河海大學畢業設計計算書

2022-10-05 14:03:04 字數 2807 閱讀 1952

第一章調洪演算

1.1 洪水調節計算

1.1.1 洪水調節計算方法

利用瞬態法,結合水庫特有條件,得出專用於水庫調洪計算的實用公式如下: q-q=△v/△t1-1)

式中:q — 計算時段中的平均入庫流量(m3/s);

q — 計算時段中的平均下洩流量(m3/s);

△v —時段初末水庫蓄水量之差(m3);

△t — 計算時段,一般取1-6小時,本設計取3小時。

即在乙個計算時段內,入庫水量與下洩水量之差為該時段中蓄水量的變化。

1.1.2 洪水調節具體計算

用三角形法(高切林法)擬出洪水過程線,如圖1和圖2。

根據本工程軟弱岩基,選用單寬流量約為20~40 m3/s,允許設計洪水最大下洩流量240 m3/s,故閘門寬度約為4.8m~12m,選擇三種寬度進行比較,假定溢流前緣淨寬分別為8m、9m和10m;並假定五個堰頂高程,分別為272m,273m,274m,275m,276m。繪製出z~q曲線。

並根據公式求得的溢流堰的洩水能力曲線。

圖1 p=0.1%洪水過程線

圖2 p=2%洪水過程線

本次設計起調水位取為276.1m,與防洪限制水位相同。

現列舉堰頂高程取272m,堰頂寬度取9m,在設計洪水下的計算過程:

根據v=f(z)曲線,擬合所得的直線方程v=111.469192*z-28855.497630,根據公式,計算得到起調流量,其中h由堰頂高程和起調水位確定,取0.

95,取0.502,為9m。帶入公式可得為157.

83m3/s。代入**進行試算,過程如表1-1:

表1-1

第四行所計算得到的即為洪水過程線與下洩流量曲線相交所得到的最大下洩流量。相應的水庫水位是庫區的洪峰水位。

以此方法即可計算得到18種方案的設計情況和校核情況下的最大下洩流量和相應的水位。

1.1.3 計算結果統計

表1-3 調洪演算結果彙總表

注:發電引用最大流量5m3/s,相對較小,在計算時不予考慮。

1.1.4 調洪演算方案選擇

以上18個方案中1到15方案均滿足限制最大下洩流量,而16至18方案不滿足,但方案16只超出限制流量2 m3/s,暫不排除。方案1至11的設計下洩流量均小於200 m3/s,相對較小,故不採用。因此在剩餘的12至16方案中需通過經濟技術比較,本設計對此只做定性分析,同時也考慮與導流洞結合的問題。

一般情況下堰頂高程越低,溢洪道開挖量越大;堰頂高程越高,溢流前緣寬度一定的情況下,大壩洪水位越高,壩頂高程越高,大壩工程量越大;溢流前緣寬度b越大,堰頂高程一定的情況下,溢洪道開挖量越大;q/b即單寬流量越大消能越困難,襯砌要求也高。方案15和16最大下洩流量最接近限制下洩流量,而方案15相對於方案16,設計洪水位和校核洪水位低,單寬流量小,故最終選擇方案15:即堰頂高程272m,溢流孔口淨寬10m;該方案設計洪水位277.

0m,設計下洩流量233.4m3/s,校核洪水位278.4m,校核下洩流量339.

6m3/s。

1.2 防浪牆頂高程計算

1.2.1波浪要素計算

設計波浪爬高值根據工程等級確定,3級壩採用累積頻率為1%的爬高值。按上述公式算出的為h2%,在正常運用條件下h2%為1.31m,lm為9.

32m,在非常運用條件下h2%為0.71m,lm為6.21m。

根據頻率法按不同累積頻率下的波高與平均波高比值錶可得出h1%。又hp/hm均小於0.1,故可以計算得到為1.

42m。

1.2.2擋牆頂高程的確定

根據《碾壓式土石壩設計規範》計算壩體安全超高,如表1-4所示。

表1-4 安全超高計算表

表1-5 安全超高計算表

分別將正常蓄水位、設計洪水位和校核洪水位與其相應的安全超高求和,根據其中的最大高程值,即可確定防浪牆頂高程,如表1-5所示,防浪牆頂高程取為280.4m。

根據《混凝土面板堆石壩設計規範》要求,防浪牆頂要高出壩頂1~1.2m,本設計取1.2m,則壩頂高程為279.2m。

1.2.3閘門設計

以上方案中,設計下洩流量均不大於允許最大下洩流量240m3/s,因而方案的選擇需通過經濟技術比較選定。本設計對此只做定性分析。各個方案中應選擇在滿足最大下洩流量的情況下下洩能力較大的方案。

方案15與方案16較好。但是方案16的溢洪道開挖量較大,而下洩能力變化不大,所以選擇方案15,即堰頂高程272.0m,溢流孔口淨寬10m。

第二章防浪牆計算

2.1 防浪牆尺寸設計

懸臂式擋土牆是將擋土牆設計成懸臂梁的形式。本設計中防浪牆頂高程280.4m,底高程276.

4m壩頂高程279.2m。防浪牆牆高4.

0m,牆厚0.5m,底板長4.0m,底板厚0.

5,防浪牆上遊側底部位設定0.7m寬的小道,以利於檢查行走。如圖2-1所示(單位:

cm):

圖2-1 防浪牆尺寸圖

2.2 防浪牆荷載分析

防浪牆受到的荷載有:自重、牆上堆石土料重、牆后土壓力、靜水壓力、前趾上水重和風浪壓力。以上荷載有四種組合工況:完建情況、正常擋水位情況、設計洪水位情況以及校核洪水位情況。

2.2.1 完建情況

完建情況為防浪牆完建尚未蓄水的情況,此時擋牆前無水,故荷載只有自重、土重以及土壓力。受力情況見圖2-2。

由於擋牆後壩頂路面採用的是細堆石料,故試驗引數選用a組。

圖2-2 防浪牆完建情況荷載示意圖

1)擋牆自重標準值(沿壩軸線方向取單位寬度,即1.0公尺,下同):;。

2)堆石體自重標準值:;。

3)土壓力

完建情況作用在牆身上的作用力只有牆後填土壓力。由於靜止土壓力大於主動土壓力,為安全起見,牆後填土壓力採用靜止土壓力。土壓力採用朗肯土壓力理論計算,取單寬1m。靜止側壓力係數:

;上式中:— 內摩擦角,。

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