A江水利枢纽设计计算书.doc

1、目录第一章 调洪演算31.1 调洪演算的原理31.2 泄洪方案的选择31.2.1对以下三种方案进行调洪演算31.2.2对三种方案进行比较：71.2.3计算坝顶高程7第二章 大坝工程量比较82.1 大坝剖面设计计算82.11基本剖面82.1.2实用剖面92.1.3排水位置92.1.4荷载计算102.2 工程量比较112.2.1重力坝工程量112.2.2拱坝工程量计算12223工程量比较12第三章 第一建筑物大坝的设计计算123.1 拱坝的剖面设计以及拱坝的布置123.1.1坝型选择双曲拱坝123.1.2拱坝的尺寸123.2 荷载组合143.3拱坝的应力计算153.3.1用FORTRAN程序进行电

2、算153.3.2 对荷载组合进行手算173.4 坝肩稳定验算253.4.1计算原理253.4.2验算工况263.4.3验算步骤27第四章 泄水建筑物的设计304.1 泄水建筑物的型式尺寸304.2 坝身进水口设计304.2.1 管径的计算304.2.2 进水口的高程314.3 泄槽设计计算314.3.1坎顶高程314.3.2坎上水深hc314.3.3反弧半径R324.3.4坡度（直线段）：324.3.5挑射角=20o324.4 导墙设计324.5 消能防冲计算334.5.1水舌挑距334.5.2冲刷坑深度344.5.3消能率计算344.6 孔口应力354.6.1计算工况354.6.2计算方法3

3、6参考文献37第一章 调洪演算1.1 调洪演算的原理先对一种泄洪方案，求得不同水头下的孔口泄洪能力，并作孔口泄洪能力曲线，再假定几组最大泄流量，对设计（校核）洪水过程线进行调洪演算，求得这几组最大泄流量分别对应的水库存水量，查水位库容曲线，得出这几组最大泄流量分别对应的上游水位，并作最大泄流量与上游水位的关系曲线。上述两条曲线相交得出一交点，此交点坐标即为设计（校核）情况下的孔口最大泄流量及相应的水库水位，再对其它泄洪方案按同样的方法进行调洪演算，最后选定的泄洪方案孔口最大泄流量应接近并不超过容许值，库水位又相对比较低。1.2 泄洪方案的选择1.2.1对以下三种方案进行调洪演算4表孔+2中孔2

4、浅孔+2中孔4中孔下泄流量的计算堰流Q1=mB(2g)1/2H3/2 （1-1）式中Q1为下泄流量（m3/s）；为侧收缩系数；B为孔口宽(m)；H为堰上水头(m)；孔口出流Q2=aB(2gH0)1/2 （1-2）式中Q2为下泄流量（m3/s）；为侧收缩系数；B为孔口宽(m)；H0为孔口上水头(m)；方案一: 4表孔+2中孔表孔: 堰顶高程179m，孔宽12m，m=0.48 , B=412=48m；中孔: 进口高程135m, 出口高程130m, 孔口宽7.5m, 高7.5m，u=0.96-0.227a/H0 （1-3）式中a为孔口开度（m）。列表计算如下：表1-1水位（m）18218518819

5、1表孔H3.006.009.0012.00Q1(m3/s)512.981450.9272665.5244103.842476中孔H0(m)43.2546.2549.2552.250.920630.9231890.9254310.927416268Q2(m3/s)3017.053128.593236.3053340.564649Q1+Q2(m3/s)3530.034579.5175901.8297444.407126Q1+Q2+338(m3/s)3868.034917.5176239.8297782.407126起调流量4069.09m3/s，作出水库水位与所需最大泄流量的关系曲线，4表孔+2中

6、孔的泄洪能力曲线，由两条曲线的交点可以得出：图1-1最大泄洪流量: 设计6400 m3/s校核7510m3/s最高水位: 设计 187.3m校核190m方案二: 2浅孔+2中孔浅孔: 进口高程164米, 出口高程154米, 孔口宽8.5米, 高8.0米 a=8.0m , B=82=16m中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽8米, 高7米a=7.5m, B=7.02=14m列表计算如下：表1-2水位（m）182185188191中孔孔口中线以上水头H0(m)48.551.554.557.5侧收缩系数0.9270.9291460.9308440.932365流量Q2(m3/s)3

7、203.533307.9193409.1233507.418浅孔孔口中线以上水头H0(m)24273033侧收缩系数0.88430.8927410.8994670.90497流量Q2(m3/s)2609.812794.4462967.7963131.695Q1+Q2(m3/s)5813.346102.3656376.926639.113Q1+Q2+338(m3/s)6151.346440.3656714.926977.113起调流量6151.34m3/s，作出水库水位与所需最大泄流量的关系曲线，2浅孔+2中孔的泄洪能力曲线，由两条曲线的交点可以得出：最大泄洪流量: 设计6600 m3/s，校核

8、6870 m3/s；最高水位: 设计 186.8m，校核189.68m。图1-2方案三: 4中孔中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7.5米, 高7.0米 a=7.5m, B=7.54=30m列表计算如下：表1-3水位（m）182185188191中孔孔口中线以上水头H0(m)48.551.554.557.5侧收缩系数0.92720.9290.930840.932流量Q2(m3/s)6006.6246202.3496392.1066576.409Q2+338(m3/s)6344.6246540.3496730.1066914.409起调流量6344.62m3/s，作出水库水位

9、与所需最大泄流量的关系曲线，4中孔的泄洪能力曲线，由两条曲线的交点可以得出：最大泄洪流量: 设计6640m3/s，校核6820 m3/s；最高水位: 设计 186.6m，校核189.58m。图1-31.2.2对三种方案进行比较：方案二即泄水建筑物采用2浅孔+2中孔时所需坝顶高程较小，加之方案一与方案三都存在对坝体的结构影响较大的问题（方案一的4表孔使得坝体堰顶以上失去空间结构作用，方案三的4中孔使得坝体同一高程开孔数量过多，该层拱圈削弱过多），故本设计选择2浅孔+2中孔的泄流方案，浅孔位于两岸，中孔位于水电站进水口两侧，对称布置。设置两浅孔，孔口宽8.5m，高8.0m，进口底高程为164m，出

10、口底高程为154m；两中孔，孔口宽8.0m，高7.0m，进口底高程为135m，出口底高程为130m，设计洪水时，下泄流量6650 m3/s，校核洪水时，下泄流量6750m3/s，小于允许下泄流量（下泄流量6650 m3/s，校核洪水时，下泄流量6750m3/s），设计洪水位为186.8m，校核洪水位为189.68m。1.2.3计算坝顶高程坝顶超出水库静水位的高度h为 h=2h1+h0+hc （1-4）式中 2h1波浪高度h0波浪中心线高出静水位的高度 h0=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) （1-5）hc安全超高2h1=0.0166Vf5/4D1/3 （1-6）式中Vf 计算风速D

11、库面吹程(km)正常情况下: Vf =12（1.52.0）=1824m/s，取20 m/s； h1%=1.3818m Lm=11.3815m hz=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) =0.5268m hc=0.7m h=3.99m校核情况下: Vf =12m/s h1%=0.8321m Lm=6.8235m hz=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) =0.3816m hc=0.7m h=2.483m 设计情况：186.8+3.99=190.79m 校核情况：189.68+2.483=192.16m故坝顶高程为192.16m，坝高为192.16-92=100.16m。第二章

12、 大坝工程量比较2.1 大坝剖面设计计算混凝土重力坝：坝前最大水深H=186.8-92=94.8m最大坝高为192.16-92=100.16m2.1.1基本剖面按应力条件确定坝底最小宽度B=H/(c/0-1)1/2 （2-1）式中 c为混凝土重度，取24kN/m3；0为水的重度取10kN/m3； 1为扬压力折减系数取0.25；则B=94.8/(24/10-0.25) 1/2=66.62m按稳定条件确定坝底最小宽度B=KH/f(c/0+-1) （2-2） 式中 K=1.10 f=0.7 =0 1=0.25 则B=1.194.8/0.7(24/10+0-0.25)=73.21m综合，取坝底最小宽度

13、B=73.2m2.1.2实用剖面坝顶宽度取坝高的810%，即（810%）97.0=(7.769.7)m,取为10m下游坡度取下游坡度为1:0.8上游折坡的坡度取为1：0.2 上游设折坡折坡点距坝底的高度取为坝高的1/32/3范围内，即（1/32/3）100.16=(3467)m,取为54m。取高程92+54=146m上部分高度100.16-38=62.16m坝底宽B则折坡上部分宽B1=0.254=10.8m ,B2=97.680.8=78.14mB=B1+B2=10.8+78.14=88.94m2.1.3排水位置设计洪水最大下泄流量为6650 m3/s，则Z下=114.15m，水头H=185.8-114.15=70.85m廊道上游壁到上游坝面距离不小于0.05