cm畢業(yè)設(shè)計函江水利樞紐工程畢業(yè)設(shè)計水利水電建筑工程(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 閘室：閘室的長度為 135m，寬度為 ；閘室的頂高程為 ，底高程為 。上下閘首控制船只的進(jìn)出。 水電站的布置 考慮河床的主槽比較靠近右岸，上下游不容易發(fā)生淤積，為最大的可 18 能提高水電站的出力，發(fā)揮水電站的效益，將水電站布置在函江的右岸。 水電站的廠房的平面尺寸：主廠房的長度為 米，上下游方向的寬度為 米，主廠房總高度為 米。 水輪機(jī)的型號為： GE(F02)WP380 發(fā)電機(jī)的型號為： SFG20070/3960 總裝機(jī)： 3179。 2200KW 設(shè)計水頭： 最高水頭： 最小水頭： 最大引用流量 225m3/s。 泄水閘的布置 泄水閘布置在水電站和船閘之間。 泄水閘主要有三部分組成：上游連接段、閘室段和下游連接段。 主要建筑物（泄水閘） 閘孔設(shè)計 水閘閘孔設(shè)計主要是確定閘孔型式、尺寸河設(shè)置高程，以保證水閘在設(shè)計水位組合情況下有足夠的過流能力。 一、堰型和堰頂高程確定 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提供的資料顯示，函江流域水面平緩，含砂量少，本水閘的主要功能為擋水灌溉和泄水，故 本次設(shè)計采用堰流式閘室， 堰型采用無檻寬頂堰。 這種型式閘室對于泄洪較為有利，它能使閘前漂浮物隨著 19 水流下泄，而不會阻塞閘孔而影響泄洪。 根據(jù)資料提供的地形圖，考慮水閘的運(yùn)行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬流量和工程造價等因素，本次設(shè)計取堰頂高程與河床底高程齊平為。 二、閘孔凈寬計算、泄流能力校核 水位 Q2%＝ 9540m3/s， H 上 ＝ ， H 下 ＝ ； %＝ 12350m3/s， H 上 ＝待算， H 下 ＝ ； 閘孔凈寬計算 閘孔總凈寬的確定，主要涉及兩個問題：一個是過閘單寬流量的大小；另一個是 閘室總寬度與河道總寬度的關(guān)系。如果采用的閘孔總凈寬過小，使過閘單寬流量過大，將增加閘下游消能布置的困難，甚至影響水閘工程的安全；反之，如果采用的閘孔總凈寬過大，使過閘單寬流量過小，工程量加大，造成浪費(fèi)。 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，閘孔允許單寬流量不大于 30m3/s， 初步擬定閘孔總凈寬為 倍主河槽寬為 350m，閘孔 分成 35 孔，每孔寬 10m，中墩厚，縫墩厚 。 水閘底板為無檻寬頂堰，閘孔泄流能力計算公式如下： 2300 2 HgmBQ ??? (《水閘設(shè)計規(guī)范》以下簡稱《規(guī)范》附 A） 式中： Q—— 過閘流量（ m3/s）； ? —— 淹沒系數(shù)，根據(jù)上下游的堰上水深查得； 20 ε —— 側(cè)收縮系數(shù)； m—— 流量系數(shù)； B0—— 閘孔總凈寬（ m）； H0—— 堰頂以上上游總水頭（ m）。 ①堰上總水頭 H0 H1（上游水頭） =－ = Hs（下游水頭） =－ = 行近流速 V0=Q/A=9540/[700179。 (－ )]＝ H0=H1+V2/2g=+(2179。 )= ②淹沒系數(shù)? hs/H0=查《規(guī)范》附表 ， 得?＝ ； ③流量系數(shù) m 按 P/H0=0 查表得 m＝ ； ④側(cè)收縮系數(shù)ε 水閘中墩厚度取為 ，縫墩取 ，根據(jù)《規(guī)范》附錄 公式 計算得ε = 根據(jù)以上公式可以試算出閘孔總凈寬 2300 2 HgmQB??? =9540/( 179。 179。 179。 179。 21 )=333m 一般來說，采用的閘孔總凈寬要略大于計算值，本次設(shè)計閘孔總凈寬取 350m，相應(yīng) 單寬流量為 ，小于閘孔允許單寬流量 30 m3/s/m，滿足要求。 但校核工況下，水閘單寬流量為 ，大于閘孔允許單寬流量 [q]=30m3/s/m，若本次設(shè)計水閘總凈寬以校核工況下通過閘室的單寬流量為控制，水閘規(guī)模將偏大，工程量加大，與消能工造價比較而言，會造成浪費(fèi)。校核工況稍大于允許單寬流量，可能會出現(xiàn)局部破壞，但只要工程消能防沖設(shè)施得當(dāng)，個人認(rèn)為是能滿足工程安全運(yùn)行要求。 因此，經(jīng)綜合考慮本次設(shè)計水閘總凈寬取 350m，閘孔總數(shù)為 35 孔，單孔凈寬為 10m。根據(jù)規(guī)范的要求 ，中墩厚取 ，縫墩厚取 。因此水閘總寬度為： B=350+36179。 = 校核工況上游水位 根據(jù)水閘泄流能力計算公式，可以試算出校核情況下的上游水位。 設(shè)△ H＝ ，則 H 上 ＝ +＝ ； hs=－ =； 行近流速 V0=Q/A=12350/[700179。 (－ )]＝ ； H0=H+V2/2g=(－ )+(2179。 )=； hs/H0=，查《規(guī)范》附表 得?＝ ； 按 P/H0=0 查表 得 m＝ ； ε＝ ； Q 試 ＝ B?ε m(2g)178。 H3/2 22 =350179。 179。 179。 179。 (2179。 )179。 =11589m3/s %＝ 12350m3/s； 假設(shè)不符，重新假設(shè)試算。 經(jīng)試算，當(dāng)△ H＝ 時， Q 試 ≈ %＝ 12350m3/s。 相應(yīng)上游洪水位 H 上 =。 消能防沖設(shè)計 消能防沖設(shè)計主要包括消能防沖設(shè)備形式的選擇、 以及各種消能設(shè)施尺寸設(shè)計和上下游兩岸護(hù)坡的設(shè)計。本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定長度的海漫，海漫末端設(shè)置柔性防沖槽。 一、消力池尺寸擬定 消能水力計算 消能計算水位： H 上 ＝ ， H 下 ＝ ； 1）單寬流量計算 a． e= e/H=，為孔口出流。 根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。 根據(jù)孔流公式： q=μ 0e(2gH0)1/2 其中μ＝ － （《水計算手冊》 336 水利出版社） ＝ － 179。 ； 因孔流狀態(tài) e 很小，行近流速 V0較小，在計算時可不計入，即 H0≈ H，因此， q=μ 0e(2gH)1/2＝ 179。 179。 (2179。 179。 )1/2 23 ＝ ； b． e＝ e/H=，為孔口出流。 根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。 μ 0＝ － ＝ － 179。 ； q=μ 0e(2gH)1/2 ＝ 179。 179。 (2179。 179。 )1/2 ＝ ； c．閘門全開 出流情況屬堰流。 q＝?178。ε178。 m178。 (2g)178。 H3/2 ＝ 179。 179。 179。 (2179。 )1/2179。 ＝ ； 2）判別下游水流銜接形式 經(jīng)計算當(dāng)水閘閘孔全開時，閘后將發(fā)生淹沒式水躍，無需建消力池；從運(yùn)行角度來講，泄水時只開啟 1 孔閘門也是不符實(shí)際的。經(jīng)分析比較，結(jié)合水閘運(yùn)行特點(diǎn)，本次設(shè)計考慮水閘 1/7 閘孔開啟作為本次設(shè)計工況。 由上述計算結(jié)果，判別水閘開啟 1/7 閘孔（開 5 扇閘門）時下游水流銜接形式。 當(dāng) e= 時 24 3 2gqhk ?=()(1/3)= 用試算法計算收縮水深 hc，試算公式如下： 2220 2 cc hg qhT ???= 《水力學(xué)教材》 113 經(jīng)試算 hc= 將該值代入水躍方程可得 )181(2 32 ???ccc ghqhh = 查 H 下 ～ Q 曲線， H 下 ＝ ， ht=； 同理 ,可算出當(dāng) q=、 ,相應(yīng)的 hc” 、 hk，計算結(jié)果列入下表： q hk hc hc ht hc ht(m 3 /) (m) (m) (m) (m) (m)e= e= 閘門全開 4 計算工況 從表中可以看出，當(dāng)上游水位為 、水閘開啟 1/7 孔時，閘門開度 e=、 以及全開時， hc” ht，說明都發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍銜接，故需修建消力池。當(dāng) q=， (h” ht)值最大。因此，應(yīng)按該流量設(shè)計消力池。 消力池深度計算 e＝ ， q＝ ， hc=， hc” =， ht=； 按近似公式估算池深 d，即 d=? hc” ht=179。 = 25 設(shè) d＝ ，則上游總水頭為 T0‘ =+=； 由公式2220 239。 cc hg qhT ???= 試算 求得 hc=； hc” =((1+8α q2/(qhC3))1/2－ 1) hC/2 水躍方程 =((1+8179。 (179。 ))1/2－ 1)179。 =； 消力池的流速系數(shù)ψ ’ =，則池中水流得水面降落Δ Z 為 Δ Z=q2[1/(ψ ’ht)2— 1/(? ht”)2]/2g 《水力學(xué)教材》 1111 =[1/(179。 )2— 1/(179。 )2]/2/ = 將該值代入公式 d=? hc” （ ht+Δ Z） 《水力學(xué)教材》 119 =179。 (+)= 與假設(shè)數(shù)據(jù)不符，故需重新試算。 經(jīng)試算，假設(shè) d= 時 ,d 試 =，兩者數(shù)據(jù)接近， 故取消力池深度 d=。 消力池長度計算 水躍長 度按公式： Lj=（ hc” － hc）計算 《規(guī)范》 Lj=179。（ － ） =； 消力池長度按公式： Lsj＝ Ls＋β Lj計算 《規(guī)范》 水平長度β Lj＝ 179。 =，取 Lj=15m 26 斜坡段 Ls按 1： 4 放坡，取 。 消力池底板厚度計算 t=k1(qΔ Hˊ ) ＝ 179。 (179。 ())＝ ； 取消力池 底板厚度為 。 二、海漫長度計算 Lp= kS (qsΔ Hˊ ) 《規(guī)范》 =179。 (179。 ())=； 取 Lp=40m； 式中 kS=11～ 12； qs＝ 179。 50/=； H 下 = 海漫水平段長 15m，采用 60cm 厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長 25m， 1:10放坡，采用 60cm 厚漿砌塊石砌筑。底部墊層分別鋪設(shè) 350g/m2土工布一層和 20cm 厚碎石 層。海漫每 設(shè)Φ 50 排水孔。 三、防沖槽設(shè)計 沖刷坑深度計算 hp=(kq/((ht/d)1/6)) 《水工設(shè)計手冊》 25317 =(179。 (()1/6)) = 則沖刷坑底高程＝ — = W=Ahd 《水閘設(shè)計》公式 632 =4179。（ － － ） ＝ 27 故取 防沖槽頂高程 ，深 ，底寬 10m，上下游邊坡取 1:2，單寬體積為 W＝ 。沖刷坑采用拋合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。 防滲排水設(shè)計 一、地下輪廓線設(shè)計 由設(shè)計任務(wù)書提供資料表明，本工程閘址地基主要由砂礫石層組成，為強(qiáng)透水土質(zhì)，故必須采取水平與垂直相結(jié)合的防滲措施。水平向采用鋪蓋防滲，垂直向采用防滲板樁防滲。 鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長 20m，鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。 采用鋼筋砼板樁，布置在閘底板上游一側(cè)。由于閘址位置不透水層距底板約有 16m，為便于施工和降低造價， 采用“懸掛式板樁”。板樁入土深度為 6m，厚 20cm。 （根據(jù)江蘇省大型水閘實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鋼筋砼板樁長度多數(shù)采用 5~7m。 《水閘設(shè)計規(guī)范》 SL2652020 第 162 頁） 。 在消力池水平段排水孔，排水孔孔徑Φ 150，間距 ，呈梅花形布置，底部鋪設(shè)土工布反濾。 閘基防滲長度：所需的最小地下輪廓線 [L]=CΔ H=7179。 =（根據(jù)地質(zhì)資料取 C=7） 實(shí)際布置滲徑長度： L=(20+6179。 2+20+) =（上游鋪蓋長 20m，閘底板長 20m，垂直防滲墻深 6m， 下游消力池不設(shè)排水孔段長 ）， L[L]，滿足規(guī)范要求。 二、滲流計算 計算水位組合： 28 設(shè)計工況：上游擋水位 ，下游相應(yīng)水位 ， Δ H=。 校核工況：上游擋水位 ，下游相應(yīng)水位 ， Δ H=。 在上 閘地下輪廓線所在的巖土為高滲水的砂礫石，查相關(guān)規(guī)范規(guī)定，允許坡降值為： 水平段允許坡降值為 [～ ] 出口段允許坡降值為 [～ ] （ 1）有效深度