设计开题报告：大洪山水利枢纽斜墙土石坝方案设计

开题报告开题报告设计题目：大洪山水利枢纽设计（斜墙土石坝方案）学生姓名：学院名称：专业名称：班级名称：学号：指导教师：教师职称:学历：年月日一、选题依据1.设计目的及意义设计的目的是培养学生独立地综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能，提高分析和解决实际问题的能力，也是毕业生上岗前提高全面素质的重要实践，对大学生的成长及适应社会需要有着深刻影响，其目的是：（1）巩固、加深、扩大学生所学的基本理论和专业知识，并使之系统化。（2）培养学生运用所学的理论知识解决实际技术问题功能力，初步掌握设计原则、方法和步骤。（3）培养学生具有正确的设计思想，树立严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风。（4）锻炼学生独立思考、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。参加设计，首先应熟悉本枢纽的基本资料，明确设计任务。要严肃认真地对待设计工作，树立正确的设计思想和观点，设计中应实事求是，刻苦钻研，勇于探索、创新，并应注意贯彻国家的建设方针和政策。认真总结、运用几年来所学的理论知识及专业知识，结合设计任务分析应用。在设计过程中，注意培养独立思考与独立工作的能力，并加强计算、绘图、编写设计文件、使用规范、手册能力的培养。设计中既应遵循技术规范，亦应尽量采用国内、外成熟的先进技术与经验，出色地、创造性地按期完成设计任务。2.设计拟解决的工程实际问题本设计为粘土斜墙坝设计，斜墙由于其与坝体填筑土料的不同，会产生不同的变形及开裂，从而使斜墙失去防渗作用。为解决此问题，拟在工程设计中将垂直防渗与水平防渗相结合，以达到更好的效果。查的关于粘土的有关资料，以往认为粘土是最好的防渗材料，然而粘土斜墙的无侧限抗压强度较高，一旦土中出现渗漏通道，粘土颗粒易起拱的作用，产生裂缝。在渗漏严重的情况下，粘土也会被冲刷。因此施工中将粉砂土用于斜墙也是一种办法。3.设计拟应用的现场资料综述（1）水文气象大洪山水电站坝址位于驮娘江上游，所辖西林县普合苗族乡大河村大洪山境内，距西林县城38.8km，地理位置为东经105°15′,北纬24°25′30″，控制流域面积为2071km2。驮娘江西林县河段流域面积2135km2，主河段长122.5km，平均坡降2.58‰。流域地形属云贵高原向广西丘陵过渡的褶皱地带，地势高峻，峰岭连绵，地形自西北向东南倾斜，流域内最高峰海拔为1951m，最低处海拔390m，属中低山山区地形。流域地处低纬度，属于亚热带季风气候区，受西南季风影响，在海洋暖湿气团和内陆气团的控制下，错综复杂的地形造成了各地气候差异明显，其特点是：夏无酷暑冬无寒，半年雨水半年干，西部多雨易洪涝，东部少雨常干旱。根据西林县气象站气象资料统计，多年平均降水量为1086.9mm，降水年内分配不均，全年降水主要集中在5~9月，5~9月份降雨量为820.1mm，占全年降水量75.5%。多年平均年蒸发量为1373.4mm（φ=20cm），多年平均最大月蒸发量为5月份，蒸发量为172.8mm，多年平均最小月蒸发量为1月份，蒸发量为54.2mm。多年平均气温19.2℃，历年极端最高气温为40.7℃，发生在1994年5月2日，历年极端最低气温为-4.3℃，发生在1975年12月30日。多年平均风速1.0m/s，历年最大风速为20.0m/s，多年平均日照时数为1603.8h。（2）区域地质状况驮娘江河谷呈不对称“U”字型谷，河谷的两侧为低山，在河谷内发育有二级阶地、一级阶地和漫滩。地层由漫滩卵石、一级阶地粘土和混合土卵石、二级阶地更新统的粘土和混合土卵石、低山表部残坡积的块石混合土和混合土块石及基岩的砂岩与泥岩组成。据区域资料介绍：北西走向西林——那劳逆断层，走向NW290º，倾向SW，倾角为60º，为逆断层，属压性结构面；在野外根据岩石硅化破碎、断层角砾岩及地层断失来确定。水库区通过测绘并未发现该断层在库内存在。该断层位于库左岸正常高以外，距库区最近距离为500m左右，对库区的影响不大。本工程区地震动峰值加速度为0.05g，反应谱周期0.35s，相应地震基本烈度为VI度。库区无新大断裂活动迹象，区域稳定性良好。建建筑物区出露的地层有新生界第四系全新统松散层和中生界三迭系中统板纳组下段的砂岩夹泥岩与泥岩夹砂岩。从测绘及钻探成果来看，砂、泥岩并无巨厚的单一层，一般为砂岩夹薄层、中厚层、厚层泥岩和泥岩夹薄层、中厚层、厚层砂岩两种形式存在。两种岩石为整合接触关系，接触完好，接触面有胶结现象，无软弱结构面。库区地下水主要为赋存于混合土卵石中的孔隙潜水和基岩裂隙水。松散层中孔隙潜水分布在漫滩和一级阶地的卵石和混合土卵石层中，埋藏较浅，水量丰富，受大气降水补给，排向驮娘江。基岩裂隙水主要分布在低山和二级阶地的基岩中，水量较小，受大气降水补给，排向驮娘江。4.设计拟应用的文献综述本次设计是针对挡水建筑物、泄水建筑物的设计，不涉及施工组织设计，故拟用的文献资料及其作用如下所述：《水工建筑物》第五版教材，通过教材对理论及施工经验的总结，查取坝体上下游坡率，确定坝顶高程，坝体防渗形式，细部构造，坝基处理，坝体稳定计算，溢洪道消能计算等。参考设计溢洪道，型式，掺气设施，分缝，排水等。《溢洪道设计规范》，按照此规范计算控制堰的稳定及应力，检查是否在要求范围内，参考设计泄槽，边墙，消能等。《水力计算手册》、《水力学》、《水工建筑物设计示例》，用于计算坝体渗流量，溢洪道的水力计算等。《碾压式土石坝设计规范》、《水工设计手册》用于坝顶超高（波浪爬高、风壅水面高度）的计算，帮助确定防渗体的填料及上下游边坡，确定心墙厚度及保护层厚度等。《土力学》，查取计算，土料的不同容重。《水利水电工程初步设计报告编制规程》，用于考编制设计说明书。5.设计相关技术的国内外现状土石坝是最普遍的一种坝型，无论是在中国，还是在世界其它各国，与其它坝型相比较，土石坝都占绝对优势。二十世纪六十年代以前，中小型坝多采用土石坝，高坝多采用混凝土坝，近几十年来，这种趋势发生了改变，在整个50-60年代，各类坝型在坝建设中的比例的变化情况为堆石坝增加19%，碾压土坝增加0.7%，拱坝增加0.2%，而重力坝和支墩坝分别下降了0.9%和0.6%。据1981年的资料，25座坝高超过200m的水库中，大坝属土石坝的有16座，在86座装机容量超过106kw的水电站大坝中，有59座是土石坝，这说明在高坝大库中，土石坝所占的比重越来越大。就总体而言，全世界土石坝数量占总数的82.9%。由表1-1和表1-2知国内外发展具体情况。表1-1全世界不同坝型建造数量和百分比坝型全世界数量百分比%中国数量百分比%美国数量百分比%土石坝2884582.91730593458485.8重力坝395311.35192.85289.9拱坝15274.47193.91633.1表1-2建坝总数中土石坝的发展比例年份全世界（含中国）全世界（不含中国）中国195061.761.71951-197787.174.694.471978-198282.6683.582.15198282.9970.293.0近代土石坝在试验技术、设计理论、施工设备与工艺等方面,已取得了令人瞩目的成就,进而推动了土石坝型的日趋成熟和发展。土石坝紧随时代的步伐,不断地从新技术、新工艺中获取发展的动力,不断地发展,成为坝工建设的主要坝型,它们在坝工建设中的作用将越来越大,影响将越来越深远。二、设计方案及技术路线1了解任务书及分析原始资料设计任务及原始资料是设计工作的依据，因此必须首先全面了解本设计的任务。熟悉该河流的一般自然地理条件，坝址附近的水文、气象特性、枢纽及水库的地形、地质条件。当地材料、对外交通及有关规划设计的基本数据，只有在熟悉资料的基础上才能正确地选择建筑物的类型，进行枢纽布置、主要水工建筑物设计，因此应该把必要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，通过对资料的了解和分析，初步掌握原始资料中对设计和施工有较大的影响的主要因素和关键性的问题，为以后设计工作的进行和进一步深入掌握资料打下基础。2调洪演算洪水调节计算要求在给定正常高水位（或汛前限制水位）的条件下，按一拟定的调洪方式，用图解法或试算法确定防洪库容、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措施提供设计依据。调洪演算必然要涉及泄洪建筑物和过水能力问题，因此必须注意与拦河坝设计和泄水方式设计（溢洪道、泄洪洞等）中有关设计工作的配合，有时甚至需要交叉进行设计。一般可先拟定几组泄洪建筑物的孔口尺寸，进行调洪计算得出几组相应的上游洪水位和下泄流量，在满足防洪要求的前提下，经分析比较选定合理的设计方案。本次设计中，相关水位都已经给定，但是要求学生必须要掌握调洪的基本原理及过程。3主要建筑物型式选择及枢纽布置主要建筑物型式选择及枢纽布置是水利枢纽设计中一项极为重要而复杂的工作，对选定的坝型和枢纽布置方案，要作技术可能性和经济合理性的论证，一经决定，即基本上确定了水利枢纽的技术经济特性。毕业设计中，这一阶段工作，着重培养学生树立正确的设计思想和锻炼综合运用所学知识解决实际问题的能力，以及初步掌握水工设计中一项重要的工作方法——技术经济比较法。具体内容包括：（1）确定坝址、坝轴线，决定枢纽等别与组成建筑物的型式。（2）通过对几种可能方案的定性分析，选定两个比较方案。（3）进行比较方案的水工布置和粗略的施工设计，以确定各方案的主要技术经济指标。（4）对各方案进行技术综合比较，选定最后方案。3.1坝轴线选择根据坝址地形、地质、建筑材料、施工条件、工程量、投资并结合枢纽布置，进行方案比较，选定一条有利的坝轴线。3.2坝型选择选取三种或以上坝型，根据地形、地质、建筑材料、气候条件、施工情况及工程量、投资等方面，综合比较，选定最优坝型。根据规范要求，参照已建工程并结合坝址处气候，日气温变化，各条坝线的河谷不对称或对称，河谷宽度与坝高之比，坝基及两岸岩层是否夹有软弱岩层或夹泥层等情况说明该处不宜修建拱坝或其它类型的轻型混凝土坝。绘出坝的剖面及平面布置图。3.3枢纽布置根据选定的坝轴线从地形、地质、施工、运用等方面大致确定建筑物的相对位置、建筑物形式，并加以定性分析和论述，确定枢纽工程的等别及建筑物级别。三、可能存在的问题及解决措施溢洪道进口布置有引洪平流段的情况下，由于水力计算中忽略了平流段时进口水面壅高，而实际壅高有时较大，不可忽视。设计时可能会溢洪道的消能工是设计考虑不充分，或者形式选择不恰当，导致消力墙长度和深度均不能满足需要，消能不够充分，致使下游河段发生严重冲刷。因此在该段采用直线布置，并尽量避免弯道和设置扭坡顺引流态的急剧变化甚至产生负压；其纵断面设计应因地制宜的根据地形地质而选择缓坡陡坡或多级跃水等多种形式；陡坡段应采用均以比降；由于泄水段流速很高，故应尽量布置在岩基上。四、设计成果1.设计说明书与计算书说明书是设计的一项主要成果，编写说明书也是学生一项重要的基本训练。学生应按设计任务书所给的原始资料、基本数据，阐述自己的设计方案、考虑因素、计算原则和方法、设计成果等。计算书是说明书的附件，它应反映计算过程和成果。但在整理要求上可以较说明书稍低。文字排版包括以下要求：（1）按章节叙述。要先拟好提纲，然后编写。（2）包括基本资料和基本数据。（3）说明设计标准、设计情况及依据。（4）阐述设计思想、原则及方法。（5）对具体设计要说明设计的前提，设计原理、方法、主要过程及阶段成果，最后成果。(6）对成果的分析及结论。（7）要求简明扼要、叙述清楚，字迹工整。具体排版要求，请参照《长春工程学院水环学院毕业设计细则》。2.图纸（1）枢纽平面布置图1张。（2）坝体断面图2张。（3）细部构造图1～2张。（4）手绘图纸1张。要求图面合理、设计正确、整洁、清晰，绘图认真仔细。不乱改乱写，图幅尺寸、规格、图的比例、线条、标注高程、尺寸符号和说明等均按工程制图标准。进度计划内容时间（周）一、熟悉资料、练习绘制相应的CAD图纸1.5二、开题报告、外文翻译1.5三、坝型选择