静安河水库枢纽设计计算

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1、静安河水库枢纽设计计算专业年级水力学及河流动力学学号1130201032姓名周庆指导教师王玲玲吕升奇陈珺2012年06月中国南京14静安河水库枢纽设计计算摘要：本文主要是对静安河水库土石坝枢纽的设计，静安河水库水库位于河南省，下游有月亮渠，该水库兼有泄洪、发电和灌溉的功用，系大（1）型一等工程，主要建筑物为一级，由土石坝、溢洪道和引水隧洞三部分组成，另外还建有两座副坝。根据已知资料与设计要求，主要进行了土石坝坝工设计以及渗流计算以及引水隧洞的水力、结构计算。关键词：斜墙坝渗流计算引水隧洞水力计算结构计算1引言静安河水库位于河南省，是静安河上一个主要控制工程，其控制面

2、积18100平方公里，占静安河流域面积的99.4%。水库建成后，配合下游河道整治等措施，保证下游沿河两岸河北、山东、河南广大平原地区和京广铁路的安全，可以解除相当于1956年、1963年洪水的灾害，通过河南省月亮渠灌溉农田约60余万亩，并经卫运河，南运河输水，补充天津市工业用水和居民生活用水，电站装机容量3400千瓦，平均年发电量10920万度；此外，还水库还兼有养鱼和发展水利之利。水库防洪设计标准为千年一遇洪水，校核标准略高于万年一遇，总库容11.1亿立米。该流域输沙量主要受暴雨洪水影响，年输沙量99%集中在6~9月，多年平均净入库沙量为1200吨，按该水库有效使

3、用年限20年计预留淤积库容1.7亿立米。坝右岸有灌区，其引水渠月亮渠渠首底高程▽109.0米，闸前水位为▽111.8米，闸下最高水位为▽108.91米，引用最大流量Q=50m3/s，灌60万亩，渠底宽15米，边坡为1:2.在右岸下游110米高程处拟建电站一座，电站引水流量110m3/s。该坝区为6度地震区，坝顶要求双车道，水库要求十天放空。2枢纽布置主坝坝轴线为直线，选择右岸▽190米高峰与左岸▽165米高峰相连，坝型为斜墙土石坝，设计坝高53.5米，坝顶高程为159.7米，坝宽12米，上游坝坡为1:2.75，下游为1:2.5。护坡采用较为简单的砌石护坡，上下游均采

4、用双层干砌石护坡，厚度为1.4米，砌石下设碎石或砾石垫层以防水流淘刷，垫层厚取0.2m。土石坝防渗排水设施主要有：坝体防渗即斜墙自身防渗14、坝基防渗以及相关排水设施。在左、右岸高程低于校核库水位即▽154.8米的河谷处修建副坝。将溢洪道布置在左岸▽165米高峰附近马鞍形垭口处，为河岸式正槽式溢洪道，且采用直线形式。控制堰采用宽顶堰形式，堰顶高程为144.0米，并设置闸门控制，以利于水库蓄水，闸底板长度为18米，闸孔用三个三联孔和两个单联孔，孔宽12米，边墩厚1.0m，中墩厚1.0m，缝墩厚0.8m。泄水槽陡槽坡度为i=1/25，底部采用混凝土衬砌，后50cm，面层

5、钢筋1%，并设置纵、横缝，缝宽为1cm，缝内设止水，止水用沥青混凝土塞。出口段采用挑流消能，鼻坎最低高程为▽108.0米，挑射角为25°，反弧半径为23.1米。在右岸下110米高程处拟建电站一座，将隧洞修建在其附近以满足灌溉、发电要求。隧洞首尾设置为直线段，中间转弯处用曲线段连接，进出口布置于完整对称、洞脸山坡陡缓适中的地区，采用岸塔式进水口，差动式底流消能。主洞出口处设置工作闸门及启闭机室，闸门前有渐变段，后接消力池及灌溉渠道，支洞通向水电站。进口底高程为121.0米，出口底高程为111.0米，隧洞纵坡为3/1000。3土石坝渗流计算由《碾压式土石坝设计规范》（S

6、DJ218—84）由《规范》8.1.2，渗流计算应包括以下水位组合情况：①上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位与下游相应的水位；③上游校核洪水位与下游相应的水位；④库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。由于本设计中对第四种情况不做要求，故只计算前三种情况下不同断面的渗流情况。沿坝轴线选取三个断面进行渗流计算。计算原理：在计算有限深透水地基上的坝体渗流时，为简化计算，可以认为地基不透水，坝体渗流计算方法与不透水地基相同；计算地基渗流时，认为坝体不透水，按有压渗流计算，两部分流量之和即为该剖面单宽总渗流量。由于斜墙土料渗透系数远小于坝壳土料，计算时可忽略

7、上游坝段的水头损失，即认为该段的浸润线为与库水位同高的水平线。斜墙渗透计算可分为坝体斜墙段、坝体下游段、坝基斜墙段和坝基下游段四段，计算简图及相关计算公式如下：14图3-1渗流计算图（3-1）Ⅰ截面：k1=1.5*10-7cm/s，k2=3*10-3cm/s，k3=1.16*10-5cm/s。地基高程为▽130m，截水槽开挖深度为18.0米，L1=140.13m，将斜墙和截水槽简化为矩形，则：δ=（5+16.5）/2=10.75mδ1=（3+16.5）/2=9.75m①正常水位上游水位高H1=149.0-130.0=19.0m下游水位高H2=0将数据代入上述公式