1、三 峡 大 学 职 业 技 术 学 院金滩水利枢纽水工建筑物毕业设计指导书学生姓名 班 级 指导教师 设计期限 建 筑 工 程 系2007 年 7 月1水工专业毕业设计指导书一、毕业设计的性质和目的毕业设计是学生应用在校所学知识、结合工程实际，进行一次系统的、有机的解决工程实际问题的训练，也是完成工程师基本训练的最后一个教学环节。目的：1、巩固、扩大和提高所学理论知识，并使之系统化。2、培养学生综合应用所学知识，解决实际工程技术问题的能力，并初步掌握设计水利枢纽工程的内容、原则、方法和步骤。3、通过毕业设计实践，提高学生独立思考、钻研问题、分析问题的能力。4、通过毕业设计实践，进一步提高学生设
2、计、计算、绘图和编写说明书的技能。5、通过毕业设计的锻炼，使学生进一步树立正确的设计思想和政策观点；进一步树立热爱社会主义祖国、热爱祖国水利水电建设事业的高尚情操；培养学生勇于攀登高峰、刻苦钻研、实事求是、谦虚谨慎、认真负责的工作作风。二、毕业设计的任务1、内容：（1）弄清枢纽任务，分析原始资料；（2）主要建筑物形式选择（重点是大坝）和枢纽布置；（3）主要建筑物设计及细部构造。2、要求：（1）明确毕业设计的性质、目的、任务和要求。（2）熟悉原始资料，弄清枢纽设计任务；按设计要求分析资料；注意资料的可靠性和合理性，了解资料的用处和用法；（3）从工程的具体条件出发，应用最新科学技术成就进行设计，如
3、期全面完成设计任务并争取做到重点深入；（4）坝型选择应从实际出发提出方案，进行定性分析，充分论证后选择较优方案；根据各建筑物形式组成几个枢纽布置方案，定性分析选择一个合理方案；（5）对主要建筑物应作得较详细，对其中个别部分可达到施工阶段的要求；对其他建筑物（如河岸溢洪道、隧洞、涵管、灌溉进水闸、电站厂房、船闸）等的设计，视其情况，由指导教师酌情增减；（6）学生在完成所规定的阶段设计内容后，应随即提出自己的设计成果。3、设计成果：（1）设计大图图是设计者的语言，是毕业设计的主要成果之一，规定用 CAD 或图纸绘制，要求表达内容和绘制图正确，图面饱满没有多余的空幅、没有重复的构造、图幅布局合理、主
4、次分明、大图应有标题、比例适当、尺寸齐全、绘制清晰、图面整洁和有必要的注释和说明。（2）说明书和计算书2设计说明书也是毕业设计的主要成果。要求：内容（按设计规定）充实、论点正确、论据可靠、结论明确；章节分明、条理清楚。语言精练、字迹工整；既要有计算参数、公式、结果，又要有对计算结果的分析论证和结论；此外，还需注意适当地使用插图和附表。计算书也是设计的重要成果，应和说明书分开编写，也应章节分明、条理清楚，每项计算应有草图、计算公式、数据、计算过程和成果、供计算的曲线、不便列入说明书的布图等可列入计算书。三、毕业设计的时段划分及时间安排按教学计划的规定毕业设计为期 7 周。每个学生应在规定的时间内
5、完成规定的内容，在开始时明确毕业设计这一教学环节的性质、目的、任务外，还应作好准备工作，加强计划性，力争高质量完成设计。安排计划时间可参考下表。阶段序号 设 计 内 容 时间分配（周）1 了解设计任务、熟悉、分析资料 0.52 主要建筑物型式和选择枢纽布局 1.53 坝体断面设计 2.04 溢洪道设计 1.05 细部构造设计、基础处理设计 0.56 绘图、整理说明书 1.07 写答辩稿、准备答辩及毕业答辩 0.5合计 7说明：1、每周按五个工作日计算；2、各阶段的说明书和说明书附图、附表、设计图的底图应在所属阶段内完成。四、设计程序和各阶段的主要内容及要求毕业设计可分为四个阶段，各阶段的内容和
6、要求如下：1、阶段了解任务书和熟悉、分析原始资料本阶段的目的在于全面了解设计指导书、认识设计题目的现实意义，熟悉河流的一般自然地理条件，枢纽坝址的水文气象特性，枢纽及水库（有的工程未给出）的地形和地质条件，以及了解当地的建筑材料、对外交通、规划数据、动力供应等有关的基本资料，只有认真熟悉、透彻分析、熟练掌握资料，才能从实际出发，正确选择建筑物形式，进行枢纽布置和建筑设计，所以编写说明书基本资料一章不是简单地抄写或摘录资料。应该把必需用的资料整理到说明书中去，了解每一项资料在设计中的用处和用法，考查资料的精度和合理性。通过熟悉和分析资料，达到对所设计的工程有一个全面的概念。初步掌握自然条件和规划
7、资料中对水工和施工设计有较大影响的主要因素和关键问题。为以后的深入设计和应用资料打下扎实基础，如发现资料不足可由指导教师或征得指导教师同意后予以补充。2、阶段主要建筑物形式选择和枢纽布置本阶段的主要任务是决定主要建筑物形式和枢纽布置方案，是河川枢纽工程设计工作中的一项重要工作。这项设计工作决定了整个工程的经济特性和合理性，影响工程经济效益、运行安全可靠性；同时，此项设计又是一项比较复杂的工作，涉及很多因素和问题，需要广泛的理论知识和时间经验。因此，在设计中应贯彻正确的设计思想和善于综合各方面的知识，用技术经济比较的方法较3好的解决这些实际问题，设计的主要内容包括：（1）确定枢纽的组成建筑物，确
8、定工程的等别、建筑物的级别；（2）坝轴线选择（原则明确、分析具体） ；（3）选择坝型及其它主要建筑物可能型式（有原则、有分析、有结论） ；（4）研究和拟定枢纽布置的可能方案，以定性的方式通过分析论证将明确不合适的建筑物型式和枢纽布置方案予以淘汰，从而选用经深入比较的建筑物型式和总体布置方案，根据原则结合实际，具体分析得出明确的选定方案；3、阶段主要建筑物设计主要建筑物包括挡水、泄水、专门建筑物等，它们是设计的重点内容，每个学生必须进行一种主要建筑物的全面设计。深度、广度要求举例如下：挡水建筑物重力坝（含支墩坝）a、通过定性分析论证，进一步选择坝体的结构型式（如选用实体重力坝，宽缝重力坝，梯形重
9、力坝，大头坝等）b、确定大坝的主要尺寸：以最大坝高断面为代表，计算坝顶高程，拟定坝顶宽度和上下游起坡点与坡度；同时拟定坝身排水，坝基灌浆帷幕和排水孔幕，基面排水等；c、作用于坝体上的荷载与组合（各种组合均算）d、坝体稳定分析：确定正常与非常情况下的荷载组合，进行坝体稳定计算；e、坝体边缘应力计算：对最大坝高断面进行上游变坡点截面，建基面进行各种情况的边缘应力计算；f、坝内应力计算：进行坝基面、上下游折坡点三个断面的坝内应力计算，画出应力图；g、对稳定、应力进行判别，若不满足要求，则应提出改进措施（不另进行计算） ；h、设计溢流坝坝剖面：选择 Hd、选择堰面曲线，选择消能方式，拟定消能工尺寸，并
10、进行必需的水力学计算，布置闸口启闭机，拟定通气孔和充水阀尺寸等。I、取水建筑物设计：泄水口型式、尺寸拟定、管道布置、闸门启闭机，通气孔与充水阀等。J、坝体构造设计：包括坝体分缝（横、纵缝型式，横、纵缝构造）廊道系统与坝身止水；坝体对材料的要求与混凝土标号分区；坝顶构造；连接段设计；K、地基处理：包括基础开挖和形状要求，基础灌浆和排水，两岸连接段和其它特殊地基处理等。L、底孔坝段设计：包括底板高程，孔口尺寸，溢流面曲线，闸门型式，起闭方式等。上述设计内容能用图（大图、附图）表示的必须用图表示。、拱坝a、通过分析论证进一步选择拱坝的结构型式，但毕业设计以选取等厚对称拱坝为宜。b、拱坝布置：大中型工
11、程采用优化设计，毕业设计限于时间采用参照类似工程拟定。拱坝布置主要拟定拱冠梁断面尺寸，拱圈参数。进行平面布置，得出一个满足稳定应力等安全要求，连续光滑，经济合理，便于施工的平面布置图。拱冠梁断面尺寸包括坝顶高程、坝顶宽度、坝底宽度和上下游坝面曲线；拱圈参数主要拟定15 个（按高程均分）水平拱圈的厚度、中心角和半径；根据拱冠梁断面和拱圈尺寸进行平面布4置，要求坝南曲线连续光滑、坝与地基接触面连续光滑，倒悬度满足要求（也可采用施工措施解决）。要注意拱坝结构应有利于坝身其它结构布置。c、作用于坝体的荷载与其组合应注意考虑温升、温降问题，要注意扬压力与止排水的关系。d、荷载分配用径向变位协调原理分配荷
12、载。可电算也可手算，计算时应分别考虑温降、温升两种情况，在计算前必须把荷载分配和变位调整搞清楚。e、悬臂梁和拱圈应力计算计算设计情况下拱坝应力。对拱冠梁计算各共轭点处（即拱冠梁与水平拱交点处）应力；对水平拱圈应计算拱冠、拱座处应力；对应力成果应进行判别（是拱、梁分别应力还是总应力呢？） ；若应力不满足允许应力要求，应提出改善措施。f、根据拱、梁应力计算情况，计算设计情况下的岸坡稳定（注意温升或温降） ；先作局部稳定校核，若不满足要求，则进行整体稳定分析。g、拱坝的泄水建筑物设计，水电站建筑物设计，细部构造设计，地基处理设计等内容参考重力坝设计提纲。在设计时必须注意异同点。、土石坝a、通过定性分
13、析论证，进一步选择坝的结构型式（如塑性心墙坝、斜墙坝、斜心墙坝、混合坝和刚性防渗体坝等） 。b、拟定最大坝断面（作为代表性典型剖面） ，包括坝顶高程和坝顶宽度，坝体上下游变坡高程，马路宽度和坝面坡度；防渗体高程顶宽、坡度和地基接触长度与结构；排水设备的型式与尺寸等。c、作出正常运用情况下的渗透计算，包括浸润线、渗透流量、渗透变形和渗透力等；校核情况只计算浸润线，是否计算上游水位骤降的浸润线，由指导教师视不同学生情况酌情确定。d、稳定分析对均质坝只计算最大坝高断面稳定渗流期整个下游坡的稳定分析，且必须算出最小稳定安全系数。心墙坝视材料算出上游或下游最大坝高边坡的最小稳定安全系数。斜墙坝必须算出上
14、游水位处于危险水位最大坝高断面整个坝坡的稳定最小安全系数。其它情况是否计算由指导教师决定。e、坝体构造设计包括坝顶（含防渗墙） 、过度层和反滤层、坝身和边坡排水、上下游护坡等。f、地基处理包括开挖高程、形状要求、防渗处理、软弱夹层或破碎带处理、两岸连接或与其建筑物的连接等。、泄水建筑物、泄水隧洞a、进一步选择泄洪隧洞型式（有压或无压） ；b、确定进口高程、考虑隧洞用途、各有关水位、冰冻、泥沙、闸门和启闭机的重量，隧洞长短等因素决定进口高程。5c、首部建筑物型式，考虑河岸岩石特征、地形、施工条件及建筑物结构特性等因素，以论证方式选择首部建筑物的型式；选择检修门的位置、型式及相应的启闭机械；拟定进
15、口段型式等，并进行隧洞平面和剖面布置。d、拟定细部构造，如灌浆孔布置、分缝、排水等。e、荷载及荷载组合要求能正确进行荷载分析与组合，特别注意 f、k、地下水位等的影响。f、结构计算与配筋本应计算各种荷载组合情况下各代表性隧洞断面和各种构造影响的断面，由于时间关系，仅计算各种荷载情况下一个洞身断面的内力与配筋，并画出配筋图。g、稳定分析本应计算出出口洞脸岩体的稳定性，这次不作计算，但需定性分析。h、选择消能方式，拟定尺寸。若不作结构计算则必须详细设计消能工。I、构造与处理设计主要是防渗、排水和通过软弱夹层等构造破碎的结构设计。对于次要建筑物主要在选定型式，拟定尺寸。、溢洪道a、定性分析进一步选择
16、溢洪道型式（正槽式、侧槽式、井式、虹吸式等） 。b、溢洪道布置包括平面和剖面c、进行水力学计算d、结构计算与配筋e、细部构造设计f、地基处理设计、水闸a、定性分析选择闸型b、作好水闸布置（包括纵剖后）c、进行水里学计算，包括水量、消能防冲等d、结构设计与配筋e、细部构造f、地基处理4、阶段编写设计说明书、计算书，绘制设计图五、注意事项1、毕业设计是在指导教师的指导下，由学生独立进行的设计工作。因此，要注意培养学生独立工作能力，启发创造精神。2、为了保证按时完成任务，学生应根据自己的设计题目了解各阶段的设计内容和各部分的比重，结合自己的实际情况，参考建议的时间分配表，制定出整个设计计划和分阶段计
17、划。如延误时间自己设法弥补，不允许推迟送交成果。3、在各阶段设计开始时，学生应了解本阶段的设计任务和要求详细考虑进行的步骤和方法，6再拟出设计提纲，然后开始设计工作。4、学生设计一律在设计室进行，并按规定时间工作。5、教师的指导工作按规定时间在设计室进行，并事先应有充分的准备，指导教师的指导工作包括布置任务、审定补充资料、辅导答疑、审查成果、评定成绩等。辅导时一般由学生汇报设计情况、计划完成情况、存在问题以及下一步工作设想，再由指导教师进行指导，介绍参考资料启发学生思考，指出解决问题的道径，回答技术疑难问题，提出建议等。学生不能请教师代作决定、代为计算，依靠教师进行数字校核等。学生对教师指出的
18、问题必须经过自己的消化思考变成自己的成果，设计者对自己的成果负责。6、在设计中，不但要正确选用计算方法和计算公式，而且还应注意计算情况、参数选用成果判别和改善措施，不但要注意计算方法的有关问题，而且还注意选型、布置、构造、处理等方面的设计，后者往往更重要，在一定程度讲，计算只起校核作用。7、不允许请人代作或互相抄袭，如发现上述情况，取消双方毕业设计资格，设计成绩以零分计。8、教师每周或每单元对学生时间成果抽查 1-2 次，每阶段全面审查一次。9、所发给的原始资料、图纸、指示书，学生要负责保存，不能遗失，设计结束时，必须全部随成果交回。10、设计、绘图中规定：单位：长度：公里（km） ；米（m）
19、 ；厘米（cm） ；毫米（mm）重量：吨（t） ；公斤（kg）时间：秒（s）组合单位：应力（Kpa，Mpa）图幅：采用 1 号图幅，高宽=526744（mm） ，左边框 25mm，右、上、下边框 10mm，根据需要也可采用其它标准图幅。图例：采用工程制图教材上图例图题：如下图（长度单位：cm）三峡大学职业技术学院 水利枢纽水工专业评阅教师 指导教师 枢纽布置总图答疑教师 设计制图 比例 尺寸单位答疑教师 班级 日期 图号7金滩水利枢纽工程基本资料1 工程概述金滩水电站工程位于湖北省宣恩县沙道沟镇下游约 5km 处，座落在酉水上游干流之上，为宣恩县酉水流域综合开发规划的第七级。酉水为洞庭水系沅水
20、下游左岸一级支流，发源于宣恩县境内椿木营的火烧堡，自北东向西南流经宣恩县的沙道沟镇、李家河乡和来凤县全境，于百福寺进入重庆，再经酉酬至石堤入湖南，至沅陵注入沅水。酉水河宣恩段干流全长 89.9km，流域面积 1328km2，总落差 1000m，平均高程450500m，其间有老岔河、龙潭河、高罗河、李家河四条较大支流汇入。酉水河宣恩境内流域干支流水能资源丰富，理论蕴藏量 195MW，可开发容量 170MW，已开发容量仅 10MW，占可开发容量的6%。金滩水电站主要建筑物由两部分组成：.挡水建筑物 大坝分非溢洪坝段、溢流坝段、底孔坝段，溢流坝段居河床中部，设孔及孔分缝，可改善闸墩受力条件，排沙底孔
21、进口高程 530.00m。.引水发电建筑物 采用岸边引水发电方式，其水工建筑物为：岸边进水建筑物、无压引水隧洞、压力前池、压力钢管、岸边厂房、开关站等。岸边进水采用隧洞式进水口。压力前池设在地下，压力钢管采用单管单机。2.1 流域概况酉水为洞庭湖水系沅水上游左岸支流，发源于宣恩县境内的锣鼓川，自北向南流经宣恩县的沙道沟镇、李家河乡和来凤县全境，于百福司进入重庆，经酉酬至石堤入湖南，到沅陵注入沅水。酉水流域面积 18530km2，河长 427km，河床比降 1.1。酉水宣恩段，干流全长 89.9km，流域面积 1328km2，总落差 1000m。其间汇入老岔河、龙潭河、高罗河、李家河四条较大支流
22、。金滩水电站工程坝址位于宣恩县沙道沟镇，坝址以上来水面积 1044.6km2，河道长 64.0km，河道加权平均坡降 5.4。2.2 水文1.水文气象特性酉水流域属于中亚热带大陆性季风湿润型山地气候，具有温和湿润、四季分明 、雨量丰沛，雨热同期但在时空上分配不均等特点。宣恩县酉水流域降水丰沛，干湿季分明，年平均降雨量 13802056mm，多年平均径流深10001400mm。降雨在年内分配不均，410 月降雨量占全年降雨量的 8385%，主汛期 68 月降雨量占全年降雨量的 4548%。流域内洪水由暴雨形成，洪水发生频繁，洪水暴涨暴落，具有典型山溪性河流的汇流特点。洪水多发生在 7 月份，其次
23、为 6 月份，每年 410 月为汛期，113 月为枯水期。2.径流龙潭河流域内无水文测站，在酉水干流上有来凤水文站，控制流域面积 1603km2，金滩水电站8工程坝址以上来水面积为 1044.6km2，拟采用来凤站实测径流资料推求金滩水电站工程坝址处径流。根据来凤站的径流系列，扣除猫儿孔及白水孔的流量，然后再考虑降雨空间分布的差异和区间汇流面积（扣除泉孔汇流面积）大小，进行修正换算，求得金滩坝址的区间径流系列，再用区间径流系列加上泉孔流量系列，即得坝址年平均流量系列。来凤站与金滩水电站坝址处降雨径流特征值见表 21：表 2-1 降雨径流特征值表坝 址（站名）区间汇流面积（km 2）多年平均年降
24、雨量（mm）多年平均流量（m 3/s）多年平均径流深（mm）多年平均径流量（亿 m3)径流系数金滩 950 1601.6 34.1 1081.2 10.8 0.68来凤站 1520 1566.1 53.8 1058.4 17.0 0.68本流域无实测径流资料，采用来凤站的实测径流资料，选取典型年，用倍比法推求水库来水的年内分配。通过对来凤站实测径流资料统计，按年径流总量和枯水期（113 月）径流总量与设计值相近的原则选择代表年，经分析比较，选取丰水年（P15%）为 1982 年 4 月1983 年 3 月，平水年（P50%）为 1977 年 4 月1978 年 3 月，枯水年（P85%）为 1
25、978 年 4 月1979 年 3 月。3.设计洪水本流域洪水由暴雨形成，洪水过程与暴雨一致，410 月为汛期，主汛期为 67 月。由于流域内为山区型河道，坡陡谷深，洪水陡涨陡落，汇流时间短，峰量集中，且多为单峰，历时一般为34 天，流域内洪枯流量相差悬殊。酉水流域宣恩境内没有水文观测站，流量资料相对不足，仅下游来凤县境内设有来凤水文站，控制面积 1603km2。该站自 1957 年观测至今，实测流量系列较长，加之历史洪水调查，可靠程度较高。故金滩电站坝址处设计洪水主要由来凤站实测洪水推求。坝址设计洪水成果见表 22。表 2-2 金滩电站坝址处设计洪水成果表频率（） 0.1 0.2 0.5 1
26、 2 3.33 5洪峰 Qm（m 3/s） 3919.6 3619.8 3216.3 2905.0 2593.8 2451.6 2167.3洪量 W24（万 m3） 17304 15982 14964 14200 12826 10824 9568.6洪量 W72（万 m3） 30393 28193 25294 23094 20795 19795 177964.泥沙因本流域无泥沙资料，利用来凤站泥沙特征值计算金滩水电站工程水库年均输沙量，推移质输沙量按悬移质输沙量的 15%计，结果如表 23。表 2-3 宣恩金滩电站坝址年输沙量表年输沙量（万 t）坝 址 控制面积 （km 2） 悬移质 推移质
27、合 计金 滩 1044.6 53.2 8.0 61.22.3 工程地质1.区域地质酉水流域总的地势是东北高、西南低，酉水河宣恩段自东北流向西南，全长 89.9km。至宣恩与来凤交界处酉水河床最低高程约为 470m，相对高差达 1680m。小河口以上流域山岳雄伟，地势高9峻，顺构造轴线发育的主干河流及斜穿构造线的支流组成的树枝状水系将庞大的山体切割成大小不等的河间地块及分水岭。河谷深切，多成峡谷，河床狭窄，水流湍急。小河口以下流域属来凤盆地的一部分，河谷较宽阔，两岸山体高程相对也较低，地形较平坦。流域内主要为沉积岩地层，从古生界寒武系至第四系除少数地层缺失外均有出露。该流域及周缘处在新华夏系湘、
28、黔边境隆褶带的北端。由于受长阳东西向构造带的干扰，构造线方向稍往东偏转，同时在总体构造组合形态上，带有扭动的迹象。流域内主要构造有来凤向斜和八字山背斜。与该流域联系比较密切的构造还有东南部的二坪背斜、西北部的板寮背斜，八字山纵向张性断裂，洗洛压性兼扭性断裂和红花岭压性断裂。根据金滩水电站工程地质工作成果及中国地震动参数区划图 （GB183062001） ，工程建设区地震基本烈度为度，地震动峰值加速度为 0.05g。流域内地下水按其埋藏特征可分为三类，即松散层孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水。酉水是本区地下水最低排泄基准面。2.库区地质条件库区在构造上属于来凤向斜 SE 翼，地形上接近来凤盆地。该段河
29、流落差小，水库回水到沙道沟镇，水库两岸地形较缓，地层主要是三迭系嘉陵江组灰岩，库岸稳定，由于坝较矮，水库也不会有大的渗漏问题。3.工程区地质条件坝址两岸山体低矮，左岸坡高 1520m，右岸坡高 3050m，但两岸坡很陡，河床宽5060m，岩层为三迭系大冶组灰色薄层状灰岩，产状 29570，倾向右岸偏上游，为斜向谷地质构造。河床及河漫滩为砂卵石，钻孔揭示覆盖层厚 6.8m，弱风化岩体厚 7.20m。4.天然建筑材料工程区块石料丰富，工程所需块石料可利用嘉陵江组灰岩，砂石料可利用机械加工而得。3 设计基本资料1.水文、气象坝址以上流域多年平均降雨量 1601.6 mm坝址处多年平均流量 34.1
30、m 3/s坝址处多年平均径流量(总) 10.8 亿 m3坝址处多年平均含沙量 0.589 kg/m 3坝址处多年平均输沙量 61.2 万吨坝前淤沙年平均高度 3m多年平均气温 15.316.3 C平均最大风速 16 m/s正常运用条件下计算风速 20 m/s非正常运用条件下计算风速 30 m/s计算风区长度 0.58 km2.相应流量表 3-1 金滩坝址水位流量关系表水位(m) 530.42 531.42 532.42 533.42 534.42 535.42 536.42 537.42流量(m 3/s) 0 54.3 166 314 489 687 901 1130水位(m) 538.42 539.42 540.42 541.42 542.42 543.42 544.42 545.42流量(m 3/s) 1372 1623 1884 2152 2427 2708 2995 3285
