水工建筑物课程设计(doc 18页)目录第一部分设计资料...0 (1)一、设计资料 (1)二、设计依据 (4)第二部分枢纽布置 (7)一、坝型的选择 (7)二、泄水建筑物型式的选择 (8)三、其它建筑物型式的选择 (8)四、枢纽的组成建筑物及等级 (8)五、枢纽布置 (9)第三部分土石坝的设计 (9)一、土石坝坝型的选择 (9)二、大坝断面尺寸及构造型式 (9)三、渗流计算 (12)四、稳定计算 (13)五、材料及细部构造 (14)第四部分溢洪道设计 (16)一、溢洪道的形式 (16)二、堰面形式 (16)三、溢洪道的水力计算 (16)四、工程布置 (17)六、掺气水深 (23)七、消能防冲 (23)八、溢洪道的其它构造设计 (24)第五部分施工图纸 (24)附图 (25)111山脉走向大约为东西方向，岩基出露较好，河床一般为100m 左右河道弯曲相当厉害，沿河沙滩及坡积层发育，尤以坝址下游段的更为发育，在坝轴下游300m 处的两岸河谷呈马鞍形，其覆盖物较厚，岩基产状凌乱。

地质情况：靠上游有泥盆五通砂岩，靠下游为二迭纪灰岩，几条坝轴线皆落在五通砂岩上面，地质构造特征：在平山咀以南，即灰岩与沙岩分界处，发现一大断层，其走向近东西，倾向大致向北西，在第一坝轴线左肩的为五通砂岩，特别破碎，在100多米范围内就有三四处小断层，产状凌乱，坝区右岸破碎深达60m 的钻孔芯获得率仅为20%，岩石裂隙十分发育。

岩石的渗水率很小。

坝区下游石灰岩中发现两处溶洞，平山咀大溶洞和大泉眼大溶洞，前者对大坝及库区均无影响，后者朝南东方向延伸的话，可能通过库壁，库水有可能顺着溶洞漏到库外。

坝址覆盖层沿坝轴线厚度达1.5~5.0m ，K=1×10-4cm/s ，浮容重V 浮=10.7KN/ m 3，内摩擦角Ф=3504、水文、气象 （1）、水文：千年一遇雨量498.1mm ，二百年千年一遇雨量348.2mm ，五十年千年一遇雨量299.9mm ，雨洪峰流量Q 0.1%=1860 m 3/s ，Q 0.5%=1550m 3/s ，Q 1%=1480m 3/s ，多年平均水量为4.55亿m 3（2）、气象：多年平均风速10m/s ，水库吹程D=9Km ，多年平均将雨量430mm/年，库区气候温和，年平均气温16.9℃，年最高气温40.5℃，年最低气温-14.9℃ 5、其它 （1）、坝顶无交通要求 （2）、对外交通情况水 路:可通行3~6吨木船，枯水季只能通过3吨以下的船只，水运较困难 公 路：尚无公路通行铁 路：到工地有53公里处有乐万铁路车站 二、设计依据1、工程等级:工程的灌溉面积为2万亩,装机容量9000KW ,总库容2.00亿3m判定此工程为二等工程主要建筑物：挡水坝，溢洪道，电站厂房。

次要建筑物：筏道，泻洪洞，导流洞（后改为泻洪洞）。

2、水库规划资料（1）正常水位：113.10m ，设计洪水位：113.30m ，校核洪水位：113.50m 死水位：105.0m （发电极限工作深度8m ），灌溉最低水位：104.0m（2）总库容：2.00亿3m ，水库有效库容：1.15亿3m （3）库容系数：0.5751（4）发电调节流量P Q =7.35s m /3，相应下游水位68.2m发电最大引用流量max Q =28 s m /3，相应的下游水位68.65m ,通过设计洪水位流量（Q 0.1%）时。

溢洪道最大泄量max Q =1340 s m /3，相应的下游最高洪水位74.3m3、枢纽组成建筑物（1）大坝：布置在1#坝轴线上 （2）溢洪道：堰顶高程为107.50m（3）水电站：装机容量9000KW ，3台机组，厂房尺寸30×9平方米（4）灌溉：主要灌溉区在河流的右岸，渠首底高程102m ，灌溉最大引用流量8.15 m 3/s ，相应渠道最大水深1.75m ，渠底宽3.5m ，渠道边坡1：1（5）水库放空隧洞：为便于检修大坝和其它建筑物，拟利用导流隧洞作为防空洞。

洞底高程70.0m ，洞直径3.5m（6）筏道：为干筏道，上游坡不陡于1：4，下游坡不陡于1：3，转运平台高程115.0m ，平台尺寸为30×20m 24、筑坝材料枢纽大坝采用当地材料筑坝（1）土料：主要有粘土和壤土，可采用坝下1.5~3.0公里丘陵区与平原地带，储量多，质量尚佳可作为筑坝材料，其性能见表1（2）砂土：可从坝上下游0.5~3.5公里河滩上开采，储量多，可供筑坝使用，其性能见表2（3）石料：可在坝址下游附近开采，石质为石灰岩及砂岩，质地坚硬，储量丰富，便于开采，其性能见表3.土壤 类别 干容重rc （KN/m 3） 最优含水率（%） 孔隙率 n （%） 内摩擦角Ф 粘着力 C （Kpa ） 透水系数 K （cm/s ） 粘土 15.4 25 40 18o 30′ 37 1×10-6壤土 15.8 14.5 41.7 23o 41′ 12 1×10-5坡土 16.0 22.5 39.8 22o （湿）33o（干）7.5（湿） 1×10-31干容重c γ（KN/m 3）孔隙率 n （%）内摩擦角Ф1.83338o第二部分 枢纽布置一、坝型的选择在基岩上筑坝有三种类型可选择:重力坝、拱坝、土石坝。

重力坝方案：重力坝虽然对地形，地质条件适应性强，且枢纽泄洪问题容易解决等优点，但是建重力坝清基开挖量大，且不能利用当地筑坝材料，故重力坝不经济。

拱坝方案：修建拱坝理想条件是河岸左右对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段，而该水利枢纽布置处成S 形，沿河沙滩及坡积发育，坝轴线下游河谷程马鞍形，无建拱坝的可能。

土石坝方案：土石坝对地形、地质的要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，且该工程在坝轴线的附近丘陵区与平原地带的土料储量很多，土质佳，可作筑坝之用，并且有丰富的质地好，开采容易的筑坝用的砂土和石料。

故修建土石坝，其材料来源广泛，开挖量小，可减小工程投资，综合考虑地形，地质条件，建筑材料，施工条件，综合效益等因素，最终选择土石坝方案。

二、泄水建筑物型式的选择溢洪道选择：根据当地地质条件，确定为开敞式溢洪道，开敞式溢洪道分为正槽式和侧槽式，正槽式溢洪道中，泻水槽与堰上水流方向一致，水流平顺，泄流能力大，结构简单，运行安全可靠，适用于各种水头和流量，且坝轴线下300m 处两岸河谷呈马鞍形，选该形式最合理。

放空隧的选择：洞水库放空隧洞其进口高程可以很低，因此除了担负泄洪任务，还可以承担灌溉放水，施工导流，排泄泥沙和防空水库等任务。

所以本工程利用施工期的导流隧洞作为水库放空隧洞。

三、其它建筑物型式的选择引水建筑物的型式：河道水量丰沛，水位较底，引水量较大，无坝取水不能满足要求，则选用有坝取水枢纽即溢流坝。

施工导流方式：选用导流隧洞，可以作为坝修建好之后的泄水隧洞，减小工土壤类别干容重rc （KN/m 3）孔隙率 n （%） 内摩擦角Ф 渗透系数 K （cm/s ） 浮容重γ′砂土1640.630o1×10-210.061程量。

四、枢纽的组成建筑物及等级建筑物名称 土石坝 溢洪道 放空隧洞 灌溉 电站厂房 筏道 级 别 2 3 3 3 2 3挡水建筑物：土石坝布置在1#坝轴线上泄水建筑物：溢洪道布置在左岸的垭口上，可减小工程的开挖量，并且与大坝离开，有利于大坝的安全。

电站厂房应该设在平坦的地方，引水隧洞布置在凸岸，可以缩短长度，减小工程量。

所以电站厂房布置在凸岸，即河的右岸比较合理。

第三部分 土石坝的设计一、土石坝坝型的选择在坝址附近有丰富的饿土料，坝址上下游及两岸滩地又有大量的砂、石灰岩及砂岩，质地坚硬，储量丰富，可作为坝壳材料，从建筑材料上说，斜墙坝、心墙坝均可。

斜墙坝由于抗剪强度较低的防渗体位于上游面，故上游坝坡较缓，坝的工程量相对较大，并且斜墙对坝体的沉降变形比较敏感，与陡峻河岸的连接较困难，故不选择此方案。

心墙坝的防渗体位于坝体的中央，适应变形的条件好，粘土心墙所用的粘土量少，施工较方便。

所以选择粘土心墙坝。

二、大坝断面尺寸及构造型式1、坝坡：采用三级变坡，在变坡处设置马道，其宽度取2m 。

上游坝坡：1：3.0、1：3.25、1：3.5 下游坝坡：1：2.5、1：2.75、1：3.02、坝顶宽度：本坝无交通要求，坝高115.106649.10H m =∇-∇=-=顶底，在30m-60m ，所以坝顶宽度B =6~8m 且无交通要求，取B =7m对中低坝最小宽度B ＞5m ，取=7m 。

3、坝顶高程计算： 超高：A e h da ++=a h —波浪在坝坡上的爬高 me —风浪引起的坝前水位壅高 m1A —安全加高 ma h =0.45hlm -1n-0.631451116.0D V h = 2cos 2KV e gHα=1h ：设计波高m ：坝坡坡率取2.5n ：坝坡护面糙率，选干砌石取0.0275V ：（多年平均）计算风速s m / D ：吹程KmK ：综合摩擦系数 取3106.3-⨯ 3H ：水库水域平均水深 m α：风向与坝轴线方向的夹角g ：重力加速度 取s m /81.92 坝顶高程：校校设设d H d H +=∇+=∇ 二者取大值运用情况 静水位（m ） a h （m ） e(m) A(m) 防浪墙高程(m) 坝顶高程（m ）设计洪水 113.3 1.40 0.0198 0.5 115.42115.42114.22（取114.3） 校核洪水113.5 0.84 0.0089 1.0 115.14＞校核洪水位113.5 满足要求。

4、坝体排水设备及尺寸拟定常用坝体排水主要有以下几种形式：贴坡排水、棱体排水、褥垫排水。

贴坡排水不能降低浸润线，多用于浸润线很底和下游无水情况。

褥垫排水对地基不均匀沉降适应性较差，易断裂，且难以检修，不宜采用。

棱体排水可以降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护下游坝脚不受尾水淘刷且有支持坝体，增加稳定的作用。

坝址附近有丰富的石料可开采，其石料质地坚硬，可以利用，做堆石料棱体排水。

棱体顶面的高程高出下游最高水位至少m 0.2~0.1，取1.7m ，下游最高水位为校核时的水位74.3m ，棱体顶面的高程为76.0m 。

棱体内坡坡度取1：1.5，外坡取1：2.0，顶宽取2.0m 。

15、防渗体本设计粘土允许坡降4][=J 。

承受最大水头为47.9m ，墙厚T ≥H /[J ]=11.98m ，心墙的顶宽取5m ＞3m 满足机械化施工的要求。

上下游坡度均取1：0.2。

墙顶高程为设计洪水位加0.3-0.6m 超高，取0.3m ，所以墙顶高程为113.4m 。

6、大坝基本剖面三、渗流计算心墙采用粘土料，渗透系数很小，因此计算时可以不考虑上游水头降落，下游坝壳的浸润线比较平缓，水头主要在心墙部位损失。