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1、片上水库工程地质条件毕业设计目录1基本资料11.1 流域概况11.2 气象11.3 洪水11.4 年径流11.5 泥沙21.6 特征水位及库容21.7 兴利调节31.8 汛后最高蓄水位41.9 水电站41.10 水库淤积51.11 水库淹没61.12 工程地质条件61.13 库区渗漏问题71.14 坝址工程地质条件71.15 其他建筑物的工程地质条件81.17工程等级及地震烈度111.18 其他数据111.19 枢纽主要技术指标111.20坝轴线河谷断面图132.方案选择142.1枢纽布置142.1.1坝段坝、线选择142.1.2 主坝坝型选择142.1.3 付坝坝轴线和坝型选择172.1.4
2、 溢洪道位置选择172.1.5 水电站位置选择182.1.6 枢纽总体布置简述192.2溢洪道设计192.2.1结构布置与水力设计192.2.2 闸室及泄槽稳定及应力计算202.2.3 闸室结构计算202.2.4 闸室连接设计及地基处理203 溢洪道选择布置213.1概述213.2 选型213.2.1底板按闸墩与底板连接方式213.2.2孔口223.2.3闸门223.2.4闸墩223.2.5桥223.2.6底板尺寸与布置223.3闸孔型式设计计算234水力计算244.1过水能力的计算244.1.1过水能力计算目的244.1.2验算开敞式实用堰的泄流能力244.2临界水深244.3泄水过程计算2
3、54.3.1设计洪水位情况264.3.2校核洪水情况274.4水面线计算284.4.1陡坡段284.4.2消能段294.4.3挑流段304.4.4水面线计算304.4.5掺气水深的计算344.5消能计算354.5.1消能计算目的354.5.2冲坑计算354.5.3挑距计算365闸室结构设计385.1闸孔型式设计385.1.1闸孔385.2工作桥385.3交通桥395.4检修桥406闸室泄水槽稳定及地基稳定验算416.1 概述416.1.1 计算任务416.1.2 计算工况416.1.3 计算单元416.1.4 安全控制标准416.1.5计算参数416.2荷载计算426.2.1荷载计算容426.
4、2.2闸室自重426.2.3水重w436.2.5扬压力446.2.6地震荷载456.3完建期基地压力验算466.3.1目的466.3.2计算466.4正常挡水期抗滑稳定基地承载力验算476.4.1目的476.4.2计算476.5正常挡水期加地震情况下的抗滑稳定验算486.5.1目的486.5.2计算486.6泄水槽与导水墙的计算496.6.1概述496.6.2抗滑稳定验算496.6.3抗倾斜验算506.6.4抗滑稳定验算527溢洪道的构造537.1引水渠构造537.1.1引水渠的布置537.2.控制段构造537.2.1堰面设计537.2.2底板分缝与止水537.2.3防渗设备557.2.4控制
5、段与两岸连接557.3泄槽段构造557.3.1衬砌577.3.2过水表面不平整处的处理577.4消能段构造57英文文献59谢 辞68参 考 文 献69 .专业.专注. 1基本资料1.1 流域概况片上水库是河海流域大清支流拒马河上的一座大（二）型综合利用水利工程。水库总库容7.16亿立米，死库容0.44亿立米可进行防洪、兴利的调节库容6.72亿立米。拒马河发源于省涞源县，流经涞源、易县、涞水山峡地区，至房山县坊镇流入平原，并分南北两支。南拒马河经涞水至北河店与易水汇流至新城白沟镇，北拒马河汇合良河、琉璃河后在涿州县东茨村入白沟河，往南流至白沟镇汇合南拒马河后为大清河。拒马河位于太行麓，流域面积约
6、10000km2。地形特点，西部为山区，流域面积约5000km2，东部为平原。山区多为石质山区，植被较少，坡度较陡。仅上游涞源以上分水岭处于黄土高原边缘地区。平原河槽较窄，坡度很缓。本流域且为华北暴雨中心所在，因此洪水大，危害较为严重。本工程可为东部平原房、涞、涿灌区的一百多万亩农田灌溉、生活及工业用水提供水源。1.2 气象本流域处于山区，夏季炎热多雨。附近坊站平均年降雨量740mm，年平均气温约为11.6，年气温变化较大，最高温度达43.5，最低温度-26。降雨主要集中在七、八月份，多年平均降雨量470mm，占全年降雨量的65%，七、八月降雨又主要集中在几次暴雨上，特点是强度大，雨量集中。由
7、于天气系统及地形抬升的相互影响，坊上游的紫荆关一带极易形成暴雨，如1950年8月上旬、1955年8月中旬、1956年、1963年8月上旬均出现日降雨量大于100mm的暴雨。暴雨过程一般为2-3天。1.3 洪水本流域洪水均为暴雨洪水，主要发生在七、八月份，一次洪水历时5天左右。较大洪水多是单峰型，陡涨陡落，双峰或多封不多，且为小水年。据实测20年资料统计，洪峰流量最大为9920m3/s（1963年），最小洪水为45m3/s（1965年）相差220倍。三天洪量最大为5.67亿立米（1963年），最小洪量0.08亿立米（1965年）相差77倍（实测洪水系表列从略）。本流域调查到的最大洪水为1801年
8、，经计算得洪峰流量为20000m3/s。考虑到下游为宽阔平原，并有京广铁路经过，大坝为土坝等情况，取19000m3/s作为校核大坝的非常洪水，以校核水位190.1m，取1140m3/s作为设计洪水流量，相应水位186.8m，依次选定泄水建筑物尺寸。洪水实测资料中，以1963年最大，1956年次之，洪峰流量分别为9920m3/s和4200m3/s，以1963年、1956年的的平均概化过程线为典型，按洪峰流量比值放大计算得设计洪水、校核洪水过程线（见图1.1）。图1.1 片上水库设计、校核洪水过程线1.5.4 年径流按规划，本水库上游拟建紫荆关水电站，系跨流域水电站。年径流按紫荆关-坊站区间的径流
9、量计算，紫-区间年径流量最大为14.55亿立米（1956-1957年），最小为1.27亿立米（1965-1966年），相差11倍，1951-1970年19年系列平均值为5.74亿立米。1.5 泥沙本流域泥沙主要集中在汛期，汛期沙量占全年的99%。据实测资料计算，紫-区间多年平均输沙量为46万吨，推移质占总沙量的20%。经计算，紫荆关水电站建成后，本水库多年平均来沙量为55万吨。1.6 特征水位及库容（1）设计洪水考虑到本水库应有一定的防洪库容以拦蓄洪水，若降低洪水位对防洪、兴利效益大为不利，而若提高洪水位，可能降低京-原铁路标准或进行局部改建，协调二者，本水库设计洪水位定位186.8m（P=1
10、%）。（2）校核洪水京-原铁路在拒马河左侧穿越，有十余座桥涵通过库区，桥梁高程最低者为190.44m，墩顶高程为190.26m。考虑在校核洪水时不影响铁路正常通车，校核洪水定位190.1m（P=0.1%），相应库容为7.16亿立米，坝顶高程192.0m（仅供设计参考）。（3）死水位本水库为综合利用水利枢纽，死水位确定应考虑工业、给水、灌溉、发电等用水要求。工业给水保证程度要求较高，工业给水隧洞进口高程已定为125.0m，本水库电站拟采用的抽水蓄能机组，水轮机最小工作水头为28m，灌溉用水，为了尽量利用水库水量，希望取水口高程低些。考虑以上各用水部门要求，死水位定为130.0m。（4）汛限水位根
11、据下游河道现有行洪能力及有关部门要求，按遇1955年洪水限泄1300m3/s时，洪水不漫滩；遇1963年洪水限泄3000m3/s，不超过现有河道行洪能力；遇到校核洪水时，限泄最大流量7000m3/s；当水位达到190m时，相应最大泄量为18000m3/s。根据上述分级标准和相应洪水过程线，调洪计算按分级控制确定防洪库容，求得设计洪水位以下防洪库容2.98亿立米，设计洪水位至190m为强迫库容0.56亿立米。因此，防洪总库容为3.54亿立米，相应汛限水位为168m。在上述标准下，本水库能使中小洪水尽可能拦蓄，削减洪峰47-70%削减洪量20.8-32.5%。1.7 兴利调节防洪、兴利总库容6.7
12、2亿立米，其中防洪库容3.54亿立米，汛期可以进行兴利调节的库容3.18亿立米，考虑淤积后，汛期兴利库容为3亿立米。根据规划，本水库工业需水4.0m3/s。农业灌溉毛定额按400m3/亩计算。水库蒸发损失350万立米/年。径流调节依据紫-区间多年实测径流量（水库多年平均来水量为6.01亿立米），加上紫荆关水电站汛期弃水量（多年平均弃水量为0.27亿立米），进行调节计算。时历法求得调节流量保证曲线及平、枯水年调节流量如图1.2及表1.1所示。图1.2 片上水库流量保证率曲线表1.1 调节流量表标准毛调节流量秒立米折合毛水量亿立米净调节水量亿立米工业用水量亿立米灌溉用水量亿立米平水年14.74.6
13、34.531.263.27枯水年10.53.313.211.261.95按表1.1调节后，平水年可用于灌溉的水量为3.27亿立米，按毛灌溉定额400立米/亩计算，可灌溉82万亩，遇到枯水年，则可灌溉49万亩。1.8 汛后最高蓄水位根据调节计算后分配给灌溉的用水量，结合各月用水比例（表1.2），进行用水的月分配。在9-11月灌溉用水量不大，一般天然来水略大，故水库可一回蓄一部分。在4-6月份灌溉用水较多，届时天然来水较小，水库水位则逐渐下降，据统计，在19年中有10年消落到死水位，其他年份则高于死水位。对每年汛后水位也有高有低，见表1.3。表1.2 各月灌溉用水比例表月份678910111212
14、345全年比例%20120808000122020100表1.3 最高蓄水位出现的次数表最高蓄水位/m185m以上184m以上180m以上179m以上172m以上19年中出现的次数12467从表1.3可知蓄水位：在180m以上，多年中出现的次数很少，占19年的21%（即不足5年一次），在179m以上，多年中出现的次数较多，占19年的32%（即近3年一次）后者亦即相应提高了水库蓄水的保证程度，也不会影响水库兴利的效益。因此选定汛后最高蓄水位179m是适宜的，相应汛后兴利库容为4.74亿立米，其中防洪、兴利共用库容1.58亿立米。1.9 水电站（1）灌溉给水电站片上水库库容较大，发电隧洞较短，具有修建水电站的有利条件。另一方面，由于水库的兴利任务，主要是农业灌溉和工业给水，所以发电服从灌溉和给水，在灌溉和工业引水出口各修建一座水电站，利用灌溉和工业供水发电。灌溉给水电站为季节性发电，引水流量33m3/s，采用2台机组，总装机容量1.6万千瓦。由于库水位变化较大，汛后最高蓄水位186.8m，死水位130m，电站尾水位为105.0109.6m，水头变化围大，在最大最小水头时，采取提高转速或增大机组容量等措施来解决给水发电问题。（2）工业给水小电站工业给水结合发电，
