河海大学水工建筑物课程设计说明书

河海大学水工建筑物课程设计

第二章 工程等级及设计标准

一 确定工程等级

根据我国水利部颁发的现行规定——《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》 根据工程规模效益及其重要性，将该工程划分等级。

由灌溉面积为34.0万亩，装机容量为4.0万kw确定工程为三等。

由设计洪水位229.7米查水库库容关系曲线得总库容为407.85×106m3确定该工程为二等。

所以整个枢纽工程的等级为二等，大坝，厂房等水工建筑物等级为2级。 二 设计标准

运用情况为正常运用时（即设计情况）P=0.2% 运用情况为非正常运用时（即校核情况）P=0.1%

所以水工建筑物设计标准为五百年设计，千年校核。

第三章 枢纽布置

一 选择坝轴线和坝址

选择坝址时，原则上要避开有风化，节理，裂隙，破碎带的地带，是地基能更好的支承大坝，为了使砼重力坝的体积最小，地基能够承受坝轴线的位置如地图上所示。

根据工程资料，河谷两岸不对称，两岸节理，裂隙发育，岩性为花岗岩，强度较高，故坝型采用重力坝。

二 结构布置

该工程由重力坝的非溢流坝间的导墙，坝顶建筑物厂房等组成。为了有利于泄水和防止两岸冲刷，将溢流坝布置在主河床上，厂房布置为坝后式，河谷较宽。

为保证各坝段外形协调一致，溢流坝和非溢流坝的上游面保持相平。

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第四章 剖面设计

第一节 堰顶高程、校核洪水位及坝顶高程的确定

一 溢流坝下泄流量的确定

因该水库冬库结冰，有排冰要求，库区植被茂密无泥沙淤积且坝身处于8度的强震区，故而采用混凝土重力坝坝顶溢流，而不设置坝身泄水。

由调洪演算级水位流量关系曲线得：

设计洪水位对应的下泄流量Q= 4450 m3/s，下游水位为 139.47 m 校核洪水位对应的下泄流量Q= 5530 m3/s，下游水位为 140.065m 二 溢流空口尺寸的确定

单宽流量是确定孔口尺寸的重要指标，在下泄流量一定的前提下，提高单宽流量q的值，可减小净宽L，从而降低溢流坝段，交通桥，工作桥等建筑物设施造价，但加大非溢流坝的高度，增加了闸门，闸墩的高度，对下游消能防冲要求提高。考虑到坝址岩性为花岗岩，强度较高，及闸门各形状地址构造，下游水深的等因素。综合以上各种情况，初步采用交大的单宽流量q=100m2/s。

由于溢流坝采用坝顶装设闸门，则选取孔数n和每孔净宽b时，要考虑闸门型式和制造能力，闸门宽度与高度的合理比例，以及应用要求和坝的分缝要求，选取b= 16 m,n= 3 。

三 溢流坝堰顶高程确定

将Q设 代入下式

Q设=εmL2gh0设2/3 （1）

其中：

ε—侧收缩系数，与闸墩形状有关，取ε=0.9~0.95

m—流量系数，与坝型有关，非真空使用堰，在设计水头下m=0.49~0.50 L—孔口宽度 h=0设—堰顶水头 求得：

堰顶水头h0设=12.80m

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堰顶高程：▽堰顶=▽设-h0设= 229.7-12.80 =216.90m

四 校核洪水位的确定

将 Q校= 5530 m3/s带入（1）式得：

h0校=14.95m

校核洪水位H核=▽堰+h0核=216.90+14.95=231.85m 五 坝顶高程的确定

设计洪水位??h设坝顶高程=max｛校核洪水位??h校

超高Δh=2×h1%+h0+hc 其中: 2×h1%——波浪高度

h0——波浪中心线高出静水位的高度 hc——坝的级别对应的安全超高 2×h1% 由

gh?1/12gD1/3?0.0076v(2) 计算 02v0v0 hz?2?h1%Lmcth2?H Lm hc 是根据中国水利水电出版社《水工建筑物》P188表知 hc设= 0.5 m ；hc校= 0.4 m

v0——计算风速，设计情况采用洪水多年平均最大风速1.5~2.0倍 D——库面吹程

有资料得：洪水期多年平均最大风速11m/s，风向：按基本最大垂直坝轴线考虑，吹程：D=10.0km Δh=2×h1%+h0+hc 2×h1%（m） h0（m） hc（m） 设计洪水位 3.751 0.844 0.5 校核洪水位 2.028 0.404 0.4 综上，取两者较大值，坝顶高程为234.68 m

第二节 非溢流坝剖面设计

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一 剖面尺寸的确定

以校核洪水位▽核=231.85 m为基本剖面，三角形高程

H=▽校-▽底=231.85-130=101.85m

1.按应力条件确定坝底最小宽度

B?H1?c(1??)??（2-?）-?1?0 （1）

2.按稳定性条件确定坝底最小宽度

BK? （2） Hf（?c????）1?0其中：?c= 24 KN/m3, ?0= 9.81 KN/m3, ?= 0

代入（1）得，B/H= 0.68 ，代入（2）得B/H= 0.65

取较大值的：B=69.3m，上游坡度n=0 ，下游坡度m=0.68 二 确定实用剖面尺寸

1.坝顶宽度

非溢流坝的坝顶宽度一般取坝高的8%~10%，为满足设备布置，运行，交通及施工的需要，取坝顶宽度10.0 m。 2.剖面形态

采用上游面上部垂直，下部倾斜，坡度取n= 0.15 ，可利用部分水重来加大坝体稳定性，又可保留铅直的上部，便于管道进口布置设备和操作等优点，上游折坡点取在165 m处。下游面的坡度m=0.7 ，则最终B=76.545 m。则剖面形态如下：

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α1——扬压力折减系数，α1= 0.25 ， f——混凝土与基岩摩擦系数，f=0.72