重力坝坝顶超高计算书实用标准格式.docx
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重力坝坝顶超高计算书实用标准格式
混凝土重力坝坝顶超高计算书标准格式
工程设计分院坝工室
2006.3.
核定:
审查:
校核:
编写:
——水电站工程(或水库工程、水利枢纽工程)
混凝土重力坝坝顶高程计算书
计算说明
适用范围(设计阶段)
本计算书仅适用于工程设计阶段的(坝型)坝顶超高/高程计算。
工程概况
工程位于 省 市(县)的 江(河)上。
该工程是以 为主,兼顾 、 、 等综合利用的水利水电枢纽工程。
本工程规划设计阶段(或预可行性研究阶段,可行性研究阶段/初步设计阶段,招标设计阶段)设计报告已于 年 月经 审查通过。
水库总库容 ×108m3,有效库容 ×108m3,死库容 ×108m3;灌溉面积 亩;水电站装机容量 MW,多年平均发电量 ×108kW·h,保证出力 MW。
选定坝址为 ,选定坝型为 。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003,工程等别为等型工程,拦河坝为级永久水工建筑物。
(因拦河大坝坝高已超过其规定的高度,拦河坝应提高级,按级建筑物设计。
)
计算目的和要求
通过混凝土重力坝坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位高差的计算,以确定防浪墙顶高程和大坝高度,为坝体断面设计及坝体工程量计算提供可靠的依据。
计算原则和方法
计算原则
(1)坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位的高差,包括最大浪高、波浪中心线至水库静水位的高度和安全超高。
(2)确定的坝顶高程不得低于水库正常蓄水位及设计洪水位。
(3)坝顶高程的确定尚需考虑枢纽中其他建筑物(如船闸坝顶桥下通航净空)对坝顶高程的要求。
计算方法
因选定坝型为(混凝土重力坝),防浪墙顶在水库静水位以上的高差按《混凝土重力坝设计规范》DL5108-1999式(11.1.1)计算,即:
h=h1%+hz+hc
式中,h—防浪墙顶至水库静水位的高差,m;
h1%—浪高,m;
hz波浪中心线至水库静水位的高度,m;
hc安全超高,m。
计算工况
(1)正常蓄水位+相应的墙顶高差;
(2)设计洪水位+相应的墙顶高差;
(3)校核洪水位+相应的墙顶高差。
计算依据
规程规范和相关的技术文件
(1)规程规范
《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003。
《混凝土重力坝设计规范》DL5108-1999。
《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-1997。
《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997。
(2)设计大纲
《—工程—阶段—设计大纲(工作计划)》(年.月)
(3)任务书
《—工程—阶段—计算任务书》(年.月)
(4)相关的技术文件
《—工程—阶段—(设计报告)》(年.月)。
《—工程—阶段—(设计报告)审查意见》(年.月)。
原始资料和数据
依据—审查意见(或—报告或—接口单),原始资料和数据为:
(1)水库特征水位
正常蓄水位:
m;
汛期限制水位:
m;
死水位:
m;
设计洪水位:
m;
校核洪水位:
m;
防洪最高水位:
m。
(2)风速、风向
年最大风速:
m/s;
重现期为50年的年最大风速:
m/s;
多年平均年最大风速:
m/s;
多年平均年最大风速相对应的风向:
。
(3)坝轴线方位角:
。
(4)上游坝坡:
;大坝建基面高程:
m;坝前库底最低高程:
m(见附图1)。
(5)工程场地地震基本烈度:
度,设计烈度:
度。
重要设计参数和系数
依据《水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997》14.1.3条、G.1.2条的规定及坝前库区工程地形图(附图2),设计风速和风区长度等取值见表2.1。
表2.1设计风速和风区长度
计算工况
设计风速v0(m/s)
风区长度D(km)
坝前水深H(m)
水域平均水深Hm(m)
正常蓄水位
(重现期为50年的年最大风速)
设计洪水位
校核洪水位
(多年平均年最大风速)
引用定理及公式
波浪要素计算
波浪要素主要包括波浪的平均波高、平均周期和平均波长。
根据拟建水库条件,宜按公式计算:
(1)平原、滨海地区水库,按照莆田试验站公式计算:
或
式中:
hm—平均波高(m);
Tm—平均波周期(s);
v0—计算风速(m/s);
D—风区长度(m);
Hm—水域平均水深(m);
g—重力加速度,9.81m/s2。
平均波长按下式计算:
对于深水波,即H>0.5Lm时,
式中:
Lm—平均波长(m)
(2)丘陵、平原地区水库,宜按鹤地水库公式计算(适用范围:
水库较深、v0<26.5m/s及D<7.5km):
式中h2%—累积频率为2%的波高(m);
Lm—平均波长(m)。
(3)内陆峡谷水库,可采用官厅水库公式计算(适用范围:
v0<20m/s及D<20km):
式中h—当gD/v02=20~250时,为累积频率5%的波高h5%,m;当gD/v02=250~1000时,为累积频率10%的波高h10%,m。
(4)累积频率p%的波高hp与平均波高hm的比值按表2.2确定:
表2.2累积频率为P%的波高与平均波高比值(
)
P(%)
hm/Hm
0.1
1
2
3
4
5
10
13
20
50
0
2.97
2.42
2.23
2.11
2.02
1.95
1.71
1.61
1.43
0.94
0.1
2.70
2.26
2.09
2.00
1.92
1.87
1.65
1.56
1.41
0.96
0.2
2.46
2.09
1.96
1.88
1.81
1.76
1.59
1.51
1.37
0.98
0.3
2.23
1.93
1.82
1.76
1.70
1.66
1.52
1.45
1.34
1.00
0.4
2.01
1.78
1.68
1.64
1.60
1.56
1.44
1.39
1.30
1.01
0.5
1.80
1.63
1.56
1.52
1.49
1.46
1.37
1.33
1.25
1.01
波浪中心线至水库静水位的高度hz(m)
式中:
hz—波浪中心线至水库静水位的高度(m);
h1%—累积频率为1%的波高(m);
Lm—平均波长(m);
H—坝迎水面前水深(m)。
安全超高hc
依据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003和《混凝土重力坝设计规范》DL5108-1999,安全超高hc按表2.3确定。
表2.3安全超高hc值
运用状况
坝的级别
1
2
3
4、5
正常运用洪水(正常蓄水位和设计洪水位)
0.7
0.5
0.4
0.3
非常运用洪水(校核洪水位)
0.5
0.4
0.3
0.2
注:
当正常运用洪水和非常运用洪水均低于水库正常蓄水位时,坝顶超高以正常蓄水位为基准。
当库区有可能发生大体积塌岸或滑坡并在壅水建筑物形成涌浪时,坝顶超高应进行专门研究后确定。
计算过程与结果分析
防浪墙顶在水库静水位以上的高差及墙顶高程计算
见Excel计算过程表3.1~3.3。
成果汇总
不同工况的计算成果汇总见表3.4。
表3.4防浪墙顶在水库静水位以上的高差及墙顶高程计算成果表
计算工况
水库静水位(m)
波高h1%(m)
波浪中心线至水库静水位的高度hz(m)
安全超高hc(m)
墙顶高差h(m)
墙顶高程(m)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
正常蓄水位
(5)=
(2)+(3)+(4)
(6)=
(1)+(5)
设计洪水位
(5)=
(2)+(3)+(4)
(6)=
(1)+(5)
校核洪水位
(5)=
(2)+(3)+(4)
(6)=
(1)+(5)
计算结论和建议
(1)混凝土重力坝坝顶上游防浪墙顶高程按以上运用条件计算后,取表3.4中的最大值,即为m。
(2)因防浪墙高m,最终确定坝顶高程m,高于水库正常蓄水位及设计洪水位m,满足规范要求,可作为坝体标准剖面设计的依据。
(3)下阶段可根据新的水文、地形和地质条件再复核。
计算附表及附图
附图1:
坝体计算标准剖面图
附图2:
坝前水库区工程地形图
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