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1、 前 言毕业设计是各高校为大学生安排的最后一次全面性、总结性的教学实践环节，既是学生在教师指导下运用所学知识和技能解决具体问题的一次尝试，也是学生走向工作岗位前的一次实战演习。通过毕业设计，我们应达到以下几个目的：1.巩固、充实、加深和扩展大学课堂所学的基础理论和专业知识；2.提高运用知识和解决实际问题的能力；3.敢于创新，正确地将创新精神与科学态度相结合；4.养成严肃认真、刻苦钻研、实事求是的工作作风。毕业设计可以提高学生多方面的能力，包括综合应用所学知识能力、发现和解决问题能力、资料查询及协调合作能力等。水利水电工程设计条件较为复杂，规模较为庞大，有很强的季节性、多样性、风险性，因此在组织
2、设计过程中应充分考虑工程地质条件及处理措施，根据当地的条件选择最优的方案，使之既经济又安全。我本次毕业设计的内容是对公主岭市卡伦水库土坝进行除险加固设计。土石坝得以受到广泛的应用和发展的主要原因是，可以就地、就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线运输量；能适应各种不同的地形、地质和气候条件。任何不良的坝址地基，经处理后均可筑坝；大容量、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝的施工质量，加快了进度，降低了造价，促进了高土石坝建设的发展。高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等土石坝配套工程设计和施工技术的综合发展，对加速土石坝的建设和推广也起了重要的促进作用。由于岩体力学理论、试
3、验手段和计算机技术的发展，提高了大坝分析计算的水平，加快了设计进度，进一步保障了大坝设计的安全可靠性。设计任务包括土坝的除险加固及输水洞的设计。其中土坝设计主要包括以下方面：坝顶高程校核；坝顶路面翻修；上下游护坡设计；渗流分析；稳定分析。全面的介绍了该工程的设计过程和设计条件等内容。通过这次毕业设计，使我有机会亲自动手参与水利水电工程的设计工作，学到了很多平时在课本中很难学得到的东西，这更加深了我对水利行业的热爱，毕业后将以无比的热情投入祖国水利建设的事业当中去，努力尽自己的一份力量。第一部分 设计说明书1 基本资料1.1 工程概述卡伦水库位于公主岭候家屯，建于辽河支流干沟河上游，坝址以上控制
4、流域面积90km2。水库始建于1956年，由友联村、连家店村、莫里乡村联合修建，故名卡伦水库。1972年进行扩建，1974年竣工并达到现有规模, 水库是以防洪、灌溉为主，结合养鱼等综合利用的中型水利枢纽工程。水库为多年调节，总库容为1255104m3，工程等别为三等，主要由土坝、输水洞、溢洪道、渠首枢纽等建筑物组成。主要建筑物土坝、输水洞和溢洪道为3级，附属建筑物渠首枢纽和井柱桥为4级。土坝分主、副坝，全长1399m，其中主坝长1200m，副坝长199m。输水洞位于坝轴线桩号1+046.85m处，溢洪道位于坝轴线桩号0+263.15m处。1.2 工程现状及存在的主要问题1.2.1 土坝1、工程
5、现状土坝包括主坝及副坝，皆为粉质壤土均质坝。主坝桩号在0+0001+200m处，坝长1200m，坝顶高程249.9m，坝顶宽4.0m。上游坝坡1：3，干砌石护坡；下游坝坡1：2.5，草皮护坡，最大坝高7.48m。下游坝坡在输水洞出口至桩号1+149m之间，于高程246.0m 以下设置风化砂透水料贴坡盖重，顶宽2.25m，坡比1：3；于高程244.5m以下为干砌石贴坡排水。排水之后为集水沟与保护子堤，坝体渗水由集水沟分别排入灌溉渠道和河道。副坝桩号为1+2001+399m，坝长199.0m,坝顶高程249.9m，坝顶宽4.0m。上游坝坡1：3，干砌石护坡；下游坝坡1：2.5，草皮护坡，最大坝高6
6、.68m。无排水设施。2、存在的问题1） 坝高不足。水库为平原区中型水库，依据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），土坝防洪标准为2050年设计，100300年校核。本次采用洪水标准为30年设计，200年校核；2）土坝上游护坡变形严重。土坝现有干砌石护坡由于多年受冰推力、冻融、风浪等外力作用，反滤层被淘空，护坡块石松动变位，失去防护能力； 3）坝顶为砂石路面，且高低不平，不满足土坝设计规范要求；4）土坝下游坝坡原设计为草皮护坡，实为无护坡工程措施的天然状态，由于水流冲刷形成冲沟，坝下集水沟年久失修，断面淤堵，排水不畅。1.2.2 输水洞1、输水洞现状废弃输水洞始建于1956年，
7、位于坝轴线桩号1+078.45m处，形式为4孔内径450mm砼预制管，洞进口底板高程241.5m，洞顶高程242.02m，坡度i=1/100。由于不满足灌溉需要，1959年采用素砼将该洞封堵埋于坝内。废弃时已拆除一部分，目前坝内每孔长10m，分5节，各节间设砼截水环，管下设素砼支座厚0.7m，长20m，宽3.8m。封洞素砼进口长2.5m，宽4.8m，高1.7m，管内部分长1.5m；出口素砼长1.0m填充于管内。现有输水洞始建于1959年，位于坝轴线桩号1+046.85m处，为1.01.0m单孔有压洞，洞长21.2m，全长72.68m。洞进口底板高程241.57m，工作闸门系平板定轮钢闸门，配5
8、吨螺杆式启闭机，最大放流5.8m3/s。2、存在的问题1）竖井正常高水位以下砼表面严重剥蚀，胸墙破碎； 2）洞身、消力池裂缝，海漫段水毁； 3）工作闸门锈蚀、漏水，启闭设备陈旧老化，启闭困难；4）启闭机室屋盖板破损。1.2.3 渠首枢纽该枢纽位于输水洞下游，由于运行多年，年久失修，工程老化，且不满足灌溉引水要求，并对抢险道路维修有影响，故将该枢纽工程的盖板桥、分水闸及节制闸拆除重建。1.2.4 其它方面存在的问题1) 管理设施不配套，水库至今没有办公楼，办公设施简陋，缺少必备的生产和交通工具，输水洞无完好电力设施及备用电源；2) 抢险道路路面较窄且破损严重，汛期如遇大雨，交通不便，不满足防汛抢
9、险要求；3) 水库无任何水文气象观测设施；4) 库区水土流失严重，库区周边植被破坏严重，水库产生大量淤积，水质恶化，库容减小。1.3 工程特性指标工程特性指标见表1-1，1-2。表1-1 工程特性表(1)序号名称单位指 标本次设计原设计一、水文1、地址以上流域面积km290902、利用水文系列年限年263、洪峰流量1）校核洪水标准P=0.5%m3/s3923422）设计洪水标准P=3.33%m3/s209186(50年)3）防洪除涝标准P=10%m3/s1154、洪水总量1）校核洪水标准P=0.5%104m31301（24小时）1705（三天） 2）设计洪水标准P=3.33%104m3725（
10、24小时）1328（三天）3）防洪除涝标准P=10%104m34225、降雨蒸发1）多年平均降水量mm6332）多年平均蒸发量mm788二、水库1、水位 1）校核洪水位(P=0.5%)m248.80249.40 2）设计洪水位(P=3.33%)m247.87248.273）除涝水位(P=10%)m247.374）正常蓄水位m247.55247.555）汛限水位m246.60246.606）死水位m245.25244.502、库容1）总库容104m312551620 2）设计洪水位相应库容104m38563）除涝库容(P=10%)104m3665 4）正常蓄水位相应库容104m37308865）
11、防洪库容104m383310306）兴利库容104m36007567）死库容104m3130130 3、正常蓄水位相应水面面积km21.461.46三、主要建筑物1、土坝坝型粉质壤土均质坝粉质壤土均质坝2、坝顶高程1）主坝m250.37249.92）副坝m250.37249.93、坝顶长m1）主坝m120012002）副坝m199199表1-2 工程特性表(2)序号名称单位指 标本次设计原设计1、最大坝高m7.957.482、输水洞1）型式m坝下钢筋砼方涵坝下钢筋砼方涵 2）进口底板高程m244.75241.573）洞身尺寸1.21.5114）闸门数量扇225）泄流量m3/s11.35.81.
12、4 工程任务与规模1.4.1 工程任务水库防洪主要保护对象为，下游2个镇，24个村屯 1万人， 2.69万亩耕地；灌溉水田0.45万亩。1.4.2 工程规模卡伦水库是以防洪、灌溉为主，结合养鱼等综合利用的中型水利枢纽工程。依据防洪标准（GB50201-94）规范，水库设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为200年一遇，下游河道防洪标准为10年一遇。1.4.3 调洪成果调洪成果见表1-3。表1-3 调洪成果表 频率（%）最高洪水位（m）最大库容（104m3）最大泄量（m3/s）坝顶高程（m）10247.37665253.33247.8785662.8249.910.5248.801255103
13、.11250.301.5 除险加固的必要性卡伦水库由于水库建库较早，技术水平较低，施工质量较差，水库存在较严重质量问题。1987、1991、1993年曾对坝后（1+0741+149桩号）出现的纵横向裂缝进行了处理。尽管水库在防洪、灌溉、养鱼以及改善生态环境等方面发挥了一定作用，但存在的各种问题导致水库不能安全运行，经安全鉴定是一座三类病险水库，影响正常效益充分发挥。为此，尽快实施水库除险加固，对更好地发挥水库经济效益和社会效益，有着极其重要的意义。水库如带病运行，一旦溃坝，受灾人口1.0万人、淹没耕地2.69万亩、房屋20万m2、公路14.48km，造成直接经济损失1.3亿元。1.6 地质情况
14、1.6.1 库区卡伦水库位于松辽波状台地区边缘，水库流域上游为丘陵及山区，库区属于平原区，周边为波状台地，高程在248251m之间，水面及周边分布宽度不等的带状阶地，高程在242248m之间，与台地呈缓坡接触，库区呈浅碟状。1、库区渗漏卡伦水库位于波状平原区，库区周边为宽阔的波状台地，无深大沟谷，库区周边及库底又分布有810m厚的粉质壤土微透水层，故库区不存在渗漏问题。2、库区坍岸因水库呈浅碟状，周边地势平缓，不存在坍岸问题。3、库区浸没水库正常高水位为247.55m，库区周边村屯都建在249.00m以上，在水库上游进水口一带，地势较低洼，高程在248.0m 左右，呈带状分布于干沟河左岸，现为大片水田，故库区周边村屯房屋及农田没有浸没问题。4、库区淤积由于水库周边植被较差，水库淤积严重。1.6.2
