金家坝水电站溢流坝及消能工优化设计可编辑.docx

1、金家坝水电站溢流坝及消能工优化设计可编辑金家坝水电站溢流坝及消能工优化设计（可编辑）毕业设计(论文) 相关材料 题 目 及消能工优化设计 专 业 班 级 学 生 贾丽欣 指导教师 凯 重庆交通大学 20年 目 录 第一部分: 毕业设计任务书 第二部分: 开 题 报 告 第三部分: 文 献 综 述 第四部分: 外 文 翻 译 4: 毕业设计(论文)任务书 题 目 金家坝水电站溢流坝及消能工 优化设计 (任务起止日期 72013年 3月25日2013年 6月16日) 河海 学院 水利水电工程 专业 2009级3 班 学生姓名 贾丽欣 学 号 09150306 指导教师 史 凯 教研室主任 郑 丹

2、院 领 导 王多银 课题内容: 金家坝水利枢纽位于重庆是酉阳县境内，为甘龙河流域规划中的第三级水电站，坝址位于乌江的支流甘龙河下游，距金家坝镇1.0km，距酉阳县城47km，枢纽区位于官清乡，引水隧洞由官清乡至小河乡，长7144m，电站厂房位于小河乡下游1.6km的甘龙河左岸。金家坝水电站开发任务定位发电为主，兼有旅游养殖等综合效益。枢纽主要建筑物由挡水坝、泄水建筑物、引水隧洞、发电厂房及开关站等组成。 本设计只要是对溢流坝、消能工进行优化设计，通过该工程设计培养我们独立思考问题与创造性解决问题的能力，还能充分锻炼我们的逻辑思维能力;同时检验我们对水工建筑物基础知识的掌握程度与运用水平。而且还

3、能在计算、制图、写作、使用规范手册、计算机应用等基本技能等方面得到良好的训练。 课题任务要求: 1、熟悉设计基本资料，包括水库建设规模、工程坝址和坝轴线、库区水文气象条件、库区泥沙条件、库区地形地质条件、库区交通条件以及建筑材料等。 2、初拟重力坝坝型，确定溢流坝的位置。 3、拟定重力坝坝体剖面型式并进行稳定应力计算。 4、拟定23种溢流堰形式并进行水力经济计算和综合比较。 5、拟定23种消能工形式并进行水力经济计算和综合比较。 6、进行坝体细部构造设计，包括混凝土标号分区、分缝和止水等，并绘制有关设计图。 7、进行地基处理设计，包括坝体廊道、排水布置以及基础开挖、清理、灌浆、断层处理等，并绘

4、制有关设计图。 8、毕业设计应有1500汉字的文献综述资料和3000字符的外文翻译资料。 9、设计绘图要求结构合理、工艺性好、表达完整清晰，符合GB规定，体现CAD绘图能力。 主要参考文献(由指导教师选定): 1、水工建筑物 林继镛 ; 2、水力学 吴持恭 ; 3、水工设计手册 华东水利学院 ; 4、水利建筑工程预算定额 上下册 黄河水利出版社 ; 5、水利工程施工机械台时费定额 黄河水利出版社 ; 6、工程水文学 詹道江 ; 7、水资源规划及利用 顾圣平 ; 8、混凝土重力坝设计规范 SL319-2005 ; 09、水利水电工程设计洪水计算规范 SL44-93 ; 水利水电工程等级划分及洪水

5、标准 SL252-2000 ; 同组设计者 刘 丽 丁友林 周鑫靖 况曼曼 简 涛 注:1. 此任务书应由指导教师填写。 2. 此任务书最迟必须在毕业设计开始前一周下达给学生。 学生完成毕业设计(论文)工作进度计划表 序号 毕业设计(论文)工作任务 工 作 进 度 日 程 安 排 周次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 19 20 1 熟悉设计资料，完成任务书、选题报告、翻译及文献综述 2 非溢流坝设计与稳定应力计算 3 溢流坝优化设计 2,3种方案 4 消能工优化设计 2,3种方案 5 设计图纸绘制、说明书及计算书编制 6 装订设计资料，

6、制作PPT 预答辩 ，毕业设计答辩 7 8 9 注:1. 此表由指导教师填写。 2. 此表每个学生一份，作为毕业设计(论文)检查工作进度之依据; 3. 进度安排请用“”在相应位置画出。 毕业设计(论文)阶段工作情况检查表 时间 第一阶段 第二阶段 第三阶段 内容 组织纪律 完成任务情况 组织纪律 完成任务情况 组织纪律 完成任务情况 检 查 情 况 教师 签字 签字 日期 签字 日期 签字 日期 注:1. 此表应由教师认真填写; 2. “组织纪律”一栏根据学生具体执行情况如实填写; 3. “完成任务情况”一栏按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写; 4. 对违纪和不能按时完成任务者，指导教

7、师可根据情节轻重对该生提出警告或不能参加答辩的建议。 毕业设计(论文) 开题报告 题 目金家坝水电站溢流坝及 消能工优化设计 水利水电工程2009级3班 学 生 贾丽欣2013年 一、选题目的的理论价值和现实意义 金家坝水利枢纽位于重庆是酉阳县境内，为甘龙河流域规划中的第三级水电站，金家坝水电站开发任务定位发电为主，兼有旅游养殖等综合效益。电站建成后供电给重庆统调电网，因此电站的建设对重庆市、酉阳县的经济发展有着重要的促进作用;而且还将加快甘龙河流域其它梯级电站的开发进程，有效缓解重庆统调电网电力供应紧张局面，提高电网运行的可靠性和经济性，促进酉西片区产业结构调整和库区旅游业快速发展。重庆地区

8、煤炭资 源匮乏，但水资源相当丰富，而且利用率还不高，因此开发的潜力很大，优先开发建设条件较好的水电工程，是实现重庆地区国民经济可持续发展战略的重要措施。 此课题能充分检验我们对水工建筑物基础知识的掌握程度、对各种坝型解水利水电这个行业奠定了基础，也为我们日后的工作提前提供了一个锻炼的平台坝体剖面设计要求溢流坝最大坝高坝段的设计和挡水坝最大坝高坝段坝的剖面拟定则是参考已建工程并与溢流坝的联接等具初步拟定坝顶高程坝顶宽度上下游边坡及起坡点和宽缝尺寸。断面尺寸的拟定:参看已建工程初步确定堰面曲线上下游边坡消能型式尺寸，并根据一般工程经验拟定宽缝尺寸。水力计算包括闸门堰顶过流量计算，下游冲刷坑验算，堰

9、顶闸墩尺寸的拟定包括闸门型式选择，工作交通桥的布置闸墩 的型式、长度、高度、厚度等尺寸的拟定。坝体稳定应力分析 方法控制标准则根据工程和设计洪水情况，特殊组合有校核洪水情况和地震情况相应各组合的连缘应力并对几个代表性水平截面的边缘应力和宽缝重力坝上游头部 经济合理，是否需要修改断面，最后确定坝体剖面7 水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000 S，中国水利电力出 版社.8 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准 DL51802003 S，国家经济 贸易委员会发布. 及消能工优化设计 专 业 水利水电工程贾丽欣2013 年 阶梯溢流坝及其消能技术发展 1.前言 阶梯溢流坝很早就应用于工程，随

10、着碾压混凝土筑坝技术的应用与发展，阶梯溢流坝的运用与研究已越来越多地受到广大工程技术人员和学者的关注。国外学者在20世纪8O年代以来对阶梯溢流坝作了一些研究，而我国学者在90年代以后才对此进行研究。阶梯式溢流坝是将传统的光滑溢流坝面改成具有阶梯状的溢流面，过堰水流在流经坝面的阶梯过程中，阶梯式的水舌底部产生旋滚，消耗水的能量，并且增加水面的紊动，进一步消能，同时水流的掺气使水的能量又得到耗散。与光滑坝面比，过坝水流消耗了更多的能量，可以减少底部消能工的消能负荷。如果泄水建筑物的下游采用底流消能时，消力池的投资往往占整个泄水建筑物投资的40%甚至更多。当利用阶梯面在溢流面消除大部分能量时，则可以

11、大大地减小消力池的规模，从而节约大量工程投资。本文将结合阶梯溢流坝及其与不同的消能工组合产生的消能效果等综合效益方面进行论述。 国内外研究状况 阶梯式溢流坝早在本世纪初就有应用,1971年英国的Essery等1针对阶梯式溢流坝设计作了一些试验研究。直到1982年,美国垦务局对建在犹他州的上静水坝的阶梯溢流坝进行了水工模型试验2,此试验研究对阶梯式溢流坝设计很有用, 且激发了以后的研究及应用。国内，汝树勋等3对曲线阶梯溢流坝的消能特性作了研究;潘瑞文等4研究分析了阶梯溢流坝的水流特性与消能效果;吴宪生5利用模型试验对台阶式溢流坝的消能作了研究，并求得台阶溢流坝消能率的计算公式。 宽尾墩式消能工是

12、我国首创的一种新型消能工。所谓宽尾墩就是将闸墩尾部加宽,使其闸室出口缩窄,造成坝面水流沿横向收缩,形成一种特殊的三元水流, 借以达到增强消能和减蚀、防蚀的目的,以提高消能效果。经过近年来的研究与工程应用实践,合理地使用宽尾墩可以有效地解决高坝泻流消能、减蚀和防冲的难题，从而为高坝泻流消能开辟了一条新的途径。近年来，又发展出宽尾墩与阶梯溢流坝结合的坝面泄流方式，它是由我国科技工作者首创的，在大朝山、百色及水东等水电站67积累了有用的试验资料和原型观测资料。在阶梯溢流坝与宽尾墩联合消能工的研究方面，张挺等89和徐玲君等10进行了数值模拟研究，并都和实验结果进行了比较，结果令人满意。这种新的消能方式

13、兼有宽尾墩和阶梯溢流坝面的优点: 1 小流量泄流时，可充分利用阶梯旋滚消能; 2 大流量泄流时，可利用宽尾墩墩后空腔提高掺气率，以保护阶梯免受空蚀破坏; 3 以阶梯为主要的掺气设施工程最大单宽流量一般不大于30rn3/s?m，而采用这种新型的消能设施后，单宽流量得到提高。 影响阶梯式溢流坝消能率的原因有很多，主要包括单宽流量、坝坡、阶梯的尺寸及个数等;这也是无数国内外学者及专家研究的重点之一，例如Peyras11的试验结果表明消能率随着坝坡的变缓而增大;。Christodoulou12指出阶梯溢流坝的能量损失主要取决于临界水深，与阶梯高度之比和阶梯的个数。Rice等人13的模型试验研究表明阶梯

14、溢流坝的能量损失随坝坡面长度的增大而增大。坝面单宽流量是影响阶梯溢流坝消能率的一个重要因素。当单宽流量增大后，坝面的消能率明显降低。这主要是因为流量增大后，紊动动能的增加远比紊动耗散率增加多，致使坝面消能率下降，这就要设法采用一些附加的结构以增大紊动耗散率，从而提高消能率。另外，当单宽流量增大后，坝面的负压略有增大，这也是大单宽流量下采用阶梯溢流须注意的问题。 总结 在一定的单宽流量范围内，阶梯式溢流面较之光滑溢流面能显著提高坡面的消能效果，可简化下游消能设施，并节省工程投资。阶梯式溢流面具有较高的消能率。其大小与溢流面坡度关系不大，而与单宽流量、阶梯高度、数目存在着定量关系，在消能率相同的情

15、况下，阶梯或坝体较高的坝可适应较大的单宽流量。 阶梯溢流坝兼有泄洪和消能的功能，从而使下游消能工的工程量减小，降低工程造价，因此很有很大的推广的价值。 参考文献 1 Essery I T S,Horner M W.The hydraulic design of stepped spillwaysR.Construction Industry Research and Information Association. London,Report33. 2 Young M F.Feasibility study of a stepped spillwayA.Hydraulic Division S

16、pecialty ConferenceC.Jackson,MS,1982.96-105. 3 汝树勋、等(曲线形阶梯式溢流坝的消能特性A(泄水工程与高速水流论文集C.成都:成都科技大学出版社，1994,9. 4 潘瑞文，等(阶梯溢流坝的水流特性与消能效果J(云南工业大学学报，1995，11 4 :1-7( 5 吴宪生(台阶式溢流坝的消能试验与计算J(水电站设计，2000，16 1 (8387. 6 郭军，划之平，等(大朝山水电站宽尾墩阶梯式埂面泄洪水力学原型观J(云南水力发电，2002，18 4 ;16一20. 7 杨首龙(宽尾墩一阶梯式坝面一戽池联合消脆工的水力特性J.水力发电(1994，

17、9 :29-31( 8 张挺,周勤,伍超,等.新型宽尾墩和阶梯式溢流坝面一体化消能工数值模拟J 福州大学学报 自然科学版 ,2007,35 1 :111-115. 9 张挺,伍超,卢红,等.X型宽尾墩与阶梯溢流坝联合消能的三维流场数值模拟J.水利学报,2004 8 : 15-19. 10 徐玲君,李国栋,陈刚,等.宽尾墩台阶溢流坝三维数值消能流场模拟J. 人民长江,2008,39 15 :60-62. 11 Peyras?L，Royet?P and Degoutte?G(Flow and energy dissipation over stepped gabion weirsJ( Journa

18、l of Hydraulic Engineering，ASCE，1992，118 5 :707717( 12 Christodoulou?G?C(Energy dissipation on stepped spillwaysJ(Journal of Hydraulic Engi( nering，ASCE，1993，119 5 :644651( 13 Rice?C?E and Kadavy?K?C(Model study of a roler compacted concrete stepped spilwayJ(Journal of Hydraulic Enginering,1996，122

19、6 :292297( 毕业设计(论文) 外文翻译 题 目 重力坝损伤的概率 分析 专 业 水利水电工程 班 级 2009级3班 学 生 贾丽欣 指导教师 史 凯 重庆交通大学 2013 年 重力坝损伤的概率分析 摘要: 重力坝损伤的可靠性分析是结构工程一个新兴的领域，这对于具有重要意义的拱坝、混凝土重力坝等结构具有非常重要的意义。研究目标是为混凝土重力坝设计构造一种改善了的损伤可靠性分析方法。首先，虚拟激励法以及Mazar损伤模型曾被用于分析计算被随机地震荷载激发的损伤预期值以及初始弹性模量确定的确定静荷载。此外，响应面法已经从各方面包括样本点的回归、试验点的选择、权矩阵的确定方法以及检查点的

20、计算等分别都有了改善。其次，以上的方法曾被用于分析由随机地震荷载激发的损伤预期值以及初始弹性模量不定的确定静荷载的保证率。最后，一个试验示例也证明和分析了这种方法的收敛性和稳定性。与传统的算法相比，这种方法有些优点:具有很好的收敛性以及稳定性，而且还能很大的提高运算效率以及存储效率。从那些被分析的试验中可以发现损伤预期值对初始弹性模量的随机性是不敏感的，因此计算损伤预期值时我们可以在一定程度上忽略初始弹性模量的随机性。 关键词:重力坝，损伤，概率分析，虚拟激励法，莫扎损伤模型，响应面法 前言 这种可靠性分析的理论与方法在过去的二十年中已经有了显著地发展，而且已经被记录在越来越多的出版物中。这些

21、改进在结构可靠性理论以及对结构荷载和阻力不确定性的更精确的量化方面刺激了对结构可靠性分析的兴趣。尽管从理论上来看这个领域先进的方法论变得越来越广泛，但是对可靠性的定量评估与分类仍然是一项极其复杂与艰难的任务。为了评估可靠性，一系列严格的试验必须实施。 早在1986年，罗斯?B?克罗蒂斯1发明了参数不确定性对振动系统响应随机刺激影响的分析，贝纳罗亚?H?雷哈克?M2、斯帕诺斯PD,加南?RG3将随机的有限元法延伸为合并结构参数的不确定性。莱哲4指出了基于重力方法的大坝安全评估的方法。与刚体极限平衡法相比，用于计算深层抗滑的有限元法不需要任何滑动面假设。王飞跃和徐志胜5研究了尾矿坝的稳定性。他们的

22、研究表明溃坝的模糊性和随机性需要考虑康元熙不确定的设计参数如载荷，材料参数(强度，弹性模量，泊松比等)和形状尺寸结构系统的响应空间降低加权回归方法基本随机变量有限状态函数的偏导数很难获得振型参与系数Abstract: Damage reliability analysis is an emerging field of structural engineering which is very significant in structures of great importance like arch dams, large concrete gravity dams etc.The rese

23、arch objective is to design and construct an improved method for damage reliability analysis for concrete gravity dam.Firstly, pseudo excitation method and Mazar damage model were used to analyze how to calculate damage expected value excited by random seismic loading and deterministic static load o

24、n the condition that initial elastic modulus was deterministic. Moreover, response surface method was improved from the aspects of the regression of sample points, the selection of experimental points,the determined method of weight matrix and the calculation method of checking point respectively. T

25、hen, the above method was used to analyze guarantee rate of damage expected value excited by random seismic loading and deterministic static load on the condition that initial elastic modulus was random. Finally, a test example was given to verify and analyze the convergence and stability of this me

26、thod. Compared with other conventional algorithm, this method has some strong points: this algorithm has good convergence and stability and greatly enhances calculation efficiency and the storage efficiency. From what has been analyzed, we find that damage expected value is insensitive to the random

27、ness of initial elastic modulus so we can neglect the randomness of initial elastic modulus in some extent when we calculate damage expected value. Keywords: Gravity Dam, Damage, Probability Analysis, Pseudo Excitation Method, Mazar Damage Model,Response Surface Method Introduction The theory and me

28、thods of reliability analysis have been developed significantly during the last twenty years and have been documented in an increasing number of publications.These improvements in structure reliability theory and the attainment of more accurate quantification of the uncertainties associated with str

29、uctural loads and resistances have stimulated the interest in the structure reliability analysis. Although from a theoretical point of view the field has reached a stage where the developed methodologies are becoming widespread,the quantitative assessment and classification of the reliability is sti

30、ll a complex and difficult task. In order to assess the reliability,a rigorous series of tests has to be carried out. As early as 1986, Ross B. Corotis 1 developed the analysis of effects of parameter uncertainty on the response of vibratory systems to random excitation. Benaroya H, Rehak M 2 and Sp

31、anos PD, Ghanem RG 3 extended the stochastic finite element method SFEM to incorporate the uncertainties in structural parameters.Leger 4 presented guidelines for dam-safety assessment based on the gravity method. Compared with the rigid-body limiting equilibrium method,the FEM used in the calculation of deep anti-sliding measures did not require the assumption of any slide plane. Wang Fei-Yue and Xu Zhi-Sheng 5 studied the stability of tailing dams. Their studies showed that both the fuzziness and the randomness of dam failure need to be considered