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1、目录第 1 章 非溢流坝段断面设计 1 1.1 设计依据与基本资料 . 11.1.1 相关文件 . 11.1.2 本阶段采用的主要规范有. 11.1.3 基础资料列于下表 . 11.2 建基面高程的确定 . 21.3 坝顶高程的计算 . 21.3.1 基本组合情况下： . 21.3.2 特殊组合情况下： . 41.4 确定上下游坝面坡率 . 51.5 最大坝高及坝宽计算 . 51.5.1 确定最大坝高 . 51.5.2 确定坝体宽度 . 51.6 坝基的防渗与排水设施拟定. 51.7 初拟非溢流坝段剖面 . 6第 2 章 非溢流坝段荷载计算 7 2.1 设计标准： . 72.2 荷载计算 .
2、72.2.1 坝体自重 . 72.2.2 静水压力 . 82.2.3 扬压力 10 2.2.4 淤沙压力 12 2.2.5 波浪压力 13 2.2.6 土压力 14 2.3 工况组合 16 第 3 章 坝体抗滑稳定分析 . 18 3.1 总则 18 3.2 正常蓄水工况 19 3.3 设计洪水工况 19 3.4 校核洪水工况 19 第 4 章 应力分析 . 20 4.1 总则. . 20 4.1.1 大坝垂直应力 . . 20 4.1.2 剪应力 . . 21 4.1.3 水平正应力 . . 21 4.1.4 主应力 . . 21 4.1.5 坝体应力要求 . . 22 4.2 计算截面为建基
3、面的情况 22 4.2.1 荷载计算（以坝底中心为矩心，分部分取矩）. . 22 4.2.2 坝体应力计算（单位： MPa ）. 30 4.3 计算截面为上游折坡处的情况（高程 597.5m） . 38 4.4 计算截面为 2/3 坝高处的情况（高程 618.0m） . 39 4.5 计算截面为 1/3 坝高处的情况（高程 577.0m） . 40 第 5 章 溢流坝段设计 . 43 5.1 溢流坝坝型设计 43 5.1.1 泄流方式选择 . 43 5.1.2 洪水标准的确定. 43 5.1.3 单宽流量的选择. 43 5.1.4 孔口尺寸的拟定. 43 5.1.5 堰顶高程的确定. 43 5
4、.1.6 验算过水能力 . . 45 5.1.7 确定闸门尺寸： . . 45 5.2 溢流面体形设计 46 5.2.1 顶部下游曲线（ WES ）段： . 46 5.2.2 中部直线段 . . 47 第 6 章消能防冲设计 48 6.1 洪水标准和相关参数的选定 48 6.2 反弧半径的确定 48 6.3 水舌抛距计算 48 6.4 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 49 6.4.1 最大冲坑水垫厚度公式： 49 6.4.2 最大冲坑厚度估算： 50 6.5 溢流坝段稳定性分析 50 6.5.1 溢流坝段荷载计算统计 50 6.5.2 正常蓄水情况 51 6.5.3 设计洪水情况 51 6.5
5、.4 校核洪水情况 51 6.6 水面线计算 52 6.6.1 水面线计算的目的 . 52 6.6.2 水面线计算的基本原理 . 52 第 7 章 放空洞设计 . 55 参考文献 56 2010 届水利水电工程专业毕业设计1 第 1 章 非溢流坝段断面设计1.1 设计依据与基本资料1.1.1 相关文件重庆市小南海水库工程可行性研究设计报告及水利部审查意见小南海水库工程初步设计合同书1.1.2 本阶段采用的主要规范有（1）DL/5021-93水电工程初步设计报告编制规程（2）DL/T5180-2003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准（3）GB 50201-94 防洪标准（4）DL 510199
6、9 混凝土重力坝设计规范（5）DL 5077-1997 水工建筑物荷载设计规范（6）DL/T50881999水电水利工程工程量计算规定1.1.3 基础资料列于下表表 1.1 基础资料表校核洪水位657.9 m 设计洪水位657 m 正常蓄水位657 m 死水位613.5 m 淤积高程607.3 m 总库容3060 （万） m3水域平均水深87 m g 9.8 m/s2多年平均最大风速V09.1 m/s 最大风速 V 13.65 m/s 吹程 D 245 m 田赟：重庆小南海水库下坝址重力坝设计2 1.2 建基面高程的确定由混泥土重力坝设计规范SL3192005可知，坝高在 100m以上时，应将
7、重力坝建在新鲜、微风化至弱风化下部基岩上，本工程坝高超过100m，由于本坝址岩层分布主要为灰岩，故可确定坝基面高程为536.0 m。1.3 坝顶高程的计算坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙高程，应高于波浪顶高程。坝顶高程 =设计/校核洪水位 +安全超高，选用其中较大者。安全超高 ： h = h1% + hz + hc式 （1.1）式中：h坝顶超高 ,即防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差，m；1%h累计频率为 1%的波浪高度， m；zh波浪中心线高于静水位的高度，m；ch安全加高，由水工建筑物中表3-10 查得：设计情况时取0.4m,校核情况时取 0.3m；1.3.1 基本组合情况下：
8、由基本资料查得吹程： D = 0.245km 计算风速： Vo=13.65 m/s (取年平均最大风速的1.5 倍) 22 0g9.824512.8920,250v13.65D故按鹤地水库公式计算：1 /31 / 62% 022 00ghg0.00625vvvD式 （1.2）1 /2m 22 00gLg0.0386vvD式（1.3）2010 届水利水电工程专业毕业设计3 式中：2%1%02%m;m;m;1 1m;m;mzchhhhvDLmh累计频率为的波高，波高，波浪中心线超出静水位的高度，安全超高，在表中查找；计算风速，水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速的 1.5
9、-2.0 倍；校核洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速， m/s;风区长度，波长，防浪墙顶至正常蓄水位的高差，。计算可得：1/32 1/60 2%02 0vg0.00625v0.431gvDhm1/22 0 2 0vg0.03862.634gvDLmm按 SL319-2005混凝土重力坝设计规范表B.6.3-1 换算为 1%的波高：混凝土重力坝设计规范中表B.6.3-1 如表 1.2 所示。表1.2 累积频率为 P（% ）的波高与平均波高的比值hm/Hm P(%) 0.1 1 2 3 4 5 10 13 20 50 0 2.97 2.42 2.23 2.11 2.02 1.95 1.71
10、1.61 1.43 0.94 0.1 2.7 2.26 2.09 2 1.92 1.87 1.65 1.56 1.41 0.96 0.2 2.46 2.09 1.96 1.88 1.81 1.76 1.59 1.51 1.37 0.98 0.3 2.23 1.93 1.82 1.76 1.7 1.66 1.52 1.45 1.34 1 0.4 2.01 1.78 1.68 1.64 1.6 1.56 1.44 1.39 1.3 1.01 0.5 1.8 1.63 1.56 1.52 1.49 1.46 1.37 1.33 1.25 1.01 运用试算法求平均波高：假设2%h频率对应波高与平均波
11、高mh 的比值2%/2.23mhh，又由上文计算2%h=0.431得：hm= 0.193132m 坝前平均水深 Hm=1/2 h=0.5129=64.5（m）则 hm/Hm=0.193132/64.5=0.002994 0 田赟：重庆小南海水库下坝址重力坝设计4 假设成立则h1% / h2%=2.42/2.23 h1%=0.468 m 2 1% zmmh2Hhcth0.261099LLm1.3.2 特殊组合情况下：由基本资料查得吹程： D = 0.245km 计算风速： Vo=9.1m/s (取年平均最大风速 ) 仍按鹤地水库公式计算：根据式（ 1.2） 、式（ 1.3）分别计算可得：1/32
12、 1/60 2%02 0vg0.00625v0.23434gvDhm1/22 0 2 0vg0.03861.7563gvDLmm按 SL319-2005混凝土重力坝设计规范表B.6.3-1 换算为 1%的波高：混凝土重力坝设计规范中表B.6.3-1 如上文表 1.2 所示。运用试算法求平均波高：假设2%h频率对应波高与平均波高mh 的比值2%/2.23mhh， 又由上文计算2%h=0.234得：hm= 0.105085m 坝前平均水深 Hm=1/2 h=0.5129=64.5（m）则 hm/Hm=0.1051/64.5=0.001629 0 假设成立则h1% / h2%=2.42/2.23 h
13、1%=0.254306 m 2 1% zmmh2Hhcth0.115623LLm由式（ 1.1）计算坝顶超高如下：设计情况为： h = h1% + hz + hc =0.468+0.261+0.40=1.129 （m）校核情况为： h = h1% + hz + hc =0.254+0.116+0.30=0.670 （m）2010 届水利水电工程专业毕业设计5 故设计情况下的坝顶高程Z顶= Z设+h = 657.00+1.13=658.13m 校核情况下的坝顶高程Z顶 = Z校+h = 657.90+0.67=658.57m 选择二者中较大者658.57m，并考虑施工要求，近似取坝顶高程为659
14、.00m 1.4 确定上下游坝面坡率根据工程经验一般情况下，上游坝坡坡率n=00.2，常做成铅直或上部铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.60.8；参考已建成工程的经验在本工程中初拟上坡面折坡点位于 1/2 坝高处取上游坝坡坡率为n=0.15，下游坝坡坡率为m=0.8。1.5 最大坝高及坝宽计算1.5.1 确定最大坝高由上文建基面高程已选定为636.00m，查基础资料知坝址处河底高程为571.70m。则建基面开挖深度 为 571.70-536.00=35.70 （m） 。最大坝高 H=659.00-536.00=123.00 （m） 。1.5.2 确定坝体宽度根据坝高及坝坡率可算出大坝坝底宽
15、度B=106.745m根据重力坝设计规范一般取坝高的8% 10% ，且不小于 3m 。考虑设备布置，检修，运行，施工和交通等方面的要求，取坝顶宽度 为 10m 。1.6 坝基的防渗与排水设施拟定由于防渗的需要，坝基须设置防渗帷幕和排水孔幕。据基础廊道的布置要求，初步拟定防渗帷幕及排水孔中心线在坝基面处距离坝踵分别10m 和 15m。田赟：重庆小南海水库下坝址重力坝设计6 1.7 初拟非溢流坝段剖面2010 届水利水电工程专业毕业设计7 第 2 章 非溢流坝段荷载计算2.1 设计标准：小南海水库工程主要任务是以农业灌溉为主，兼有农村人蓄引水及乡镇供水、旅游等。水库总库容 3060 万 m3，灌溉
16、面积 9.06万亩，渠道设计流量5.6m3/s，根据防洪标准 GB5020194 和水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000 及灌溉与排水工程设计规范 GB 5028899 中工程等级划分标准，小南海水库工程等别属等中型工程。拦河坝及泄洪建筑物级别为3 级，建筑物按 50 年一遇洪水设计，相应天然洪峰流量 610m3/s，500 年一遇洪水校核，相应天然洪峰流量1070m3/s；灌溉渠道及渠系建筑物（ Q=520m3/s）级别为 4 级，建筑物按 1020 年一遇洪水设计；灌溉渠道及渠系建筑物（ Q5m3/s）级别为 5 级，建筑物按 10 年一遇洪水设计。设计洪水情况下作用在坝基面的荷载有：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力，取 1m 坝长进行计算。有关参数的选择：混凝土的容重为32.4 /tm,水的重度为39.8/KNm，查混凝土重力坝设计
