溢洪道的设计.docx

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1、吴岭水库枢纽工程 一溢洪道设计书2012 年 8 月1设计目的和要求错误!未定义书签。2设计资料错误!未定义书签.工程概况 错误!未定义书签。基本资料 错误!未定义书签。气象 错误!未定义书签。洪水 错误!未定义书签.地质 错误!未定义书签.其他错误!未定义书签.3工程设计 错误!未定义书签.工程布置 错误!未定义书签.枢纽的等别、溢洪道级别及洪水设计标准错误!未定义书签。溢洪道的位置、型式及组成 错误!未定义书签。溢洪道的型式及尺寸错误!未定义书签。进口段 错误!未定义书签.控制段错误!未定义书签。泄槽段错误!未定义书签.消能段错误!未定义书签。尾水渠 错误!未定义书签。4设计计算错误!未定

2、义书签。水力计算错误!未定义书签。过流能力的计算 错误!未定义书签, 泄槽水而线计算错误!未定义书签. 消能防冲计算错误!未定义书签.渗流计算错误!未定义书签。控制段稳定计算错误!未定义书签。计算公式：错误!未定义书签。荷载组合：错误!未定义书签。列表计算：错误!未定义书签。计算结果错误!未定义书签.1设计目的和要求通过课程设计培养学生了解并掌握实际水利工程的设计内容、方法和步骤，巩固专业课、技术基 础课及基础课所学的知识，培养运用所学知识解决实际工程问题的能力，训练学生编写设计书、 绘图的能力和技巧，培养查阅文献及规范的能力。要求每个学生对设计内容中的各个环节做出系统的个人成果。每个人必须编

3、写完整的课程设计成 果。说明书简明扼要、条理清楚，计算方法得当、结果准确，设计方案合理可行，水工图纸布局 合理、线条标注规范、图而整洁，能正确反应设计意图。2设计资料工程概况吴岭水库枢纽工程位于汉北河支流东河上，坝址在湖北省某县境内，距县城22km。水库控制东 河上流余家嘴、益婆店两条主要河流，河道平均坡度为3%。水库坝址以上乘雨而积102km2。流域多年平均降雨量。水库总库容7220万n?,是一座以灌溉为主、兼有防洪、水产养 殖、城镇供水等综合利用的中型水利工程。吴岭水库枢纽工程主要由大坝、副坝1、副 坝2、正常溢洪道、东输水管、西输水管及灌区工程等组成。基本资料气象本流域属北亚热带湿润季风

4、气候区，多年平均气温16,极端最高气温41c（1971年7月），极 端最低气温（1995年1月），多年平均最大风速7，-8级s）,多年平均日照时数2030h,全年 无霜期平均长达254cL多年平均降雨量（统计到期1998年），东河流域洪水来自暴雨，汛期为 每年的4-10月0洪水设计洪水的计算结果见表1表1吴岭水库溢洪道设计洪水结果频率%2%1%下泄流量（m，/s）地质溢洪道场地内上覆土层为第四系上更新统残坡积物，主要由粘土、含碎石粘土组成，层底高程左 右。下伏基岩为二迭系下统栖霞组含燧石结核基岩。地基土力学指标：残坡积粘土：湿重m3孔隙比e=,内摩察角中=9。，凝聚力C=m2,渗透系数K= x

5、 地基土壤变形系数E=，地基允许承载力o=190Kpa.填土与墙后摩擦角5 = 0。本区不考虑地震作用。其他根据该工程的实际情况，溢洪道两岸为四级公路：闸门采用弧形闸门；根据下游的用水要求及水 库的水量平衡，水库正常蓄水位为。为了减小上游的淹没损失，上游最高洪水位不宜超高。3工程设计工程布置枢纽的等别、溢洪道级别及洪水设计标准查询水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 252-2000）（见表2、表3）表2水利水电工程分等指标工 程 等 别工程 规模水库总 库容 （10W）防 洪治涝灌溉供水发电保护城镇及 一矿企业的 重要性保护 农田 （廿亩）治涝面积（104 亩）灌溉 面积（104 亩）供水

6、对象 重要性装机容量 （10W）r大（D型10特别重要500200150特别重要120i大（2）型101.0重要500-1002006015050重要12k30n中型10。中等100-306015所B中等30-5W小型0.10-0-01一般30-5153力.5一般XIV小（2）型0.110.001530.51注1.水库总库容指水库最高水位以下的静库容.2 .治涝面积和灌溉面积均指设计面积。表3永久性水工建筑物级别工程等别主要建筑物次要建筑物I13n23n34IV45V55由水库的总库容值为7220万m，可知，该工程的工程等别为山，溢洪道主要建筑物级别为3级, 可取其对应的设计洪水及校核洪水分别

7、为50年一遇（2%）及100年一遇（1%） o溢洪道的位置、型式及组成溢洪道的型式及总体布置观察该地形图，以地口所在位置，初步画出溢洪道轴线及水流轴线，溢洪道轴线与水流方向近于 垂直，由划线结果可以看出，该区域适合设置正槽式溢洪道，控制段应设置在域口区域的最高地 理位置附近，以减少修建闸室时对土方的开挖，节省工程资金。该设计溢洪道由进口段、控制段、 泄槽段、消能段及尾水渠段组成。各组成段的相关尺寸设计见（溢洪道的型式及尺寸）。控制段的堰型观察该地形图可以看出，该区域地形坡度较缓，且地口地面的高程略高于正常蓄水位，泄流量较 小，故该溢洪道的控制段适宜选择宽顶堰（平顶堰）。该堰型的优点为结构简单、

8、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。闸门设置及闸孔总宽度由校核洪水估算控制段总宽度，由资料可知，校核洪水（1%）下泄流量为/一在不设置闸门 的情况下，初步设定控制端底板板面高程为，进口段顶面高程为。以校核情况计算，计算结果见 下表4。（忽略动水水头）其中圆角宽顶堰：加= 0.36 +0.01_ (0P/l边墩影响系数k有效宽度Be中墩影响系数，。由计算结果可以看出，当闸门宽度设为12m时，能够较好的适应地形条件。故对控制段，堰型 选择为宽顶堰（设闸门），堰顶高程为。闸孔总宽度为12m。孔数为2,单孔宽度为6

9、m。其对 应的各特征水位如下：正常蓄水位（）、设计洪水位（）及校核洪水位O o溢洪道的型式及尺寸进口段进水渠的作用是将水流平顺、对称的引向控制段，并具有调整水流的作用。进水渠在布置时短而 直，其轴线方向宜进水顺畅。进水渠采用梯形断而，边墙坡度为L,底坡为平坡，其末端用渐 变段与控制段的矩形断而连接，渐变段长度为20m。进水渠底板厚度为。可设渠首底板而宽度 为13m,渠首边墙顶部宽度为18m,边墙厚度为。渠尾宽度为13m。渠首前段设置齿墙;深度 为，长度为。靠坝侧设置导流墙.控制段控制段的孔口设计设计过程及结果见（表6）控制段结构布置控制段底板布置：采用整体式平地板，闸底板长度设定为20m,厚度

10、为，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。 闸墩结构布置：闸墩厚度为，迎流端采用锥弧形设计。尾端采用圆弧形设计。上部结构型式：堰顶高程设计值取为。工作桥高度取为5m,宽度为4m。上设启闭机，采用装 配式板梁结构。交通桥底部高程取为，宽度为，高度为。防渗排水设计：底板上下游两端设浅齿墙，深度为，长度为；闸室前部设有灌浆帷幕，深入 岩层厚度5m“排水设施采用反滤层，取3种不同粒径的石料（砂、砾石和卵石）组成每层厚度 为20cm的透水层,粒径级别由小到大为、5mm、520mm。泄槽段平面及纵向布置平而上，泄槽轴线与溢流堰轴线垂直，且泄

11、槽与控制段顺直连接。纵向上，依据地形，合理设置 泄槽段的坡度。底部衬砌及边墙尺寸设计底部采用钢筋混凝土衬砌，纵缝形式为平接缝，间距采用10m,排水设施设有横向排水沟及若 卜道纵向排水沟。泄槽段宽度设为13m,厚度为，长度为80m。坡度取为1:。边墙尺寸见水力 计算。消能段消能方式采用底流式消能，消力池采用下挖式。护坦厚度采用，为保证护坦材料的抗冲耐磨性, 护坦材料采用混凝土。护坦尾部设有齿蜡，深度为，宽度为。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。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

12、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）。尾水渠尾水渠采用明渠式输水方式，渠首与消能段平顺连接，渠道宽度设为13m。纵向坡度为1:22。 采用浆砌石做防冲材料，下设有垫层。4设计计算水力计算过流能力的计算特征水位的确定：见（表5）。泄槽水而线计算上游水位取校核水位（），则上游水深为，下游水深取为。由矩形断而的临界水深计算公式hk = Ja/g计算得临界水深hk=对泄槽水面线过程编程（程序如下）条件：流量Q=坡度i=糙率n=边坡m=0底宽b=13计算长度1=80#include#include#includedouble QXM,BQJLDS,El,

13、V2J2,E2;int DR;doublealfa=;double HK（double CbdoubleLdoubleM,double B）（double HHK;int k=l;Y=Q*Q*alfa/sqrt（l-l*l）;Hl=;doHK=pow(Y*(B+2*M*Hl),3)/(B+M*Hl); if(fabs(HK-Hl)=H1=HK;k+;)while(k=H2=HO;elsebreak;i+;)while(i0)coutHNo root in (Xl,X2),please input new Xl/X2l,endl; for(j=l;j=30;j+)(h=(a+b)*;if(fab

14、s(b-a)EPS)break;Fm=(*f)(h);if(Fm*Fa0)b=h;elsea=h;) return h;)double main()(double HD,HBAR,Hk,Ho,V201LH201 间201=;int L,NS;Q=;l=；N=;M=0;B=13;coutvv1输入值确认：”vvendl;cout,Q=,Q, i=*|, n=,NM m=,MH b=HBendl;Hk=HK(Q,lzM,B);coutendl;coutvv”临界水深：,HK(Cbl,M/B)endl; if(l=(Ho=100;couti0,没有正常水深”endl;) else(Ho=HO(QJN

15、M,B);coutvv”正常水深：,HO(QJ/N,M/B)endl;coutendl;)READ:cout步长 DS、步数 NS： cinDSNS;HD=Hk;coutvv”水深 HD:,HD步长:DSv 步数:NSHk)| |(HD=Hk)&(HDHo) (DR=-l;coutendl; coutM控制断而上游的水面线endl;) else(DR=l;coutendl; coutn控制断而下游的水面线Ho)&HDHk) |(HoHk)&(HDHk) HB=Hk;elseHB=Ho;for(L=2;L=NS+l;L+)SL=(L-1)*DS;if(fabs(HL-l-Ho) (HL=Ho;

16、VL=VL-1;)else(HL=ERF(fe,HL-l,HB/;VL=V2; J1=J2; E1=E2;)coutvv endl;coutn L H(L) V(L)S(L)Hendl;coutn(m)(m)(m)”endl;coutvv endl;for(int a=l;a=NS+l;a+)coutH ,aH ”vsetprecision(3)setiosflags(ios:fixed)Hasetprecision(3)setiosflags(ios:fixed)vVa,setprecision(2)setiosflags(ios:fixed)Saendl;return 0;计算结果见表7,

17、水而线及边墙线变化见图L 表7泄槽水面线计算过程LH(m)V(m/s)S(m)10210320430540650760870980掺气水深& =方/(I + v/100)105 = 1838.07抗滑系数满足要求。非常情况计算简图如下图5非常工况下溢洪道闸室计算简图表11校核洪水位工况下地基受力情况表力的名称计算式竖直力（KN）水平力 (KN)-力臂(m )力矩(KN m)tX/水闸自重W有效水重W10X X13X水平推力F1X X X X13水平推力F2X X X13扬压力F3X13XB20 171470.78 2217571.79则基底压力:(J max(Jmm17571.79, 一 6 x 0.24、 72.48K/%U )=20x132062.68即。平均基底压力为，基底应力均为负，满足要求。片海力物“ frYW + cA 0.4x17571.79+51.7x20x13 八 一，1c 叱抗滑系数 K=匕=9.26 1.05 = KeP2209.88抗滑系数满足要求。计算结果稳定、基底应力计算见下表12表12稳定、基底应力计算结果表计算工况水位(m)抗滑稳定 系数Kc底板应力(Kpa)平均施工完建正常情况非常情况计算结果表明：溢洪道闸室段抗滑稳定及地基承载力均满足要求。eW