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淤地坝设计项目说明指导书.docx

上传人:w****g 文档编号:2832180 上传时间:2024-06-07 格式:DOCX 页数:17 大小:82.86KB
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资源描述

1、一、已知基础资料1.流域沟道坝址地形图一张(1/1000);2.坝址以上集水面积5km2;3.经勘测计算,求得坝高H和库容V、淤地面积A关系见图;4.流域年侵蚀模数K=10000t/km2,20年一遇设计洪水流量Q20=105m3/s,洪水总量W洪10万m3,2一遇设计洪水流量Q200=180m3/s,洪水总量W洪17万m3;5.沟道无常流水;6.坝址周围有充足筑坝土料,土壤内摩擦角20,内聚力c=0.8t/m27.放水洞设计流量Q=0.5m3/s二、设计任务、要求1.掌握中小型淤地坝设计方法、步骤;2.在1/1000地形图上进行枢纽部署;3.确定淤地坝断面形状及尺寸;4.进行坝坡稳定分析计算

2、(k=1.25);5.设计溢洪道及放水建筑物(卧管放水孔水深可取台阶高度);6.绘制设计图;7.编写设计计算说明书。三、设计步骤1.淤地坝坝型选择因为坝址周围有充足筑坝土料,所以选择土坝;淤地坝对防渗性要求小于水库要求,沟道无常流水,故可采取施工方便均质土坝。坝址周围没有充足水资源,故选择碾压坝。2.坝址选择在流域沟道坝址地形图中有两个轴线位置能够选择,其中轴线二处沟谷狭窄,上游地形开阔平坦,并处于口小肚大葫芦口地形处,在轴线二处筑坝工程量小、库容大、淤地面积大。所以,选中在轴线二处筑坝。3.确定淤地坝断面形状及尺寸(1)坝高H=H拦+H滞+H拦泥库容和拦泥坝高确实定依据公式,代入坝库排沙比n

3、s=0,淤积年限T=5,s=1.3,流域年平均侵蚀模数K和流域面积F由已知条件给出,计算得拦泥库容V拦=19.23*104m查HV关系曲线得,拦泥坝高H拦=810.5-797.9=12.6m滞洪库容和滞洪坝高确实定采取试算法,确定多个H滞,由计划淹没水深假设H滞,再由H-V曲线求得V滞,按公式Q泄=Q洪(1V滞/W洪),求出Q泄,按堰流公式Q泄=MBH3/2求溢洪道宽度B,得出多组数据坝高计算H滞/mV滞/mQ泄/m/sB/m24900053.5511.831.54500057.7519.652.560000426.642.35500047.258.47经过数次假设计算,对工程作经济、技术比较

4、,确定h滞为2.3米时适宜,该h滞所对应B、Q泄,V滞即为调洪计算所求。安全超高土坝安全加高值表坝高H(m)1010-2020安全加高H(m)0.5-1.01.0-1.51.5-2.0依据土坝安全加高值表,确定设计安全加高H为1.5m坝高校核 由W200=17万m,算出Q校核=71.03m/s,依据公式Q泄=MBH3/2,求出H校核=3.02m,H滞+H-H校核=0.721.2,土坡稳定4.溢洪道设计(1)位置选择河道右岸(上游向下游方向)边坡坡度较陡,左岸边坡坡度较缓;从地形上看,在左岸建设溢洪道工程量较小,相比较右岸节省资金,选择左岸设置溢洪道。(2)部署形式设计淤地坝集水面积较大,泄洪量

5、较大,根据工程安全标准,选择堰流式溢洪道设计。(3)水力计算溢流堰尺寸计算设计堰顶宽度为8.5m,因为堰上水深为H滞=3.3m,设计堰长=5*H滞=16.5m陡坡段尺寸计算计算临界水深hk 因为陡坡段为土基,所以设计断面为梯形依据公式,采取试算法求hk,临界水深计算HKQHkQ128.28811.448.0527961.132.841051.3947.5089161.237.655571.3846.9675481.342.72732求得hk=1.39m计算临界底坡ik计算得过水断面面积k=13.75,XK=12.42,RK=1.11m,Ck=50.88,KK=737.07m3/s,所以ik=0

6、.00411设计陡坡段底坡i=1:5ik=0.00411,所以陡坡水流为急流,可根据陡坡计算。计算陡坡长度L0依据公式计算得L0=88.7m计算正常水深H0使用明渠均匀流公式:A为过水断面面积,A=(B+H)H,B=8.5m;C为谢才系数,n为粗糙系数,n=0.02;R为水力半径,Xk为湿周,;i为底坡坡度,i=0.2。代入数据使用试算法求H0正常水深计算H0QHOQ0.212.945620.4549.87210.440.998520.4448.0420.325.408960.4346.23939所以当Q泄=47.25m3/s时,H0=0.44m计算水面曲线依据公式=()式中:为溢洪道陡坡段相

7、邻两过水断面水深,单位m;i为底坡比降,i=1:5;为溢洪道陡坡段相邻两过水断面水力坡度平均值;h1,h2为溢洪道陡坡段相邻两过水断面水深,单位m;,为溢洪道陡坡段相邻两过水断面平均流速,单位m/s;a1、a2为相邻两过水断面动能修正系数,取1.0。计算数据以下表格水面曲线计算hAVXJJLL1.3924.172571.95469512.41980.003714001.2918.971852.49053212.13780.0045010.0041070.1092560.1092561.1914.91853.16720811.85580.0054510.0049760.4877860.59704

8、31.0911.753914.0199411.57380.0065980.0060251.0948331.6918760.999.2788375.09223311.29180.0079830.0072912.0653323.7572080.897.33966.43768111.00980.0096540.0088193.6126317.3698390.795.8174478.1221210.72780.0116690.0106616.07380313.443640.694.62048610.226210.44580.0140980.0128839.98146523.425110.593.677

9、512.848410.16380.0170250.01556116.1783539.603450.492.93320416.108679.88180.0205520.01878826.001765.605160.452.68114517.623079.7690.0221570.02135514.3504279.955570.442.62173318.022439.74080.0225780.0223674.02831883.983890.432.56369418.430449.71260.0230060.0227924.22137188.20526依据数据绘制水面曲线图以下从数据得0.44m时

10、L=83.9888.70,由此能够说明陡坡段末端水深达成正常水深。陡坡终点水深ha和末端流速Va计算因为求出水面曲线长度L=83.98mHt=0.87m,所以必需修建消力池消力池深度计算使用经验公式:S=1.25(h-Ht)其中:h以陡坡段末端水深ha为跃前水深计算出跃后水深,单位m;Ht尾水渠正常水深,单位m代入数据得S=3.38m所以消力池深度设计为3.38m。消力池长度计算消力池长度由以下公式计算式中:为折减系数,取值0.8;h”为跃后水深,h”=3.57m;h为跃前水深,h=0.44m计算得L=0.8*6.9*(3.57-0.44)=17.28m所以消力池长度为17.28m(4)溢洪道

11、结构设计进口段设计引水渠 因为修建地点为土基,选择梯形明渠并用混凝土衬砌,边坡采取1:2渐变段使用扭曲面作为导流墙,用厚度为0.3m浆砌石衬砌,墙顶超高1m,底板上游端做防渗齿墙,齿墙深入地基约1m,厚0.5m,底板砌厚0.5m溢流堰设计淤地坝地基为土基,所以设计为宽顶堰,底板厚0.4m,横截面为梯形,。堰体底板和渐变段底板相连,连接处做一深1m,厚0.5m防渗抗滑齿墙。堰边墙用浆砌石建造,为挡土墙形式,墙高2m,顶宽0.5m,基础厚0.4m。陡坡段设计 陡坡段比降i设计为1:5,陡槽断面为梯形断面,边坡为1:1,陡槽侧墙和底板用浆砌石建造,厚0.4m。为了预防不均匀沉降,陡槽沿着纵坡每隔10

12、m留一沉陷缝。每段陡槽起始端全部设置深1m,厚0.5m防渗抗滑齿墙。对底板使用厚度为0.5m块石进行衬砌,为了预防陡槽底板冰冻发生裂缝,还需在底板下铺设0.2m砂卵石垫层反滤排水及纵向排水沟。因为陡槽中水流速较大,动水压力可能使底板产生振动,为了稳定起见,需按下述公式校核底板厚度d是否满足要求。式中:d为底板厚度(m);a为地基条件系数,密实黏土a=0.8;v为槽中流速;h为槽中水深d始=0.03*0.8*3.44*1.39=0.0970.4d末=0.03*0.8*12.02*0.44=0.1910.4所以d=0.4符合要求出口段设计出口段包含消力池、渐变段和尾水渠三部分。渐变段和尾水渠和进口

13、段结构相同,尾水渠即是通常明渠。尾水渠宽度8.5m,边坡1:1。消力池用浆砌块石修筑,池底厚1m,池前端设置齿墙,深0.7m,厚0.3m,底板下设反滤排水孔和反滤层,侧墙结构同于陡槽。底板池底厚度d使用以下公式校核:式中:d为底板厚度;hc为收缩断面处水深,可取跃前水深;Vc为收缩断面处流速;K为系数,K=0.03+0.175sina,a为陡槽末端射流和水平面夹角。tana=0.2,Vc=Va=11.75m/s,hc=0.44m/s,K=0.03+0.175sina=0.03+0.175* 0.196=0.0643则=0.064311.750.440.5=0.5m因为d=0.50.4m,不符合

14、要求,所以同一台阶设两个孔代入数据算出d=0.27m1.2m;宽度B=1m0.6m,全部符合要求消力池水力计算 应用Q设=0.5m3/s,依据公式求出b0=1+0.4=1.4m,依据谢才公式变形形式使用试算法得出Q和水深关系数据消力池正常水深计算QHQH3.87433810.4049350.21.5393090.50.5665620.251.1246090.40.5000970.230.7419340.3由数据得正常水深h0=0.23m应用公式,计算跃后水深,h1=h0=0.23m,q为单宽流量,计算得h2=0.37m所以池长:L=3h2=30.37=1.11m,设计为1.2m;池深:d=1.

15、25(h2-h1)=1.25(0.37-0.23)=0.175m,设计为0.2m为了确保池内产生淹没水跃,需要满足以下要求:(d+h1)/h2=(0.2+0.23)/0.37=1.161.1,满足要求(5)工程结构设计卧管结构设计 设计使用条石做盖板,依据以下公式求出盖板厚度盖板跨中最大弯矩为:盖板跨中最大剪力:M大=0.125*20*12.6*1.05*1=33.07kN/mQ大=0.5*20*12.6*1.05*1=132.28kN/m依据下述公式式中:h为板厚;b为盖板单宽,取1.0m;为条石许可拉应力,=7.7Mpa;T 为条石许可剪应力,T =7.8Mpa。分别求出M大和Q大对应h,取其中较大值即为所求盖板厚度。HM=(6*33.07/7700/1)0.5=0.160mHQ=1.5*132.28/7800/1=0.025m所以盖板厚度为0.16m输水涵洞结构设计坝下输水涵洞设计为砌石方涵,底板厚d为0.5m,侧墙顶厚a为0.5m,侧墙基础厚c为0.8m,输水涵洞高h为1.8m。

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