毕业设计说明书(6)

第二章 调洪演算

式（2-3）最终可用下泄流量q与库容V的关系曲线来代替，即

q=f（V） (2-4)

(水资源规划及利用（中国水利水电出版社）P158 )

式（2-2）和式（2-4）组成一个方程组，可求出未知数q 2和V2，然后以此作为下一时段初的数值继续计算。用两个公式调洪计算的方法很多，常用试算法和半图解法。本设计中采用试算法。

由于该溢流堰不设闸门，根据资料可知该水库起调水位高程为1994.7m，相应的库容为900万立方米。

2．调洪过程及结果

表2-1 调洪结果表

最大下泄流量（m3/s） 相应水位（m） 相应最大库容（10m3） 4设计洪水（p=2%） 113.42 1996.34 973.58 校核洪水（p=0.1%） 372.69 1998.34 1057.35

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南昌工程学院本科毕业设计

第三章 大坝设计

3.1 坝型选择

根据各坝型的特点结合所给群安水库库区地质资料进行如下坝型比选： 坝型一：重力坝

重力坝是一种古老而且应用广泛的坝型,它因主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持稳定而得名。重力坝的结构简单,施工方便,抗御洪水能力强,抵抗战争破坏等意外事故的能力强,工作安全可靠,至今仍广泛使用。 1、重力坝的工作原理

重力坝的工作原理是在水压力及其他荷载的作用下,主要依靠坝体自身重量在滑动面上产生的抗滑力来抵消坝前水压力,以满足稳定的要求,同时,也靠坝体自重在水平载面上产生的压重力来抵消由于水压力所引起的拉重力,以满足强度的要求。其基本剖面为上游近于垂直的三角形剖面,眼垂直轴线方向常没永久伸缩缝,将坝体分成若干独立工作的坝段,坝体剖面较大。

2、重力坝的特点

重力坝之所以能长久地被采用，主要是因为它具有以下几大优点：

a.泄洪和施工导流比较容易解决。重力坝的断面大,筑坝材料抗冲刷能力强,适用于在坝顶溢流和坝身设置泄水孔。在施工期可以利用坝体或底孔导流。枢纽布置方便一般不需要另设河岸溢洪道或洪隧洞。在意外情况下,即使从坝顶少量过水,一般也不会招致坝体失事；

b.安全可靠,结构简单,施工技术比较容易掌握。坝体板样,立模和混凝土浇筑和振捣都比较方便,有利于机械化施工；

c.安全可靠重力坝剖面尺寸大，应力较小，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗水的渗漏、洪水漫顶、地震和战争破坏的能力都比较强；

d.对地形、地质条件适应性强任何形状的河谷都可以修建重力坝，因为坝体作用于地面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较低；

e.枢纽泄洪问题容易解决重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内设置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑；

f．结构作用明确重力坝沿坝轴线用横缝分成若干段，各坝段独立工作，结构作用明确，应力分析和稳定计算都比较简单。

但是，重力坝也有下面一些缺点：

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第三章 大坝设计

a．坝体剖面尺寸大，水泥用量多；

b．坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；

c．坝体与地基接触面积大，因而坝底的扬压力较大，对稳定不利。

d．坝体体积大，施工期混凝土的温度应力和收缩应力较大，在施工期对混凝土温度控制的要求较高。 坝型二：拱坝

拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。因此，是一种经济性和安全性都很好的坝型。 1、拱坝特点：

(1)优点：拱坝利用拱的作用将荷载传至两岸，充分利用了材料的搞压性能，故拱坝可做得比较薄，大大节省混凝土方量，从而节省造价。此外，拱坝还可以在坝身开孔解决泄流问题，不需另外修建溢洪道，坝体重量轻，抗震性能好。

(2)缺点：几何形状复杂，施工难度大。施工导流需一次断流，工另开导流隧洞。拱坝主要的缺点是对坝址河谷形状及地基要求较高。 2、地质条件

建造拱坝的地形条件是左右两岸对称，岸坡平顺无突变，砰面上为向下流收缩的峡谷地段，如V形和U形河谷。坝端下游侧要有足够的岩体支承，以保证坝体的稳定。理想的地质条件是基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、透水性小和耐风化。此外，拱坝要求两岸坝座附近河岸边坡岩体稳定，整体性好，没有大的断裂构造和软弱夹层，在荷载作用下不产生大的压缩变形。 坝型三：土石坝 1、土石坝特点

(1)优点：

a.就地取材，节省钢材﹑水泥﹑木材等建筑材料，减少了建坝过程中的远途运输。 b.结构简单，便于维修和加高﹑扩建。

c．坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低。 d．施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工。

(2)缺点：坝身一般不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便，粘性土料的填筑受气候条

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件影响较大等。

2、地质条件：土石坝能够适用各种地质条件

综上所述，根据群安水库地质条件及附近建筑材料，发现重力坝及拱坝地形地质条件不适宜，而土石坝能适应各种地质条件且附近有足够的建坝材料，因而选用土石坝为建坝坝型。

土石坝按其施工方法可分为碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破堆石坝、水中倒土坝和水力冲填坝。从地形地质条件以及附近建筑材料来看本次设计坝型应选择碾压式土石坝。碾压式土石坝根据土料配置的位置和防渗体所用材料种类的不同，又分为均质坝和土质防渗体分区坝、非土质材料防渗体分区坝。

均质坝材料单一，工序简单，但坝坡较缓，剖面大，工程量大，施工易受气候影响，冬季施工较为不便，坝体空隙水压力大。因此考虑均质坝方案是不宜采用的。 土质防渗体分区坝主要有斜心墙坝、斜斜心墙坝、斜墙坝和多种土质坝等类型。

斜心墙坝土质防渗体设在坝体中部，两侧为透水性较好的砂石料，该坝型粘性土料所占比重不大，施工受季节影响较小，但施工时斜心墙与坝体同时填筑，相互干扰较大。 斜斜心墙坝和斜心墙坝基本类似，并且可以改善坝体应力状态，能显著减弱坝壳对斜心墙的“拱效应”，其抗裂性能优于斜心墙坝和斜墙坝。

斜墙坝土质防渗体设在上游或接近上游面，该坝型斜墙与坝体施工干扰小，但其抗震性和适应不均匀沉降的性能不如斜心墙坝。由于该工程所在地区为地震烈度定为7度，基岩与砼之间磨擦系数取0.65，故不宜采用斜墙坝。

多种土质坝施工工序复杂，相互干扰较大，施工易受气候影响，在此不予采用。 非土质材料防渗体坝的防渗体一般有混凝土、沥青混凝土或土工膜等材料组成，而其余部分由土石料组成，因工程附近建筑材料丰富，为就地取材不宜采取该坝型。

由上述比较可以看出，由于该工程所在地区为地震烈度定为7度，基岩与砼之间磨擦系数取0.65，故不宜采用斜墙坝。因工程附近建筑材料丰富，有时和的心墙土料，所以选择用心墙坝。

3.2 坝顶高程

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，坝顶高程分别按照正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高、设计水位加正常运用下的坝顶超高、校核水位加非常运用条件下的坝顶超高进行计算，因该地区地震烈度为6度，故还需考虑正常蓄水位加非常运

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第三章 大坝设计

用时的坝顶超高加上地震涌浪高度，最后取以上四种工况最大值，并保留一定的沉降值。 3.2.1 坝顶超高计算

为保证水库不漫顶，必须在正常运用和非常运用期间的静水位以上有一定的超高。一般用表示。

d=R+e+A （3-1） （水工建筑物 （第五版）中国水利水电出版社）

式中：

R---最大波浪在坝坡上的设计爬高，m; e---风浪引起的坝前水位壅高，m; A—安全加高，m

表3-1 土石坝的安全加高 （单位：m）

坝的级别 正常运行条件 非常运行条件（a） 非常运行条件（b） 1 1．50 0.70 1.00 2 1.00 0.50 0.70 3 0.70 0.40 0．50 4，5 0.50 0.30 0.30 （注：非常运用条件（a）适用于山区、丘陵区，非常运行条件（b）适用于平原区，滨海区。） 该坝属于3级水工建筑物，安全加高分别取：正常运用条件下0.7m ，非常运用条件下0.4m 。

3.2.2 平均波高及波长计算

1.平均波高及平均波长宜采用莆田试验站公式计算： （规范SL274—2001 P49）

ghmW2?0.13th[0.（7gHmW20.7）]th｛W} （3-2）

gHm0.70.13th[0.（7）]2W0.0018（gD20.45）0.5T?4.43h8 mm （3-3）

?2?HmLm?th?2??Lm

gTm2?（3-4） ??

式中：

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