《虞江心墙土石坝水利枢纽设计计算书》Word文档格式.docx
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对应方格纸的面积
水库拦蓄洪水V(10)
水库总水量V
(10)
水库水位H(m)
550
26.30
39.8
57.68
2821.6
590
22.34
33.8
57.08
2821.45
650
20.51
31.0
56.80
2821.37
890
14.51
21.9
55.89
2821.0
Q~H曲线与的交点为:
Q泄=650m3/s,H=2821.37m。
1.1.2校核洪水时:
Q校=2320m3/s
计算Q~H曲线列表1-2如下:
表1-2Q~H曲线计算列表
假设泄水流量Q泄(/s)
水库拦蓄洪水V(10)
(10)
560
34.01
71.1
608.1
2822.8
750
26.32
55.0
592.0
2822.60
960
21.97
49.5
582.9
2822.10
Q泄=728m3/s,H=2822.65m
Ñ
I=2810m,B=7m
起调流量=0.90.5710.5=474.49m3/s
1.2.1设计洪水时:
计算Q~H曲线列表1-3如下:
表1-3Q~H曲线计算列表
490
24.54
37.1
574.1
2821.9
22.79
34.5
571.5
2821.75
760
19.43
39.4
566.4
2821.4
930
13.95
21.1
558.1
2821.2
Q泄=582m3/s,H=2821.7m
1.2.2校核洪水时:
Q校=2320m3/s
计算Q~H曲线列表1-4如下:
表1-4Q~H曲线计算列表
496
32.67
68.2
605.2
2823.1
773
25.54
53.3
590.3
2822.70
967
21.43
44.8
581.8
2822.45
Q泄=656m3/s,H=2822.85m。
I=2811m,B=8m
起调流量=0.90.589.5=466.68m3/s
1.3.1设计洪水时:
计算Q~H曲线列表1-5如下:
表1-5Q~H曲线计算列表
24.89
37.6
574.6
2821.82
23.08
34.9
571.9
2821.73
700
19.68
29.8
566.8
2821.50
980
14.07
21.3
558.3
2821.35
Q泄=574m3/s,H=2821.7m。
1.3.2校核洪水时:
计算Q~H曲线列表1-6如下:
表1-6Q~H曲线计算列表
530
32.72
68.3
605.3
2823.0
25.57
53.4
590.4
2822.80
21.45
518.8
2822.50
Q泄=676m3/s,H=2822.88m。
I=2810m,B=8m
起调流量=0.90.5810.5=542.27m3/s
1.4.1设计洪水时:
计算Q~H曲线列表1-7如下:
表1-7Q~H曲线计算列表
497
26.58
40.2
577.2
2822.0
24.50
37.0
574.0
2821.95
20.70
31.3
568.3
2821.8
14.60
22.1
559.1
Q泄=502m3/s,H=2829.96m
1.4.2校核洪水时:
计算Q~H曲线列表1-8如下:
表1-8Q~H曲线计算列表
483
34.59
72.2
609.2
26.62
55.6
592.6
22.16
46.3
583.3
2822.3
Q泄=624m3/s,H=2822.97m。
第二章大坝高程的确定
第二章大坝高程的确定
2.1坝顶高程计算方法
2.1.1坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定:
(2-1)
其中:
Y----坝顶超高,m;
R----最大波浪在坝顶的爬高,m;
e----最大风壅水面高度,m;
A----安全超高,m,该坝为二级建筑物,设计时取A=1.0,校核时取A=0.5。
2.1.2坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和,应按以下运用条件计算,取其最大值:
1.设计水位加正常运用条件下的坝顶超高;
2.正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高;
3.校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高;
4.正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高。
2.1.3波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式
=
(2-2)
T=4.438×
hm(2-3)
L=(2-4)
hm——平均波高,m;
T——平均波周期,s;
L——平均波长,m;
D——风区长度.km;
——坝前水深,m;
W——计算风速,m/s;
2.1.4风壅高度可按下式计算:
(2-5)
式中:
e——计算处的风壅水面高度,m;
D——风区长度,km;
K——综合摩阻系数3.6×
10-6;
β——计算风向与坝轴线的夹角25°
。
2.1.5波浪爬高
设计波浪爬高值应根据工程等级确定,2级坝采用累积频率为1%的爬高值.
正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算:
(2-6)
Rm——波浪的平均爬高;
K△——斜坡的糙率渗透性系数,根据护面类型查规范得0.77;
Kw——经验系数,查规范得1.0;
m——单坡的坡度系数,若坡角为,即等于ctg,本设计取m=2.5
查规范1%累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23,因风向与坝轴线的夹角为
25°
,波浪爬高应按正向来波计算爬高值乘以折减系数=0.94。
2.2计算过程
2.2.1设计水位加正常运用条件下的坝顶超高
设计水位2821.70m吹程D=15㎞风速W=1.5m/s
坝前水深=71.70mβ=25°
根据公式(2-2)求解得:
hm=1.56m
hm=5.6s
L==48.91m
=0.77×
1.0×
/
=2.13m
查规范1﹪累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23
R1%=2.23×
2.13=4.75m
因风向与坝轴线的法线成25°
波浪爬高应按等于正向来波计算爬高值乘以折减系数Kβ。
查规范得Kβ=0.94
R=Kβ×
R1%=0.94×
4.75=4.465m
坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定:
Y=R+e+A
=4.465+0.029+1.00
=5.494m
坝顶高程:
2821.7+5.494=2827.19m
坝高:
2827.19-2750.0=77.19m
为预防坝体竣工后的沉陷,预留0.4%的坝高
坝高+0.4%沉陷=2827.19+77.19×
0.004=2827.50m
2.2.2正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高
正常蓄水位2820.5m吹程D=15㎞风速W=1.5m/s
坝前水深Hm=70.5mβ=25°
根据公式(2-2)求解得
hm=1.52m
T=4.438×
hm=4.438×
1.52=5.47s
L==46.71m
=0.77×
=2.05m
查规范不同累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23
R1%=2.23×
2.05=4.575m
波浪爬高应按等于正向来波计算爬高值乘以折减系数Kβ
R=Kβ×
4.575=4.301m
Y=R+e+A
=4.301+0.029+1.0
=5.33m
2820.5+5.33=2825.83m
2825.83-2750=75.83m
坝高+0.4%沉陷=2825.83+75.83×
0.004=2826.13m
2.2.3校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高
校核洪水位2822.85m吹程D=15㎞风速W=19.1m/s
坝前水深Hm=72.85mβ=25°
hm=0.975m
T=4.438×
hm=4.38s
L==29.98m
=1.316m
R1%=2.23×
1.316=2.936m
R=Kβ×
2.936=2.76m
Y=R+e+A
=2.76+0.013+0.5
=3.273m
2822.85+3.273=2826.12m
2826.12-2750=76.12m
坝高+0.4%沉陷=2826.12+76.12×
0.004=2826.43m
2.2.4正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高
正常蓄水位2820.50m吹程D=15㎞风速W=19.1m/s
坝前水深Hm=70.5mβ=25°
L==29.94m
=1.32m
R1%=2.23×
1.32=2.94m
查规范得Kβ=0.95
R=Kβ×
2.94=2.764m
=2.764+0.013+0.5
=3.28m
地震安全加高按设计烈度和坝前水深取为=0.5~1.5m,本设计取=1.0
所以:
y+=4.28m
坝顶高程2820.50+4.28=2824.78m
坝高2824.78-2750=74.78m
坝高+0.4%沉陷=2824.78+0.004×
74.78=2825.08m
综合情况见下表2-1:
表2-1各种工况下的坝顶高程
计算情况
计算项目
正常运用情况
非正常运用情况
正常蓄水位
设计洪水位
校核洪水位
上游静水位(m)
2820.5
2821.7
2820.50
2822.85
河底高程(m)
2750.0
坝前水深(m)
70.5
71.70
70.50
72.85
吹程(km)
15
风向与坝轴线夹角(°
)
25
风浪引起坝前雍高(m)
0.029
0.013
风速V(m/s)
28.65
19.1
波高2h(m)
1.52
1.56
0.975
护坡粗糙系数
0.77
上游坝面坡脚
arctg1/3.0
波浪沿坝面爬高(m)
4.301
4.465
2.764
2.76
安全超高(m)
1.0
0.5
地震安全加高(m)
坝顶高程(m)
2825.83
2827.19
2824.78
2826.12
坝顶高程加0.4%沉陷(m)
2826.13
2827.50
2825.08
2826.43
综合考虑最终确定坝顶高程取为2827.50m
第三章土石料的设计
3.1粘土料的设计
(1)计算公式
黏壤土用南京水利科学研究所标准击实试验求最大干容重、最优含水量。
应该使土样最优含水量接近其塑限含水量,据此确定击数,得出多组平均最大干容重gdmax和平均最优含水量W,设计干容重为
gd =mgdmax(3-1)
gd———设计填筑干容重
gdmax———标准击实试验最大干容重
m———施工条件系数,或称压实度,m值对于一二级坝或高坝采用0.96~0.99,三四级坝或低坝采用0.93~0.96。
本设计的m=0.98。
设计最优含水量为
=(3-2)
(2)计算结果
粘性土料设计的计算成果见表3-1
(3)土料的选用
上下游共有5个粘土料场,储量丰富。
因地理位置不同,各料场的物理性质,力学性质和化学性质也存在一定差异,土料采用以“近而好”为原则。
规范指出粘土的渗透系数大于10×
10-6cm/s,所有料场均满足要求。
可容盐含量都不大于3%,1#上的有机质含量为2.20%,大于规定的2%,故不予采用。
2#下和2#上的塑性指数大于20%和液限大于40%,根据规范不能作为坝的防渗体材料。
3#下的渗透系数比1#下的小,防渗性能好,最大干容重比1#下的大,压缩性能好,且3#下的含水量比1#下小,施工时只需加水,故选3#下为主料场,1#下为副料场。
表3-1粘性土料设计成果表
料
场
比
重
GS
最大
容重
gdma
(kN/m3)
最优含水量(%)
设计干容重(kN/m3)
塑限
含水量
ωp(%)
塑性指数
Ip
填筑
ω(%)
自然
(%)
孔隙比
E
湿容重
rw
浮容重rb
(g/cm3)
内摩擦角
φ
液限
渗透
系数
10-6
有机含量
可容盐含量
1#下
2.67
16.0
22.07
15.68
23.14
19.46
24.8
0.734
18.91
0.94
24.67
42.60
4.317
1.73
0.070
2#下
16.5
21.02
16.17
22.20
21.70
24.2
0.721
0.93
25.50
43.90
4.80
1.90
0.019
1#上
2.65
15.6
22.30
15.30
25.00
24.57
25.6
0.990
17.35
0.81
23.17
49.57
2.20
0.110
2#上
2.74
15.4
23.80
15.09
23.50
26.3
10.93
16.37
0.82
21.50
49.9
3.96
0.25
3#下
2.70
18.0
16.90
17.64
20.00
14.00
15.9
0.580
19.11
1.06
28.00
34.00
3.00
0.080
3.2坝壳砂砾料设计
坝壳砂砾料填筑的设计指标以相对密实度表示如下:
Dr=(emax-e)/(emax-emin)(3-3)
或Dr=(rd-rmin)rmax/(rmax-rmin)rd(3-4)
emax为最大孔隙比;
emin为最小孔隙比;
e为填筑的砂、砂卵石或地基原状砂、砂卵石的孔隙比;
rd为填筑的砂、砂卵石或原状砂、砂卵石干容重。
设计相对密实度Dr要求不低于0.70~0.75;
地震情况下,浸润线以下土体按设计烈度大小Dr不低于0.75~0.80。
(2)计算成果
砂砾料的计算成果见表3-2。
表3-2砂砾料计算成果汇总表
料场
不均匀系数η
>
5mm砾石含量
比重
△s
天然孔隙比
相对密实度Dr
设计干容重gd
(g/cm3)
设计孔隙比e
48.8
53.0
2.75
0.481
0.732
1.86
0.480
44.0
0.531
0.612
1.79
0.530
3#上
25.0
48.0
0.449
0.810
1.91
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