1、1 页目 录摘要 .1前言 .2第一部分 设 计说明书1 工程概况 .31.1 工程地理位置 .31.2 流域概况 .31.3 工程任务与规模 .32 基本资料 .42.1 水文气象 .42.2 坝址与地形情况 .112.3 工程枢纽任务与效益 .123 枢纽布置 .133.1 枢纽组成建筑物及其等级 .133.2 坝线、坝型选择 .143.3 枢纽布置 .174 洪水调节 .194.1 基本资料 .194.2 洪水调节基本原则 .224.3 调洪演算 .234.4 调洪计算结果 .275 非溢流坝剖面设计 .285.1 设计原则 .285.2 剖面拟订要素 .285.3 抗滑稳定分析与计算
2、.315.4 应力计算 .332 页6 溢流坝段设计 .366.1 泄水建筑物方案比较 .366.2 工程布置 .376.3 溢流坝剖面设计 .386.4 消能设计与计算 .417 细部构造设计 .427.1 坝顶构造 .427.2 廊道系统 .437.3 坝体分缝 .447.4 坝体止水与排水 .457.5 基础处理 .467.6 混凝土重力坝的分区 .47第二部分 计算说明书1 洪水调节 .491.1 调洪演算 .491.2 调洪计算结果及分析 .632 非溢流坝段计算 .642.1 非溢流坝段经济剖面尺寸拟定 .642.2 重力坝非溢流坝段主要荷载 .682.3 抗滑稳定分析 .752.
3、4 抗剪断强度计算 .782.5 应力分析计算 .803 溢流坝段设计 .843.1 顶部曲线 .843.2 反弧 段 .864 消能防冲设计 .874.1 洪水标准和相关参数的选定 .884.2 水舌抛距计算 .893 页4.3 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 .90致 谢 .92参 考 文 献 .931 页BJ 重力坝毕业设计学 生：晁 阳指导老师：蒋定国三峡大学水利与环境学院摘要：BJ 一级水电站位于鹤峰县北佳镇柳月坪，流域面积共 303.4km2。该工程开发任务以发电为主，兼顾防洪。设计中，基于给定的地质及水文气象等资料，首先进行了重力坝坝型的选择，选取了混凝土实体重力坝坝型；然后进行
4、了水库水位调洪演算，调得设计洪水位 647.8m，校核洪水位 649.8m；还对挡泄水建筑物的剖面进行设计，确定坝高为117m，采用 312m 表孔溢流，并对挡水坝段进行抗滑稳定分析及坝体应力分析，结果均满足要求；最后还对大坝进行细部构造设计，并阐述了关于消能防冲的方案。Abstract: BJ river hydropower is located of Hefeng month County town of North JiaLiu Ping, the basin area of 303.4km2.This project development, giving priority to t
5、he task to power of flood control.The design of this project is based on the data of geological and hydrological and meteorological which is given, first select the solid concrete gravity dam to be the type of gravity, and then make the calculus of floodind the reservoir water level ,the result is t
6、he design flood level 647.8m and Check flood level 649.8m; also design the water discharge structure with surface hole which size 312m overflow and water retaining structure to determine the dam height is 117m and water retaining dam stability analysis for the dam and stress analysis, the results ar
7、e satisfied Requirements; Finally, detailed structural design of the dam, and elaborated on the energy dissipation of the program.关键词：枢纽布置 混凝土重力坝 剖面设计 荷载计算 稳定分析 应力分析Keywords：Ground-handling project layout concrete gravity dam Profile design the load calculation stability analysis stress analysis2 页前
8、言本次毕业设计是根据根据教学要求，对水利水电专业本科毕业生进行的最后一项教学环节。本毕业设计内容为 BJ 水利枢纽工程，它基本包括了一般水利枢纽所需进行的坝工初步设计的全过程。BJ 位于鄂西南的恩施自治州鹤峰县西部，属洞庭水系，为澧水二级支流、溇水上游右岸支流。流域总面积 373.4km2，干流全长 41.4km，天然落差 728m，平均坡降 9.3。流域地处亚热带湿润季风气候区，雨量充沛，多年平均降雨量 1986.4mm，森林覆盖率在50%以上。BJ 一级电站坝址位于鹤峰县北佳镇柳月坪，控制流域面积 303.4km2，占全流域面积的 81.3%，坝址多年平均流量 12.6m3/s，年径流量
9、3.97 亿 m3。水库为流域龙头水库，具有年调节性能，正常蓄水位 647.5m，总库容 0.96 亿 m3；混凝土重力坝最大坝高 117m，岸边地面式厂房装机 2 台，总装机容量 30MW，多年平均发电量 0.88 亿 kWh，增加下游梯级多年发电量 903 万 kWh。BJ 一级水电站地处 BJ 中下游河段，位于湖北省恩施自治州鹤峰县境内。电站下距鹤峰县城公路里程 10.08km（经 BJ 二级水电站） ，离州城恩施183km，至省城武汉 625km。电站主要建筑物由大坝（非溢流坝段、溢流坝段） 、电站厂房组成。本工程建成投产后，具有可观的经济效益。在经营管理效益方面，电站装机容量为 30
10、MW，一方面为工、农业和人民生活用电提供了保障，另一方面可以利用电费收入，使自身得以发展。另一方面，BJ 一级水库建成后，可形成 18603830 亩的人工养殖水域，利用 BJ 流域气候温和湿润、雨量丰沛、光照充足、天然饵料丰富的自然条件，采用水库渔业精养及网箱养殖进行渔业规模生产，可改变鹤峰县渔业生产落后的面貌，满足人民群众膳食多样化的生活需要，还可以利用绿化、美化工程环境，发展旅游事业等等。BJ 一级水库坝址距鹤峰县城约 10km，水库建成后与先期建设的 BJ 二级水库梯级衔接，形成以鹤峰县城为中心，北有幽谷深涧的溇水咕噜溪、南靠深山明珠八峰山、西依BJ 人工湖泊，集自然景观、园林景观、湖
11、光山色于一体的旅游景观新格局，将极大地丰富城乡居民的休闲生活，对鹤峰旅游业的发展也将起到积极的促进作用。因此工程建成3 页后不仅可以保护广大的农田和城镇，免受洪水和渍涝灾害，而且具有很好的社会经济效益。大坝为混凝土实体重力坝，轴线全长 277m，坝顶高程为 650m，最大坝高 117m。泄洪坝段位于河床中部，两侧为挡水坝段。电站采用右岸引水式，电站厂房布置在右岸，安装 2 台水轮机。水库的防洪库容，可满足本工程 2000 年防洪标准。设计的基本内容包括调洪演算，枢纽布置设计，混凝土重力坝剖面设计，溢洪道设计，消能计算及细部构造设计等。根据设计总要求，设计内容偏重于坝型选择与主要建筑物的设计，而
12、由于时间关系对建筑物中电站厂房坝段的设计及施工导流设计两部分设计这里不进行叙述。本书在阐述过程中，尽可能的配置了许多的插图、附表和附录，以供参阅。本次设计期间要特别感谢指导老师蒋定国老师的悉心指导。由于时间仓促，限于本人的水平以及以前从未进行过工程实践缺乏经验，特别是对本设计的工程所在地也未进行过实地考察，因此，书中如有不当和错误之处，恳望各位老师和读者谅解予以指正。第一部分 设计说明书1 工程概况1.1 工程地理位置BJ 一级水电站地处 BJ 中下游河段，位于湖北省恩施自治州鹤峰县境内。电站下距鹤峰县城公路里程 10.08km（经 BJ 二级水电站） ，离州城恩施 183km，至省城武汉 6
13、25km。1.2 流域概况BJ 位于鄂西南的恩施自治州鹤峰县西部，属洞庭水系，为澧水二级支流、溇水上游右岸支流。流域总面积 373.4km2，干流全长 41.4km，天然落差 728m，平均坡降9.3。流域地处亚热带湿润季风气候区，雨量充沛，多年平均降雨量 1986.4mm，森林覆盖率在 50%以上。4 页1.3 工程任务与规模BJ 一级水电站以发电为主，兼有航运、养殖和旅游等综合效益。电站坝址位于鹤峰县北佳镇柳月坪，控制流域面积 303.4km2，占全流域面积的 81.3%，坝址多年平均流量12.6m3/s，年径流量 3.97 亿 m3。水库为流域龙头水库，具有年调节性能，正常蓄水位647.
14、5m，总库容 0.96 亿 m3；混凝土面板堆石坝最大坝高 115.3m，岸边地面式厂房装机 2台，总装机容量 30MW，多年平均发电量 0.88 亿 kWh，增加下游梯级多年发电量 903万 kWh。2 基本资料2.1 水文气象2.1.1 流域概况BJ 位于恩施自治州鹤峰县境内，在东经 1094511001、北纬 29483002之间。属溇水上游右岸的一级支流，发源于太平乡文家河。河流呈东西向，自西向东北流经太平乡，在左岸八家河纳入支流许老河后，河流南折经北佳镇、蓉美镇于鹤峰县城鹤峰水文站下游 2km 处汇入溇水。其主要支流有小干溪、大溪、许老河、田家河、五马溪，河流全长 41.4km，控制
15、流域面积 373.4km2，平均坡降 9.3。BJ 地势西北高，东南低，西临酉水上游的白水河。西面分水岭一天门最高海拔高程为 1920m，一般均在 1700m 左右，河流总落差 1134m。两岸小支密布，河谷深切，基岩裸露，岩溶地貌发育，约占流域总面积的 1/5。上游高山峻岭人烟稀少，中、下游山间台地稍有农田种植，故人类垦殖对自然环境影响不大。森林覆盖率约为 60%，植被良好，泥沙来源不多。BJ 一级水电站工程坝址位于下游北佳镇柳月坪村，下距在建工程二级水电站坝址约8.7km，距 BJ 口 12.3km，控制集水面积 303.4km2。坝址以上河长 29.1km，河流平均坡降13.1，总落差
16、658m。溇水流域属亚热带湿润气候，支流 BJ 雨量充沛，气候温和。因流域内无气象台站，5 页故依据附近的鹤峰气象站观测资料统计，多年平均气温 15.4，极端最高气温 40.7（1959 年 8 月 23 日） ，极端最低气温-10.1（1977 年 1 月 30 日） 。其气象特征值见表 2-1-1。表 2-1-1 鹤峰县气象站气象要素统计表项 目 单 位 鹤 峰多年平均降水量 mm 1684.5历年最大 1d 降水量 mm 277.8多年平均蒸发量 mm 1000.5多年平均气温 15.4历年极端最高气温 40历年极端最低气温 -10.1多年平均相对湿度 % 81多年平均风速 m/s 0.
17、6历年最大风速/风向 m/s 14.0/ENE流域降水受山区地形及山地影响，有随地势增高而递增的特征。经统计（1962年1985 年）流域多年平均年降雨量 1986.4mm，鹤峰站以上流域多年平均年降雨量1770.6mm（1961 年1985 年） 。年月降雨量见表 2-1-2。表 2-1-2 鹤峰、BJ 一级坝址流域年、月平均降雨量表各 月 平 均（mm）站 址一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二年平均（mm）鹤 峰 30.7 40.3 79.1 158.1 225.2 277.6 323.4 211.5 180.4 134.1 74.4 35.9 1770.66 页一级坝址
18、34.8 41.4 86.4 179.6 250.9 297.5 357.4 235.3 228.8 154.6 80.3 39.4 1986.4由上表可见流域内降雨量主要集中在 410 月，约占全年降雨量的 85.6%，尤以 7 月份为多，是流域暴雨多发季节。设计流域内无雨量站，但流域周边有鹤峰、太平镇、中营、雪落寨等雨量站；鹤峰站以上流域内有鹤峰、中营、坪山、燕子坪、大坪等雨量站，基本能控制流域降雨。2.1.2 径流BJ 属山溪性河流，径流主要由降雨所至。BJ 流域无实测径流资料，径流系列是依据BJ 口附近的干流溇水鹤峰站 19601998 年实测径流资料，以流域面积和雨量比（196219
19、85 年资料）为参数推算。其中，19621985 年各年借用两流域各月实测雨量比值推算，19601961 年、19861998 年因受资料条件所限，均借用 19621985 年多年平均月雨量比推算。由此统计得 BJ 一级坝址多年平均流量为 12.6m3/s，平均年径流量3.97 亿 m3。鹤峰站及 BJ 一级坝址年、月平均流量见表 2-1-3表 2-1-3 坝址、鹤峰站年、月平均流量表各 月 平 均 流 量（m 3/s）地址一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二年平均(m3/s)坝址 2.50 3.88 7.77 13.1 18.9 22.0 30.5 15.8 15.6 11.1
20、 6.99 3.02 12.6鹤峰 4.71 7.94 14.6 25.1 37.5 45.7 56.1 27.5 27.6 20.2 13.0 5.73 23.9由上表可见，由鹤峰站推算的多年平均流量系列中，径流年内分配主要集中在汛期（410 月） ，约占全年径流量的 84.6%，113 月为枯水期，其径流年内分配基本与流域降雨量年内分配相吻合。推算的坝址径流系列具有一定的代表性，基本能反映本流域的降雨量特征。2.1.3 洪水7 页本流域无实测流量资料，坝址设计洪水推算方法与径流一致，也是由邻近溇水干流鹤峰站设计洪水移置法和设计流域暴雨洪水法多种方法推算。(1)暴雨洪水法流域内及周边有鹤峰、
21、太平镇、雪落寨、沙坪、中营等雨量站，收集至 1998 年，分别有 3734 年资料。统计年最大 1h、6h、24h 设计暴雨量，采用“湖北省暴雨洪水查算图表”法中的瞬时单位线法推算坝址设计洪水。成果见表 2-1-4。表 2-1-4 鹤峰站、坝址暴雨洪水成果表各频率（P%）设计洪峰流量（m 3/s） 备 注站名0.05 0.1 0.2 1 2 -鹤峰 - 4092 - 2790.5 - 采用 BJ 二级水电站可行性研究阶段成果一级坝址 2770 2570 - - - 本次成果(2)鹤峰站设计洪水移置法鹤峰站实测流量资料为本坝址推算洪水的依据。鹤峰站有 19601998 年已刊布的 39年实测洪水
22、及调查到的历史洪水组成的不连序系列（历史洪水按大小顺序排位为 1788 年、1909 年、1911 年、1912 年、1935 年、1949 年、1955 年、1930 年） ，其中 1962 年洪水提为历史洪水处理。本次经对该站实测系列的各年最大、次大洪水的洪峰及最大 W24h、W72h 洪量统计及相应的 QW24hW72h 关系分析，以峰型为参数所作的峰、量相关关系较好。历史洪水各年相应各时段洪量由峰、量关系线平均型插补。以独立取样法分别组成最大洪峰流量及各时段洪量的不连序系列。峰、量频率统计：实测系列按式 计算经验频率，历史洪水经验频率10%mPn按 计算，由三点法计算统计参数， PIII 型适线外延推算得设计洪水成10MPN果见表 2-1-5。见图 2-1-42-1-6。
