排版练习——水工建筑物课程方案设计书

1、时间要求： 5 月 6 号前完成下述任务。排版要求： A4 纸，页眉内容为：奇数页页眉“水工建筑物课程设计设计书”偶数页页眉为“三峡大学课程设计说明书” ，页边距（单位cm）：上 2，下 2，左 2.5，右 2。各章节开始部分另起新页，要求有封面，目录页（页码格式为I,II,III,IV，），正文页页码为下方居中，采用阿拉伯数字，封面页无页码，目录页页码从 I 开始，正文页页码第 1 页依然从 1 重新开始。一级标题为黑体， 4 号字，段前、段后0。5 行。二级标题为黑体，小四号字，段前、段后0。5行。三级标题为宋体，小四号字，加粗，段前、段后0 行。正文为小四号字，行间距1.2 倍行距。图表

2、、公式必须每章独立编号，编号格式为（21）。 2 为章节号， 1 为本章公式序号。图名必须放在图的下方，表名放在表的上方。每段前空两格。目录必须采用自动生成方式。图表公式等的编号最好也采用自动生成方式。如在正文中加入了见公式（ 1），则在上文中必须写明为， 。计算式见式（ 1）等语句。即引用。水工建筑物课程设计设计书1平山水利枢纽设计说明书 枢纽布置一工程等别及建筑物级别1 水库枢纽建筑物组成根据水库枢纽的任务， 该枢纽组成建筑物包括： 拦河大坝、 溢洪道、 水电站建筑物、 灌溉渠道、水库放空隧洞（拟利用导流洞作放空洞） 、筏道。2 工程规模根据SDJ12-78水利水电工程枢纽等级划分及设计标

3、准（山区、丘陵区部分）以及该工程的一些指标确定工程规模如下：2（ 1）各效益指标等别：根据枢纽灌溉面积为20 万亩，属等工程，工程规模为中型；根据电站装机容量9000 千瓦即 9MW ，小于 10MW ，属等工程，工程规模为小（2）型；根据总库容为 2.00 亿 m3，在 101.0 亿 m3，属等工程，工程规模为大（2）型。（ 2）水库枢纽等别：根据规范规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效益指标分属不同等别时， 整个工程的等别应按其最高的等别确定，故本水库枢纽属于等工程，工程规模为大（ 2）型。（ 3）水工建筑物的级别：根据水工建筑物级别的划分标准，等工程的主要建筑物为2 级水工建筑物，

4、所以本枢纽中的拦河大坝、溢洪道、水电站建筑物、灌溉渠道、水库放空隧洞为2级水工建筑物；次要建筑物筏道为3 级水工建筑物。二各组成建筑物的选择1 泄水建筑物的选择土石坝最适合采用岸边溢洪道进行泄洪。在坝轴线下游 300m 处的两岸河谷呈马鞍型， 右岸有垭口， 布置正槽式溢洪道。采用正槽式溢洪道可以节省土石方开挖量，若布置在基岩上， 可以节省混凝土衬砌工程量，并有利于工程安全。 由于正槽式溢洪道全部是开敞的，正向进流， 水流平顺，泄洪能力大，结构比较简单，运行安全可靠，便于施工，管理和维修。2 其它建筑物型式的选择（ 1）灌溉引水建筑物由于主要灌区位于河流右岸，但右岸坝区破碎深达60m 的钻孔岩芯

5、获得率仅为20% ，岩石裂隙十分发育，可以考虑采用适当的地基处理，将溢洪道布置在右岸。（ 2）水电站建筑物由于土石坝不宜采用坝式和坝后式厂房，而宜采用岸边引水式厂房，采用单元供水式引水发电较为合理。（ 3）过坝建筑物根据枢纽任务，为满足航运及过木要求，需建竹木最大过坝能力为25t的干筏道。起运平台高程为 115.00，平台尺寸为30 20m2,上游坡不陡于1： 4，下游坡不陡于1：3。（ 4）施工导流洞及水库放空洞为便于检修大坝和其他建筑物，拟采用导流隧洞作为放空隧洞。洞底高程为70.00m ，洞直径为 3.50m. 施工导流洞及水库放空洞 ,均采用有压。三枢纽总体布置方案的确定挡水建筑物土石

6、坝按直线布置在河弯地段的1#坝址线上，泄水建筑物溢洪道布置在大坝右岸的天然垭口处； 灌溉引水建筑物引水隧洞紧靠在溢洪道的右侧布置；水电站建筑物引水隧洞、电站厂房、 开关站等布置在右岸，在副坝和主坝之间，厂房布置在开挖的基岩上，开关站布置在厂房旁边； 施工导流洞及水库放空洞布置在左岸的山体内。 综合考虑各方面因素，最后确定枢纽布置直接绘制在指导书上。土石坝设计3一坝型选择影响土石坝坝型选择的因素有：1.坝高； 2.筑坝材料； 3.坝址区的地形地质条件、施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、运输条件、初期度汛等施工条件；5.枢纽布置、坝基处理型式、坝体与泄水引水建筑物等的连接；6

7、.枢纽的开发目标和运行条件；7.土石坝以及枢纽的总工程量、总工期和总造价。枢纽大坝采用当地材料筑坝，据初步勘察， 土料可以采用坝轴线下游1.5 3.5 公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用。砂料可在坝轴线下游13 公里河滩范围内及平山河出口处两岸河滩开采。石料可以用采石场开采，采石场可用坝轴线下游左岸山沟较合适，其石质为石灰岩、砂岩，质量良好， 质地坚硬， 岩石出露， 覆盖浅， 易开采。（ 1） 土料：主要有粘土和壤土，储量多，质量尚佳，可作为筑坝材料；（ 2） 砂土：可从坝上下游 0.33.5 公里河滩上开采，储量多，可供筑坝使用；（ 3） 石料：石质为石灰岩

8、及砂岩，质地坚硬，储量丰富。从建筑材料上说，均质坝、多种土质分区坝、心墙坝、斜墙坝均可。1. 均质坝。坝体材料单一，施工工序简单，干扰少；坝体防渗部分厚大，渗透比降比较小，有利于渗流稳定和减少通过坝体的渗流量，此外坝体和坝基、 岸坡、及混凝土建筑物的接触渗径比较长， 可简化防渗处理。但是， 由于土料抗剪强度比用在其他坝型坝壳的石料、砂砾和砂等材料的抗剪强度小， 故其上下游坝坡比其他坝型缓， 填筑工程量比较大。 坝体施工受严寒及降雨影响， 有效工日会减少， 工期延长， 故在寒冷及多雨地区的使用受限制。 故不选择均质坝。2. 多种土质分区坝。 该坝型虽然可以因地制宜， 充分利用包括石渣在内的当地各

9、种筑坝材料；土料用量较均质坝少， 施工受气侯的影响也相对小一些， 但是由于多种材料分区填筑， 工序复杂，施工干扰大，故也不选用多种土质分区坝。3. 斜墙坝。由于不透料（土料）位于上游，不便于土料上坝；土质斜墙靠在透水坝壳上，如果坝壳沉降大， 将使斜墙开裂； 与岸坡及混凝土建筑物连接不如心墙坝方便，斜墙与地基接触应力比心墙小，同地基结合不如心墙坝；断面较大，特别是上游坡较缓，坝脚伸出较远，填筑工程量较心墙大。故也不选用斜墙坝。4. 心墙坝。用作防渗体的土料位于坝下游1.5 3.5 公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用；用作透水料的砂土可从坝上下游0.33.5 公里

10、河滩上开采，储量多，可供筑坝使用，这样便于分别从上下游上料，填筑透水坝壳，使施工方便，争取工期。心墙坝的优点还有：心墙位于坝体中间而不依靠在透水坝壳上，其自重通过本身传到基础，不受坝壳沉降影响，依靠心墙填土自重，使得沿心墙与地基接触面产生较大的接触应力，有利于心墙与地基结合， 提高接触面的渗透稳定性； 当库水位下降时， 上游透水坝壳中水分迅速排泄，有利于上游坝坡稳定，使上游坝坡比均质坝或斜墙坝陡；下游坝壳浸润线也比较低，下游坝坡也可以设计得比较陡； 在防渗效果相同的情况下， 土料用量比斜墙坝少， 施工受气候影响相对小些；位于坝轴线上的心墙与岸坡及混凝土建筑物连接比较方便。通过以上分析认为宜选用

11、心墙坝。二坝体各部分尺寸的确定土石坝的剖面设计指坝坡、坝顶高程、坝顶宽度。41 坝坡因最大坝高约 115.60-62.50=53.10m, 故采用三级变坡。（1）上游坝坡：从坝顶至坝踵依次为1： 2.5；1： 2.75；1： 3.0。（2）下游坝坡：从坝顶至坝趾依次为1： 2.0；1： 2.50；1： 2.75。（3）马道：第一级马道高程为82.50m ，第二级马道高程 102.50m，马道宽度取 2.0m。2坝顶宽度本坝顶无交通要求，对中低坝B 取 5 10m，这里取 B=8.0m 。3坝顶高程坝顶高程等于水库静水位与超高d 之和，并分别按以下运用情况计算，取最大值： 设计洪水位加正常运用情

12、况的坝顶超高；校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。最后需预留一定的坝体沉降量，此处取坝高的0.4%。计算公式采用下列两式：KV02Dd = R + e + Ae =cosb,2gHm表 1-1安全加高 A（单位： m）运用情况坝的级别1 级2 级3 级4、5 级正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.3该坝属于2 级水工建筑物，安全加高分别取：正常运用情况下1.0m，非常运用情况下0.5m。由于风壅水面高度e一般不到 10cm，可忽略，故坝顶超高计算式可简化为d=R+A 。下面采用我国水利水电科学研究院推荐的计算波浪在坝坡上的爬高R，R = 0.45hl m- 1n- 0.6h

13、= 0.0166V514D 3式中：l0m；m=2.5 ；n=0.025。由于所给的设计资料中只有多年平均风速V0 = 10ms，故在正常和非常运用情况下，坡高均为：hl51= 0.0166创10 49 3 = 0.614mR= 0. 4创5 0. 614- 12. 5- 0.6则0. =0 2 5m 1. 0 1 0 8两种计算成果见表 1-2。表 1-2坝顶高程计算结果5运用情况静水位波浪风浪引起安全计算坝顶0.4%竣工时的设计情况爬高坝前壅高超高高程沉陷坝顶高程113.101.010801.0115.11080.46044115.5712（正常水位）校核情况113.501.010800.

14、5115.01080.46004115.4708按此方法计算得坝顶高程最后结果：115.5712m，取 115.60m。验算：坝顶高程115.60m 均大于：设计洪水位 +0.50m 即 113.10+0.50=113.60m ；校核洪水位113.50m。满足要求。三防渗体设计（在此选用粘土心墙）1 防渗体尺寸土质防渗体的尺寸应满足控制渗透比降和渗流量要求，还要便于施工。 心墙顶部考虑机械化施工的要求，取3.0m，边坡取1： 0.3。上下游最大作用水头差 H=113.50-62.50=51.00m （下游无水工况） ，粘土心墙坝的允许渗透坡降 J=4 ，故墙厚 T H/J=51.00/4=12

15、.75m 。心墙底宽为3+（ 51.00+0.5 ） 0.3 2=33.90m12.75m ，满足要求2 防渗体超高防渗体顶部在静水位以上超高， 对于正常运用情况 （如正常蓄水位、 设计洪水位） 心墙为0.3 0.6m ，取 0.5m，最后防渗体顶部高程取为 113.10+0.50=113.60m 。3 防渗体保护层心墙顶部应设保护层，防止冰冻和干裂。保护层可采用砂、砂砾或碎石， 其厚度不小于该地区的洞深或干燥深度，此处取0.80m，上部碎石厚50cm；下部砾石厚30cm，具体见坝顶部构造。四坝体排水设计1 排水设施选择常用的坝体排水有以下几种型式：贴坡排水、棱体排水、坝内排水、以及综合式排水

16、。选择棱体排水方式。2 堆石棱体排水尺寸顶宽 2.0m ，内坡 1：1.5，外坡 1：2.0，顶部高程须高出下游最高水位对1、2 级坝不小于1.0m 。通过设计洪水位113.10m（正常蓄水位）流量时，相应下游最高洪水位74.30m；通过校核洪水位113.50m 流量时，相应下游最高洪水位75.00m 。超高取1.3m ，所以顶部高程为75.00+1.3=76.30m。五反滤层和过滤层1 设计规范及标准（ 1）保护无粘性土料（粉砂、砂、砂砾卵砾石、碎石等）根据 SL274 2001碾压式土石坝设计规范规定，当被保护土为粘性土，且不均匀系数6Cu5 8 时，对于与被保护土相邻的第一层反滤料，D1

17、5 45建议按太沙基准则选用d85，D15 5h = d60d10D60D10d15，同时要求两者的不均匀系数及不大于 5 8，级配曲线形状最好相似。式中： D15 反滤料的特征粒径，小于该粒径的土占总土重的15%；d15 被保护土的控制粒径和特征粒径，小于该粒径的土分别占总重的15%及85%。上述两式同样适用于选择第二、三层反滤料,当选择第二层反滤料时，以第一层反滤料为被保护土，二选择第三层反滤料时，则以第二层反滤料为被保护土。按此标准天然砂砾料一般不能满足要求，须对土料进行筛选。（ 2）保护粘性土料粘性土有粘聚力， 抗管涌能力一般比无粘性土强，通常不用上述两式设计反滤层，而用以下方法设计。

18、满足被保护粘性土的细粒不会流失根据被保护土的小于0.075mm 含量的百分数不同，而采用不同的方法。当被保护土含有大于 5mm 的颗粒时，则取其小于5mm 的级配确定小于0.075mm 的颗粒含量百分数及计算粒径 d85 。如被保护土不含有大于5mm 的颗粒时， 则按全料确定小于0.0075mm 的颗粒含量百分数及 d85 。a.对于小于0.075mm的颗粒含量大于85% 的粘性土，按式D15 9d 85设计反滤层，当9d85 0.2mm，取 D15 等于 0.2mm 。b.对于小于 0.075mm 的颗粒含量为 40%85% 的粘性土按式 D150.7mm 设计反滤层。c. 对 于 小 于0

19、.075mm的颗粒含量为15%39%的粘性土按式D15 ? 0.7251 (40 -A)(4 d85 -0.7mm) 设计反滤层。式中，A 为小于 0.075mm 时颗粒含量1%。若 4d85 0.7mm，应取0.7mm。满足排水要求以上三种土还应符合式 D15 4d15 ，以满足排水要求。式中 d15 应为被保护粘性土全料的d15 ，7若 4d15 kc min = 1.35W1=1（ 2 级水工建筑物正常运用情况下） ，W23. 91。从以上分析可知该假想滑动面是稳定的。 .溢洪道设计一溢洪道基本数据拟定溢洪道水力计算成果见表1-4。表1- 4溢洪道水力计算成果计算情况上游水位（ m）下泄

20、最大流量 (m3/s)相应的下游水位 (m)设计113.10134074.30校核113.50168075.00其中：设计洪水位取与正常蓄水位相同。二溢洪道路线选择和平面位置的确定根据本工程地形地质条件， 选择正槽式溢洪道， 引水渠末端设置圆形渐变段， 泄槽不设收缩、弯曲段和扩散段， 尾水渠设护袒。 成直线布置在右岸的天然垭口， 如地形地质平面图所示。三工程布置1 引水渠v 4.0 m引水渠的作用是将水流平顺的引至溢流堰前。为提高泄洪能力，渠内流速s 。渠底宽度大于堰宽，渠底末端高程与控制堰顶高程相同，取为107.50m。引水渠断面尺寸的拟定，具体计算结果和过程见表1-5。表 1-5引水渠断面

21、尺寸计算成果（设计流速v = 3.0 ms ）计算情况上游水位下泄最大流量Q 水深H 边坡坡率 m底宽 B（ m）(m3/s)（ m）(m)设计113.1013405.601.571.36校核113.5016806.001.584.33由计算可以拟定引水渠底宽B=90m ，引水渠与控制堰之间设渐变段，采用圆弧连接，圆弧半径 R=10m ，圆弧的圆心角为90；引水渠前段采用梯形断面，边坡采用1： 1.5；底坡均为 1： 10 的逆坡。最后引水渠总长L=65m 。2 控制段其作用是控制泄洪能力。 本工程是以灌溉发电为主的中型工程， 采用平面钢闸门控制。 溢洪道轴线处岩石破碎，深达 60m 的钻探岩

22、芯获得率约为 20%，岩石裂隙十分发育，因为宽顶堰堰矮荷载小，经比较选用无坎宽顶堰，断面为矩形，顶部高程为107.50m ，堰厚 d 拟取30m15(2.5H d ik ，故泄槽段属急流，槽内形成b型降水曲线，属明渠非均匀流计算。4（ 3）溢洪道泄槽正常水深计算计算结果见表1-8表 1-8溢洪道泄槽正常水深计算结果计算QB i假 设A0c 0R0nC0K0 = A0C0 R0Q0 = K 0 i情h0况设计1340900.94384.8791.8860.9240.03032.8952683.11341.55水1/4位校核1680901.07396.5792.1461.0480.03033.59

23、53321.221660.61水1/4位4 泄槽水面线计算假设堰下泄槽起始断面的计算水深取泄槽临界水深，设计洪水位（正常蓄水位）： h1 = hk = 2.828m ， h2 = 2.500m校核洪水位：h1 = hk = 3.262m， h2 = 2.800m采用分段求和法，按水深进行分段。195 掺气水深的计算（ 1） 自然掺气开始发生点的计算L 按经验公式计算：L = (1015) q231340 2L = 14? () 384.7m设计：90L = 14? (1660)校核：9023 97.7 m取 L=84.7m 。（ 2） 掺气水深计算ha = (1+xv )h计算公式100x 修正系数，此处取x = 1.3。计算结果见表 1-10表 1-10掺气水深计算结果