碾压土石坝设计说明书毕业设计.doc

目录 摘 要AbstractII第一章 综合说明11.1水库基本概况11.2水库基本资料11.2.1流域概况11.2.2水文及气象特征11.2.3工程地质41.2.4当地建筑材料51.2.5交通条件51.2.6水库水位与库容关系曲线51.2.7工程效益61.2.8水库规划及建筑特性指标6第二章 水文水利计算92.1 基本概况92.2 推理公式法推求设计洪水92.2.1洪峰流量计算92.2.2 洪水过程线推求102.2.3设计洪水成果112.3 水库调洪计算142.3.1计算方法142.3.2库容水位关系曲线142.3.3绘制关系线152.3.4调洪演算15第三章 坝线、坝型选择和枢纽布置方案比较183.1 坝轴线的选择183.2 坝型的选择193.3 枢纽布置22第四章 大坝剖面确定234.1基本尺寸的拟定234.1.1堰顶高程234.1.2坝顶宽度264.1.3坝坡274.1.4土石坝构造设计27第五章 渗流计算分析305.1土石坝渗流分析的目的和方法305.2土石坝渗流分析的水力学法305.2.1渗流基本公式315.2.2心墙土坝的渗流计算325.2.3本设计土坝渗流的具体计算335.2.4渗透稳定验算35第六章 稳定分析计算356.1设计说明356.1.1 设计任务356.2 稳定计算情况和安全系数的采用366.2.1 荷载366.2.2 稳定计算情况366.2.3稳定安全系数标准376.3坝坡稳定分析方法376.3.1 最危险滑弧位置的确定386.3.2瑞典圆弧法求坝体稳定安全系数406.4计算步骤416.5 稳定成果分析42第七章 溢洪道设计497.1溢洪道形式及轴线选择497.2进水渠设计497.3控制段设计507.4泄槽段设计517.4.1确定泄水槽底坡517.4.2泄槽的平面布置。527.4.3收缩段及扩散段设计。527.4.4 泄槽的横断面尺寸527.4.5泄槽的衬砌设计537.4.6泄槽的排水设计537.5消能防冲段及尾水渠设计537.5.1确定消能方式537.6正槽溢洪道的水力计算557.6.1 控制段水力计算557.6.2 过度段水力计算577.6.3 泄槽水力计算587.6.4 底流消能的水力计算597.7 南山水库溢洪道设计成果627.7.1 溢洪道型式的选择627.7.2 溢洪道各段尺寸的确定62第八章 土石坝的坝基处理678.1砂卵石坝基的防渗处理678.2岩石坝基的防渗处理678.3南山水库土坝坝基处理68第九章 土石坝的安全监测设计699.1坝面垂直位移和水平位移699.1.1 观测布置699.1.2 观测设施及安装699.1.3 观测方法和相应设施709.2渗流量709.2.1观测布置709.2.2 观测设施及其安装709.2.3 观测方法与要求719.3孔隙水压力719.3.1 观测布置719.3.2 观测仪器及其安装719.3.3 观测方法及要求71参考文献73致谢74摘 要南山水库位于南康某地区河谷出山口地段，水库控制流域面积1.2平方公里，库容 226104m3。水库以灌溉和工业供水为主，兼顾防洪。南山水库的主要任务是，改善灌区的灌溉条件，调剂生态用水，减少流域内地下水的开采量，兼顾防洪。本设计以南山水库水文、地形、地质为基础，确定南山水库坝型为土斜心墙碾压式土石坝。本毕业设计说明书包括工程概况、设计相关基本资料、调洪演算、坝型选择及比选、大坝剖面尺寸、溢洪道以及导游隧洞设计等。最后设计成果为说明书一份，计算书一份，工程设计图纸4张以及其他计算附图附表等。关键词：南山水库 土石坝 溢洪道 IAbstractIn a region of nankang nanshan reservoir a mountain river valley of nankang area,this reservoir control a basin of 1.2 square kilometers, capacity of 226 x 104m3. Reservoir by irrigation and industrial water supply, giving priority to the flood control.Nanshan reservoir, improve the guarantee is irrigated, adjust the irrigation water, reduce watershed ecological water extraction, mainland needs for flood control. This design with QA reservoir hydrology, topography and geology as the foundation, sure QA reservoir dam clay core wall type for earth-rockfill dam rolling type. The graduation design specifications including engineering survey, design related basic material, flood regulating calculation, dam type selection and voted, dam section size, spillway tunnel and guide design and so on. Finally the design results, accounts for manual a report, the engineering drawings of four tickets and other calculation schedule, etc. Drawings .Keywords: nanshan reservoir ；earth dam ； spillway 73南昌工程学院本科毕业设计第一章 综合说明1.1水库基本概况南山水库位于江西省南康市东山街办南山村老虎坑，坝址座落于章江水系二级支流老虎坑河，坝址距离南康市城区4km，地理位置东经11444，北纬2538。坝址以上控制集水面积1.2km2，坝址多年平均流量0.0293m3/s，多年平均径流量92.4万m3，多年平均径流深770mm。南山水库是一座以应急供水为主，兼有城市日常生活供水等综合效益水利枢纽工程。根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为等工程。大坝、溢洪道、引水涵管等永久性建筑物为4级，临时建筑物为5级。1.2水库基本资料1.2.1流域概况南山水库位于南康市东山街办南山村老虎坑，坝址座落于章江水系二级支流老虎坑河，坝址以上控制集水面积1.2km2，主河长1.63km，河床平均坡降43，属山区性溪河。坝址以上流域呈扇形，右侧较宽，流向自南向北，流域内峰峦重叠，河谷狭窄，地形地貌为中低山丘陵区，植被良好。1.2.2水文及气象特征1.径流（1）径流系列由于坝址无实测径流资料，流域内也未曾设立水文测站，故本阶段坝址设计径流分析采用水文比拟法进行计算。径流分析选择樟斗水文站为设计参证站。坝址径流系列根据参证站实测径流系列（1982年2006年）按流域面积比的一次方进行转换，但考虑到小流域的区域径流存在一定的差异，据本工程周边流域南康雨量站资料统计，南山水库多年平均降水量为1556.7mm，而樟斗站多年平均降水量为1608.8mm，两区域多年平均径流深也会有所差异，因此对径流系列经面积比换算后并加以雨量修正，由此可推求坝址历年径流系列。（2）径流特性本流域径流的年内、年际变化较大，径流系列中最大年平均流量为0.061m3/s(1984年),为多年平均流量的2.1倍,最小年平均流量为0.013m3/s(1991年)，为多年平均流量的44.8%，丰、枯水年年平均流量相差4.7倍。38月径流量占全年径流总量的71.9%，9月次年2月的径流量仅占全年总量的28.1%，最大月平均流量0.066m3/s（5月），占该年径流总量的18.9%，最小月径流为0.0037m3/s（12月），占该年径流总量的1.06%。各月径流分配见表1-1。根据坝址径流特性，划分3月至次年2月为水文年，9月至次年2月为枯水期，由此可统计坝址水文年及枯水期径流系列。表1-1坝址各月径流分配表月份一二三四五六占年径流(%)2.814.278.8611.018.817.6月份七八九十十一十二占年径流(%)10.68.96.44.553.572.66（3）径流计算根据坝址日历年1982年2006年、水文年1982年3月2006年2月、枯水期历年92月径流系列，分别进行频率计算，采用P型曲线适线法确定统计参数。坝址多年平均流量0.0293m3/s，多年平均径流量92.4万m3，多年平均径流深770mm。坝址径流计算成果见表1-2。表1-2 南山水库坝址设计径流成果表时段均值CvCs/CvP（%）10205075809097日历年0.02920.442.50.04640.03880.02690.01980.01830.01500.0115水文年0.02930.442.50.04660.03890.02700.01980.01840.01500.0116枯水期9-2月0.01410.442.50.02240.01870.01300.00960.00840.007230.00557由于工程坝址下游无实测水位流量资料，本阶段根据实测河道纵、横断面及河床比降等资料，采用水力学计算方法求得坝址水位流量关系。水面比降，根据本次实测确定；河床糙率则根据河床质组成，岸壁特性、水流流态等因素综合选定在0.0550.06之间。水位流量关系见表1-3。表1-3 水位流量关系成果表Z(m)133134135136Q(m3/s)04.782867.62.洪水（1）洪水特性与成因分析本流域的洪水主要由暴雨形成，洪水出现季节与暴雨发生季节相一致。洪水多出现在46月，其年最大洪水多出现在6月。由于流域内河床坡降较陡，集流时间短，洪水来势猛，涨落急剧，降水至洪峰出现时间一般为24h，一次洪水历时约为1d。（2）洪水推求方法南山水库地处章江水系二级支流老虎坑河，流域内无水文测站，因此本工程设计洪水计算采用暴雨资料来间接推求设计洪水，并假定暴雨和洪水的频率相同。采用江西省水文局编制刊印的江西省暴雨洪水查算手册（以下简称手册）提供的方法计算。根据手册的使用范围规定：结合我省具体情况，集水面积小于30km2的流域，一般采用推理公式法计算设计洪水。本工程坝址以上集雨面积为1.2km2，结合具体情况，本次洪水计算采用推理公式法推求坝址设计洪水过程线。（3）坝址设计洪水根据手册及有关规定采用推理公式法推求30年一遇设计洪水和300年一遇校核洪水过程线。通过调洪演算得到水库设计洪水位及校核洪水位。南山水库溢洪道为涵洞式无闸控制自由泄流，溢流堰净宽4m，为克奥型堰型，水库调洪计算原则为当库水位高于正常蓄水位181.00m时，溢洪道自由泄洪。水库起调水位为181.00m。3.泥 沙流域内无实测泥沙资料，本次设计水库泥沙借用邻近水库泥沙淤积资料比拟估算。由于坝址无实测泥沙资料，而流域内植被良好，自然地理和下垫面与上犹江水库相似，所以，本阶段水库泥沙淤积参照上犹江水库实测泥沙资料用类比法估算，据上犹江水库多年实测泥沙淤积资料统计，多年平均淤积量为0.0124万m3/km2，水库使用年限按30年计，计算得水库泥沙淤积量约为0.446万m3，查库容曲线水库可能的淤积高程为146.50m。4.气象水库流域区属副热带季风气候区，春夏秋冬四季分明：春秋季短，夏冬季长；无霜期长。春秋时常寒暖交替，天气多变，常有阴雨低温天气出现。盛夏和秋伏，太平洋副高控制本流域，天气炎热干燥，有时受台风影响，出现台风雨或雷阵雨；冬季受西伯利亚冷高压控制，天气晴朗。本流域降水充沛，但在年际、年内分配极不均衡。据南康气象站多年资料统计，多年平均降水量 1556.7 mm,年最大降水量2083.9mm,年最小降水量914.9mm，多年平均气温19.2 C ，历年最高气温40.1 C ，历年最低气温-4.6 C ，多年平均蒸发量1288.1mm。多年平均风速18m/s，吹程1000m。1.2.3工程地质本区域内为构造剥蚀侵蚀低山丘陵地貌和河流冲积堆积地貌，章水总体流向自西南向东北，河道弯曲，河床宽度100200m，地面高程一般在130200m之间，山顶高程250500m，山体走向蜿蜒曲折，山坡植被发育良好。区域内出露地层岩性主要有震旦系上统变质岩、白垩系上统泥质粉砂层和第四系冲积层及残坡积层。本区域地质构造发育，断裂构造以北东向为主，并发育有北西向构造。据中国地震动参数区划图（GB183062001）查得，区域内地震动峰值加速度小于0.05g，相应地震基本烈度小于6度。区域内水文地质条件简单，地下水类型主要有第四系松散堆积层孔隙潜水和基岩裂隙水两种，前者在章水流域，水量较丰富，在南山水区内水量较贫乏，后者水量则相对较贫乏，两者均接受大气降水补给，短途径流，近源排泄，受季节性影响明显。拟建坝址属低山丘陵剥蚀地貌。河谷呈不对称“V”型，河道较窄，宽约30m，河道弯曲，河床底高程为132.98136.43m左右。坝址两岸山高体厚，大部分基岩裸露，左、右岸下部为I级阶地，地表为农田、庄稼地。坝区内未发现有大的崩塌、滑坡等不良物理地质现象，仅在右岸石英脉陡坎处有崩坍现象。坝区出露地层有震旦系上统变质岩和第四系堆积层。据区域地质资料，坝区地质构造主要受北东向构造影响，位于大余西华山至赣县王母渡断裂带附近。构造线走向主要为北东向，岩层受挤压较严重，该断裂带走向NENW，长约4050km，碎裂岩充填，两侧有石英脉。坝址位于该断裂带下盘，受其影响，断裂构造比较发育，岩体较破碎，风化较深。坝区节理裂隙发育。坝基第四系松散堆积层较薄，上部粉土质砂（砾）层，下部岩体为强风化震旦系变质砂岩夹板岩、砂质板岩，节理裂隙发育，岩体破碎，裂隙面大部分呈闭合微张状，透水性较强。地表水主要为河水，水质较清，对砼具有溶出型和一般酸性型中等腐蚀，地下水水质清澈，对砼具有一般酸性型和溶出型中等腐蚀。左岸边坡为岩质边坡，坡度3040，呈强风化，岩性为变质砂岩夹板岩，局部覆盖薄层残坡积土，分布不连续，岩层倾向下游偏山体方向，无不利结构面及其组合，边坡基本稳定。河床段宽度约30m，坝基表层为冲积层，冲积层厚度为05m，阶地土土质成分为粉土质砾，河床为砂砾土层。下部基岩岩性为震旦系变质砂岩夹砂质板岩，夹较多540cm厚度不等的石英岩脉，岩体节理裂隙比较发育，较破碎。岩层倾向下游，倾角陡，未发现较大缓倾角结构面，坝基岩体较稳定。河床上部强风化基岩为中等透水岩体；下部风化岩体为弱透水岩体。坝基存在渗漏问题，透水层厚度为25.125.8m。右岸坝基出露基岩为震旦系变质砂岩夹板岩，坝基上部地表基岩出露，边坡下部为残坡积层，下部基岩岩性为变质砂岩夹板岩，夹较多540cm厚度不等的石英岩脉，其中高程149157m左右夹一宽度为8m的石英脉，石英脉呈碎块、碎粒状，属软弱岩体，岩体内节理裂隙较发育，岩体较破碎。上部强风化层为中等透水地层。下部强风化岩体为弱透水层，存在渗漏问题。1.2.4当地建筑材料据料场调查，天然建筑材料其储量与质量均可满足工程设计要求。土料场有：库内上游井孜头山沟土料场，运距约3km；井孜头山坡土料场，开采运输方便，运距约2.0km；老虎坑土料场，运距约1.5km；库区内老虎坑公路旁土料场，开采运输方便，运距约2.0km；库内公路旁土料场，运距约1.5km；横坑里料场，运距约3.0km；毛丛岭土料场，运距约1.5km；下涧土料场，运距约3.0km。块石料场有：川坑石料场，运距12km；苏访贤石料场，运距11km。砂砾石料场有：浮石砂砾石料场运距约13km，可根据工程需要购买使用；龙岭砂砾石料场，运距约10km，可根据工程需要购买使用。1.2.5交通条件坝顶无重要交通要求。交通布置方面，进库公路利用现有左岸公路进行适当改建，上坝公路布置在坝址左岸。1.2.6水库水位与库容关系曲线南山水库水位面积、容积关系曲线系根据2008年6月实测1/1000库区地形图量算而得，成果如下表1-4。表1-4 南山水库水位与面积、容积关系曲线Z(m)143.8150155160165170175180185A(万)m2)00.771.873.394.868.1511.515.319.7V(万)m3)02.398.9922.142.775.21241912791.2.7工程效益水库正常蓄水位181m，库容为207万m3。南山水库建成后将是一座以应急供水为主，兼有城市日常生活供水等综合效益的水利枢纽工程，水库设计水平年2010年，以满足城区18.5万人规模应急供水为要求；水库规划水平年为2020年，以满足城区30万人规模应急供水为要求。1.2.8水库规划及建筑特性指标 表1-5 工程特性表序号名 称单位数 量备 注一水 文1坝址以上流域面积km21.22多年平均年径流量万m392.43代表性流量正常运用(设计)洪水标准及流量m3/s24.8P=3.33%非常运用(校核)洪水标准及流量m3/s37.3P=0.333%施工导流标准及流量(P=20%)m3/s0.56102月施工度汛标准及流量(P=10%)m3/s18.9全年4泥 沙多年平均淤积量万t0.446估算二水 库1水库水位校核洪水位(P=0.333%)m设计洪水位(P=3.33%)m正常蓄水位m181.00供水死水位m150.00泥沙淤积高程146.502水库容积总库容(校核洪水位以下库容)万m3226正常蓄水位以下库容万m3207调节库容万m3204.61供水死库容万m32.393调节特性年调节三下泄流量及相应下游水位1设计洪水位时最大泄量m3/s相应下游水位m2校核洪水位时最大泄量m3/s相应下游水位m表1-6 坝基岩石（体）物理力学指标建议值表 岩石风化级别项 力目 学指标变质砂岩夹板岩、砂质板岩全风化强风化板岩强风化砂岩夹砂质板岩弱风化砂岩容重（KN/m3）22.5232425饱和抗压强度(MPa)678103040弹性模量(Gpa)0.40.70.60.834抗剪断强度(岩体)0.450.500.550.6C(MPa)0.070.080.25砼/基岩抗剪(断)强度0.400.450.550.450.550.65C(MPa)0.070.090.25泊松比0.400.350.28承载力标准值k（KPa）2004004501000表1-7 大坝各区渗透系数建议采用值表部位上游坝壳土下游坝壳土心墙土排水棱体渗透系数2.2810-4cm/s4.33010-4cm/s6.010-6cm/s2.010-1cm/s部位帷幕防渗体坝基渗透系数1.010-6cm/s3.010-4cm/s表1-8 各土层分区物理力学参数建议值表 土 层 分 区参数指标上游坝壳土下游坝壳土心墙土排水棱体帷幕防渗体坝基天然容重（g/cm3）1.992.01.951.752.352.3饱和容重（g/cm3）2.12.112.051.792.52.4总应力指标粘聚力（kPa）10.88.118.1015090内摩擦角（）23.52519324029有效应力指标粘聚力（kPa）8.86.116.85015090内摩擦角（）25.52720.95324029第二章 水文水利计算2.1 基本概况由手册对计算设计洪水，经相互验证，分析比较，并结合我省具体情况，集水面积大于50平方公里的流域，一般采用瞬时单位线法计算设计洪水；面积小于30平方公里的流域，一般采用推理公式法计算设计洪水；面积在30至50平方公里之间的流域，为两种方法的过渡级，一般采用推理公式法计算。当工程的规模属中型或性质较为重要，而且要求有较精确的设计洪水过程线进行调洪等计算时，宜采用瞬时单位线法计算。本工程坝址以上集雨面积为1.2km2，结合具体情况，本次洪水计算采用推理公式法推求坝址设计洪水过程线。根据防洪标准GB5020194和水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，属小（1）型水库，属于等工程，主要建筑物为4级，次要建筑物级别为5级，查得相应的洪水标准为：设计洪水标准：30年一遇；校核洪水标准：300年一遇。2.2 推理公式法推求设计洪水2.2.1洪峰流量计算 洪峰流量计算公式：Qmp=0.278t,pF(2-1) 流域汇流历时计算公式: =0.278(2-2) 式中：Qm,p洪峰流量，m3/s； 洪峰径流系数，无因次； t,p最大时段设计暴雨的平均雨强（mm/h); F 流域面积； 流域汇流历时，h； L 沿主流从出口断面至分水岭最长距离km； m 汇流参数，根据流域形状和下垫面情况，选为江西省水电院的类m关系线进行计算，其中m=0.4920.154,其中=L/J1/3; J 沿流程L的平均比降;2.2.2 洪水过程线推求 概化五点折腰多边形过程线推求地面流量过程线，各转折点的坐标如表2-1。表2-1 五点概概化过程线转折点坐标坐标a起涨点b起涨段转折点c洪峰d退水段转折点e终止点流量Qt(m3/s)00时间t（h）00.1T0.25T0.5TT 图2-1 五点概概化过程线图 图2-2 地下径流回加量示意图T为过程线底宽，由下式计算：T=9.67W/Qm (h) (2-3)W为洪水总量，由下式计算：W=0.1hF（万m） (2-4)式中：h 为净雨量（mm）；Qm为地面洪峰流量（m/s）4)地下径流回加量计算公式：Qd= R下F/3.6T (2-5) Qg=Tp/TQd (2-6) Qt=t/TQd (2-7) 式中：Qd为地面径流终止点，即地下径流峰值（m/s）；T为地面径流过程底宽，即地下洪峰流量时间（h）；R下 为地下径流深（mm）；Qg为地面洪峰流量对应的地下流量（m/s）；Qt为任意时刻t对应的地下流量（m/s）；Tp为地面红洪峰滞时（h）。2.2.3设计洪水成果南山水库不同重现期的洪峰流量与汇流历时科通过图2-3、2-4读出，得到表2-2，山塘百年一遇的附近地区洪峰流量与集水面积关系见，从图中可以看出，百年一遇的洪峰流量与附近水库设计的洪峰流量相比较为合理。图2-2 P=3.33%该流域， 相关图图2-3 P=0.333%该流域， 相关图表2-2 南山水库不同重现期的洪峰流量与汇流历时表重现期（年）30030Qm(m3/s)26.536(h)0.80.9表2-3 P=3.33%校核洪水位洪水过程线计算成果表序号时间Qm地面（m2/s）Qm地下（m2/s）Q（m2/s）T(h)t(h)1234560000.00 00.50.52.70.17 2.87 1.30.826.50.44 26.94 2.71.45.30.92 6.22 5.32.601.81.86.311.461.467.311.121.128.310.780.789.310.440.4410.310.10.110.8100表2-4 P=0.333%校核洪水位洪水过程线计算成果表序号时间Qm地面（m2/s）Qm地下（m2/s）Q（m2/s）T(h)t(h)123456000000.60.63.60.2113.8111.40.8360.52336.5232.91.57.21.1088.3085.72.802.22.26.711.811.817.711.421.428.711.031.039.710.640.6410.710.250.2511.7100图2-3采用推理公式公式推求P=0.333%、P=3.33%设计洪水过程线2.3 水库调洪计算调洪计算是在水库入流过程、库容曲线、泄洪建筑物的型式、高程和尺寸、起调水位和调洪方式等一定的情况下，推求水库的出流过程。调洪计算方法按调洪方式划分，有无闸门控制和有闸门控制的调洪计算；按采用的库容曲线情况划分，有采用静库容曲线和动水容积曲线的调洪计算方法。本设计采用的是无闸门控制的调洪计算和静库容曲线，调洪计算的基本方法为列表试算法。列表失算法联立方程（2 - 8）和式（2 - 9），通过试算求的各时段末的q2、V2。2.3.1计算方法调洪演算通过时段水量平衡原理，用试算法逐时段计算。用公式表示为：公式：即 （2-8）式中 Q1、Q2时段始末的入库流量，m3/s； q1、q2时段始末的出库流量，m3/s； V1、V2时段始末的水库蓄水量，m3： t计算时段，s。2.3.2库容水位关系曲线根据表2-5南山水库水位库容关系，绘出曲线库容曲线，图2-4所示。表2-5 南山水库水位与面积、容积关系曲线Z(m)143.8150155160165170175180185A(万)m2)00.771.873.394.868.1511.515.319.7V(万)m3)02.398.9922.142.775.2124191279图2-4 南山水库水位库容曲线2.3.3绘制关系线对于溢洪道，其泄流能力q溢按溢流公式计算： （2-9）式中：，s ，m堰的侧收缩系数，淹没系数（自由出流时，s=1）和流量系数，其值可以查水力学手册或通过模型试验确定；B溢洪道宽度，m；h堰顶水头，m。水库蓄泄曲线q-V绘制方法为：假定若干个库水位Z，按泄洪建筑物出流公式计算各水位对应的各个出流量，水库泄洪能力的总和；由各水位Z利用库容曲线Z-V可查得对应的各个库容V，根据q，V关系值，可点绘q-V曲线。综上所述，水库调洪计算的原理，就是由已知的t，Q1，Q2,q1，V1，联解式（2-8）和式（2-9），求得q2，V2.依时序逐时段递推计算，可得水库出流过程。2.3.4调洪演算计算步骤如下。 （1）确定调洪计算的起调水位。根据防洪限制水位的含义，调洪计算的起调水位应低于或等于防洪限制水位。对于各种频率设计洪水的调洪计算，从不利情况出发，以防洪限制水位作为起调水位；对于水库运用过程中，由预报的入流过程预报水库的最高洪水位时，则应该根据具体情况，确定起调水位。 （2）根据水库的库容曲线ZV、泄洪建筑物型式、位置、尺寸及出流公式，计算并绘制蓄泄曲线qZ(图2-5)。（3）根据水库的出流过程qt。假设t=1，每个时间都可以在洪水过程线图中读出相应的入库流量，在假设堰上水头h，即可得到水位Z=181+h，根据公式（2-9）即可得到对应的下泄流量q，再通过计算得出一个水库库容V1 ，先前得到的Z通过查图2-4可得到一个库容V2，对比V1 、V2 是否相近，若相差较大，调整h，直到两值相近为止。（4）确定最大下泄流量qm。水库的最大下泄流量应发生在入流与出流过程退水段的交点处，即q = Q的时刻，该时刻不一定恰好是所选时段的分界处。精确计算应该在出流过程的峰段，缩小时段t，重新试算，使计算的qm等于同时刻入库流量Q；近似处理可取计算表中最大值作为qm，或在同一张图中绘出Qt与qt线，然后将qt线的峰段按曲线的趋势勾绘，并读出两线交点处的流量值作为qm。（5）确定最大蓄洪量和最高洪水位。利用曲线qV，可由qm查的水库相应库容Vm总，该值减去起调水位以下库容。即得该次洪水的最大蓄洪量Vm；由Vm总查曲线ZV得该次洪水的最高洪水位Zm。图2-5 泄流量qV曲线调洪演算结果，表2-6表2-6 调洪演算成功表重现期 (年)起调水位(m）相应库容(万m3)入库洪峰流量(m3/s）最高水位(m)3001812076181.87301812074.1181.71调洪过程见表2-7、2-8表2-7 P=3.33%调洪演算过程时间t（h）入库洪水量Q(m3/s)时段平均Q1+Q2/2(m3/s)下泄流量q(m3/s)时段平均下泄流量q1+q2/2(m3/s)时段内水库存水量变化V(104m3)水库存水量V(104m3)水库水位Z(m)0011.2500.34 3.93 207181.00 122.50.69 210.93 181.21 1.326.9424.721.45 1.07 2.55 213.48 181.34 21621.473.36 2.40 4.80 218.29 181.59 34.910.454.43 3.90 2.36 220.64 181.71 3.24.54.74.45 4.44 0.02 220.66 181.71 3.254.454.484.45 4.45 0.00 220.66 181.71 3.43.63.854.45 4.45 -0.03 220.63 181.71 3.63.43.54.39 4.42 -0.07 220.56 181.71 3.833.24.36 4.37 -0.08 220.48 181.70 42.82.94.31 4.34 -0.10 220.37 181.70 52.12.454.02 4.17 -0.62 219.76 181.67 表2-8 P=0.333%调洪演算过程时间t（h）入库洪水量Q(m3/s)时段平均Q1+Q2/2(m3/s)下泄流量q(m3/s)时段平均下泄流量q1+q2/2(m3/s)时段内水库存水量变化V(104m3)水库存水量V(104m3)水库水位Z(m)0012.75 00.41 0207181125.50.82 4.44 211.44 181.23 224.525.00 3.94 2.38 8.14 219.59 181.66 37.516.00 5.94 4.94 3.98 223.57 181.86 3.26.46.95 5.98 5.96 0.07 223.64 181.87 3.2566.20 5.98 5.98 0.00 223.64 181.87 3.45.45.70 5.98 5.98 -0.02 223.63 181.87 3.655.20 5.94 5.96 -0.05 223.57 181.86 3.84.34.65 5.89 5.91 -0.09 223.48 181.86 444.15 5.83 5.86 -0.12 223.36 181.85 533.50 5.42 5.62 -0.76 222.59 181.81 第三章 坝线、坝型选择和枢纽布置方案比较3.1 坝轴线的选择根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001）的规定，坝轴线应根据坝址区的地形地质条件、坝型、坝基处理方式、枢纽中各建筑物（特别是泄洪建筑物）的布置和施工条件等，经多方案的技术经济比较确定。坝轴线应因地制宜。宜采用直线。当采用折线时，在转折处应布置曲线段。根据枢纽工程坝址所在地形，拟选两条坝轴线进行比较。南山水库水利枢纽工程坝轴线比较如表3-1所示：表3-1南山水库水利枢纽工程坝轴线比较表坝轴线1-1坝轴线2-2坝轴线地形地质条件1-1坝轴线位于河道的中段，两岸山体厚实，河谷较2-2坝轴线窄，河谷基岩完整而坚硬，风化层薄，岩石稳定。2-2坝轴线位于河道的首段，为河谷收缩段。河谷较1-1坝轴线宽，左岸地形为一凹进河岸的山谷，对坝体布置不利。河床基岩尚属完整而坚硬，风化层较薄，越往下游基岩岩性越好。坝型挡水建筑物为土石坝。挡水建筑物为土石坝。坝基处理方式1-1坝轴线处两岸山体厚实，岩性良好，风化层薄，地基处理工程量及填筑工程量较2-2坝轴线小。2-2坝轴线附近冲谷多切深，于此建坝坝肩岩体单薄，填筑工程量较1-1坝轴线大。枢纽布置坝址左岸有垭口，可布置溢洪道，右岸垭口岩石风化较深，强度较差，可在右岸布置导流隧洞、放空隧洞、引水隧洞、电站厂房。坝址区有左右两个垭口，左岸垭口，可布置溢洪道，右岸垭口岩石风化较深，强度较差，可在右岸布置导流隧洞、放空隧洞、引水隧洞、电站厂房。施工条件两岸山体厚实，土料填筑量较少，施工时间较短。需要填筑大量土料，施工时间较长。总工程量较2-2坝轴线小。较1-1坝轴线大。工程总投资较2-2坝轴线小。较1-1坝轴线大。经以上两方案的技术经济比较，1-1坝轴线较2-2坝轴线优越，所以选择1-1坝轴线为最终的坝轴线。3.2 坝型的选择坝型一：重力坝重力坝是一种古老而且应用广泛的坝型,它因主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持稳定而得名。重力坝的结构简单,施工方便,抗御洪水能力强,抵抗战争破坏等意外事故的能力强,工作安全可靠,至今仍广泛使用。 1、重力坝的工作原理 重力坝的工作原理是在水压力及其他荷载的作用下,主要依靠坝体自身重量在滑动面上产生的抗滑力来抵消坝前水压力,以满足稳定的要求,同时,也靠坝体自重在水平载面上产生的压重力来抵消由于水压力所引起的拉重力,以满足强度的要求。其基本剖面为上游近于垂直的三角形剖面,眼垂直轴线方向常没永久伸缩缝,将坝体分成若干独立工作的坝段,坝体剖面较大。 2、重力坝的特点 重力坝之所以能长久地被采用，主要是因为它具有以下几大优点：a.泄洪和施工导流比较容易解决。重力坝的断面大,筑坝材料抗冲刷能力强,适用于在坝顶溢流和坝身设置泄水孔。在施工期可以利用坝体或底孔导流。枢纽布置方便一般不需要另设河岸溢洪道或洪隧洞。在意外情况下,即使从坝顶少量过水,一般也不会招致坝体失事； b.安全可靠,结构简单,施工技术比较容易掌握。坝体板样,立模和混凝土浇筑和振捣都比较方便,有利于机械化施工；c.安全可靠重力坝剖面尺寸大，应力较小，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗水的渗漏、洪水漫顶、地震和战争破坏的能力都比较强； d.对地形、地质条件适应性强任何形状的河谷都可以修建重力坝，因为坝体作用于地面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较低； e.枢纽泄洪问题容易解决重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内设置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑；f结构作用明确重力坝沿坝轴线用横缝分成若干段，各坝段独立工作，结构作用明确，应力分析和稳定计算都比较简单。 但是，重力坝也有下面一些缺点： a坝体剖面尺寸大，水泥用量多；b坝体应力较低，材料强度不能充分发挥； c坝体与地基接触面积大，因而坝底的扬压力较大，对稳定不利。 d坝体体积大，施工期混凝土的温度应力和收缩应力较大，在施工期对混凝土温度控制的要求较高。坝型二：拱坝拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。因此，是一种经济性和安全性都很好的坝型。1、拱坝特点：(1)优点：拱坝利用拱的作用将荷载传至两岸，充分利用了材料的搞压性能，故拱坝可做得比较薄，大大节省混凝土方量，从而节省造价。此外，拱坝还可以在坝身开孔解决泄流问题，不需另外修建溢洪道，坝体重量轻，抗震性能好。(2)缺点：几何形状复杂，施工难度大。施工导流需一次断流，工另开导流隧洞。拱坝主要的缺点是对坝址河谷形状及地基要求较高。2、地质条件建造拱坝的地形条件是左右两岸对称，岸坡平顺无突变，砰面上为向下流收缩的峡谷地段，如V形和U形河谷。坝端下游侧要有足够的岩体支承，以保证坝体的稳定。理想的地质条件是基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、透水性小和耐风化。此外，拱坝要求两岸坝座附近河岸边坡岩体稳定，整体性好，没有大的断裂构造和软弱夹层，在荷载作用下不产生大的压缩变形。坝型三：土石坝1、土石坝特点(1)优点： a.就地取材，节省钢材水泥木材等建筑材料，减少了建坝过程中的远途运输。 b.结构简单，便于维修和加高扩建。c坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低。 d施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工。 (2)缺点：坝身一般不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便，粘性土料的填