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1、 毕业设计 （ 论文 ）开 题 报 告题 目 南沟门水库枢纽布置 及粘土心墙坝设计 专 业 水利水电工程 班 级 工 113 学 生 胡健 指导教师 王瑞骏 12015 年一、 毕业设计(论文)课题来源、类型根据专业培养要求和毕业设计的目的，本设计的课题来源于南沟门水库枢纽的工程实际,本设计的课题类型属于设计类。 二、 选题的目的及意义 1.选题目的： (1) 本设计主要解决南沟门枢纽布置，以及粘土心墙坝的设计； (2) 培养综合运用所学的基础理论，专业知识和掌握基本技能，创造性的分析和解决实际问题的能力；培养严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风，全面提高综合素质，培养出具有水利水电工程规划
2、、设计、施工和管理能力的全面人才。 2.选题意义： (1) 南沟门水利枢纽主要向延安石油化学工业基地及当地城乡生活用水，改善灌溉条件，并利用供水进行发电；南沟门水库工程工程位于陕西省延安市黄陵县境内，由葫芦河南沟门水库、洛河引洛入葫马家河引水枢纽和输水隧洞三部分组成，该水利枢纽工程为等大（2）型工程，其永久泄水建筑物导流泄洪洞、溢洪道按 2级建筑物设计，设计洪水标准为 100年一遇，校核洪水标准为 5000年一遇。南沟门水库位于洛河支流葫芦河下流，距黄陵县城约 20 公里。水库坝址距河口 3km，控制流域面积 5443 平方千米，占全流域面积约 99.9%，工程由拦河坝、泄洪洞、引水发电洞、泄
3、洪道组成。 马家河引水枢纽位于洛河中游洛川县西北约 12km的马家河村，距下游交口河水文站约 38km，坝址以上流域面积 11548平方千米，占洛河流域总面积的 42.9%。引洛入葫输水隧洞洞长 6.115km。 2(2) 由于延安市境内石油、煤炭等矿产资源丰富，是陕西省最大的石油工业基地，规划建设的延安石油化学工业区是陕北能源化工基地的重要组成部分。然而随着延安石油工业发展和石油化学工业区建设步伐加快，水资源供需矛盾也日益尖锐，修建南沟门水利枢纽工程，不仅可以解决延安石油工业区用水问题、灌溉条件等问题，而且促进地方经济社会可持续发展； (3) 通过本次毕业设计，要求学生在教师的指导下，独立完
4、成设计课题所规范的全部内容；一方面培养了学生综合运用已学过的理论知识和技能，分析和解决本专业范围内的实际工程问题的能力，树立正确的设计思想，掌握现代设计方法，培养我们勇于创新和开拓进取的精神；另一方面通过调查研究，查阅文献资料，陪养了学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风，使学生综合能力全面升高，为我国以后的水利工程事业发挥更大的价值。 三、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势1土石坝的建设现状 土石坝是一种应用最广的坝型，在具有适宜的地形、地质和建筑材料的前提下，土石坝极可能是一种结构简单、较为经济和对地基要求较宽松,施工简单方便,适应性强,抗震性能良好,工作可靠、寿命长、管理简便的坝型
5、，因此，在水工设计的坝型比较中，土石坝往往是不可缺少的。同时土石坝也是世界上最古老的坝型之一,有着悠久的建造历史。据统计,全世界超过 15m的土石坝共有 29000余座,仅在中国就有 15000余座 1。土石坝也是当今世界建造数量最多(据 1986年统计,坝高 15m以上的土石坝占总数的82.7%,坝高 100米以上的土石坝占总数的 46%)、体积最大、高度最高的坝型。20 世纪以来，土石坝工程在发达国家（如美国、加拿大、前苏联等）和部分发展中国家得到快速的发展，并出现了 300m以上的高土石坝。美国建设的高土石坝最多,己建和在建的高于 150米的土石坝就有 12座 2。我国也建成了大量的土石
6、坝，但绝大多数为 70m以下的中低坝，建成的少数高坝其最大高度仅在 180m以下。截止 2000年底,我国共兴建各类水库 8.53万余座,其中土石坝占 90%以上 3。进入 21世纪后，随着我国水利水建设的快速发展和实施“西电东送”水电工程的要求，众多高土石坝的建设被提上议程,特别在深厚覆盖层河谷、地质条件较差、地震烈度较高、坝高较大（尤其 250m以上）的坝址，多数选择了或拟选择土石坝。 土石坝工程的建设，历史悠久，有丰富的成功经验。自混凝土坝出现后，似乎总认为高坝大库最适合混凝土坝，其枢纽布置即方便，又安全可靠。其实上从多数方面因素来衡量，土石坝仍有其特定优势，有更经济合理的枢纽布置条件，
7、国际最高的坝则是土石坝 4。同混凝土坝相比，它的优点主要体现在以下几方面： (1) 筑坝材料来源直接、方便，能就地取材，能节省大量的钢材、水泥和木材等建筑材料。 (2) 适应地基变形的能力强。土石坝为土料或石料填筑的散粒结构，能较好地适应地基的变形，对地基的要求在各种坝型中是最低的。 (3) 构造简单，施工技术容易掌握，适应于大型机械化施工。 (4) 运用管理方便，工作可靠，寿命长，维修加固和扩建均较容易。 另一方面，同其它的坝型类似，土石坝自身也有不足的一面： (1) 施工导流不如混凝土坝方便，因而相应地增加了工程造价。 (2) 坝顶不能溢流。受散粒体材料整体强度的限制，土石坝坝身通常不允许
8、过流，因此需在坝外单独设置泄水建筑物。 (3) 坝体填充工程量大，土料填筑质量受气候条件的影响大。 土石坝的发展，一直经久不衰。随着科学技术的进步，今天的土石坝工程，涵盖了土料防渗、混凝土面板防渗、沥青混凝土防渗、土工膜防渗等土石坝工程,在我国，简单而有效地处理了宽达 105米的断层破碎带 5.6。施工较简便，费用较省的泥浆防渗槽已被采用。化学材料灌浆也被引入土石坝的坝基处理工程中。在深厚的淤泥地基上，采用沙井加固或其他措施，也建成许多土坝。其他种种新颖的施工工艺也还在不断地被发明创造。 按施工方法的不同，土石坝可分为：碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破坝、水力冲填坝和水中倒土坝，其中应用最
9、广的是碾压式土石坝。 其中碾压式土石坝按坝体横断面的防渗材料及其结构，可划分为以下几种4主要类型 7: 1. 均质坝 坝体绝大部分由一种抗渗性能较好的土料筑成。坝体整个断面起防渗和稳定作用，不再设专门的防渗体。均质坝结构简单，施工方便，当坝址附近有适合的土料且坝高不大时可优先采用。值得注意的是：对于抗渗性能好的土料（如粘土） ，因其抗剪强度低，且施工碾压困难，在多雨地区受含水量影响则更难压实，因而高坝中一般不采用此种型式。 2. 土石坝防渗透分区坝 与均质坝不同，在坝体中设置专门起防渗作用的防渗体，采用透水性较大的砂石料作坝壳，防渗体多采用防渗性能好的粘性土，其位置可设在坝体中间（称为心墙坝）
10、或稍向上游倾斜（称为斜心墙坝） ；或将防渗体设在坝体上游或接近上游面（称为斜墙坝） 。作为本次研究设计的心墙坝由于心墙设在坝体中部，施工时就要求心墙与坝体答题同步上升，因而两者相互干扰大，影响施工进度。又由于心墙料与坝壳料的固结速度不同，心墙内易产生“拱效应”而形成裂缝；斜墙的抗震性能和适应不均匀沉降的能力不如心墙。斜心墙坝壳不同程度克服心墙坝斜墙坝的缺点，故我国 154m高的小浪底水利枢纽即采用斜心墙型式。 3. 非土质材料防渗体坝 防渗体采用混凝土、沥青混凝土、钢筋混凝土、土工膜或其他人工材料制成，其余部分用土石料填筑而成。防渗体设在上游面的称为斜墙坝（或面板坝） ，防渗体设在坝体中央的称
11、为心墙坝。采用复合土工膜防渗的土石坝，坝坡可以设计得较陡，使土石工程量减小，从而降低工程造价。这种坝施工方便工期短、受气候因素影响小，是一种很有发展前景的新坝型。 2. 土石坝发展趋势 目前，土石坝是世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。土石坝筑坝技术自 20世纪 50年以后得以飞速发展，并促成了一批高坝的建设,也使高土石坝发展成为一种趋势。同时在设计和施工方面也有了新的发展和突破: 1. 坝基覆盖层的防渗处理有重大突破 5坝基的防渗处理时土石坝工程设计的关键问题，它与坝体的设计、施工、安全可靠性、工期和造价有密切关系，甚至直接影响到工程方案的选择。早期在深透水坝基上建土石坝，常
12、在坝基打设钢板桩防渗，由于常出现桩尖卷刀、板状倾斜、槽口撕开等问题，效果不是很理想。1954 年法国在坝高 128m的谢尔帮松土石坝对其 110m厚砂卵石坝基进行了著名的覆盖层灌浆试验，随后埃及的阿斯旺大坝对深达 225m的覆盖层采用深达 174m的帷幕灌浆进行地基防渗处理，使其承受 110m的水头，是世界上最深的基础防渗工程。建成后的实测资料表明防渗帷幕承担 96%的深透水头，工程运转良好。实践证明深帷幕灌浆是处理深覆盖层防渗问题的一项有效措施，60年代中叶兴起的混凝土防渗墙、泥浆固壁、冲击钻造孔，防渗效果更加经济可靠，加拿大尼克 3号土石坝水头为 105m，防渗墙墙深 131m，为最深的防渗墙。从工程建成后实际运行情况看，防渗效果均良好。当覆盖层深度较小时，还可以采用造价低廉的泥浆截水槽 16。坝基的各种防渗技术的发展和工程经验的积累为在不良的坝址上修建高土石坝开拓了广阔的前景，许多不宜修建混凝土坝的坝址经过适当的地基处理都能够修建土石坝 8。 2. 施工导流设计和施工技术的改进
