毕业设计说明书-心墙土石坝设计及泄水建筑物水面线计算.doc

水利水电工程专业毕业设计 - 1 - 目 录 全套图纸加扣 3012250582 摘 要 .- 5 - ABSTRACT .- 6 - 第一章 前言 .- 8 - 1.1 毕业设计主要目的和作用.- 8 - 1.2 设计的对象和背景.- 8 - 1.3 设计过程和方法.- 8 - 1.3.1 了解任务书和熟悉、分析原始资料 .- 8 - 1.3.2 洪水调节计算 .- 8 - 1.3.3 主要建筑物形式选择和水利枢纽布置 .- 8 - 1.3.4 第一主要建筑物拦河坝设计 .- 8 - 1.3.5 第二主要建筑物坝外泄水道设计 .- 9 - 1.4 预期效果.- 9 - 第二章 工程概况 .- 10 - 2.1 流域概况.- 10 - 2.2 气候特征.- 10 - 2.2.1 气温.- 10 - 2.2.2 湿度 .- 10 - 2.2.3 降水量 .- 11 - 2.2.4 风力及风向 .- 11 - 2.3 水文特征.- 11 - 2.3.1 年日常径流 .- 11 - 2.3.2 洪峰流量 .- 12 - 2.3.3 固体径流 .- 12 - 2.4 工程地质.- 12 - 2.4.1 水库地质 .- 12 - 心墙土石坝设计及泄水建筑物水面线计算 - 2 - 2.4.2 坝址地质 .- 12 - 2.4.3 地质构造 .- 15 - 2.4.4 水文地质条件 .- 15 - 2.4.5 地震 .- 15 - 2.5 建筑材料.- 15 - 2.5.1 料场的位置与储量 .- 15 - 2.5.2 物理力学性质 .- 16 - 2.6 经济资料.- 19 - 2.6.1 库区经济 .- 19 - 2.6.2 交通运输 .- 19 - 2.7 枢纽任务.- 19 - 2.8 枢纽特征 .- 19 - 2.8.1 发电 .- 19 - 2.8.2 灌溉 .- 20 - 2.8.3 防洪 .- 20 - 2.8.4 渔业 .- 20 - 2.8.5 其它 .- 20 - 第三章 设计条件和设计依据 .21 3.1 设计任务.21 3.1.1 洪水调节计算.21 3.1.2 主要建筑物型式选择和水利枢纽布置.21 3.1.3 第一主要建筑物大坝设计.21 3.1.4 第二主要建筑物泄水建筑物设计.21 3.2 设计依据.21 第四章 洪水调节计算 .22 4.1 洪水调节计算原理.22 4.1.1 工程等别及建筑物级别.22 4.1.2 泄洪方式与水库运用方案.22 4.1.3 调洪演算原理.23 4.2 堰顶高程及泄洪孔口的选择.23 4.2.1 堰顶高程及孔口尺寸选择原则.23 4.2.2 方案拟定.23 4.3 调洪演算结果与方案选择.23 4.3.1 调洪演算结果.24 4.3.2 方案选择.24 第五章 坝型选择及枢纽布置 .26 5.1 坝址及坝型选择.26 5.1.1 坝址选择.26 5.2.1 坝型选择.26 5.2 枢纽组成建筑物.29 水利水电工程专业毕业设计 - 3 - 5.2.1 挡水建筑物.29 5.2.2 泄水建筑物.29 5.2.3 水电站建筑物.30 5.3 枢纽总体布置.31 5.3.1 挡水建筑物.31 5.3.2 泄水建筑物.32 5.3.3 水电站建筑物.34 第六章 大坝设计 .35 6.1 土石坝坝型选择.35 6.1.1 土石坝坝型综述.35 6.1.2 该江水利枢纽工程坝型选择.35 6.2 大坝的轮廓尺寸与排水防渗体.36 6.2.1 坝顶宽度.36 6.2.2 坝坡与戗道.36 6.2.3 坝顶高程.36 6.2.4 坝体排水.38 6.2.5 坝内防渗体.39 6.2.6 坝基防渗.40 6.2.7 护坡.40 6.2.8 坝面排水.42 6.3 土料设计.42 6.3.1 粘性土料设计.46 6.3.2 坝壳砂砾料设计.50 6.4 渗流计算.52 6.4.1 渗流计算方法.52 6.4.2 计算断面与计算情况.53 6.4.3 计算结果.55 6.4.4 渗透稳定分析.55 6.4.5 成果分析与结论.56 6.5 稳定分析计算.56 6.5.1 计算方法.57 6.5.2 计算程序流程图.58 6.5.3 工况选择与稳定计算成果.59 6.5.4 稳定成果分析.59 6.6 大坝基础处理.60 6.7 细部构造设计.61 6.7.1 防渗体和排水设施.61 6.7.2 反滤层设计.61 6.7.3 护坡设计.63 6.7.4 坝顶布置.64 6.7.5 细部布置图.64 心墙土石坝设计及泄水建筑物水面线计算 - 4 - 第七章 泄水建筑物设计 .67 7.1 泄水方案选择.67 7.2 泄水隧洞选线与布置.67 7.3 隧洞的体型设计.70 7.3.1 进口建筑物.70 7.3.2 洞身断面型式和尺寸.71 7.3.3 出口消能段.71 7.4 隧洞水力计算.72 7.4.1 设计条件.73 7.4.2 平洞段底坡.73 7.4.3 洞内水面曲线.73 7.4.4 出口消能计算.74 7.5 隧洞的细部构造.75 7.5.1 洞身衬砌.76 7.5.2 衬砌分缝、止水.76 7.5.3 灌浆、防渗与排水.76 7.5.4 掺气槽.78 7.5.5 锚筋加固.79 7.6 放空洞设计.80 第八章 施工组织设计 .81 8.1 导流方案.81 8.2 施工分期.81 8.3 导流工程规划布置.81 8.4 施工控制性进度.83 参考文献 .84 水利水电工程专业毕业设计 - 5 - 摘 要 本设计是粘土心墙土石坝水利枢纽设计。 本设计根据碾压式土石坝设计规范和水工隧洞设计规范编写。在对 西南某江流域的自然地理，水文气候特性，工程地质等各方面情况分析的基础上， 通过调洪演算得到堰顶高程及溢流堰孔口净宽，并得到设计水位及其流量，校核 水位及其流量。 通过对坝址的地质地形料场位置的分析，定出坝轴线的位置。经过几种比较 方案的技术可能性和经济合理性定性分析，其坝型定为心墙土石坝。在此基础上 定性地对枢纽总体进行布置。 第一主要建筑物的设计工作主要有以下几个方面。通过方案比较，选定坝的 结构型式，拟定坝基防渗处理的形式及坝的主要尺寸。通过计算及土料各方面特 性的分析确定粘土料场及沙砾料场的选用。选用坝体中间断面和左右坝肩各一断 面进行渗流计算，确定渗透流量和逸出水深，并绘制流网图，验算渗透坡降是否 满足要求。土石坝易于发生滑动失稳，故要对其稳定性进行计算。使用简单折线 法通过编程计算在几种水位工况下上下游坝坡的最小安全系数，与规范比较验证 其稳定性。最后拟定坝身构造，包括防渗，排水反滤层设施，坝顶，护坡等。 本设计考虑其地理位置等因素确定采用隧洞泄洪。隧洞先确定结构型式及主 要尺寸（进口段，平洞段和消能段） ，进行建筑总体布置。通过隧洞水力计算 （主要为能量守恒的水面线计算）最终确定洞身尺寸及结构尺寸。最后对隧洞细 部及放空洞进行设计。 土石坝设计是坝工毕业设计的重要内容之一。本设计共历时 9 周完成。本坝 心墙土石坝设计及泄水建筑物水面线计算 - 6 - 工设计过程中得到了王玲玲老师的指导和帮助，在此致谢。对于本设计中的不妥 及错误之处，恳请批评指正。 顾伊娜 2009.6 关键词：土石坝 心墙 隧洞 水面线 Abstract The design is clay core embankment dam design Water Control Project. According to the design of roller compacted earth dam design specifications and Code for Design of hydraulic tunnel to prepare. In the southwest of the physical geography of a river, hydro-climatic characteristics, such as engineering geology analysis of all aspects on the basis of the calculus has been through the flood elevation and the top weir overflow weir orifice width, and the design water level and flow, school nuclear level and flow. Through geological terrain of the site location analysis yard, set the location of the dam axis. After comparing several technical and economic rationality of the possibility of qualitative analysis, the dam type for core wall of earth-rock dam. On this basis the overall characterization of the hub to set up their equipment. The first design of the main buildings in the following areas. Through the program compared to the structure of the selected type of dam, impervious foundation to deal with the development of the form and size of the main dam. By calculating and soil characteristics of all aspects of the analysis of clay and sand yard yard Selection. Selection of dam cross-section and about the middle of a cross-section 水利水电工程专业毕业设计 - 7 - of the abutment seepage calculation to determine the penetration depth of flow and escape, and the mapping of network maps, checking whether or not to meet the requirements of penetration gradient. Prone to sliding of earth-rock dam failure, the result will be to calculate its stability. Line method through the use of simple programming in the several conditions on the downstream water level of the minimum safety factor of slope, validation and standardization of its stability. Finalization of the dam body structure, including the anti-seepage, drainage facilities filter layer, the top of the dam, slope protection and so on. The design considerations and other factors to determine its location using the flood discharge tunnel. Tunnel to determine the structure and main dimensions (Import paragraph, Ping-dong, and energy dissipation), the overall layout of the construction. Hydraulic calculation through the tunnel (mainly for conservation of energy of the water line) to determine the final hole size and body size. Finally, empty tunnel release details and design. Earth-rock dam design is an important aspect of graduation, one of the design. During the design of a total of nine weeks to complete. The design process of the dam has been Wang Lingling teachers guidance and help in this thanks. For the design inappropriate and wrong, the urge criticism. Key words: earthdam core wall tunnel water line 心墙土石坝设计及泄水建筑物水面线计算 - 8 - 第一章 前言 毕业设计是我们大学在校期间最后一个全面性、总结性、实践性的教学环节， 它既是运用所学知识和技能，解决某一工程具体问题的一项尝试，也是我们走向 工作岗位的前的一次“实战演习” 。 1.1 毕业设计主要目的和作用 （1）巩固、联系、充实、加深、扩大所学基本理论和专业知识，并使之系统化； （2）培养综合运用所学知识解决实际问题的能力，初步掌握设计原则、方法和 步骤； （3）形成正确的设计思想，树立严肃认真、实事求是和刻苦认真的工作作风。 （4）锻炼独立思考、独立工作的能力，并加强计算、绘图、编写说明书及使用 规范、手册等技能训练； 1.2 设计的对象和背景 本设计的对象和背景是为位于我国西南地区某江，进行以坝工为设计重点的 工程设计。 水利水电工程专业毕业设计 - 9 - 1.3 设计过程和方法 1.3.1 了解任务书和熟悉、分析原始资料 1.3.2 洪水调节计算 用图解法确定防洪库容、设计（校核）洪水位与相应的下泄流量，为确定大 坝高度和下游消能防冲设施提供设计依据。 1.3.3 主要建筑物形式选择和水利枢纽布置 对选定的坝型和枢纽布置方式，做技术可能性和经济合理性的论证。 1.3.4 第一主要建筑物拦河坝设计 一般应首先选定大坝结构布置与构造，然后进行校核计算。 1.选定坝的结构形式；拟定坝基防渗处的型式以及坝的主要尺寸。 2.进行土料设计，包括对坝身不同高程的透水料和不透水料的分区规划布置以及 压实标准的确定。 3.渗流演算，计算正常、校核水位 浸润线位置，确定总渗流量与逸出坡降。 4.静力稳定计算，用折线法求出上下游坡在某一危险水位情况下的最小稳定安全 系数，以论证选用坝坡的合理性。 5.拟定坝身构造，包括防渗、排水反滤层、坝顶、护坡、马道以及坝体与坝基、 岸坡及其他建筑物的连接。 1.3.5 第二主要建筑物坝外泄水道设计 1.确定结构形式和主要尺寸，进行建筑总体布置。 2.进行必要的水力计算和静力计算，以验证建筑物的轮廓尺寸和各部分的结构尺 寸是否合理。 3.拟定细部构造，包括排水、锚筋加固、灌浆。 1.4 预期效果 绘出 3 张工程设计图，并自行编制说明书与计算书，并编写中、英文的摘要。 心墙土石坝设计及泄水建筑物水面线计算 - 10 - 第二章 工程概况 2.1 流域概况 该江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约 122 公里，流域面积 2558 平方公里，在坝址以上流域面积为 780 平方公里。 本流域大部分为山岭地带，山脉和盆地交错于其间，地形变化剧烈，流域内 支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及 石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大。冲积层较厚，两岸有崩塌现象。 本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占总面积的 20，林木面积约占全区的 30，其种类有松、杉等。其余为荒山及草皮覆盖。 2.2 气候特征 2.2.1 气温 年平均