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1、-水工建筑物宁村水库重力坝计算书班级：水利水电工程12学生： 戎艳指导教师：*小飞完成时间：*大学土木建筑工程学院. z.-目录第一章工程资料- 2 -一工程概况- 2 -枢纽布置- 2 -一.确定工程等别和建筑物级别- 2 -1坝线选择- 2 -2坝型选择- 2 -3枢纽组成- 2 -第三章挡水坝的设计- 2 -一坝顶高程Z顶确定- 2 -1根本公式和参数确实定- 2 -2具体分析和计算- 2 -二建基面高程确定Z基- 2 -三坝顶宽度b- 2 -四上下游坝坡确实定- 2 -五坝体强度及稳定性校核计算- 2 - 1荷载组合：- 2 -2计算参数- 2 -3计算结果：- 2 -溢流坝段的设计-
2、 2 -一拟定堰面曲线- 2 - 1上游直线段- 2 -2WES上游剖面堰顶曲线坐标点计算- 2 -3溢流坝顶部下游面曲线段见图4- 2 -4反弧段设计见图4- 2 -5下游直线段见图4- 2 -二泄流能力校核- 2 -三消能防冲设计- 2 -计算挑距和下游冲刷坑深度- 2 -四导墙设计- 2 -五溢流坝强度和稳定性校核；- 2 - 1计算过程及结果- 2 -第七章工程量计算- 2 -. z.-宁村水库重力坝设计第一章工程资料一工程概况宁村水库位于*盆地北缘，顶峰山南麓，*市明秀乡宁村和下游，宁村河发源于顶峰山脉南部燕尾岭，流经安吉河至心圩河后汇入邕江。水库集雨面积10.39平方公里，坝址以上
3、河长9.4公里，河道平均坡降为0.96%，河道平均水深约2米。兴建宁村水库的主要目的是保证*市的环境用水，并兼灌溉之用。二根本资料（一） 地形资料：1、1：500坝址地形图，另附；2、1：2000库区地形图略（二） 地质资料：根据地勘队提供的地质报告及地质图摘要如下：1、库区工程地质宁村水库库区为砂岩、页岩、泥岩组成的碎屑岩系，库盘出露的岩层以泥岩为主，岩石渗透性微弱，岩层产状稍平缓，交织层理发育。其断层均为铁锰质胶接良好，无集中渗漏地段，库周山峦起伏，无主要邻谷，且库外一般谷底高程均高于正常蓄水位，因此不存在库区向库外渗漏的可能性，具备建库的条件。2、坝址工程地质及水文地质坝址岩层以砂岩为主
4、，夹泥岩和页岩，砂岩抗压强度较高，但泥岩、页岩抗压强度稍低，其允许承载能力为0.60.7Mpa，岩层倾向上游，岩石节理、裂隙发育，整体性稍差，并假有薄层，抗滑能力较低，岩石受风化深度为46m，河床地段强风化深度35米，根底开挖和清基工作量较大，坝址河床及两岸岩石的渗透性较大，一般渗透系数0.10.7m/d，因此存在地基渗漏和绕坝渗漏的可能性，必需进展帷幕灌浆处理，总之坝址地质具备建坝条件，但不是很理想，河谷两岸不对称，风化深，而河床地段岩石较好，因此不宜作轻型坝，可考虑选择其他坝型。3、坝址岩石物理力学性质：在钻取岩芯作物理力学性质实验，将不同深度，不同风化强度的砂岩、泥岩、页岩分五组进坝址行
5、实验，成果如表示：岩石名称风化程度重度KN/比重吸水率抗压强度标准值MPa干重度饱和重度%干饱和Rb砂岩强风化23.524.22.635.63014砂岩弱风化2525.62.682.0351.642砂岩微风化26.226.62.70.615849.8泥岩新鲜23.724.52.747.243212.9页岩新鲜25.125.92.763.0239.414.8由于*些原因，未作岩石抗剪断实验，现在将砼和弱风化岩石的抗剪断摩擦系数和抗剪断凝聚力提供如下，供设计参考。岩石名称摩擦系数f凝聚力cKPa砂岩/砼1500泥岩页岩/砼0.854004、当地建筑材料坝址上下游5Km*围内，有大量适合建坝的砂岩可
6、供开采，河谷地带有少量中细砂，卵石不多，而离坝址89Km*围的邕江两岸有足够数量河沙和河卵石可提供。坝址附近缺乏适宜筑坝的土料。附：宁村水库坝址1/500地质剖面图。三水文资料根据水文计算结果，为枢纽建筑物设计提供以下资料：1、下泄洪水流量经调节：设计洪水2%Q=450/s；校核洪水0.2%Q=588/s；可能最大洪水Q=722/s；2、特征水位正常蓄水位：126.50m；死水位：106.00m。3、 水库水位容积关系曲线见表1水位m90100110120125130135库容万040110260370520840表1：4、 下游水位流量关系曲线见表2表2：宁村水库下游水位流量关系流量/s10
7、100200300400450588下游水位m092.793.693.793.893.9945、 最大引用流量：1.0/s6、 淤沙高程：92.00m。四其他资料材料容重：浆砌石重度：22KN/；砼重度：24KN/；淤沙特性：淤沙浮重：7KN/；淤沙内摩擦角：20；浪高计算：水库吹程D=3km，多年平均最大风速v=15m/s；下游渠首底部高程97.00m；地震烈度6度设计不考虑枢纽布置一.确定工程等别和建筑物级别由于工程的等别是由六个指标总库容，防洪，灌溉，发电，供水，治涝中最大的指标来确定，由于该枢纽的开发目的为供水和灌溉，而其最大引用流量才1.0/s，所以工程等别最终由总库容V总确定。由于
8、V总 =V校即校核洪水位所对应的库容，故需求出校核洪水位H校，再根据水位库容关系表一确定库容。1坝线选择坝线选择如宁村水位平面布置附图1所示，由地形图资料可知该坝线上游山体陡，坡降大，成库容易，下游坝线地形开阔，平坦，便于施工系统布置，且坝线选址在山脊位置，可以缩短坝线，节省造价；由于该工程为中小型工程，坝高不大，对承载力要求不高，该处岩石满足承载力要求，对于砂岩通过帷幕灌浆进展防渗；该枢纽与周边城镇相邻，交通便利三通容易满足，就地取材砂岩可作为粗骨料。综合地形，地质，枢纽布置，施工，建材和经济投资等因素考虑可确定坝线布置合理。2坝型选择挡水坝有重力坝，土石坝，拱坝等，该库区右岸陡峭左岸右岸平
9、坦，且岩基存在软弱夹层，不完整，不适合修建拱坝；如果修建土石坝，只能采用隧洞导流，而存在破碎带，不利于隧洞的稳定，对土石坝的施工导流不利，坝址岩层以砂岩为，土石坝的筑坝材料得不到满足，故排除土石坝。通过比照分析，重力坝符合地形地质要求，故坝型选择为重力坝合理。重力坝分为浆砌石重力坝，常态混凝土重力坝，碾压砼重力坝。浆砌石重力坝施工质量不能保证而且施工速度慢，对工期影响大，造成经济投资大，不适宜；碾压混凝土重力坝常用于大规模的工程，对于前面分析可知该工程为中小型规模，应选用常态混凝土重力坝更适宜。3枢纽组成由开发目的可知该枢纽无需用于发电，故不需要水电站厂房，因为需要供环境用水和灌溉，所以需要取
10、引水建筑物，故该枢纽组成：泄水建筑物，挡水建筑物，引取水建筑物。其中泄水建筑物和挡水建筑物为主要建筑物，故因进一步确定其尺寸，形式和等级。4泄水建筑物的形式及孔口尺寸的拟定(1)泄水建筑物形式的选择由前面地形分析知道其坝线不长，故不适合岸边溢洪道；坝址的地质条件限制不能用隧洞泄水具体理由见坝型选择土石坝局部；所以只能选择坝身泄水。坝身泄水分表孔泄水，中孔泄水和底孔泄水。由前面分析已经确定该重力坝的坝高不大，故不宜采用底孔泄水方式；中孔泄水一般作降低水位用，本工程可用取水孔兼做水库放空用，故无需设中孔。且表孔具有最好的超泄能力，综合分析比确定采用表孔泄流。表孔泄流分为开敞式，带闸门，带胸墙三种，
11、根据工程概况中的要求可知不需要进展防洪，故无需设闸门等，同时，对淹没要求也不大，考虑构造简单，经济投资小，便于管理等因素优选开敞式，最终确定泄流建筑物形式：开敞式表孔泄流。(2孔口尺寸拟定由于为开敞式表孔泄流，故堰顶高程和正常蓄水位高程相等，即Z堰顶=Z正=126.5m。单宽流量q和溢流前沿宽度L拟定前面已经分析该工程属于中小型工程，可直接根据地质条件来确定q。根据规*： 1、对于破碎的岩石：q=2050/sm2、 对于中等坚硬岩石：q=5070/sm 3、对于坚硬岩石：q=70200/sm坝址岩层以砂岩为，主夹泥岩和页岩，且岩石节理、裂隙发育，整体性差，风化强，故应对应规*中的破碎岩石：q=
12、2050/s，由于河床的风化深度达35m，为一般的弱岩，考虑下游河床的消能防冲，根据q=Q校/B可知，溢流前沿宽度B越大，q越小，则越平安，综上：取q=28/sm。根据B=Q校/q=588/28=21m，故B=21m。由于选择开敞式表孔泄流，故无需设闸门，即n=1，则孔口尺寸就是溢流前沿宽度B=21m。(3特征水位计算堰型选择WES WES型溢流堰顶部曲线以堰顶为界分上游段和下游段两局部。溢流堰的具体的设计见第三章。根据下游堰面曲线函数关系式：当上游坝面为直立时，取n=1.85，K=2。Hd：设计定型水头，一般为校核洪水位时堰顶水头的75%95%，即：Hd=0.750.95H校特征水位确定(1
13、)校核洪水位Z校：由Hd=(0.70.95)H校，Hd越小堰越薄，工程量越小，考虑到气蚀对堰面的影响，最后取：Hd=0.8H校,则H校/Hd=1/0.8=1.25，此时H校就是堰上水头HW，则H校/Hd=Hw/Hd=1.25，由于可根据下表三内插得：m=0.512表三：当P11.33Hd时，流量系数m的值Hw/Hd0.40.50.60.70.80.911.11.21.3m0.4360.4510.4640.4760.4860.4940.5010.5070.510.513注：P1：上游堰高根据公式:Q=mBH3/2：侧收缩系数，一般在0.90.95，本设计取=0.92：淹没系数，为自由出流=1m：流量系数，由计算得出m=0.512B：堰顶宽，由计算得出B=28mg取9.8m2/s得到H校的计算公式：将数据带入上式得： H校=Q/(mB)2/3=588/()2/3=5.65m； Hd=0.8H校=4.52m Z校=Z堰+H校=126.5+5.65=132.15m根据水位库容关系曲线图一得总库容V总=657.6万立米。根据总库容查询规*S
