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1、-* 职 业 技 术 学 院毕业设计成果设计项目名称 春河张谷水利枢纽工程 姓 名：专 业：班 级：学 号：指导老师：任务下达日期： 2012 年 11月26日设计完成日期： 2012 年 12月23日*工程系. z.-春河张谷水利枢纽重力坝设计指导老师 *职业技术学院 *摘要： 本设计对春河张谷水利枢纽进行了详细的论述和设计，主要有设计说明书和设计图纸两部分。设计说明书主要包括：春河张谷流域状况，枢纽布置，挡水建筑物的设计，泄水建筑物的设计，坝体细部构造及地基处理设计。本枢纽以防洪和发电为主，本枢纽属于大型等工程，永久性建筑物为1级，按规范要求，采用,1000年一遇洪水设计，10000一遇洪
2、水校核。水库正常蓄水位303.0m，设计洪水位305.1m，校核洪水位307.3。其主要建筑物有：非溢流坝、溢流坝、泄水建筑物、消能设施等。关键词：水利枢纽；设计；重力坝；. z.-目 录第一章基本资料11.1 工程概况11.2 地形地质情况11.3 水文气象资料11.3.1 河流特性11.3.2 气温情况21.4 河流泥沙情况21.5 交通运输21.6 水库规划资料21.7 特征水位21.8 限制条件21.9 水电站参数31.10 筑坝材料3第二章枢纽布置42.1 枢纽及建筑物的分等分级42.2 建筑物形式42.2.1 工程地质42.2.2 坝型选择42.2.3 枢纽建筑物组成6第三章挡水坝
3、段设计73.1 挡水坝段尺寸初步拟定73.1.1 坝顶高程的确定73.1.2 计算过程73.2 坝顶宽度83.3 坝底宽度83.4 坝面坡度93.5 排水管及灌浆廊道93.6 重力坝的荷载及组合93.6.1 自重93.6.2 静水压力103.6.3 扬压力113.6.4 淤沙压力123.6.5 浪压力123.7 坝体稳定计算133.7.1 坝基边缘应力计算143.7.2 垂直正应力计算14第四章溢流坝段设计174.1 溢流坝剖面形状174.1.1 泄水方式的选择174.1.2 孔口净宽的拟定174.2 初步拟定堰顶高程184.3 堰顶的形式184.4 消能设计204.4.1 消能方式204.4
4、.2 反弧半径及挑射角214.4.3 消能验算224.5 闸门、闸墩及导墙设计234.5.1 闸门形式的型式选择及高度234.5.2 闸墩形状及厚度244.6 导水墙的尺寸拟定25第五章坝体细部构造及地基处理设计265.1 坝顶构造265.2 廊道、分缝、止排水设计265.2.1 基础廊道265.2.2 坝体廊道265.2.3 坝体排水265.2.4 坝体分缝止水265.3 坝体混凝土的强度等级275.4 地基处理295.4.1 地基开挖与清理295.4.2 地基开挖的形状及坡度295.4.3 基坑的清理295.4.4 坝基的帷幕灌浆295.4.5 坝基排水315.4.6 坝基的固结灌浆315
5、.4.7 坝基断层破碎带的处理32致谢33参考文献34. z.-第一章 基本资料1.1 工程概况春河属于山区河道，流域内多高山峡谷，平原范围甚小，流域内山区占70，垦地占30。张谷以上河床平均坡度为1/600，以下平均坡度为1/1000。坡陡流急，暴雨急流时间甚短，每逢暴雨，山洪暴发，易泛滥成灾，下游农田受到洪水威胁。本枢纽位于春河上游山区，坝址选定在张谷，主要任务是防洪发电。1.2 地形地质情况张谷坝址右岸高山重叠，交通不便。左岸地势较平坦，小丘陵绵延。在张谷上游地形开阔，可以蓄水，水库库容约13.5108m。张谷是一个峡谷，两岸悬崖陡壁，十分险要，河岸狭窄，宽仅一百余米，是理想的筑坝地点。
6、坝址地质为青灰色的石灰岩，为整体岩石，石质坚硬。右岸山岗覆有薄层黄土。在坝轴线上，右岸山岗沙壤土覆盖层最厚的为米，岩石风化厚度为米。左岸岩石露头，节理不多，风化层有米多厚。经过调查研究，已查明坝址附近无断层。坝址基础石英岩的抗压强度为10001200公斤平方厘米，摩擦系数为0.65。抗剪断摩擦系数为1.0 ，抗剪断凝聚力为1.0MPa。本地区曾发生过轻微地震，据分析地震烈度为4级。1.3 水文气象资料 河流特性降雨为形成春河洪水的原因,本流域水灾多由暴雨产生。洪水一般出现在10月份，因坡陡流急，洪峰涨落时间很短，一般为天。表1.1 各种频率下的最大洪峰流量（米3秒）频率（）0.010.020.
7、10.512510夏秋季1110010060902077007300675060005400冬春季350330285 气温情况本流域气候温和，年平均温度约为17，最低月平均温度为4.6，极少冰冻现象，最高月平均温度为33.9，故夏季亦不太热，一年四季都可以施工。1.4 河流泥沙情况泥沙大部分是页岩风化的产物，颗粒很细。据资料统计，多年平均输沙总量为185万立方米。每立方米淤积泥沙单位重为1.32吨立方米。在预留淤沙库容时，水土保持有效年限估计为30年。其它水库最大吹程为19.5公里，多年平均最大风速为14米秒。1.5 交通运输春河滩多流急，航行不便，故暂可不考虑航运问题。春河左岸有公路干线通过
8、，公路干线距坝址左岸2公里，交通较便，右岸则仅有山区小道。本工程坝顶无交通要求。1.6 水库规划资料规划部门根据满足各水利专业部门的需要，提出了下列数据，可作为设计水工建筑物的依据。1.7 特征水位水电站正常高水位：303米最有利工作深度：41米设计洪水位：千年一遇（P=0.1%）设计标准，设计洪水位305.1米，相应下泄流量5350米3秒，相应下游水位213.2米。校核洪水位：万年一遇（P=0.01%）校核标准，校核洪水位307.3米，相应下泄流量6700米3秒，相应下游水位214.5米。1.8 限制条件汛前水位：299米水库最高水位不得超过：308米1.9 水电站参数电站装机容量：1050
9、00千瓦 机组数目：3台电站最大引用流量：140米秒1.10 筑坝材料石料 距坝址上游一公里处，两岸石英岩及页岩可大量开采，而且石质良好。在25次冻融之后，抗压强度为900公斤平方厘米。砂料 距坝址上游三公里处，滩地有坚硬的砾石和粗砂，蕴藏量约有四十万立方米，砂为石英颗粒，是风化产物。土料 距坝址上游五公里处有粘壤土，蕴藏量约为20万方，其内摩擦角为20(饱和的) ，天然干容重=1.6吨米3，渗透系数值为厘米秒。木材 可自距坝址15公里的深山内取得。水泥、钢材可由公路自离坝址60公里处的龙城运来。. z.-第二章 枢纽布置2.1 枢纽及建筑物的分等分级根据项目资料，在张谷上游地形开阔，可以蓄水
10、，水库库容约13.5108m，查表（课本P7表1-1）可判断该工程为大（1）型级工程；由电站装机容量为105000kw可判断为中型级工程。对于综合利用的水利水电工程，其工程等别应按其中最高等别确定，所以该工程为大型级工程。我们所设计的建筑物为大坝，属永久性水工建筑物，查表（课本P8表1-2）可得该大坝工程等级属于1级，该工程次要建筑物等级属于3级。2.2 建筑物形式 工程地质坝址地质为青灰色的石灰岩，为整体岩石，石质坚硬。右岸山岗覆有薄层黄土。在坝轴线上，右岸山岗沙壤土覆盖层最厚的为米，岩石风化厚度为米。左岸岩石露头，节理不多，风化层有米多厚。经过调查研究，已查明坝址附近无断层。坝址基础石英岩
11、的抗压强度为10001200公斤平方厘米，摩擦系数为0.65。抗剪断摩擦系数为1.0 ，抗剪断凝聚力为1.0MPa。本地区曾发生过轻微地震，据分析地震烈度为4级。综上，坝址地址结构良好，覆盖层较薄，开挖工程量小，且河流流向与坝轴线大致垂直，对河流两岸的冲刷损害小。 坝型选择目前，应用比较多的坝型有重力坝、拱坝和土石坝。在选择坝型时，要根据坝区的地质、地形条件、筑坝材料、施工技术、施工条件、施工导流等众多因素来定。拱坝理想的地形是坝址上游较为宽阔，左右岸对称，岸坡平顺无突变在平面上向下游收缩的峡谷段，因此综合地形因素本坝址不适合拱坝的修筑，重力坝和土石坝在考虑范围之内。对这两种坝型进行比较后再作
12、选择。考虑到本枢纽主要承担了发电、防洪任务，而且在校核洪水位时的流量和泄流量都较大，需要开敞式的坝体泄流枢纽，由于土石坝自身不能在坝顶溢流的缺点，不能够满足防洪时泄流的需要，结合当地的地形、地质、建筑材料等因素，故选用混凝土重力坝作为坝型。重力坝主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。重力坝之所以得到广泛应用，是因为其具有以下几个方面的优点：（1）安全可靠。重力坝剖面尺寸大，坝内应力较低，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗洪水漫顶、渗漏、地震和战争破坏的能力都比较强。（2）任何形状的河谷都可以修建重力坝。（3）枢纽泄
13、洪问题容易解决。重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内不同高程设置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。（4）便于施工导流。在施工期可以利用坝体导流，一般不需要另设导流隧洞。（5）施工方便。大体积混凝土可以采用机械化施工，在放样、立模和混凝土浇筑方面都比较简单，并且加强、修复、维护或扩建也比较方便。重力坝的缺点主要是坝体剖面尺寸大，材料用量多，把体应力较低，材料的强度不能充分发挥，而且需要严格的温度控制措施，坝体与地基的接触面积大，相应的坝体扬压力大，对稳定不利。重力坝的形式比较多，主要可分为实体重力坝、碾压混凝土重力坝、浆砌石重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝等。下面介绍比较常用的几种坝型，它们各自的优缺点如下：（1）碾压混凝土重力坝与常态混凝土重力坝相比，具有以下一些优点：工艺程序简单，可快速施工，缩短工期，提前发挥工程效益；胶凝材料用量少，特别是水泥用量减少；由于水泥用量减少，结合薄层大仓面浇筑，坝体内部混凝土的水化热温升可大大降低，从而简化了温控措施；不设纵缝，节省了模板和灌浆等费用；可使用大型施工机械设备，提高混凝土运输和填筑的工效。但也有一定缺点，如：坝体混凝土分区；各区域内混凝土的级别。（2）实体重力坝的主要优点就是，结构相对比较
