1、 目 录 前 言 . 1 第一部分 说明书 . 2 1 综合说明 . 2 1.1 绪言 . 2 1.2 水文 . 2 1.3 地质 . 3 1.4 工程任务和规模 . 4 1.5 工程布置和建筑物 . 4 1.6 施工组织设计 . 6 1.7 水库工程特性 . 6 2 水文 . 7 2.1 流域概况 . 7 2.2 水文、气象资料 . 7 2.3 水文基本资料 . 11 2.4 暴雨、洪水特性分析 . 11 2.5 设计洪水 . 11 2.5.3 设计洪水过程线 . 13 2.6 分期洪水 . 17 3 工程地质 . 18 3.1 区域地质概况 . 18 3.2 库区工程地质评价 . 18 3
2、.3 坝址区工程地质条件 . 18 3.4 结论及建议 . 19 4 工程任务和规模 . 21 4.1 工程任务 . 21 4.2 洪水调节计算 . 21 4.3 设计依据 . 21 5 工程布置和建筑物 . 22 5.1 设计依据 . 22 5.2 工程总体布置 . 23 5.3 土坝设计 . 23 5.4 泄洪洞水力计算 . 27 5.6 渗流分析 . 30 5.5 稳定分析 . 31 6 坝基处理 . 32 6.1 旋喷法工艺流程 . 32 6.2 旋喷方法及施工器具 . 32 6.3 旋喷浆液计算 . 33 6.4 施工技术要点 . 33 第二部分 计 算 书 . 35 1 设计洪水
3、. 35 1.1 洪峰流量计算 . 35 1.2 设计洪水合理性分析 . 38 1.3 设计洪水成果表 . 38 1.4 推求洪水过程线 . 39 1.5 施工期洪水计算 . 42 2 坝顶高程的确定 . 42 2.1 基本资料 . 42 2.2 波浪爬高和水位雍高 . 43 2.3 坝顶高程 . 45 3 泄洪洞水力计算 . 46 3.1 泄洪洞尺寸校核 . 46 3.2 无压段泄洪洞尺寸设计 . 46 3.3 消力池设计 . 47 3.4 海漫段设计 . 49 4 渗流稳定分析 . 49 4.1 基本资料 . 49 4.2 渗流量计算 . 50 4.3 渗流稳定分析 . 51 5 稳定分析
4、 . 52 5.1 计算工况 . 52 5.2 岩土设计参数 . 52 5.3 稳定分析 . 52 6 地基处理 . 54 6.1、桩的有效直径 . 54 6.2、单桩用浆量 . 54 参考文献 . 55 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附录 . 56 1 前 言 毕业设计是各工科高校为大学生安排的最后一次全面性、总结性的教学实践环节，既是学生在教师指导下运用所学知识和技能，解决具体问题的一次尝试，也是学生走向工作岗位前的一次实战演习。以期通过设计达到以下几个目的： 1.深化、充实、检验所学基础理论和专业知识； 2.提高自己解决实际问题的能力； 3.敢于创新，正确地将创新精神与科学相结合；
5、4.养成实事求是、刻苦钻研、严肃认真的学习作风。 毕业设计还可以提高学生多 方面的能力，包括 随机应变的能力 、发现和解决问题能力、资料查询及协调合作能力等。 本次设计的内容是八道河水利工程的除险加固设计。 八道河是辉发河支流金沙河左岸四方甸子河的一条支流 ,是一座以防洪、灌溉为主，结合养殖等综合利用的小（ ）型水库。 设计按照设计任务书的要求，结合该水库现在存在的主要问题，确定了本次设计的主要内容，包括：八道河库区的水文资料分析与计算、八道河水库大坝的高程校核、泄洪洞的尺寸校核及相关的消力设施的水力计算、大坝的渗流、稳定分析和地基处理等。 2 第一部分 说明书 1 综合说明 1.1 绪言 八
6、道河水库位于桦甸市八道河子镇老狼沟屯东 1600 米处，老狼沟河上游，地理位置：东经 12631，北纬 4317，。八道河是辉发河支流金沙河左岸四方甸子河的一条支流。八道河河道全长 6.08km，流域面积 14.81km2。流域呈狭长形，地势西南低，东北高，周围群山环抱，属低山丘陵区，坝址以上植被良好。 八道河水库建于 1992 年，至 1994 年 8 月主体工程完工，枢纽工程等别为 。设计标准为 50年一遇洪水设计， 200 年一遇洪水校核，水库正常高水位 24.70m，相应库容 77.5104m3，死水位17.70m，死库容 7.5104m3，校核水位 25.92m，总库容为 10910
7、4m3，是一座以防洪、灌溉为主，结合养殖等综合利用的小（ ）型水库。水库灌溉面积为 220 公顷。防洪保护耕地面积 740 公顷，下游影响八道河子镇及 2 个村，保护人口 7600 人，房屋 4270 间。 水库枢纽工程主要由土坝、泄洪（灌溉）洞等工程组成。 水库土坝坝型为粘土心墙坝，坝顶高程 27.00m，坝长 201.40m，最大坝高 12.5m，坝顶宽 3.0m，上游坝坡为 1:2.75，下游坝坡为 1:2.25。下游坝址设棱体排水一道 ，排水体顶高程 18.00m，顶宽1.5 m，上游坡 1:1.5，下游坡 1： 2.0，坝前设块石护坡。粘土心墙坝顶高程 26.00m，心墙顶宽 1.5
8、0m，中心线线位于大坝中心，心墙前后坡比为 1:0.3。 泄洪洞位于坝体左端，桩号为 0+058.20m，为一孔钢筋混凝土方涵，。泄洪洞由进口、压力洞、陡坡、消力池及海漫段组成，涵洞闸前断面尺寸为 bh=1.21.2m，洞底高程为 17.70m，闸后断面尺寸为 bh=1.01.5m。 八道河水库是小（ 1）型水库之一，也是重要的病险水库之一，大坝建成几十年来，一直带病运行， 在 2007 年 11 月的大坝安全鉴定中被定为三类坝。一旦发生溃坝，将会造成不可估量的经济损失。水库除险加固后，将从根本上解决工程存在的问题，保护了辖区内人民生产财产安全，提高下游灌溉保证率，为该地区农业发展将起到重要作
9、用，基于上述情况，对 八道河 水库实施除险加固是势在必行的 。 1.2 水文 八道河水库处于亚州大陆东端的中纬度地带，大陆性气候十分明显，主要特点是四季分明，春季干燥多风，夏季温热多雨，秋季凉爽晴朗，冬季寒冷漫长。年平均气温 4.1C 左右，多年平均降雨量 754. 6mm，主要集中在 6 9 月份，受降雨影响， 河水季节变化大。暴雨多发生在 6 9月份，大洪水也发生在这几个月份。桦甸气象站多年平均降水量为 754.6mm，降水量年内分布均匀，主要集中在 6 9 月份，占年降水量的 71.2。多年平均蒸发量为 658.6mm（ E601)。多年平均气温 4.1C，极端最高气温 36.3C，极端
10、最低气温 -45C，多年平均风速为 2.2m/s,最大风速为20m/s，多年平均日照时数为 2343h。 本次设计采用多种方法计算洪峰流量，经分析采用罗氏法成果，设计洪峰流量成果见下表1-1： 罗氏法 设计洪水计算成果表 表 1-1 P(%) 1 3.33 5 10 24 小时点雨量（毫米） 201.5 156.8 141.8 116 24 小时面雨量（毫米） 201.5 156.8 141.8 116 24 小时径流深 184.01 139.25 125.01 95.63 汇流时间 1.2 1.4 1.5 1.8 洪峰 Qm（立方米 /秒） 65.3 41.5 34.6 24.1 1.3 地
11、质 1、 区域地质概况 库区位于辉发河水系大沙河上游支流上，库区两岸为丘陵区，山脊标高 378365m，相对高差 4070m，河床宽浅，宽 50130m，河床两侧为缓坡台地，坡面向河流处倾斜。有一级阶地及河漫滩地形。 库区地层岩性较简单，河床部位为粘土质砾，斜坡台地表层为含砾低液限粉质粘土，下部为粉土质砾，基岩为第三系上统玄武岩，库区未发现有较大断裂构造存在。 根据 中国地震动参数区划图 (GBl83062001)确定，地震动峰值加速度为 0.05g， 工作区地震基本烈度为 度。 2、坝体质量评价 坝体填筑料为含砾低液限粉质粘土和粉土质砂，干容重 1.58g/cm3，渗透系数 K=2.010-
12、4cm/s，属微透水，压 缩系数 a1-3为 0.32MPa-1，属中等压缩性土，坝体土料质量较好，坝后局部产生脱坡现象。 3、坝基质量评价 坝基沉陷稳定受含砾低液限粉质粘土控制，该层压缩系数 a1-3 0.35MPa-1，属中等压缩性土，控制坝基沉陷稳，水库运行多年，沉陷已终止。 坝基滑动稳定受含砾低液限粉土控制 C=0.006MPa ，=20。坝基中粉土质砾，渗透系数 K=2.510-2cm/s，属强透水层，坝后漏水即因未截断此层引起。 4、泄洪 洞质量评价 泄洪洞位于含砾低液限粉质粘土上，承载力可满足上部结构荷载要求，但消力池及其墙 体已破坏，下游冲刷严重，危及坝身安全。 1.4 工程任
13、务和规模 1、工程任务 该水库是以防洪、灌溉为主，结合养殖等综合利用的小（ 1）型水库。担负着下游 两个自然村 的 防洪任 务。 2、工程规模 水库总库容为 109 万 m3，为小（ 1）型水库。 3、 洪水调节 调洪方法采用单辅助曲线法计算。洪水调节成果见表 1-2： 调洪计算成果表 表 1-2 洪水频率 洪峰流量 最高水位 相应库容 最大泄量 起调水位 % m3/s m 104m3 m3/s m 1 90.3 26.25 133.47 11.14 23.35 5 58.5 25.54 98.3 10.35 23.35 1.5 工程布置和建筑物 1、工程等别及标准 工程等别为 等，主要建筑物
14、为 4 级，次要建筑物为 5 级。大坝设计洪水标准为 20 年一遇，校核洪水标准为 100 年一遇，坝址区地震基本烈度为 度。 2 、工程现状及存在的主要问题 1） 土坝工程 坝顶宽度普遍不足 3 米，路况不好，上、下游坝断面不规则，凸凹不平。上游干砌石护坡石料较差，块石大部分风化破碎，基本失去防护能力；坝后坡度不够，局部产生脱坡现象。 排水棱体於堵，坝身排水不通畅，浸润线抬高，坝后土体 呈饱和状态，冻害严重，局部出现隆起现象。土坝基础渗漏，下游坝脚处常年有大片积水（浑水），形成沼泽地，有两处已形成河沟。严重威胁土坝安全。 2） 泄洪洞工程 （ 1） 泄洪洞泄洪能力标准低，出口消力池回掏严重。
15、 （ 2） 出口边墙混凝土剥蚀严重，部分钢筋裸露在外。 3、 闸门严重锈蚀，漏水严重，启闭机大部分零件失灵或损坏，均不能保证正常运行。 3、 除险加固设计 该水库除险加固后，枢纽由土坝、泄洪灌溉洞 等 组成。 1） 坝顶设计 本水库现有坝顶高程在 27.00，坝顶宽 3m。该坝高满足防洪要求，所以 不用增加坝顶高。本次除险加固设计依然保持坝顶高程为 27.00，原坝宽 3m。 但是考虑到波浪爬高等因素，加设 1.0m的防浪墙。 2） 坝坡设计 （ 1）护坡设计 本次设计将迎水坡采用厚 25cm 干砌石护坡， 20cm 碎石垫层，下面铺一层无纺布 (400g/m2)，坡比 1:2.75。下游坡采
16、用砾质壤土回填，坡比为 1:2.25。 （ 2）坝坡回填 本水库死水位为 22.00m ,但本次除险加固设计考虑施工条件及满足第二年养鱼要求，经与水库管理单位研究，确定前坡翻修起始高程为 22.0 m，对前坡高程在 22.0 m 以上原有块石及垫层 全部清除，重新护砌。 3） 排水棱体 清除原来的坝坡排水结构结构中的石料，继续采用棱体排水结构。 排水体顶高程 18.00m，顶宽 1.5 m，上游坡 1:1.5，下游坡 1： 2.0。坝前设块石护坡。 4） 泄洪洞设计 本次泄洪洞除险加固设计内容包括 ： 泄洪洞的整体拆除重建， 泄洪洞的位置保持不变， 把泄洪洞以上部分全部挖出， 然后 进行重建，
17、包括界面尺寸的设计，下游消力池设计、海曼段设计、更换闸门、启闭机及新建启闭机室。 （ 1）新建进口段顺水流方向长为 5.5 m，为钢筋混凝土 U 型槽结构，八字型翼墙，墙高为2.53.5 m，墙厚 30 cm 60 cm，底板净过水宽度 1.2 m，设钢筋混凝土底板，厚度为 0.5m，底板顶高程为 17.70 m。 （ 2）闸室部分距进口约 2.5 m，更换启闭机和闸门，修筑交通便桥，方便从坝顶到闸室部分。启闭机室与坝顶连接桥，设计桥体宽 2 米，桥面顶高程 27.00 m，两侧设置钢管扶拦， 更换闸门及启闭机 。 （ 3）斜坡段还使用原设计采用的 1： 37 的坡度，其长度 约 为 32 m
18、，并且与闸室之间设置止水结构。 （ 4）消能防冲设施 消能防冲设施由消力池段、海漫段组成。 次除险加固设计消力池长 12.0m，深 0.7m，底宽 4m，池内增设辅助消能设施及池后消能尾坎， 在消力池后接 18m 长海漫，两侧边坡坡比为 1： 1.0,海漫护砌为 30cm 的 块石 。 海漫段后加设防冲槽，用块石抛填。 1.6 施工组织设计 根据水库除险加固工程的施工条件及工程特点，为方便施工，缩短工期，降低临时工程投资起见，枢纽建筑物施工导流方式采用： 1.泄洪洞进口段拟采用全段围堰的导流方式； 2.上游坝坡护砌将库水位放到 22.0 m，对坝坡 22.0 m 以上部分进行护砌，坝坡原有护砌
19、石料抛于 22.0 m 以下护脚。 3.坝上防浪墙、坝顶路面施工均在正常高水位以上，不必考虑导 流设施。 1.7 水库工程特性 表 1-3 序 号 项 目 单 位 原 设 计 本次复核 一 河流特性 1 流域面积 Km2 5.9 5.9 2 利用水文系列 无资料 3 坝址径流特性 （ 1） 多年平均径流深 R0 mm 300 283.33 （ 2） 设计洪峰流量（ P=5%） m3/s 130.48 （ 3） 校核洪峰流量（ P=1%） m3/s 175.63 二 水库特征 1 水库设计洪水标准 50 年一遇 20 年一遇 2 水库校核洪水标准 200 年一遇 100 年 一遇 3 正常高水位
20、 m 23.70 24.70 4 死水位 m 19.12 22.00 5 汛期防洪限制水位 m 23.35 23.35 6 设计洪水位（ P=5%） m 25.11 24.94 7 校核洪水位 P=1% m 25.92 26.25 8 水库容积 （ 1） 总库容（校核洪水位） 104m3 116.50 133.7 （ 2） 调洪库容 104m3 83.0 83.0 （ 3） 兴利调节库容 104m3 85.57 85.57 （ 4） 死库容 104m3 7.5 30 8 调节特性 年调节 三 土坝特性 1 坝型 粘土心墙坝 2 设计坝顶高程 m 27.00 27.00 3 心墙顶高程 m 26
21、.00 26.00 4 最大坝高 m 14.50 14.50 5 坝顶宽度 m 3.0 3.0 6 坝顶长度 m 201.4 201.4 四 泄洪洞特性 1 型式 方涵 方涵 2 洞口尺寸 m 1.21.2 1.21.2 3 进口低高程 m 17.70 17.70 五 工程效益 1 灌溉面积 亩 2250 2250 2 水文 2.1 流域概况 八道河水库位于桦甸市八道河子镇老狼沟屯东 1600 米处，老狼沟河上游，地理位置：东经12631，北纬 4317，。八道河是辉发河支流金沙河左岸四方甸子河的一条支流。八道河河道全长 6.08km，流域面积 14.81km2。流域呈狭长形，地势西南低，东北高，周围群山环抱，属低山丘陵区
