落石滩水利枢纽设计开题报告
学生：
指导老师：
三峡大学水利与环境学院
1工程概况
1.1内容
落石滩水利枢纽位于黄河干流上、中游交接处，坝址位于山西省偏关县境内，控制流域面积395000km2，总库容8 .96亿m3。

本工程的任务是利用黄河水力资源，安排调峰电站，担任华北电网102万kw 的尖峰负荷，同时为山西雁北、晋中和内蒙准格尔能源基地及北京市提供工业和城市用水14亿m3。

水库枢纽由主坝、电站、溢流表孔、中孔、底孔及排沙孔等组成。

根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽为一等工程，主坝为一级建筑物。

1.2地形条件
黄河过龙羊峡、刘家峡、黑山峡后入宁夏自治区银川平原和内蒙自治区河套平原，到托克托县河口镇折会南流，穿行于山西、陕西黄土高原峡谷至憧关后再向东流，至河南小浪底出峡谷，到桃花峪后进入华北大平原。

落石滩水利枢纽位」几黄河中上游的交接处，山西、陕西黄土高原峡谷的起点，流向由北向南，两岸坡势陡峭，山脉高程属于我国天然地势的第二阶梯，山顶高程1000—2000m ，坝址处河谷呈扁宽U 型，河谷宽高比为5.5 。

当地属干旱半干旱性气候，平均气温低，约-4—14℃ 。

降雨量较少，区域内暴雨形成常发生在7 、8 月份。

年平均降雨量月500mm。

1.3地质条件
落石滩枢纽库区，黄河穿行了寒武系白云岩、灰岩和奥陶系灰岩地层中位于新华夏系和祁吕贺山字型两个构造体系展布范围内的相对稳定地块，区内寒武、奥陶系碳酸盐地层有溶岩发育，多表现为溶洞、溶槽、溶孔、溶蚀裂隙面，一般规模不大，多呈孤立状。

坝址区两岸为下奥陶系、上寒武系白云岩、灰岩、页岩、泥灰岩。

坝基为中寒武系灰岩、页岩与泥灰岩。

岩性致密坚硬，地质构造简单，无较大断层。

河床坝基底部分布有张夏第六、四、二层为灰岩、泥灰岩、页岩互层，岩性相对较为软弱，其中张夏第四层在在坝基下埋藏较浅（基岩面下14.7一20.3m ) ，位于持力层范围内，其层面局部范围内有剪切带和泥化夹层，是坝的深层滑动控制面，但该岩层岩石的最小饱和抗压强度任在80MPa以上。

控制深层滑动的张夏组第五层与第四层的交界面附近的钻孔岩芯多数界面胶结良好。

1.4地形条件
水库吹程为5km ；最大设计风速10m/s，最大校核风速18m/s。

地震基本烈度7度。

2课题基本资料给出的部分建筑物设计
电站厂房及开关站设计
坝后式主厂房长196.5m，宽27m，总高度57.9m，安装6台单机18万kw混流式水轮发电机组，主副安装场位于机组左右侧，尾水平台、厂坝平台与发电机层同高，为909m。

，水轮机层高程900.30m，发电机层和水轮机层之间高程904.50m处设电缆夹层。

副厂房为10层框架结构，地下2层，地上8层，中控室布置在地上第3层。

电站排沙孔穿过主厂房，出口设在尾水平台右下侧，将排沙水流直接泄入尾水渠。

变压器布置在厂坝平台之间，一机一变。

GIS开关站的GIS开关室、避雷器平台均设置在厂坝平台之间。

3设计的具体内容、步骤和成果
3.1设计的主要内容和步骤
3.1.1坝线、坝型选择和枢纽布置方案比较
坝轴线的位置．应根据坝址附近的地质、地形条件通过定性分析确定。

坝型洗择，应根据坝址处的地形、地压、建筑利料，宣泄洪水的能力以及抗震性能等特点．通过定性分析，初步选择2-3种坝型进行较详细的技术经济比较，从中选出既满足工程要求又比较经济的坝型，对之进行初步设计。

枢纽布置方案比较首先根据枢纽的任务和要求确定建筑物的组成，然后根据地质、地形条件，拟定2-3个拱坝枢纽布置方案，并绘出草图，通过定性全析，确定较合理的枢纽布置方案。

3.1.2剖面设计
左岸挡水坝段
考虑与溢流坝的连接情况对坝顶宽度、上下边坡及游起坡点位置等初步拟定，并绘出该坝段最大剖面图
溢流坝段
闸门形式及尺寸。

先按满足泄水要求拟定溢流堰面曲线，再按强度、稳定基本要求确定出实用剖面；
上部结构尺寸拟定，包括闸门型式选择及其闸门布置，闸墩的型式、长度、高度和厚度，启闭机的型式与布置，工作桥、交通桥的型式与布置；横缝与止水的布置等。

泄水底孔坝段
根据前面己定的孔口控制断面尺寸设计泄水孔道形式及各部位轮廓尺寸；坝体外部轮廓设计。

考虑与溢流坝段、挡水坝段的连接等具体情况，确定其坝顶高程、上下游坝面形状等轮廓尺习。

3.1.3拟定空口尺寸与消能工设计
空口尺寸确定
首先要说明：枢纽泄洪任务、施工导流、发电输水、排沙等要求，枢纽采取的综合泄水方式（表、中、底、电、沙）和各种孔口采用的流态，然后按要求确定孔道进、出口高程。

由水力学相关公式计算各孔口泄水能力，并验算枢纽总泄洪能力是否满足枢纽规划要求，如不满足，修改孔口尺寸或调整布置，重新验算，直至满足要求为止。

消能工设计
进行水面线（溢流坝或无压孔）或压坡线（有压孔）计算，并由之确定应有的导墙高度或净空超高，或验算泄水孔内负度。

后进行下游冲刷坑验算或消能工设计与安全验算。

3.1.4确定导水墙高度
首先计算校核洪水的情况，然后根据在校核洪水下溢流坝和泄水坝段的水面线计算来确定导水墙的高度。

3.1.5验算坝体稳定及应力
稳定及应力计算原理和控制标准：这里要求论述计算方法的基本假设和采用公式，说明公式来源和符号的意义；控制标准根据工程等级和计算情况按有关规范规定指标选取；
稳定及应力计算：分别对溢流坝、非溢流坝、泄水孔坝段最大高度处取lm 长坝段或一个坝段计算，计算坝基截面上述荷载组合情况的抗滑稳定安全系数和边缘应力，并对几个代表性水平截面边缘应力进行分析，校核其安全性。

成果分析，根据以下计算结果，分析所拟剖面是否安全可靠、经济合理，是否需要修改剖而，最后确定坝体剖面。

3.1.6细部构造设计
细部构造包括：坝顶构造、坝体材料分区、廊道系统、分缝止水、导墙、掺气装置等。

细部构造要分析型式，给出尺寸和大样图。

对不同用途的廊道，应确定出其位置，设计其断面尺寸，确定平面和立面布置及相互联系；分缝止水包括横缝、纵缝的设计，溢流坝段、非溢流坝段、泄水孔坝段的止水设计，排水包括坝体和坝基排水的布置及排水管（孔）的直径、间距等的确定。

3.1.7地基处理与两岸连接结构设计
主要包括：开挖清基、灌浆、断层处理等内容。

开挖与清基应提出开挖要求、方法和清理标准，并对一些简单工程问题提出处理措施。

灌浆包括帷幕灌浆和固结灌浆，确定灌浆排数、深度、孔距、排距及灌浆压力等。

3.2设计的主要成果
1）译文; 2）开题报告; 3）计算书;4）说明书; 5）设计图纸。

4阅读的主要文献、资料名称
1、华东水利学院．水工设计手册（第5 、6 卷）[ M ]．北京：水利电力出版社，
1983 .
2、吴持恭．水力学（上、下册）[ M ]．高等教育出版社．1982 .
3、武汉水利电力学院水力学教研室．水力计算手册[ M ]．北京：水利出版社，1980.
4、马文英，刘建中等．水工建筑物[ M ] ．郑州：黄河水利出版社，2003 .
5、中华人民共和国水利部．重力坝设计规范[ M ] ．中国水利水电出版社，2001 .
6、华东水利学院等．砌石坝设计（拱坝）[ M ] ．北京：水利出版社，1980 .
7、Internarional Water Power & Dam Construction英国. 影印版.上海: 光华科
技资料中心上海分部.
8、Yao Jianguo. Three Gorges:What future benefit for china. Beijing: China
today press, 1991.
5工作的主要阶段、进度
第1周熟悉资料
第2—6周坝段剖面设计
第7—11周主体工程设计
第12周进度计划、平面布置及画图
第13周成果整理
第14周答辩准备及答辩
6现有条件及必需采取的措施
6.1现有条件
落石滩水电站基本资料，相关专业教科书和相关规范、图书馆各种水利水电枢纽设
计的相关参考资料。

6.2必需采取的措施
第一次做相关大型的水电站设计，我觉得自己的知识和经验还远远不够，我知道应
该更努力地进行多方面的学习和研究，并且对此课题做好自己的计划，在设计的准备阶
段，我会在图书馆和资料室查找相关书籍和资料，了解该课题的内容和设计任务，这些有利的条件是我按时完成毕业设计的重要保证。