[硕士论文精品]水利水电工程毕业设计.pdf
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1、西华大学毕业设计说书 1 目录 摘要. 1 1前言 3 2 基本资料. 1 2.1 流域概况及枢纽任务 1 2.2 气象 1 2.2.1 气温 1 2.2.2 湿度 2 2.2.3 降雨量 2 2.2.4 蒸发量 2 2.2.5 风速、风向 2 2.3 水文特征 3 2.4 设计洪水 4 2.5 水库面积、容积 5 2.6 泥沙5 2.7 工程地质6 2.7.1 水库区工程地质 6 2.7.2 坝址地质 7 2.7.3 地下水 8 2.8 天然建筑材料9 西华大学毕业设计说书 2 2.8.1 土料 9 2.8.2 砂石料 9 2.9 工程效益.10 2.9.1 发电. 10 2.9.2 防洪.
2、 10 2.9.3 航运与木、竹流放. 10 2.9.4 渔业. 10 3 设计标准及依据11 3.1 设计标准. 11 3.2 设计依据. 13 4 枢纽布置 14 4.1 坝型选择. 14 4.2 坝址的选择. 15 4.3 坝轴线的选择.16 4.4 枢纽的总体布置.16 5 非溢流坝段设计18 5.1剖面尺寸的拟定18 5.1.1 坝顶高程的拟定.18 5.1.2 下游水位的拟定.19 5.1.3 坝顶宽度的拟定.21 西华大学毕业设计说书 3 5.1.4 坝坡的拟定.21 5.2 荷载计算.22 5.2.1 自重.22 5.2.2 静水压力.23 5.2.3 扬压力.24 5.2.4
3、 浪压力.24 5.2.5 淤沙压力. 25 5.2.6 地震惯性力.25 5.3 抗滑稳定分析.29 5.3.1 抗滑稳定的计算方法.29 5.3.2 抗滑稳定极限状态法. 31 5.4 应力分析.33 6 溢流坝段设计38 6.1 泄水方式的选择. 38 6.2 水力计算.38 6.2.1 洪水标准的确定.38 6.2.2 确定设计流量.38 6.2.3 单宽流量 q 的确定.39 6.2.4 孔口尺寸的确定和布置.39 6.2.5 溢流堰顶高程的确定.40 西华大学毕业设计说书 4 6.2.6 定型设计水头的确定.41 6.2.7 闸门高度的确定.42 6.2.8 泄流能力校核.42 6
4、.3 消能防冲设计. 43 6.3.1 挑流鼻坎设计. 43 6.3.2 挑距和冲坑的估算.44 6.4 溢流坝剖面设计. 46 6.4.1 椭圆曲线方程.46 6.4.2 幂曲线方程. 47 6.4.3 溢流坝剖面绘制.47 6.5 抗滑稳定分析. 49 7 细部构造设计57 7.1 坝顶构造. 57 7.1.1 非溢流坝顶构造. 57 7.1.2 溢流坝顶构造. 58 7.2 闸墩设计.58 7.3 闸门设计.59 7.3.1 工作闸门的布置. 59 7.3.2 检修闸门的布置. 59 7.3.3 工作闸门与检修闸门自重的估算. 60 西华大学毕业设计说书 5 7.4工作桥梁的设计60 7
5、.5坝体分缝61 7.5.1 横缝及止水. 61 7.5.2 纵缝. 62 7.6 廊道系统. 63 7.6.1 基础灌浆廊道. 63 7.7 坝体排水. 64 7.8 坝体材料分区.64 8地基处理.66 8.1 地基开挖与清理.66 8.2 固结灌浆. 66 8.3 帷幕灌浆. 67 8.3.1 帷幕的深度设计. 68 8.3.2 帷幕厚度的确定. 68 8.3.3 帷幕伸入到两岸的范围. 68 8.4 坝基排水. 68 9结论. 70 10总结与体会. 71 11致谢. 72 参考文献. 73 西华大学毕业设计说书 1 摘摘摘摘要要要要 紧水滩水电站在瓯江支流龙泉溪上,坝址以上流域面积
6、2761 平方公里。龙 泉溪发源于浙闽交界仙霞岭,洞官山,河流长度 153 公里,直线长度 77公里, 平均宽度 36 公里。 本枢纽工程等别为一等,工程规模为大(1)型,以防洪和发电为主,兼有 航运等综合效益。水库有 1.53 亿立方米的防洪库容,用以减轻下游丽水、碧湖 地区防洪的负担。 枢纽按千年一遇洪水设计,万年一遇洪水校核。水库正常蓄水位 290.64 米, 设计洪水位 284.0 米,校核洪水位 291.8 米。电站装机 4 台 5 万千瓦,总装机 20 万千瓦。 主体建筑物实体重力坝坝顶高程 294.5 米,泄洪采用表孔,共 8 孔,每孔宽 15 米,堰顶高程 276.86 米;放
7、空采用深孔,设两孔,宽 5 米,高 6 米,进口高 程 215.0 米;电站引水采用坝内压力钢管,钢管直径 5 米;电站厂房为坝后式。 本设计对枢纽的挡水建筑物进行了认真的方案比选和详细的尺寸设计,并对 所设计的建筑物进行了安全校核,保证建筑物的安全运行。 关键词:紧水滩 水利枢纽 实体重力坝 西华大学毕业设计说书 2 Abstract Purple water beach in the OuJiang river tributaries of hydropower station, the dam Longquan creek basin of 2761 square kilometers
8、above the longquan creekoriginatedinxianxiaridge,zhejiangandfujianborderofficials mountain, river length hole 153 km, linear length 77 kilo meters, theaverage width 36 kilometers。 This hub project for a minute, such dont project scale for big (1) type, flood control and power generation.Reservoir 1.
9、53 billion cubic meters of flood control are used to reduce capacity, green lake region downstream Lishui flood burden. According to the design flood, QianNianYiYu hub in a flood normal high water level 290.64 meters, design flood level 284.0 meters, water level of checkflood291.8meters.installedpow
10、ertofloodfourTaiwan5million kilowatts, total installed 20 million kilowatts. Theconcretegravitydamofcrestlength294.5meters,waterrelease holes,a total of eight holes,every holes 15 meters wide,water release structure crest elevation 276.86 meters;Vent adopt deep hole,set two hole,5 meters wide,6 metr
11、es high ,inlet elevation 215.0 meters.Power by steel pressure in water dam, steel pipe diameter of 5 meters; For the power plant dam type. The design of the building of hub retaining water carried on the earnest than choose and detailed scheme of the size of the design, and the design of buildings,
12、ensure the safety check safe operation of the building. Keywords:Purple water beachHydrauliccomplexSolid gravity dam 西华大学毕业设计说书 3 1 1 1 1前言前言前言前言 根据教学要求,对水利水电工程专业学生进行最后一项教学环节。本次 设计内容为紧水滩水利枢纽挡水建筑物设计, 它基本包括了一般水利枢纽所需进 行的水工初步设计过程。 本次设计的基本内容包括根据地形图对水电站进行整体布置,对挡水建 筑物体型进行布置,要求能满足建筑物的基本功能,对建筑物的稳定进行验算, 并对部分地
13、方进行结构验算。大坝细部构造及地基处理,重力坝非溢流坝和溢流 坝段得设计。 本次设计经过 2 个半月,在此过程中得到了各位老师的指导,在此对他 们表示衷心的感谢。 西华大学毕业设计说书 1 2 2 2 2 基本资料基本资料基本资料基本资料 2.12.12.12.1流域概况及枢纽任务流域概况及枢纽任务流域概况及枢纽任务流域概况及枢纽任务 紧水滩水电站在瓯江支流龙泉溪上,坝址以上流域面积 2761 平方公里。龙 泉溪发源于浙闽交界仙霞岭,洞官山,河流长度 153 公里,直线长度 77公里, 平均宽度 36 公里。除龙泉县城附近及赤石、仁三处有小片盆地外,奇其余地段 多为峡谷,河床覆盖多以大块石和卵
14、石组成,险滩较多。 本流域东侧与瓯江支流小溪相邻,西侧与钱塘江支流乌溪江相邻,南侧为闽 江支流松溪,北侧为瓯江支流松阴溪。河流周围均为岭南山系洞官山脉所包围, 山脉走向与河流流向一致,最高峰黄茅尖高达 1921 米,流域平均高度 662米 , 河道坡降上游陡、下游缓,平均坡降为 6.32 0.97,因河道陡,河槽调蓄 能力低,汇流快,由暴雨产生的洪水迅涨猛落,历时短,传播快,所以一次洪水 过程尖瘦,属典型的山区性河流。 龙泉溪是浙江省木材主要产地,境内森林茂盛,植被良好,水土流失不严重 。 本工程为瓯江干支流规划的五个梯级开发中的一级, 一发电为主, 兼顾航运 , 放木 (竹) 以及防洪等综合
15、效益。 电站造成后主要担任华东电网调峰并供电丽水 、 温州,将使丽、温两地区通过 220 千伏输电线路联系,形成浙南电力系统。为解 决建坝后龙泉溪木材(竹)的流放和航运的发展,大坝左岸专门设置有货筏过坝 建筑物。水库有 1.53 亿立方米的防洪库容,用以减轻下游丽水、碧湖地区防洪 的负担。 2.22.22.22.2 气象气象气象气象 2.2.12.2.12.2.12.2.1气温气温气温气温 本流域地处浙东南沿海山区,属温带季风气候,气候温和,坝址区历年平均 气温 17.3,月平均气温以 1971 年 7 月份 30.7最高,1962 年 1 月份 13最 西华大学毕业设计说书 2 低,实测最高
16、气温为 40.7(1966 年 8月) ,最低气温-8.1(1969 年 2月 )。 2.2.22.2.22.2.22.2.2湿度湿度湿度湿度 流域内气候湿润,历年平均相对温度 79%,其中以六月的 87%为最大,一月 的 84%为最小,实测最小相对湿度仅 8% 。 2.2.32.2.32.2.32.2.3降雨量降雨量降雨量降雨量 本流域距东海仅 120180 公里,水汽供应充滞,坝址以上流域年平均雨量为 1833.8 毫米,但在年内分配很不均匀,三九月份占年雨量为 80.5%,其中五 六月份为雷雨季节,降雨量占年雨量的三分之一,往往形成连绵起伏的洪水,本 流域暴雨常出现在此期间,实测最大 2
17、4 小时雨量为 236.8毫米(道太站) 。七至 九月间台风侵袭, 也有暴雨出现, 最大 24 小时雨量曾达 145.4 毫米 (木岱口站)。 流域多年平均降水日数为 172 天,最多达 201 天,最少 145 天,根据坝址附 近云和站按雨量分级统计的历年各月平均降水日数见表 2-1。 2.2.42.2.42.2.42.2.4蒸发量蒸发量蒸发量蒸发量 水库区的蒸发量以道太站为代表,1957 年至 1972 年的平均蒸发量为 867.4 毫米(口径 80 厘米蒸发皿所测) ,其中以 1957 年 7 月 185.7 毫米为最大,1970 年 12 月 16.7 毫米为最小,水库水面年蒸发量以
18、80 厘米蒸发皿观测的 109%计算 为 945.5 毫米。 2.2.52.2.52.2.52.2.5风速、风向风速、风向风速、风向风速、风向 本流域四至八月为东南风,一至三月、九至十二月一般为东北风及西北风。 历年平均风速 1.15m/s,出现在 1970 年四月,风向西北偏西。根据电站附近各 地实测最大风速记录,青田为西北风 9 级,龙泉为北风 7 级,丽水为西北偏西风 5 级。由于浙江沿海地区以南北走向的山脉居多,估计坝址地区可能发生最大风 力为 11 级,相当于风速 32m/s。 西华大学毕业设计说书 3 2.32.32.32.3水文特征水文特征水文特征水文特征 紧水滩坝址与石富站流域
19、面积仅差 41 平方公里,占控制流域面积的 15%,故 坝址处流量资料均不加改正,直接采用石富站资料。径流石富站根据实测及插外 延长的 1951 至 1976 年共 26 年径流资料,求得多年平均流量为 100 秒立方。 年月平均流量频率计算, 采用P-四型线。 以适线法选配参数, 其成果见表2-1。 表 2-1频率参数表 水量的年内分配较不均匀,来水量最多为六月份,占全年来水量的 24.8%, 最少为十一月份、十二月份,占全年来水量的 2%。上半年来水稳定,年际变化 不大,特别是四至六月梅雨季节,Cv 值比较小,下半年各月来水量年际变化较 大,各月 Cv 值相对较大。 月参数频率(%) 份
20、均值 CVC5/C125102050809095 1280.90.2116 100 77.861.3 44.221 7.844.22.24 264.90.90.22.6723179141103 48.7 18.610.45.19 31030.70.2324 285235194 15.2 88.9 46.53121.7 41620.70.2499 4433643022381417350.135.6 52450.60.2680 60851043234821812793.168.6 62950.40.2679 620537469395277184145121 711510.2546 46235226
21、8186 77.6 22.410.95.18 861.310.2263 229177138 98.1 44.1 15.47.974.29 9671.10.2331 278210159109436 12.45.362.01 1030.90.70.210290 72.959.9464 26.3 12.98.345.56 1124.31.10.2121 102 76.858.1 39.6 15.64371.70.93 1224.110.211396 73.355.939 16.4 4.822.412.21 年1000.30.2186 17415014112597 73.66355 西华大学毕业设计说
22、书 4 本次所采用 1951 至 1976 年的资料示例中, 有1951 至 1954年的丰水段,1963 年至 1967 年的枯水段,所以有一定的代表性。 2.42.42.42.4 设计洪水设计洪水设计洪水设计洪水 实测资料统计与摘补:根据石富站实测洪水资料,以年最大值法,洪峰流量 及各时段流量,分别从各次洪水中独立取样进行统计,又根据石富站均溪相关 及石富1/2(道太+均溪)相关,插补延长的 26 年资料系列见表 4。 历史洪水:根据历史记载与实地调查考证分析,推求得石富站: 洪峰流量为9870 秒立方米,重现期为 200年一遇, (1904 年) 6900 秒立方米,重现期为 50年一遇
23、, (1912 年) 6400 秒立方米,重现期为 30年一遇, (1912 年) 频率计算:根据实测及插补延长的 26 年洪水系列,并加入历史洪水进行频 率计算,最后确定频率计算成果见表 2-2。 表 2-2流量频率表 可能最大洪水: 洪峰流量20000 秒立方 三天洪水15.4 亿立方 入库洪水: 紧水滩入库设计洪水, 采用示储流量法推算, 根据 1960 年 6 月 10 日至 12 日实测洪水过程进行分析,选取计算时段 项单参数频率(%) 目位均值 CV C5/ CV0.010.10.5125102050 洪峰秒立米33 0.454 1490011700 9500 8540 7550
24、6260 5260 4270 2880 一日洪量 亿立米 1.92 0.4137.035.74 4.28 4.413.993.422.97 2.491.77 三日洪量 亿立米3.5 0.383 11.839.88.3 7.636.976.025.28 4.483.26 五日洪量 亿立米4.4 0.353 13.7311.5 9.869.118.367.36.47 5.544.14 七日洪量 亿立米 5.06 0.343 15.3812.9 11.1 10.279.468.37.39 6.384.76 西华大学毕业设计说书 5 t=4 小时,X=0.4,K=3886,得反演算公式 I1=1.21
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