性。 根据对枢纽的泄水流量，上、下游的水位特征，坝址地形、地质条件，基岩性能，河床覆盖层的特点，以及各种消能方式的优缺点及适用条件综合分析比较，和其他工程的经验，枢纽工程决定采用挑流消能。 溢流堰下游消能采用挑流消能，其主要尺寸为： 1. 挑射角：30° 2. 挑坎高程：1204.0m 3. 反弧半径：R=（8-10）h, h鼻坎上水深，h大约为反弧段收缩断面水深h​cde1.1倍，根据能量方程： 试算求解hc E0=1248.2-1204.0=44.2m =33.11m3/s 代入数据试算得hc=1.276m 则h=1.1 1.276=1.4 R=（8～10）h 取R=12m 4. 几种特征常数计算： ⑴反弧最低点高程： m ⑵反弧圆心高程： ⑶反弧与溢流坝直线的切点坐标： 三、挑流消能 因为本枢纽工程设计的是非常溢流坝，故只计算校核洪水情况下的挑流消能。 1. 水舌挑距估算: L: 水舌挑距（m） g:重力加速度 v1：坎顶水面流速（m/s）θ：挑射角度30° h1：坎顶平均水深h在铅直向的投影 h2：坎顶至河床的高差（m） 代入数据得L=61.12m 3. 冲坑深度估算： ： 冲坑系数 H: 上下游水位差 ：下游水面至河床距离 代入数据得： =2.35m 满足规范要求。 第三节 排沙泄洪底孔曲线设计与水力计算 一、排沙底孔曲线设计 排沙泄水底孔按水流条件可分为两种形式，一种是有压的，其工作闸门布置在出口，可以部分开启，但闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力，对坝体的应力和防渗都不利，常需钢板衬砌；另外一种是无压的，其工作闸门布置在进口，主要在闸门后将孔的顶部升高，闸门关闭后孔道内无水，明流段可以不用钢板衬砌，但对坝体削弱较大。 综合考虑，本设计采用无压型排沙泄水洞。其主要由以下部分组成： 1. 进口顶部椭圆曲线 长半轴根据水头取1.2倍底孔控制断面高度，即1.2×4=4.8m，短半轴取1/3的长半轴，即1.6m，则方程为 ，椭圆长轴与孔轴平行。 2. 进口两侧椭圆曲线 长半轴底孔宽度的0.72倍，即4×0.72=2.88m，短半轴为1/3的长半轴即，0.96m，则方程为 。 3. 进口底部曲线 采用半径为6m的圆弧曲线。 4. 检修闸门断面尺寸高度4.8m，门槽宽度1.2m，其上游侧距坝面5m。 5. 压坡段 检修闸门后设长4m，坡度1:5的压坡段，其尾部为工作闸门控制断面，底孔高度4m。 6. 在底孔进口设平板检修闸门，尺寸为5×4㎡。 7. 底孔工作闸门采用弧形门，半径8m。 8. 底孔孔身底板扩散段 根据底孔底板曲线方程 取 =0.95， 为校核洪水情况下最大作用水头的75%-95%，取 =35m，故地板扩散曲线方程为 二、消能设计 依据调洪计算知设计和校核状况下泄流底孔水流流速相差不多，故以校核洪水泄流作下游消能设计。 1. 孔口泄流能力计算公式; 孔口中心处作用水头， m 出口处面积，取控制断面面积16㎡ 流量系数，取0.90 代入数据得Q=419m³/s，单宽流量m³/s m³/s ▪m 2. 水舌挑距估算 其中： m/s， m 代入方程的L=63.58m 3. 冲刷坑深度 其中： 取1.5， 42.9m, ht=12.6m, 代入方程得： t’k=26.69m ＜（2.5-5） 符合设计要求 4. 下游河床保护 由于冲刷坑深度过大，破坏河床基岩，再加上排沙底孔工作频繁，所以要重视下游河床保护。 引用清江隔河岩水库的消能墩效能，在坝下游40-70m的河床上修消能墩，铺海漫以抵抗冲刷。 第四节 泄流建筑导墙高度的确定 一、导墙高度的计算方法 导墙高度是由计算断面的掺气水深及安全超高决定的。在计算出掺气水深之后，加上一定的安全超高后，就是所求的导墙高度。 掺气水深 的计算公式为： （1） 式中：v为未计入波动及掺气计算断面上的平均流速，m/s； 为修正系数，一般取1.0-1.4，在本设计中采用最大值1.0；h为未计入波动及掺气的水深。 未计入波动及掺气的水深h的计算公式： （2） 式中：q为单宽流量； 为流量系数，取0.95； 为上游与计算点之间的水位差。 由于溢流坝为非常泄水建筑物，而且排沙底孔的设计洪水泄量与校核洪水泄量相差不大，因此本设计中溢流坝与排沙泄洪底孔的导墙都采用校核洪水情况进行设计。 二、溢流堰挑坎处导墙高度的确定 由调洪成果可知，溢流坝的单宽流量q=33.11m/s。 1、溢流堰顶曲线与下游坝体切点处导墙高度的确定 将数据带入公式（1）和（2）得：h=2.50m， m/s m 取安全超高1m，则导墙高度为3.83m。 2、反弧段与下游坝体切点出导墙高度的确定 m 把数据代入得：h=1.20m，则 m/s m 取安全超高1m，则导墙高度为2.53m 三、泄洪底孔挑坎处导墙高度确定 由调洪成果可知，校核情况下，泄洪洞的单宽流量q=92.1m/s，则 m 把数据代入（1）和（2）试算得h=1.13m EMBED Equation.DSMT4 取安全超高1m，则导墙高度为3.05m。 四、计算成果分析 在导墙高度的设计计算中由于缺乏资料，因此采用了近似的计算方法。在计算中整个堰面均考虑了掺气的影响，而根据水力学有关高速水流介绍，溢流堰面的水流在在上游罢免后一定的距离才开始掺气，故计算结果有一定的误差，需通过水工模型试验进一步研究决定。 致 谢 本次毕业设计历时两个多月，是在孙建生老师的精心指导下完成的。在设计的选题，到方案的制定与实施，再到的撰写，孙老师都给予了我很大的关心和支持。在此对孙老师致以深深的敬意和诚挚的感谢。 另外，在整个过程中，很多同学也给我提供了很大的帮助，在此也对他们表示我衷心的感谢。 参 考 文 献 1. 林继镛. 水工建筑物 第五版. 中国水利水电出版社. 2008 2. 吴持恭. 水力学 第四版. 高等教育出版社. 2007 3. 叶守泽. 水文水力计算 中国水利水电出版社. 1994 4. 崔冠英. 水利工程地质 第三版 中国水利水电出版社. 1999 5. 水利部.《混泥土重力坝设计规范》SL319—2005.中国水利水电出版社.2005 6. 潘家争.《重力坝设计》.中国工业出版社.1965 附录1 调洪试算结果 利用水库调洪程序，对三个方案进行调洪试算。 1.计算结果输出符号意义说明如下： No:时间 Qc=洪水流量 DT=时间间隔 Hm=水位 QT=总泄量 Q1=第一种泄洪建筑物泄流量 Q2=第二种泄洪建筑物泄流量 V=库容量 K表示特征控制水位 *表示最高洪水位 Hmax=最高洪水位 Qmax= 最大下泄流量 Vmax=最高水位时的库容 2.计算单位和计算流量 单位：水位m 库容 104m3 流量 m3/s 时间 h 时间间隔 s 精度：水位 mm 时间间隔 s 流量 0.1m3/s ShouKouBao PROJECT 1#（方案一） SKBTS.TXT 0 1237.9 1247.0 7 1234.9 1237.9 1240.9 1243.9 1246.9 1249.9 1252.9 309.8 325.0 339.5 353.4 366.8 379.7 392.2 6 1242.0 1244.0 1246.0 1248.0 1250.0 1252.0 0 282.7 799.7 1469.1 2261.8 3161.0 RESULT: P=1% 时间 洪水流量 时间间隔 水位 总泄量 第一种泄流量 第二种泄流量 库容量 No: Qc= DT= Hm= QT= Q1= Q2= V= 0.00 0.0 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 3.14 57.1 11304. 1237.900 57.1 57.1 0.0 829.17 12.56 0.0 33912. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 26.00 0.0 48384. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.00 0.0 39600. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.24 26.9 864. 1237.900 26.9 26.9 0.0 829.17 37.73 137.0 1764. 1237.900 137.0 137.0 0.0 829.17 38.22 604.0 1764. 1238.052 325.8 325.8 0.0 837.13 38.70 902.0 1728. 1239.431 332.5 332.5 0.0 910.38 38.94 951.0 864. 1240.350 336.9 336.9 0.0 961.51 39.43 998.0 1764. 1242.255 345.9 345.9 0.0 1073.19 K 39.65 969.3 801. 1242.900 348.8 348.8 0.0 1124.16 39.67 967.0 63. 1243.164 350.0 350.0 0.0 1128.06 39.92 907.0 900. 1244.020 353.9 353.9 0.0 1180.71 40.16 824.0 864. 1244.724 357.1 357.1 0.0 1224.77 40.65 555.0 1764. 1245.638 361.2 361.2 0.0 1283.04 * 41.21 362.5 2004. 1245.938 362.6 362.6 0.0 1302.45 41.37 306.0 588. 1245.912 362.4 362.4 0.0 1300.79 42.35 182.0 3528. 1245.271 359.6 359.6 0.0 1259.50 43.32 117.0 3492. 1244.122 354.4 354.4 0.0 1187.04 44.29 80.8 3492. 1242.684 347.8 347.8 0.0 1098.97 45.26 54.9 3492. 1241.058 340.2 340.2 0.0 1002.52 46.69 28.9 5148. 1238.342 327.2 327.2 0.0 852.30 48.91 11.0 7992. 1233.506 302.5 302.5 0.0 616.62 P=0.2% No: Qc= DT, Hm= QT= Q1= Q2, V= 0.00 0.0 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 3.14 77.5 11304. 1237.900 77.5 77.5 0.0 829.17 12.56 0.0 33912. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 26.00 0.0 48384. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.00 0.0 39600. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.24 37.5 864. 1237.900 37.5 37.5 0.0 829.17 37.72 192.0 1728. 1237.900 192.0 192.0 0.0 829.17 38.20 847.0 1728. 1238.536 328.1 328.1 0.0 862.51 38.67 1266.0 1692. 1240.754 338.8 338.8 0.0 984.85 38.91 1334.0 864. 1242.161 345.4 345.4 0.0 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1246.0 1248.0 1250.0 1252.0 0 263.9 746.4 1371.2 2111.1 2950.4 RESULT: P=1% 时间 洪水流量 时间间隔 水位 总泄量 第一种泄流量 第二种泄流量 库容量 No: Qc= DT, Hm= QT= Q1= Q2, V= 0.00 0.0 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 3.14 57.1 11304. 1237.900 57.1 57.1 0.0 829.17 12.56 0.0 33912. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 26.00 0.0 48384. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.00 0.0 39600. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.24 26.9 864. 1237.900 26.9 26.9 0.0 829.17 37.73 137.0 1764. 1237.900 137.0 137.0 0.0 829.17 38.22 604.0 1764. 1238.052 325.8 325.8 0.0 837.13 38.70 902.0 1728. 1239.431 332.5 332.5 0.0 910.38 38.94 951.0 864. 1240.350 336.9 336.9 0.0 961.51 39.43 998.0 1764. 1242.255 345.9 345.9 0.0 1073.19 K 39.65 969.3 801. 1242.900 348.8 348.8 0.0 1124.16 39.67 967.0 63. 1243.164 350.0 350.0 0.0 1128.06 39.92 907.0 900. 1244.020 353.9 353.9 0.0 1180.71 40.16 824.0 864. 1244.724 357.1 357.1 0.0 1224.77 40.65 555.0 1764. 1245.638 361.2 361.2 0.0 1283.04 * 41.21 362.5 2004. 1245.938 362.6 362.6 0.0 1302.45 41.37 306.0 588. 1245.912 362.4 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3.14 57.1 11304. 1237.900 57.1 57.1 0.0 829.17 12.56 0.0 33912. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 26.00 0.0 48384. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.00 0.0 39600. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.24 26.9 864. 1237.900 26.9 26.9 0.0 829.17 37.73 137.0 1764. 1237.900 137.0 137.0 0.0 829.17 38.22 604.0 1764. 1238.052 325.8 325.8 0.0 837.13 38.70 902.0 1728. 1239.431 332.5 332.5 0.0 910.38 38.94 951.0 864. 1240.350 336.9 336.9 0.0 961.51 39.43 998.0 1764. 1242.255 345.9 345.9 0.0 1073.19 K 39.65 969.3 801. 1242.900 348.8 348.8 0.0 1124.16 39.67 967.0 63. 1243.164 350.0 350.0 0.0 1128.06 39.92 907.0 900. 1244.020 353.9 353.9 0.0 1180.71 40.16 824.0 864. 1244.724 357.1 357.1 0.0 1224.77 40.65 555.0 1764. 1245.638 361.2 361.2 0.0 1283.04 * 41.21 362.5 2004. 1245.938 362.6 362.6 0.0 1302.45 41.37 306.0 588. 1245.912 362.4 362.4 0.0 1300.79 42.35 182.0 3528. 1245.271 359.6 359.6 0.0 1259.50 43.32 117.0 3492. 1244.122 354.4 354.4 0.0 1187.04 44.29 80.8 3492. 1242.684 347.8 347.8 0.0 1098.97 45.26 54.9 3492. 1241.058 340.2 340.2 0.0 1002.52 46.69 28.9 5148. 1238.342 327.2 327.2 0.0 852.30 48.91 11.0 7992. 1233.506 302.5 302.5 0.0 616.62 P=0.2% No: Qc= DT, Hm= QT= Q1= Q2, V= 0.00 0.0 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 3.14 77.5 11304. 1237.900 77.5 77.5 0.0 829.17 12.56 0.0 33912. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 26.00 0.0 48384. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.00 0.0 39600. 1237.900 0.0 0.0 0.0 829.17 37.24 37.5 864. 1237.900 37.5 37.5 0.0 829.17 37.72 192.0 1728. 1237.900 192.0 192.0 0.0 829.17 38.20 847.0 1728. 1238.536 328.1 328.1 0.0 862.51 38.67 1266.0 1692. 1240.754 338.8 338.8 0.0 984.85 38.91 1334.0 864. 1242.161 345.4 345.4 0.0 1067.61 K 39.08 1363.9 601. 1242.900 348.8 348.8 0.0 1127.82 39.39 1420.0 1127. 1245.041 358.6 358.6 0.0 1244.83 39.63 1357.0 864. 1246.414 364.7 364.7 0.0 1333.55 K 39.74 1318.0 401. 1247.000 367.2 367.2 0.0 1372.51 39.87 1273.0 463. 1247.763 1181.5 368.8 812.7 1396.64 * 40.03 1192.8 592. 1248.403 1192.9 369.0 823.9 1399.35 40.11 1156.0 272. 1247.696 1191.1 369.0 822.1 1398.87 40.59 783.0 1728. 1246.972 1076.5 367.1 709.4 1370.48 41.30 440.0 2556. 1245.755 771.7 361.7 409.9 1290.58 42.26 272.0 3456. 1244.242 496.2 354.9 141.2 1194.52 43.21 177.0 3420. 1243.098 364.9 349.7 15.2 1124.05 44.17 122.0 3456. 1241.919 344.3 344.3 0.0 1053.17 45.13 81.7 3456. 1240.506 337.6 337.6 0.0 970.54 46.80 41.3 6012. 1237.557 323.3 323.3 0.0 808.83 P=1% Hmax= 1245.938 Qmax= 362.6 Vmax= 1302.448 P=0.2% Hmax= 1248.403 Qmax= 1192.9 Vmax= 1399.350 附录2 应力计算与分析结果 hpskb.LST 2011-05-25 16:29:36 ==================================================================== GDAP 1.2 skb 工程级别MSC= 3 坝底高程HDMB=1188.00 坝顶高程HDMT=1248.20 坝顶宽DTW= 5.00 上游坡比SN=.100 上游折坡高程ZU=1210.10 下游坡比DN= .750 下游折坡高程ZD=1241.10 混泥土容重GMC= 2.40 水容重GMH= 1.00 帷幕中心坝踵距T1= 7.00 排水中心坝踵距T2= 9.60 坝基排水孔坝踵距T3= .00 下游坝基抽排水孔坝址距T4= .00 坝体排水管到上游面的距离T5= 4.00 帷幕中心渗透压力系数A1= .45 排水中心渗透压力系数A2= .25 抽排剩余压力系数A3= .00 坝体排水管中心渗透压力系数A5= .25 淤积泥沙容重GMS= .85 摩擦角AFS= 18.0 淤积高程ZS=1196.00 平均最大风速VF=17.00 水库吹程DF= 1.30 设计风速增大倍数PV= 1.60 地震设防烈度DG=7.0 冰压力BP= .00 冰层厚度BT= .00 坝基摩擦系数FF= .950 粘结力CC= 75.00 坝顶长度TDL= 350. 计算工况系数NJ= 6 应力计算方法标记MEANS= 1 应力计算分层高度及点距DHZ= .00 No. CASE= -- HZU=m -- HZD=m 1 1 1242.000 1200.700 2 1 1245.900 1202.800 3 3 1248.200 1202.200 4 5 1244.000 1200.700 5 6 1203.000 1200.600 6 7 1188.000 1188.000 --------------- LOAD CASE: 1（正常储水位工况） No. 铅直力W=t 水平力P=t 力矩M=t.m <1188.00m> 自重G: 3318.655 .000 22573.920 水压力H: 159.823 -1487.356 -27922.880 扬压力U: -1059.110 .000 -5392.136 泥沙压力S: 2.720 -14.358 24.955 浪压力L: .000 -4.211 -229.844 TOTAL: W= 2422.088 P=-1505.924 M= -10945.99 Kc=(f*(鋀-U)+C*L)/銹= 3.8705 > [ 3.00 ] X= SIGMY= TX= SIGMX= SIGM1= SIGM2= FA1= .000 81.182 60.887 45.665 126.847 .000 -36.8699 5.000 74.871 55.538 44.302 117.189 1.983 -37.3064 10.000 68.559 49.886 42.769 107.190 4.138 -37.7536 15.000 62.247 43.931 41.142 96.876 6.514 -38.2466 20.000 55.936 37.673 39.494 86.275 9.155 -38.8452 25.000 49.624 31.112 37.900 75.421 12.102 -39.6646 30.000 43.312 24.247 36.432 64.362 15.382 -40.9625 35.000 37.001 17.080 35.166 53.188 18.979 -43.4630 40.000 30.689 10.001 26.395 38.771 18.313 -38.9420 45.000 24.377 1.946 10.207 24.640 9.945 -7.6790 47.035 21.809 -1.822 3.772 21.991 3.589 5.7106 LOAD CASE: 1（设计洪水位工况） No. 铅直力W=t 水平力P=t 力矩M=t.m <1188.00m> 自重G: 3318.655 .000 22573.920 水压力H: 185.679 -1566.686 -31108.760 扬压力U: -1155.754 .000 -5367.221 泥沙压力S: 2.720 -14.358 24.955 浪压力L: .000 -4.211 -237.845 TOTAL: W= 2351.300 P=-1585.254 M= -14114.95 Kc=(f*(鋀-U)+C*L)/銹= 3.6343 > [ 3.00 ] X= SIGMY= TX= SIGMX= SIGM1= SIGM2= FA1= .000 88.272 66.204 49.653 137.925 .000 -36.8699 5.000 80.133 59.556 47.316 125.500 1.949 -37.2982 10.000 71.994 52.805 44.974 112.990 3.978 -37.8245 15.000 63.855 45.951 42.685 100.425 6.116 -38.5140 20.000 55.716 38.994 40.508 87.841 8.384 -39.4827 25.000 47.577 31.934 38.500 75.293 10.784 -40.9555 30.000 39.438 24.771 36.720 62.887 13.271 -43.4297 35.000 31.299 17.504 35.226 50.877 15.649 41.8001 40.000 23.160 10.526 26.332 35.390 14.102 40.7167 45.000 15.021 2.773 10.109 16.270 8.861 -24.2360 47.035 11.709 -.812 3.671 11.790 3.589 5.7105 LOAD CASE: 3（校核洪水位工况） No. 铅直力W=t 水平力P=t 力矩M=t.m <1188.00m> 自重G: 3318.655 .000 22573.920 水压力H: 184.236 -1711.198 -34950.270 扬压力U: -1158.456 .000 -5728.360 泥沙压力S: 2.720 -14.358 24.955 浪压力L: .000 -1.424 -84.417 TOTAL: W= 2347.156 P=-1726.980 M= -18164.17 Kc=(f*(鋀-U)+C*L)/銹= 3.3338 > [ 2.50 ] X= SIGMY= TX= SIGMX= SIGM1= SIGM2= FA1= .000 99.166 74.374 55.781 154.947 .000 -36.8699 5.000 88.692 66.042 52.100 138.926 1.866 -37.2577 10.000 78.218 57.830 48.753 123.163 3.809 -37.8538 15.000 67.744 49.737 45.748 107.685 5.807 -38.7655 20.000 57.271 41.764 43.090 92.542 7.818 -40.1824 25.000 46.797 33.911 40.787 77.836 9.748 -42.4680 30.000 36.323 26.177 38.844 63.791 11.376 43.6214 35.000 25.849 18.563 37.270 50.981 12.138 36.4506 40.000 15.375 11.485 27.803 34.648 8.531 30.7924 45.000 4.902 3.812 10.467 12.404 2.965 26.9337 47.035 .639 .295 3.560 3.589 .609 5.7107 LOAD CASE: 5（地震工况） No. 铅直力W=t 水平力P=t 力矩M=t.m <1188.00m> 自重G: 3318.655 .000 22573.920 水压力H: 159.823 -1487.356 -27922.880 扬压力U: -1059.110 .000 -5392.136 泥沙压力S: 2.720 -14.358 24.955 浪压力L: .000 -4.211 -229.844 地震惯性力E: .000 -107.856 -2808.260 地震动水压力E. -.926 -52.048 -1289.098 TOTAL: W= 2421.162 P=-1665.828 M= -15043.35 Kc=(f*(鋀-U)+C*L)/銹= 3.4984 > [ 2.30 ] X= SIGMY= TX= SIGMX= SIGM1= SIGM2= FA1= .000 92.275 69.301 51.850 144.251 -.126 -36.8699 5.000 83.601 62.382 49.190 131.106 1.684 -37.2902 10.000 74.927 55.351 46.632 117.910 3.649 -37.8312 15.000 66.252 48.208 44.210 104.683 5.779 -38.5614 20.000 57.578 40.954 41.960 91.461 8.077 -39.6021 25.000 48.904 33.587 39.914 78.296 10.522 -41.1887 30.000 40.230 26.109 38.107 65.299 13.038 -43.8362 35.000 31.555 18.519 36.573 52.753 15.376 41.1420 40.000 22.881 11.209 27.567 36.675 13.772 39.0974 45.000 14.207 3.114 11.135 16.143 9.198 -31.8756 47.035 10.676 -.615 4.589 10.738 4.527 5.7106 LOAD CASE: 6（空库工况） No. 铅直力W=t 水平力P=t 力矩M=t.m <1188.00m> 自重G: 3318.655 .000 22573.920 水压力H: 70.785 -33.120 -1182.733 扬压力U: -618.234 .000 -298.874 泥沙压力S: 2.720 -14.358 24.955 浪压力L: .000 -4.211 -57.206 TOTAL: W= 2773.926 P= -51.689 M= 21060.06 X= SIGMY= TX= SIGMX= SIGM1= SIGM2= FA1= .000 1.858 1.394 1.045 2.904 .000 -36.8699 5.000 14.002 3.480 2.804 14.995 1.810 -15.9304 10.000 26.146 4.750 4.067 27.124 3.088 -11.6415 15.000 38.289 5.206 4.920 39.082 4.127 -8.6639 20.000 50.433 4.845 5.449 50.949 4.933 -6.0785 25.000 62.576 3.669 5.739 62.812 5.503 -3.6787 30.000 74.720 1.678 5.877 74.761 5.836 -1.3956 35.000 86.864 -1.129 5.947 86.879 5.931 .7989 40.000 99.007 -4.729 5.605 99.246 5.366 2.8910 45.000 111.151 -9.182 4.935 111.939 4.147 4.9046 47.035 116.093 -11.250 4.715 117.218 3.589 5.7106 LOAD CASE: 7（施工完建工况） No. 铅直力W=t 水平力P=t 力矩M=t.m <1188.00m> 自重G: 3318.655 .000 22573.920 TOTAL: W= 3318.655 P= .000 M= 22573.92 X= SIGMY= TX= SIGMX= SIGM1= SIGM2= FA1= .000 9.334 7.000 5.250 14.584 .000 -36.8699 5.000 22.350 6.616 6.305 24.727 3.929 -19.7560 10.000 35.367 5.813 6.718 36.501 5.583 -11.0436 15.000 48.384 4.591 6.606 48.882 6.108 -6.1975 20.000 61.400 2.950 6.089 61.557 5.932 -3.0441 25.000 74.417 .890 5.283 74.428 5.272 -.7374 30.000 87.433 -1.589 4.309 87.463 4.278 1.0945 35.000 100.450 -4.486 3.283 100.656 3.077 2.6379 40.000 113.466 -7.803 2.325 114.011 1.780 3.9963 45.000 126.483 -11.538 1.552 127.539 .495 5.2325 47.035 131.780 -13.178 1.318 133.098 .000 5.7106 The Height of Dam Top Should Be 1249.397m . ============================================================================ 附录3 调洪试算程序 $DEBUG CCCC LINE=338 水库调洪计算程序 《FRR 1.0》 1995.3 SJS CCCC FLOOD ROUTING THROUGH RESERVOIR PROGRAM PROGRAM FRR PARAMETER (LK=50,LQ=100) CHARACTER*10 PH(10),FL1*20,FL2*20,FN*65 COMMON/D1/NO,HK(LK),VK(LK),NT,HT(LK),QT(LK),NW,HW(LK),QW(LK) COMMON/D2/QO,ZO,VO,ZK(5),QN(5),ZW/D3/N,QC(LQ),TN(LQ),TS(LQ) DIMENSION HR(10),QR(10),VR(10) WRITE(*,'(//19X,A)')'FLOOD ROUTING RESERVOIR PROGRAM' WRITE(*,'(/19X,A)')'' 10 WRITE(*,'(/15X,A\)')'ENTER DATA FILENAME:' READ(*,'(A)')FL1 WRITE(*,*) OPEN(8,FILE=FL1,STATUS='OLD',ERR=10) KF=20 DO 20 I=1,20 IF(FL1(I:I).EQ.'.') KF=I IF(FL1(I:I).EQ.' '.AND.KL.EQ.0) KL=I 20 CONTINUE IF(KF.GT.KL) KF=KL READ(8,'(A)')FN READ(8,'(2X,A)')FL2 READ(8,*)QO,ZO,ZK(2),NT,(HT(I),I=1,NT),(QT(I),I=1,NT) READ(8,*)NW,(HW(I),I=1,NW),(QW(I),I=1,NW) OPEN(7,FILE=FL2,STATUS='OLD',ERR=88) READ(7,*)NO,(HK(I),I=1,NO),(VK(I),I=1,NO),NN ZW=HW(1) IF(NW.EQ.0) ZW=195891 ZK(1)=ZW IF(ZK(2).LT.ZW) ZK(2)=ZW CALL LG3INS(NO,HK,VK,ZO,VO) IO=0 D=30 25 CALL LG3INS(NO,VK,HK,VO,A) IF(ABS(ZO-A).GT.0.001.AND.D.GT.0.01) THEN IF(IO.EQ.0) THEN IO=(ZO-A)/ABS(ZO-A) VO=VO+D*IO GOTO 25 ENDIF IF(IO*(ZO-A).GT.0) THEN VO=VO+D*IO ELSE VO=VO-D*IO/2.0 D=D/2 ENDIF GOTO 25 ENDIF ZK(3)=195899 DO 30 I=1,3 QN(I)=531077 IF(ZK(I).LT.ZO) ZK(I)=ZO 30 CONTINUE FL2=FL1 FL2(KF:)='.RT' WRITE(8,'(/2X,A)')'RESULT:' DO 50 IN=1,NN C FL2(KF=3:)=CHAR(IN=48) C OPEN(9,FILE=FL2,STATUS='NEW') READ(7,'(A)')PH(IN) C WRITE(*,'(/3X,A)')PH(IN) READ(7,*)N,(TN(I),I=1,N),(QC(I),I=1,N) DO 40 I=1,N-1 40 TS(I)=(TN(I+1)-TN(I))*3600 CALL THS(PH(IN),HH,QQ,VV) C CLOSE(9) HR(IN)=HH QR(IN)=QQ VR(IN)=VV 50 CONTINUE DO 60 I=1,NN WRITE(8,70)PH(I),HR(I),QR(I),VR(I) 60 CONTINUE CLOSE(7) CLOSE(8) 70 FORMAT(3X,A10,2X,5HHmax=,F9.3,3X,5HQmax=,F8.1,3X,5HVmax=,F10.3) 80 FORMAT(5X,10HTHIS FILE:,A,18H CAN NOT BE FOUND.) GOTO 99 88 WRITE(*,80)FL2 99 END CCCC 拉格朗日最近三点三项二次式曲线插值子程序 SUBROUTINE LG3INS(N,X,Y,XO,YO) DIMENSION X(N),Y(N) IF(N.EQ.0) THEN YO=0 RETURN ENDIF IO=N DO 10 I=1,N IF(X(I).GT.XO) THEN IO=I GOTO 20 ENDIF 10 CONTINUE 20 IF(IO.LT.2) IO=2 IF(IO.EQ.N) IO=N-1 IF(IO.GT.2.AND.IO.LT.N-1) THEN IF(XO.LT.0.5*(X(IO)+X(IO-1))) IO=IO-1 ENDIF I=IO-1 J=IO+1 A1=XO-X(I) A2=XO-X(IO) A3=XO-X(J) A4=X(J)-X(IO) A5=X(J)-X(I) A6=X(IO)-X(I) YO=Y(I)*A2*A3/A5/A6-Y(IO)*A1*A3/A4/A6+Y(J)*A1*A2/A4/A5 RETURN END CCCC 调洪试算子程序 SUBROUTINE THS(PH,ZZ,QQ,VV) CHARACTER*10 PH,BJ*1 PARAMETER (LK=50,LQ=100) COMMON/D1/NO,HK(LK),VK(LK),NT,HT(LK),QT(LK),NW,HW(LK),QW(LK) COMMON/D2/QO,ZO,VO,ZK(5),QN(5),ZW/D3/N,QC(LQ),TN(LQ),TS(LQ) IO=1 DO 10 I=1,3 IF(ZK(I).LE.ZO) IO=I+1 10 CONTINUE TT=0.0 DT=0.0 ZZ=ZO Z1=ZO V1=VO KL=0 II=-1 IF(IO.GT.2) KL=1 CALL LG3INS(NT,HT,QT,ZO,Q1) Q8=Q1 Q2=0.0 IF(Z1.GT.ZW.AND.KL.EQ.1) CALL LG3INS(NW,HW,QW,ZO,Q2) Q9=Q1+Q2+QO WRITE(8,20)PH 20 FORMAT(3X,A,/3X,3HNo:,5X,3HQc=,6X,3HDT,5X,3HHm=,7X,3HQT=, +6X,3HQ1=,6X,3HQ2,6X,2HV=) 50 FORMAT(2X,F6.2,F9.1,F8.0,F10.3,3F9.1,F10.2) 60 FORMAT(2X,F7.3,4F9.1,F10.3,F10.2) I=1 30 Q3=Q9 Q1=Q8 IF(Q3.GT.QN(IO)) Q3=QN(IO) IF(Q3.GT.QC(I)) THEN Q3=QC(I) IF(Q1.GT.QC(I)-QO) THEN Q1=QC(I)-QO Q2=0.0 ELSE Q2=QC(I)-Q1-QO ENDIF IF(I.EQ.1) THEN WRITE(8,40)TN(I),QC(I),Z1,Q3,Q1,Q2,V1 C WRITE(9,60)TN(I),QC(I),Q3,Q1,Q2,Z1,V1 40 FORMAT(2X,F6.2,F9.1,8X,F10.3,3F9.1,F10.2) ELSE WRITE(8,50)TN(I),QC(I),TS(I-1),Z1,Q3,Q1,Q2,V1 C WRITE(8,50)TN(I),QC(I),Q3,Q1,Q2,Z1,V1 ENDIF I=I+1 IF(I.LE.N) GOTO 30 ELSE IF(I.EQ.1) THEN WRITE(8,40)TN(I),QC(I),Z1,Q3,Q1,Q2,V1 C WRITE(9,60)TN(I),QC(I),Q3,Q1,Q2,Z1,V1 I=I+1 ENDIF Q5=QC(I-1) DO 300 K=I,N T=TS(K-1) TNJ=TN(K-1) 120 TO=T BJ='' Q6=QC(K) 125 F=0 DH=0.2 Z2=Z1 130 Z2=Z2+DH*F 140 IF(Z2.GT.ZK(IO)) Z2=ZK(IO) KK=0 150 Q4=QO CALL LG3INS(NT,HT,QT,Z2,Q1) Q2=0.0 IF(Z2.GT.ZW.AND.KL.EQ.1) CALL LG3INS(NW,HW,QW,Z2,Q2) Q4=Q4+Q1+Q2 IF(Q4.GT.QN(IO)) THEN Q4=QN(IO) IF(Q1.GT.Q4-QO) THEN Q1=Q4-QO Q2=0.0 ELSE Q2=Q4-Q1-QO ENDIF ENDIF DV=(Q5+Q6-Q3-Q4)*T/20000.0 V2=V1+DV CALL LG3INS(NO,VK,HK,V2,A) IF(Q4.EQ.QN(IO).AND.KK.EQ.1) GOTO 200 IF(DT.NE.0.0.OR.Z2.EQ.ZK(IO).AND.A.GT.Z2) GOTO 190 IF(Q4.NE.QN(IO).OR.T.NE.TO) GOTO 180 IF(Q4.EQ.QN(IO).AND.Z2.LT.ZK(IO).AND.A.LT.ZK(IO)) THEN KK=1 Z2=A GOTO 150 ENDIF 180 IF(F.EQ.0.0) THEN IF(Z2.GT.A) THEN F=-1.0 ELSE F=1.0 ENDIF GOTO 130 ELSE IF(ABS(Z2-A).GT.0.001.AND.DH.GT.0.0005) THEN IF(F*(Z2-A).GT.0) THEN Z2=Z2-DH*F DH=DH*0.5 ENDIF GOTO 130 ENDIF Z2=A 190 IF(Z2.EQ.ZK(IO).AND.A.GT.Z2) THEN CALL ZCONTR(IO,II,Z1,Z2,A,T,T2,DT,Q5,Q6,DQ,BJ) IF(DT.EQ.0.0) GOTO 200 ENDIF IF(DT.NE.0.0) THEN T=T+DT Q6=Q5+DQ*T Z2=A GOTO 140 ENDIF 200 IF(Q3.LT.Q5.AND.Q4.GT.Q6) +CALL ZMAX(IO,II,K,KO,Q3,Q4,Q5,Q6,X,T,T1,TT,BJ) IF(TT.GT.0.0) THEN T=T+TT Q6=Q5+T*X GOTO 125 ENDIF IF(Z2.EQ.ZK(IO)) BJ='K' IF(Q6.EQ.QC(K)) THEN TNJ=TN(K) ELSE TNJ=TNJ+T/3600.0 ENDIF WRITE(8,210)BJ,TNJ,Q6,T,Z2,Q4,Q1,Q2,V2 C WRITE(9,60)TNJ,Q6,Q4,Q1,Q2,Z2,V2 210 FORMAT(1X,A,F6.2,F9.1,F8.0,F10.3,3F9.1,F10.2) IF(ZZ.LT.Z2) THEN ZZ=Z2 QQ=Q4 VV=V2 ENDIF Z1=A Q5=Q6 Q3=Q4 V1=V2 IF(II.EQ.IO) THEN KO=K DO 220 I=IO,3 IF(ZK(I).LE.ZK(II)) IO=IO+1 220 CONTINUE DT=0.0 IF(IO.GT.2) KL=1 ENDIF IF(T.NE.TO) THEN T=TO-T GOTO 120 ENDIF IF(ZZ.GT.ZO.AND.F.EQ.-1.0.AND.Z1.LT.ZO) GOTO 310 IF(ZZ.GT.ZO.AND.F.EQ.-1.0.AND.NT.EQ.0.AND. +Z1.LT.(ZO+0.2*(ZZ-ZO))) GOTO 310 300 CONTINUE 310 CONTINUE WRITE(*,400)PH,ZZ,QQ,VV 400 FORMAT(3X,A10,2X,5HHmax=,F9.3,3X,5HQmax=,F8.1,3X,5HVmax=,F10.3) RETURN END CCCC 最高洪水位时间内插二分法求解子程序 SUBROUTINE ZMAX(IO,II,K,KO,Q3,Q4,Q5,Q6,X,T,T1,TT,BJ) CHARACTER*1 BJ C IF(K.EQ.KO) RETURN IF(ABS(Q4-Q6).LT.0.1) GOTO 80 IF(TT.NE.0.0) GOTO 60 X=(Q6-Q5)/T TT=200 Q=Q3 IF(Q.LT.Q4) Q=Q4 IF(X.GE.0.0) THEN T=INT(0.6*T) GOTO 40 ENDIF T=(Q-Q5)/X T=INT(T/100.0-5)*100 20 IF(T.LT.0.0) T=0.0 40 TI=T GOTO 100 60 IF(T.EQ.T1+TT.AND.T1.GT.0.0) THEN T=T-800 GOTO 20 ENDIF T=T-TT TT=INT(TT/2.0) IF(TT.GE.1.0) RETURN 80 TT=0.0 BJ='*' 100 IF(II.EQ.IO) II=IO-1 RETURN END CCCC 特征控制水位时间内内插二分法求解子程序 SUBROUTINE ZCONTR(IO,II,Z1,Z2,A,T,T2,DT,Q5,Q6,DQ,BJ) CHARACTER*1 BJ IF(ABS(A-Z2).LT.0.001) THEN DT=0.0 II=IO RETURN ENDIF IF(DT.NE.0.0) GOTO 30 DQ=(Q6-Q5)/T T=T*(Z2-Z1)/(A-Z1) II=IO T=INT(T/100.2-2)*100 BJ='K' 20 DT=200 IF(T.LT.0.0) T=0.0 T2=T RETURN 30 IF(T.EQ.T2+DT.AND.T2.GT.0.0) THEN T=T-800 GOTO 20 ENDIF T=T-DT DT=INT(DT/2.0) IF(DT.EQ.0.0) T=T+1.0 RETURN END 英文原文及译文 Dam The fist dam for which there are reliable records was built on the Nile River sometime before 4000B.C. It was used to divert the Nile and provide a site for the ancient city of Memphis. The oldest dam still in use is the Almanza Dam in Spain, which was constructed in the sixteenth century. With the passage of time, materials and methods of construction have improved, making possible the erection of such large dams as the Nurek Dam which is being constructed in the Former Soviet Union on the Vaksh River near the border of Afghanistan. This dam will be 1017ft high, of earth and rock fill. The failure of a dam may cause serious loss of life and property; consequently, the design and maintenance of dams are commonly under government surveillance. In the United States over 30,000 dams are under the control of state authorities. The 1972 Federal Dam Safety Act requires periodic inspections of dams by qualified experts. The failure of the Teton Dam in Idaho in June 1976 added to the concern for dam safety in the United States. 1 Types of Dams Dams are classified on the basis of the type and materials of construction, as gravity, arch, buttress, and earth. The first three types are usually constructed of concrete. A gravity dam depends on its own weight for stability and is usually straight in plan although sometimes slightly curved. Arch dams transmit most of the horizontal thrust of the water behind them to the abutments by arch action and have thinner cross sections than comparable gravity dams. Arch dams can be used only in narrow canyons where the walls are capable of withstanding the thrust produced by the arch action. The simplest of the many types of buttress dams is the slab type, which consists of sloping flat slabs supported at intervals by buttresses. Earth dams are embankments of rock or earth with provision for controlling seepage by means of an impermeable core or upstream blanket. More than one type of dam may be included in a single structure. Curved dams may combine both gravity and arch action to achieve stability. Long dams often have a concrete river section containing spillway and sluice gates and earth or rock-fill wing dams for the remainder of their length. The selection of the best type of dam for a given site is a problem in both engineering feasibility and cost. Feasibility is governed by topography, geology and climate. For example, because concrete spalls when subjected to alternate freezing and thawing, arch and buttress dams with thin concrete sections are sometimes avoided in areas subject to extreme cold. The relative cost of the various types of dams depends mainly on the availability of construction material near the site and the accessibility of transportation facilities. Dams are sometimes built in stage with the second or later stages constructed a decade or longer after the first stage. The height of a dam is defined as the difference in elevation between the roadway, or spillway crest, and the lowest part of the excavated foundation. However, figures quote for heights of dams are often determined in other ways. Frequently the height is taken as the net height above the old river bed. 2 Forces on dams A dam must be relatively impervious to water and capable of resisting the forces acting on it. The most important of these forces are gravity, hydrostatic pressure, uplift, ice pressure, and earthquake forces. These forces are transmitted to the foundation and abutments of the dam, which react against the dam with an equal and opposite forces, the foundation reaction. The effect of hydrostatic pressure caused by sediment deposits in the reservoir and of dynamic forces caused by water flowing over the dam may require consideration in special cases. The weight of a dam is the product of its volume and the specific weight of the material. The line of action of this force passes through the center of mass of the cross section. Hydrostatic forces may act on both the upstream and downstream faces of the dam. The horizontal component Hh of the hydrostatic force is the force on a vertical projection of the face dam, and for unit width of dam it is …………………(11.1) Where : is the specific weight of water; is the depth of water. The line of action of this force is above the base of the dam. The vertical component of the hydrostatic force is equal to the weight of water vertically above the face of the dam and passes through the center of gravity of this volume of water. Water under pressure inevitable finds its way between the dam and its foundation and the construction methods. It is often assumed that the uplift pressure varies linearly from full hydrostatic pressure at the upstream face to full hydrostatic pressure at the upstream face to full tail-water pressure at the downstream face. For this assumption the uplift force is …………………(11.2) Where: is the base thickness of the dam; and are the water depths at the heel and toe of the dam, respectively. The uplift force will act through the center of center of the pressure trapezoid. Actual measurements on dams indicate that the uplift force is much less than that given by Eq.11.2. various assumptions have been made regarding the distribution of uplift pressures. The U.S. Bureau of Reclamation sometimes assumes that the uplift pressure on gravity dams varies linearly from two-thirds of full uplift at the heel to zero at the toe. Drains are usually provided near the heel of the dam to permit the escape of seepage water and relieve uplift. Reservoirs When a barrier is constructed across some river in the form of a dam, water gets stored up on the upstream side of the barrier, forming a pool of water, generally called a reservoir. Broadly speaking, any water collected in a pool or a lake may be termed as a reservoir. The water stored in reservoir may be used for various purposes. Depending upon the purposes served, the reservoirs may be classified as follows:①Storage or Conservation Reservoirs;②Flood Control Reservoirs;③Distribution Reservoir;④Multipurpose Reservoir. 1 Storage or Conservation Reservoirs A city water supply, irrigation water supply or a hydroelectric project drawing water directly from a river or a stream may fail to satisfy the consumers demands during extremely low flows, while during high flows, it may become difficult to carry out their operation due to devastating floods. A storage or a conservation reservoir can retain such excess supplies during periods of peak flows and can release them gradually during low flows as and when the need arises. Incidentally, in addition to conserving water for later use, the storage of floods- water may also reduce flood damage below the reservoir. Hence, a reservoir can be used for controlling floods either solely or in addition to other purposes. In the former case, it is known as “Flood Control Reservoir” or “Single Purpose Flood Control Reservoir”, and in the later case, it is called a “Multipurpose Reservoir”. 2 Flood Control Reservoirs A flood control reservoir or generally called flood-mitigation reservoir, stores a portion of the flood flows in such a way as to minimize the flood peaks at the areas to be protected downstream. To accomplish this, the entire inflow entering the reservoir is discharged till the outflow reaches the safe capacity of the channel downstream. The inflow in excess of this rate is stored in the reservoir, which is then gradually released so as to recover the storage capacity for next flood. Types of flood control reservoirs. There are two basic types of flood-mitigation reservoirs. ①storage reservoir or detention basins.②retarding basins or retarding reservoirs. A reservoir with gates and valves installation at the spillway and at the sluice outlets is known as a storage-reservoir, while on the other hand, a reservoir with fixed ungated outlets is known as a retarding basin. 3 A Distribution Reservoirs A distribution reservoir is a small storage reservoir constructed within a city water supply system. Such a reservoir can be filled by pumping water at a certain rate and can be used to supply water even at rates higher than the inflow rate during periods of maximum demands. Such reservoir are, therefore, helpful in permitting the pumps or water treatment plants to work at a uniform rate, and they store water during the hours of no demand or less demand and supply water from their “storage” during the critical periods of maximum demand. 4 Multipurpose Reservoirs A reservoir planned and constructed to serve not only one purpose but various purpose together is called a multipurpose reservoir. Reservoir, designed for one purpose, incidentally serving other purpose, shall not be called a multipurpose reservoir, but will be called so, only if designed to serve those purpose also in addition to its main purpose. Hence, a reservoir designed to protect the downstream areas from floods and also to conserve water for water supply, irrigation, industrial needs, hydroelectric purposes, etc. Shall be called a multipurpose reservoir. 中文

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： 坝 据可靠记载，世界上第一座坝是公元前4000年前在尼罗河上修建的，它使尼罗河改道，并为古老的孟菲斯城提供城址。至今仍在使用的最古老的坝是16世纪修建的西班牙阿尔曼扎坝。随着岁月的流逝，各种建筑材料和施工方法得到改善，修建努列克这样的大坝才能成为可能。该坝正在前苏联境内靠近阿富汗边界的瓦赫什河上施工，是一座高达1017英尺的土石坝。大坝的失事可能造成生命财产的严重损失。因此，坝的设计和维修通常是在政府监督下进行的。美国有3万多座坝由各州政府控制着。1972年联邦大坝安全法规定，必须由合格的专家对大坝进行定期检查。在1976年6月爱达荷州提堂大坝失事后，美国对大坝安全更为关切。 1 坝的类型 坝按其形式和建筑材料分为：重力坝、拱坝、支墩坝和土坝。前三种坝通常是用混泥土浇筑的。重力坝依靠自重维持稳定，通常在平面上呈直线状，不过有时略带点弧形。拱坝通过拱的作用把水的水平推力中的大部分传给拱座，因此，它的横断面比重力坝单薄些。拱坝只用于崖壁能承受拱作用所产生的推力的峡谷中。各种支墩坝中最简单的是平板坝，它是由许多支墩间隔地支撑着倾斜的面板。土坝是一种由土或石料填筑而成并借助于不透水心墙或上游铺盖防渗透的土堤。在一座大坝的机构中可包含不止一种坝型。弧形坝可以把重力作用和拱作用结合起来，以利坝的稳定。长坝常常有一个包括溢洪道、泄水闸在内的混泥土坝段，其余坝段是用土或石填筑的副坝。 对既定坝址选择最佳坝型是一个关系到工程可行性及其造价的问题。工程可行性受地形、地质及气候条件支配。例如：由于混泥土遭受冻融作用的交替影响而引起脱落，因此在低温地区常避免采用断面单薄的混泥土拱坝或支墩坝。各类坝的造价主要取决于能否在工地附近取得建筑材料和各种运输工具能否进入。大坝有时分期建造，第二期或以后及期工程，往往在第一期以后需要10年或更长的时间。 坝高定义为路面或溢洪道顶与基坑最低点之间的高程差。不过，引用的坝高值常常是用另外一些方法确定的，往往取原河床以上的净高度作为坝高。 2 作用在坝上的力 坝必须是相对不透水的，并能经受得住作用在这上面的各种力。这些作用力中最重要的是重力、静水压力、扬压力、冰压力及地震力。这些力传给坝基和坝座，而坝基和坝座则对坝体产生一个大小相等方向相反的基础反力。某些特殊情况下还要考虑水库中的泥沙沉积对静水压力的影响以及坝顶溢流所产生的动力作用。 坝的自重是其体积和材料比重的乘积。该力的作用线通过横剖面的形心。静水压力可同时作用在坝的上游面和下游面。静水压力的水平分力Hh是作用于坝面垂直投影上的力，对于单位宽度坝体而言其值为： …………………(11.1) 式中: 是水的比重; 是水深。该力的作用线在坝基以上 处。静水压力的垂直分力等于坝面正上方的水重，并通过该水体的重心。 处于压力作用下的水必然要在坝和坝基之间流动，因产生力扬压力。扬压力的大小取决于基础的特性和施工方法。经常假定扬压力从上游面处得全部静水压力直线变化到下游面处的全部尾水压力。根据这一假设，扬压力 为 …………………(11.2) 式中： 是坝基的宽度； 和 分别是坝踵和坝址处得水深。扬压力的作用线通过压力梯形的形心。 一些坝的实测资料表明：扬压力比公式11.2所给出的值要小得多。对扬压力的分布有各种不同的假设，美国垦务局认为重力坝的扬压力呈直线变化，在坝踵处为全部扬压力的2/3，到坝址处为零。坝踵附近通常设有排水装置，以便排除渗流水量，减小扬压力。 水 库 拦河筑一条象坝的障碍时，水就被拦储在障碍物的上游并形成水塘，通常称之为水库。 总而言之，被储集在水塘或湖泊里的水就称为水库。水库所储的水可有多种用途。水库根据其用途可分为以下几类：①储水水库；②防洪水库；③配水水库；④综合利用水库。 1 储水水库 城市给水、灌溉供水或直接从河流中取水的水电工程或者溪流，在枯水期，也许不能满足用户的需要；在丰水期，由于供水泛滥，它们又可能无法发挥作用。储水水库在洪峰期能拦储多余的水量，而在枯水期需要水的时候又能平缓地把水放出。 2 防洪水库 防洪水库一般称之为减洪水库，以拦储一部分洪水流量的方式降低洪峰，保护下游地区，为了达到这一目的，流进水库的水是全部排放，直到排水流量达到下游河槽的安全泄量为止。超过这个泄量的入流量就储存在水库里，待洪峰消退后，再逐渐排放，为迎战下一次洪水恢复储洪容积。 防洪水库的类型。防洪水库有两种基本类型：①储水水库或拦洪水库；②滞洪区或滞洪水库。 在溢洪道或泄水口处设有闸门和阀门的水库称为储水水库，反之，具有固定的敞开式泄水口的水库称之为滞洪水库。 3 配水水库 配水水库是小型储水库，建在城市供水系统内。这样的水库按一定的流量用抽水的方式注满，在需水量最大的时期，它的供水流量甚至大于水库的入流量。因此，这样的水库可以使水泵或水处理厂以均匀的流量进行工作，在不用水或很少用水的时期，配水水库就储存水量；在最大需水临界期，它就从“仓库”里供水。 4 综合利用水库 设计和建造的水库，若不仅为一种目标服务，而且同时为多种目标服务，就称之为综合利用水库。按单一目标设计，偶尔也为其他目标服务的水库，不能称为综合利用水库；在设计时除考虑主要目标外，也考虑为其他目标服务的水库，才能称为综合利用水库。因此，若设计的水库用于保护下游地区免遭洪水灾害，同时又兼顾储水，为供水、灌溉、工业用水和水力发电等提供多种目标服务，它就可以称为综合利用水库。 目 项 案 方 PAGE - 24 - _1368958454.unknown _1369227871.unknown _1369235222.unknown _1369238226.unknown _1369474548.unknown _1369474739.unknown _1369583989.unknown _1369584197.unknown _1369584291.unknown _1369584306.unknown _1369584270.unknown _1369583999.unknown _1369583971.unknown _1369474649.unknown _1369474708.unknown _1369474567.unknown _1369473913.unknown _1369473952.unknown _1369474002.unknown _1369238361.unknown _1369238403.unknown _1369473833.unknown _1369238234.unknown _1369236416.unknown _1369237335.unknown _1369237710.unknown _1369237073.unknown _1369237284.unknown _1369236614.unknown _1369235398.unknown _1369235434.unknown _1369235277.unknown _1369233623.unknown _1369234310.unknown _1369234586.unknown _1369235051.unknown _1369234335.unknown _1369233940.unknown _1369234235.unknown _1369233890.unknown _1369228404.unknown _1369231785.unknown _1369232515.unknown _1369228552.unknown _1369227971.unknown _1369228103.unknown _1369227938.unknown _1368958986.unknown _1368966645.unknown _1368968600.unknown _1369053886.unknown _1369054101.unknown _1369227649.unknown _1369054085.unknown _1369053771.unknown _1368968617.unknown _1368967573.unknown _1368968423.unknown _1368967269.unknown _1368967539.unknown _1368966366.unknown _1368966569.unknown _1368966305.unknown _1368964726.unknown _1368958592.unknown _1368958657.unknown _1368958753.unknown _1368958601.unknown _1368958537.unknown _1368958545.unknown _1368958495.unknown _1368712075.unknown _1368713944.unknown _1368774122.unknown _1368809120.unknown _1368813354.unknown _1368814307.unknown _1368958441.unknown _1368814705.unknown _1368815338.unknown _1368815366.unknown _1368815251.unknown _1368814542.unknown _1368813475.unknown _1368813539.unknown _1368813455.unknown _1368810935.unknown _1368811743.unknown _1368809246.unknown _1368799687.unknown _1368808873.unknown _1368809008.unknown _1368807851.unknown _1368798530.unknown _1368799571.unknown _1368798368.unknown _1368725033.unknown _1368726157.unknown _1368727163.unknown _1368772937.unknown _1368727031.unknown _1368726971.unknown _1368727005.unknown _1368726290.unknown _1368726069.unknown _1368726107.unknown _1368725034.unknown _1368724905.unknown _1368725031.unknown _1368725032.unknown _1368724923.unknown _1368725030.unknown _1368714059.unknown _1368714129.unknown _1368714029.unknown _1368712729.unknown _1368713230.unknown _1368713600.unknown _1368713765.unknown _1368713818.unknown _1368713675.unknown _1368713337.unknown _1368713476.unknown _1368713270.unknown _1368712778.unknown _1368713026.unknown _1368712745.unknown _1368712398.unknown _1368712488.unknown _1368712628.unknown _1368712426.unknown _1368712290.unknown _1368712332.unknown _1368712135.unknown _1368712247.unknown _1368707753.unknown _1368711193.unknown _1368711798.unknown _1368711986.unknown _1368712036.unknown _1368711947.unknown _1368711682.unknown _1368711734.unknown _1368711546.unknown _1368711660.unknown _1368711359.unknown _1368708101.unknown _1368710880.unknown _1368711164.unknown _1368710639.unknown _1368707981.unknown _1368708035.unknown _1368707930.unknown _1368191893.unknown _1368692354.unknown _1368692663.unknown _1368707739.unknown _1368692527.unknown _1368691576.unknown _1368691961.unknown _1368191911.unknown _1368126190.unknown _1368126990.unknown _1368169286.unknown _1368126567.unknown _1368125492.unknown _1368126155.unknown _1368125386.unknown