水工建筑物重力坝课程设计

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1、水工建筑物课程设计 1 第一章 基本资料 1.1 工程概况 顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘 陵区，最窄处仅 10 余公里。通过礼河、洲河及输水渠道，可通向唐山市；经还乡河、陡河可 通秦皇岛市。为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水，国家决定修建顺河水库。顺河水库位于 河北省唐山、 承德两地区交界处， 坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上， 控制流域面积 33700 平方公里，总库容为 25.5 亿立方米。水库距迁西县城 35 公里，有公路相通。 水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山 地区工农业及城市人民生活用水，结合

2、引水发电，并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前竣 工获得收益，尽早建成。 根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为 I 级建筑物， 其它建筑物按 II 级建筑物考虑。 1.2 水文分析 1.年径流：顺河水量较充沛，顺河站多年平均年径流量为 24.5 亿立方米占全流域的 53%，年 内分配很不均匀，主要集中在汛期七、八月份。丰水年时占全年 5060%，枯水年占 3040%， 而且年际变化也很大。 2.洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六 次大水，其中 1883 年最大，由红痕估算洪峰流量约为 2440027400m /s，实测的

3、 45 年资料中 最大洪峰流量发生在 1962 年为 18800m /s。 3.泥沙：本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径 0.0375 毫米，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份， 主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为 1825 万吨 多年平均含沙量 7.45 公斤/立方米。推移质缺乏观测资料。可计入前者的 10%，这样总入库沙 量为2010万吨。淤砂浮容重为0.9 吨/立米，内摩擦角为12度。淤砂高程157.5 米。 1.3 气象条件 库区年平均气温为 10左右，一月份最低月平均产气温为零下 6.8，绝对最低气温达零 下 21.7(1969 年)7 月份最高月平均气

4、温 25，绝对最高达 39(1955 年)，本流域无霜期较 短(90180 天)冰冻期较长(120200 天)， 顺河站附近河道一般 12 月封冻， 次年 3 月上旬解冻， 封冻期约 70100 天， 冰厚 0.40.6 米， 岸边可达 1 米， 流域内冬季盛行偏北风， 风速可达七、 八级， 有时更大些， 春秋两季风向变化较大夏季常为东南风， 多年平均最大风速为 21.5 米/秒， 水库吹程 D=3 公里。 1.4 工程地质 库区地质：顺河水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子一 带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。第四 大岩层(A

5、r I 4)为角闪斜长片麻岩。具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、 石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较 好，总厚度 185 米左右。岩石物理力学性质：岩石容重为 2.682.70 吨/立米，饱和抗压强度， 弱风化和微分化岩石均在 650 公斤/厘米 2 以上，有的可达 1100 公斤/厘米 2，混凝土与岩石的 磨擦系数微分化及弱风化化下部，可取 f=1.10、c=7.5kg/cm2。 地震：库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微繁。弱震仍不断发生，其中 1936 年和 1976 年两次发生 6 度左右地震， 1977 年 6 月国家

6、地震局地震地质大队对本区域地震问题作了鉴定， 水库的基本烈度为 6 度，考虑到枢纽的重要性，和水库激发地震的可能性拦河坝设防烈度采 用 7 度。 水工建筑物课程设计 2 第二章 坝体剖面拟定 2.1 剖面拟定原则 1、设计断面要满足稳定和强度要求； 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。 重力坝的基本剖面是指在自重、静水压力和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强 度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如图 21 所示，在已知坝高 H、水压力 P、抗剪强 度参数 f、c 和扬压力 U 的条件下，根据抗滑稳定和强度要求，可以求得工程量最小的三角形 剖面尺寸。 图 2-1 重力坝的基本剖面图示 2.2 拟定实用剖面 2.2.1 确定坝顶高程 1、超高值h 的计算 坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，防浪墙顶至设 计洪水位或校核洪水位的高差h，可由式（2-1）计算。 h = h1% + hz + hc （2-1） h防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高