土石坝设计说明书.docx
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土石坝设计说明书
摘要
QA水库位于新疆某地区QA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，工程兴建后可以灌溉面积14.32×104亩。
QA水库的主要任务是，保证石油化工用水，改善灌区的灌溉条件，调剂生态用水，减少流域内地下水的开采量，兼顾防洪。
本设计以QA水库水文、地形、地质为基础，确定QA水库坝型为粘土斜心墙碾压式土石坝。
本毕业设计说明书包括工程概况、设计相关基本资料、调洪演算、坝型选择及比选、大坝剖面尺寸、溢洪道以及导游隧洞设计等。
最后设计成果为说明书一份，计算书一份，工程设计图纸4张以及其他计算附图附表等。
关键词：
QA水库土石坝溢洪道导游隧洞
Abstract
InaregionofxinjiangQAreservoiramountainrivervalleyofQAarea,thisreservoircontrolabasinof714squarekilometers,capacityof900x104m3.
Reservoirbyirrigationandindustrialwatersupply,givingprioritytothefloodcontrol,engineeringconstructioncanbeirrigatedareaafter14.32x104m3.
QAreservoir,isthemaintaskofthepetroleumchemicalengineeringwater,improvetheguaranteeisirrigated,adjusttheirrigationwater,reducewatershedecologicalwaterextraction,mainlandneedsforfloodcontrol.ThisdesignwithQAreservoirhydrology,topographyandgeologyasthefoundation,sureQAreservoirdamclaycorewalltypeforearth-rockfilldamrollingtype.Thegraduationdesignspecificationsincludingengineeringsurvey,designrelatedbasicmaterial,floodregulatingcalculation,damtypeselectionandvoted,damsectionsize,spillwaytunnelandguidedesignandsoon.Finallythedesignresults,accountsformanualareport,theengineeringdrawingsoffourticketsandothercalculationschedule,etc.Drawings.
Keywords:
QAreservoirearthdamspillwayGuidetunnel
第一章工程概论
QA水库位于新疆某地区QA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，工程兴建后可以灌溉面积14.32×104亩。
QA水库的主要任务是，保证石油化工用水，改善灌区的灌溉条件，调剂生态用水，减少流域内地下水的开采量，兼顾防洪。
工程兴建后可以向石油化工年提供水量20.00×106m3，向灌区年供水19.72×106m3，全年供水39.72×106m3，改善灌溉面积15.27×104亩。
根据流域规划中QA水库承担的主要任务，经灌区水土平衡计算，确定水库的兴利库容为8.48×106m3。
经水库泥沙淤积计算，确定水库死库容0.52×106m3，相应死水位1953.5m。
则水库库容为9.0×106m3，相应正常蓄水位1994.7m。
据规范SL252-2000，本工程等级为三等工程，主要建筑物级别为3级，临时建筑物为5级。
整个枢纽主要由拦河大坝、导流兼放水洞、溢洪道三大建筑物组成。
第二章设计的基本资料
2.1水文气象
2.1.1流域概况
QA河位于新疆QA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‰。
2.1.2气象
QA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2.1
表2.1多年平均蒸发量
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
蒸发量（mm）
26.4
42.2
102.7
190
287.5
279.3
272.9
263.3
226.8
135.3
52.8
26.4
1905.6
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2.2。
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。
表2.2多年月平均气温（℃）
月
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
月平均
-5.5
-4.3
3.0
9
15.3
19.4
21.1
20.2
13.5
3.4
-0.8
-4.4
7.5
最高
-10.1
-8.0
18.7
22.9
25.7
29.7
32.5
30.1
26.1
20.1
8.0
7.1
32.5
最低
-22.5
-13.9
-6.69
-3.4
-0.4
9.8
13.8
4.8
4.7
-9.4
-7.5
-16.3
-22.5
2.1.3径流
QA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。
表2.3多年平均流量频率计算成果
项目
均值
Cv
Cs/Cv
频率P（%）
计算
采用
2
5
10
20
50
75
80
90
平均流量（m3/s）
1.57
0.26
0.26
2
2.46
2.26
2.1
1.91
1.56
1.29
1.23
1.07
表2.4P=10%每月最大来流量表
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Q（m3/s）
0.65
0.51
0.44
16.8
29.7
37.6
49.2
42.5
8.53
1.99
0.92
0.61
2.1.4洪水
QA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QA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QA水库设计洪水的典型过程线（见表2.5）。
2.1.5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2.6。
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2.7。
表2.7P=10%每月平均来流量表
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Q（m3/s）
0.2
0.1
0.15
3.4
4.1
5.8
8.2
6.4
2.0
1.2
0.5
0.3
2.1.6泥沙
QA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，QA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2.5QA水库设计洪水过程线计算表
时间
P=0.1%
P=2%
典型估量m3/s
放大倍比
放大流量
m3/s
修匀流量m3/s
典型估量m3/s
放大倍比
放大流量
m3/s
修匀流量m3/s
7日0:
00
3.49
11.1
38.7
38.7
3.49
4.15
14.5
14.5
4:
00
3.77
11.1
41.8
41.8
3.77
4.15
15.6
15.6
8:
00
4.40
11.1
48.8
48.8
4.40
4.15
18.3
18.3
12:
00
4.03
11.1
44.7
44.7
4.03
4.15
16.7
16.7
16:
00
3.49
11.1
38.7
38.7
3.49
4.15
14.5
14.5
19:
00
3.24
11.1
36.0
36.0
3.24
4.15
13.4
13.4
8日0:
00
6.28
11.1/10.9
69.7/68.5
62.0
6.28
4.15/3.96
26.1/24.9
27.0
2:
18
6.28
10.9
68.5
77.0
6.28
3.96
24.9
22.0
4:
00
9.02
10.9
98.3
98.3
9.02
3.96
35.7
35.7
8:
00
5.53
10.9
93.0
93.0
8.53
3.96
33.8
33.8
17:
00
5.85
10.9
63.9
63.9
5.86
3.96
23.2
23.2
20:
00
7.15
10.9
77.9
77.9
7.15
3.96
28.3
28.3
22:
00
9.02
10.9
98.3
98.3
9.02
3.96
35.7
35.7
9日2:
00
14.30
10.9
156.0
156.0
14.30
3.96
56.6
56.6
6:
00
15.40
10.9/8.15
68.0/126.0
145.0
15.40
3.96/2.59
61.0/39.9
50.4
7:
30
17.10
8.15
139.0
139.0
17.10
2.59
44.3
44.3
8:
00
21.30
8.15
174.0
174.0
21.30
2.59
55.2
55.2
11:
12
47.60
8.15
388.0
388.0
47.60
2.59
123.0
123.0
11:
42
48.80
8.15/6.84
398.0/334.0
398.0
48.80
2.59/2.17
126.0/106.0
126.0
13:
00
40.90
8.15
333.0
355.0
40.90
2.59
106.0
113.0
13:
37
41.50
8.15
338.0
355.0
41.50
2.59
107.0
113.0
13:
54
46.40
8.15
378.0
350.0
46.40
2.59
120.0
107.0
14:
12
40.20
8.15
328.0
340.0
40.20
2.59
104.0
106.0
14:
42
42.80
8.15
349.0
330.0
42.80
2.59
111.0
104.0
15:
00
31.60
8.15
258.0
300.0
31.60
2.59
81.8
95.0
16:
39
28.80
8.15
235.0
235.0
28.80
2.59
74.6
70.0
17:
12
28.80
8.15
235.0
235.0
28.80
2.59
74.6
70.0
20:
00
23.90
8.15
195.0
195.0
23.90
2.59
61.9
61.9
21:
00
18.40
8.15
150.0
185.0
18.40
2.59
47.7
59.0
21:
18
26.60
8.15
217.0
180.0
26.60
2.59
68.9
59.0
21:
42
22.80
8.15
186.0
175.0
22.80
2.59
59.1
58.0
22:
00
24.90
8.15
203.0
175.0
24.90
2.59
64.5
57.0
22:
42
18.40
8.15
150.0
170.0
18.40
2.59
47.7
56.0
10日0:
00
19.80
8.15
161.0
160.0
19.80
2.59
51.3
55.0
6:
00
14.10
8.15/10.9
15.0/154.0
135.0
14.10
2.59/3.96
36.5/55.8
48.0
8:
00
13.10
10.9
143.0
132.0
13.10
3.96
51.9
45.0
19:
54
7.72
10.9
84.1
84.0
7.72
3.96
30.6
30.6
20:
00
7.72
10.9
84.1
84.0
7.72
3.96
30.6
30.6
11日0:
00
7.33
10.9/11.1
80.4/81.9
80.0
7.38
3.96/4.15
29.2/30.6
29.2
4:
00
6.74
11.1
74.8
74.8
6.74
4.15
28.0
28.0
8:
00
6.44
11.1
71.5
71.5
6.44
4.15
26.7
26.7
17:
12
4.97
11.1
55.2
55.2
4.97
4.15
20.6
20.6
20:
00
4.77
11.1
52.9
52.9
4.77
4.15
19.8
19.8
21:
3
4.38
11.1
48.6
48.6
4.38
4.15
18.2
18.2
12日0:
00
4.57
11.1
50.7
48.0
4.57
4.15
19.0
19.0
表2.6QA水库施工期洪水过程线计算表
时间
P=5%
P=10%
典型估量m3/s
放大倍比
放大流量
m3/s
修匀流量m3/s
典型估量m3/s
放大倍比
放大流量
m3/s
修匀流量m3/s
23日20:
00
6.40
2.72
17.4
17.4
1.78
11.4
11.4
21.12
8.99
2.72
24.5
24.5
1.78
16.0
16.0
24日4:
00
10.60
2.72
28.8
28.8
1.78
18.9
18.9
8:
00
11.10
2.72
30.2
30.2
1.78
19.8
19.8
12:
53
13.00
2.72/2.05
35.4/26.7
35.4
1.78/1.16
23.1/15.1
23.1
14:
00
16.40
2.05
33.6
39.5
1.16
19
24.1
15:
30
24.20
2.05
49.6
42.0
1.16
28.1
24.5
15:
40
24.20
2.05
49.6
42.5
1.16
28.1
24.6
16:
12
21.40
2.05
43.9
43.9
1.16
24.8
24.8
16:
20
22.00
2.05
45.1
45.1
1.16
25.5
25.5
17:
12
28.20
2.05/2.35
57.8/66.3
66.3
1.16/1.32
32.7/37.2
37.2
17:
27
28.20
2.05
57.8
65.5
1.16
32.7
36.8
18:
38
25.30
2.05
51.9
53.4
1.16
29.3
30.6
19:
00
26.00
2.05
53.3
53.3
1.16
30.2
30.2
20:
00
24.40
2.05
50.0
50.0
1.16
28.3
28.3
21:
18
22.40
2.05
45.9
47.8
1.16
26
27
22:
00
24.60
2.05
50.4
46.7
1.16
28.5
26.4
23:
24
21.70
2.05
44.5
44.5
1.16
25.2
25.2
25日0:
00
23.10
2.05
47.4
47.4
1.16
26.8
26.8
1:
00
23.30
2.05
48.8
48.8
1.16
27.6
27.6
2:
00
23.80
2.05
48.8
48.8
1.16
27.6
27.6
4:
00
20.50
2.05
42.0
42.0
1.16
23.8
23.8
8:
00
16.50
2.72/2.05
33.8
33.8
1.16
19.1
22.0
8:
23
16.50
2.72
33.8
33.8
1.16
19.1
21.8
12:
35
13.40
2.72
36.4/27.5
32.0
1.78/1.16
23.9/15.5
20.0
16:
00
11.30
2.72
30.7
30.7
1.78
20.1
18.5
18:
30
9.82
2.72
26.7
26.7
1.78
17.5
17.5
20:
00
9.82
2.72
26.7
26.7
1.78
17.5
17.5
26日0:
00
10.30
2.72
28.0
28.0
1.78
18.3
18.3
4:
00
9.82
2.72
26.7
26.7
1.78
17.5
17.5
8:
00
8.50
2.72
23.1
23.1
1.78
15.1
15.1
26日12:
00
6.71
2.72
18.3
18.3
1.78
11.9
11.9
26日20:
00
5.59
2.72
15.2
15.2
1.78
9.95
10.0
2.2工程地质
2.2.1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QA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。
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。
（3）东沟断裂：
东沟断裂是库坝区附近的一条断裂，是在花岗岩体中发育的一条北东东走向的断裂，断裂的东段沿QA河谷分布，成东西向延伸，东段在河谷南侧不远的基岩中通过，总长度约25公里，断裂倾角较陡，在75°左右，且多朝南倾，为一条右旋走滑断层，它对库区地形及地质构造起到一定的影响。
2.活动断裂与地震
（1）达板果勒断裂：
达板果勒裂东端在未来100年内发生6～7级左右地震的可能性最大，但其最近的可能震源距库区在20公里以上，按地震影响场的衰减系数，对库区的影响裂度也在7°或7°以下。
（2）东沟断裂：
该断裂长约25公里，历史上很少有地震活动，活动量也不大，本区尚未发现北东东向断裂发生过Ms≥5级
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