发电为主兼顾灌溉防洪的水利枢纽工程计算书.docx

1、发电为主兼顾灌溉防洪的水利枢纽工程计算书水工专业施工毕业设计计算书一、工程概况工程地处我国华东钱塘江的支流上，为一发电为主兼顾灌溉、防洪的水利枢纽工程。枢纽工程为粘土芯墙砂壳坝，坝高81m，坝顶长度为370米。设计正常高水位为100米，校核洪水位为102米。大坝属二级建设物。溢洪道布置在距坝1km的左岸凹口处，为开敞正槽式，此顶高程为92米，总宽是64米，出口采用差动式鼻坎挑流消能。引水式电站布置在右岸，引水洞长525米，直径7米厂房安装5万千瓦的机组两台。二、有效工日基分析3.1 工日分析月有效工日=日历天数-因雨雪、气温等不能施工天数-其他原因停工天数2.1.1 粘土开采月份日平均气温12

2、3456789101112日历天312831303130313130313031法定假日128881188881188因雨原因9810111311999755因气温原因530000000001有效工作日591311711141413131717调整后的有效工作日1515151515151515151517172.1.2 粘土填筑月份日平均气温123456789101112日历天312831303130313130313031法定假日128881188881188因雨原因879101210888644因气温原因530000000001有效工作日6101412812151514141818调整后的

3、有效工作日1515151515151515151518182.1.3 砂砾料开采与填筑月份日平均气温123456789101112日历天312831303130313130313031法定假日128881188881188因雨原因445697536311因气温原因000000000000有效工作日151618161115182016172122调整后的有效工作日1516181615151820161721222.1.4 砼浇筑月份日平均气温123456789101112日历天312831303130313130313031法定假日128881188881188因雨原因778997577544因

4、气温原因121300001041000有效工作日001513111581214151819调整后的有效工作日151515151515151515151819三、坝体工程量计算用公式V=进行计算。坝体总方量高程HLbM1M2lV顶底1057629370103017650263012365023632.75100合计m33.2 粘土总方量高程HLbM1M2lV顶底1057629370830176502630123650236100合计m33.3 砂砾料总方量V=33.4 HV图3.5 下游围堰方量V围堰下=41286 m3四、施工导流计算4.1 导流标准本工程大坝属二级建筑物，根据?水利水电工程施

5、工组织设计标准?(SDJ338-89)的规定，相应导流建筑物为级别为级。4.1.1 洪水标准确定考虑经济及工期因素，拟定导流建筑物为隧洞导流，土石围堰挡水。由于土石类导流建筑物属级，查导流建筑物的洪水划分表9*标准表，洪水重现期为2010年，即导流标准为P5%。4.1.2 坝体临时挡水渡汛由毕业指导书，围堰的设计标准为5%频率，查表2，其设计流量为2940 m3/s， 查坝址水位流量关系曲线图，对应的上游水位为32.5 m，查水库库容曲线图，对应的库容为55106m3，查表10，得坝体施工期临时渡汛洪水标准为10050年，取P2%。 导流隧洞封堵与水库蓄水标准, 隧洞封堵后，坝体渡汛按表10*

6、标准查得，选用级。 该土石坝的设计渡汛标准为P=1%0.5%，校核标准为P=0.2%0.5%。由于设计书中最高标准为百年一遇，取设计渡汛标准和校核标准为P=1%。 水库蓄水标准 毕业设计指导书知，采用80%保证率作为水库的蓄水标准。42施工导流方案4.2.1 施工导流方式坝址处河床狭窄，根据选坝阶段，对枢纽施工导流进行多方案比拟，采用“土石围堰断流，隧洞导流方式进行。根据本工程水文特性，非汛期天然来水由围堰挡水，导流洞过水，汛期天然来水那么有坝体挡水，导流隧洞导流。4.2.2 大坝导流方案根据导流形式，结合施工控制性进度安排，大坝工程导流方案及施工期临时渡汛方案可分以下几个阶段：第一阶段：20

7、03年1月2004年9月31日为导流洞及准备施工阶段，主要进行导流隧洞工程施工，并做好截流准备工作。第二阶段：2004年10月1日2005年4月30日，为大坝填筑期，主要完成的工作为截流、基坑排水及开挖、坝体填筑。第三阶段：2005年5月1日2006年3月31日，为大坝填筑期。主要工作为大坝填筑。第四阶段：2006年4月1日2006年12月31日，为封孔后大坝填筑期。主要工作为大坝填筑到设计高程，并完成其他配套工程。4.2.3 截流时间与拦洪时间确实定根据本工程的水文特点，截流时间暂定于2004年10月，拦洪时间定于2004年4月底。大坝填筑时间：扣除排水时间10天、根底开挖15天，根底处理时

8、间15天后、搭加时间8天，其有效工作日为15+18+18+15+15+15+15-10-15-15+8=79天。大坝可能到达的拦洪高程：24+790.35=51.65m。(为了平安起见，暂取为51.0m)4.2.4 大坝各期工程量确定第一期：为围堰，暂定为150000m3第二期：按填筑到51m全断面拦洪计算：查图HV得，其砂砾料的方量1530000 m3，由于本工程施工单位最大施工能力为10000m3，填筑时间仅为124天，故不能满足施工要求，拦洪采用临时断面拦洪。断面如下：V1：l=100m L=160m m1=-0.25 m2=2.75 b=178m V1=160(35)+100(3178

9、+25) =119450m3 V2：b=10m m1=-0.25 m2=2.0 L=236m l=170m H=21m V2=23621)+170(30+221) =116718m3 V3：b=112 m1=-2 m2=2.5 L=236m l=170m H=21m V3=23621)+170(3112+221) =498624m3 V4：b=26m L=234m l=160m m1=-2.5 m2=2.75 H=20m V4=23431+160(361) =24102m3 V3+V4=498624+24102=5227256m3 V5：b=160m m1=3 m2=-0.2 l=154m L

10、=196m H=15mV5=196(315)+154(3160+215) =472920V6V6=23612)+196(30+212)3查图HV：51-24=27m时对应V砂=1530000m3 V7=1530000-V1-V2-V3-V4-V5-V6 =1530000-119450-1167183围堰体积 V围堰=19215)+98x(30+215) =101888m3临时断面修筑2003.10.12004.4.30 有效工日124天Q平=V/T =(1530000-V3+4-V7)/124 =(1530000-522726-237600)/1243/dQ大平3/d10000m3/d 满足施

11、工要求，该临时断面满足要求4.2.5、计算大坝各期平均施工强度第一期 围堰修筑：方案在2003年8月开始，至2004年10月1日结束，总有效工日为37天围堰体积 L=1 V围堰上=19215)+98x(30+215) =101888m3Q平= V围堰上V围堰下/T=10188841286/37=3870 m3Q大平3870=5804 m3/d10000m3/d第二期临时断面修筑：2003.10.12004.4.30 有效工日124天Q平=V/T =(1530000-V3+4-V7)/124 =(1530000-522726-237600)/1243/dQ大平3/d10000m3/d 满足施工要

12、求，该临时断面满足要求第三期：方案在2004年5月1日至2006年3月31结束，共计有效工日402天。根据本工程其他工程安排情况，第三期应到填筑到84.0m高程，此高程查图HV图得相应的砂壳方量为3000000m3，那么：V=(3000000-101888-769674)/ 402=5295m3Q大平5295=7942m3/d10000m3/d第四期：方案在2004年4月1日至2006年12月31结束，共计有效工日139天。相应的剩余方量为297885m3，相应的平均强度为2143m3，最大强度为3215m3。4.2.6 确定封孔蓄水及发电日期根据设计要求，本工程发电日期为2006年10月1日

13、有一台机组发电，发电的初始水位为80m。查水库库容曲线，相应库容为1550106m3。1、封孔日期水库蓄水采用80%典型枯水年各月平均流量进行推算：蓄水时间80%来水量(m3/s)当期来水量(m3)累计来水量(m3)差额(m3)18895680018895680013610432002381097604270665601122933440274268160701334720848665280163422496000112383072042616928011430533760014291683201208316801270598401556228160-6228160由此确定上，封孔蓄水日期为4

14、月12日。2、大坝平安校核大坝平安采用丰水年1%流量进行校核：蓄水时段未1%来水量累计水量库水位坝面高程41342040552004588548914865066007892652928291086009294727635529462009294810338230740009294918242849900009294故本工程应采用后期导流措施，利用永久溢洪道泄洪，以保证大坝平安。即在5月31日之前到达92m高程，以利用永久溢洪道泄洪。4.3 导流工程规划布置4.3.1 拦洪水位根据前述，拦洪坝高为51米，扣除拦洪水位2米后，拦洪水位为49米。4.3.2 隧洞断面确定1、隧洞最大下泄流量106m

15、3，即之间，采用100年一遇洪水标准，其设计洪水流量为8290m3/s.根据洪水过程线作图QV，查值得出，最大下泄流量2200m3/s2、隧洞流速计算 V=m2g(H0-hp) 其中 m=0.85 H03、过水断面面积计算W=Q泄/V=2200/15. 6=141m34、隧洞断面型式本工程隧洞断面采用城门洞，其底宽B=W/(1+10m10=15m其断面如下：图一导流隧洞标准断面图为了便于航运、施工方便，全长820m，其中进口明渠长130m，出口明渠长240m，隧洞长450m，并在桩号0+430设一个173转折角半径为1002%，出口明渠底坡为0.2%，出口高程为24.5m。洞轴线见图纸。4.3

16、.3 汛期大坝拦洪校核1根据已定的隧洞尺寸和泄流条件，经调洪演算确定上游拦洪水位，以检查此时的坝面高程是否能平安拦洪。1明流计算无压段a假定Q分别为300m3/s , 600m3/s, 900m3/s hkh下时为淹没出流，那么h2=h下; 反之为自由出流,那么h2=hk 。h下由坝址处流量水位曲线查得。 ，L=450 Q=2200m3/s， 列表如下：Qm3/shkh下h23004.48(自由出流)6007.15(自由出流)9009.29(自由出流)b由上表所示的h2分别假定h1，列表计算如下Qh1h2A1A2V1V2X1X2R1R2C1C23001956202120600900311132

17、2有压段计算假定Q分别为2500m3/s 2800m3/s 3000 m3/sQhkH下h22500718.55自由出流280020203000明流按下式计算：h1=h2+式中： h1-进口洞内水深；-平均谢才系数 h2-出口洞内水深；-平均水力半径 V1-进口洞内流速；L-隧洞长度 V2-出口洞内流速；=V1+V2/2有压流按下式计算：Ho=h2+ 淹没出流时：h2=h下局部损失系数之和，进口采用喇叭口时C=上游水位上=进口坎高程+H。h2RCiCLVHoi进坎高上i8645026864502686450263确定半有压段端点AKm=0.85A+Q2=2039m3/s通过调洪演算确定霉雨汛期

18、拦洪水位简易图解法a假定三条隧洞泄水过程线A1B1、A2B2、A3B3b求出相应库容V1V2V3和下泄流量Q1Q2Q3c根据V1V2V3在库容曲线上得出相应的下面游水位H1H2H3(d) 在绘有隧洞泄流能力曲线L1的QH坐标图上，绘出相应的点P1P2P3(e) 过P1P2P3点绘曲线L2交L1于P0对应于P点的水位H即是所求拦洪水位,图解计算结果列表如下：Qm3/sV(m3)H(m)2460(P3)27410640182061064564781401062200(P2)2901061500(p1)34510652查图H拦(5) 大坝平安校核根据大坝施工控制进度所确定的梅雨汛前大坝高程1=51m

19、平安超高1-所以应局部加高坝体拦洪,即汛期来临前修筑一子堰临时拦洪。4.4 围堰布置4.4.1挡水时段确定本设计采用枯水期挡水围堰围护基坑修筑大坝。围堰的任务在于保护基坑内工程施工，直到坑内坝体高出水面，所以围堰的挡水时段决定于基坑内根底处理工程量，坝体施工速度及水文变化情况。大坝二期施工期间为2003年10月1日2004年4月30日，因此选择枯水期10月1日4月30日时段内P5%的最大设计流量查表22950m3/s 作为围堰的设计流量。4.4.2 围堰顶高程确定2.3.1.1围堰顶高程由该设计流量时的上游水位和平安超高确定。发生设计洪水时的上游水位即为围堰拦洪水位。Q5%2950 m3/s，

20、发生设计洪水时的上游水位即拦洪水位37.5m；由作图法，根据洪水单位过程线附图A，求得Q泄1000m3/s。查坝址水位流量关系曲线附图C求得下游水位HP29.4m。考虑平安超高0.7m，那么：上游围堰顶高程：上=上游水位+超高=37.50.738.2 取39 m。下游围堰顶高程：下 m。4.4.3 围堰形型式确定考虑经济与当地施材料原因，为了施工方便，围堰采用粘土斜墙围堰。4.4.4 围堰断面尺寸考虑交通要求，根据经验，堰顶宽取10m。围堰迎水面坡度1:4.0,背水坡度1:2.5，型式如下列图： 4.4.5 围堰的平面布置上游围堰作为大坝的一局部，因此该围堰与大坝坝趾重合，轴线与坝轴线平行。见

21、附图。五、 主体工程施工5.1.1 土石坝施工顺序施工顺序见下列图。施工分期I(围堰)粘砂粘砂粘砂位置高程3951518484105105工程量V(m3)143174173434769674275000212843838416297885有效工日T(日)3779124357402105117平均施工强度Q平38702195620777052953662546最大施工强度Q大580432939311115579425493819说明： Q平=V/T Q大=Q平.k (m3一般粘土施工强度可满足要求，砂砾石最大施工强度为9311m3/s，故施工强度满足。5.1.3 土方施工机械的选择及数量计算(1

22、)常用土方施工机械的适用性及可供选择的型号规格见资料。(2)土石坝施工作业机械化方案选定分项工程粘土心墙施工砂砾坝壳施工开挖挖土机挖装正向铲挖装水上砂砾运输自卸汽车运输上坝自卸汽车运输压实气胎碾压实或羊足碾振动碾压实推土机平土(3)主要机械选择分项工程粘土心墙施工砂砾坝壳施工开挖正向铲W200 2m3正向铲 W200 2m3运输自卸汽车T203自卸汽车 SH361、15t、6m3压实羊足碾YT加重振动碾 YH3-50， 15t 加6.5 (4)确定机械的生产率A 粘土生产率确实定： 查表,运距1公里。自卸汽车：台班：0.790.68(1km)计算得 P挖3/班 P运3/班 P碾=347m3/班

23、B粘土心墙机械数量确定由表可知 Qmax=3293m3/d，n=12班/天机械数量 N控=Qk/nP控=4台 挖掘机 N运=Qk/nP运=38台 自卸汽车 N压= Qk/nP压=5台 羊足碾C配套机械数量计算：在机械化作业组织中，为充分发挥配套机械中主要机械的作用，必须使配套和次要机械生产率略大于主要机械的生产率。汽车容量：合理范围是36倍的挖土机斗容。m= m土斗数 车箱容积 q土斗容积m=5.856 满足要求一台挖土机正常工作时，配合的汽车数n由下式确定t装=挖土机的循环时间装满一车的装载次数可得 t装=168s，t卸=60s，n=14台配套机械数量414=56台D砂土生产率：P汽= m3/班q土斗或车箱的几何容积m3kv土斗或车箱的充盈系数kp体积换算系数t机械运行一次的循环时间t运=t空回=0.229h，t装=112s，t卸=60s，t=t装+t卸+t运+t回=38minP汽=61m3/班振动碾生产率P=8VB-Chktkp/n =1464.4 (m3/班)其中： V碾压机运行速度，V=1500m/时BC搭接长度，取0.2m羊足碾hn压实遍数，取n=6kt时间利用系数，取ktkp体积换算系数，取kp3/班E：砂石施工机械数是选定：Qmax=9311m3/d挖掘机N控=Qmax/nP控=4台，自卸汽车N运=Qmax/nP运=88台，羊足碾N压= Qmax/nP压