碾压混凝土重力坝设计计算书.pdf
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1、碾压混凝土重力坝设计计算书 目 录 第一章设计依据1 1.1 工程等级及建筑物级别 1 1.2 工程洪水标准 1 第二章洪水调节计算3 2.1 工程洪水标准 3 2.2 调洪计算 3 2.2.1 调洪计算基本原理3 2.2.2 水位与流量关系的确定5 2.2.3 机算调洪数据5 校核水库防空时间20 第三章水能计算21 3.1 电站出力的估算 21 3.2 机组台数和单机容量的选择 21 3.3 水轮机型号和参数选择 21 3.4 淤沙高程及电站取水口高程计算 22 3.4.1 淤沙高程22 3.4.2 电站进水口底板高程23 第四章水电站厂房初步设计24 4.1 水电站厂房的布置 24 4.
2、2 厂房轮廓的确定 24 主厂房长度的确定24 4.2.2 主厂房宽度的确定24 4.2.3 尾水平台及尾水闸室的布置25 第五章大坝设计26 5.1 大坝有关参数的确定 26 5.2 非溢流坝设计 27 5.2.1 非溢流坝基本剖面设计27 5.2.2 非溢流坝实用剖面设计28 5.2.3 非溢流坝的荷载组合29 5.2.4 非溢流坝抗滑稳定验算坝基处 22 截面29 5.2.5 非溢流坝段应力验算坝基处 22 截面33 坝基处 22 截面内部应力验算35 5.2.7 非溢流坝段折坡处抗滑稳定验算11 截面39 5.2.8 非溢流坝段折坡应力验算11 截面43 5.3 溢流坝段设计 45 5
3、.3.1 溢流坝段基本数据45 溢流坝段实用剖面设计45 溢流坝段消能设施的结构尺寸确定46 溢流坝抗滑稳定验算坝基处 22 截面48 5.3.5 溢流坝段应力验算坝基处 22 截面52 5.3.6 溢流挑射距离和冲坑深度计算54 5.4 厂房坝段设计 55 5.4.1 水电站厂房的型式55 5.4.2 水电站厂房的布置55 5.4.3 电站引水管的布置形式55 5.4.4 厂房坝段坝身剖面设计56 第六章施工组织设计57 6.1 施工导流标准57 6.2 施工导流布置和水力计算 57 导流方法57 6.2.2 导流布置57 6.3 一期导流计算 58 6.3.1 导流水力计算58 6.3.2
4、 上下游围堰的堰顶高程59 6.3.3 围堰断面设计59 6.3.4 围堰工程量计算 62 6.4 二期导流机算 63 6.4.1 坝体缺口和底孔联合泄流水力计算63 6.4.2 堰顶高程的确定与堰顶宽度的确定63 6.4.3 围堰断面设计63 6.4.4 围堰工程量计算64 6.5 封堵时间及蓄水计划 65第一章 设计依据 1.1 工程等级及建筑物级别 根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000 有 表 1-1 水利水电工程分等指标 工程等别 工程 规模 水库总 库容 108m3 防 洪 治 涝 灌 溉 供 水 发 电 保护城镇及工矿企业的重要性 保护 农田 治涝 面积 灌溉 面积
5、 供水对象重要性 装机 容量 大1型 10 特别重要 500 200 150 特别重要 120 大2型 101.0 重要 500100 20060 15050 重要 12030 中型 1.00.10 中等 10030 6015 505 中等 305 小1型 0.100.01 一般 305 153 50.5 一般 51 小2型 0.010.001 5 3 0.5 1 注:水库总库容指水库最高水位以下的静库容;治涝面积和灌溉面积均指设计面积.确定 XX 水利枢纽工程为等工程,大1型规模.表 1-2 水工建筑物级别 工程等别 永久性建筑物级别 临时性建筑物级别 主要建筑物 次要建筑物 1 3 3 2
6、 3 4 3 4 5 4 5 5 5 5 5 确定 XX 水利枢纽的水工建筑物级别为:主要建筑物 1 级,次要建筑物 3级,临时性建筑物级别 4 级.1.2 工程洪水标准 表 1-3 山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准重现期 年 项 目 水工建筑物级别 1 2 3 4 5 设 计 1000500 500100 10050 5030 3020 校土石坝 可能最大500020001000300 300200 核 洪水 PMF或 100005000 2000 1000 混凝土坝、浆砌石坝 50002000 20001000 1000500 500200 200100 本工程采用混凝土
7、重力坝,所以永久性水工建筑物的洪水标准:正常运用情况下为 1000 年一遇%1.0P,非常运用情况下为 5000 年一遇%02.0P.表 1-4 临时性水工建筑物洪水标准 重现期年 临时性建筑物类型 临时性水工建筑物级别 3 4 5 土石结构 5020 2010 105 混凝土、浆砌石结构 2010 105 53 确定临时性建筑物的洪水标准:20 年一遇%5.0P.第二章 洪水调节计算 2.1 工程洪水标准 由上面工程洪水标准知道,XX 水利枢纽工程的设计洪水为 1000 年一遇P=0.1%,校核洪水为5000 年一遇P=0.02%.2.2 调洪计算 调洪计算基本原理 1.调洪计算基本水文资料
8、 1库水位与库容关系曲线 表 21 库水位与库容关系曲线 2洪水流量过程线 图 21 洪水流量过程线 3坝址处流量与水位关系曲线 见说明书附图 3.2.调洪计算过程 本工程利用列表试算法进行调洪计算.1本次设计共拟订了 16 个方案进行比较:表 22 调洪方案 泄水工况 泄水方式 堰顶高程m 溢流宽度 孔数孔宽m 设计工况P=0.1%1 303 714 911 304 714 911 2 303 911 714 304 911 714 校核工况P=0.02%1 303 714 911 304 714 911 2 303 911 714 304 911 714 注:泄水方式 1 表孔溢流泄洪 底
9、孔作为安全储备 2 表孔溢流泄洪+发电辅助泄洪 底孔作为安全储备 2水量平衡公式如下:3水库蓄洪曲线 库水位 Z 306 308 310 312 314 316 318 320 库容 V 12.2 13.8 15.3 17.3 19.8 22.4 25.1 27.8 当已知水库入库洪水过程线时,1Q,2Q,Q均为已知;1V,1q则是计算时段t开始时的初始条件.假定暂不计及自水库取水的兴利部门泄向下游的流量,则下泄流量q应是泄洪建筑物泄流水头H的函数,而当泄洪建筑物的型式、尺寸等已定时 式22常用泄流水头H与下泄流量q的关系曲线来表示.根据水利学公式,H与q的关系曲线不难求出.若是堰流,H即为库
10、水位Z与堰顶高程之差;若是闸孔出流,H即为库水位Z与闸孔中心高程之差.因此,不难根据H与q的关系曲线求出Z与q的关系曲线)(Zfq.并且,由库水位Z,又可借助与水库容积特性曲线)(ZfV,求出相应的水库蓄水容积蓄存水量V.所以,式22最终也可以用下泄流量q与库容)(ZfV 的关系曲线来代替,即 上面的式子组成一个方程组,可以解出2q、2V.水位与流量关系的确定 本工程泄洪方式采用 WES 堰流曲线.水位与流量关系曲线公式:机算调洪数据 1.表孔溢流泄洪底孔作为安全储备 1设计洪水情况p=0.1%a.堰顶高程303m,溢流宽度孔数孔宽714m 98*303*水库调洪演算 p=0.1%时间 t 时
11、段T Q /2 /2*T q /2 /2*T V V Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 3236 0 119600.0 305.7 6 360 3636.00 3436.00 7421.76 1311.662 655.83 1416.59 6005.17 125605.2 306.45 12 360 4164.00 3900.00 8424.00 1701.564 1506.61 3254.28 5169.72 130774.9 307.1 18 360 4891.00 4527.50 9779.40 2121.452 1911.51 4128.86 5650.54 13
12、6425.4 307.8 24 360 6000.00 5445.50 11762.28 2727.03 2424.24 5236.36 6525.92 142951.3 308.66 30 360 7455.00 6727.50 14531.40 3492.222 3109.63 6716.79 7814.61 150765.9 309.7 36 360 9000.00 8227.50 17771.40 4316.44 3904.33 8433.35 9338.05 160104.0 310.71 42 360 10545 9772.50 21108.60 5234.47 4775.45 1
13、0314.98 10793.62 170897.6 311.79 48 360 11618.00 11081.50 23936.04 6135.398 5684.93 12279.45 11656.59 182554.2 312.76 54 360 12509.00 12063.50 26057.16 7038.418 6586.91 14227.72 11829.44 194383.6 313.71 60 360 12777.00 12643.00 27308.88 7918.1 7478.26 16153.04 11155.84 205539.5 314.58 66 360 12182.0
14、12479.50 26955.72 8647.108282.60 17890.42 9065.30 214604.315.20 6 8 8 72 360 10909.00 11545.50 24938.28 9105.33 8876.22 19172.63 5765.65 220370.4 315.72 78 360 8909.00 9909.00 21403.44 9240.72 9173.03 19813.74 1589.70 221960.1 315.84 84 360 6545.00 7727.00 16690.32 8990.761 9115.74 19690.00-2999.68
15、218960.4 315.61 90 360 4818.00 5681.50 12272.04 8459.66 8725.21 18846.45-6574.41 212386.0 315.1 96 360 3255.00 4036.50 8718.84 7761.89 8110.78 17519.28-8800.44 203585.6 314.43 进一步深入计算:98*303*水库调洪演算 p=0.1%时间 t 时段T Q /2 /2*T q /2 /2*T V V Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 72 10909 9105.33 220370.4 315.72 73 60 1
16、0508.00 10708.50 3855.06 9146.999 9126.16 3285.42 569.64 220940.0 315.76 74 60 10261.00 10384.50 3738.42 9188.633 9167.82 3300.41 438.01 221378.0 315.8 75 60 9831.00 10046.00 3616.56 9209.481 9199.06 3311.66 304.90 221682.9 315.82 76 60 9627.00 9729.00 3502.44 9230.30 9219.89 3319.16 183.28 221866.2
17、 315.84 77 60 9297.00 9462.00 3406.32 9230.299 9230.30 3322.91 83.41 221949.6 315.84 78 60 8909.00 9103.00 3277.08 9230.299 9230.30 3322.91-45.83 221903.8 315.84 79 60 8374 8641.50 3110.94 9209.48 9219.89 3319.16-208.22 221695.6 315.82 b.堰顶高程303m,溢流宽度孔数孔宽911m 99*303*水库调洪演算 p=0.1%时间 t 时段T Q /2 /2*T q
18、 /2 /2*T V V Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 3236 0 119600.0 305.7 6 360 3636.00 3436.00 7421.76 1325.009 662.50 1431.01 5990.75 125590.8 306.45 12 360 4164.00 3900.00 8424.00 1712.814 1518.91 3280.85 5143.15 130733.9 307.09 18 360 4891.00 4527.50 9779.40 2143.041 1927.93 4164.32 5615.08 136349.0 307.8 24
19、360 6000.00 5445.50 11762.28 2739.93 2441.48 5273.60 6488.68 142837.7 308.64 30 360 7455.00 6727.50 14531.40 3512.878 3126.40 6753.03 7778.37 150616.0 309.68 36 360 9000.00 8227.50 17771.40 4343.197 3928.04 8484.56 9286.84 159902.9 310.69 42 360 10545.00 9772.50 21108.60 5261.97 4802.58 10373.58 107
20、35.02 170637.9 311.76 48 360 11618.00 11081.50 23936.04 6178.604 5720.29 12355.82 11580.22 182218.1 312.74 54 360 12509.00 12063.50 26057.16 7081.228 6629.92 14320.62 11736.54 193954.6 313.68 60 360 12777.00 12643.00 27308.88 7956.609 7518.92 16240.86 11068.02 205022.7 314.54 66 360 12182.00 12479.5
21、0 26955.72 8693.004 8324.81 17981.58 8974.14 213996.8 315.23 72 360 10909.00 11545.50 24938.28 9145.40 8919.20 19265.47 5672.81 219669.6 315.67 78 360 8909.00 9909.00 21403.44 9261.10 9203.25 19879.02 1524.42 221194.0 315.78 84 360 6545.00 7727.00 16690.32 9019.128 9140.12 19742.65-3052.33 218141.7
22、315.55 90 360 4818.00 5681.50 12272.04 8482.62 8750.87 18901.89-6629.85 211511.9 315.04 96 360 3255.00 4036.50 8718.84 7767.22 8124.92 17549.83-8830.99 202680.9 314.36 进一步深入计算:99*303*水库调洪演算 p=0.1%时间 t 时段T Q /2 /2*T q /2 /2*T V V Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 72 10909 9145.40 219669.6 315.67 73 60 10508.00
23、10708.50 3855.06 9187.455 9166.43 3299.91 555.15 220224.8 315.71 74 60 10261.00 10384.50 3738.42 9219.015 9203.24 3313.16 425.26 220650.0 315.74 75 60 9831.00 10046.00 3616.56 9250.573 9234.79 3324.53 292.03 220942.0 315.77 76 60 9627.00 9729.00 3502.44 9261.10 9255.84 3332.10 170.34 221112.4 315.78
24、 77 60 9297.00 9462.00 3406.32 9261.104 9261.10 3334.00 72.32 221184.7 315.78 78 60 8909.00 9103.00 3277.08 9261.104 9261.10 3334.00-56.92 221127.8 315.78 79 60 8374 8641.50 3110.94 9240.08 9250.59 3330.21-219.27 220908.5 315.76 c.堰顶高程304m,溢流宽度孔数孔宽714m 98*304*水库调洪演算 p=0.1%时间 t 时段T Q /2 /2*T q /2 /2*
25、T V V Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 3236 0 119600.0 305.7 6 360 3636.00 3436.00 7421.76 836.6023 418.30 903.53 6518.23 126118.2 306.52 12 360 4164.00 3900.00 8424.00 1235.78 1036.19 2238.17 6185.83 132304.1 307.29 18 360 4891.00 4527.50 9779.40 1691.112 1463.45 3161.04 6618.36 138922.4 308.13 24 360 6000
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