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1、5前言部分一、课程设计的目的:通过课程设计，使学生将在课堂所学的知识融会贯通，提高学生提出问题、分析问题并解决问题的能力。通过课程设计，培养学生利用所学知识，独立工作、创造性的工作的能力。通过课程设计，使学生熟悉现行水利水电工程建设项目实施的基本程序、基本规则和项目设计的基本要求与基本内容。通过课程设计培养学生应用技术规范与规程、查阅文献资料、体会协作共事的能力。二、课程设计的意义：课程设计是对水利水电工程专业的学生实现培养目标的综合性教学实践环节，学生必须按照本任务的要求独立完成设计任务。通过课程设计升华课程所学的知识，培养工程实践能力，激发学生的创新潜能。三、设计范围：本次课程设计只要求学
2、生进行倒流施工的设计，不要求大坝的布置和引水发电隧洞的设计。四、应达到的技术要求：要求确定导流施工的设计流量、确定出导流标准、并设计出导流建筑物的各个尺寸和高程、进行倒流施工的布置。第一部分 工程基本资料概述 一、基本资料61、枢纽建筑物型式与组成二龙河挡水建筑物为均质土石坝，坝体横断面见附图。坝顶高程527.5m，宽 6m，坝长 462m。属于级建筑物。左岸上依次设有溢洪道、泄洪隧洞、输水隧洞。泄洪隧洞，洞长为 155.0m，进口底高程为 496.4m，孔口尺寸 3.03.0m，洞身为城门洞形无压洞，断面尺寸 3.54.31m。隧洞出口后接明流段泻槽与河床相接，挑能消能。2、地理位置二龙河水
3、库位于武烈河流域头沟川支流上，坝址座落在承德县头沟镇大孤山村附近，距承德县市约 44km，是一座以防洪供水为主，兼顾灌溉和发电等综合利用的水利枢纽工程。水库总库容 6724 万 m,兴利库容 3771 万 m ，控制流域面积 547m ，占头沟川流域面积的3 3 275%。3、工程坝址二龙河水库位于武烈河流域头沟川支流上。头沟川上游段河道坡度陡，在上游河段建坝库容较小；下游段进入丘陵区，河道开阔，在下游河段建坝，侵滩面积较小，建坝条件差，且淹没及移民量大；中游大孤山村附近 U 型峡谷，河流在此地带形成大于 90蛇区，两岸地质条件良好，适合建坝。4、气象与水文条件本地区属大陆性燕山山地气候，气候
4、特征四季分明。夏季多西南风，冬季多西北风，全年最大风速 1520m/s。年平均气温 8.9,7极端最高气温 41.5，极端最低气温-23.3。全年无霜期110170 天，九月末初霜。封冻期最长 89 天，最早封冻日期 11 月28 日，最厚冻土深度 1.26m。水库以上流域多年平均年降雨量为 572.8mm，多年平均年流深110mm。降雨量年际变化较大，年内分配极不平均，年降雨量的7080%集中在汛期 69 月份。1%洪水过程线时间(h) 0 1 2 2.6 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13流量（m 3/s)0 400 1250 1920 1660 980 585 370 2
5、88 202 145 130 112 99 8020%洪水过程线时间（h） 0 1 1.8 2 3 4 5 6 8流量(m /s)30 46.8 84 84 61.3 56.3 47.5 37.5 18.8坝址下游水位流量关系表（泄洪隧道尾水处）水位（m) 486.6 487 487.5 488 488.5 489 489.5 490流量（m 3/s) 0 7 60 170 443 823 1322 1909土料物理力学指标表坝体设计干容重（g/m 3)天然干密度（g/m 3)松散干容重（g/m3)含水率1.8 1.52 1.4 0.15二、设计要求1、施工导流设计8（1）施工导流方案选择及导
6、流标准确定（2）施工导流时段的划分（3）导流设计流量的确定（4）导流建筑物的设计2、施工截流设计（1）截流方法的选择（2）截流龙口宽度及截流材料的粒径的确定3、土坝施工挖运组织设计4、编制土坝施工控制性进度计划第二部分 施工导流一、导流方案的确定由于二龙河坝为土石坝，在坝的左岸有永久泄水隧洞，且洞进口高程为 496.4m，与河床的高程很接近，所以选择用全段围堰法。泄洪洞兼作临时泄水建筑物。二、导流时段的划分（施工期 3.5 年）全段围堰法2012、32012、82012、92013、72013、8完建修建泄水隧洞，原河床过流。围堰挡水，泄水隧洞泄水。坝体挡水、泄水隧洞泄水三、导流设计1、围堰设
7、计隧洞泄流量： q= (有压、自由出流 ) Z=H-496.4gZc29q= （无压）2/3Hgkms上游水位与下泄流量和库容关系表水位（m） 498 500 502 504 506q （m /s）总 36.95 25.04 42.68 54.92 64.89V(万 m ) 43.8 114.0 236.8 408.4 626.5水位（m） 508 510 512 514 516q （m /s）总 373.52 81.24 88.29 94.81 100.92V(万 m ) 900.2 1235.7 1628.4 2094.7 2635.2水位（m） 518 520 522 524 526q
8、（m /s）总 3106.67 112.13 117.34 122.32 127.11V(万 m ) 3228.3 3882.7 4603.1 5388.5 6239.4水位（m） 528 530q （m /s）总 3131.73 136.19V(万 m ) 7156.6 8150.2由水位与库容的关系、水位与下泄流量的关系、库容与下泄流量的关系（即上表）就可以进行如下调洪演算。1020%洪水过程线调洪计算表时间t（h)入库洪水流量Q（m /s）3时段平均入库流量（m /s）3下泄流量q（m /s3）时段平均下泄流量 q（m /s）3时段内水库存水量变化（V）(万 m /s)3水库存水量V(万
9、 m /s)3水库水位Z(m)（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8）1 46.8 6.95 43.8 498.00 65.49.2116.18 1.8 84 11.47 59.98 498.46 84 13.19 5.20 2 84 12.47 65.15 498.61 72.65 15.14 20.71 3 61.3 17.80 85.92 499.20 58.8 19.66 14.094 56.3 21.51 100.01 499.6051.9 22.78 10.48 5 47.5 24.14 110.49 499.90 42.5 24.81 6.37 6 37.5
10、 25.48 116.86 500.058 18.8 28.15 25.66 25.57 0.929 118 500.07 由于围堰只挡枯水期的水，所以首先进行枯水期 5 年一遇的洪水过程线的调洪计算。由水位与库容的关系、水位与下泄流量的关系、库容与下泄流量的关系就可以进行如下调洪演算。由于围堰只挡枯水期的水，所以以上进行枯水期 5 年一遇的洪水过程线的调洪计算。由以上表可得上游最高水位 h =500.07mmaxu最大下泄流量 q =25.66m /s311再由下游水位与下泄流量之间的关系可得 h =487.18m，最大maxd下游水位小于坝下游河床高程，所以下游不用修建围堰。上游围堰堰顶
11、H = h +ha+umx=500.07+1+0.5=501.57m2、坝体高程的设计由于坝体挡的是全年水，所以需要进行 1%洪水过程线的调洪演算1%洪水过程线调洪计算表时间t（h)入库洪水流量Q（m /s）3时段平均入库流量（m /s）3下泄流量q（m /s）3时段平均下泄流量（m /s）3时段内水库存水量变化V(万 m /s)3水库存水量V(万m /s)3水库水位Z(m)（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8）1 400.00 6.95 498.00 825.00 28.74 286.65 2 1250.00 50.532 330.45 503.11585.00 58
12、.25 329.78 2.6 1920.00 65.97 660.96 506.25 1790.00 69.84 247.703 1660.00 73.71 908.42 508.5 1320.00 78.56 449.24 980.00 83.4 1355.51 510.62782.50 85.67 253.025 585.00 87.94 1608.49 511.90477.50 88.96 139.876 370.00 89.99 1748.64 512.52329.00 90.59 85.837 288.00 91.19 1835.47 512.898 202.00245.0091.9
13、791.58 55.231891.13 513.1312173.50 92.17 29.289 145.00 92.37 1921.14 513.26137.50 92.48 16.2110 130.00 92.59 1936.05 513.32121.00 92.66 10.2011 112.00 92.72 1946.36 513.36105.50 92.76 4.5912 99.00 89.50 92.79 92.80 1.243 1950.07 513.38由以上的调洪计算可得 humax=513.38m查下泄流量与下游水位的关系和以上的计算用插入法得hdmax=487.65m所以：
14、上游拦洪高程 H = h +ha+umx=513.38+1.0+0.5=514.88 m下游拦洪高程 Hd=hdmax +ha+=487.65+0.7+0.5=487.04m第三部分 施工截流一、选择截流方式1、截流方式：由于流量较大，河面较宽，所以用立堵法2、截流日期：选在洪水期末、枯水期初。 （即 2012.092013.03）,流量为 Q0=80m /s,相应的河道水位为 487.59m.33、龙口泄量计算：流量系数 m=0.3,根据公式 Q=mB ,计算数2/30hg值13水位 流量龙口泄量计算宽度1m 2m 3m 4m 5m498 5.93 11.86 17.78 23.71 29.
15、64 500 13.58 27.17 40.75 54.33 67.92 502 23.1 46.19 69.29 92.39 115.48 504 34.16 68.32 102.48 136.63 170.79 506 46.56 93.15 139.73 186.3 232.88 508 60.21 120.42 180.64 240.85 301.06 496498500502504506508510-80 -40 0 40 80 12012345下 泄 流 量偏 移截流水力参数计算表龙口宽度 B（m) q(m3/s) Z(m) V(m/s)1 29.52 503.23 3.72 2
16、20.61 501.51 3.32 143 16.4 500.69 3.04 4 13.72 500.02 2.905 11.77 499.71 2.65二、确定龙口宽度：取截流材料的抗冲流速为 3m/s，此时，龙口宽度为 3.71m,取龙口宽度为 4m三、确定截流材料的粒径：立堵截流材料抵抗冲动的流速 V=k,其中 V= 取 0.9, =27KN/ m3， Dg12Dgk121=9.81t/m 3,所以截流材料粒径 D= )(12kV截流材料粒径计算表龙口宽度 B（m) V(m/s) D（m)1 3.72 0.13 2 3.32 0.12 3 3.04 0.11 4 2.90 0.10 5 2.65 0.095 四、土坝施工挖运组织设计1土坝强度 Q T=250d K =1.05 K =0.90 V =1634491.32mDa1
