E江水利枢纽工程毕业设计计算书

河海大学函授本科2015级毕业设计计算书设计题目:E江水利枢纽设计专业年级:河海水工2015级学号:3120152281姓名:曾致雷指导老师:郭海庆福建水利电力职业技术学院继教中心2017年3月-2-目录1调洪演算.......................................................11.1泄洪能力..................................................11.2调洪演算..................................................12大坝轮廓尺寸的拟定.............................................32.1坝顶高程计算..............................................32.2坝顶宽度..................................................52.3坝坡与马道................................................62.4坝体排水..................................................62.5大坝防渗体................................................63土料设计.......................................................83.1粘性土料设计..............................................83.2坝壳砂砾料设计...........................................104渗流计算......................................................124.1计算方法.................................................124.2计算断面及计算情况的选择.................................144.3计算结果.................................................144.4渗透稳定验算.............................................155稳定计算......................................................165.1计算方法.................................................165.2上下游坝坡折线滑动法计算.................................165.3稳定成果分析.............................................166基础处理部分..................................................186.1河床部分.................................................186.2坝肩处理.................................................187细部构造设计..................................................207.1坝的防渗体，排水设备.....................................207.2反滤层设计...............................................207.3护坡设计.................................................207.4坝顶布置.................................................218隧洞的体型设计................................................228.1进口建筑物...............................................228.2洞身断面型式和尺寸.......................................238.3出口消能段...............................................239隧洞的水力计算................................................249.3计算工况.................................................249.4平洞段底坡的确定.........................................249.5洞内水面曲线.............................................249.6出口消能验算.............................................2510隧洞的细部构造...............................................2710.1洞身衬砌................................................2710.2衬砌分缝、止水..........................................2710.3灌浆....................................................2710.4排水....................................................2710.5掺气槽..................................................2710.6锚筋加固................................................2711、调洪演算1.1泄洪能力本次根据确定的泄洪方式，进行泄流能力分析，根据无压隧洞自由计算其过流能力，泄流公式按下式计算。320Hg2mbQ=m——自由出流系数，取0.485；b——溢流孔宽；H0——H0=H+αv2/2g，H堰上水头，考虑上游堰前水域开阔，取H0=H。E江水库泄洪设施不同方案的泄流能力曲线见表1-1。E江水库泄洪设施不同方案的泄流能力曲线表表1-1堰顶水头H(m)b=6m泄流量(m3/s)堰顶水头H(m)b=7m泄流量(m3/s)堰顶水头H(m)b=8m泄流量(m3/s)1.012.91.015.01.017.23.067.03.078.13.089.35.0144.15.0168.15.0192.17.0238.77.0278.57.0318.39.0348.09.0406.09.0464.011.4496.111.4578.811.4661.513.0604.213.0704.913.0805.615.0748.815.0873.615.0998.417.0903.517.01054.117.01204.620.01152.920.01345.020.01537.21.2调洪演算根据地形和地质资料泄洪洞布置时进口地高程为可取2800m，而水库汛限水位取等于正常蓄水位为2820.50m，因此需要确定泄洪洞进口堰顶高程，以满足泄洪洞产生无压过流以、工程经济性和下游防洪限制泄量的要求，本设2计拟订五组方案进行比较，调洪演算成果见表1-2。调洪演算成果表表1-2方案堰顶高程△z（m）洞宽B（m）工况下泄流量Q（m3/s）库容V（万m3）库水位Z（m）一2810m7m设计672.6411232822.60校核753.7432162823.58二2805m7m设计1040.4394752821.85校核1114.2412002822.63三2810m6m设计1089.2415662822.80校核1650.7438912823.90四2805m6m设计905.5398482822.02校核978.4418392822.93五2810m8m设计752.2407042822.41校核837.4426932823.3332大坝轮廓尺寸的拟定大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程，坝顶宽度、上下游坝坡、防渗体等排水设备。2.1坝顶高程计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）（以下简称“规范”）规定，坝顶高程分别按照正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高、设计水位加正常运用条件下的坝顶超高、校核水位加非常运用下的坝顶超高进行计算，因该地区地震烈度为7º，故还需考虑正常蓄水位加非常运用时的坝顶超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四种工况最大值，同时并保留一定的沉降值。坝顶高程在水库正常运用和非常运用期间的静水位以上应该有足够的超高，以保证水库不漫顶，其超高值y按下式计算：AeRy++=式中：R——最大波浪在坝坡上的爬高，m；e——最大风壅水面高度，m；A——安全加高，m；根据坝的等级，设计运用条件时取1.0m，非常运用条件是取0.5m；根据“规范”，计算大坝波浪爬高时，所采用设计风速：正常运用条件下为多年平均最大风速的1.6倍，非常运用条件下，采用多年平均最大风速，根据气象资料统计，E江水库多年平均最大风速为15.0m/s，最大吹程为12km。平均波高及平均波长按下式计算：}])WgH(7.0[th13.0)WgD(0018.0{th])WgH(7.0[th13.0Wgh7.02m45.027.02m2m=5.0mmh438.4T=4π2TgL2mm=式中：hm——平均波高，m；Tm——平均周期，s；W——计算风速，m/s；D——风区长度，m；Hm——水域平均水深，m；g——重力加速度，取9.81m/s²；Lm——平均波长，m。平均波浪爬高Rm参照“规范”附录A.1.12计算，初步拟定水库大坝上游坝坡为m=2.5，故波浪平均爬高按“规范”附录A.1.12式计算：mLmhmwKKmR21式中：k∆——斜坡的糙率渗透性系数，护面类型为砌石护面确定k∆=0.75；kw——经验系数，由风速W、坡前水深H、重力加速度g所组成的无维量gH/W，查表A.1.12-2得设计条件：kw=1.00；校核条件：kw=1.00；m——斜坡的坡度系数。最大波浪在坝坡上的爬高设计值R按2级土石坝取累积概率P=1%爬高值R1%计算。根据计算该水库在设计条件下和校核条件下的累积概率P=1%的经验系数kp值为2.23。风浪壅高按下式计算：cos2m2gHDKWe式中：K——综合摩阻系数，计算时一般采用K=3.6×10-6；5β——风向与水域中线的夹角；其他符号同前。根据以上公式及参数，坝顶超高计算成果见表2-1。坝顶超高计算成果表表2-1工况水位(m)设计风速(m/s)平均波长(m)平均波高(m)平均波浪爬高(m)风浪壅高（m）设计爬高(m)安全加高(m)坝顶超高(m)设计(P=1%)2822.4124.07.570.250.380.0320.851.01.88校核(P=0.05%)2823.3315.011.810.380.590.0121.320.51.84由于水库所在地区地震基本烈度7°，按《水工建筑物抗震设计规范》（SL293-97），水工建筑物抗震计算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震区的地震涌浪高度，可根据设计烈度和坝前水深，一般涌浪高度为0.5m～1.5m，该水库地震涌浪高度取用1.0m，不考虑地震作用的附加沉陷计算。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第