水工建筑物课程设计

设 计 说 明 书

课程名： 水工建筑物课程设计 姓 名： 指导教师： 专 业： 水利水电工程 学 号：

1. 基本资料及设计依据

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1.1 基本资料

1.1.1 概况 本项目为教学环节中的课程设计，所采用的资料数

据纯属学生学习所用。

1.1.2 枢纽任务 本项目设计属于基本的首部枢纽设计，主要的

目的是解决水电站进水口的合理设计。做到取水、排沙、防洪、消能、等目的。

1.1.3 地形、地质条件 取水坝坝址河床宽14m，地形平缓，坝

轴线下游20m ，河床由268°转为307°，河道变陡。 1.1.4 水文资料 根据调洪演算，得到各种频率下的洪水成果表：

时段 P=0.33% P=0.5% 洪峰 886.6 洪量 3397 843.2 3221 P=1% 767.3 2917 P=2% P=3.33% P=5% 689.8 2606 630.9 2371 582.8 2105 P=10% 502.2 1870 P=20% 420.1 1580 1.1.5 泥沙 ：根据计算，得到坝址处悬移质多年平均输沙量为

61000t，相应含沙量0.21kg/m3。

1.2 设计依据

1.2.1 规范：《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005 《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000 《水利水电工程进水口设计规范》SL285-2003

《混凝土重力坝设计规范》DL5108-1999 《水力计算手册》（第二版） 武汉大学主编。 2 工程总体布臵

根据《水利工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，确定工程规模，工程等级及设计标准：

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该电站的装机容量为6400KW,属于小（2）型电站，属于5等工程，并且所设计的取水坝不涉及防洪及其他的功能，所以确定该取水坝的工程等级为5级。

设计洪水为20年一遇的洪水，相应的洪峰流量为582.8m3/s.校核洪水为100年校核，相应校核洪水流量为767.3m3/s。 采用重力坝方案。其筑坝材料可用砼和浆砌石两种材料，能使该工程充分利用现有的自然条件，且泄洪建筑物容易布臵，施工导流易于解决。居于浆砌石和纯混凝土两种坝型而言，浆砌石重力坝虽然水泥用量少，投资小，但不能实现机械化施工，人工砌筑，坝体质量难以控制，工期长，是不可取的；另外，随着改革的深入，施工质量和进度都将受到合同和国家法律的约束。因此，唯有混凝土重力坝才是较理想的坝型，它能满足由于施工工艺、组织管理和机械设备使用水平的迅速提高而使工程早日完工的要求。 3 溢流坝段的坝体设计 3.1 剖面拟定 3.1.1 剖面设计的原则

1. 设计断面要满足稳定和强度的要求 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。 5. 满足过流能力的要求。 3.1.2 溢流坝的进水高程设计

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根据工程要求，设计进水流量为7.5m3/s,在有压流的条件下，初步拟定进水口的尺寸是b*h=1.5*1.5，则设计流速为v=3.3m/s.为了达到进水口不进气，故设计最下不进气水深为Sk=0.73×3.3×

1.5=2.95m.取为3m.

由于要求进水口的进水高程为1681.2m,所以溢流坝段的高程为1681.2+1.5+3=1685.7m 。 3.1.3 溢流坝坝体设计 1.溢流坝段坝高设计

根据需要坝基面要清基5-6米，设计清基至高程为1673.7m全分化的花岗岩基面上。所以坝高为1685.7-1673.7=12m。 2.溢流坝段的坝体宽度

试算结果：由Q=ε×m×b×2g×h3/2=582.8 为简化计算?=1,m=0.50得：

当b =18m时，h=5.98m,显然太高。 当b=25m时，h=5.15m.

在一定条件下满足溢流坝段和非溢流坝段的比例，所以取坝的宽度为25米。

在上述前提下，当b=25m,计算校核洪水位：

Q=767.3m3/s时，Q=1×25×0.5×2g×h3/2反算h=6.19m. 通过上述的计算，得到相应的设计参数为： 正常蓄水位高程 1685.7m 校核洪水位高程 1691.9m

设计洪水位高程 1690.1m 4

3.设计溢流坝段的剖面形状 坝高H=12m

坝底宽度为B=0.8*H=0.8*12=9.6m

坝高为12米，坝顶圆弧半径为满足过水平顺性，减少水头损失，采用半径为0.5Hd=0.5×5.15=2.57 取为2.5米,坝底面的尺寸要是采用0.7-0.9倍坝高时，其下游的反狐半径需要很大，以至于整体尺寸偏大，故经过协调后得出以上的尺寸大小,反弧段结合水工消能设计，采用（4-10）h。

4.下游消能工设计

（1）消能设计洪水标准为10年一遇，其流量为502.2m3/s。 （2）上游计算设计水头 由公式Q=ε×m×b×2g×h3/2反求得：Hd=

?Q/(??m?b?2g)?2/3得 Hd=3.7米。在计算中若上游堰高

p1/Hd?1.33,则称为高堰，计算中不需要计算行进流速水头。经过计算能满足，故不计算流速水头。

（3）计算以收缩断面底部为基准面的坝前水流的总比能E0： E0=P1+Hd=3.7+10=13.7m

(4 )计算下游收缩断面处的断面水深hc:

由E0=hc+Q2/?2?g??2?Ac2?，并且设宽度为25米，通过试算得到hc。

(5)假设下游某一断面处有一坡降为：1:4000的矩形断面，通过试算后求出下游水深H（下）即下游水深为1.84米.

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