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水工建筑物课程设计

第一章 工程综合说明

1.1工程等别及建筑物级别

水电站装机容量20万千瓦，平均发电量5.09亿度。工程建成后，可增加保灌面积50万亩。根据工程的效益、库容、灌溉面积、防洪标准及重要程度等综合因素确定本工程属于Ⅲ等工程，其主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑为5级。 1.2 枢纽总体布置

本枢纽河谷底宽100米左右，主厂房平面尺寸81×18㎡，根据初步布置，溢流坝段与主厂房并列布置。厂房坝段布置在偏左岸。由于坝址上游30公里处有铁路干线另有公路相通，所以进厂公路布置在左岸便于运送设备。开关站布置在进厂公路一侧。过木筏道布置在右岸，与厂方隔开，以防筏道运行时木材滑落，影响进厂交通。

第二章 坝型及主要建筑物的型式选择

2.1坝型选择

坝址地形地质条件：河谷断面比较宽浅，近似梯形。坝基为花岗斑岩，风化较浅，岩性均一，岩层新鲜坚硬完整。

筑坝材料：坝区大部分为花岗斑岩,基岩埋深浅,极易开采,在坝址下游勘探有6个沙料场,储量丰富,符合规范要求。但坝址处缺乏筑坝土料。 根据以上情况分析如下：

拱坝方案：此处河谷断面呈梯形状，不是v字形。没有适宜的地形条件，故该方案不可取。

土石坝方案：由于当地缺乏土料，故该方案也不可取。 重力坝方案：混凝土重力坝和浆砌石重力坝都能充分利用当地的地形地质条件，泄洪问题容易解决，施工导流容易。浆砌石重力坝虽可以节约水泥用量，但不能实现机械化施工，施工速度慢，施工质量难以控制，故此方案也不可取。混凝土重力坝采用机械化施工，施工方便，施工速度快，工期短。

综合以上方案：本工程坝型宜用混凝土重力坝。 2.2 枢纽组成建筑物

（1）挡水建筑物：混凝土重力坝 （2）泄水建筑物：坝身泄水

（3）水电站建筑物：坝后式厂房、引水管道及开关站等 （4）其他建筑物：过木筏道等

第三章、非溢流坝面设计

3.1 剖面拟定

3.1.1 剖面设计原则

1、设计断面要满足稳定和强度要求； 2、力求剖面较小； 3、外形轮廓简单；

4、工程量小，运用方便，便于施工。 3.1.2 拟定基本剖面

重力坝的基本剖面是指在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如图3—1，在已知坝高 H、水压力P、抗剪强度参数f、c 和扬压力 U 的条件下，根

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据抗滑稳定和强度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。

根据工程经验，一般情况下，上游坝坡坡率 n=0～0.2，常做成铅直或上部铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.6～0.8；底宽约为坝高的 0.7ψ

3.1.3

拟定实用剖面 一、确定坝顶高程 1、超高值Δh 的计算

（1）基本公式

坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，

防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差Δh，可由式（3-1）计算。

Δh = h 1%+ h z + h c （3-1）

Δh—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m； H1%—累计频率为 1%时的波浪高度，m；

h z—波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m；

hc —安全加高，按表 3－1 采用,对于Ⅲ级工程，设计情况 h ＝0.4m，校核情况 hc＝0.3m。

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V 为计算风速，m/s，设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。正常蓄水位和设计洪水位时，采用重现期为 50 年的最大风速 20m/s；校核洪水位时，采用多年平均风速 13m/s。

D 为吹程，km，按回水长度计算：正常蓄水位时回水长度为 4.50km，设计洪水位时回水长度为 4.50km，校核洪水位时回水长度为4.00km。

波高 h1 ，当 gD/V2 =20～250 时，为累计频率 5%的波高h5% ；当 gD/V2 =250～1000时，为累计频率 10%的波高h10%

规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于 5%波高，应乘以1.24；对应于10%波高，应乘以1.41。

首先计算波浪高度 hl 和波浪长度 L 和波浪中心线超出静水hz 。

（1）设计洪水位时Δh 计算

风速采用 50年一遇的风速 17m/s，吹程 D=4.5km。 波浪三要素计算如下：

波高

=0.0166×17（5/4）×4.5（1/3）=0.95m

=10.4×0.95(0.8)=9.95m =3.14×0.95×0.95/9.98m=0.28m

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面的高度