公伯峡混凝土重力坝设计(56页).doc
《公伯峡混凝土重力坝设计(56页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《公伯峡混凝土重力坝设计(56页).doc(57页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、-公伯峡混凝土重力坝设计-第 55 页毕业设计(论文)题 目 公伯峡混凝土重力坝设计及坝 体应力、变形二维有限元分析专 业 水利水电工程 班 级 学 生 指导教师 2016 年摘 要公伯峡水电站枢纽位于青海省循化撒拉自治县和化隆回族自治县交界处。电站以发电为主,兼顾灌溉及供水。该工程属一等大()工程。永久性挡水和泄水建筑物设计洪水标准为五百年一遇,校核洪水标准为万年一遇或可能最大洪水。本毕业设计的主要内容包括:对所给工程资料和有关工程地质条件进行分析,对坝址、坝轴线、坝型进行选择和整体枢纽布置;利用所学知识和所给水文气象资料进行调洪演算,确定特征水位及相应的特征库容;根据调洪演算的成果确定坝顶
2、高程;根据水工建筑物的相关知识进行非溢流坝剖面拟定,根据安全系数法和极限状态分项系数法进行抗滑稳定、强度验算;进行溢流坝剖面拟定、根据水力计算的相关知识进行溢流坝水力计算;泄水排沙底孔剖面拟定、水力计算;根据细部构造的相关规范规定进行细部构造设计;进行专题(坝体应力、变形二维有限元分析)的设计。关键词:混凝土重力坝;公伯峡;有限元分析;抗滑稳定ABSTRACTThe hub of the Gongboxia Hydropower Station is located in the junction of Xunhua Hua and long Hui Autonomous County in
3、Qinghai Province. This hydropower station is focused on generating electricity, taking into account the irrigation and water supply. The project is the 1st class project of big () type. The design flood standards of Permanent retaining water and discharge structure are in five hundred years, and the
4、 check flood standard is in million years or probable maximum flood.The main content of this graduation design includes these following points: selecting the site, axis, type of the dam and general hub layout according to those given engineering data and related engineering geological conditions to
5、analyse, using the knowledge and hydrological and meteorological data to carry on flood routing, determining the characteristic water level and the corresponding capacity, deciding the crest elevation according to the characteristics of flood routing; proposing the non-overflow section according to
6、the related knowledge of hydraulic structures, carrying out the anti-slide and stability calculation based on the safety factor method and partial coefficient method; proposing the overflow section and making hydraulic calculation; making calculation of discharge desilting bottom and hydraulic calcu
7、lation; designing the specification according to the relevant provisions of the detailed structure; carrying out special project design (two-dimension finite element analysis of dam deformation and stress). 第1章 绪论1.1 工程概况公伯峡水电站是黄河干流上游龙羊峡至青铜峡河段中,接龙羊峡、拉西瓦、李家峡之后的第四座大型梯级电站。枢纽位于青海省循化撒拉自治县和化隆回族自治县交界处,距循化县
8、城25km,距西宁公路里程153km(直线距离95km)。公伯峡水电站以发电为主,兼顾灌溉及供水。该工程属一等大()工程。永久性挡水和泄水建筑物设计洪水标准为五百年一遇,校核洪水标准为万年一遇或可能最大洪水。1.2 工程特性表本工程的部分工程特性值,见表1-1。表1-1 公伯峡水电站工程特性表工程规模等别建筑物级别1地震烈度7水库总库容亿m调洪库容亿m死库容亿m校核洪水位m2008.40 校核洪水位m2005.99 正常蓄水位m2005.00 死水位m2002.00 非溢流坝段坝底高程m1875.00 最大坝高m133.84 最大坝长m582.55 坝顶宽度m11 下游侧坡比溢流坝段溢流坝段堰
9、顶高程m1995.20 溢流坝最大泄量m/s7477.50 单宽流量m/(s*m)93.47 溢流坝净宽m80鼻坎反弧段半径m18消能方式挑流消能底孔进口中心高程m1985孔口尺寸m*m2*2底孔最大泄量m/s消能方式m/(s*m)挑流消能第2章 水文气象2.1 流域概况黄河发源于青海省巴颜喀拉山北麓各恣各雅山下的卡日曲。流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东九省(区),于山东省恳利县、利津两县之间汇入渤海。干流全长5464 km,全流域面积752443 km2 。黄河公伯峡水电站坝址位于青藏高原东部,青海省循化县与化隆县境内黄河干流的公伯峡峡谷出口段,是龙羊峡青铜峡河段梯
10、级开发规划报告中的第4个大型梯级水电站。距上游李家峡、龙羊峡水电站坝址分别约为:76 km和184.6 km,距上游贵德水文站140.6 km。坝址上游22km处有隆务河汇入。距下游循化县城及循化水文站约25 km。公伯峡坝址控制流域面积143619 km2,多年平均径流量221亿m3,占全流域面积的19.1%,水量占全流域的38.8%,水力开发条件十分优越。公伯峡水电站采用循化水文站为设计代表站,其多年平均流量703,多年平均含沙量, 为全流域含沙量较小的河段。坝址上游有已建的龙羊峡、李家峡水电站。龙羊峡水库是一个具有多年调节性能的巨型水库,总库容达275亿m3。当龙羊峡水电站投入正常运行后
11、,与下游刘家峡水库联合调度运用,使公伯峡径流年内分配趋于均匀,提高公伯峡的发电效益。同时大大削减公伯峡入库洪水,减小公伯峡水库的设计洪水和校核洪水。李家峡水库为日调节水库,调节性能较差,对公伯峡水库的入库洪水和径流年内分配影响较小。2.2 水文资料黄河上游干流安宁渡以上有黄河沿、吉迈、玛曲、唐乃亥、贵德、循化、上诠、兰州、安宁渡等水文站。上述站均为国家基本测站,观测系列较长,资料精度较高,资料整编规范,由黄河水利委员会整编刊印成黄河水文年鉴,在使用中未发现不合理现象。其中兰州站观测年限最长,始于1934年。循化水文站位于公伯峡坝址下游约25km处,控制流域面积145459 km2 ,与公伯峡坝
12、址以上流域面积相差1.26%。循化水文站测量断面上下河流基本顺直、水流流态顺畅,1945年建站观测至今。循化水文站为公伯峡工程的设计代表站。循化水文站水文资料延长至2000年。19902000年这10年中未发生过特大洪水。在循化水文站资料系列的插补延长和1980年以后因龙羊峡和李家峡水库调蓄影响的资料还原中,还引用了唐乃亥、贵德、上诠、兰州站及其它一些支流水文站资料。2.2.1 径流特性根据黄河公伯峡水电站工程初步设计重编报告,公伯峡水电站设计时径流计算采用19191990年71年系列资料,包括了丰、平、枯三个部分,具有较好的代表性。根据循化水文站19192000年共81年水文年径流系列,进行
13、频率计算,采用矩法估算参数,P- 型曲线适线,并经上、下游参数平衡,得循化水文站多年平均流量703 m3/ s,Cv,Cs=2Cv,经频率计算循化站年径流成果见表2-1和表2-2。表2-1循化站年径流频率计算成果表站名均值CvCs/Cv各种频率设计值(P%)102050759095资料年限循化29268406905834974501919-2000表2-2 循化站径流年内分配成果表月份789101112123456多年平均流量(m3/s)1422122313271093577278216199259367594978占年水量的百分数(%)2.2.2 设计洪水黄河上游大洪水是由大尺度天气系统所造
14、成的长历时,大面积连续降雨所形成的,局部暴雨对造洪影响不大。一般是暴雨特性在地面的反映,所形成洪水多由大面积降雨所致,洪水涨落较缓,一次洪水过程约40天左右,洪型矮胖,历时较长,峰形多以单峰为主,峰、量关系对应较好,在实测的较大洪水中洪峰出现在9月份占40%,出现在7月份占36%。1946、1967、1981年洪峰都出现在9月份,1964年和调查的1904年历史洪水洪峰出现在7月份。公伯峡水库受上游水库调蓄影响的设计洪水作为公伯峡水库设计洪水。其设计洪水计算结果见表2-3。表2-3 公伯峡设计洪水成果表(流量:m3/s,洪量:亿m3)项目均值CvCv/Cs各种频率P的设计值()125洪峰流量2
15、52047860585054004990428015天洪量445天洪量4207160133122106公伯峡水电站施工期洪水控制标准为20年一遇。公伯峡水电站20年一遇导流流量主要受李家峡水电站发电流量及李家峡公伯峡区间洪水控制。经过分析,在电网非异常运行情况下,李家峡水库下泄流量控制在1000 m3/s左右,当李家峡公伯峡区间发生洪水的时候,李家峡水电站下泄流量控制在1000 m3/s以下,在考虑20年一遇洪水李家峡公伯峡区间流量,得到公伯峡水电站20年一遇洪水最大流量为1500 m3/s。2.3 水库泥沙公伯峡水电站坝址位于黄河上游青海省循化县与化隆县交界处的公伯峡峡谷出口处,上距循化水文
16、站25 km,坝址控制流域面积143619 km2。公伯峡坝址上游77 km处已建有李家峡水库。该库相对库大沙小,库沙比为157,水库泥沙淤积平衡年限很长,对入库水沙有巨大的调节作用,入库泥沙基本淤积在库内,仅有少量细颗粒泥沙排出库外。据李家峡水电站设计成果,水库运行的1030年期间平均年出库沙量126万t,水库运行1060年期间平均年出库沙量为165万t,不到入库沙量的14%。公伯峡水库设计入库悬移质泥沙多年平均含沙量为/m3,汛期(69月)平均含沙量为0.456 kg/m3。实测最大含沙量采用贵德站实测值131 kg/m3(1981年8月5日)。库悬移质泥沙中值粒径为,平均粒径为。公伯峡水
17、库设计年平均入库沙量为709万t,库沙比为93,水库泥沙淤积平衡年限长,水库泥沙问题并不严重。但由于入库泥沙颗粒较细,粒径小于的冲泻质泥沙占入库泥沙的40%,这部分泥沙易于到达坝前,经水库泥沙淤积计算,20年坝前淤积高程为1948.2 m,50年坝前淤积高程1968.8 m。泥沙浮容重按/m3计算。第3章 工程地质3.1 区域地质概况本区出露地层有前震旦系尕让群(岩性为上亚群暗绿色黑云角闪片岩、斜长角闪片岩;下亚群黑云石英片岩、斜长角闪片岩和片麻岩,以及条带状、眼球状花岗质混合岩);三迭系(岩性为浅变质的灰岩、灰绿色砂岩、板岩互层,夹砂砾岩、灰岩)、白垩系(岩性为浅紫褐色紫灰色含砾砂岩,中粗粒
18、砂岩夹泥质粉砂岩、泥岩等)、上第三系(性为砂岩、细砂岩、砂砾岩、砂质泥岩及粉砂质泥岩等,局部夹泥灰岩、石膏薄层)及第四系(Q)层。库坝区位于祁吕孤形西褶带的次一级构造化隆槽地和河西系的德恒隆加吾力吉隆起带两个构造单元的复合部位上,工程场地四周约10km30km范围内的各边界性断裂,自晚更新世以来均处于相对稳定状态。新构造运动主要表现为间歇性和差异性的隆升运动,工程区属构造基本稳定区。地震基本烈度经复核为度,对应的基岩峰值加速度值为,100年超越概率2的基岩峰值加速度值为。3.2 水库区工程地质条件公伯峡水库区位于青海省循化、化隆与尖扎三县交界处。正常蓄水位2005m时,坝前最大水深约为110m
19、,水面宽400m600m,水库全长(包括翘尾部分)约61Km。峡谷水库段:该段自坝前至隆务河口长约18km。此河段河谷狭窄,坡度多在4050,坡高600m700m。岸坡基岩裸露,主要由前震旦系变质岩组成。河水面宽约30m50m。盆地水库段:该段长约43km。两岸地形开阔,水流平缓。库盆主要由第三系上新统红层及前震旦系古老变质岩组成,表部广泛覆盖着第四系松散堆积层。3.2.1 地层岩性前震旦系(Anzgr)尕让群下亚群:岩性以黑云斜长片麻岩、条带状混合岩为主。与上覆地层呈不整合或断层接触。三迭系中统上部岩组(T2b):岩性为灰绿色厚层块状砾岩、含砾砂岩及长石砂岩等。与下伏前震旦系地层呈不整合接触
20、。白垩系下统下部岩组(K1hka):岩性主要为砖红紫红色砂岩、含砾粗砂岩及砾砂岩等。与下伏地层呈不整合接触。第三系上新统临夏组(N2L):上部为砖红、桔黄、灰绿色的含粉砂泥钙质泥岩,夹白色泥钙质泥岩和浅红色钙质页岩条带;下部主要为紫红色砾砂岩及砂砾岩、粉砂岩、泥岩等,与下伏地层呈不整合接触。第四系(Q):上更新统(Q3):主要分布在水库两岸级及其以上阶地上。其下部为砂砾石层,上部为砂壤土层;全新统(Q4):分布在、级阶地及河床和河漫滩上。阶地上覆地层大多呈二元结构,即下部为砂砾石层,上部为砂壤土。加里东期侵入岩:岩性主要为灰白、肉红色花岗岩及伟晶岩等。3.2.2 地质构造尖扎渡口隆务河口冲断层
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 公伯峡 混凝土 重力坝 设计 56
限制150内