1、水工建筑物寧村水池重力壩計(jì)算書類：水利和水力發(fā)電項(xiàng)目12學(xué)生：龍巖講師：張曉飛完成時(shí)間：2016.1.9廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院第一章工程信息-1-一.項(xiàng)目概述-1-第二章輪轂布置-3-一.確定項(xiàng)目和建筑物水平-3-1)選擇壩線-3-2)選擇水壩類型-3-3)集線器配置-4-第三章大壩設(shè)計(jì)-6-壩頂古道z頂?shù)拇_定-6-(1)確定基本公式和參數(shù)-6-2)具體分析和計(jì)算-6-二.基礎(chǔ)高程為z基礎(chǔ)-8-三.壩頂寬度B- 8-四。上游和下游水壩坡度的確定-8-V.大壩強(qiáng)度和穩(wěn)定性檢查計(jì)算-9-1)荷載組合：-9-2)計(jì)算參數(shù)-10-3)計(jì)算結(jié)果：-11-第四章溢流壩設(shè)計(jì)-13-I .開發(fā)堰面曲線-13

2、-1)上游直線段-13-2)WES上游剖面堰頂部曲線坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算-13-3)溢流壩頂下游曲線段(見圖4)-13-4)電弧防護(hù)分段設(shè)計(jì)(請參見圖4)-14-5)下游直線段(見圖4)-14-二.排放能力檢查-15-三.消能防沖設(shè)計(jì)-16-計(jì)算取貨距離和下游細(xì)分英尺深度-16-四。設(shè)計(jì)引導(dǎo)墻-17-5.溢出壩強(qiáng)度和穩(wěn)定性檢查；-17-1)計(jì)算過程和結(jié)果-17-第五章壩基處理-19-1、地基挖掘和清潔-19-第六章詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-20-1、壩頂布局-20-2，水壩走廊-20-4、大壩防滲和排水-21-第七章工程數(shù)量計(jì)算-22-寧村水池重力壩設(shè)計(jì)第一章工程資料一.項(xiàng)目概述寧村水庫位于南寧盆地北緣、最高峰山南

3、岸、南寧市明水鄉(xiāng)寧村和下游，寧村河發(fā)源于最高峰山脈南部延美嶺。流經(jīng)安吉河，流入深江。水池集雨面積為10.39平方公里，壩址以上河流長度為9.4公里，河道平均坡度為0.96%，河道平均水深約為2米。興干寧村水庫的主要目的是保證南寧市環(huán)境用水，兼用灌溉。二、基本信息(1)地形數(shù)據(jù)：1，1: 500大壩網(wǎng)站地形圖，添加；2，1: 2000水池區(qū)域地形圖(略)(2)地質(zhì)資料：根據(jù)地質(zhì)勘探組提供的地質(zhì)報(bào)告和地質(zhì)圖，總結(jié)如下。1、水池地區(qū)的工程學(xué)科地質(zhì)寧村水池地區(qū)是由砂巖、頁巖、泥巖組成的碎屑巖系，暴露在倉庫中的巖層以泥巖為主，巖石滲透性差，巖層略平，交層異型。斷層都是鐵錳粘合良好的，沒有集中的滲流區(qū)，倉

4、庫周圍的山起伏，沒有主要鄰谷，倉庫外的一般山谷海拔高于正常低水位，因此沒有可能泄漏到水池外，倉庫建設(shè)條件。2、大壩網(wǎng)站工程學(xué)科地質(zhì)和水文地質(zhì)壩址巖層以砂巖為主，夾著泥巖和頁巖，砂巖抗壓強(qiáng)度高，但泥巖、頁巖抗壓強(qiáng)度牙齒略低，允許容量為0.60.7Mpa，巖層向上游傾斜，巖石節(jié)理、裂縫發(fā)育，完整性略低，有薄層由于一般滲透系數(shù)0.10.7m/d，有可能發(fā)生地基滲流和大壩滲流，需要進(jìn)行窗簾灌漿處理?？傊?，壩址地質(zhì)具有筑壩的條件，但非常理想，河谷兩岸不對稱，風(fēng)化深，河床巖石比較好，因此渡邊杏成為輕壩，可以考慮選擇其他壩型。3、大壩網(wǎng)站巖石物理和機(jī)械性質(zhì)：在鉆孔核心進(jìn)行物理和機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)，不同深度，不同風(fēng)

5、化強(qiáng)度的砂巖、泥巖、頁巖分成5組，進(jìn)入大壩網(wǎng)站實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：巖石名稱風(fēng)化程度重癥(kn/)比重吸收率抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)建中飽和度(%)干燥飽和(Rb)砂巖強(qiáng)勁的風(fēng)化23.524.22.635.63014砂巖弱風(fēng)化2525.62.682.0351.642砂巖微風(fēng)化26.226.62.70.615849.8泥巖新鮮23.724.52.747.243212.9頁巖新鮮25.125.92.763.0239.414.8出于某種原因，不進(jìn)行巖石剪切實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在通過以下方式提供混凝土和弱風(fēng)化巖石的剪切摩擦系數(shù)和剪切凝聚力，為設(shè)計(jì)參考。巖石名稱摩擦系數(shù)f 凝聚力c(KPa)砂巖/混凝土1500泥巖(頁巖

6、)/混凝土0.854004、區(qū)域建筑材料在壩址上游下游5公里范圍內(nèi)，適合筑壩的砂巖可以大量開采，河谷地帶有少量細(xì)沙，卵石不多，但壩址8-9公里范圍內(nèi)的兩岸可以提供足夠數(shù)量的河流和礫石。(約翰肯尼迪，美國電視電視劇，水壩)壩址附近缺乏適合筑壩的土質(zhì)。附：寧村水池壩網(wǎng)站1/500地質(zhì)剖面圖。三.水文數(shù)據(jù)根據(jù)水文學(xué)計(jì)算結(jié)果，為樞紐建筑設(shè)計(jì)提供了以下資料。1、泄洪(曹征):設(shè)計(jì)洪水(2%)q=450/s；洪水檢查(0.2%)q=588/s；可能的最大洪水q=722/s；2、特性水位正常水位：126.50米；死水位：106.00m3、水池水位體積關(guān)系曲線(見表1)水位(m)901001101201251

7、30135庫容(海灣)040110260370520840表1:4、下游水位至流量關(guān)系曲線(見表2)表2:寧村水池下游水位流量關(guān)系流量(/s)10100200300400450588下游水位(m)092.793.693.793.893.9945，最大參考流量：1.0/s6、未使用古道：92.00m4茄子其他資源材料容重：磚石重量：22kn/；混凝土重癥：24kn/；淤泥性質(zhì)：淤泥懸浮重量：7kn/；彌撒內(nèi)摩擦角：20；波浪高度計(jì)算：水池吹D=3km，多年平均最大風(fēng)速v=15m/s；下游運(yùn)河底部高程97.00m；地震強(qiáng)度6度(不考慮設(shè)計(jì))放置輪轂一.確定項(xiàng)目和建筑物級別項(xiàng)目的等級確定為6個(gè)指標(biāo)(

8、總存儲容量、防洪、灌溉、發(fā)電、供水、防洪)中的最大指標(biāo)，因此牙齒樞紐的開發(fā)目的是供水和灌溉，最大參考流量僅為1.0/S，因此項(xiàng)目等最終由總存儲容量V決定。V總計(jì)=V學(xué)校檢查與洪水水位對應(yīng)的存儲容量，因此必須檢查洪水水平H學(xué)校，然后根據(jù)水位存儲容量關(guān)系(表1)確定存儲容量。1)壩線選擇壩線選擇如寧村水位布局(圖1)所示，地形圖資料表明，牙齒壩線上游的山陡、坡大、水庫容易，下游壩線地形寬、平坦、施工系統(tǒng)布置容易，壩線位置位于山脊上，可以縮短壩線，降低成本。牙齒工程是中小型工程，大壩不大，對承載力要求不高，因此牙齒地方的巖石滿足承載力要求，對砂巖通過窗簾灌漿滲透。牙齒樞紐與周邊城市相鄰，交通便利，“

9、t”容易滿足，當(dāng)?shù)夭稍L砂巖，可用作粗骨料。考慮綜合地形、地質(zhì)、樞紐布置、施工、建材、經(jīng)濟(jì)投資等因素，可以確認(rèn)壩線布置是合理的。2)選擇大壩類型大壩有重力壩、土石壩、拱壩等。牙齒水池地區(qū)的右岸陡，左堤右岸平，巖基有軟弱夾層，不完全適合建設(shè)拱壩。建設(shè)土石壩只能采用隧道誘導(dǎo)，有破碎區(qū)不利于隧道穩(wěn)定，對土石壩的施工誘導(dǎo)不利，壩址巖層以砂巖為主，土石壩的壩料不盡人意，因此排除土石壩。通過比較分析，重力壩符合地形地質(zhì)要求，因此壩型選擇作為重力壩是合理的。重力壩分為灌漿重力壩、正常混凝土重力壩和混凝土重力壩。石造石重力壩施工質(zhì)量不能保證，施工速度慢，對工期影響大，經(jīng)濟(jì)投資大，不合適。滾子粉盒混凝土重力壩一般

10、用于大型工程，從以前的分析可以看出是中小型的，因此使用正常混凝土重力壩更為合適。3)集線器配置從開發(fā)目的上可以看出，牙齒樞紐不需要用于發(fā)展，因此不需要水電站工廠。因?yàn)樾枰h(huán)境用水和灌溉，所以要帶東西水，所以牙齒樞紐由排水建筑物、堵水建筑物、物品物吸引組成。其中排水建筑和防水建筑是主要建筑，因此進(jìn)一步確定了尺寸、形式、等級。4)排水建筑的形式和孔口尺寸的開發(fā)(1)排水建筑形式的選擇通過前面的地形分析，知道那條大壩線不長，所以不適合海濱泄洪道。壩址的地質(zhì)條件限制不能使用隧道排水(具體原因見壩型選擇土石壩部分)。所以只能選擇壩身排水。壩身漏水，漏孔漏水和底孔。前面的分析已經(jīng)確認(rèn)了牙齒重力壩的壩高不大

11、，渡邊杏采用井底排水方式。介孔排水通常用于降低水位，牙齒項(xiàng)目可用于取水孔和水池排放，無需安裝介孔。此外，表孔具有最好的超放電功能，綜合分析費(fèi)決定表孔流出。表孔流出分為開放式、水閘、胸墻等三種，根據(jù)工程大綱的要求，可以看出不需要防洪，因此不需要設(shè)置水閘，淹沒要求也不大，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)投資小，管理等因素傾向于開放，最終決定徑流建筑的形態(tài)。開放式表土流失。(2)孔板尺寸開發(fā)由于開放的表土流失，堰頂高程與正常水位高程相同(即Z堰頂=Z正=126.5m)。起草單寬流量q和溢流前沿寬度l此前分析，牙齒工程屬于中小型工程，可以根據(jù)地質(zhì)條件直接確定q。根據(jù)規(guī)格：1，對于破碎的巖石，q=(20 50)/(sm)

12、2，對于中間硬巖石，q=(50 70)/(sm)3，對于堅(jiān)硬的巖石，q=(70 200)/(sm)壩址巖層以砂巖為主，采用主夾泥巖和頁巖，巖石節(jié)理、裂縫發(fā)育、完整性差、風(fēng)化強(qiáng)，應(yīng)對應(yīng)規(guī)范的破碎巖石q=(20 50)/s。因?yàn)楹哟驳娘L(fēng)化深度達(dá)(35)m。B=Q學(xué)校/q=588/28=21m，B=21m。由于選擇了開放的參數(shù)表孔徑，因此無需設(shè)置澆口(即n=1)?？壮叽鐬橐绯雠R街面B=21m。(3)特性水位計(jì)算選擇堰類型WESWES類型溢出頂部曲線以堰頂部為邊界，將上游段和下游段兩部分分開。溢流堰的具體設(shè)計(jì)見第三章。下游堰面曲線下的函數(shù)關(guān)系：上游壩面直立時(shí)，取n=1.85，K=2。Hd:設(shè)計(jì)定型水頭

13、，通常是洪水位堰整數(shù)水位的75%到95%，即Hd=(0.750.95)H學(xué)校特征水位的確定(1)洪水等級z學(xué)校確認(rèn)：Hd=(0.70.95)H學(xué)校，Hd越小越薄，施工量越小，考慮到奠基儀式對堰的影響，最后Hd=0.8H學(xué)校，H學(xué)校/Hd=1/0.8=1.25表3: P11.33Hd時(shí)流量系數(shù)m的值硬件/高清0.40.50.60.70.80.911.11.21.3m0.4360.4510.4640.4760.4860.4940.5010.5070.510.513注意：P1:上游堰高度根據(jù)公式： q=mbh 3/2:橫向收縮系數(shù)，通常為0.9到0.95，本設(shè)計(jì)=0.92:淹沒系數(shù)，自由徑流=1m:

14、流量系數(shù)(計(jì)算結(jié)果為m=0.512)B:堰頂寬度，B=28m計(jì)算g需要9.8m2/sh獲得學(xué)校計(jì)算公式：自下而上導(dǎo)入數(shù)據(jù)：h學(xué)校=q/(MB)2/3=588/()2/3=5.65m；Hd=0.8H學(xué)校=4.52mZ學(xué)校=Z威爾h學(xué)校=126.5 5.65=132.15m根據(jù)水位存儲容量關(guān)系曲線(圖1)，獲得總存儲容量V總和=657.6(萬立方米)。根據(jù)總存儲容量祖懷規(guī)格SL252-2000，牙齒工程等決定為等，主要建筑物等級為4級。(2)設(shè)計(jì)洪水等級z設(shè)定計(jì)算方法：試驗(yàn)算法。首先，假設(shè)壩頭H設(shè)置，計(jì)算H設(shè)置/Hd值，調(diào)查附表3以獲得流量系數(shù)M，并替換公式Q=B以獲得設(shè)計(jì)洪水H設(shè)置。與資料給出的

15、設(shè)計(jì)洪水(2%)Q設(shè)定=450m3/s相比，誤差不超過1%。已知：設(shè)計(jì)洪水(2%)q=450/s；Hd=4.52m；流量公式：Q=mbh 3/2誤差公式：=| q設(shè)置-Q(2%)|/Q(2%)計(jì)算結(jié)果見表4。方案壩頭h設(shè)置(m)高清h設(shè)置/Hd流量系數(shù)設(shè)計(jì)洪水q設(shè)置(m3/s)Q(2%)(m3/s)誤差 (%)m154.521.110.507484.84507.73%24.91.080.506469.44504.31%34.81.060.505454.24500.93%44.751.050.504446.34500.08%54.771.060.5054504500根據(jù)西餐數(shù)據(jù)，方案3，4，5均滿足要求，誤差最小，最終選擇方案5為：h設(shè)置=4.77米設(shè)計(jì)洪水z設(shè)定=堰頂高程設(shè)計(jì)水頭=126.5 4.77=131.