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水电站大坝变更设计说明书

1概述

XX水电站为一径流式电站，电站装机1500kw，主要工程建筑物有大坝、厂房和升压站等。坝址座落在修河干流东津水上游河段上的XX，坝址以上控制流域面积820km2。

大坝原设计采用连杆滚轮式水力自控翻板坝作为挡水建筑物，翻板坝布置在河道中央，左岸为进水闸口，右岸为非溢流坝段，翻板坝主要由固定堰，翻板门体及支墩等部分组成，固定堰为实用堰，堰顶高程为192.31m。门体尺寸为5×10m（高×宽），门扇总数为8扇，总净宽80m，门顶安装高程197.31m。

在施工过程中，业主考虑到该河段上游为林区，汛期漂浮物较多，认为橡胶坝泄流有更大的优势。于2005年12月要求设计单位对大坝泄流建筑物进行设计变更，将坝顶溢流段挡水建筑物由翻板坝改为橡胶坝，并要求将橡胶坝坝袋高度定为3.5m。设计公司接到要求变更通知后立即安排人员开展工作，并提供设计说明文本和相关图纸。

2洪水复核

2.1设计标准

根据《水利水电工程等级及洪水标准》SL252—2000，确定设计洪水为20年一遇，校核洪水为100年一遇。由原设计资料查得：

设计Qmp=1989m3/s、相应的下游水位为195.24m校核Qmp=3026m3/s，相应的下游水位为197.92m

2.2坝顶过水深的计算

为使橡胶坝操作方便，橡胶坝分为两段，在坝中间设一中墩隔开，中墩厚度为1.0m。溢流宽度B定为79m，固定堰仍为实用堰，堰顶高程更变为193.81m。当遭遇设计洪水标准以下的洪水时可塌坝由坝顶溢流，缩短洪水在库内的滞留时间，降低水库洪水位。其过流能力采用流量公式Q=σεMBH03/2进行计算，根据橡胶坝设计规范提供的资料，橡胶坝塌坝后流量系数可采用m=0.36。因式上各参数均与设计水头有关，不能直接解出Hd，故采用试算法求解。

设Hd＝6.25m，按坝前水位查得河道过水断面面积为Ω=862m2,又知设计洪水流量为Q＝1989m3/s，则V0=1989/862=2.30m/s,行近流速水头为0.30m，H0＝6.25+0.30＝6.55m。按设计洪水流量查得坝下水位为195.24m，高于塌坝后坝顶，hs＝195.24－193.81＝1.43m，hs/Hd＝1.43/6.25＝0.22，σ=0.979，考虑侧收缩系数ε=0.98。用求得的ε近似值代入公式计算H0＝6.55m，计算符合要求。由此可计算得上游静水位为200.06m。

同理可计算得校核情况下上游静水位为202.25m。

2.3坝顶高程确定

2.3.1溢流段

根据XX水电站正常尾水位197.81m，考虑回水抬高0.50m，确定正常蓄水位为197.31m。即闸门顶高程为197.31m，固定坝体顶高程为193.81m。

2.3.2非溢流段

根据规范，大坝坝顶高程为设计静水位加超高△h：△h＝2h1＋h0＋hc

式中：△h－坝顶距水库水位高度，单位m；2h1－浪高，单位m；

2h1按下式计算：2h1＝0.0166V/4D/3

式中：V1－计算风速，多年平均风速最大风速为12.00m/s；设计和校核工况分别取多年平均最大风速的1.5倍和1.0倍。

Df－吹程，0.55km

h0－波浪中心线至水库静水位高度，单位m；

h0按下式计算h0＝cth

式中：2Lw－波长，单位m，2Lw＝10.4（hl）0.8Hl－坝前水深，单位m；

hc－安全超高，正常运用情况下4级坝取0.3m，非常运用情况下0.2m。

计算结果见表5.4.1所示。

表2.3.1坝顶高程计算表

设计工况

2h1

h0

hc

△h

库水位

坝顶高程

设计洪水

0.504

0.133

0.3

0.937

200.06

201.00

校核洪水

0.302

0.0613

0.2

0.563

202.25

202.81

根据计算结果可知，方案变更后非溢流坝顶高程比原设计高出1.36m，要求对厂房防洪墙和进场公路等建筑物防洪高度作相应的调整，以确保工程安全。

3固定堰设计

3.1断面形式

溢流坝采用固定堰加橡胶坝，全长80.0m，橡胶坝长79.0m，分二段独立运行，中间设隔墩，隔墩宽为1.0m。固定堰顶高程为193.81m，最大堰高7.81m，堰体材料采用C20埋石砼。

堰顶宽采用橡胶坝基础长计算公式：Ld=0.5L0+l1+l2=0.5×