水工建筑物课程设计(2)

2020-04-14 03:06

2、设计任务的1-4项 2.5天 3、非溢流坝的剖面设计和静力校核 3天 4、消能设计 0.5天 5、细部构造选择设计 0.5天 6、绘图及成果整理 2天 7、答辩 1天 8、合计 10天 9、17周末完成答辩。

1.6主要参考文献

1、《水工建筑物》教材,沈长松主编; 2、《水工建筑物》,祁庆和主编; 2、《水力学》,吴持恭主编;

3、《混凝土重力坝设计规范》 SL319-2005

第2章 设计基本资料

某水利枢纽以防洪为主兼有灌溉、发电等效益的综合利用工程,该工程的坝型为混凝土重力坝。

根据课程设计的内容,该工程的工程参数和基本资料提供如下:

2.1工程参数

坝底高程(m) 130 正常蓄水设计洪水发电死水位(m) 位(m) 位(m) 229 183 防洪 保证下游两水库的抗洪保坝安全 工程效益 灌溉面积装机(万(万亩) kw) 34 4 233 2.2基本资料

1、地形资料:见地形图,虚线为新鲜岩面的等高线; 2、坝址处水位流量关系曲线

3

流量40 (m3/s) 120 水位134.134.(m) 44 78 3、水库库容关系曲线 高程(m) 135 145 155 165 175 185 容积 0.01.78.338.(×106m3) 1 5 8 2 4、设计洪水

44.28 76.23 200 600 1000 135136136.4 .2 .8 2000 137.8 3000 138.6 4000 139.2 5000 139.8 6000 140.3 7000 140.8 195 120.97 205 179.26 215 254 225 235 245 349.6 466.1 683.3 由实测及历史洪水调查资料,经频率计算分析推得:多年平均流量Q=1350m3/s,Cv=1.1,Cs=3.5Cv,其频率曲线为:

P(%) Qp(m3/s) 0.2 10730 1 7310 2 5920 5 4160 10 2920 50 1850 对应P=0.2%的Q0.2%=10730 m3/s,由调洪演算求得相应的设计洪水下泄流量Q设=4378m3/s,P=0.1%的Q0.1%=12000 m3/s,经调洪演算求得相应的下泄流量Q

= 5400 m3/s。 5、气温与风速、风向

月 份 最低气温(°C) 最大风速(m/s) 风 向 吹程(km) 1 2 3 4 -0.1 13 5 6 7 8 9 10 11 12 -14.3 9 -20.-18.-103 2 .8 10 15 12 5.7 14.4 10 9 24 23.1 11 10 20 12 -2.1 8 8 10 按基本垂直坝轴线考虑 10 6、泥沙淤积:库区植被茂密可以不考虑泥沙淤积; 7、地震按5级烈度计算;

8、坝址地质:岩性为花岗岩,强度高,两岸节理、裂隙发育。单位吸水率

4

W<0.01升/分·米的相对不透水层的深度为20m。

岩石的物理力学性质指标为: 岩性 容重(KN/m3) 27.0 吸水率(%) 1 抗压强度(MPa) 112 抗剪强度(MPa) 48.8 砼与基岩的摩擦系数 0.72 砼与基岩的粘结力 0 花岗岩

第3章:枢纽布置

3.1确定建筑物等级

本设计中,根据水库库容关系曲线,查曲线图得:设计洪水位为233m时,水库库容约为4.4亿m3,查《水工建筑物》教材表1—1可知,工程规模为大(2)型,工程等别为二等。

因此查《水工建筑物》教材表1—3可知:主要建筑物为2级,次要建筑物为3级。

3.2确定坝顶高程

设计流量Q=4378m3/s,假定单宽流量q=100m3/s·m,则: 闸孔总净宽B?Q定q?4378?43.78m 100假设每孔尺寸宽约7m,共需7孔,则: B定?49m, q?定QB设?定43783?89.35m3/s?m<[q]=100m/s·m 49所以闸孔总净宽B=49m,满足要求。 又由堰流公式:

32Q?B??m2gH0

5

取??0.9,m=0.5,??1,将Q设?4378m3/s,Q较?5400m3/s代入上式,则可求得:H0设?h设?12.62m,H0较?h较?14.52m

堰顶高程?堰顶?H设?h设?233?12.62?220.38m 校核洪水位H较??堰顶?h较?220.38?14.52?234.9m

计算风速vo取相应洪水期平均最大风速,根据所给资料取vo=11m/s,风区长度D=10km。应用官厅水库公式计算,波高和波长:

?2gh?1/12?0.0076V0?2?V 0gD??2??V0?1/3

2gLm?1/2.15?gD????0.331V 202??V0?V0?1/3.75

hz??h12%Lmcth2?H Lm 式中:h ——波高, m; Lm—— 平均波长, m; v0—— 计算风速, m/s; D—— 吹程 , m; H——水深,m;

h1%——累计频率1%的波高。 经计算得:h1%?0.51m,hz?0.20m。

3.3计算坝顶高程

确定坝顶超高值

Δh=h100+hz+hc

(3—7)

Δh——防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差,m; h1% ——累计频率为1%时的波浪高度,m;

hz——波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差,m;

6

hc ——安全加高,按表4-5采用坝的安全加高hc。 表4-5

运用情况 设计情况(基本情况) 校核情况(特殊情况)

查表4—5得:设计洪水位时安全超高hc?0.7m,校核洪水位时hc?0.5m。 则: Δh设=0.51+0.20+0.7=1.41m Δh校=0.51+0.20+0.5=1.21m 坝顶高程的计算公式

▽坝顶=H设+Δh设=233+1.41=234.41m ▽坝顶=H校+Δh校 =234.9+1.21=236.11m

坝顶高程计算表 按设计洪水位计算坝顶高程(m) 按校核洪水位计算坝顶高程(m) 坝的级别 1 0.7 0.5 2 0.5 0.4 3 0.4 0.3 h1%(m) 0.51 0.51 hz(m) hc(m) 0.7 0.5 ?H(m) 234.41 236.11 0.20 0.20 为了保证大坝的安全,选取较大值,所以选取坝顶高程为236.11m。 ?坝顶?236.11m

3.4确定坝高,坝型

坝高H=236.11-130=106.11m,取坝高H=106m。

重力坝由于结构简单,安全可靠,对地形、地质条件适应性强,枢纽泄洪问题容易解决,便于施工导流,可以大型机械化施工,施工方便且速度快,结构作用明确,适合建高坝。故采用混凝土重力坝较为合理。

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