1枢纽概况群安水库位于某省某地区群安河河谷出山口地段,水库控制流域面积714平方公里,库容900×104m3。
水库以灌溉和工业供水为主,兼顾防洪,工程兴建后可以向地区工业年提供水量2160×104m3,向灌区年供水1782×104m3,全年供水3942×104m3,改善灌溉面积14.32×104亩。
水库枢纽建筑物由主坝、溢洪道、放水洞组成。
根据工程规模及其在国民经济中的作用,按《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000,水库永久性建筑物设计洪水标准为50年标准,校核洪水标准为1000年标准。
水库枢纽的工程等别为Ⅲ等,工程规模为中型。
水库枢纽的主要建筑物级别为3级,次要建筑物为4级,临时建筑物为5级。
2 设计基本资料(见附件)3 设计任务及基本要求3.1 设计任务3.1.1 工程任务和规模阶段(1)根据工程任务确定工程规模,然后确定工程等别、建筑物级别及相应洪水标准。
(2)拟定泄洪建筑物型式和水库泄洪方式,选定泄洪建筑物尺寸,进行洪水调节计算,确定水库特征水位及相应库容。
拟定导流建筑物型式和尺寸,确定围堰前设计水位,确定坝体临时度汛水位。
3.1.2 工程布置及建筑物阶段(1)根据地形、地质、筑坝材料、水文气象、施工条件和枢纽建筑物的组成等因素进行坝轴线选择。
(2)根据已知基本资料进行坝型选择,可选坝型为粘土心墙堆石坝、沥青混凝土心墙堆石坝、混凝土面板堆石坝、混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝五种,通过技术经济比较,确定最优坝型和相应泄洪建筑物尺寸。
(3)根据选定的坝型和枢纽建筑物组成,进行枢纽布置方案的比较,确定枢纽布置方案,绘制枢纽平面布置图。
(4)挡水建筑物-大坝设计:①坝体结构设计;②坝基处理设计;③坝体与坝基及其他建筑物的连接设计;④坝体计算与分析;⑤细部构造设计。
(5)泄水建筑物-溢洪道设计:①方案比较;②溢洪道布置;③设计计算;④结构设计。
(6)导流输水建筑物-导流放水洞设计:①方案比较;②水力计算;③结构设计。
3.1.3 施工组织设计阶段(1)施工条件分析。
(2)施工组织设计:导流标准确定;导流方式选择;围堰设计;导流泄水建筑物设计;导流工程施工及河道截流设计;基坑排水设计;料场选择与开采、主体工程施工;施工交通布置;施工工厂设施设计;施工总布置和施工总进度计划设计。
3.2 设计成果内容及要求3.2.1 设计成果内容1、毕业设计报告一套(包括设计说明书1本和设计计算书1本),不少于2万字;2、设计图纸4张,包括:(1)水库枢纽工程总体布置图(附主要指标表),0号图1张;(2)大坝剖面图(包括土石坝材料分区图、细部构造图),1号图1张;(3)溢洪道纵、横剖面图,1号图1张;(4)隧洞纵、横剖面图,1号图1张;3、光盘(含设计报告和设计图电子版)。
3.2.2 设计成果要求(1)设计报告要求设计报告内容及深度按《水利水电工程初步设计报告编制规程》(SL619-2013)及个人任务书要求进行。
设计报告格式按“南昌工程学院水利专业毕业设计范本”及“南昌工程学院水利专业本(专)科生毕业设计(论文)基本规范要求”进行。
(2)设计图要求所有图纸均要求先用计算机绘制CAD图,再打印为成果图。
要求制图正确,线条、字体、尺寸、比例尺及材料符号等应符合《水利水电工程制图规范》(SL73-95)要求,也可参考《水力发电工程CAD制图技术规定》DL/T5127—2001。
4 时间进度安排毕业设计工作共12个工作周,学生应在规定时间内充分发挥独立工作能力,创造性地完成全部设计任务。
详见2016届水工专业毕业设计控制性进度计划表。
5 参考文献[1] SL619-2013,水利水电工程初步设计报告编制规程[S].[2] SL252-2000,水利水电工程等级划分及洪水标准[S].[3] SL73.1-2013,水利水电工程制图标准[S].[4] DL5073-2000,水工建筑物抗震设计规范[S].[5] SL 501-2010,土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则[S].[6] SL228-2013,混凝土面板堆石坝设计规范[S].[7] DL/T5115-2008,混凝土面板堆石坝接缝止水技术规范[S].[8] SL274-2001,碾压式土石坝设计规范[S].[9] SL253-2000,溢洪道设计规范[S].[10] SL279-2002,水工隧洞设计规范[S].[11] SL265-2001,水闸设计规范[S].[12] 索丽生,任旭华.水利水电工程专业毕业设计指南[M].北京:中国水利水电出版社,2001.[13] 华东水利学院.水工设计手册(第二卷:地质水文建筑材料)[M].北京:水利电力出版,1984.[14] 华东水利学院.水工设计手册(第四卷:土石坝)[M].北京:水利出版社,1984.[15] 华东水利学院.水工设计手册(第六卷:泄水与过坝建筑物)[M].北京:水利出版社,1984.[16] 华东水利学院.水工设计手册(第七卷:水电站建筑物)[M].北京:水利出版社,1984.[17] 水利电力部科学技术司.国外混凝土面板堆石坝[M].北京:水利电力出版社,1988.[18] 汪胡桢.水工隧洞的设计理论和计算[M].北京:水利电力出版社,1976.[19] 魏璇.水利水电工程施工组织设计指南(上、下)[M].北京:中国水利水电出版社,2001.[20] 祁世京.土石坝碾压式沥青混凝土心墙施工技术[M].北京:中国水利水电出版社,2000.[21] 成都科学技术大学.水利水电工程施工导流图集[Z]. 北京:水利出版社,1982.[22] 吴媚玲.水工设计图集[Z].北京:水利电力出版社,1994.2016届水工专业毕业设计控制性进度计划表附件:毕业设计基本资料1 水文气象1.1 流域概况群安河位于某省群安盆地以北,东部天山山脉哈尔里南坡,地理位置介于东经90°57′~94°19′,北纬43°02′~43°11′,流域内地形大部属中高山地形,地势北高南低,由东北向西南倾斜,海拔3600米以上为冰川和永久积雪覆盖区,海拔2500~3600米区间为径流形成区,海拔1300~2500米属中低山区,河流全长31公里,坝址以上集水面积324平方公里,径流来源于高山冰雪融水,夏季的直接降水和季节性积雪融水,河道纵坡25‰~30‰。
1.2 气象群安河流域地处欧亚大陆腹地,属典型的大陆性气候,其特点是光照充足,夏季炎热,冬季寒冷,干燥少雨,蒸发量大,春季多风。
流域内盛行东北、东风,全年大风日数24天。
库区内一般多出现顺河向风,多年平均年最大风速12m /s,风向基本上与坝轴线正交,吹程D=2.12km。
库坝区多年平均降水量143.9毫米,多年平均蒸发量1232.3毫米,多年平均蒸发量见表1-1。
库坝区多年平均温度7.5℃,一月平均气温-5.2℃,7月平均气温21.1℃,极端最高气温32.5℃(1986年7月15日),极端最低气温-22.5℃(1984年1月17日),年日照时数在3000小时以上。
气温详见表1-2。
根据坝址处1955~1995年的冰情观测资料,最大河心冰厚0.44m,最大岸边冰厚0.45m。
最大冻土深度80cm。
1.3 径流群安河径流来源于高山冰雪融水,夏季的直接降水和季节性的积雪融水,径流的年际变化不大,但年内分配不均,据库址水文站18年(1990~2007)的实测资料,再加上断面上游引水渠引走的还原水量,年最大径流量64.65×106m3(1990年),年最小径流量36.27×106m3(1985年),汛期5~9月径流量占全年径流量的86.5%,其中6~8月径流量占全年的68.6%,枯水期11月至次年3月径流量占全年的7.4%。
多年平均径流量49.51×106m3,P=50%径流量49.20×106m3,P=75%径流量40.81×106m3,P=90%径流量33.74×106m3,P=95%径流量29.64×106m3。
1.4 洪水群安河的洪水可分为暴雨洪水、融雪洪水、降水和冰雪融水混合洪水三种类型的洪水,其中融雪洪水大多出现在4月中旬至5月份,洪水的大小取决于冬春季山区积雪面积和积雪深度以及春季气温辐射条件,这类洪水涨落缓慢,变幅较小,对水库的威胁不及夏洪大。
夏季暴雨洪水多发生在7月中下旬及8月上中旬,这类洪水主要由大降水生成,其中大范围的暴雨洪水在群安流域出现频次虽少,但量级并不低,1961年7月21日测得日雨量93.4mm,调查最大洪峰流量199m3/s,最大一日洪量12.94×106m3,另外有雨水和冰雪融水混合形成的洪水在本流域内也时有发生,这类洪水对水库安全、运用较为不利。
因此,选择1998年8月上、中旬的一次洪水过程线作用为群安水库设计洪水的典型过程线(见表1-5)。
1.5 设计施工导流及度汛洪水根据规范,施工导流洪水频率为P=10%,拦洪度汛洪水频率为5%,仍以1998年为典型年,洪水过程线见表1-6。
截流设计流量可选用截流时期内10%频率的月平均流量,见表1-7。
1.6 泥沙群安河泥沙来源于融雪洪水和暴雨洪水对流域表面强烈的冲刷和侵蚀,根据实测资料(1996~2005年)分析,群安河输沙量年际变化较大,年内分配极不均匀,汛期5~8月输沙量占年输沙量的83.8%,4~9月占年输沙量的100%。
最大年输沙量2.10×104吨(2000年),最小年输沙量0.3×104吨(2002年),最大年输沙量是年最小的7倍。
多年平均年输沙量为1.14×104吨,其中推移质泥沙为0.17×104吨,悬移质泥砂为0.97×104吨。
表1-5 群安水库设计洪水过程线计算表表1-6 群安水库施工期洪水过程线计算表2 工程地质2.1 区域构造及其稳定工程区位于天山东段块体内,北部为巴里坤塔格-八大石隆起块体,南部为群安盆地(沉降带)。
其北面是天山东西向构造与阿尔泰北面构造的交汇部位,除近东西向及北西—北西西构造较发育外,还见有少量的北北西向断裂及北东东向断裂,各种不同方向的断裂将本区分割成大小不同的构造块体。
2.1.1 主要构造形迹(1)巴里坤塔格—天山庙大断裂该断裂总长300公里以上,西段走向近东西较平直,天山庙以东走向北西西,再往东转北东东,形成往南突出的弧形,断裂北倾,倾角70°~76°。
(2)南山口西断裂走向333°,地表出露长度10公里,为具右旋特征的剪切断裂,此组方向的断层开成时间晚,截割了其他方向的断裂,是第四纪以来的活断层。