《虞江心墙土石坝水利枢纽设计计算书》.docx
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虞江心墙土石坝水利枢纽设计
ThedesignofHydrauliccomplexofEarth-rockdamwithcentralcoreofYu-river
目录
第一章调洪计算 1
1.1方案一：
1
1.2方案二：
2
1.3方案三：
4
1.4方案四：
5
第二章大坝高程的确定 7
2.1坝顶高程计算方法 7
2.2计算过程 8
第三章土石料的设计 14
3.1粘土料的设计 14
3.2坝壳砂砾料设计 15
第四章渗流计算 21
4.1渗流计算应包括以下内容:
21
4.2渗流计算应包括以下水位组合情况：
21
4.3逸出点坡降计算 34
第五章稳定分析 35
5.1计算方法 35
5.2计算过程 37
5.3工况选择与稳定计算成果 57
5.4稳定成果分析 57
第六章细部结构计算 58
第七章泄水建筑物的计算 60
7.1隧洞的水力计算 60
7.2出口消能计算 63
-67-
南昌工程学院本科毕业设计
第一章调洪计算
主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。
（设计）洪水重现期100年；非常运用（校核）洪水重现期2000年。
永久建筑物洪水标准：
正常运用
泄洪方案：
采用隧洞泄洪方案。
水库运用方式：
洪水来临时用闸门控制下泄流量等于来流量，水库保持汛前限制水位不变，当来流量继续加大，则闸门全开，下泄流量随水位的升高而加大，流态为自由泄流。
调洪演算原理
采用以峰控制的同倍比放大法对典型洪水进行放大，得出设计与校核洪水过程线。
拟定几组不同堰顶高程Ñ∩及孔口宽度B的方案。
堰顶自由泄流公式可确定设计洪水和校核洪水情况下的起调流量Q起，由Q起开始，假定三条泄洪过程线（为简便计算，假设都为直线），在洪水过程线上查出Q泄，并求出相应的蓄水库容V。
根据库容水位关系曲线可得相应的库水位H，由三组（Q泄，H）绘制的Q～H曲线与由绘制的Q～H曲线相交，所得交点即为所要求的下泄流量及相应水位。
1.1方案一：
ÑI=2809m,B=7m
起调流量=0.90.5711.5=543.86m3/s
1.1.1设计洪水时：
Q设=1680m3/s
计算Q～H曲线列表1-1如下：
表1-1Q～H曲线计算列表
假设泄水流量
Q泄（/s）
对应方格纸的面积
水库拦蓄洪水V（10）
水库总水量V
（10）
水库水位H（m）
550
26.30
39.8
57.68
2821.6
590
22.34
33.8
57.08
2821.45
650
20.51
31.0
56.80
2821.37
890
14.51
21.9
55.89
2821.0
Q～H曲线与的交点为：
Q泄=650m3/s，H=2821.37m。
1.1.2校核洪水时：
Q校=2320m3/s
计算Q～H曲线列表1-2如下：
表1-2Q～H曲线计算列表
假设泄水流量Q泄（/s）
对应方格纸的面积
水库拦蓄洪水V（10）
水库总水量V
（10）
水库水位H（m）
560
34.01
71.1
608.1
2822.8
750
26.32
55.0
592.0
2822.60
960
21.97
49.5
582.9
2822.10
Q～H曲线与的交点为：
Q泄=728m3/s，H=2822.65m
1.2方案二：
ÑI=2810m,B=7m
起调流量=0.90.5710.5=474.49m3/s
1.2.1设计洪水时：
Q设=1680m3/s
计算Q～H曲线列表1-3如下：
表1-3Q～H曲线计算列表
假设泄水流量Q泄（/s）
对应方格纸的面积
水库拦蓄洪水V（10）
水库总水量V
（10）
水库水位H（m）
490
24.54
37.1
574.1
2821.9
560
22.79
34.5
571.5
2821.75
760
19.43
39.4
566.4
2821.4
930
13.95
21.1
558.1
2821.2
Q～H曲线与的交点为：
Q泄=582m3/s，H=2821.7m
1.2.2校核洪水时：
Q校=2320m3/s
计算Q～H曲线列表1-4如下：
表1-4Q～H曲线计算列表
假设泄水流量Q泄（/s）
对应方格纸的面积
水库拦蓄洪水V（10）
水库总水量V
（10）
水库水位H（m）
496
32.67
68.2
605.2
2823.1
773
25.54
53.3
590.3
2822.70
967
21.43
44.8
581.8
2822.45
Q～H曲线与的交点为：
Q泄=656m3/s，H=2822.85m。
1.3方案三：
ÑI=2811m,B=8m
起调流量=0.90.589.5=466.68m3/s
1.3.1设计洪水时：
Q设=1680m3/s
计算Q～H曲线列表1-5如下：
表1-5Q～H曲线计算列表
假设泄水流量Q泄（/s）
对应方格纸的面积
水库拦蓄洪水V（10）
水库总水量V
（10）
水库水位H（m）
490
24.89
37.6
574.6
2821.82
560
23.08
34.9
571.9
2821.73
700
19.68
29.8
566.8
2821.50
980
14.07
21.3
558.3
2821.35
Q～H曲线与的交点为：
Q泄=574m3/s，H=2821.7m。
1.3.2校核洪水时：
Q校=2320m3/s
计算Q～H曲线列表1-6如下：
表1-6Q～H曲线计算列表
假设泄水流量Q泄（/s）
对应方格纸的面积
水库拦蓄洪水V（10）
水库总水量V
（10）
水库水位H（m）
530
32.72
68.3
605.3
2823.0
750
25.57
53.4
590.4
2822.80
960
21.45
44.8
518.8
2822.50
Q～H曲线与的交点为：
Q泄=676m3/s，H=2822.88m。
1.4方案四：
ÑI=2810m,B=8m
起调流量=0.90.5810.5=542.27m3/s
1.4.1设计洪水时：
Q设=1680m3/s
计算Q～H曲线列表1-7如下：
表1-7Q～H曲线计算列表
假设泄水流量Q泄（/s）
对应方格纸的面积
水库拦蓄洪水V（10）
水库总水量V
（10）
水库水位H（m）
497
26.58
40.2
577.2
2822.0
560
24.50
37.0
574.0
2821.95
700
20.70
31.3
568.3
2821.8
980
14.60
22.1
559.1
2821.45
Q～H曲线与的交点为：
Q泄=502m3/s，H=2829.96m
1.4.2校核洪水时：
Q校=2320m3/s
计算Q～H曲线列表1-8如下：
表1-8Q～H曲线计算列表
假设泄水流量Q泄（/s）
对应方格纸的面积
水库拦蓄洪水V（10）
水库总水量V
（10）
水库水位H（m）
483
34.59
72.2
609.2
2823.1
773
26.62
55.6
592.6
2822.8
967
22.16
46.3
583.3
2822.3
Q～H曲线与的交点为：
Q泄=624m3/s，H=2822.97m。
第二章大坝高程的确定
南昌工程学院本科毕业设计
第二章大坝高程的确定
2.1坝顶高程计算方法
2.1.1坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：
（2-1）
其中：
Y----坝顶超高，m；
R----最大波浪在坝顶的爬高，m；
e----最大风壅水面高度，m；
A----安全超高，m，该坝为二级建筑物，设计时取A=1.0，校核时取A=0.5。
2.1.2坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下运用条件计算，取其最大值:
1.设计水位加正常运用条件下的坝顶超高;
2.正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高;
3.校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高；
4.正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高。
2.1.3波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式
=
（2-2）
T=4.438×hm（2-3）
L=（2-4）
其中：
hm——平均波高，m；
T——平均波周期，s；
L——平均波长，m；
D——风区长度.km；
——坝前水深，m；
W——计算风速,m/s；
2.1.4风壅高度可按下式计算:
（2-5）
式中：
e——计算处的风壅水面高度，m；
D——风区长度，km；
K——综合摩阻系数3.6×10-6；
β——计算风向与坝轴线的夹角25°。
2.1.5波浪爬高
设计波浪爬高值应根据工程等级确定，2级坝采用累积频率为1%的爬高值.
正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算:
（2-6）
式中：
Rm——波浪的平均爬高；
K△——斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型查规范得0.77；
Kw——经验系数，查规范得1.0；
m——单坡的坡度系数，若坡角为，即等于ctg，本设计取m=2.5
查规范1%累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23，因风向与坝轴线的夹角为
25°，波浪爬高应按正向来波计算爬高值乘以折减系数=0.94。
2.2计算过程
2.2.1设计水位加正常运用条件下的坝顶超高
设计水位2821.70m吹程D=15㎞风速W=1.5m/s
坝前水深=71.70mβ=25°
根据公式（2-2）求解得：
hm=1.56m
T=4.438×hm=5.6s
L==48.91m
=0.77×1.0×/
=2.13m
查规范1﹪累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23
R1%=2.23×2.13=4.75m
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