江水利枢纽工程设计计算

第0页共43页江水利枢纽工程设计【摘要】本设计以O江流域的水文、地形、地质为基础，通过调洪演算确定了坝型及枢纽布置、大坝设计、泄水建筑物设计和施工组织设计等方面进行简略的计算。在设计中对经济、技术及安全等方面进行了详细分析与比较,拟定相应的斜心墙土石坝设计方案。【关键词】：土石坝设计，洪水演算，枢纽布置，土料设计，渗流计算，稳定验算，泄水建筑物，施工组织设计。【ABSTRACT】BaseonthedataofO-riverhydraulicproject,Idesignedthedamtotally,includingthelayoutofengineering,thedesignofdischargeconstructionbystorageroutingwhichfixedonthecharacteristicstageofthereservoir.Theprogresssoftheconstructionwasplanned.thefactorsofeconomic,technologyandsafetyareconsideredinthedesign.Theoptimumplanwasfinallyselected.【KEY-WORDS】：earthandrockdam,damsiteselection，choiceofdamtype,soildesign，filtrationrouting，stabilityanalysis，dischargeconstruction，constructionplanning.本设计以O江流域的水文、地形、地质资料为基础，通过调洪演算确定了水库的特征水位，进行了枢纽布置；对大坝、泄水建筑物进行了比较详细的设计。通过编制施工组织计划，确定了枢纽工程各主体部分的进度。设计中考虑了经济、技术及安全等方面的因素，并对各部分可行的方案进行了比较，确定了最优方案。第1页共43页目录第一章工程等级及建筑级别……………………………1第二章洪水调节计算……………………………………2第三章大坝设计……………………………11第四章泄水建筑物设计………………………………………34第五章施工组织设计……………………………………第2页共43页第一章工程等别及建筑物的级别水利水电工程的等别，在SDJ12-1978«水利水电枢纽工程等级划分设计标准（山区，丘陵区部分）»之中作出的规定，将水利水电枢纽工程根据其工程规模﹑效益及在国民经济中的重要性划分为五类，综合考虑水库的总库容、防洪库容、灌溉面积、电站的装机容量等，工程规模有库容决定，由于该工程正常蓄水位高程２８２０.３m，库容约为３.７亿m3，估计校核情况下的库容不会超过１０亿m3，最终由库控制，属于大（２）型。表2—1水利水电枢纽工程分等指标工程等别工程规模分等指标水库库容（亿m3）防洪灌溉面积（万亩）电站装机容量（万kw）保护城市及工矿区保护农田（万亩）一大（1）型10特别重要的城市、工矿区50015075二大（2）型10～1重要城市、工矿区500～100150～5075～25三中型1～0.1中等城市、工矿区100～3050～525～2.5四小（1）型0.1～0.01一般城市、工矿区305～0.52.5～0.05五小（2）型0.01～0.0010.50.05水工建筑物在SDJ12-1978第五条规定，该类大（２）型的主要水工建筑物为２级，次要建筑物为３级，临时建筑物为４级。表2—2水工建筑物级别的划分工程等别永久性建筑物的级别临时性建筑物的级别主要建筑物次要建筑物一123二234三345四455五555永久性水工建筑物的洪水标准：永久性挡水建筑物和泄水建筑物正常洪水（设第3页共43页计时）的重现期为１００年，非常运用洪水（校核时）的重现期为２０００年；水电站厂房正常与非正常运用洪水标准分别为５０年和５００年；临时性水工建筑物采用洪水标准为２０－３０年.永久性挡水和泄水建筑物正常运用洪水期标准表2—3建筑物级别12345洪水重现期（年）500100503020永久性挡水和泄水建筑物正常运用洪水期标准表2—4不同坝型的枢纽工程建筑物的级别12345土坝、堆石坝、干砌石坝10000或可能最大洪水20001000500200混凝土坝、浆砌石坝50001000500200100第二章洪水调节计算一.设计洪水与校核洪水本河流属典型山区河流，洪水暴涨暴落，设计洪峰流量取100年一遇.即设Q=,/16803sm（p=1%），校核洪峰流量取2000年一遇.即校Q=2320m3/s，（%05.0p）.二.调洪演算①.基本原理利用半图解法进行调洪计算.本设计拟订四组方案进行比较，其计算方法与计算过程如下所示。计算公式)2()2(2211qtvqtvQ式中Q──计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于2/)(21QQ；1q──计算时段初的下泄流量（m3/s）；第4页共43页2q──计算时段末的下泄流量（m3/s）；1v──计算时段初水库的蓄水量（m3）；2v──计算时段末水库的蓄水量（m3）；t──计算时段，一般取1-6小时，需化为秒数。式中2/v、2/q、)2//(qtv和)2//(qtv均可与水库水位建立函数关系。因此，可根据选定的计算时段t值、已知的水库水位容积关系曲线，以及根据水力学公式算出的水位下泄流量关系曲线，事先计算并绘制曲线组：)2//(qtv=)(1zf、)2//(qtv=)(2zf和)(3zfq即是水位下泄力量关系曲线，其余两曲线是所介绍的半图解法中必需的两根辅助曲线，故这一方法在半图解法中亦称为双辅助曲线法，以与单辅助曲线法相区别。具体的计算方法见水利水能规划书，曲线见附页坐标纸。②.水位流量关系曲线的确定本工程泄洪方式采用WES堰流曲线。侧收缩系数初估为93.0淹没出流系数：495.0m溢流孔宽：b水位流量关系曲线由下式确定：3202HgmbQ当b=7米时：smQH/266.1418.927495.093.0:13320米时smQH/13.7438.927495.093.0:33320米时smQH/5.15958.927495.093.0:53320米时smQH/2.26478.927495.093.0:73320米时smQH/1528.38598.927495.093.0:93320米时smQH/32.747148.927495.093.0:143320米时当b=8米时：smQH/3.1618.928495.093.0:13320米时第5页共43页smQH/07.8438.928495.093.0:33320米时smQH/24.18258.928495.093.0:53320米时smQH/88.30178.928495.093.0:73320米时smQH/1.44098.928495.093.0:93320米时smQH/8.853148.928495.093.0:143320米时洪水流量过程线如下:设计洪水过程线校核洪水过程线时段时段(6h)③.调洪演算列表如下：方案(一):孔口尺寸:mBmz7,2810双辅助曲线如下图所示：第6页共43页水库水位（米）下泄流量（立方米/秒）方案（一）表3-1.曲线的计算和)(2)2()(1)2(zfqtvzfqtv库水位zm库容v(万m3)下泄流量q(m3/s)q/2(m3)/sv/△t(m3)/sv/△t-q/2(m3)/sv/△t+q/2(m3)/s(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)28203670044822433981.4833757.4834205.482820.53762048024034833.3334593.3335073.3328213843051625835583.3335325.3335841.332821.53942055027536500362253677528224020059029537222.236927375172822.54122063031538167378523848228234202066833438907.438573.439241.42823.54300070835439814.839406.840168.828244410074837440833.3340459.3341207.33表3-2调洪计算半图解法（设计工况）时间（t）入库流量Q(m3/s)平均入库流量Q(m3/s)水库水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)库水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)94252820.1338504552820.212960692.52820.23400034542.54622820.6615165013052820.6634750353054902821.2318142015352821.2335700362855302821.572188011502821.5736285368505552821.724685782.52821.73648537067.55652821.72275656252821.7236500371105672821.65304955302821.653640037030560第7页共43页表3-3调洪计算半图解法(校核工况)时间（t）入库流量Q(m3/s)平均入库流量Q(m3/s)水库水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)库水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)8.44552820.1338204552820.2511.41160807.52820.253409034627.54632820.9514.4227017152820.9535220358055102821.817.4212021952821.836800374155802822.5820.4133017252822.5837900385256332822.923.49631146.52822.93843039046.56602823.0226.4790876.52823.023862039306.56692823.0829.46907402823.0838700393606702823.0732.4605647.52823.073869039347.5方案(二):孔口尺寸:△Z=2809m，B=7m.双辅助曲线如下图所示：水库水位（米）下泄流量（立方米/秒）方案（二）表3-4，曲线的计算和)(2)2()(1)2(zfqtvzfqtv库水位zm库容v(万m3)下泄流量q(m3/s)q/2(m3)/sv/△t(m3)/sv/△t-q/2(m3)/sv/△t+q/2(m3)/s(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)28203670051625833981.4833723.4834239.482820.53762055027534833.3334558.3335108.33第8页共43页28213843059029535583.3335288.3335878.332821.53942063031536500361853681528224020066833437222.236888.237556.22822.54122070835438167378133852128234202074837438907.438533.439281.42823.543000787.7793.8539814.839420.9540208.65282444100828.8414.440833.3340418.9341247.73表3-5调洪计算半图解法（设计工况）时间