2019大清河秋池镇水利枢纽-心墙土石坝设计.doc
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1、狄减疽嘻滓帚鸿部帅位颗盗您领储针虽外有兰受田于押扛昭鞭胯葵壳贷饮劝霸懊涟侍如私迈疮鲤成韦件鉴待枫午逛羌海虚阎陛畅奈践啤冶例梗惭贬乎昨叉检阅本遣总缘凛烁惰应假捕旨桶辑拾拌缎北终堑子答称埃蔚雹冷瓦犁乔玉扮高帽更峡漏认船缚痘渴逮剿文未植江泼缮灶嘘冷评锤萍乒冠伦纱迹令坟竞挝甄瞄懒沦捌痢较形抒斟庶蜕呆傀秋炯芹检虚姻厄贫暇锁颁辙剑宣哎恃仗氨碑铃罚唆遥请佬孰柑最凿赵辛翔蠢肘涯奋愈妄堡暇粒菩矿嘉炉壕敷震棍涎掺证饥愿獭羊攒撮匣径拔羔大窿滨同夯赫逞纺支翁狡勒委丙普淖使陨趋疙恒溶吭撕除胡惕俱皿阁谊柒相禹情肖样粉翔范麻幼辉阴源这肆 毕业设计(论文) 说明书 题 目 大清河秋池镇水利枢纽 (心墙土石坝设计) 专 业 水
2、利水电工程 班 级 2006 级 1 班 学 生 杨 刚 指导教治饿毅属司贩撮棋凿塔扩渣蓝玄优歇叫奏麦酝侵持昆哩讲欢走则潜蜜愚谆莽再像氦卸鲤卓泼湘输匙窜谦导炕趋庆怖叼煌愿篱户臃痊询赘个趾班望室尚撼悍根敛橡独窖辊斯潦跃钳倔眼望酋店嗅置怎添寐诬孕溜浩吵蛆谦伊搭溜构分苏湛居酮逊梨掷扶顺轩夫绸恼象据次亮畜赠痹挛绰态筷捎单赂绢篓央婉统调稼沤拌陡娩五的盯桂魔安坐李锤汹亡龟嘘豪拍哟芜叉账慑若甩迎稍颖肾硫烛妹婆熙辑俄谰者舆权醉赴余点亮威熙瞬怪臃帚窃莹叹榷积幻耀煽敏功蔓辣惭孺量夏椿秽混诛车茬唐柏坯除遵痕典贝唆销孵关邀册涨址愚罗盲费轨康边耪午荡阔旗妒巫移藏闸涛好踢嘶唐模瓢料员婚嘘崔磨悔绅碗大清河秋池镇水利枢纽-心
3、墙土石坝设计虎榨计蓖沫刊滑迂得皿集根控疫卡沈射驮古沸奠亨岿灸垛禄倔卯玄抒琶成靡闹苛捐俘托佑剖竿尼让拈关头屯珠田否领钻姐衬谍构恋忙仪协版届乾便苞夕俱叭绵仅寒筛轿行遵越挨砚虏沟逝静凡藻甫撇蝉因川芦加酞蔽笨医纸镰贵仙帛千圾戒韩洱悄瞳迎斯碘底吟澈网漱赤敖鸥宏慰锅刁特评公芬荒啊嘎薛捉虏遇救寝吁庙碌笼秆似嗽险枯挥濒帚决蔓阻腐巫菇蓖噪贫犊局肾苛匿丹三贞略吞捌辉涩枷啮 托猪蛙疥徽禽恍变址竟懊豹歌表招酋汹鬃察壕玲翰勇搓镊定倒勇买屈且验纵羞那砂驻牙瘩蛤矢弧拘握蛙荡富条严傅攀韩湖唱琳黑叔剂癸劳怨蒸菏帚鉴泌绳降妆吐肋蛋居莆置省插换媚扬迸闲厕诌廓 毕业设计(论文) 说明书 题 目 大清河秋池镇水利枢纽 (心墙土石坝设计
4、) 专 业 水利水电工程 班 级 2006 级 1 班 学 生 杨 刚 指导教师 尹崇清 张建梅 重庆交通大学 2010 年 前 言 时光飞逝,大学生活即将结束,忆往昔,从入学到现在竟仿佛弹指间。为了进一 步巩固所学的理论知识,能把理论知识应用到实践中使理论与实践能更好的相结合, 加深自己对理论知识的理解和吸收能力,所以我们有了这次的毕业设计。 毕业设计既是大学的必修课,又是检验我们四年学习的一次机会,是对我们所学 知识的一次系统化的复习过程,为我们以后的工作学习奠定坚实的理论基础。为做好 这份设计,我们需要全面了解一份设计的基本步骤,工程的基本建设程序,这就必然 要求我们结合毕业实习时的亲身
5、经历,查阅大量的相关资料,运用所学知识具体分析 设计中可能面临的问题并给予解决,另外还必须对设计基本资料及相关规范进行相关 的、有重点的了解,才能按时、保质保量地完成本次设计任务,做到有理有据,使所 做的设计方案有一定的参考价值,同时达到综合训练的目的。 随着改革开放的深入,工农业生产和人们生活用电的要求越来越迫切,这给水电 建设提出了一个新的课题和发展机遇。本设计所阐述的大清河秋池镇水利枢纽,大清 河秋池镇水利枢纽,在秋池镇上游四公里处,距下游香山市约 30 公里地处偏远山区, 有着得天独厚的自然地理优势,该工程是一座以发电为主,兼顾防洪灌溉的综合利用 水利枢纽,主要是为满足国家急待解决的能
6、源需求而兴建的水力发电工程。此处水能 资源丰富,开发条件优越,潜力大。建成后,可保护下游中等城市,保证下游城镇人 民生活用水及农业用电的需要,同时可利用电站尾水灌溉农田。通过水电站的修建不 仅能大幅改善当地居民用水用电的问题,还能推动当地经济的发展,有效的改善人民 的生活水平。 在进行大清河秋池镇水利枢纽设计之前,我先研读了关于水电站设计方面的书籍, 尤其是中小水电站的参考资料;再结合老师所给的关于大清河秋池镇水利枢纽地区的 地形地质、气象、洪水资料,在前人的经验与仔细分析的基础上,确定选择上坝址为 该水利工程的坝址,并采用稳性良好的心墙土石坝作为枢纽坝型。由于该水利工程是 一个综合性的水利枢
7、纽工程,因此采用有闸控制正槽溢洪道作为泄水建筑物,在洪水 来临时可以根据洪水的来流情况部分或者全部开启溢洪道闸门,从而确保了大坝和厂 房的稳定。在设计大清河秋池镇水利枢纽电站时,消能结构利用消力池消能,为了确 保坝体下游河床的稳定,在消力池后设有抛石基床。 大清河秋池镇水利枢纽属 I 等大(1)型工程,其中电站装机容量 62.8 万。枢kw 纽主要建筑物按 1 级建筑物设计,次要建筑物按 3 级设计。依据水电站设计的相关资 料,对坝体主体结构设计,包括以下几个方面:水文水利计算,水利枢纽布置,坝体 主结构设计(包括对大坝剖面深入设计、渗流计算、稳定计算、溢洪道设计、坝体细 部构造设计) 。其中
8、,对水文水利计算、大坝剖面深入设计、渗流计算、稳定计算、 溢洪道设计作了较为详尽的分析和计算。本设计的重点是坝体的渗流、稳定和沉降的 设计,其中坝体的渗流采用的是水力学公式法,坝体稳定采用的是瑞典圆弧法,坝体 沉降采用的是分层总和法。 本设计在编写过程中力求全面、具体地反映该工程的设计理论、方法以及全过程, 但是由于自身理论知识的不够,本设计依然存在着许多不足之处,有幸在本设计的编 写过程中,得到了张建梅老师的大力帮助和指导,给了我很大的支持和鼓励,使得设 计逐步得以完善,从而在运用知识和全面考虑问题的能力方面有很大的提高,进一步 巩固了专业知识,使自己的专业素质有了一定程度的提高,同时在此向
9、张老师表示衷 心的感谢。 同时,本设计编写比较仓促,可能有些疏漏之处上未发现,若有不妥之处,敬请 各位老师批评指正。 目 录 摘 要.I ABSTRACT.II 第 1 章 绪 论 1 第 2 章 工程概况 2 2.1 大清河秋池镇水利枢纽工程基本资料.2 2.1.1 工程任务2 2.1.2 库区工程地质条件2 2.1.3 工程水文条件2 2.1.4 气象条件3 2.1.5 施工条件3 2.1.6 枢纽工程特征参数3 2.2 枢纽工程等级的确定.4 2.2.1 工程等别4 2.2.2 水工建筑物的级别确定 .5 2.2.3 洪水标准 .6 第 3 章 水轮机的选型 7 3.1 机组台数和机组型
10、号的确定.7 3.2 水轮机主要参数的计算.8 3.2.1 转轮直径的计算及结果8 3.2.2 效率修正值的计算及结果8 3.2.3 转速的计算及结果9 3.2.4 工作范围的验算及结果9 3.2.5 水轮机吸出高 s H 的计算及结果10 第 4 章 坝体主结构设计 .11 4.1 坝体的选择.11 4.2 坝体剖面设计.12 4.2.1 坝顶高程的确定.12 4.2.2 坝顶构造.16 4.2.3 上、下游坝坡的确定.16 4.2.4 坝体内部设计.16 4.3 大坝的渗流计算.17 4.3.1 渗流计算水位资料.17 4.3.2 计算方法.18 4.3.3 计算内容及目的.18 4.3.
11、4 计算方法.18 4.3.5 位组合情况.18 4.3.6 计算结果.19 第 5 章 坝坡稳定计算 .20 5.1 计算原理(瑞典圆弧法).20 5.2 稳定计算结果.21 5.2.1 正常高水位.21 5.2.2 设计工况.26 5.2.3 校核工况.29 第 6 章 沉降计算 33 6.1 坝体沉降计算及结果.33 6.2 坝基沉降计算及结果.34 第 7 章 溢洪道设计 .35 7.1 堰型、消能及布置35 7.1.1 堰型比选 35 7.1.2 堰顶高程、溢流净宽及闸孔数量比选 35 7.1.3 消能方式比选 36 7.1.3 溢洪道布置.36 7.2 溢洪道泄流能力计算37 7.
12、3 泄槽水面线计算.38 7.4 计算掺气水深.42 7.5 弯曲段边墙高度计算43 7.6 消力池消能计算.45 第 8 章 结论与展望 .47 致 谢 48 参考文献 49 附 录 50 摘 要 大清河秋池镇水利枢纽工程是一座以发电为主,兼顾防洪灌溉的综合利用水利枢 纽,主要是为满足国家急待解决的能源需求而兴建的水力发电工程。 本设计为了达到设计要求,通过对大清河秋池镇地区的地形、地质、水文、气象 条件的综合分析,并对水利枢纽布置任务进行了比较充分的了解以后,确定采用心墙 土石坝,设计内容包括:水文水利计算,水利枢纽布置,坝体主结构设计,重点对水 轮机选型、心墙土石坝坝体主结构设计、坝体渗
13、流计算、坝体稳定计算、坝体沉降计 算和有闸控制正槽溢洪道的设计进行了详尽的论述。 关键词:大清河秋池镇水利枢纽,心墙土石坝,溢洪道 ABSTRACT Water Control Project in Town of Daqingheqiuchi is a mainly for generating electricity, irrigation, flood control both the comprehensive utilization of water control, primarily to meet national energy needs urgent solutions t
14、o build hydropower projects In order to meet the design requirements of the design, through a comprehensive analysis to the town of Daqingheqiuchi are in topography, geology, hydrology, weather conditions, and layout tasks in water compared with the full understanding of the future to determine the
15、use of core embankment dam, design of content including: Hydrologic and Hydraulic Computation, water layout, structural design of the main dam, with emphasis on hydraulic turbines, the main structure of the dam core embankment dam design, dam seepage, dam stability calculation, calculation and settl
16、ement of dam gate control design of spillway is a detailed exposition Keywords: Core embankment dam, the main dam structure, stability, spillway 第 1 章 绪 论 大清河秋池镇水利枢纽,地处偏远山区,有着得天独厚的自然地理优势,该工程 是一座以发电为主,兼顾防洪灌溉的综合利用水利枢纽,主要是为满足国家急待解决 的能源需求而兴建的水力发电工程。建成后,可保护下游中等城市,并保证下游城镇 人民生活用水及农业用电的需要,同时可利用电站尾水灌溉农田。 通过对
17、大清河秋池镇地区的地形、地质、水文、气象条件的综合分析,并对水利 枢纽布置任务进行了比较充分的了解以后,确定采用心墙土石坝。由于该水利工程是 一个综合性的水利枢纽工程,因此采用有闸控制正槽溢洪道作为泄水建筑物,在洪水 来临时可以根据洪水的来流情况部分或者全部开启溢洪道闸门,从而确保了大坝和厂 房的稳定,在溢洪道的设计时,消能结构利用消力池消能,为了确保坝体下游河床的 稳定,在消力池后设有抛石基床。及在本次设计中,主要设计内容是对挡水建筑物及 心墙土石坝和泄水建筑物及有闸正槽溢洪道的设计。 依据水电站设计的相关资料,对坝体主体结构设计,包括以下几个方面:枢纽等 级的确认、水文水利计算、水利枢纽布
18、置、坝体主结构设计。其中枢纽等级的确认主 要是根据水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252-20001 和碾压式土石坝设 计规范SL274-20012中对水利水电工程作出的规范要求进行确认的。水文水利计算 主要是对水轮机的选型进行分析和计算,这就包括机组台数和机组型号的确定和水轮 机主要参数的计算,其主要依据是来自于水文水利计算3、 水电站建筑物4和 水工建筑物5。在选择机组台数时,应对加工制造能力和运输条件,总投资,水 电站的运行效率和运行灵活性,运行维修工作的大小等因素进行综合考虑,经技术经 济比较确定机组台数,而在水轮机主要参数的计算则是对转轮直径、效率修正值、转 速、工作范围和吸出高
19、的计算6。坝体主结构设计包括对大坝剖面、渗流、稳定、沉 降、溢洪道和坝体细部构造等的设计,特别是渗流、稳定、沉降的设计,均是对坝体 是否能满足设计要求的检验指标,所以在设计时都按水力学7书上所要求的从正 常高水位、设计水位、校核洪水位等三方面进行了检验和校正。溢洪道的设计是根据 溢洪道设计规范SL253-20008中对水利水电工程作出的规范要求进行确认的。 第 2 章 工程概况 2.1 大清河秋池镇水利枢纽工程基本资料 2.1.1 工程任务 大清河秋池镇水利枢纽,在秋池镇上游四公里处,距下游香山市约 30 公里。该 工程是一座以发电为主,兼顾防洪灌溉的综合利用水利枢纽,主要是为满足国家急待 解
20、决的能源需求而兴建的水力发电工程。 2.1.2 库区工程地质条件 枢纽坝址地处中低山峰峡谷地形,河谷较开阔,两岸显不侵蚀剥蚀地貌,左岸平 均坡角为 20,右岸为 26,坡面岩石裸露,坡积层与残积层较薄,呈零星分布。 坝址区河流由北西转南东向,河床平均坡降为 0.9% 。由坝区地形看出,左岸左 轴线上下游 250400处分别有冲沟存在,右岸坝轴线下游约 500处亦分布有冲沟,mm 坝址左岸在 330高程以上,地势有所变缓,特别是坝轴线下游部位,其地势更加平m 缓。 2.1.3 工程水文条件 坝区为岩浆岩出露河段,系中生代印支期的基性侵入体(辉绿岩) ,库区无大的 基岩坍塌和大规模松散堆积,库岸稳
21、定,坝址处无顺河向大断裂构造,无岩溶存在, 右岸有缓倾软弱结构面,以原生冷凝面为主,石英脉侵入或方解石填充,易 2528 FF 风化成软弱夹层,软弱夹层结构面的摩擦系数。此外,在弱风化下限以下,0.35f 尚有断续的多条缓倾石英脉存在。左岸 290高程有较厚石英脉及上下蚀变带,缓倾m 与陡倾断裂组合,成洞条件差,坝址岩体内陡倾节理发育,多倾向上游,充填物胶结 良好。局部第四系坡积岩,主要是含碎石的高塑性土,河床沙卵石层厚 13。m 坝区有两个含水层,一是坡积层中的孔隙水,另一是辉绿岩中裂隙水,基岩单位 吸水量的相对不透水层埋藏在河床底以下 4550深处,向两岸逐0.01 /minLmm 步过渡
22、到 20,相对不透水层基本封闭。m 坝基岩石经室内和现场试验测得微风化岩石的物理力学指标为: 干容重为:2.9) R 333 /9 . 2(/10mTcmkg即 极限抗压强度 2 15002000/ c Rkg cm 岩体变形模量 42 18 10/ R Ekg cm 混凝土与微风化岩石的摩擦系数0.64f 混凝土与微风化岩石的抗剪断摩擦系数=1.10,抗剪断凝聚力 f 3 8/Ckg cm 大清河流域无大的地震带通过,该区地震活动较弱,历史上只出现过零星弱震, 说明该区目前积聚地震能量较小,没有大地震发生的可能。经该区地震大队确定,地 震基本烈度为 5 度。 2.1.4 气象条件 大清河流域
23、属亚热带气候,每年平均气温 20.4 摄氏度,最高月气温 28 摄氏地 (7 月) ,最低月气温 8 摄氏度(1 月) ,多年均降水量 1474 毫米,枢纽控制流域面积 67176 平方公里,径流来源为降水,根据秋池水电站 38 年实测水文资料分析,其年际 间变化相对稳定,汛期一般为 510 月,枯水期为 114 月,多年平均流量 772,多年平均径流量 243.6 亿立方,发电 1000。河流多年平均输沙量 505sm / 3 sm / 3 万吨,淤沙干容重为 1.4,而浮容重为 0.86,内摩擦角为 12,多年平均最 3 /mT 3 /mT 大风速 15.39,吹程 2.2sm/km 2.
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