碾压混凝土重力坝设计计算书.docx

目 录

第一章 设计依据 1
1.1 工程等级及建筑物级别 1
1.2 工程洪水标准 1
第二章 洪水调节计算 3
2.1 工程洪水标准 3
2.2 调洪计算 3
2.2.1 调洪计算基本原理 3
2.2.2 水位与流量关系的确定 5
2.2.3 机算调洪数据 5
2.2.4校核水库防空时间 20
第三章 水能计算 21
3.1 电站出力的估算 21
3.2 机组台数和单机容量的选择 21
3.3 水轮机型号和参数选择 21
3.4 淤沙高程及电站取水口高程计算 22
3.4.1 淤沙高程 22
3.4.2 电站进水口底板高程 23
第四章 水电站厂房初步设计 24
4.1 水电站厂房的布置 24
4.2 厂房轮廓的确定 24
4.2.1主厂房长度的确定 24
4.2.2 主厂房宽度的确定 24
4.2.3 尾水平台及尾水闸室的布置 25
第五章 大坝设计 26
5.1 大坝有关参数的确定 26
5.2 非溢流坝设计 27
5.2.1 非溢流坝基本剖面设计 27
5.2.2 非溢流坝实用剖面设计 28
5.2.3 非溢流坝的荷载组合 29
5.2.4 非溢流坝抗滑稳定验算（坝基处2—2截面） 29
5.2.5 非溢流坝段应力验算（坝基处2—2截面） 33
5.2.6 坝基处2—2截面内部应力验算 35
5.2.7 非溢流坝段折坡处抗滑稳定验算（1—1截面） 39
5.2.8 非溢流坝段折坡应力验算（1—1截面） 43
5.3 溢流坝段设计 45
5.3.1 溢流坝段基本数据 45
5.3.2溢流坝段实用剖面设计 45
5.3.3溢流坝段消能设施的结构尺寸确定 46
5.3.4溢流坝抗滑稳定验算（坝基处2—2截面） 48
5.3.5溢流坝段应力验算（坝基处2—2截面） 52
5.3.6 溢流挑射距离和冲坑深度计算 54
5.4 厂房坝段设计 55
5.4.1 水电站厂房的型式 55
5.4.2 水电站厂房的布置 55
5.4.3 电站引水管的布置形式 55
5.4.4 厂房坝段坝身剖面设计 56
第六章 施工组织设计 57
6.1 施工导流标准 57
6.2 施工导流布置和水力计算 57
6.2.1导流方法 57
6.2.2 导流布置 57
6.3 一期导流计算 58
6.3.1 导流水力计算 58
6.3.2 上下游围堰的堰顶高程 59
6.3.3 围堰断面设计 59
6.3.4 围堰工程量计算 62
6.4 二期导流机算 63
6.4.1 坝体缺口和底孔联合泄流水力计算 63
6.4.2 堰顶高程的确定与堰顶宽度的确定 63
6.4.3 围堰断面设计 63
6.4.4 围堰工程量计算 64
6.5 封堵时间及蓄水计划 65

第一章 设计依据
1.1 工程等级及建筑物级别
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000有
表1-1 水利水电工程分等指标
工程等别
工程
规模
水库总
库容
(10m）
防 洪
治 涝
灌 溉
供 水
发 电
保护城镇及工矿企业的重要性
保护
农田
(10亩)
治涝
面积
(10亩)
灌溉
面积
(10亩)
供水对象重要性
装机
容量
(10KW)
Ⅰ
大（1）型
≥10
特别重要
≥500
≥200
≥150
特别重要
≥120
Ⅱ
大（2）型

10～1.0
重要
500～100
200～60
150～50
重要
120～30
Ⅲ
中型
1.0～0.10
中等
100～30
60～15
50～5
中等
30～5
Ⅳ
小（1）型
0.10～0.01
一般
30～5
15～3
5～0.5
一般
5～1
Ⅴ
小（2）型
0.01～0.001

<5
<3
<0.5

<1
注: ①水库总库容指水库最高水位以下的静库容；
②治涝面积和灌溉面积均指设计面积。
确定XX水利枢纽工程为Ⅰ等工程，大（1）型规模。
表 1-2 水工建筑物级别
工程等别
永久性建筑物级别
临时性建筑物级别
主要建筑物
次要建筑物
Ⅰ
1
3
3
Ⅱ
2
3
4
Ⅲ
3
4
5
Ⅳ
4
5
5
Ⅴ
5
5
5
确定XX水利枢纽的水工建筑物级别为：主要建筑物1级，次要建筑物3级，临时性建筑物级别4级。

1.2 工程洪水标准
表 1-3 山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准[重现期（年）]
项 目
水工建筑物级别
1
2
3
4
5
设 计
1000～500
500～100
100～50
50～30
30～20
校核
土石坝
可能最大洪水（PMF）或10000～5000
5000～2000
2000～1000
1000～300
300～200
混凝土坝、浆砌石坝
5000～2000
2000～1000
1000～500
500～200
200～100
本工程采用混凝土重力坝，所以永久性水工建筑物的洪水标准：正常运用情况下为1000年一遇（）,非常运用情况下为5000年一遇（）。
表1-4 临时性水工建筑物洪水标准[重现期（年）]
临时性建筑物类型
临时性水工建筑物级别
3
4
5
土石结构
50～20
20～10
10～5
混凝土、浆砌石结构
20～10
10～5
5～3
确定临时性建筑物的洪水标准：20年一遇（）。

第二章 洪水调节计算

2.1 工程洪水标准
由上面工程洪水标准知道，XX水利枢纽工程的设计洪水为1000年一遇（P=0.1%），校核洪水为5000年一遇（P=0.02%）。

2.2 调洪计算
2.2.1 调洪计算基本原理
1.调洪计算基本水文资料
（1）库水位与库容关系曲线
库水位Z(m)
306
308
310
312
314
316
318
320
库容V(10)
12.2
13.8
15.3
17.3
19.8
22.4
25.1
27.8
表2—1　库水位与库容关系曲线
2）洪水流量过程线

图2—1 洪水流量过程线
（3）坝址处流量与水位关系曲线
见说明书附图3。
2.调洪计算过程
本工程利用列表试算法进行调洪计算。
（1）本次设计共拟订了16个方案进行比较：
表2—2 调洪方案
泄水工况
泄水方式
堰顶高程▽（m）
溢流宽度
孔数×孔宽（m）
设计工况P=0.1%
1
303
7×14
9×11
304
7×14
9×11
2
303
9×11
7×14
304
9×11
7×14
校核工况P=0.02%
1
303
7×14
9×11
304
7×14
9×11
2
303
9×11
7×14
304
9×11
7×14
注： 泄水方式 1 表孔溢流泄洪 （底孔作为安全储备）
2 表孔溢流泄洪+发电辅助泄洪 （底孔作为安全储备）

（2）水量平衡公式如下:

（3）水库蓄洪曲线
当已知水库入库洪水过程线时，，，均为已知；, 则是计算时段开始时的初始条件。假定暂不计及自水库取水的兴利部门泄向下游的流量，则下泄流量应是泄洪建筑物泄流水头的函数，而当泄洪建筑物的型式、尺寸等已定时

式（2—2）常用泄流水头与下泄流量的关系曲线来表示。根据水利学公式，与的关系曲线不难求出。若是堰流，即为库水位与堰顶高程之差；若是闸孔出流，即为库水位与闸孔中心高程之差。因此，不难根据与的关系曲线求出与的关系曲线。并且，由库水位，又可借助与水库容积特性曲线，求出相应的水库蓄水容积（蓄存水量）。所以，式（2—2）最终也可以用下泄流量与库容的关系曲线来代替，即

上面的式子组成一个方程组，可以解出、。

2.2.2 水位与流量关系的确定
本工程泄洪方式采用WES堰流曲线。
水位与流量关系曲线公式：

2.2.3 机算调洪数据
1. 表孔溢流泄洪（底孔作为安全储备）
（1）设计洪水情况（p=0.1%）
a.堰顶高程▽303m，溢流宽度（孔数×孔宽）7×14m

进一步深入计算：

b.堰顶高程▽303m，溢流宽度（孔数×孔宽）9×11m

进一步深入计算：

c.堰顶高程▽304m，溢流宽度（孔数×孔宽）7×14m

进一步深入计算：

d.堰顶高程▽304m，溢流宽度（孔数×孔宽）9×11m

进一步深入计算：

（2）校核洪水情况（p=0.02%）
a.堰顶高程▽303m，溢流宽度（孔数×孔宽）7×14m

进一步深入计算：

b.堰顶高程▽303m，溢流宽度（孔数×孔宽）9×11m

进一步深入计算：

c.堰顶高程▽304m，溢流宽度（孔数×孔宽）7×14m

进一步深入计算：

d.堰顶高程▽304m，溢流宽度（孔数×孔宽）9×11m

进一步深入计算：

2. 表孔溢流泄洪+发电辅助泄洪（底孔作为安全储备）
（2）设计洪水情况（p=0.1%）
a.堰顶高程▽303m，溢流宽度（孔数×孔宽）7×14m

进一步深入计算：

b.堰顶高程▽303m，溢流宽度（孔数×孔宽9×11m

进一步深入计算：

c.堰顶高程▽304m，溢流宽度（孔数×孔宽）7×14m

进一步深入计算：

d.堰顶高程▽304m，溢流宽度（孔数×孔宽）9×11m

进一步深入计算：

（2）校核洪水情况（p=0.02%）
a.堰顶高程▽303m，溢流宽度（孔数×孔宽）7×14m

进一步深入计算：

b.堰顶高程▽303m，溢流宽度（孔数×孔宽）9×11m

进一步深入计算：

c.堰顶高程▽304m，溢流宽度（孔数×孔宽）7×14m

进一步深入计算：

d.堰顶高程▽304m，溢流宽度（孔数×孔宽）9×11m

进一步深入计算：

2.2.4校核水库防空时间
1.第一阶段：表孔、底孔及发电共同放水

2.第二阶段：底孔和发电共同放水

两个阶段需要总天数：
，满足要求。

第三章 水能计算

3.1 电站出力的估算
根据工程基本资料并参考已建工程，XX水利枢纽工程的调节流量:
相应的电站在设计供水期内的出力为

考虑水头利用损失和实际出力等因素，初步估计XX水利枢纽工程电
站装机容量在600MW。

3.2 机组台数和单机容量的选择
根据已建的工程中，工程基本相似的有铜街子电站和棉花滩电站，它们的装机都是60