土石壩工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、河海大學(xué)本科畢業(yè)論文土石壩工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)14目 錄摘 要2第一章 前 言4第二章 工程概況6第三章 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)依據(jù) 15第四章 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算（專題） 17第五章 壩型選擇及樞紐布置 26第六章 大壩設(shè)計(jì) 28第七章 泄水建筑物設(shè)計(jì) 46第八章 施工組織設(shè)計(jì) 51附：穩(wěn)定計(jì)算程序 53 摘 要本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)流域的自然地理，水文氣候特征，工程地址及水文地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)洪演算得到堰頂高程及溢流堰空口凈寬，并得到設(shè)計(jì)水位及其流量，校核水位及其流量。通過(guò)壩址及壩型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較及定性分析，定出壩軸線的位置，其壩型定為土石壩，然后對(duì)大壩進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)。首先，通過(guò)在土石壩中對(duì)幾種不同類型的土石壩

2、進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面的比較，確定大壩為斜墻土石壩。然后對(duì)大壩的基本剖面及輪廓尺寸進(jìn)行擬定，驗(yàn)算。并對(duì)壩體排水及壩坡，粘土防滲墻進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)。壩址附近有粘土料場(chǎng)及沙礫料場(chǎng)，通過(guò)土料分析，計(jì)算確定粘土料場(chǎng)及沙礫料場(chǎng)的選用。接下來(lái)對(duì)壩體進(jìn)行滲流計(jì)算，本設(shè)計(jì)分別選用壩體中間剖面及壩體左右各一個(gè)有代表性的剖面進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算滲透流量及逸出水深。并畫(huà)出斜墻處的流網(wǎng)圖，計(jì)算滲流溢出點(diǎn)的滲透坡降，確定是否滿足要求。然后進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，確定在各種水位工況下上下游壩坡的最小安全系數(shù)，并經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算得到大壩經(jīng)濟(jì)剖面。土石壩壩基處理是分析河床部分及壩肩，選擇適宜的滲流控制方案。再設(shè)計(jì)大壩的細(xì)部構(gòu)造。分別設(shè)計(jì)壩防滲體及排水

3、設(shè)備，并對(duì)防滲體及排水部位進(jìn)行反濾層設(shè)計(jì)，確定壩頂布置。土石壩壩頂不能溢流，故采用隧洞泄洪。隧洞要設(shè)計(jì)進(jìn)口部分，洞身尺寸及出口消能。進(jìn)行必要的水力計(jì)算和靜力計(jì)算，驗(yàn)證建筑物的輪廓尺寸和各部分的結(jié)構(gòu)尺寸是否合理。通過(guò)隧洞水面線計(jì)算最終確定洞身尺寸。然后對(duì)隧洞細(xì)部及放空洞進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)，包括施工導(dǎo)流計(jì)劃和施工控制性進(jìn)度。由于知識(shí)有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中的不妥及錯(cuò)誤之處，望各位老師予以批評(píng)指正。謝謝！abstract is it pass physical geography in basin to design originally, hydrology climate chara

4、cteristic, project address and at the foundation that hydrogeology analyse, through adjust big to is it get weir high cheng very and is it flow weir empty mouthfuls of clear width to overflow to make mathematical calculations , receive and design water level and flow, check water level and flow . co

5、mparison of the technological economy through the dam site and dam type and qualitative analysis, make the position of the axis of the dam , its dam type determines as the soil stone dam , then carry on the overall design to the dam. first of all, through stone carry on technological economy compari

6、son of to several different kinds of soil stone dam among the dam in soil, confirm dam as the earth-rocking dam of slopping core-wall. then draft the basic section and size of outline of the dam, checking computations. drain off water to dam body and dam slope, clay prevention of seepage wall design

7、 the prevention of seepage. have clay material field and grit material field near the dam site , analyse through soil material , is it confirm clay material field and grit exertion , material of field to calculate. carry on influent calculate to dam body , is it select for use dam body section and d

8、am body about all first section design respectively to design originally, calculate and permeate the flow and ease and surface deeply. draw core-wall office flow wotoo , calculate influent infiltration slope ordered to overflow lower, confirm whether to meet the demands or not. carry on stability ca

9、lculate , confirm in various kinds of water level visiting minimum safety coefficient , dam of sloping from head to foot under the operating mode, and is calculated and got the economic section of dam repeatedly . earth-rocking dam foundation is it analyse riverbed part and dam shoulder , choose the

10、 suitable influent to control the scheme to deal with. and then design the detail structure of the dam. design the body of prevention of seepage of the dam and drainage separately, and strain the design of floor instead to body and position of draining off water of prevention of seepage, confirm the

11、 dam carries assigning. earth-rocking dam can overflow and flow to carry, so adopt tunnels to release floodwater. tunnel is it is it import some to design to want, hole body size is it can disappear to export. carry on essential water conservancy calculate with quiet strength calculating , prove out

12、line of building size and every physical dimension of part reasonable. calculate through the line above water of tunnel that confirms hole body measurement finally. then and put the cavity to design to the tunnel detail. is it is it is it design to organize to construct to go on finally , construct

13、water conservancy diversion plan and construct progress of controlling etc. because knowledge is limited, lack experience, the improper and wrong place in this design, hope every teacher makes a comment. thanks!第一章 前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)在校期間最后一個(gè)全面性、總結(jié)性、實(shí)踐性的教學(xué)環(huán)節(jié)，它既是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，解決某一工程具體問(wèn)題的一項(xiàng)嘗試，也是我們走向工作崗位的前的一次“實(shí)戰(zhàn)演習(xí)

14、”。11 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要目的和作用畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校期間最后的、總結(jié)性的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是： 1鞏固、加深、擴(kuò)大學(xué)生所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識(shí)，并使之系統(tǒng)化； 2培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題功能力，初步掌握設(shè)計(jì)原則、方法和步驟； 3培養(yǎng)學(xué)生具有正確的設(shè)計(jì)思想，樹(shù)立嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是和刻苦鉆研的工作作風(fēng)； 4鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立工作的能力，并加強(qiáng)計(jì)算、繪圖、編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)及使用規(guī)范、手冊(cè)等技能訓(xùn)練。1.2 設(shè)計(jì)的對(duì)象和背景本設(shè)計(jì)的對(duì)象和背景是為位于我國(guó)西南地區(qū)的某江，進(jìn)行以壩工為設(shè)計(jì)重點(diǎn)的工程設(shè)計(jì)。1.3 設(shè)計(jì)過(guò)程和方法：1.3.1了解任務(wù)書(shū)和熟悉、分析原始資料；1.3.2洪水調(diào)節(jié)計(jì)

15、算用圖解法確定防洪庫(kù)容、設(shè)計(jì)（校核）洪水位與相應(yīng)下泄流量，為確定壩高和下游消能防沖設(shè)施提供設(shè)計(jì)依據(jù)。1.3.3主要建筑物形式選擇和水利樞紐布置對(duì)選定的壩型和樞紐布置方式，做技術(shù)可能性和經(jīng)濟(jì)合理性的論證。1.3.4第一主要建筑物攔河壩設(shè)計(jì)一般應(yīng)首先選定大壩結(jié)構(gòu)布置與構(gòu)造，然后進(jìn)行校核計(jì)算。1.選定壩的結(jié)構(gòu)形式；擬定壩基防滲處的型式以及壩的主要尺寸。2.進(jìn)行土料設(shè)計(jì)，包括對(duì)壩身不同高程的透水料和不透水料的分區(qū)規(guī)劃布置以及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的確定。3.滲流演算，計(jì)算正常、校核水位 浸潤(rùn)線位置，確定總滲流量與逸出坡降。4.靜力穩(wěn)定計(jì)算，用折線法求上下游坡在某危險(xiǎn)水位情況最小穩(wěn)定安全系數(shù)，以論證選用壩坡合理性。5

16、.擬定壩身構(gòu)造，包括防滲、排水反濾層、壩頂、護(hù)坡、馬道以及壩體與壩基、岸坡及其他建筑物的連接。1.3.5第二主要建筑物壩外泄水道設(shè)計(jì)1.確定結(jié)構(gòu)形式和主要尺寸，進(jìn)行建筑總體布置。2.進(jìn)行必要的水力計(jì)算和靜力計(jì)算，以驗(yàn)證建筑物的輪廓尺寸和各部分的結(jié)構(gòu)尺寸是否合理。3.擬定細(xì)部構(gòu)造，包括排水、錨筋加固、灌漿。1.4 預(yù)期效果繪出3張工程設(shè)計(jì)圖，并自行編制說(shuō)明書(shū)與計(jì)算書(shū)，并編寫(xiě)中、英文的摘要。第二章 工程概況 2.1 流域概況該江位于我國(guó)西南地區(qū)，流向自東南向西北，全長(zhǎng)約122公里，流域面積2558平方公里，在壩址以上流域面積為780平方公里。本流域大部分為山嶺地帶，山脈和盆地交錯(cuò)于其間，地形變化劇

17、烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)流河流，地表大部分為松軟的沙巖、頁(yè)巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層，汛期河流的含沙量較大。沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象。本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少，全區(qū)農(nóng)田面積僅占總面積的20，林木面積約占全區(qū)的30，其種類有松、杉等。其余為荒山及草皮覆蓋。2.2 氣候特性2.2.1 氣溫 年平均氣溫約為12.8度，最高氣溫為30.5度，發(fā)生在7月份，最低氣溫為-5.3度，發(fā)生在1月份。表1 月平均氣溫統(tǒng)計(jì)表（度）123456789101112年平均4.88.311.214.816.318.018.818.316.012.8表2 平均溫度日數(shù)日數(shù) 月

18、份平均溫度12345678910111261.20.3000000003.125.026.830.7303130313130313027.90000000000002.2.2 濕度 本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年11月至次年和4月特別干燥，其相對(duì)濕度為5173%之間，夏季因降雨日數(shù)較多，相對(duì)濕度隨之增大，一般變化范圍為6786%。2.2.3 降水量 最大年降水量可達(dá)1213毫米，最小為617毫米，多年平均降水量為905毫米。表3 各月降雨日數(shù)統(tǒng)計(jì)表日數(shù) 月份平均降雨量123456789101112<5mm4.27.08.65-10m

19、m1.42.00.110-30mm>30mm0000000000002.2.4 風(fēng)力及風(fēng)向 一般14月風(fēng)力較大，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速為19.1米秒，相當(dāng)于8級(jí)風(fēng)力，風(fēng)向?yàn)槲鞅逼鳌Ｋ畮?kù)吹程為15公里。洪水期實(shí)測(cè)最大多年平均風(fēng)速 14 米/秒。2.3 水文特性該江徑流的主要來(lái)源為降水，在此山區(qū)流域內(nèi)無(wú)湖泊調(diào)節(jié)徑流。根據(jù)實(shí)測(cè)短期水文氣象資料研究，一般是每年五月底至六月初河水開(kāi)始上漲，汛期開(kāi)始，至十月以后洪水下降，則枯水期開(kāi)始，直至次年五月。該江洪水形狀陡漲猛落，峰高而瘦，具有

20、山區(qū)河流特性，實(shí)測(cè)最大流量700秒立米，而最小流量0.5秒立米。2.3.1 年日常徑流 壩址附近水文站有實(shí)測(cè)資料8年，參考臨近測(cè)站水文記錄延長(zhǎng)后有22年水文系列，多年年平均流量為17秒立米。2.3.2 洪峰流量 經(jīng)頻率分析，求得不同頻率的洪峰流量如下表。表4 不同頻率洪峰流量（秒立米）頻率0.0512510流量23201680142011801040 表5 各月不同頻率洪峰流量（秒立米） 月頻率12345678910111214619121960012401550121067039028372361711155301120136010906003102333523149114208501100

21、83048025016281019117937076098072041021015232.3.3 固體徑流。該江為山區(qū)性河流，含沙量大小均隨降水強(qiáng)度及降水量大小變化，平均含沙量達(dá)0.5公斤立米。枯水極少，河水清澈見(jiàn)底，初步估算30年后壩前淤積高程為2765米。2.4 工程地質(zhì)2.4.1 水庫(kù)地質(zhì) 庫(kù)區(qū)內(nèi)出露的地層有石灰?guī)r、玄武巖、火山角礫巖與凝灰?guī)r等。經(jīng)地質(zhì)勘探認(rèn)為庫(kù)區(qū)滲漏問(wèn)題不大，但水庫(kù)蓄水后，兩岸的坡積與殘積等物質(zhì)的坍岸是不可避免的，經(jīng)過(guò)勘測(cè)，估計(jì)可能坍方量約為300萬(wàn)立米。在考慮水庫(kù)淤積問(wèn)題時(shí)可作為參考。2.4.2 壩址地質(zhì) 壩址位于該江中游地段的峽谷地帶，河床比較平緩，坡降不太大，兩岸

22、高山聳立，構(gòu)成高山深谷的地貌特征。壩址區(qū)地層以玄武巖為主，間有少量火山角礫巖和凝灰?guī)r穿過(guò)，對(duì)其巖性分述如下：玄武巖 一般為深灰色、灰色、含有多量氣孔，為綠泥石、石英等充填，成為杏仁狀構(gòu)造，并間或有方解石脈、石英脈等貫穿其中，這些小巖脈都是后來(lái)沿裂隙充填進(jìn)來(lái)的。堅(jiān)硬玄武巖應(yīng)為不透水層，但因節(jié)理裂縫較發(fā)育，透水性也會(huì)隨之增加，其礦物成份為普通輝石、檢長(zhǎng)石，副成分為綠泥石、石英、方解石等，由于玄武巖成分不甚一致，風(fēng)化程度不同，力學(xué)性質(zhì)也不同，可分為堅(jiān)硬玄武巖、多氣孔玄武巖、破碎玄武巖、軟弱玄武巖、半風(fēng)化玄武巖和全風(fēng)化玄武巖等，其物理力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表6、表7。滲透性：經(jīng)試驗(yàn)得出k值為4.14

23、7.36米/晝夜。表6 壩基巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表巖石名稱比重容重kn/m3建議采用抗壓強(qiáng)度mpa半風(fēng)化玄武巖3.0129.650破碎玄武巖2.9529.250-60火山角礫巖2.9028.735-120軟弱玄武巖2.8527.010-20堅(jiān)硬玄武巖2.9629.2100-160多氣孔玄武巖2.8527.870-180表7 全風(fēng)化玄武巖物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表天然含水率%干容重kn/m3比重液限塑限塑性指數(shù)壓縮系數(shù)a浸水固結(jié)塊剪00.5m2/kn×10-634m2/kn×10-6內(nèi)摩擦角凝聚力kpa2.516.32.9747.332.2616.95.971.5128.3824 2

24、.4.2.2 火山角礫巖 角礫為玄武巖，棱角往往不明顯，直徑為215厘米，膠結(jié)物仍為玄武巖質(zhì)，膠結(jié)緊密者抗壓強(qiáng)度與堅(jiān)硬玄武巖無(wú)異，其膠結(jié)程度較差者極限抗壓強(qiáng)度低至35mpa。 成土狀或頁(yè)片狀，巖性軟弱，與近似，風(fēng)化后成為碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。 河床沖積層 主要為卵礫石類土，砂質(zhì)粘土與砂層均甚少，且多呈透鏡體狀，并有大漂石摻雜其中。卵礫石成分以玄武巖為主，石灰?guī)r與砂巖占極少數(shù)。沿河谷內(nèi)分布：壩基部分沖積層厚度最大為32米，一般為20米左右；靠岸邊最少為幾米。顆粒組成以卵礫石為主，砂粒和細(xì)小顆粒為數(shù)很少。卵石最小直徑一般為10100毫米；礫石直徑一般為21

25、0毫米；砂粒直徑0.050.2毫米；細(xì)小顆粒小于0.1毫米。見(jiàn)表8。沖積層的滲透性能 經(jīng)抽水試驗(yàn)后得，滲透系數(shù)k值為3×10-2厘米/秒1×102厘米/秒。表8 沖積層剪力試驗(yàn)成果表土壤名稱代號(hào) 項(xiàng)目計(jì)算值容重（控制）kn/m3含水量（控制）三軸剪力（塊剪）應(yīng)變（拉制）（浸水固結(jié)快剪）內(nèi)摩擦角凝聚力（kpa）內(nèi)摩擦角凝聚力（kpa）含 中量細(xì)粒的礫石次數(shù)17128822最大值24.38.6647°1537.032°4310.5最小值22.24.2735°3012.017°550平均值23.086.4740°3418.225&

26、#176;255.3小值平均值37°3214.8備注三軸剪力土樣備系篩去大于4mm顆粒后制備的。試驗(yàn)時(shí)土樣的容重為控制容重。應(yīng)變控制土樣容重系篩去大于0.1mm顆粒后制備的。以上兩種試驗(yàn)的土樣系擾動(dòng)的。坡積層 在水庫(kù)區(qū)及壩址區(qū)山麓地帶均可見(jiàn)到，為經(jīng)短距離搬運(yùn)沉積后，形成粘土與碎石的混合物質(zhì)。2.4.3 地質(zhì)構(gòu)造壩址附近無(wú)大的斷層，但兩岸露出的巖石，節(jié)理特別發(fā)育?？梢苑譃閮山M，一組走向與巖層走向幾乎一致，即北東方向，傾向西北；另一組的走向與巖層傾向大致相同。傾角一般都較大，近于垂直，裂隙清晰，且為鈣質(zhì)泥質(zhì)物所充填。節(jié)理間距，密者0.5米即有一條，疏者35米即有一條，所以沿

27、岸常見(jiàn)有巖塊崩落的現(xiàn)象。上述節(jié)理主要在砂巖、泥灰?guī)r與玄武巖之類的巖石內(nèi)產(chǎn)生。2.44 水文地質(zhì)條件本區(qū)地形高差大，表流占去大半，缺乏強(qiáng)烈透水層，故地下水不甚豐富，對(duì)工程比較有利。根據(jù)壓水試驗(yàn)資料，玄武巖的透水性不同，裂隙少、堅(jiān)硬完整的玄武巖為不透水層，其壓水試驗(yàn)的單位吸水量小于0.01 l/(minm)。夾于玄武巖中的凝灰?guī)r，以及裂隙甚少的火山角礫巖都為不透水性良好的巖層。至于節(jié)理很發(fā)育的破碎玄武巖、半風(fēng)化與全風(fēng)化玄武巖都是透水性良好的巖層。正因?yàn)檫@些隔水的與透水的玄武巖存在，遂使玄武巖區(qū)產(chǎn)生許多互不連貫的地下水。一般砂巖也是細(xì)粒至微粒結(jié)構(gòu)，除因構(gòu)造節(jié)理裂隙較發(fā)育，上部裂隙水較多外，深處巖層因

28、隔水層的層數(shù)多，難于形成泉水。石灰?guī)r地區(qū)外圍巖石多為不透水層，滲透問(wèn)題也不存在。2.4.5 本地區(qū)地震烈度定為7度，基巖與混凝土之間的摩擦系數(shù)取0.65。2.5 建筑材料2.5.1 料場(chǎng)的位置與儲(chǔ)量各料場(chǎng)的位置與儲(chǔ)量見(jiàn)壩區(qū)地形圖。由于河谷內(nèi)地地形平坦，采運(yùn)尚方便。2.5.2物理力學(xué)性質(zhì)土料：見(jiàn)表9表12。石料：堅(jiān)硬玄武巖可作為堆石壩石料，儲(chǔ)量較豐富，在壩址附近有石料場(chǎng)一處，覆蓋層淺，開(kāi)采條件較好。2.6 經(jīng)濟(jì)資料2.6.1 庫(kù)區(qū)經(jīng)濟(jì)流域內(nèi)都為農(nóng)業(yè)人口，多種植稻米、苞谷等。庫(kù)區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有價(jià)值可開(kāi)采的礦產(chǎn)。淹沒(méi)情況如下表。表13 各高程淹沒(méi)情況高程（米）2807281

29、22817282228272832淹沒(méi)人口（人）350036403890406053207140淹沒(méi)土地（畝）3000322034103600460061002.6.2 交通運(yùn)輸壩址下游120公里處有鐵路干線通過(guò)，已建成公路離壩址僅20公里，因此交通尚稱方便。2.7 樞紐任務(wù)本樞紐工程同時(shí)兼有防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合作用。2.7.1 發(fā)電裝機(jī) 24 mw，多年平均發(fā)電量為1.2億度。本電站裝 3臺(tái)8 mw機(jī)組。正常蓄水位2821.5米，汛期限制水位2821.5 米，死水位2796.00米， 3臺(tái)機(jī)組滿發(fā)流量 44.1 秒立米，尾水位2752.20米。 廠房型式引水式，廠房平面尺寸為 32&

30、#215;13 米×米，發(fā)電機(jī)高程為2760米，尾水管底高程為2748米，廠房頂高程為2772米。副廠房平面尺寸為32×6米×米。安裝場(chǎng)平面尺寸為 8×13 米×米。開(kāi)關(guān)站尺寸為 30×20 米×米。2.7.2 灌溉 增加保灌面積 1.5 萬(wàn)畝。2.7.3 防洪可減輕洪水對(duì) 下游兩岸 的威脅，過(guò) 100年一遇和2000年一遇洪水時(shí)，經(jīng)水庫(kù)調(diào)洪后，洪峰流量由原來(lái)1680秒立米和 2320 秒立米分別削減為1171秒立米和1695秒立米。要求設(shè)計(jì)洪水時(shí)最大下泄流量限制為 900 秒立米。并且要求最高校核洪水位不超過(guò)正常蓄水位3.

31、5米。2.7.4 漁業(yè)正常蓄水位時(shí)，水庫(kù)面積17.6×10 6平方公里，為發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)創(chuàng)造了有利條件。2.7.5 其它引水隧洞進(jìn)口底高程為 2789.00 米，出口底高程為 2752.30 米；引水隧洞直徑為 4 米，壓力鋼管直徑 2.3 米，調(diào)壓井直徑為 12.0 米；放空洞直徑為 2.5 米?？煞趴账畮?kù)至水位 2770.00 米。料場(chǎng)名稱物 理 性 質(zhì)滲透系數(shù)10-6cm/s力學(xué)性質(zhì)化學(xué)性自然含水量%自然容重比重孔隙率%孔隙比稠度飽和度顆粒級(jí)配（成分%，粒徑d）擊實(shí)剪力固結(jié)壓縮系數(shù)cm2/kg有機(jī)含量灼熱法%可溶鹽含量%流限%塑限%塑性指數(shù)礫砂粘土最大干密度g/cm3最優(yōu)含水量%內(nèi)

32、摩擦角deg凝聚力kpa濕干粗中細(xì)粉>2mm20.5mm0.50.05mm0.050.005mm<0.005mmkn/m31#下24.818.9115.162.6742.260.73442.6023.1419.460.937.475.9517.8735.4833.231.6022.074.31724.6724.00.0211.730.0702#下24.218.9115.182.6741.900.72143.9022.2021.700.917.254.1514.3541.7532.251.6521.024.8025.5023.00.0201.900.0191#上25.617.3513

33、.032.6549.800.99049.5725.0024.570.878.838.0017.5031.0034.671.5622.301.9023.1725.00.0262.200.1102#上26.316.3712.842.7452.301.09349.9026.3023.500.694.504.3320.6736.2034.301.5423.803.9621.5038.00.0330.250.1103#下15.919.1116.642.7037.000.58034.0020.0014.000.676.409.0012.0035.0019.601.8016.903.0028.0017.00

34、.0101.900.080表10 粘土的物理力學(xué)性質(zhì)表9 砂礫石的顆粒級(jí)配顆 直徑粒 mm含量料場(chǎng)3001001006060205<0.151#上5.218.621.412.318.60.32#上4.817.820.314.117.80.53#上3.815.418.515.316.40.44#上6.018.319.416.415.60.31#下4.57.20.22#下3.919.222.418.719.18.

35、3#下5.04.10.94#下4.122.418.714.117.90.7名稱1#上2#上3#上4#上1#下2#下3#下4#下容重，kn/m318.617.919.119.018.618.518.418.0比重2.752.742.762.752.752.732.732.72孔隙率，%32.534.731.031.532.532.232.533.8軟弱顆粒，%2.01.2有機(jī)物含量淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色表11 砂礫石的物理性質(zhì)料場(chǎng)名稱最小值最大值平均值1#上34

36、76;3035°5035°102#上35°0037°1036°003#上34°4036°4035°404#上35°1037°4036°301#下34°1036°3035°202#下35°2038°0036°403#下34°3037°1035°504#下36°0038°2037°10注：各砂礫石料場(chǎng)滲透系數(shù)k值為2.0×10-2厘米/秒左右。最大孔隙率0.44

37、，最小孔隙率0.27 河海大學(xué)水電學(xué)院水利水電工程專業(yè) 14河海大學(xué)本科畢業(yè)論文土石壩工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)59第三章 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)依據(jù)3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)在對(duì)原始資料進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，掌握設(shè)計(jì)意圖，明確設(shè)計(jì)任務(wù)。3.1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算根據(jù)防洪要求，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)，選定泄洪方式和擬定泄洪建筑物的孔口尺寸；通過(guò)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算確定防洪庫(kù)容、上游設(shè)計(jì)和校核水位及相應(yīng)的下泄流量。3.1.2 主要建筑物型式選擇和水利樞紐布置本階段任務(wù)包括：確定樞紐組成建筑物及其設(shè)計(jì)等級(jí)；通過(guò)不同方案的初步經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選定壩型；確定水利樞紐的布置方案。3.1.3 第一主要建筑物大壩設(shè)計(jì)該階段任務(wù)有：通過(guò)比較分析，確定大壩

38、基本剖面型式和輪廓尺寸；擬定地基處理方案與壩身構(gòu)造；進(jìn)行水力和靜力計(jì)算；進(jìn)行細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.1.4 第二主要建筑物泄水建筑物設(shè)計(jì)本階段要求確定泄水建筑物結(jié)構(gòu)型式和輪廓尺寸，進(jìn)行總體布置；擬定細(xì)部構(gòu)造；進(jìn)行必要的水力、靜力計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.2 設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程中主要參考了以下文獻(xiàn)：1水工建筑物（下），張光斗、王光倫著，水利電力出版社，19942水力學(xué)，李家星、趙振興主編，河海大學(xué)出版社，20013水工建筑物，左東啟、王世夏、林益才主編，河海大學(xué)出版社，19954水工鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)，河海大學(xué)圖書(shū)館 5土石壩地基混凝土防滲墻設(shè)計(jì)與計(jì)算，鄭秀培，水利電力出版社，19796sl274-2001碾壓式土石

39、壩設(shè)計(jì)規(guī)范，水利部，20017sd134-84水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范8水工設(shè)計(jì)手冊(cè)土石壩，水利水電出版社，20029gb50287-99水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范，國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國(guó)建設(shè)部，199910土力學(xué)，盧廷浩主編，河海大學(xué)出版社，200211水利工程施工，袁光裕主編，中國(guó)水利水電出版社，199612水工設(shè)計(jì)的理論和方法，王世夏著，中國(guó)水利水電出版社，200013水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南 索麗生等，中國(guó)水利電力出版社，200114. chow,wan te,editier-in-chief,handbook of applied hydrology.megraw.new yo

40、rk:n.y.196415.m.h.chaudry.appllied hydraulic transients,litton educational publishing inc.16.d.k.maidment.handbook of hydrology.mcgraw-hill17. v.t.chow et applied hydrlogy. mcgraw-hill18. mays.water resources handbook. mcgraw-hill19.viessman and gary.introductuon to hydrology.4th ed.第四章 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算（專題）4.

41、1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理本河流屬于典型山區(qū)河流，洪水暴漲暴落，設(shè)計(jì)洪峰流量q設(shè) = 1680m3/s（p=1%），校核洪峰流量q校 = 2320 m3/s（p=0.05%）。采用以峰控制的同倍比放大法對(duì)典型洪水進(jìn)行放大，得出設(shè)計(jì)洪水與校核洪水過(guò)程線。4.1.1 工程等別及建筑物級(jí)別正常蓄水位為2821.50m,其相應(yīng)水庫(kù)庫(kù)容為389.98×106 m3.根據(jù)sdj1278水利水電工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（山區(qū)、丘陵部分），由水庫(kù)總庫(kù)容指標(biāo)（正常蓄水位時(shí)庫(kù)容389.98×106 m3，估計(jì)校核情況下庫(kù)容不會(huì)超過(guò)10億m3）定為大（2）型；由防洪效益，灌溉面積，裝機(jī)容量等指標(biāo)定為?。?/p>

42、1）型；根據(jù)“各指標(biāo)分屬不同標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用其中最高級(jí)別來(lái)控制”的原則，最終由水庫(kù)庫(kù)容確定該工程規(guī)模為大（2）型。主要建筑物為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)建筑物為4級(jí)。永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)：正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)）洪水重現(xiàn)期100年；非常運(yùn)用（校核）洪水重現(xiàn)期2000年。4.1.2泄洪方式與水庫(kù)運(yùn)用方案泄洪方式：由于地形條件的限制，為減小工程開(kāi)挖量，比較明渠方案，決定采用隧洞泄洪方案。水庫(kù)運(yùn)用方式：洪水來(lái)臨時(shí)用閘門(mén)控制下泄流量等于來(lái)流量，水庫(kù)保持汛前限制水位不變，當(dāng)來(lái)流量繼續(xù)加大，則閘門(mén)全開(kāi)，下泄流量隨水位的升高而加大，流態(tài)為自由泄流。防洪限制水位的選擇：防洪限制水位取與正常蓄水位重合，這是防洪庫(kù)容與興利庫(kù)

43、容完全不結(jié)合情況，因?yàn)樯絽^(qū)河流的特點(diǎn)是暴漲暴落，整個(gè)汛期內(nèi)大洪水隨時(shí)都可能出現(xiàn)，任何時(shí)候都預(yù)留一定的防洪庫(kù)容是必要的。4.1.3 調(diào)洪演算原理 采用以峰控制的同倍比放大法對(duì)典型洪水進(jìn)行放大，得出設(shè)計(jì)與校核洪水過(guò)程線。擬定幾組不同堰頂高程及孔口寬度b的方案。堰頂自由泄流公式q=可確定設(shè)計(jì)洪水和校核洪水情況下的起調(diào)流量q起，由q起開(kāi)始，假定三條泄洪過(guò)程線（為簡(jiǎn)便計(jì)算，假設(shè)都為直線），在洪水過(guò)程線上查出q泄，并求出相應(yīng)的蓄水庫(kù)容v。根據(jù)庫(kù)容水位關(guān)系曲線可得相應(yīng)的庫(kù)水位h，由三組（q泄，h）繪制的qh曲線與由q=繪制的qh曲線相交，所得交點(diǎn)即為所要求的下泄流量及相應(yīng)水位。 4.2 堰頂高程及泄洪孔口的

44、選擇調(diào)洪演算時(shí)需擬定幾組不同堰頂高程Ñ及孔口寬度b的方案，進(jìn)行比較分析，取其優(yōu)者。4.2.1 堰頂高程及孔口尺寸選擇原則堰頂高程如果取的太低，孔口總凈寬選的大，則泄流能力加大，所需水庫(kù)防洪庫(kù)容可較小，擋水建筑物高度也可較小，上游淹沒(méi)損失也較?。坏沁@時(shí)隧洞本身工程量及造價(jià)會(huì)很高，而且本工程下游允許流量為900，這樣過(guò)大的下泄流量為下游所不能允許。如果堰頂高程取的高，孔口總凈寬取的小，則結(jié)果與上述相反。因此選定的方案必須下泄流量q<900m3/s，為防止壩型過(guò)大上游水位超高z<3 . 5m 。4.2.2 方案擬定要得到堰頂高程與孔口尺寸的最佳方案，應(yīng)在技術(shù)可行前提下，結(jié)合泄

45、水隧洞以及擋水建筑物在內(nèi)的樞紐總造價(jià)最小來(lái)優(yōu)化，通過(guò)各種可行方案的經(jīng)濟(jì)比較決定。設(shè)計(jì)中參照已建工程經(jīng)驗(yàn)，初步擬定四組堰頂高程與孔口尺寸如下：方案一： =2811m，b=7m；方案二：=2812m, b=7m方案三： =2813m, b=8m；方案四：=2812m, b=8m Ñ堰頂高程；b過(guò)水凈寬用下列方法計(jì)算下泄流量和設(shè)計(jì)和校核水位：（1）在估計(jì)所求b點(diǎn)附近，任意選定b1、b2、b3（或b1、b2、 b3）向a（或a）方向做三條直線，并與洪峰過(guò)程線相切，如圖1.1所示。a,a分別為q設(shè)=1680m3/s（p=1%）和q校=2320 m3/s（p=0.05%）時(shí)的起調(diào)點(diǎn)（在圖中q設(shè)、

46、q校分別用qmax和qmax表示），用下式計(jì)算分別不同方案和頻率下的起調(diào)點(diǎn)（bi，bi）。起調(diào)點(diǎn)：q起調(diào)=m×bm流量系數(shù)，與堰型有關(guān)，取0.502；h作用水頭m；側(cè)收縮系數(shù)取0.86（=1-0.2*0.7*1=0.86）；b過(guò)水凈寬。g重力加速度取0.981b1、b2、b3為設(shè)計(jì)情況下過(guò)a做切線與來(lái)水過(guò)程線的交點(diǎn)，其流量計(jì)算公式qi=1680×ybi/120ybi為bi的縱坐標(biāo)b1、b2、 b3校核情況下過(guò)a做切線與來(lái)水過(guò)程線的交點(diǎn)，其流量計(jì)算公式qi=2320×ybi/120ybi為bi的縱坐標(biāo)（2）計(jì)算相應(yīng)直線abi（或abi）與洪峰過(guò)程線所包圍的面積（即相

47、應(yīng)調(diào)節(jié)庫(kù)容）和相應(yīng)的隧洞最大下泄流量，并vh曲線上根據(jù)v總查出高程h。在單位過(guò)程線上所圍面積a，求出不同頻率下的相應(yīng)調(diào)節(jié)庫(kù)容v見(jiàn)表4-1 (3)根據(jù)相應(yīng)高程h，在qh曲線上根據(jù)交點(diǎn)找出相應(yīng)的隧洞最大下泄流量，h設(shè)，h校，如圖4-1所示。將不同方案的計(jì)算過(guò)程列入表4-1中，并將最后結(jié)果匯總至表4-2中。圖4-1表4-1方案1:堰頂高程2811m,b=7m，流量系數(shù)m=0.502設(shè)計(jì)情況下泄流量q泄調(diào)節(jié)庫(kù)容v庫(kù)容va高程h(m3/s)(106m3)(106m)(m)49024.935414.9152822.78459023.115413.095 2822.69263021.379411.359 2

48、822.60470019.712409.692 2822.518 校核情況下泄流量q泄調(diào)節(jié)庫(kù)容v庫(kù)容va高程h(m3/s)(106m3)(106m)(m)4833332.941422.9212823.19458030.376420.3562823.064676.6727.959417.9392822.94733.3325.698415.6782822.824方案2:堰頂高程2812m,b=7m 流量系數(shù)m=0.502設(shè)計(jì)情況下泄流量q泄調(diào)節(jié)庫(kù)容v庫(kù)容va高程h(m3/s)(106m3)(106m)(m)42028.594418.5742822.97249026.465416.4452822.8

49、6256024.41414.392822.75863022.473412.4532822.658校核情況下泄流量q泄調(diào)節(jié)庫(kù)容v庫(kù)容va高程h(m3/s)(106m3)(106m)(m)483.3334.456424.4362823.27258029.038419.0182822.994676.6724.258414.2382822.75方案3:堰頂高程2813m,b=8m，流量系數(shù)m=0.502設(shè)計(jì)情況下泄流量q泄調(diào)節(jié)庫(kù)容v庫(kù)容va高程h(m3/s)(106m3)(106m3)(m)42028.969418.9492822.9956024.674414.6542822.77270020.823

50、410.8032822.574校核情況下泄流量q泄調(diào)節(jié)庫(kù)容v庫(kù)容va高程h(m3/s)(106m3)(106m3)(m)483.3334.776424.7562823.28858031.939421.9192823.142676.6729.25419.232823.006方案4:堰頂高程2812m,b=8m，流量系數(shù)m=0.502設(shè)計(jì)情況下泄流量q泄調(diào)節(jié)庫(kù)容v庫(kù)容va高程h(m3/s)(106m3)(106m3)(m)49025.117415.0972822.79456023.274413.2542822.69463021.511411.4912822.61校核情況下泄流量q泄調(diào)節(jié)庫(kù)容v庫(kù)容va高程h(m3/s)(106m3)(106m3)(m3)483.3333.068423.0482823.258030.530420.512823.04676.6728.088418