水工建筑物實(shí)訓(xùn)報(bào)告

水工建筑物實(shí)訓(xùn)報(bào)告 專業(yè)：水利水電工程與管理班級：2011秋學(xué)號：1144001455194姓名：

慶安水庫位于睢寧縣城北15km，廢黃河南堤下，庫區(qū)東、南、西三面筑壩，北面緊靠廢黃河南堤，是一座中型平原水庫，地處8°地震烈度區(qū)，設(shè)計(jì)最高調(diào)蓄洪水位29.6m，汛限水位27.5m，興利水位28.5m?？値烊?030萬m3，其中調(diào)洪庫容2190萬m3，興利庫容4770萬m3，死庫容30萬m3。該庫于1958年3月興建，1959年建成。設(shè)計(jì)灌溉面積10000公頃，實(shí)際灌溉面積7467公頃。水源為廢黃河灘面降雨徑流和古邳抽水站抽引民便河之水，水庫建成以來，改善了睢寧縣慶安、姚集、梁集、魏集、睢城、古邳等鎮(zhèn)的水利條件，實(shí)現(xiàn)灌溉水源的年調(diào)節(jié)，緩解了睢寧縣用水矛盾，且能在大旱之年為全縣大部提供抗旱水源，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用方面，都發(fā)揮了很大作用。（一）地質(zhì)條件根據(jù)1997年7月徐州市水利建筑設(shè)計(jì)研究院提供的《慶安水庫工程地質(zhì)勘察報(bào)告》?？碧缴疃葍?nèi)各土層自上而下大致可分為4層，各土層分述如下：（1）、粉砂：黃色粉砂、粉土，砂壤土，層底高程18.2~18.3m，中間夾2~3層黃褐色薄層粘土，上部松散，中下部稍密~中密，厚13.0m，水閘基底25.7m，該層為持力層，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值100kPa，但該層防滲抗沖能力較差。（2）、粉砂：灰色粉砂，稍密~中密，厚2.5m，層底高程15.6~15.7m，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值130kPa。（3）、重壤土：黃色、褐黃色重壤土、粘土，可塑，厚2.3m，層底高程13.3m，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)180kPa。（4）、粉質(zhì)粘土：黃色、褐黃色粉質(zhì)粘土，重壤土，可塑~硬塑，含砂礓，揭露厚度2.7m，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值310kPa?；靥钔临Y料：γ自然=19.5kN/m3,γm=20kN/m3,C=0kPa，Φ=26о。（二）水文氣象睢寧縣地處北溫帶，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，光照充足，春夏秋冬四季分明，降水量較為充沛。春季：3至5月，氣溫回升快，以冷干風(fēng)為主，蒸發(fā)強(qiáng)，常出現(xiàn)旱情；夏季：6至8月，天氣炎熱，降雨其中，多暴雨，易形成洪澇；秋季：9至11月，晴朗少雨，光照少，氣候宜人；冬季：12至2月，寒冷少雨。日照：近40年，全境年均日照2366小時(shí)，為可照時(shí)數(shù)的54%。氣溫：多年平均氣溫14.30C，其中1月份平均氣溫-0.50C，7月份平均氣溫27.10C，極端最高氣溫40.10C，發(fā)生在1955年6月19日，極端最低氣溫-23.30C，發(fā)生在1969年2月6日。霜期：多年平均無霜期206天，最多無霜期246天，發(fā)生在1977年，最少無霜期180天，發(fā)生在1962年。初霜期一般在10月30日左右出現(xiàn)，最早出現(xiàn)的初霜期是1962年10月15日。終霜期一般發(fā)生在4月6日前后，最早終霜期發(fā)生在1967年3月10日，最遲終霜期為5月4日。風(fēng)：夏季多東南風(fēng)，春秋冬三季多東北風(fēng)。多年平均風(fēng)速2.4米/秒左右。5月中旬至6月上旬常發(fā)生干熱風(fēng)，每年平均2.6次，4.1天，對小麥后期正常灌漿影響較大。降水：根據(jù)睢寧縣氣象站1951年至1990年降水資料統(tǒng)計(jì)，40年年平均降水量852.6毫米（多年平均869毫米），最大降水年份發(fā)生在1963年，降水量為1360毫米，最少降水年份發(fā)生在1988年，降水量為568.4毫米。40年中年降水量超過1000毫米的年份有8年，占20%，平均5年一遇；低于600毫米的有2年，占5%，平均20年一遇；低于700毫米的有11年，占27.5%，平均4年一遇。40年中降水量最多的月份為7月，平均月降水量209.8毫米，占40年年平均降水量的24.6%，其中月降水量最多的為1982年的7月，月降水量522毫米，占全年降水量1048.7毫米的49.8%。蒸發(fā)量：根據(jù)睢寧縣14年E601型水面蒸發(fā)資料，多年平均水面蒸發(fā)量為1043.3毫米，年蒸發(fā)量最大值為1371.6毫米，出現(xiàn)在1976年，年蒸發(fā)量最小值為898.1毫米，出現(xiàn)在1991

圖3止水詳圖(單位：cm)

（三）防滲計(jì)算1、滲流計(jì)算的目的：計(jì)算閘底板各點(diǎn)滲透壓力；驗(yàn)算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。2、計(jì)算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)阻力系數(shù)法，由于改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確，采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。3、計(jì)算滲透壓力（1）地基有效深度的計(jì)算。根據(jù)公式(3)判斷，地基有效深度為m，大于實(shí)際的地基透水層深度8m，所以取小值m。（2）分段阻力系數(shù)的計(jì)算。通過地下輪廓的各角點(diǎn)和尖端將滲流區(qū)域分成9個(gè)典型段，如圖4所示。其中1、9段為進(jìn)出口段，用式(4)計(jì)算阻力系數(shù)；3、5、7段為內(nèi)部垂直段，用式(5)計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)；2、4、6、8段為水平段，用式6計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用式(7)計(jì)算。結(jié)果列入（表1）中。對于進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正，按公式計(jì)算，結(jié)果如表2所示。

圖4滲流區(qū)域分段圖（單位：m）

表1各段滲透壓力水頭損失分段編號分段名稱①進(jìn)口0.6——8.0—0.470.4080.245②水平—01.97.440.05.254.5534.716③垂直1.9——7.4—0.260.2260.226④水平—005.51.00.180.1560.156⑤垂直1.0——6.5—0.160.1390.136⑥水平

1.01.06.518.02.552.2112.211⑦垂直1.0——6.5—0.160.1390.139⑧水平—005.51.00.180.1560.182⑨出口1.5——7.0—0.590.5120.486合計(jì)

9.8H=8.5H=8.5表2進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正表段別S′T′ho′Δh進(jìn)口段0.67.40.600.2450.1634.716出口段2.55.50.950.4860.0260.182（3）計(jì)算各角點(diǎn)的滲透壓力值。用表1計(jì)算的各段的水頭損失進(jìn)行計(jì)算，總的水頭差為正常擋水期的上、下游水頭差8.5m。各段后角點(diǎn)滲壓水頭=該段前角點(diǎn)滲壓水頭—此段的水頭損失值，結(jié)果列入表3。表3閘基各角點(diǎn)滲透壓力值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H108.508.263.543.313.163.020.810.670.490（4）驗(yàn)算滲流逸出坡降。出口段的逸出坡降為：，小于壤土出口段允許滲流坡降值（查表得），滿足要求，不會發(fā)生滲透變形。繪制閘底板的滲透壓力分布圖5。

圖5閘底板下滲透壓力分布圖(單位：m)（四）消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，所以采用底流式消能。設(shè)計(jì)水位或校核水位時(shí)閘門全開渲泄洪水，為淹沒出流無需消能。閘前為正常高水位30.28m，部分閘門局部開啟，只宣泄較小流量時(shí)，下流水位不高，閘下射流速度較大，才會出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷河床現(xiàn)象，需設(shè)置相應(yīng)的消能設(shè)施。為了保證無論何種開啟高度的情況下均能發(fā)生淹沒式水躍消能，所以采用閘前水深H=8.5m，閘門局部開啟情況，作為消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況。為了降低工程造價(jià)，確保水閘安全運(yùn)行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設(shè)計(jì)按1、3、5、7孔對稱方式開啟，分別對不同開啟孔數(shù)和開啟度進(jìn)行組合計(jì)算，找出消力池池深和池長的控制條件。按公式計(jì)算結(jié)果列入表1。表1消力池池深池長估算表開啟孔數(shù)n開啟高度收縮系數(shù)泄流量Q單寬流量q收縮水深hc躍后水深hc″下游水深Hs流態(tài)判別消力池尺寸備注池深d池長Ls水躍長Lsj10.80.554445.440.493.272.40自由出流1.0321.519.2

1.00.616607.550.624.032.651.624.523.5

1.20.617739.080.744.412.951.725.725.3

1.50.6199111.40.934.903.251.927.227.4池深控制2.00.62112215.31.245.533.622.231.729.6限開30.80.5541315.440.443.273.75淹沒出流

1.00.6161817.550.624.034.25

1.20.6172179.080.744.414.58

1.50.61927311.40.934.90

2.00.62136615.31.245.53

通過計(jì)算，為了節(jié)省工程造價(jià)，防止消力池過深，對開啟1孔開啟高度為2.0米限開，得出開啟1孔開啟高度為2米為消力池的池深控制條件。（五）消力池尺寸及構(gòu)造1、消力池深度計(jì)算根據(jù)所選擇的控制條件，估算池深為2m，用公式計(jì)算挖池后的收縮水深hc和相應(yīng)的出池落差ΔZ及躍后水深hc″，驗(yàn)算水躍淹沒系數(shù)符合在1.05～1.10之間的要求。2、消力池池長根據(jù)池深為2m，用公式計(jì)算出相應(yīng)的消力池長度為32ｍ。3、消力池的構(gòu)造采用挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板做成等厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)置排水孔，孔下鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑為10cm，間距為2m，呈梅花形布置。根據(jù)抗沖要求，按式16計(jì)算消力池底板厚度。其中為消力池底板計(jì)算系數(shù)，取0.18；為確定池深時(shí)的過閘單寬流量；為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。m，取消力池底板的厚度m。

圖1消力池構(gòu)造尺寸圖(單位：高程m，尺寸cm)（六）海漫設(shè)計(jì)1、海漫長度計(jì)算用公式（18）計(jì)算海漫長度結(jié)果列入表2。其中為海漫長度計(jì)算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為中粉質(zhì)壤土則選12。取計(jì)算表中的大值，確定海漫長度為40m。表2海漫長度計(jì)算表流量Q上游水深下游水深q1008.53.351.565.2522.72008.54.303.134.2030.43008.55.254.693.2534.94008.55.956.252.5537.95008.56.627.811.8839.36008.57.209.381.3039.27008.57.8010.90.7036.22、海漫構(gòu)造因?yàn)閷Ｂ囊鬄橛幸欢ǖ拇植诙纫员氵M(jìn)一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性。所以選擇在海漫的起始段為10米長的漿砌石水平段，因?yàn)闈{砌石的抗沖性能較好，其頂面高程與護(hù)坦齊平。后30米做成坡度為1：15的干砌石段，以使水流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。海漫厚度為0.6米，下面鋪設(shè)15cm的砂墊層。（七）防沖槽設(shè)計(jì)海漫末端河床沖刷坑深度按公式計(jì)算，其中河床土質(zhì)的不沖流速可按下式計(jì)算。按不同情況計(jì)算如表3所示。（20）式中—河床土質(zhì)的不沖流速，m/s；—查《水力學(xué)》可知此處取0.8m/s；—水力半徑，；—海漫末端河床水深，m。表3沖刷坑深度計(jì)算表計(jì)算情況相應(yīng)過水水面積濕周校核情況15.251422.52157.161.5541.24311.801.700設(shè)計(jì)情況11.711243149.571.5271.22210.60-0.056根據(jù)計(jì)算確定防沖槽的深度為1.70m。采用寬淺式，底寬取3.4m，上游坡率為2，下游坡率為3，出槽后作成坡率為5的斜坡與下游河床相連。如圖2所示。

圖2海漫防沖槽構(gòu)造