毕业设计（论文）-黑河心墙坝枢纽布置及安全监测设计.doc

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毕业设计（论文）

说明书

题目黑河心墙坝枢纽布置及安全

监测设计

专业水利水电工程

班级工101

学生

指导教师

2014年

黑河心墙坝枢纽布置及安全监测设计

摘要

土石坝作为最主要的坝型，不但在数量上占有绝对优势，而且在高坝中也有不错的前景。

设计说明书对黑河金盆水利枢纽进行了较为详细的设计。

大坝坝体为心墙坝，最大坝高为132.5m。

泄水建筑物为表孔溢流式的溢洪洞和深孔无压式的泄洪洞。

引水隧洞为有压式。

主要的设计内容包括:

采用半图解法进行调洪计算；枢纽布置的详细说明；详细的论述大坝剖面设计的过程；针对溢洪洞和泄洪洞，进行了详细的体形设计与水面线计算；通过水力学公式法进行渗流分析；通过采用瑞典圆弧法进行坝坡稳定计算；并结合坝址的地质特点，详细的设计了心墙、坝基开挖、截水槽、帷幕灌浆、断层破碎带的处理等；最后进行了大坝的安全监测布置。

本次设计还使用了理正软件来计算渗流、坝坡稳定、水力学和隧洞衬砌。

使用西安理工大学的衬砌计算软件计算隧洞的内力。

使用STAB2005对指定圆弧面的安全系数进行了验算。

所提交的成果包括：

计算说明书一份，CAD图纸共9张。

关键字：

黑河心墙坝；隧洞设计；渗流监测；理正软件

ThelayoutofhydrauliccomplexofHeiheearth-rockdamwithcentralsoilcoreandsafetymonitoringdesign

ABSTRACT

Earth-rockdamisdamtypeisthemostimportant,thepossessionofabsoluteadvantagenotonlyinquantity,butalsohasagoodprospectinthehighdam.ThedesignspecificationisaboutthedetaildesignofHeihejinpenhydraulicproject.Thedamwithcentralsoilcore,thedamtheheightis132.5m.Waterreleasestructureswhichareflooddischargetunnelandspillwaytunnelisfree-flowoutlet.Thediversiontunnelforpressure.

主要的设计内容包括:

采用半图解法进行调洪计算；枢纽布置的详细说明；详细的论述大坝剖面设计的过程；针对溢洪洞和泄洪洞，进行了详细的体形设计与水面线计算；并通过水力学方法进行渗流分析；通过采用瑞典圆弧法进行坝坡稳定计算；并结合坝址的地质特点，详细的设计了坝基开挖、心墙、截水槽、固结灌浆、帷幕灌浆、断层破碎带的处理等；最后进行了大坝的安全监测布置。

Thedesigncontentmainlyincludes:

floodregulatingcalculationusingsemigraphicalmethod;detailedlayoutofhydrauliccomplex;detaildamsectiondesignprocess;theoverflowinflooddischargetunnelandspillwaytunnel,wereinshapedesignandcalculationofwatersurfaceprofileindetail;andseepageanalysiswasperformedbyusinghydraulicmethod;SwedenArcMethodfordamslopestabilitycalculation;finallythesafetymonitoringofdamofthecloth.

本次设计还使用了理正软件来计算渗流、坝坡稳定、水力学和隧洞衬砌。

使用西安理工大学的衬砌计算软件计算隧洞的内力。

ThisdesignalsousedthesoftwareofLizhengtocalculatetheseepage,damslopestability,hydraulicsandtunnellining.CalculationofinternalforcesoftunnelliningbysoftwareoftheXi'anUniversityoftechnology.

所提交的成果包括：

计算说明书一份，CAD图纸共9张。

Thesubmittedresultsinclude:

Calculationofamanual,CADtotalof9drawings.关键字：

黑河心墙坝；隧洞设计；渗流监测；理正软件

KeyWords:

heihecentralsoildam；seepagemonitoring;tunneldesign;thesoftwareofLizheng;

目录

第1章工程概述 -1-

1.1工程概况 -1-

1.2工程特征表 -1-

1.3设计说明 -3-

1.3.1设计阶段 -3-

1.3.2设计任务 -3-

1.3.3建筑物级别 -4-

1.3.4设计依据 -5-

第2章水文气象资料 -7-

2.1流域水文概况 -7-

2.1.1流域概况 -7-

2.1.2径流 -8-

2.1.3气象 -8-

2.2水文分析计算 -9-

2.2.1洪峰流量 -9-

2.2.2时段洪量 -9-

2.2.3洪水过程线 -9-

2.2.4坝址水位流量关系 -11-

2.2.5水位与库容曲线 -12-

2.2.6泥沙 -12-

第3章调洪计算 -13-

3.1调洪计算说明 -13-

3.1.1调洪计算原理及方法 -13-

3.1.2调洪方案说明 -13-

3.2调洪计算过程 -14-

3.2.1调洪计算参数 -14-

3.2.2调洪方案一 -15-

3.2.3调洪方案二 -19-

3.2.4方案选定 -21-

第4章工程地质 -23-

4.1区地质概况 -23-

4.2库区工程地质条件 -23-

4.3坝址区工程地质条件 -24-

4.3.1大坝基础工程地质条件 -24-

4.3.2右岸溢洪洞工程地质条件 -25-

4.3.3左岸泄洪洞工程地质条件 -28-

4.3.4引水洞工程地质条件 -30-

4.3.5电钻站址工程地质条件 -31-

4.4建筑材料 -31-

4.5地震烈度 -33-

4.6计算参数 -33-

第5章枢纽布置 -35-

5.1坝址比选 -35-

5.2坝轴线比选 -35-

5.3坝型比选 -36-

5.4枢纽布置 -36-

第6章建筑物设计 -39-

6.1剖面设计 -39-

6.1.1坝顶高程 -39-

6.1.2坝顶宽度 -42-

6.1.3坝高 -42-

6.1.4坝坡 -42-

6.2泄洪洞设计 -42-

6.2.1泄洪洞说明 -42-

6.2.2体型设计 -43-

6.2.3水面线计算 -46-

6.2.4挑距和冲坑计算 -49-

6.2.5衬砌设计 -50-

6.2.6细部设计 -51-

6.3溢洪洞设计 -52-

6.3.1溢洪洞说明 -52-

6.3.2体型设计 -53-

6.3.3水面线计算 -57-

6.3.4挑距和冲坑计算 -63-

6.3.5衬砌设计 -64-

6.3.6细部设计 -65-

6.4引水隧洞设计 -66-

6.5发电支洞 -67-

6.6渗流分析 -67-

6.6.1渗流分析说明 -67-

6.6.2渗流分析计算 -67-

6.6.3渗流分析结果 -69-

6.7抗滑稳定分析 -71-

6.7.1稳定分析说明 -71-

6.7.2稳定分析计算 -72-

6.7.3稳定计算结果 -74-

6.7.4理正软件计算稳定 -79-

第7章构造设计 -81-

7.1防渗体 -81-

7.2截水槽 -81-

7.3灌浆平硐 -82-

7.4坝顶构造与护坡 -82-

7.5排水沟设计 -83-

7.6坝体排水和反滤层 -83-

第8章地基处理 -85-

8.1基础开挖及处理 -85-

8.2地质缺陷处理 -86-

8.3帷幕灌浆 -86-

第9章 安全监测设计 -87-

9.1变形监测设计 -87-

9.1.1水平位移 -87-

9.1.2垂直位移 -87-

9.2渗流监测设计 -88-

9.2.1渗流压力监测 -88-

9.2.2孔隙水压力监测 -88-

9.2.3绕坝渗流监测 -88-

9.2.4渗流量监测 -89-

9.3水文及水力学监测设计 -89-

9.4监测仪器汇总 -89-

致谢 -90-

参考文献 -91-

第1章工程概述

1.1工程概况

金盆水库位于陕西省黑河峪口以上约1.5km处，距西安市86km。

黑河水利枢纽工程位于陕西省西安市周至县境内，是渭河支流黑河上的一项综合利用水利枢纽，根据流域规划和西安市社会经济发展需要，其开发任务是以城市供水为主，兼有农灌、发电、防洪等综合利用的大（Ⅱ）型水利工程。

该枢纽是继黑河引水一期开发建成后，为确保黑河引水工程全面发挥效益，促进先经济发展，保证社会稳定，改善投资环境而兴建的关键性工程，是西安人民的“生命线”工程，被陕西省委、省政府列为全省基础设施建设项目的重中之重。

本次设计确定大坝坝顶高程为602.5m，正常蓄水位为594m，总库容为2.25亿m3。

枢纽由拦河坝、泄洪洞、溢洪洞、引水洞、坝后电站及古河道防渗工程等建筑物组成。

工程建成后，每年可供给西安市城镇和工业用水3.5亿m3，基本解决西安市的供水问题，农业年供水量1.23亿m3，可使37万亩的农田灌溉用水得到不同程度的改善和补充；一级水电站装机1.5MW，多年平均发电量0.55亿KW*h；由于水库的滞洪和削峰作用，可将百年一遇的洪水减为二十年一遇，对下游防洪起到良好的作用。

本工程的综合经济效益显著，对促进西安市社会发展具有战略意义[1]司政.水利水电工程专业毕业设计指南[M].北京：

中国电力出版社，2013.9.

。

1.2工程特征表

根据设计规定[2]中华人民共和国行业标准，水利水电工程初步设计报告编制规程DL5021-93[S].北京：

中国水利水电出版社，1993.

，工程相关特征统计如表1-1所示：

表1-1工程特征表

名称

项目

单位

数量