摘要該水電樞紐地理位置優(yōu)越，位于嘉陵江一級支流中段。該樞紐的位置確保了河流資源的最佳利用用于水力發(fā)電。通過利用這條支流的能源潛力，水電樞紐在滿足該地區(qū)的能源需求和減少對不可再生能源的依賴方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這一戰(zhàn)略定位還可以實(shí)現(xiàn)向周邊地區(qū)高效分配電力，從而促進(jìn)該地區(qū)的整體發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展?？傊撍姌屑~是該地區(qū)能源組合的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施組成部分，利用嘉陵江的自然資源促進(jìn)可持續(xù)和生態(tài)友好的能源生產(chǎn)。該水電站是一座壩式水電站，主要用于發(fā)電，水利樞紐工程不僅包括了關(guān)鍵的混凝土重力壩，還涉及泄洪結(jié)構(gòu)和引水發(fā)電系統(tǒng)。其溢洪道的設(shè)計尤為精巧，包含了多個重要部分，如閘室控制段、泄槽段、消力池以及出池護(hù)坦，共同確保了水利設(shè)施的順暢運(yùn)作。以滿足正常蓄水位的5211萬m3和調(diào)節(jié)庫容量為4135萬m3的要求。在設(shè)計這座水利設(shè)施時，運(yùn)用了水文學(xué)模型來計算水流滲透，同時使用圓弧滑移有效應(yīng)力法來確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。在水力學(xué)計算方面，他們根據(jù)實(shí)際情況選擇了最合適的消能方式。為了增加泄流能力并簡化結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計將溢洪道改為開敞式正槽溢洪道，取代了原有的閘室控制，提高了實(shí)用性。經(jīng)過設(shè)計和校驗(yàn)，某水電站的溢洪道和消能工得到了有效優(yōu)化。關(guān)鍵詞:大壩設(shè)計；滲流分析；水力計算；溢洪道設(shè)計；-13-ABSTRACTThehydropowerhubisstrategicallypositionedinthemiddlesectionofaprimarytributaryoftheJialingRiver.Thelocationofthishubensuresoptimalutilizationoftheriver'sresourcesforhydropowergeneration.Byharnessingtheenergypotentialofthistributary,thehydropowerhubplaysacrucialroleinmeetingtheregion'senergydemandsandreducingrelianceonnon-renewablesourcesofpower.Thisstrategicpositioningalsoallowsforefficientdistributionofelectricitytosurroundingareas,contributingtotheoveralldevelopmentandsustainabilityoftheregion.Inconclusion,thishydropowerhubservesasakeyinfrastructurecomponentintheregion'senergyportfolio,leveragingthenaturalresourcesoftheJialingRivertopromotesustainableandeco-friendlyenergyproduction.Thehydropowerstationisadam-typehydropowerstation,mainlyusedforpowergeneration,noThehydropowerhubincludesfacilitiesconsistingofacrushedconcretegravitydam,aspillwaybuildingandadiversionpowergenerationsystem.Itsspillwayprojectconsistsofagatehousecontrolsection,aspillwaysection,adissipationpoolandanoutflowpoolguardingtanktomeettherequirementsofanormalstoragelevelof52.11millionm3andaregulatingreservoircapacityof41.35millionm3.Thedesignprocessutilizesseepagecalculationsusinghydrologicalmodels,stabilitycalculationsusingtheeffectivestressmethodofcircularslip,andhydraulicscalculationsusingappropriateenergydissipationmethodsselectedaccordingtotheneedsintheenergydissipationcalculations.Inordertoincreasethedischargecapacityandsimplifythestructure,theoptimizeddesignchangesthespillwayintoanopenpositiveslotspillway,whichreplacestheoriginalgatehousecontrolandimprovesthepracticality.Afterdesigningandcalibrating,thespillwayandenergydissipatorofahydropowerstationhavebeeneffectivelyoptimized.Keywords:Damdesign;Seepageanalysis;Hydrauliccalculation;Spillwaydesign前言水利樞紐工程作為現(xiàn)代水利建設(shè)的重要組成部分，承載著防洪、發(fā)電、灌溉等多重使命。其中，溢洪道作為水利樞紐的關(guān)鍵設(shè)施之一，其設(shè)計優(yōu)劣直接關(guān)系到工程的安全性與功能性。因此，對某水利樞紐溢洪道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，不僅是對工程本身性能的提升，更是對水利工程建設(shè)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的積極探索。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，溢洪道設(shè)計理論和技術(shù)得到了長足的發(fā)展。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，一些水利樞紐的溢洪道仍暴露出諸如泄流能力不足、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、防沖刷措施不到位等問題。這些問題不僅影響了水利樞紐的正常運(yùn)行，還可能對周邊環(huán)境和人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。鑒于此，我們針對某水利樞紐溢洪道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計研究。本研究旨在通過深入分析現(xiàn)有溢洪道設(shè)計存在的問題和不足，結(jié)合最新的設(shè)計理論和技術(shù)手段，提出切實(shí)可行的優(yōu)化設(shè)計方案。溢洪道閘門向大尺寸發(fā)展。弧形閘門的應(yīng)用也較為廣泛，但對與弧形閘門設(shè)計的細(xì)節(jié)構(gòu)造近年來有了創(chuàng)新和改變，閘門向大尺寸的發(fā)展也改變了溢洪道的設(shè)計及水工建筑的消能方式和設(shè)計。采用沿程消能和局部或全部不襯砌的溢洪道，以及階梯溢洪道快速發(fā)展，為水工建筑物中溢洪道的設(shè)計進(jìn)一步的發(fā)展提供了更多的方案。通過優(yōu)化設(shè)計，我們期望實(shí)現(xiàn)溢洪道泄流能力的提升、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的增強(qiáng)以及防沖刷效果的改善，從而提升水利樞紐的整體性能和安全水平。目錄TOC\o"1-3"\h\u5281摘要 229660ABSTRACT 311719前言 49510第1章工程概況 730291.1水文流域 7319571.2工程地質(zhì) 7226261.3氣象資料 9165001.4建筑材料 9260041.5工程特性 972741.5.1水文條件 911551.5.2水庫 10183971.5.3工程效益 10262611.5.4淹沒損失及工程永久占地 11320091.5.5放水建筑物 116918第2章壩體設(shè)計 11126562.1壩址選擇 1181272.2壩軸線選擇 11307472.3壩型選擇 1275182.4壩體設(shè)計 1266562.4.1基本剖面的擬定 1214474第3章非溢流壩剖面設(shè)計 1622906第4章溢流堰段設(shè)計 19101704.2.1頂部曲線段 20303284.2.2中間直線段 21239494.2.3反弧段 211829第5章非溢流壩段應(yīng)力計算及穩(wěn)定性分析 24310805.1應(yīng)力計算 2463165.1.1正常蓄水位 25158445.1.2設(shè)計洪水位 27252855.1.3校核洪水位 28195105.1.4地震情況 30205625.2穩(wěn)定分析 3822076第6章細(xì)部構(gòu)造 錯誤！未定義書簽。1540第7章基礎(chǔ)處理 45271017.1壩基開挖 4574587.2固結(jié)灌漿 45213327.3帷幕灌漿 45152167.4壩基排水 4613041參考文獻(xiàn) 473356致謝 48工程概況1.1水文流域水庫流域面積至少為120.9平方公里，在水庫的上游地區(qū)，平原地形較為狹窄，其壩基主要由裸露的砂巖和泥巖構(gòu)成，且消落區(qū)的穩(wěn)定性較高。流域內(nèi)地層主要由易于膠結(jié)的泥巖組成，這有利于沿著巖層的發(fā)育。該流域的顯著特征是每年徑流的分配呈現(xiàn)出不均勻性。1.2工程地質(zhì)在水利樞紐周邊進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查，并篩選出兩個潛在的壩址進(jìn)行深入分析。這兩個地點(diǎn)位于流域中游，其中上壩址沿河延伸36公里。經(jīng)過上下壩址的地質(zhì)條件對比分析，我們建議優(yōu)先考慮下壩址作為研究對象。①流域上游壩址：地形：河岸兩側(cè)的坡面平緩流暢，而壩肩處的山體既寬廣又厚實(shí)，其寬度與高度的比例為4.9比1。水文地質(zhì)：以巖體透水率不超過3Lu作為標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)，左岸和右岸的相對隔水層深度都在40到45米之間，河床部分則在38到40米之間。構(gòu)造及軟弱結(jié)構(gòu)面：位于龍王洞背斜的南東翼，該區(qū)域的巖層向左岸傾斜，其傾角范圍在32°至40°之間。此外，節(jié)理在這一區(qū)域較為發(fā)育，尤其在局部區(qū)域更是密集出現(xiàn)。巖性：右岸和河床的基巖主要是長石砂巖，其具有較強(qiáng)的抗壓、抗滑和抗變形能力。這種巖石具有較強(qiáng)的抗壓、抗滑和抗變形能力。相比之下，砂質(zhì)泥巖屬于軟巖，其性能相對較差。風(fēng)化與卸荷：強(qiáng)風(fēng)化區(qū)域的厚度介于2.0米至5.0米之間。在水平強(qiáng)卸荷帶方面，左岸的厚度達(dá)到10.6米，而右岸則為10.2米。不良地質(zhì)：無嚴(yán)重不良地質(zhì)現(xiàn)象。壩基不均勻沉降：長石砂巖和砂質(zhì)泥巖在抗變形能力上存在顯著差異，可能導(dǎo)致壩基出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。邊坡穩(wěn)定性：如果在左岸斜坡的較低部分進(jìn)行順向邊坡的開挖并切斷巖層層面，那么開挖后的邊坡可能會變得不穩(wěn)定?？够€(wěn)定性：大壩的基礎(chǔ)和肩部在抗滑穩(wěn)定性方面表現(xiàn)優(yōu)異。適宜壩型：當(dāng)?shù)夭牧辖ㄔ斓膲误w中，低重力壩的地質(zhì)條件較為適宜，但對于高重力壩和拱壩而言，地質(zhì)條件不能滿足。②流域下游壩址：地形：壩肩處的山體既寬廣又厚實(shí)，其寬度與高度的比例為4.2比1。水文地質(zhì)：在左岸，相對隔水層的深度介于50至55米之間；河床部分則位于40至45米之間；而右岸的深度則在50至60米之間。構(gòu)造及軟弱結(jié)構(gòu)面：位于龍王洞背斜的南東翼，該區(qū)域的巖層向左岸傾斜，其傾角范圍在32°至40°之間。巖性：在右岸和河床區(qū)域，基巖主要是長石砂巖，具有較強(qiáng)的抗壓、抗滑和抗變形能力。而在左岸，則主要是砂質(zhì)泥巖。右岸的長石砂巖屬于中硬巖類，適合用于支撐河道和維護(hù)河床的穩(wěn)定。風(fēng)化與卸荷：強(qiáng)風(fēng)化區(qū)域的厚度介于2.0米至5.0米之間。在水平強(qiáng)卸荷帶方面，左岸的厚度為10米，而右岸則為9.7米。不良地質(zhì)：無嚴(yán)重不良地質(zhì)現(xiàn)象。壩基不均勻沉降：長石砂巖和砂質(zhì)泥巖在抗變形能力上存在顯著差異，可能導(dǎo)致壩基出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。邊坡穩(wěn)定性：如果在左岸斜坡的較低部分進(jìn)行順向邊坡的開挖并切斷巖層層面，那么開挖后的邊坡可能會變得不穩(wěn)定?？够€(wěn)定性：大壩的基礎(chǔ)和肩部在抗滑穩(wěn)定性方面表現(xiàn)優(yōu)異。適宜壩型：當(dāng)?shù)夭牧辖ㄔ斓膲误w中，低重力壩的地質(zhì)條件較為適宜，但對于高重力壩和拱壩而言，地質(zhì)條件不能滿足。在水利樞紐周邊進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查，并篩選出兩個潛在的壩址進(jìn)行深入分析。這兩個地點(diǎn)位于流域中游，其中上壩址沿河延伸36公里。經(jīng)過上下壩址的地質(zhì)條件對比分析，我們建議優(yōu)先考慮下壩址作為研究對象。就地理?xiàng)l件而言，大壩的正常蓄水位水平為347.0米，上游河谷寬度在15至20米之間，下游河谷寬度在30至40米之間。在考慮到水庫自然地理環(huán)境的情況下，設(shè)計過程中采用了三種不同類型的石料。這種做法在某水利樞紐的設(shè)計中被證明是必要且合理的。選擇不同類型的石料可以更好地適應(yīng)當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件，增強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。通過綜合利用各種類型的石料，可以更好地滿足工程設(shè)計的要求，提高工程質(zhì)量和安全性。因此，在水利工程設(shè)計中，選擇不同類型的石料是一種有效的策略，可以為工程建設(shè)提供更加可靠的保障。1.3氣象資料根據(jù)該流域的氣象資料，該地區(qū)具有17.4℃的多年平均氣溫，降水量平均為1180毫米。此外，該地區(qū)的多年平均最大風(fēng)速為1.6m/s，且風(fēng)向與壩軸線法向之間的夾角為20度。1.4建筑材料考慮到水庫所在的自然地理環(huán)境，在某水利樞紐的設(shè)計過程中，主要采用了三種不同類型的石料，其中具體涉及以下三種：(1)花二灘條(塊)石料場料場中的長石砂巖層具有適合作為開采工程所需石料的特性。其天然容重為23.8kN/m3，飽和容重為24.5kN/m3，天然空隙率為10.64%。此外，砂巖的平均飽和抗壓強(qiáng)度為34.41MPa，這表明這種石料適合用于制作條石或塊石料。(2)薄刀頂石渣料場石渣料場的砂和泥巖比例為1比2，其儲存的石渣料總量達(dá)到434×104m3。將這些石渣料運(yùn)輸?shù)缴蠅沃返钠骄嚯x是2.6公里，而運(yùn)輸?shù)较聣沃返钠骄嚯x則短至0.7公里。(3)粘土料粘土具有稍濕潤和可塑性，手搓成約2毫m粗細(xì)的細(xì)條，粘土顆粒中含35%的粘粒成分。1.5工程特性1.5.1水文條件流域面積：全流域面積為342.2km2，上游壩址以上流域面積為120.9km2；下游壩址以上流域面積為122.6km2。代表性流量：在P=20%時該流域在枯水期(11月～4月)施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及流量為31.9/32.2m3/s，在P=5%時該流域在汛期(5月～9月)壩體施工期臨時度汛量為980/990m3/s，上下游壩址多年平均流量分別為2.22/2.25萬m3，在P=2%時該流域上下游壩址正常運(yùn)用(設(shè)計)洪水標(biāo)準(zhǔn)及流量分別為1310/1320m3/s，在P=0.1%時該流域上下游壩址非常運(yùn)用(校核)洪水標(biāo)準(zhǔn)及流量分別為2390/2410m3/s。多年平均年徑流量：該流域上下游壩址多年平均年徑流量分別為7001/7096萬m3。洪量：該流域上下游壩址設(shè)計洪水洪量分別為3178/3205萬m3，上下游壩址校核洪水洪量分別為5840/5891萬m3。泥沙：上下游壩址多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為4.836/4.904萬t，流域上下游壩址多年平均含沙量為0.808/0.809kg/m3，上下游壩址多年平均推移質(zhì)年沙量為0.967/0.981萬t。1.5.2水庫水庫水位：該水庫上下游壩址校核洪水位分別為348.93/344.00m、設(shè)計洪水位分別為347.11/342.13m、正常蓄水位分別為347.00/342.00m、死水位分別為320.00/312.00m。庫容：正常蓄水位以下庫容為4569萬m3、死庫容為434萬m3、調(diào)節(jié)庫容為4135萬m3、總庫容為5211萬m3。庫容系數(shù)：58%。正常蓄水位時水庫面積：3.07km2?；厮L度：16.3km。調(diào)節(jié)特性：多年調(diào)節(jié)。水量利用系數(shù)：83.69%。1.5.3工程效益灌溉效益：該水庫可灌溉面積為7.82萬畝；其保證率為75%，灌溉年用水量(P=75%)為1546.6萬m3，多平均凈用水總量322.3萬m3。供水效益：多平均凈用水總量322.3萬（鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村）、城市年凈用水總量(P=95%)為4147.9萬（供水規(guī)模12萬）。1.5.4淹沒損失及工程永久占地由于水庫會造成淹沒損失，其中淹沒耕地為2037.12畝包括水田(P=50%)為1271.87畝、旱地(P=50%)為765.25畝、淹沒人口(P=10%)為565人、工程永久占地1477畝；其中占用耕地863畝（河灘地614畝）。1.5.5放水建筑物放水建筑物左干渠設(shè)計流量為1.95m3/s（木耳場泵站，總揚(yáng)程85m）、右干渠設(shè)計流量0.79m3/s（分層取水塔,閘孔尺寸1×1.5m）、田家灣干渠設(shè)計流量為0.93m3/s（田家灣泵站,總程216m）、下游校核洪水位為304.3m、下游設(shè)計洪水位為302.8m、發(fā)電流量為218m3/s、當(dāng)P=0.1%時泄洪流量為1550.0/1570.0m3/s、當(dāng)P=2%時泄洪流量為1140.0/1150.0m3/s、當(dāng)P=3.33%泄洪流量為810.0/816.0m3/s；可考慮更多方式下泄、水廠設(shè)計流量1.39m3/s（壓力鋼管直徑1.2m）。第2章壩體設(shè)計2.1壩址選擇由于其地質(zhì)環(huán)境與地貌特征相近，主要以泥質(zhì)巖為主體，并含有大量花崗巖及粘土成分。同時，上下兩岸的河道形態(tài)呈“V”字形狀，而在同一高度處，上側(cè)河道的橫向?qū)挾缺认聜?cè)更為顯著，但下部壩址對流域范圍的掌控較為穩(wěn)定，采用的是混凝土結(jié)構(gòu)。此舉既減小了大壩長度增長的需求，又提升了建造過程中的安全系數(shù)。然而，下端壩址的位置更廣、更加適合，使得庫容更大，同時也加大了大壩的總體規(guī)模，不過這也相應(yīng)增大了建設(shè)工程的復(fù)雜程度和所需的混凝土數(shù)量。因此，基于這兩種方案各自優(yōu)缺點(diǎn)權(quán)衡后，選擇上游水庫壩址。2.2壩軸線選擇水電站坐落于地質(zhì)條件復(fù)雜的地域，其地貌變化多樣，包括丘陵與低谷，易產(chǎn)生積水的區(qū)域。而每年三月至六月的期間為洪季及降雨量多的時節(jié)，所以確立大壩中心線及其位置對于選擇合適的壩址非常關(guān)鍵。周邊群山環(huán)繞，然而河流水利地勢和分支形狀并未過于險峻，需保證匯水區(qū)符合要求，同時盡量提升水利交通的暢通性能。在此三種壩軸線的選項(xiàng)里，選擇直線型作為此次設(shè)計方案。2.3壩型選擇使用面板式導(dǎo)流隧道的設(shè)計方案，因?yàn)橥ㄟ^使用面板式導(dǎo)流隧道可以適應(yīng)泥巖泥質(zhì)膠結(jié)和砂性巖表層土，可以有效減低挖掘工作的規(guī)模，從而節(jié)約了額外的建設(shè)成本。但是在此區(qū)域的環(huán)境下，地震抵抗能力偏弱，若要進(jìn)一步提升防震功效，改用面板堆石壩的可能性微乎其微且可能會影響到實(shí)際操作的基礎(chǔ)知識。相較之下，選用粘土心墻壩搭配傾斜墻結(jié)構(gòu)能提供更優(yōu)越的抗震特性，而這種方式的心墻布置面積較小，施工任務(wù)也相應(yīng)減輕，同時較高的墻壁占比也比較適度，受氣候變化的影響程度相對較輕。因此，對于該水庫的地質(zhì)條件而言，選擇粘土心墻壩型更為合適。2.4壩體設(shè)計2.4.1基本剖面的擬定基本剖面的確定涵蓋了上下游大壩的傾斜坡度、通道、頂高、頂寬、防滲與排水設(shè)計，以及細(xì)部構(gòu)造。一、確定壩坡及馬道依據(jù)基本數(shù)據(jù)評估，該水庫的校驗(yàn)洪水設(shè)定為348.93米，最小水深則被定義為312.00米，屬于中型水庫。其設(shè)計的過程包括：上游坡率確定為1:2.2，而下游坡率則設(shè)定為1:2.7，為了滿足水流自底部到頂部的過渡需求，我們必須對下游堤岸實(shí)施重復(fù)建設(shè)，間隔大約50米設(shè)置一次變化點(diǎn)。在設(shè)計過程中，采用1.5米寬度的通路及0.5米寬度的水平排水道。二、壩頂寬度按照SL274—2001《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：高壩頂寬可選為10-15m，中、低壩頂寬可選為5-10m，此大壩的壩頂寬度設(shè)計取10m。三、壩頂高程1.壩頂超高值由下式(2-1)計算：壩頂高程包括水庫靜水位和壩頂超高兩個部分，計算壩頂高程時應(yīng)按實(shí)際情況考慮，并選擇其最大值：（1）壩頂在正常運(yùn)行條件下的超高+設(shè)計水位；（2）壩頂在正常運(yùn)行條件下的超高+正常蓄水位；（3）壩頂在非正常運(yùn)行條件下的超高+校核洪水位；（4）壩頂在非正常運(yùn)行條件下的超高+地震安全加高+正常蓄水位。3.風(fēng)壅高度可按下式計算:4.波浪爬高計算：在非正常運(yùn)行環(huán)境情況下，我們通過以上公式計算得出：平均波高h(yuǎn)2%為0.55m，波長l為4.06m；而在正常運(yùn)作環(huán)境中，得到的結(jié)果是：平均波高h(yuǎn)2%為2.31m，波長l為7.81m。依據(jù)SL274-2001《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定了IV級的堤防需要使用以累計概率為百分之五(即R5%)來計算其爬坡的高度值。對于非正常情況下的運(yùn)作及正常狀況下分別對應(yīng)的是以下數(shù)值：當(dāng)考慮到非正常情況條件時，該比例應(yīng)被設(shè)定成R5%=0.83m;而在正常環(huán)境里則應(yīng)該取用R5%=2.43m的結(jié)果作為參考數(shù)據(jù)。各水位下正常與非正常運(yùn)用時的水位壅高值e：表2-1各水位下正常與非正常運(yùn)用時的水位壅高值表運(yùn)用情況非常運(yùn)用正常運(yùn)用正常水位0.000510.0026設(shè)計水位0.00050.0025校核水位0.00240.00048壩頂高程計算結(jié)果表如下：表2-2壩頂高程計算表運(yùn)用情況校核洪水位+非常運(yùn)用超高y正常蓄水位+正常運(yùn)用超高y正常蓄水位+非常運(yùn)用超高y靜水位H368355369R0.832.430.83e0.000480.00260.00051Ay1.13052.93261.1305壩頂高程+超高369.13357.43370.13根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001的規(guī)定，壩頂高程應(yīng)根據(jù)四種情況中最高的top值確定，最終確定壩頂高程為370.13m。四、設(shè)計防滲和排水結(jié)構(gòu)在本項(xiàng)目的工程設(shè)計中，采用粘土心墻作為主要的防滲結(jié)構(gòu)，其設(shè)計輪廓在上游和下游區(qū)域呈現(xiàn)對稱的左右布局。1.確定防滲體尺寸壩體防滲根據(jù)設(shè)計要求，本項(xiàng)目的天然粘土坡度上限為3，允許大壩的前部水頭可以再次達(dá)到26.01米。所以，必須確保心墻底部坐落在26.01/4=6.50m的位置上，為了滿足建設(shè)的需求并實(shí)現(xiàn)額外的設(shè)計目標(biāo)，將心墻頂部的厚度設(shè)為4米，一般的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為3米。同時，確定了上下的傾角為0.22，并且心墻頂部的寬度為7.05m，超過了6.05m的規(guī)定。此外，心墻頂部的設(shè)計高度必須超過事先計算的校核通行水位。因此，下游水位應(yīng)增加0.6米，以此確定心墻頂點(diǎn)的水準(zhǔn)點(diǎn)，即706米。最后，按照規(guī)范要求，在心墻頂部需要添加1米厚的保護(hù)層。2.明確排水系統(tǒng)的設(shè)備規(guī)格和結(jié)構(gòu)形式在設(shè)計中，必須利用溢洪道挖掘的石料構(gòu)建堆石體，并采用棱體排水系統(tǒng)。同時，為了確保安全性，最高水位須設(shè)定為682.19米，而第四級堤壩的高度也不能低于1.0米。堤壩頂部的寬度被設(shè)計為2米，內(nèi)坡的坡度為1:1.5，外坡的坡度為1:2，并且在表面需要鋪設(shè)砌石。第3章非溢流壩剖面設(shè)計這項(xiàng)水利樞紐工程被歸類為IV等小型工程。依據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（SL319-2018），初始設(shè)計的壩體高度應(yīng)當(dāng)在50至80米之間。大壩設(shè)計的關(guān)鍵考慮因素之一是風(fēng)化程度較高的區(qū)域，特別是中部和上部地區(qū)。在設(shè)計過程中，工程師會對地形狀況進(jìn)行詳細(xì)分析，以確保大壩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠。根據(jù)研究，大壩河床段建設(shè)基礎(chǔ)界面高程通常被確定為830.00米。為了確保大壩符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)并能夠承受風(fēng)化程度較高區(qū)域的挑戰(zhàn)，基礎(chǔ)設(shè)計需在風(fēng)化程度較高的區(qū)域設(shè)置，并根據(jù)實(shí)際地形情況確定建設(shè)基礎(chǔ)界面高程。一般峽谷水庫gD安全加高：如表3-1確定。表3-1壩頂安全加高表相應(yīng)水位水工建筑物級別安全級別校核洪水位設(shè)計蓄水位1I0.50.72、3II0.40.54、5III0.30.4壩頂高程計算參數(shù)見表3-2：表3-2壩頂高程計算參數(shù)表計算工況校核洪水位設(shè)計洪水位吹程（m）750750計算風(fēng)速（m/s）11.517.3水庫水位（m）898.2896.66為確保在校核水位時的凈化空間需求，設(shè)計方案中在溢流壩段的頂部構(gòu)建了交通橋經(jīng)過精確計算，確定了壩體頂部的高程為899.0米，稍微超過了校核洪水位計算的898.4米。這表明在設(shè)計中考慮到了潛在的水位上升，確保了壩體的安全性和穩(wěn)定性。通過這一結(jié)果，可以看出在設(shè)計階段對于洪水位等關(guān)鍵參數(shù)的準(zhǔn)確計算和考量對于工程的可靠性至關(guān)重要。為了確保交通的便利性和左岸排沙的需求，設(shè)計中計劃將壩頂?shù)膶挾榷?米。(3)壩底寬根據(jù)設(shè)計規(guī)范的要求，上游壩坡的斜率應(yīng)為1:0.2，下游壩坡的斜率為1:0.8。同時確定了n=0.2，m=0.8，以及853.50米的高程。根據(jù)這些參數(shù)和設(shè)計規(guī)范，可以計算出壩底所需的寬度。（4）坡折點(diǎn)壩體斷面圖3-1：圖3-1非溢流壩剖面圖第4章溢流堰段設(shè)計溢流壩段的設(shè)計參數(shù)如下：其凈寬度為2828米，擁有9個溢流孔，堰頂?shù)母叱淘O(shè)定為5米。閘墩的厚度為1米，同樣，邊墩的厚度也設(shè)計為1米。消能方面，采用消力池底流消能的方式。4.2.1頂部曲線段本設(shè)計中堰頂曲線選用了WES溢流曲線，頂部曲線由三段圓弧構(gòu)成。在詳細(xì)的堰頂曲線圖表和公式展示中，我們可以清晰地看到這種設(shè)計的具體形式和參數(shù)設(shè)置，這為工程實(shí)施提供了重要的參考依據(jù)。通過對堰頂曲線的詳細(xì)描述和呈現(xiàn)，我們可以更好地理解其在水利工程中的應(yīng)用和效果，進(jìn)一步提高設(shè)計的準(zhǔn)確性和可靠性。（4-2）圖4-1堰頂曲線圖4.2.2中間直線段水平段和反弧段相切，且它們的坡度與下游保持一致，由此可以推斷，中部區(qū)域的傾斜坡度比率為1:0.8。。4.2.3反弧段本設(shè)計采用底流消能，其反弧段的底部與消能池底板相連。計算過程如下：在設(shè)計中，消力池的末端使用了漸變坡的挖掘方法，并且與主河床相連接。緩坡的最低點(diǎn)高度為849.1米，而下游的水位則是857.8米。(3)消力池底板厚度經(jīng)過測算，消力池底板的厚度需要設(shè)定在不同部位。抗沖擊計算得出的厚度最大值為1.37m，因此設(shè)計中選擇底板前部為2m，尾部逐漸減小至1.5m。(4)消力池尾坎為了達(dá)到排水需求，我們需要確定適當(dāng)?shù)乃桓叨葋肀苊獬练e物的堆積。但是，設(shè)置過高會給項(xiàng)目帶來負(fù)面效應(yīng)。若消力坎被移除，那么大流速下的消能效率就不能得到保障。因此，我們將水位的設(shè)定定在了1.30米的位置。消力池深S=3.5m,消力池底板厚度t=2m，消力池長度Lsj非溢流壩段應(yīng)力計算及穩(wěn)定性分析5.1應(yīng)力計算本設(shè)計涉及應(yīng)力與穩(wěn)定性分析，這包括對標(biāo)準(zhǔn)蓄水位和設(shè)計洪水位這一基本設(shè)計組合的分析，同時也包括了核準(zhǔn)洪水位和地震荷載這一非常規(guī)設(shè)計組合的分析。具體計算所需的參數(shù)如表5-1。表5-1參數(shù)選取表參數(shù)混凝土容重設(shè)計洪水位泥沙內(nèi)摩擦角校核洪水位壩前淤沙厚度單位KN/m3m度mm取值24896.6615898.217.2參數(shù)壩前淤沙高程死水位水的容重淤沙的浮容重采用C20軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值單位mmKN/m3KN/m3Mpa取值8708729.81824.6續(xù)表5-1參數(shù)選取表參數(shù)混凝土層面抗剪斷摩擦數(shù)壩基與基巖的抗剪斷摩擦系數(shù)地震設(shè)計荷載壩基與基巖的抗剪斷凝聚力混凝土層面抗剪斷凝聚力單位度MpaMpa參數(shù)混凝土層面抗剪斷摩擦數(shù)壩基與基巖的抗剪斷摩擦系數(shù)地震設(shè)計荷載壩基與基巖的抗剪斷凝聚力混凝土層面抗剪斷凝聚力取值0.90.82VI0.480.95荷載計算在進(jìn)行壩基面上的計算時，采用的方法是按照單寬進(jìn)行計算。這種計算方法能夠有效地評估荷載對壩體的影響，為工程設(shè)計提供重要參考依據(jù)。通過按照單寬進(jìn)行計算，能夠更加準(zhǔn)確地估算荷載對整個結(jié)構(gòu)的影響，從而確保工程的穩(wěn)定性和安全性。因此，在進(jìn)行壩基面上的荷載計算時，按照單寬進(jìn)行計算的方法是一種有效和可靠的方式。5.1.1正常蓄水位（1）自重W（2）靜水壓力（3）揚(yáng)壓力其位于上游的壩面上作用的水頭是H1，而排水口的位置則是在中心位置其水頭為H2+α（（4）波浪壓力已知L=6.26mhl=0.53m，則h1%=0.65大壩單寬浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值為：（5）泥沙壓力通常情況下，大壩單寬的泥沙總壓力可根據(jù)以下公式來計算：水平：鉛直：5.1.2設(shè)計洪水位（1）自重（2）靜水壓力在設(shè)計供水位下上游水位（3）揚(yáng)壓力上游的水深H（4）波浪壓力（5）泥沙壓力水平：鉛直：5.1.3校核洪水位（1）自重（2）靜水壓力（3）揚(yáng)壓力上游的水深H1=898.20-830=68.20m（4）波浪壓力在校核洪水位下，L=4.18m，在進(jìn)行自由波動的波浪運(yùn)動計算時，必須遵循深水波的規(guī)范，這是非常關(guān)鍵的。在計算單寬波浪壓力時，需要采用標(biāo)準(zhǔn)計算值來確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。只有嚴(yán)格遵循這些規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，我們才能得到符合實(shí)際情況的可靠計算結(jié)果。因此，在進(jìn)行波浪運(yùn)動計算時，務(wù)必謹(jǐn)慎并嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以確保研究結(jié)果的科學(xué)性和可靠性。（5）泥沙壓力在進(jìn)行校核洪水位條件時，泥沙的壓力狀態(tài)與正常蓄水位時一致，不會發(fā)生顯著變化。這意味著在確定洪水位條件下，我們可以保持相同的泥沙壓力狀態(tài)，無需過多擔(dān)心壓力狀態(tài)的變化帶來的影響。這種穩(wěn)定性可以為相關(guān)工程設(shè)計和水資源管理提供重要的參考，以確保系統(tǒng)在面臨洪水情況下能夠有效運(yùn)作并保持穩(wěn)定。水平：鉛直：5.1.4地震情況在進(jìn)行地震校驗(yàn)檢測時，需要核實(shí)正常蓄水位條件下的慣性力和額外水壓力要求，以確保在執(zhí)行檢測時滿足相關(guān)要求。這些要求對于確保結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時的安全性至關(guān)重要，因此必須嚴(yán)格執(zhí)行并進(jìn)行有效監(jiān)測。地震校驗(yàn)檢測是保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的重要步驟，只有確保要求的滿足才能有效應(yīng)對地震帶來的挑戰(zhàn)。因此，在進(jìn)行地震校驗(yàn)檢測時，務(wù)必嚴(yán)格遵守相關(guān)要求，以確保結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時能夠承受住挑戰(zhàn)。（1）地震慣性力本次設(shè)計在確定地震烈度基準(zhǔn)時選擇了較高的7度作為計算標(biāo)準(zhǔn)，明顯高于基礎(chǔ)要求的6度。此外，考慮到壩體的高度達(dá)到了69.9米，因此采用擬靜力法進(jìn)行計算。這些舉措旨在確保壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，從而保障工程的順利進(jìn)行和長期運(yùn)行。公式如下所示：在分塊時：各個分塊的計算值以及彎矩見下表5-2：表5-2分塊彎矩值編號ⅠⅡⅢ單位總計力臂L347.820mα1.621.301.34G914KNF40343.01KN2彎矩M1337.43kN4（2）地震動水壓力因此，在單位寬度上，地震引起的水壓力P0作用點(diǎn)位于水面以下0.54H1處力矩為：M表5-3列出了具體的荷載組合，而表5-4則展示了計算的結(jié)果。表5-3荷載組合表荷載組合基本荷載特殊荷載考慮情況正常蓄水位設(shè)計洪水位校核洪水位地震情況荷載自重√√√√靜水壓力√√√√泥沙壓力√√√√揚(yáng)壓力√√√√浪壓力√√√√冰壓力凍冰壓力地震荷載√表5-4荷載計算值荷載效應(yīng)自重靜水壓力浪壓力字母WWWPPPPP單位KNKNKNKNKNKNKNKN正常蓄水位99362650.872619.220723.632708.794144.732167.0312.13設(shè)計洪水位99362650.872619.221793.63139.644359.132511.7112.13校核洪水位99362650.872619.222814.333790.784562.873032.624.92地震荷載99362650.872619.220723.632708.794144.732167.0312.13荷載效應(yīng)揚(yáng)壓力泥沙壓力地震慣性力地震動水壓力字母UUUUPPFP單位KNKNKNKNKNKNKNKN正常蓄水位13809.05610.67916.012742.94701.01140.2設(shè)計洪水位14866.76608.61912.922733.68701.01140.2校核洪水位16335.81594.49891.732670.23701.01140.2地震荷載13809.05610.67916.012742.94701.01140.22043156.22（1）正常蓄水位將正常蓄水位的荷載計算值以及彎矩計算值整理并記錄在表格5-5中：表5-5正常蓄水位荷載及彎矩計算值荷載效應(yīng)自重靜水壓力浪壓力地震動水壓力字母WWWPPPPPP方向↓↓↓→←↓↓→→荷載（99362650.872619.220723.632708.794144.732167.0312.13156.22力臂（22.2526.822.85-32.57.8326.82-17.45-65力矩（22107671094.46206964.72-673517.9821209.83111161.66-370814.67-788.45-4670.98荷載效應(yīng)揚(yáng)壓力泥沙壓力地震慣性力字母UUUUPPFFF方向↑↑↑↑→↓→→→荷載（13809.05610.67916.012742.94701.01140.2403.943.11596力臂（0-26.95-27.95-5.98-2026.82-34.5-7.83-20.5力矩（0-16457.56-25602.48-16402.78-14020.23760.16-13934.55-337.47-32718總鉛直力：總水平力：揚(yáng)壓力：（2）設(shè)計洪水位荷載計算值以及彎矩計算值如下表5-6：表5-6設(shè)計洪水位荷載及彎矩計算值荷載效應(yīng)自重靜水壓力字母WWWPPPP方向↓↓↓→←↓↓荷載99362650.872619.221793.63139.644359.132511.71力臂22.2526.822.85-33.338.4326.82-17.45力矩22107671094.46206964.72-726380.6926467.17116911.87-43829.34荷載效應(yīng)揚(yáng)壓力浪壓力泥沙壓力字母UUUUPPP方向↑↑↑↑→→↓荷載14866.76608.61912.922733.6812.13701.01140.2力臂0-26.95-27.95-5.98-66.66-2026.82續(xù)表5-6設(shè)計洪水位荷載及彎矩計算值荷載效應(yīng)揚(yáng)壓力浪壓力泥沙壓力力矩（0-16402.04-25516.11-16347.41-808.59-14020.23760.16總鉛直力：總水平力：揚(yáng)壓力：（3）校核洪水位荷載計算值以及彎矩計算值如下表5-7：表5-7校核洪水位荷載及彎矩計算值荷載效應(yīng)自重靜水壓力字母WWWPPPP方向↓↓↓→←↓↓荷載（99362650.872619.222814.333790.784562.873032.62力臂（22.2526.822.85-34.19.2726.82-17.45力矩（22107671094.46206964.72-777968.6535140.53122376.17-52919.22荷載效應(yīng)揚(yáng)壓力浪壓力泥沙壓力字母UUUUPPP方向↑↑↑↑→→↓荷載（16335.81594.49891.732670.2312.13701.01140.2力臂（0-26.95-27.95-5.98-68.2-2026.82力矩（0-16021.51-24923.85-15967.98-827.27-14020.23760.16總鉛直力：總水平力：揚(yáng)壓力：（4）地震情況總水平力：5.2穩(wěn)定分析《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（SL319—2018）規(guī)定了計算壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的相關(guān)公式，其中包括抗剪強(qiáng)度公式和抗剪斷強(qiáng)度公式。這些公式的使用能夠確保壩基面在受到外部力作用時具有足夠的抗滑性，從而保障壩體的穩(wěn)定性和安全性。在進(jìn)行壩基面設(shè)計時，需要按照規(guī)范中的要求對抗剪強(qiáng)度和抗剪斷強(qiáng)度進(jìn)行計算，采取合適的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，從而確保工程質(zhì)量和安全，壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)如下：1）基本組合正常蓄水位：設(shè)計洪水位：2）偶然組合校核洪水位：地震情況：應(yīng)力分析實(shí)施對于重力壩而言，關(guān)鍵在于評估其結(jié)構(gòu)所需承受的應(yīng)力強(qiáng)度，以此作為確保工程設(shè)計質(zhì)量和安全性的重要依據(jù)。本研究采納材料力學(xué)的強(qiáng)度理論，將其運(yùn)用于應(yīng)力分析過程。在設(shè)定σy為水平直線形態(tài)的前提下，應(yīng)用偏心受壓方程式對壩體的上下游側(cè)邊緣進(jìn)行豎直應(yīng)力評估。式中：σWM—計算截面上所有荷載產(chǎn)生的力矩對截面形心軸的累積總和，kN·m。B正常蓄水位豎向正應(yīng)力σσ壩基水平壓力PP壩基揚(yáng)壓力PP依據(jù)查詢的水利工程數(shù)據(jù)，得到參數(shù)n=0.2和m=0.8?；谶@些參數(shù)，進(jìn)行以下應(yīng)力的計算。σστσσ根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（SL319—2018）要求：σ-100kpa<σ本設(shè)計σyu=389.54kpa校核洪水位同理可得校核洪水位下得各個應(yīng)力值。σσPPPPσσττσσ按照中國水利部發(fā)布的《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（SL319—2018）的規(guī)定：σ-100kpa<σ滿足要求。第6章細(xì)部構(gòu)造在本研究中，我們選擇了“U”型紫銅片作為主要止水材料，并配合使用651型橡膠材料作為止水帶。紫銅片沿壩體上游結(jié)構(gòu)邊緣線延伸了0.5米，而橡膠止水帶則沿壩體下游結(jié)構(gòu)邊緣線延伸了1米。此外，我們還將止水片與壩基連接管埋設(shè)于基巖面下方0.5米處。通過結(jié)構(gòu)使用紫銅片和橡膠止水帶的組合來保證止水效果，同時確定各材料的延伸長度和連接埋設(shè)位置，我們最終確保了壩體的止水性能。這種組合方案的選擇和設(shè)計對于確保工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性具有重要意義。為了增強(qiáng)生活便捷性，計劃在壩體結(jié)構(gòu)上安裝欄桿，欄桿的設(shè)計高度為1.2米，并將在壩體的上下游兩側(cè)進(jìn)行均勻設(shè)置。另外，在溢流堰的頂部，將建造一座人行橋，該橋具有6米的車道寬度，是一座雙跨度的結(jié)構(gòu)，每側(cè)跨度為14米。人行橋采用C30級鋼筋混凝土現(xiàn)場澆筑的T型梁結(jié)構(gòu)，其中T型梁的高度為60厘米，肋板厚度為15厘米，以確保滿足工程的泄洪需求并順利通過驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。在整個區(qū)域中，均使用了C15級埋石混凝土，該混凝土的坍落度控制在5至8厘米范圍內(nèi)。混凝土的組成成分包括水泥、砂、水、骨料等基本材料。設(shè)計中采用了一定厚度的防滲面板和混凝土結(jié)構(gòu)，以確保工程的穩(wěn)定性和可靠性。為了防止水的滲透，上游界面的防滲面板厚度被設(shè)計為1.50米，而基礎(chǔ)墊層河床部分則采用了2米厚的常態(tài)C20W6混凝土結(jié)構(gòu)。這樣的設(shè)計不僅可以有效地預(yù)防因水滲透而導(dǎo)致的問題，還可以提供足夠的支撐和保護(hù)，確保工程在長期運(yùn)行中能夠保持穩(wěn)定和可靠。表6-1混凝土主要設(shè)計指標(biāo)表混凝土種類大體積埋石混凝土墊層常態(tài)混凝土閘墩常態(tài)混凝土上游面防滲常態(tài)混凝土溢流面防沖常態(tài)混凝土強(qiáng)度等級C2815C2820C2820C2820C2835級配三二二二二抗?jié)B等級W4W6W6W6W628ｄ極限拉伸（×104）≥0.75≥0.75≥0.75≥0.75≥0.75容重（≥24≥24≥24≥24≥24備注在大壩內(nèi)部，設(shè)計了排水綠色景觀系統(tǒng)，包括排水溝和滲溝，以確保水流順暢。左右兩岸