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1、兰州交通大学毕业设计1绪论绪论一一、选题目的选题目的1. 通过毕业设计的教学过程，培养严肃认真的科学研究态度、实事求是的作风，培养学生将所学的理论知识运用到实际工程中的能力。2. 培养正确的设计思路，严谨的工作作风，踏实肯干和求实奋进的精神。3. 提高自己在设计、计算、查阅参考文献及资料、绘图和编写说明书等方面的能力，并掌握其技能。4. 提高运用知识处理问题的能力、实验能力、外语应用水平、计算机应用水平、科技写作能力、口头表达能力。二二、选题意义选题意义毕业设计是大学期间重要的实践学习环节，对培养工程技术人员独立承担专业工程技术任务非常重要。因此，毕业设计必须认真独立完成。尤其重力坝的设计，人
2、类筑坝的历史已经有很长一段历史，重力坝是出现最早的一种坝型。它具有结构简单、工作可靠、易于机械化施工、使用年限长、养护费用低等优点，所以至今仍被广泛使用。因此，了解和掌握重力坝知识对以后的工作和学习，都会是受益匪浅。三三、课题任务课题任务和设计内容和设计内容A 江水利枢纽是以防洪和发电为主，兼有灌溉和渔业等功能的综合利用大型水利工程。本设计主要是根据设计任务书和所学过的相关知识对 A 江水利枢纽实体重力坝进行设计、校核验算。本设计是根据所给设计任务书进行课题设计，设计的基本内容包括，坝型选择，枢纽组成建筑物选择，工程等别和建筑物级别确定，非溢流坝剖面设计，溢流坝剖面设计， 坝身泄水孔设计，电站
3、坝段设计，细部结构设计及地基处理等。根据设计总要求，设计内容偏重于坝型选择与主要建筑物的设计。兰州交通大学毕业设计2第一章第一章 枢纽任务及枢纽基本资料枢纽任务及枢纽基本资料A 江是我国东南地区的一条河流，根据流域规划拟建一水电站。其基本资料和设计要求如下。一、枢纽任务一、枢纽任务本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。（1）发电水电站装机容量为 20 万 kw，多年平均发电量 5.09 亿度。本电站 4 台 5 万千瓦机组。正常蓄水位为 184.25m，汛期限制水位为 182m，死水位 164m，4 台机满载流量 338 立方米/秒，相应尾水位 103.5 米。厂房型式为坝后式，主厂
4、房平面尺寸为 8118 平方米，发电机层高程 114.8 米，尾水底板高程 90.8 米，厂房顶高程 130.5 米。副房平面尺寸为 6610 平方米。安装场尺寸为 2118 平方米。开关站尺寸为 2075 平方米。（二）灌溉本工程建成后，可增加保灌面积 50 万亩。（三）防洪减轻洪水对 A 市和 A 平原的威胁，在遇到 5000 年一遇和 1000 年一遇的洪水时，经水库调洪后，洪峰流量由原来的 14900 立方米/秒、11700 立方米/秒分别削减为 7550立方米/秒、6550 立方米/秒。要求设计洪水时最大下泄流量限制为 6550 立方米/秒。其他参数见表 1.1。表表 1.1 洪水标
5、准的调洪成果洪水标准的调洪成果洪水标准来流量峰值 （m3/s）泄流量（m3/s）上游水位（m）下游水位（m）设计（0. 1%）117006645.1186.40114.40校核（0.02 %）149006924.6189.28115.70（四）渔业正常蓄水位时，水库面积为 35.60 平方公里，可为发展养殖创造有利条件。（五）过木兰州交通大学毕业设计3根据林业部门的要求，木材过坝量每年为 33.3 万立方米。其木材最大长度 12 米，大头直径为 115 厘米。（六）其它五年完工。 二二、A 江水利枢纽基本资料说明江水利枢纽基本资料说明（一）自然地理1. 流域概况A 江是我国东南一条河流，流向自
6、西向东，流经 A 省南部地区，汇人东海，干流全长 153 公里，流域面积 4860 平方公里。坝址以上流域面积 2761 平方公里，流域境内为山区，平均海拔高度为 662 米，最高峰达 1921 米，流域境内气候湿润，雨量充沛，属热带气候。径流主要来自降雨，小部分由地下水补给，每年 49 月为汛期，其中 5、6 两月为梅雨季节，河道坡降上游陡，下游缓，平均坡降 6.320.97%，因河道陡，调蓄水能力低，汇流快，由暴雨产生的洪水迅速涨落，一次洪水过程线尖瘦，属典型的山区性河流。流域境内，以农林为主，森林茂盛，植被良好，水土流失不严重，枢纽下游为 A省的重要农付业生基地 A 平原。坝址下游约 5
7、0 公里有县级城市两座，在河流入海处，有省辖市一座。2. 气候特性（1）气温坝址处的多年平均气温为 17.3，月平均最低气温 5（1 月份） 、最高 29（7月份） 。实测极端最低气温-8.2 (1 月份)、最高气温为 40.6 (7 月份)。（2）湿度年平均相对湿度为 79%左右，其中 6 月份 87%为最大，1 月份 72%为最小，日变化较大。（3）降雨量坝址以上流域的年平均降雨量为 1860 毫米，实测最大降雨量为 2574 毫米，最少为 1242 毫米。雨量在年内分配不均，其中 49 月份占全年雨量的 80%，56 月占全年雨量的 1/3，往往形成起伏多峰的洪水。各月降雨量的雨型及日数
8、统计如表 1.2 。兰州交通大学毕业设计4表表 1.2 各月降雨量的雨型及日数统计表各月降雨量的雨型及日数统计表月份项目123456789101112全年实际天数3123313031303131303130310.3-10mm 雨日34571212109876410-30mm 雨日23458965432130m 以上雨日 m 911856322100（4）蒸发量坝址处多年平均蒸发量为 1349 毫米，其中以 7 月份为最大，月蒸发量为 217 毫米，2 月份为最小，月蒸发量为 45.5 毫米。（5）风向风力实测最大风速为 17 米/分，风向西北偏西，吹程 4.5 公里。多年平均最大风速成为：汛
9、期为 12 米/分，非汛期为 13 米/分。风向向基本垂直坝轴线，吹程 4 公里。3. 水文特性（1）正常径流根据资料分析，坝址处的多年平均流量为 100m3/s，多年平均总量为 31.5 亿 m3，各频率的月平均量见表 1.3。表表 1.3 各频率的平均量各频率的平均量 （单位：m3/s）月 频率123456789101112多年 平均1116267324490689679362633311021211131865781792353645105373521772107377731505021498914121627778444426161697808194773127184221512134
10、574952522366912154261155（2）洪峰流量及总量据水文资料推算，坝址处的洪峰流量及总量如下。洪峰流量Q=3310 m3/s，Cv=0.45，Cs=4Cv，皮型线。各频率流量如表 1.4 所示。表表 1.4 各频率流量表各频率流量表频率（%）0.020.10.21251020备注兰州交通大学毕业设计5流量 （m3/s）1490011700洪峰总量三日洪水总量的均值 W=3.5 亿 m3，Cv=0.38，Cs=3Cv，皮 IV 型线。各频率洪流量如表 1.5 所示。表表 1.5 各频率洪流量表各频率洪流量表频率 （%）0.020.10.21251020备注 总量 WP7.946
11、.58亿 m3可能最大三日洪量为 15.4 亿 m3。施工期各设计洪水频率流量见表 1.6。表表 1.6 施工期各设计洪水频率流量表施工期各设计洪水频率流量表时段 频率（%）104 月96 月103 月116 月112 月122 月备注520871772136713678848241016731410107210726545962012751045784784434332（3）固体径流量及水库淤积据水文站实测资料分析，年固体径流总量为 331 万吨，百年后水库淤积高程 115 m。淤沙浮容重为 8.5 kN/m3，内摩擦角为 100。（4）其它本坝址地震烈度为 70。（二）工程地质1. 坝址工
12、程地质（1）地貌坝址处的河床宽度约 100 m。河底高程约 100 m，水深 13 m。河床覆盖层由大块石、卵石组成。厚度约 56m，两岸山坡为第四系覆盖层，厚度为 510m 左右。河谷近似梯形，两岸约 400600。（2）岩性和工程地质坝基为花岗斑岩，风化较浅，岩性均一，新鲜坚硬完整，抗压强度达 120200 mPa。坝址的地质构造简单，无大的地质构造，缓倾角节理延伸短，整体滑动可能性很小。但陡倾角节理较发育，以构造节理为主，左右岸各有走向互相垂直的二组节理。其中一组近于平行山坡等高线，方向见地形图，节理倾角约 350900，节理面无夹泥存兰州交通大学毕业设计6在。坝址处的水文地质较简单，未
13、发现裂隙承压水。（3）岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质见表表 1.7。 表表 1.7 岩石的物理力学性质表岩石的物理力学性质表 摩擦系数容重 （kN/m3）抗压强度 （mPa）抗剪系数抗剪断系数岩性 或 地质 构造干湿孔 隙 率 （ % ）干饱 和弹性 模量 （mPa ）混凝 土与 基岩基岩 内部混凝土 与基岩基岩 内部粘着力 （mPa ）泊 松 比 (u)花岗 斑岩27.328.12.32101902.21040.700.750.751.200.5 基岩与 砼0.20节理 面0.650.751.0 基岩内相对隔水层离基岩表面深 15 m。2. 库区工程地质库区岩性以火山岩和沉积岩为主，皱
14、褶规模不大，均为背斜，两翼地层平缓，且不对称。有较大的断层二条，这些皱褶和断层呈北东向展开，以压扭性为主，倾角较陡，延伸长度达几到几十公里，断层单宽 1 米左右，个别达 10 米以上。断层破碎都已胶结。库区水文地质简单，以裂隙水为主，地下分水岭高程均高出库水位以上。（三）筑坝材料1. 石料坝区大部分为花岗斑岩，基岩埋深浅，极易开采，且河床覆盖层中的块石、卵石亦可利用，因此筑坝石料极易解决。2. 砂料在坝下游勘探 6 个砂料场，最远料场离坝约 9 公里，以石英破碎带的料料场为主，初估砂料储量约 430 万 m3。经质量检验，砂石料符合规范要求。坝址处缺乏筑坝的土料。（四）库区经济库区除有小片盆地
15、外，其余多为高山峡谷地带。耕地主要分布在小片盆地上，高山上森林茂密。在正常蓄水位时，需迁移人口 21444 人，拆迁房屋 19240 间，淹没、浸没耕地 16804 亩，淹没森林面积 18450 亩，淹没县乡建造的二座小型水电站（装机兰州交通大学毕业设计72210 kW）等，共需赔偿费 4120 万元。（五）其他1. 对外交通本坝址上游左岸 30 公里处有铁路干线、车站，另有公路与坝址下游 50 公里的两座县于相通，两县城有公路和水路与河流入海处的省辖市相连，对外交通较为方便。2. 附属工厂和生活建筑区坝址下游两岸有较大的冲积台地，地形平缓面积较大，适宜布置附属工石和生活建筑区。3. 负荷位置
16、本电站主要供应坝下游 A 平原的农村生产用电及省辖市的工业用电，并担负 A 电网的部分调峰任务。4. 坝顶有双线公路布置的要求。兰州交通大学毕业设计8兰州交通大学毕业设计9第二章第二章 建筑物形式的选择建筑物形式的选择一、枢纽的建筑物组成一、枢纽的建筑物组成本枢纽的主要任务是防洪发电，主要建筑物有挡水建筑物，泄水建筑物，引水建筑物，过鱼过木建筑物和电站建筑物。二、工程等别和建筑物级别二、工程等别和建筑物级别根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准以及该工程的一些指标确定工程等级如下：（1）各效益指标等别根据枢纽灌溉面积 50 万亩，判断属于等工程；根据电站装机容量 20 万千瓦，判断属于等工程；根据保护城镇的重要性，判断属于等工程。（2）水利枢纽等级根据规范规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效益指标分属不同的等别时，整个工程的等级应按其最高的等别确定，故本水利枢纽为等工程。（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
