水工建筑物课程设1.docx

1、水工建筑物课程设1水工建筑物课程设计姓 名：王博班 级：水利水电施工2班学 号 0611020234第一部分 设计资料（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

2、（23）七、消能防冲（23）八、溢洪道的其它构造设计（24）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

3、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900 m3/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600700，地势高差都在80120m，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

4、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

5、可能顺着溶洞漏到库外。 坝址覆盖层沿坝轴线厚度达1.55.0m，K=110-4cm/s，浮容重V浮=10.7KN/ m3，内摩擦角=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Q0.1%=1860 m3/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

6、况水 路:可通行36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、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309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 m3/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

8、）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3020m24、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1.53.0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0.53.5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 粘着力 C（Kpa） 透水系数 K（cm/s）粘土 1

9、5.4 25 40 18o30 37 110-6壤土 15.8 14.5 41.7 23o41 12 110-5坡土 16.0 22.5 39.8 22o（湿）33o（干） 7.5（湿） 110-3表二 砂土特性表土壤类别 干容重rc（KN/m3） 孔隙率 n（%） 内摩擦角 渗透系数 K（cm/s） 浮容重 砂土 16 40.6 30o 110-2 10.06表三 石料特性干容重 （KN/m3）孔隙率 （%）内摩擦角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

10、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

11、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

12、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 3 3 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

13、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：1：2.5、1：2.75、1：3.02、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B5m，取=7m。3、坝顶高程计算：超高： 波浪在坝坡

14、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 坝顶高程计算运用情况 静水位（m） （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 0.5 115.42 115.42 114.22（取114.3）校核洪水 113.5 0.84 0.0089 1.0 115.14 验算：坝顶高程114.30设计洪水位+0.5m=113.8m 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：