水利水电工程毕业论文-均质土坝枢纽建筑物设计.doc

1、1 水利水电工程毕业论文 题 目 均质土坝枢纽建筑物设计 学 院 工学院 专 业 水利水电工程 1 目 录 摘要 . 1 关键词 . 1 ABSTRACT . 1 KEY WORDS . 1 绪论 . 2 1 基本资料 . 2 1.1 地形地质 . 2 1.1.1 地形 . 2 1.1.2 库 区工程地质条件 . 2 1.1.3 坝址区工程地质条件 . 3 1.1.4 坝址区其他建筑物 . 3 1.2 水文与水利规划 . 3 1.2.1 气象 . 3 1.1.2 水文分析 . 4 1.2.3 水利计算 . 5 1.3 建筑材料及筑坝材料技术指示的选定 . 7 1.3.1 土料 . 7 1.3.

2、2 砂砾料 . 8 1.3.3 石料 . 8 1.3.4 筑坝材料技术指标的选定 . 8 1.4 工程效益 . 9 1.5 施工条件 . 9 1.5.1 施工地区气象与水文条件 . 9 1.5.3 当地建筑材料 :土料 .10 1.5.4 施工地区对外条件 .10 1.5.5 工作日分析 .10 2 枢纽布置 .10 2.1 工程等级确定 .10 2.2 坝轴线的选择 .10 2.3 坝型选择 .10 2.3.1 地质条件 .10 2 2.3.2 水文条件 . 11 2.3.3 筑坝材料 . 11 2.3.4 坝型比较 . 11 2.4 枢纽布置 .12 3 坝工设计 .13 3.1 坝体剖面

3、设计 .13 3.1.1 坝顶高程的确定 .13 3.1.2 坝顶高程计算 .13 3.3 坝顶宽度确定 .17 3.4 坝坡选定 .17 3.5 马道 .18 3.6 坝体排水 .18 4 渗流分析 .18 4.1 渗流分析的目的 .18 4.2 分析内容 .19 4.3 渗流分析方法 .19 4.4 渗流计算 .20 4.4.1 正常蓄水位时的渗流分析 .20 4.4.2 设计洪水位时的渗流分析 .21 4.4.3 校核洪水位时的渗流分析 .21 4.5 渗流分析 .22 5 稳定分析 .22 5.1 计算工况与安全系数 .22 5.2 稳定分析基本原理及方法 .23 5.2.1 最危险滑

4、弧圆心范围的确定 .23 5.3 稳定分析计算 .24 5.3.1 上游为正常蓄水位的下游坝坡稳定计算 .24 5.3.2 上游为校核洪水位时下游坝坡稳定分析 .30 5.3.3 上游为设计洪水位时上游坝坡稳定计算 .35 5.4 稳定综合分析 .39 6 坝体细部构造 .40 6.1 坝顶 .40 6.2 护坡 .40 6.3 排水结构 .40 6.4 反滤层 .41 6.5 坝坡排水 .43 3 7 溢洪道设计 .43 7.1 概述 .43 7.2 溢洪道的线路和选型 .43 7.3 溢洪道引水渠 .44 7.4 溢流堰控制段 .44 7.4.1 溢流堰的形式 .44 7.4.2 初步拟定

5、溢流堰孔口净宽 .44 7.5 泄槽设计 .47 7.5.1 泄槽的平面布置及纵、横剖面 .47 7.5.2 收缩段、扩散段和弯曲段设计 .51 7.5.3 掺气减蚀 .51 7.5.4 边墙高度确定 .52 7.5.5 泄槽的衬砌 .52 7.6 溢洪道消能设计 .53 8 坝基处理 .54 8.1 地基处理的主要要求 .54 8.2 地基的处理 .54 8.3 岸坡的处理 .54 参考文献 .55 致谢 .56 1 均质土石坝枢纽建筑 物 设计 123456 （ 甘肃农业大学工学院水利水电工程 专业） 摘要 ： 适当修建大坝可以实现一个流域地区 发电、防洪、灌溉的 综合效益。通过对 青龙河

6、 地形地质、水文资料、气候特征的分析，结合当地的建筑材料，设计适合的枢纽工程来帮助流域地区实现很好的经济效益。根据防洪要求，对水库进行洪水调节计算，确定坝顶高程及泄洪建筑物尺寸；通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽组成建筑物的形式、轮廓尺寸及水利枢纽布置方案；详细作出大坝设计，通过比较，确定坝的基本剖面与轮廓尺寸，拟定地基处理方案与坝身构造，进行水力、静力计算； 对泄水建筑物进行设 计，选择建筑物的形式、轮廓尺寸，确定布置方案 。水库配合下游河道整治等措施，可以很大程度的减轻洪水对下游城镇、厂矿、农村、公路、铁路以及旅游景点的威胁；可为发展养殖创造有利条件。 关键词 ： 坝工设计；渗流分析

7、；稳定分析；溢洪道设计；基础处理。 Homogeneous earth dam pivot building design 123456 (Institute of water conservancy and Hydropower Engineering of Gansu Agricultural University) Abstract: Appropriate construction of dam can be achieved in a basin area of power generation, flood control, irrigation benefit. D river

8、is located in our country southwest, through to its geological, hydrological data, climate analysis, combined with the local building materials, design suitable for the project to help the region to achieve good economic benefit. According to the requirement of flood control, flood regulation comput

9、ation of reservoir, to determine the crest elevation and release flood waters building size; through the analysis, on the possible options, determine the hub of the building form, dimensions and water conservancy hub layout plan made in detail; dam design, through the comparison, determining basic p

10、rofiles and dimensions, make the foundation treatment scheme and the dam body structure, hydraulic, static calculation of outlet structures; design, choice of building form, outline dimensions, to determine the layout scheme, make detail structure, hydraulic, static calculation. Reservoir with river

11、 regulation measures, can greatly reduce the flood on the downstream towns, factories and mines, rural, highway, railway and the tourist attractions of the threat; create favorable conditions for development of aquaculture. Key words: Dam design； Seepage analysis; stability analysis; spillway design

12、; foundation treatment 2 绪论 毕业设计的任务是把学生在专业主要课程内容所获得的知识加以系统化、巩固、扩大、深入，培养学生独立解决本专业技术问题的能力及培养自学能力，培养学生的设计计算，编写说明书和绘图能力。基本原则 是 ： 设计应满足功能要求，并力求经济、安全、施工便利和美观， 根据可能的和合理的方案进行技术经济比较来选定建筑物的型式、材料、布置。 设计时注意的事项 是 ： 以 严肃的态度对待资料，不自行修改或增减，一切必要的补充或修改必须征得指导教师的同意。 本此设计包括 ：枢纽布置，坝体剖面设计，渗流、稳定分析，细部构造设计 以及溢洪道设计，地基处理等章节。根据基

13、本资料中的地质、水文资料确定坝址、坝型， 根据工程的用途以及地形条件进行枢纽总体布置。由 水文，气象资料初步拟定坝体剖面后，经过渗流分析，稳定分析后验证坝体的稳定性性指标。之后对坝体细部构造设计，满足大坝的功能要求。土石坝的坝顶是不容许过水的，因此必须设置独立的 泄水，本设计采用正槽式溢洪道，布置在河道的左岸。 在完成设计过程中 主要参考了水工建筑物， SL 274-2001碾压式土石坝设计规范 ，在张老师的精心指导下完成本次设计。 1 基本资料 1.1 地形地质 1.1.1 地形 地质 见 1:2000 坝址地形图。 1.1.2 库区工程地质条件 水库位于高山区，构造剥蚀地形。青龙河侵蚀能力

14、较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，形成岸边阶地、陡岸。 流域内地形北高南低，平均高程与 500m，最高峰海拔 1680m。河道蜿蜒曲折，河谷宽度 400100m不等，河道比降 1/4001/600。 库区两岸基岩出露高程大部分在 200 米左右，库区左岸非可溶性岩层分布广泛，其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可3 能性很小。库区外岩层抗风化作用较强，库岸基本上是稳定的。

15、青龙河为山区性河流，两岸居民及耕地分散 ，除库水位以下有一定淹没外，浸没问题不大，库区亦未发现重要矿产。 1.1.3 坝址区工程地质条件 本区地震基本裂度为六度，建筑物按七度设防 坝址位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向青龙河上游，两岸山体较厚。河床宽约 300米，河床地面高程 85m，河床砂卵石覆盖层平均厚度 5 7 米，渗透系数 K=1 10-2 厘米 /秒。 水库坝址选在青龙河下游的山谷河段上，共选出 2 条坝线，经过比较，确定第一坝线，出露岩性为大红峪组石英砂岩与板状粉细砂岩互层，岩石坚硬、构造简单、渗透性小。坝址区为剥蚀 中低山地形，河流经坝 址处急转弯向北流向下游，由于受乔麦岭背斜控制

16、，岩层倾向上游，呈单斜构造状。 坝线区河谷较 为 开阔。右岸下游形成半岛状，因河流侧向侵蚀，使右岸形成陡壁，近于直立，已查明的小段层有 6-7 条，软弱夹层有 13 条；左岸山坡平缓，覆盖着 31m 厚的山麓堆积物，有断层一条。河床坝基岩石构造较为发育，开挖揭露出断层 40 余条，其中相对较大的有 10 多条。 1.1.4 坝址区其他建筑物 溢洪道 上坝线溢洪道位置岩性主要为坚硬的细砂岩，其中软弱层多为透镜体，溢洪道各部分的抗滑稳定条件是好的，下坝线溢洪道堰顶高程 750 米，基础以下 10 米左 右为砂质页岩及夹泥层，且单薄分水岭岩层风化严重，透水性大，对建筑物安全不利。 1.2 水文与水利

17、规划 1.2.1 气象 根据资料统计，青龙河流域属季风型大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。多年平均气温约 10，年绝对最低气温为 -29.2，最高气温为 38.7，月平均温度变化较大，离坝址较远的迁安站实测最高气温 39。多年平均降雨量为 700mm，且多集中在夏季七、八月份。全年无霜期约 180 天，结冰期约 120 天，河道一般在 12 月封冻，次年三月上旬解冻，冻层厚 0.4 0.6m，岸边可达 1.0m。多年平均 最大风速 23.7m/s，水库吹程为 3km。 4 1.1.2 水文分析 1.1.2.1 洪水 青龙河洪水由暴雨形成，据统计七八月发生最大洪峰流量的机会占 88%，而且

18、年际变化很大，实测最大洪峰流量为 2200 秒立米 (1962 年 )，最小洪峰流量 184 秒立米 (1965 年 )，相差 12 倍，流域洪水峰高、历时短，陡涨陡落。一次洪水持续时间一般 3 5 天。 1.1.2.2 年来水量 青龙河流域年径流由年降雨产生，年径流在地区与时间上分布与年降雨量基本一致，但年际间变化悬殊，实测径流资料 1929 1983 年共 35 年资 料中丰水年 1961 年达 21.34104m3，枯水年 1965 年仅 16.77 104m3，相似枯水年连续发生，多年平均径流量 9.6108m3。实测径流资料 如表 1-1 所 示。考虑到流域内人类活动对产流的影响，分

19、别对未来规划年 2000 年和 2020 年流域内耗水量进行了预测，得到个规划年的径流系列，如表 1-1 所示。 根据径流年内和年际变化特征，分别选择 1986 年， 2000 年和 2020 年为设计水平年。 表 1-1 实测 径流表 年份 天然 1986 年 2000 年 2020 年 年份 天然 1986 年 2000 年 2020 年 1929 11.099 10.9 10.495 10.244 1957 2.932 2.733 2.357 2.16 30 21.229 21.03 20.625 70.383 58 4.398 4.199 3.805 3.603 31 4.729 4.

20、530 4.125 3.864 59 19.860 19.85 19.240 18.995 32 6.181 5.982 5.593 5.396 60 4.664 4.465 4.066 3.869 33 7.572 7.373 7.015 6.818 61 3.425 3.226 2.821 2.583 34 16.774 16.575 16.17 15.944 62 18.193 17.994 17.589 17.35 35 9.027 8.828 8.429 8.239 63 3.682 3.483 3.078 2.817 36 2.114 1.915 1.510 1.303 64 13

21、.406 13.207 12.802 12.566 37 12.986 12.787 12.382 12.121 65 4.328 4.129 3.734 3.537 38 15.431 15.232 14.827 14.566 66 10.480 10.281 9.876 9.165 39 10.896 10.697 10.292 10.071 67 6.168 5.969 5.564 5.346 40 4.209 4.010 3.606 3.253 68 2.624 2.423 2.023 1.826 41 3.340 2.141 1.736 1.528 69 18.517 18.318

22、17.943 17.682 42 9.824 9.625 9.220 8.959 70 4.974 4.775 4.370 4.145 43 12.487 12.288 11.882 11.622 71 3.108 2.909 2.519 2.322 44 4.725 4.526 1.121 3.860 72 3.428 3.229 2.824 2.627 45 7.222 7.023 6.618 6.357 73 9.315 9.116 8.711 8.450 46 8.372 8.173 7.768 7.507 74 9.105 8.906 8.501 8.261 47 8.186 8.0

23、24 7.759 7.487 75 10.089 9.785 9.067 9.278 48 8.235 8.036 7.631 7.370 76 11.324 11.125 10.720 10.459 49 37.022 36.803 36.398 36.137 77 21.34 21.141 20.726 20.475 50 7.511 7.312 6.907 6.646 78 13.057 12.858 12.453 12.192 51 5.565 5.386 4.961 4.738 79 10.119 9.920 9.519 9.251 52 6.362 6.163 5.758 5.559 80 2.233 2.034 1.645 1.448 5 53 17.917 17.718 17.313 17.054 81 1.736 1.537 1.148 0.951 54 14.976 14.777 14.372 14.111 82 1.891 1.692 1.298 1.118 55 13.690 13.491 13.086 12.825 83 2.091 1.892 1.517 1.320 56 7.996 7.797 7.392