《水工建筑物课程设计》设计说明书DOC181Word格式.docx
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《水工建筑物课程设计》
设计说明书
姓名：
耿恒银
班级：
20021012
学号：
2002101216
指导老师：
舒浩光徐卫超
二00五年七月
水工建筑物课程设计
第一部分设计资料
一、设计资料
1、概况
平山水库位于G县西南3公里处的平山河中游坝址以上控制流域面积431km2；
沿河道有地势较平坦的小平原，地势自南向东有高变低。
最低高程为62.5m。
河床比降为千分之三，河流发源于苏唐乡大源锭子，整个流域物产风丰富。
土地肥沃，下游盛产稻麦，上游蕴藏着丰富的木材，竹子等土特产。
平山河为山区性河流，雨后山洪常给农作物和村镇造成灾害，另外，当雨量分布不均时，又造成干旱现象，因此，有关部门对本地区作了多次勘测规划以开发这里的水资源。
2、枢纽任务
枢纽主要任务是以灌溉发电为主，并结合防洪，航运，养鱼及供水等任务进行开发。
初步规划，本工程灌溉面积为20万亩（高程在102m以上），装机容量9000KW。
防洪方面，使平山河下游不致洪水成灾，同时配合下游水利枢纽，大意下游起到一定的防洪作用，在流域规划中规定本枢纽在通过设计洪水流量时，控制最大泄流流量不超过900m3/s。
航运方面，上游库区能增加航运里程20公里，下游可利用发电尾水等航运条件，并拟建竹木最大过坝能力为25吨的筏道。
3、地形地质概况
地形情况：
平山河流域多为丘陵山区，在平山枢纽上游均为大山区。
河谷山势陡峭，河谷边坡一般为600~700，地势高差都在80~120m，河谷冲沟切割很深，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/m3，内摩擦角Ф=350
4、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Q0.1%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1480m3/s，多年平均水量为4.55亿m3
（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9000,总库容2.00亿
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：
113.10，设计洪水位：
113.30，校核洪水位：
113.50
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，水库有效库容：
1.15亿
（3）库容系数：
0.575
（4）发电调节流量=7.35，相应下游水位68.2
发电最大引用流量=28，相应的下游水位68.65,通过设计洪水位流量（Q0.1%）时。
溢洪道最大泄量=1340，相应的下游最高洪水位74.3
3、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8.15m3/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×
20m2
4、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.
表一土料特性表
土壤
类别
干容重rc（KN/m3）
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
18o30′
37
1×
10-6
壤土
15.8
14.5
41.7
23o41′
12
10-5
坡土
16.0
22.5
39.8
22o（湿）
33o（干）
7.5（湿）
10-3
表二砂土特性表
土壤类别
渗透系数K（cm/s）
浮容重
′
砂土
16
40.6
30o
10-2
10.06
表三石料特性
干容重（KN/m3）
孔隙率（%）
1.8
33
38o
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，减小工程量。
四、枢纽的组成建筑物及等级
表四建筑物分类
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
五、枢纽布置
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2。
上游坝坡：
1：
3.0、1：
3.25、1：
3.5
下游坝坡：
2.5、1：
2.75、1：
3.0
2、坝顶宽度：
本坝无交通要求，坝高，在30m-60m，所以坝顶宽度=且无交通要求，取=7
对中低坝最小宽度B＞5m，取=7m。
3、坝顶高程计算：
超高：
—波浪在坝坡上的爬高m
—风浪引起的坝前水位壅高m
—安全加高m
=0.45hlm-1n-0.6
：
设计波高
：
坝坡坡率取2.5
坝坡护面糙率，选干砌石取0.0275
（多年平均）计算风速
吹程
综合摩擦系数取3
水库水域平均水深m
风向与坝轴线方向的夹角
重力加速度取
坝顶高程：
二者取大值
表五
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