浅中孔泄洪薄拱坝设计计算书.doc

1、河海大学毕业设计计算书浅中孔泄洪薄拱坝设计专业年级 05水工2班学 号 05021215姓 名 曾 红指导老师 包 腾 飞目录第一章 调洪演算- 4 -1.1 调洪演算的原理- 4 -1.2 泄洪方案的选择- 4 -1.2.1 对以下三种方案进行调洪演算：- 4 -1.2.2 对三种方案进行比较- 7 -1.2.3 对第二种方案计算坝顶高程- 8 -1.2.4方案二结论- 9 -第二章 大坝工程量比较- 10 -2.1 大坝剖面设计计算- 10 -2.1.1 混凝土重力坝- 10 -图1-1 重力坝剖面图- 11 -第三章 第一建筑物大坝的设计计算- 15 -3.1 拱坝的剖面设计以及拱坝的布

2、置以及工程量的比较- 15 -3.1.1 坝型选择双曲拱坝- 15 -3.1.2 拱坝的尺寸- 15 -3.1.3 工程量的计算与比较- 17 -3.2 荷载组合- 18 -3.3拱坝的应力计算- 18 -3.3.1 对荷载组合，使用FORTRAN程序进行电算- 18 -3.3.2 对荷载组合进行手算- 21 -3.4 坝肩稳定验算- 31 -3.4.1 计算原理- 31 -3.4.2 验算工况- 33 -3.4.3验算步骤- 33 -第四章 泄水建筑物的设计- 37 -4.1 泄水建筑物的型式尺寸- 37 -4.2 坝身进水口设计- 37 -4.2.1管径的计算- 37 -4.2.2 进水口

3、的高程- 37 -4.3 泄槽设计计算- 38 -4.3.1 坎顶高程- 38 -4.3.2 坎上水深hc- 38 -4.3.3 反弧半径R- 38 -4.3.4 坡度（直线段）：- 39 -4.3.5 挑射角=20o- 39 -4.4 导墙设计- 39 -4.5 消能防冲计算- 40 -4.5.1水舌挑距- 40 -4.5.2 冲刷坑深度- 40 -4.5.3 消能率计算- 41 -参考文献- 43 -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

4、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浅孔+2中孔4中孔方案一：4表孔+2中孔表孔: 堰顶高程179m，孔宽12m （1-1）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

5、（1-2） 闸门开度a=7.5m, 孔口宽度B=27.5=15m, （1-3）表1-1 四表两中水位182186190194水头371115表孔泄流量530.290511890.0753723.245928.828中孔U0.92723710.92973330.9318760.933736中孔泄流量3003.31223133.11873257.7763377.85总泄流量3533.60275023.19376981.0169306.678起调流量3533.6m3/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6320 m3

6、/s 校核7250m3/s最高水位： 设计 188.35m 校核190.55m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 （1-4）其中：a=8m , B=8.52=17m中孔:：进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7.5米, 高7.5米 其中：a=7.5m, B=7.52=15m表1-2 2浅+2中水位182186190194中孔水头48.552.556.560.5中孔u0.9272371130.9297333330.9318761060.933735537中孔泄流量3001.7810413131.5214313256.11

7、53376.128049浅孔水头24283236浅孔u0.8843333330.8951428570.903250.909555556浅空泄流量2609.8168212953.3810733278.0195173587.523691总泄流量5949.5978636422.9025046872.1345177301.65174起调流量5949.6m3/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6300 m3/s 校核7380m3/s最高水位:： 设计 188.65m 校核190.73m方案三： 4中孔中孔:：进口高程1

8、35米, 出口高程130米, 孔口宽7.0米, 高7.0米 a=7.0米，B=74=28米表1-3 4中孔水位182186190194水头48.552.556.560.5u0.9272371130.9297333330.9318761060.933736流量5606.182725848.4883136081.1816056305.32总流量5944.182726186.4883136419.1816056643.32起调流量5944.2m3/s，作出水库水位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6300 m3/s 校核6450 m3/

9、s最高水位:： 设计 187.18m 校核190.17m1.2.2 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相对较小，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。1.2.3 对第二种方案计算坝顶高程设计水位：188.65m，对应下泄流量：6300 m3/s校核水位：190.73m，对应下泄流量：7380 m3/s水库总库容大于10108m3，属于大(1)型一等，主要建筑物1级。坝顶超出水库静水位的高度h为： （

10、1-5）其中：2h1%为波浪高度 hz为波浪中心线高出静水位的高度： （1-6）hc安全超高正常情况下: Vf =1.5V=121.5=20m/s D=4000m=9.814000/202=98.1 为累计频率5%的波高读表由P(1%)和P(5%)关系可得：h1%=1.38183m由 （1-7）得：Lm=11.38m 带入： （1-8）得hz =0.52686mhc=0.7m则：=21.38183+0.52686+0.7=3.99m （1-9）坝顶高程=188.65+3.99=192.64m校核情况下:Vf =12m/s=9.814000/122=272.5 为累计频率10%的波高读表由P(1

11、%)和P(10%)关系可得：h1%=0.832112m由 得：Lm=6.8232m 带入： 得hz =0.31864mhc=0.5m则：=20.832112+0.31864+0.5=2.483m坝顶高程=190.73+2.483=193.213m比较可知：坝顶高程取193.21m，坝高为：193.21-92=101.21m1.2.4方案二结论方案二即泄水建筑物采用2浅孔+2中孔时所需坝顶高程相对较小，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

12、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，出口底高程为154m；两中孔，孔口宽7.5m，高7.5m，进口底高程为135m，出口底高程为130m，设计洪水时，下泄流量6300 m3/s，校核洪水时，下泄流量7380m3/s，略小于允许下泄流量，设计洪水位为188.65m，校核洪水位为190.73m，由此计算得到的坝顶高程为193.21m，最大坝高为101.21m。第二章 大坝工程量比较2.1 大坝剖面设计计算2.1.1 混凝土重力坝坝前最大水深：H=188.65-92=96.65m最大坝高为：193.21-92=101.21m1基本剖面按应力条件确定坝底最小宽度 （2-1） 式中 c=24kN/m3 0=10kN/m3 扬压力折减系数1取0.25则B=96.65/(24/10-0.25) 1/2=65.915m 按稳定条件确定坝底最小宽度 （2-2）式中 K=1.10 f=0.7 =0 1=0.25 则B=1.196.65/0.7(24/10+0-0.25)=70.64m综合，取坝底最小宽度B=70.64m2实用剖面坝顶宽度：取坝高的810%，即（810%）101.21=(8.110.