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1、四川农业大学本科毕业论文（设计）（2019 届）题 目： 巴江口混凝土重力坝设计 学 院： 水利水电学院 专 业： 水利水电工程 学生姓名： 刘若柯 学号： 20157383 导 师： 郑彩霞 职称： 副教授 完成日期： 2019 年 5 月 12 日目录摘要11 工程基本资料21.1 工程概况21.2 设计资料21.2.1 流域概况21.2.2 气候资料21.2.3 水文资料31.2.4 洪水资料31.2.5 泥沙资料41.2.6 工程地貌51.2.7 工程地质51.2.8 建筑材料62 枢纽布置72.1 坝址选择72.2 坝型选择72.3 总体布置83 水文计算83.1 调洪演算83.1.
2、1 设计洪水过程线（设计工况P=1%）：83.1.2 设计洪水过程线（校核工况P=0.1%）103.2 正常蓄水位方案比较123.3 死水位选择133.4 防洪限制水位以及堰顶高程选择133.5 调洪演算134 非溢流坝段设计204.1坝基高程204.2 坝顶高程214.3 坝顶宽度214.4 坝坡设计215 溢流坝段设计225.1 溢流坝段布置225.2 溢流坝段长度设计225.3 溢流坝段剖面设计235.3.1 堰面堰顶曲线235.3.2 中间直线段245.3.3 下部反弧段255.4 消能防冲设计266.荷载计算286.1 自重286.2 静水压力296.2.1 设计工况306.2.2
3、校核工况306.2.3 正常运行工况316.3 扬压力316.4 波浪压力336.5 淤沙压力356.6 地震荷载357 抗滑稳定分析397.1 荷载分析397.1.1 正常蓄水位397.1.2 设计洪水位407.1.3 校核洪水位417.2 抗滑稳定分析427.2.1 正常蓄水位437.2.2 设计洪水位437.2.3 校核洪水位437.2.4 地震情况438 应力分析438.1 正常蓄水位458.2设计洪水位468.3校核洪水位469 坝体构造设计489.1 坝顶构造489.2 坝体材料分区499.3 廊道系统519.3.1 坝基灌浆廊道519.3.2 坝体排水以及检查观测廊道519.4
4、坝体分缝519.4.1 横缝设置519.4.2 横缝构造5110 地基处理5210.1 地基开挖5210.2 固结灌浆与帷幕灌浆5210.3 坝基排水53参考文献54致谢56巴江口混凝土重力坝设计水利水电工程 刘若柯指导老师：郑彩霞摘要：巴江口水利枢纽工程位于广西省平乐县境内的桂江干流之上，是桂江干流平乐以下河段综合利用规划的梯级水电站中的第一个水电站，是用于发电、灌溉、水产养殖和旅游业的一个综合利用项目，本设计将利用相关资料进行巴江口水利枢纽工程的坝体部分的设计，坝体设计主要分为非溢流坝段和溢流坝段进行分别设计，并对设计的坝体部分就行荷载计算、应力分析和抗滑稳定分析，确保设计方案满足规范要求
5、，再对坝体进行廊道设计、横缝设计以及坝基处理等以完善设计方案。关键词：桂江；重力坝；非溢流坝；溢流坝The Design of Bajiangkou Concrete Gravity DamLiu RuokeAbstract: The Bajiangkou Water Conservancy Project is located on Gui River in Pingle County,Guangxi Province which is the first one of cascade hydropower stations of Gui River(downstream from Ping
6、le County).The design is based on the datas that can be searched on the Internet to mainly design the dams body,then calculate and analyze the loads and stress to ensure the dam will be under safe situation while working.And ensure the design can meet relative standards.Finally there will be the des
7、ign of structures of Bajiangkou Concrete Gravity Dam to perfect the project.Keywords:Gui River;Gravity Dam;non-overflow dam;spillways dam1 工程基本资料1.1 工程概况巴江口水利枢纽工程位于广西省平乐县境内的桂江干流上，坝址位于平乐县巴江村上游1.5处，距上游平乐县城约45路程。巴江口水利枢纽工程是桂江干流综合利用规划（平乐以下河段）6个梯级水电站中的第一个梯级，是一座以发电为主，兼顾防洪、水产养殖以及旅游业等作用的综合性利用工程。该水利枢纽工程有水电站、船
8、闸、泄洪建筑物以及拦洪坝段组成1。巴江口水利枢纽依据防洪标准GB- 2中规定，工程等别为，该项目的工程规模为大（）型水库。永久性水工建筑物中，主要建筑物如非溢流坝、溢流坝以及水电站厂房按级建筑物级别进行设计，次要建筑物为级。故水利枢纽主要建筑物的设计工况按照百年一遇的洪水标准进行设计，校核工况按照千年一遇的洪水标准进行设计3。1.2 设计资料1.2.1 流域概况桂江是珠江流域干流西江水系一级大支流之一，位于广西省东北部，起源于广西省兴安县猫儿山，河流流向南方到达溶江镇与灵渠汇流合称漓江，然后流经灵川县、桂林市、阳朔县至平乐县与恭城河汇流合称桂江，再流经昭平县、苍梧县至梧州市汇入干流浔江，全长4
9、38公里，河道平均坡降0.5，集水面积约为19300平方公里。桂江流域的形状呈现出两端相较要更狭窄，但是河道的中间就较宽阔，河道的地形总体呈现出北高南低的地势。4巴江口水利枢纽坝址位于桂林市平乐县境内，桂江在平乐县境内长74.47 公里，天然落差28.5米，集水面积1736.67平方公里。坝址以上控制集水面积为12621平方公里，占全流域面积的67.4%。51.2.2 气候资料桂江流域地处亚热带季风区，地区气候温和、雨量充沛。3流域内降雨时间与空间分布不均匀，暴雨的中心区域常出现在桂江流域的上游越城岭的迎风山坡处，其地年平均的降雨量可达到至。桂林市区以下区域一直到巴江口一带的雨量稍少，年平均降
10、雨量约为1300至1500。巴江口往下地方又是处于多雨中心地区，年平均的降雨量约达到2000。桂江的汛期一般为3月至8月期间，汛期的雨量在全年雨量占比有%以上，流域的枯水期一般为9月到第二年2月期间，枯水期的雨量占比不足全年雨量的25%。降雨与汛期时间较重合，一般是集中在每年的3月到8月之间，以4月到6月之间的降雨量最多形成暴雨的主要天气系统是西南低涡、高空槽、切变线和静止锋的共同影响。降雨量的分布总体呈现出流域内东多西少、北多南少的特点4。流域内气候湿润，日照充足，多年平均气温19.9，多年平均蒸发量1591.88。盛行风向为西北风和东南风，水面上10m实测多年平均风速1.4m/s，年最大风
11、速约为21m/s，坝址处风区长度约为4500m3。1.2.3 水文资料巴江口水利枢纽坝址处未查阅到实测资料，故选择桂江流域平乐水文站的实测资料作为本设计的主要资料来源。桂江作为西江的一个主要支流，是西江各支流中径流量最大的一条，桂江各水文站的年径流深在1043至1632之间，水量较丰富且径流的空间分布较均匀，最大年径流深和最小年径流深比值仅为1.4。其中，平乐站1950年至2001年的径流资料显示，平乐站年平均径流为401m/s，年径流深为10436。1.2.4 洪水资料（1）历史洪水：桂江洪水一般出现在4-8月，峰形尖瘦、陡涨陡落，汇流历时一般为3642h，洪水过程一般维持45d。桂江中游的
12、平乐水文站的水文资料显示，“785”和“086”是桂江出现的两场灾害性大洪水。1978年5月17日洪水，洪峰水位104.10m，洪峰流量11400m/s；2008年6月13日洪水，洪峰水位105.40m，是该站历年实测最高水位，洪峰流量11400m/s。7桂江平乐站实测“785”和“086”洪水过程线如图1-1所示：图1-1 桂江平乐站“785”和“086”洪水过程线（2）设计洪水：由于巴江口水电站坝址处无实测的洪水资料，故选择桂江平乐站的洪水资料作为设计参考，其中选定桂江“086”洪水作为典型洪水。“086”暴雨的天气系统为西南低涡、切变线、地面锋静止锋的共同影响，降雨由6月8日起，历时7d
13、至6月14日，这次降雨有2个暴雨中心，平乐站水位由6月12日3时30分水位由95.19m起涨至6月13日22时30分出现主峰水位105.40m，相应流量11400m/s。8设计洪水计算采用同频率放大法，对典型洪水过程线进行放大从而求得设计洪水过程线。放大时，将1d、3d、7d作为洪量控制时段所得设计洪峰流量以及时段洪量如表1-1所示。表1-1 不同频率的设计洪峰流量及时段洪量表频率P(%)0.10.20.5125102050Qm（m/s）2170020100181001650014900127001090091606520W1d(108m)17.5716.2814.6613.3612.0610
14、.298.837.415.28W3d(108m)38.1035.2931.7828.9726.1622.3019.1416.0811.44W7d(108m)57.3853.1447.8643.6239.4033.5828.3224.2217.241.2.5 泥沙资料根据历年桂江不同的水文站含沙量资料和数据分析结果显示，含沙量有时段和地区上的差异，根据多年资料可得各站多年平均含沙量为0.078kg/m至0.162kg/m。由于巴江口水利枢纽处没有泥沙资料的实测资料，因此决定采用平乐站的泥沙实测资料作为本设计的泥沙资料来源。根据平乐站1958年至2012年泥沙资料统计显示，平乐站多年平均输沙量为1
15、35104t，多年平均含沙量为0.127kg/m，多年平均输沙模数为111t/km2，多年平均输沙率为53kg/s。据测平乐水文站多年泥沙淤积约有8.39.6m，本设计根据工程实际情况取为10.0m。3本地区的河流泥沙主要来源于流域坡面上土壤受水力侵蚀作为面产生的泥沙，属黏土质泥沙，依据经验可取内摩擦角为12至14，本设计拟将泥沙内摩擦角取为14。本设计中的泥沙浮容重根据经验取为8.0kN/m。91.2.6 工程地貌坝址附近的河段地形较平直，坝址处的河段的宽度约为275m，岩层走向和河流流向几乎是呈现出平行的状态，河谷属于纵向河谷。坝址测区的地势总体呈现出北高南低的地形，河床呈现出下降的走向趋
16、势，河谷两岸的地形均为浑圆山顶，山顶的高程一般在高程150m到300m，最高的山顶高程达到了600m。河谷的谷型是宽阔的U型，但两岸地型略不对称，左岸地形平缓，左岸的平均坡度在25至30之间，右岸的地形相较于左岸较陡，总体平均坡度约45，左岸河底高程约为68.15m，右岸河底高层约为66.50m，。河段的中心处形成有长约400m，平均宽度约在55m左右，最窄处40m，最宽处86m的天然沙洲，沙洲在每年的枯水期大约会露出水面3m到4m的高度，将河段分成了左右河道的地形。当水库的蓄水位在97.6m时，沿桂江主流回水长达51，水面面积约有16.2km2，形态像树枝状。库区的构造走向为北东向，无大断裂
17、层通过坝区，主要褶皱有黄毛岭背斜、油麻冲向斜、大石崖背斜、青岗岭向向、大结向斜，呈雁行排列。101.2.7 工程地质巴江口水利枢纽坝址区地层岩性为寒武系水口群上亚群，由性主要由砂岩类和泥岩类两类组成。其中砂岩类为中厚厚层状，局部巨厚层状，泥岩类以薄层状为主，夹中厚层状。枢纽区形成单一倾向地层。坝区所露地层主要为寒武系砂岩、页岩和泥盆系砂页岩及碳酸盐岩。坝区岩层产状N6080、W、SW4552断裂构造不发育，坝区无较大断裂通过，小断层及节理裂隙比较发育，小断层主要有26条，坝区发育的主要裂隙有2组，一组产状为N4060E、NW5080，裂隙延伸长315m，一般宽15，多为闭合局部有泥质填充。另一
18、组产状为N3560W、NE5086，裂隙延伸长38m，一般宽0.53mm，多为闭合局部有泥质填充。坝区左岸有长石砂岩、长石石英砂岩夹砂质泥岩，但岩体较破碎，完整性差，出露的薄层状砂质泥岩遇水易软化，建基面有三组小构造裂隙，主要填充有岩石碎屑、石英脉及泥质物等，胶结差。因此坝区左岸的主要地质问题是岩体较破碎、完整性差，出露的强风化砂质泥岩遇水容易软化，致使岩体的透水率偏大。河床中心部位的基础岩性主要是长石石英砂岩、石英砂岩、泥质砂岩和砂质岩互层，岩石坚硬，弱微风化，岩体大部分完整性好，局部破碎。建基面有5组小裂隙，一般为560cm，充填有石英脉、岩屑及泥质物等，胶结一般。河床中心的主要地质问题是
19、岩体的透水率偏大，局部有岩体破碎。坝址右岸基础岩性为长石石英砂岩、石英砂岩夹泥质砂岩、砂质页岩、泥质砂岩互层，岩石坚硬，建基面岩体以弱风化为主，少量油强风化。建基面构造较发育，共有5条小构造裂隙斜穿该块地基，宽度一般为1.0m至3.5m，主要充填炭质物、岩屑、泥质物等，胶结差。右岸坝基存在的主要地质问题是局部地段岩体破碎，完整性差。坝址两岸岩体风化较为强烈，尤以坝址左岸岩体为甚，全强风化岩体垂直厚度为1028m；河床部分强风化岩体虽然较薄，但是左侧河道局部也有近10m埋深。且泥岩类岩石抗风化能力较差，全风化岩体多呈土状，强风化岩体风化裂隙发育，结构面普遍受铁质淋滤渲染，呈黄褐色，强度低。10根
20、据各地县志统计资料，近300年来发生的地震震级约为45级，周边市县共计有11次，均未有强震纪录发生，坝址区域地震基本烈度小于度，10 反应谱特征周期为0.35，地震动峰值加速度小于0.05g，区域稳定性良好。31.2.8 建筑材料当地的天然建筑材料主要有土料、粗骨料、细骨料、以及块石料。坝址处周围存在有2处良好的土料料场，可以满足土石坝修筑所需的质量要求。筑坝过程中所需的细骨料可就近开采，坝址附近、沿河道有良好的沙石料场，经检验可满足筑坝要求，且开采条件良好，但开采时为防止材料开采时对工程修筑时的影响，应充分考虑与坝址处保留合理的间距以避免在河道中开采材料对河道水流产生作用从而影响施工，同时要
21、发挥“就近开采”的原则以节省材料运输的成本。另外，坝址附近有5处细骨料料场，也可直接采用料场的细骨料作为建筑材料。坝址周围山体有天然岩石可破碎筛分后用作粗骨料，沿河道左岸也分布有碎石及卵石，石料质地坚硬，经过检测之后可用作筑坝时的粗骨料。同时，坝址处周围有3处粗骨料料场，可直接采用。坝址附近处沿河道左岸修有公路，交通便利，可以直接通过该公路将筑坝时所需的材料运送进施工现场。3当地调查显示，坝址处附近的料场所有天然建筑材料均符合修建大坝所需的质量，且料场的天然建筑材料总储量足够。有良好的开采条件，且交通条件便于运输。但坝址处附近无跨江交通桥，两岸交通来往不便。2 枢纽布置2.1 坝址选择经过实地
22、勘测与充分考虑，将坝址选择在桂江河床中心沙洲附近。因此处地质条件良好，岩层以砂岩为主夹有页岩，地质构造简单，为倾向南西的单斜地层，无大的断裂构造通过枢纽区，坝区附近只有2组较发育的节理裂隙，其余较小规模的节理裂隙在此处岩层中并不密集。此处历史上未记载有强震发生，300年来只记载有11起4至5级地震，且地震烈度均小于度，表明此处筑坝所受地震影响较小。且此处河道平直宽阔，呈U型河谷，坝轴线可以与水流方向近于正交，不会致使泄洪水流不顺，导致水流对河道及两岸造成冲刷，故此处地貌条件良好，是修筑大坝的有利地貌条件。同时，河床中心的天然沙洲，将河道自然分为左右河道，修筑坝体时可分期修建，利用中心的沙洲分别
23、修建左、右岸的施工围堰以分别修筑左、右坝段，不需要另外考虑施工导流方案，可节省成本并降低施工难度。虽然该坝址处左岸地质较差，存在岩体较破碎、完整性差等问题，但河床中心部位和右岸的岩体岩性质地坚硬，只存在较小规模的破碎，利于以此岩体作为大坝坝基。该坝区的岩体透水率偏大，修筑时需要注意对其进行防渗处理。另外，此处两岸岩体由于强风化作用，两岸岩体有呈土状，但对坝体两岸坝肩影响不大。此处河道左岸筑有公路，交通条件便利。102.2 坝型选择坝型选择要首先考虑所选坝型能否满足枢纽的任务要求，能否适应坝址区的水文、地质地貌等条件，同时要能充分利用当地的天然建筑材料，在秉承以上几点要求的基础上，充分考虑所选坝
24、型的得失，最终选择最佳的坝型进行设计。11考虑到所选坝址的条件，提出以下几种坝型方案：（1）土石坝：土石坝一般就地取材，利用当地现有的土石料填筑，以达到节省其他重要建筑材料如钢材、水泥、木材等的目的，从而节约了修建坝体的成本。当地有2处良好的土料料场可供土石坝方案修建所用。土石坝由土石散粒构成，能良好适应地基，且土石坝具有结构简单便于施工、维修以及扩建的优点，但同时存在坝身需要定期维护，增加运营成本的问题。另外，土石坝坝身不能溢流，需要另外设计溢洪道以溢流，右岸山体较陡不利于布置溢洪道。由于所选坝址处岩层透水率偏大，不排除土石坝易发生绕坝渗漏的风险。（2）混凝土重力坝：混凝土重力坝是一个主要依
25、靠自身重量来抵御水压力而维持稳定的坝，混凝土重力坝具有结构简单、体积较大，便于机械化施工的优点，同时也便于各种泄水、取水布置，安全可靠，耐久性好。但混凝土重力坝存在有工程量大的问题，使得施工期间会发生混凝土水化热产生现象严重的问题，并且使用大体积混凝土导致施工成本增加。混凝土重力坝对不同地形和地质的地基适应性强，能适应坝址处的U型河谷。混凝土重力坝抵抗渗漏、洪水漫溢的能力较强，但坝基扬压力偏大不利于大坝的稳定。（3）拱坝：拱坝在平面上拱向上游，借助拱效应把水压力等荷载的大部分传到河谷两岸岩体。拱坝一般修建在河道狭窄的地基上，由于本设计坝址选择在河道宽阔处，且两岸岩体受强风化作用导致两岸山体不够
26、坚硬，无法适应拱坝对两岸岩体的要求，故否决拱坝方案。通过上述比较，在综合了各方案的优缺点之后，发现混凝土重力坝的坝型方案能较好地适应此处的水文、地貌、地质条件，且有足够的天然建筑材料可用于修建混凝土重力坝。因此，本设计采用混凝土重力坝作为巴江口水利枢纽工程的拦水坝坝型。2.3 总体布置根据巴江口水利枢纽的各种工程条件的情况分析，以及混凝土重力坝设计规范SL319-201812关于总体布置的要求，首先将重力坝轴线布置成直线与水流方向正交，直接连接河道左右岸。从左岸开始往右岸的大坝坝体部分分别是左岸非溢流坝段、中间河流主流位置的溢流坝段以及右岸非溢流坝段。由于对外交通公路在河道左岸，因此将坝后式厂
27、房设置在左岸坝体之下。溢流坝段的消力池同样设计在河床中心位置，溢流坝段之下。3 水文计算3.1 调洪演算由表的计算结果，结合桂江“086”洪水的洪水过程线，采用分时段同频率控制放大法逐时段放大以求得设计工况（P=1%）以及校核工况（P=0.1%）的设计洪水过程线。13143.1.1 设计洪水过程线（设计工况P=1%）： 由之前计算结果可得设计洪峰流量数据如下：Qm=16500m/s，Q典=11400m/sW1d=13.24108m，W3d=25.57108m，W7d=39.12108mW1典=9.23108m，W3典=20.02108m，W7典=30.14108m 分时段同频率控制放大法逐时段
28、计算过程如下：计算结果如表3-1所示：表3-1 分时段同频率控制放大法逐时段计算结果（P=1%）设计洪水典型洪水时段洪量起讫日期洪量放大倍比k113.246月13日12时-6月14日10时9.231.43325.576月12日10时-6月15日10时20.021.14739.126月9日0时-6月16日0时30.141.33洪峰流量16500114001.45将以上计算得出的放大倍比k，根据典型洪水的时段（1d、3d、7d）进行分时段的同频率放大，将各个时序的典型流量与相应的放大倍比相乘得到该时序的设计工况的放大后流量。将设计工况放大后流量结果结算后汇成表3-2。再将表3-2的设计洪水过程线的
29、放大结果进行修匀处理，然后根据计算结果最后绘制成如图3-1所示的设计工况下的洪水过程线。 表3-2设计洪水过程线（P=1%）放大结果日期时序典型洪水流量（m/s）放大后流量（m/s）6月9日0303405121368183010日24307841183638765186464370584711日4842645705602918390412日72239432037721702903843238644013日9656321108110896991634514日12011400112771329861664815日144581445621563990312716日16823373077图3-1 设计
30、洪水过程线（P=1%）3.1.2 设计洪水过程线（校核工况P=0.1%）Qm=21700m/s，Q典=11400m/sW1d=17.41108m ，W3d=33.63108m，W7d=51.46108mW1典=9.23108m， W3典=20.02108m， W7典=30.14108m校核工况时设计洪水线（P=0.1%）放大后洪峰流量计算结果如表3-3所示：表3-3 分时段同频率控制放大法逐时段计算结果（P=0.1%）设计洪水典型洪水时段洪量起讫日期洪量放大倍比k117.416月13日12时-6月14日10时9.231.88333.636月12日10时-6月15日10时20.021.50751
31、.466月9日0时-6月16日0时30.141.76洪峰流量21700114001.90校核工况时设计洪水线（P=0.1%）放大后洪峰流量计算结果如表3-4所示：表3-4 设计洪水过程线（P=1%）放大结果日期时序典型洪水流量放大后流量6月9日0303533121368240810日24307854183638766823464370769211日4842647505602918513712日72239442147721703820843238486913日965632846910896991457314日120114002149713298611483115日1445814874415639
32、90600116日16823374114校核工况时（P=0.1%）的设计洪水过程线如图3-2所示图3-2 设计洪水过程线（P=0.1%）将以上所得设计洪水过程线汇总在图3-3可得：图3-3 设计洪水过程线3.2 正常蓄水位方案比较正常蓄水位是水库正常运行工况下水库蓄水所达到的最高蓄水位，正常蓄水位会直接影响巴江口水利枢纽的规模、效益以及调节方式。现根据坝址处条件提出三种正常蓄水位方案，分别为98m、100m、102m，当正常蓄水位为98m时，水库库容为1.764亿m；当正常蓄水位为100m时，水库库容为1.952亿m；当正常蓄水位为102m时，水库库容为2.162亿m。以下为三种方案的比较分析
33、结果：经调查，当正常蓄水位为98m时，水库水位已经淹没当地168h的区域，共涉及19个村，165个村民小组（屯），需迁移255户1071人。但由于平乐地区整体地势偏低，属于中低山区及丘陵区，当正常蓄水位为98m时既已经淹没库区附近村民住宅。故当正常蓄水位达到98m之后，可不用再考虑正常蓄水位提高对库区村民居住地淹没的影响。15当正常蓄水位达到98m时，淹没损失投资为769.56万元；当正常蓄水位达到100m时，淹没损失投资为846.49万元；当正常蓄水位达到102m时，淹没损失投资为912.23万元。从工程的发电效益来看，随着正常蓄水位的抬高，在装机利用时间大致相同的情况下，电站装机容量也会相
34、应增大，但静态总投资都约在5.32亿元左右。当正常蓄水位为98m时，多年平均发电量为425.12GWh，单位千瓦投资为5410元/kW，单位电能投资1.575元/kWh；当正常蓄水位为100m时，多年平均发电量为427.57GWh，单位千瓦投资为5388元/kW，单位电能投资1.576元/kW h；当正常蓄水位为102m时，多年平均发电量为426.41GW h，单位千瓦投资为5472元/kW，单位电能投资1.575元/kWh。综上所述，决定将该工程的正常蓄水位选定为m，此时的水库库容为1.952亿m，可以使工程满足防洪、灌溉、水产养殖以及旅游业的设计目的。3.3 死水位选择死水位是水库正常运行
35、工况下，允许消落到的最低水位。死水位的高程应该满足综合利用各部门的用水要求，且考虑巴江口水利枢纽要承担发电任务，则死水位的选择要满足水轮机运行条件的要求，要避免在死水位附近时水头过低导致水轮机的机组效率下降。考虑到工程坝前的泥沙淤积约有8.39.6m，以及巴江口水利枢纽发电、防洪以及养殖等效益，初步拟选死水位为86m，死库容为0.503亿m。3.4 防洪限制水位以及堰顶高程选择考虑到桂江流域历史上都有发生大型洪水的记录，以及当地居民的用电需求和满足国家“西电东送”的西部大开发工程需求，为保证工程的发电、防洪以及灌溉等效益，拟采用防洪限制水位为96.1m，相应库容为1.48亿m。同时将防洪限制水
36、位定为调洪演算的起调水位。根据库区淹没情况，初步拟定堰顶高程为88m。3.5 调洪演算为寻求合理的、较优的水库汛期控制运用方式找出当一定防洪标准的设计洪水入库后能满足要求的防洪库容，现使用巴江口水利枢纽的现有资料，进行调洪演算。水库调洪属于入库和出库的水量平衡计算问题，计算原理使用圣维南偏微分方程组（3-1）表示。 (3-1)式中，流速，m/s 谢才系数，m1/2/s 水力半径，m 重力加速度，m/s2 距离，m 时间，s水位，m过水面积，m2流量，m3/s本设计进行调洪演算时使用静库容法，用试算法求解水量平衡方程式（3-2）和泄流能力组成的方程组。 （3-2）其中，、时段、初末的库容，m计算
37、的假定为在时段内入库流量、出库流量及库容成直线变化。查规范混凝土重力坝设计规范SL319-201811知，开敞式溢流堰泄流能力按公式（3-3）进行计算： （3-3）其中， 流量，m/s 上游面坡度影响修正系数，查规范可取为1.0 流量系数，查规范拟取为0.5 侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头性状而定，拟取为0.93 淹没系数，视泄流的淹没程度而定，不淹没时取为1.0。本设计视为不淹没，取为1.0。 溢流堰净宽，m 重力加速度，取为9.81m/s2 计入行进流速的堰上总水头，m 使用规范给出的以上公式计算在各水位条件下溢流堰的流量，将计算结果汇入表3-5：表3-5 下泄流量计算结果水位(m)下泄流
38、量（m/s）水位(m)下泄流量（m/s）880977507.4989278.06988792.8790786.469910144.25911444.8210011558.53922224.4410113033.04933108.7510214565.41944086.5610316153.54955149.6510417795.52966291.6710519489.65由计算结果汇总为水位-下泄流量曲线如图3-4所示：图3-4 水位-下泄流量曲线由已知资料得水位-库容表3-6，再整理为水位-库容曲线图（如图3-5）。表3-6 水位-库容表水位Z(m)库容（亿m）水位Z(m)库容（亿m）009
39、9.51.90650.1191001.952760.2581012.057820.3711022.162860.5031032.269880.6441042.431900.8171052.566921.041062.711941.281072.85296.61.541082.98797.61.7281093.112图3-5 水位-库容曲线由以上水位-下泄流量曲线和水位-库容曲线，根据水量平衡方程（3-2），采用列表试算法求解水量平衡方程以进行调洪演算。根据初步拟定方案防洪限制水位为=96.1m，查水位-下泄流量曲线知水位为96.1m时下泄流量为6410m/s，在设计工况（P=1%）的情况下，在
40、第96h以前入库流量均小于6410m/s，故水库不蓄水，无需进行调洪演算。从第96h开始，设计入库流量为=6420.3m/s，水库开始有蓄水过程，因此从第96h开始进行调洪演算，此时水库库容约为1.48亿m，使用水量平衡方程（3-2）进行求解。取计算时段=10800s。先取9699h作为第一个计算时段，试算过程如表3-7所示：表3-7 9699h调洪演算列表试算法过程(h)(m/s)(m)(亿m)(m/s)（m/s）(m/s)(亿m)(亿m)(m/s)(m)966420.3096.101.4806410.00997600.6096.501.5276890.637010.456650.320.0
41、191.4956624.8596.28096.401.5136769.396589.700.0221.5006636.8696.29096.301.5026648.876529.440.0261.5046660.8996.310以表3-7的列表试算法为例，进行设计工况（P=1%）时的调洪演算列表试算，计算过程与结果如表3-8所示。表3-8 调洪演算计算结果表（P=1%）(h)(m/s)(m/s)(m/s)(m/s)(亿m)(亿m)(m)966420.306410.001.4896.10997100.606660.896535.450.0121.4996.391028460.896760.456
42、757.316709.100.0581.5596.631059621.187780.757049.316903.310.1151.6797.2910811081.489041.048244.787647.050.1461.8198.5011112397.4410351.339580.318912.550.1531.96100.0811413725.8411739.4611244.2010412.260.1432.11101.5011715459.6413061.6412578.1411911.170.1452.25102.8212017345.3214592.7414768.7613673.450.1472.40103.8112315778.2516402.4815992.2715380.510.0502.45104.1412613803.8516311.7