碾压混凝土重力坝设计计算书.doc
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目录
第一章设计依据1
1.1工程等级与建筑物级别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
2.2.4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淤沙高程与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厂房轮廓的确定24
4.2.1主厂房长度的确定24
4.2.2主厂房宽度的确定24
4.2.3尾水平台与尾水闸室的布置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2—2截面）29
5.2.5非溢流坝段应力验算（坝基处2—2截面）33
5.2.6坝基处2—2截面部应力验算35
5.2.7非溢流坝段折坡处抗滑稳定验算（1—1截面）39
5.2.8非溢流坝段折坡应力验算（1—1截面）43
5.3溢流坝段设计45
5.3.1溢流坝段基本数据45
5.3.2溢流坝段实用剖面设计45
5.3.3溢流坝段消能设施的结构尺寸确定46
5.3.4溢流坝抗滑稳定验算（坝基处2—2截面）48
5.3.5溢流坝段应力验算（坝基处2—2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
6.2.1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封堵时间与蓄水计划65
73/75
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。
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年月日
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
第一章设计依据
1.1工程等级与建筑物级别
根据《水利水电工程等级划分与洪水标准》SL252—2000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
（10m）
防洪
治涝
灌溉
供水
发电
保护城镇与工矿企业的重要性
保护
农田
（10亩）
治涝
面积
（10亩）
灌溉
面积
（10亩）
供水对象重要性
装机
容量
（10KW）
Ⅰ
大
（1）型
≥10
特别重要
≥500
≥200
≥150
特别重要
≥120
Ⅱ
大
（2）型
10～1.0
重要
500～100
200～60
150～50
重要
120～30
Ⅲ
中型
1.0～0.10
中等
100～30
60～15
50～5
中等
30～5
Ⅳ
小
（1）型
0.10～0.01
一般
30～5
15～3
5～0.5
一般
5～1
Ⅴ
小
（2）型
0.01～0.001
<5
<3
<0.5
<1
注:
①水库总库容指水库最高水位以下的静库容；
②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Ⅰ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
Ⅰ
1
3
3
Ⅱ
2
3
4
Ⅲ
3
4
5
Ⅳ
4
5
5
Ⅴ
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
1000～500
500～100
100～50
50～30
30～20
校核
土石坝
可能最大洪水（PMF）或10000～5000
5000～2000
2000～1000
1000～300
300～200
混凝土坝、浆砌石坝
5000～2000
2000～1000
1000～500
500～200
200～100
本工程采用混凝土重力坝，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（）,非常运用情况下为5000年一遇（）。
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
50～20
20～10
10～5
混凝土、浆砌石结构
20～10
10～5
5～3
确定临时性建筑物的洪水标准：
20年一遇（）。
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
2.2.1调洪计算基本原理
1.调洪计算基本水文资料
（1）库水位与库容关系曲线
库水位Z（m）
306
308
310
312
314
316
318
320
库容V（10）
12.2
13.8
15.3
17.3
19.8
22.4
25.1
27.8
表2—1 库水位与库容关系曲线
（2）洪水流量过程线
图2—1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2—2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
7×14
9×11
304
7×14
9×11
2
303
9×11
7×14
304
9×11
7×14
校核工况P=0.02%
1
303
7×14
9×11
304
7×14
9×11
2
303
9×11
7×14
304
9×11
7×14
注：
泄水方式1表孔溢流泄洪（底孔作为安全储备）
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
当已知水库入库洪水过程线时，，，均为已知；,则是计算时段开始时的初始条件。
假定暂不计与自水库取水的兴利部门泄向下游的流量，则下泄流量应是泄洪建筑物泄流水头的函数，而当泄洪建筑物的型式、尺寸等已定时
式（2—2）常用泄流水头与下泄流量的关系曲线来表示。
根据水利学公式，与的关系曲线不难求出。
若是堰流，即为库水位与堰顶高程之差；若是闸孔出流，即为库水位与闸孔中心高程之差。
因此，不难根据与的关系曲线求出与的关系曲线。
并且，由库水位，又可借助与水库容积特性曲线，求出相应的水库蓄水容积（蓄存水量）。
所以，式（2—2）最终也可以用下泄流量与库容的关系曲线来代替，即
上面的式子组成一个方程组，可以解出、。
2.2.2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：
2.2.3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）7×14m
98*303*水库调洪演算p=0.1%（列表试算法）
时间t（h）
时段△T（分钟）
Q（m3/s）
（Q1+Q2）/2（m3/s）
（Q1+Q2）/2*△T（万m3）
q（m3/s）
（q1+q2）/2（m3/s）
（q1+q2）/2*△T（万m3/s）
△V（万m3）
V（万m3）
Z（m）
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
136425.4
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
10314.98
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
12182.00
12479.50
26955.72
8647.106
8282.60
17890.42
9065.30
214604.8
315.28
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
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%（列表试算法）
时间t（h）
时段△T（分钟）
Q（m3/s）
（Q1+Q2）/2（m3/s）
（Q1+Q2）/2*△T（万m3）
q（m3/s）
（q1+q2）/2（m3/s）
（q1+q2）/2*△T（万m3/s）
△V（万m3）
V（万m3）
Z（m）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
72
10909
9105.33
220370.4
315.72
73
60
10508.00
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
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）9×11m
99*303*水库调洪演算p=0.1%（列表试算法）
时间t（h）
时段△T（分钟）
Q（m3/s）
（Q1+Q2）/2（m3/s）
（Q1+Q2）/2*△T（万m3）
q（m3/s）
（q1+q2）/2（m3/s）
（q1+q2）/2*△T（万m3/s）
△V（万m3）
V（万m3）
Z（m）
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
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
10735.02
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
12479.50
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
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%（列表试算法）
时间t（h）
时段△T（分钟）
Q（m3/s）
（Q1+Q2）/2（m3/s）
（Q1+Q2）/2*△T（万m3）
q（m3/s）
（q1+q2）/2（m3/s）
（q1+q2）/2*△T（万m3/s）
△V（万m3）
V（万m3）
Z（m）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
72
10909
9145.40
219669.6
315.67
73
60
10508.00
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
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）7×14m
98*304*水库调洪演算p=0.1%（列表试算法）
时间t（h）
时段△T（分钟）
Q（m3/s）
（Q1+Q2）/2（m3/s）
（Q1+Q2）/2*△T（万m3）
q（m3/s）
（q1+q2）/2（m3/s）
（q1+q2）/2*△T（万m3/s）
△V（万m3）
V（万m3）
Z（m）
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
65
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