土石坝课程设计

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1、水工建筑物课程设计平山水利枢纽指导老师：姓名：班级：20071015学号：专业：水利水电工程基本资料及数据设计第一节 基本资料1 概况平山水库位于 G 县县城西南 3 公里处的平山河中游，该河系睦水的主要支流， 全长28公里，流域面积为 556平方公里，坝址以上控制流域面积为 431 平方公 里；沿河道有地势比较平坦的小平原，地势自南向东由高变低。最低高程为、 62.5m；河床比降3%。，河流发源于苏塘乡大源锭子，这个流域物产丰富，土地 肥沃，下游盛产稻麦，上游蕴藏着丰富的竹子、木材等土特产。由于平山河为山区性河流，雨后山洪常给农作物和村镇造成灾害，另外，当 雨量分布不均匀时，又易造成干旱现象

2、，因此有关部门对本地区做了多次勘测以 开发着棵的水利资源。2 枢纽任务枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪、航运、养鱼及供水等任务进行 开发。据初步规划，本工程灌溉面积为20万亩（高程在102m以上），装机容量9000 千瓦。防洪方面，由于水库调洪作用，使平山河下游不致洪水成灾，同时配合下 游睦水水利枢纽，对睦水下游也能起到一定的防洪作用，在流域规划中规定本枢 纽通过设计洪水流量时，控制最大泻流流量不超过900m地形地质概况 地形情况：平山河流域多为丘陵山区，在平山河上游都为大山区，河谷山势 陡峭，河谷边坡一般为6070，地势高差都在80120m，河谷冲割很深， 山脉走向大约为东西方向，岩基

3、出露很好，河床一般为100m左右，河道弯曲相 当厉害，尤其枢纽布置处更显著形成 S 形，沿河滩及坡积层发育，尤以坝址下游 段的平山咀下游一带及坝下陈家上游一嗲更为发育，其他地方则很少，在坝轴下 游300m处的两岸河谷呈马鞍形，起覆盖物教厚，岩基产状凌乱。地质情况：靠上游有泥盆五通沙岩，靠下游有二叠纪灰岩，几条坝轴线皆落 在五通沙岩上面。地质构造特征有：在平山咀以南，即石灰岩与沙岩分界处，发 现一大断层，其走向近东南，倾向大致向北西，在第一坝轴线左侧的为五通沙岩， 特别破碎，在 100 多米范围内就有三、四处小断层，产状凌乱，坝区右岸破碎深 达 60 多米的钻空岩芯获得率仅为 20%，可见岩石裂

4、隙十分发育。 岩石的渗水率 都很小，右岸一般为0.0010.01，个别达到0.070.08，而左岸多为0.0010.01。坝区下游石灰岩中，发现两处溶洞，平山咀大溶洞和大泉眼大溶洞，前者对 大坝及库区无影响，但后者朝东南方向发展的话，则可能通向库壁，待将来蓄水 /s。在航运方面，上游 库区能增加航运里程 20 公里，下游可利用发电尾水等航运条件，使平山河下游 四季都能筏运，并拟建竹木最大过坝能力为 25 吨的筏道。后，库水可能顺着溶洞流到库外，为此，目前正加紧勘测工作，以便得出明确结 论和处理意见。坝址覆盖层沿坝轴线厚度达 1.55.0m, K=1 X 10 4cm/s，浮容重 V浮 =10.

5、4KN/m3，内摩擦角=35 。4 水文、气象1）水文：由于流域径流资料缺乏，设计年月径流量及洪水量不能直接由实测径 流分析得到，必须通过降雨径流见解推求。根据省水文站由C城站插补延长得三 天雨量计算频率；千年一遇雨量498.1mm,二百年一遇雨量348.2mm，五十年一遇雨量 299.9mm，雨洪峰流量 Q %=1860m3/s，Q %=1550 m3/s，Q %=1480 m30.10.51/s,多年平均来水量为4.55亿3。2）气象：多年平均风速10m/s，水库吹程D=9Km，多年平均降雨量430mm/年， 库区气候温和，年平均气温16.9C，年最高气温40.5C，年最低气温-14.9C

6、。5 其他1）坝顶无交通要求；2）对外交通情况水路：由B城至溪口为、南江段上水，自溪口至C城系睦水主流，为内河 航运，全长256公里，可通行36吨木船，枯水季节只能通行3吨以下的船只， 水运较为困难。公路：附近公路干线为AF干道，B城至C城段全长为356KM，晴雨无阻， 但目前C城至坝址尚无公路通行。铁路：D城为乐万铁路，由B城至D城180KM，至工地还有53公里。3）地震：本地区为56度，设计时可不考虑。第二节 设计数据1 工程等级：根据规范自定。2 水库规划资料1）正常水位：113.10m2）最高洪水位（校核）：113.50m3）死水位：105.0m （发电极限工作深度为8m）4）灌溉最低

7、库水位：104.0m5）总库容:2.00亿m36）水库有效库容：1.05亿m37）库容系数：0.5758）发电调节流量Q =7.35 m3/s，相应的下游水位68.2m；p9）发电最大引用流量Q =28 m3/s，相应的下游水位68.65m；max10）通过设计洪水位时（Q %），溢洪道最大泻量Q =1340 m3/s，相应下游最高1max洪水位74.3m。通过校核洪水位流量时，溢洪道最大泄水量Qmax=1660m3/s，相 应下游最高洪水位75.0m。3 枢纽组成建筑物1) 大坝：布置在 1坝轴线上；2) 溢洪道：堰顶高程为 107.50m；3) 水电站：装机容量为9000千瓦，三台机组，厂

8、房尺寸为30X9平方米；4) 灌溉：主要灌溉区位于河流右岸，渠首底高程102m，灌溉最大引用流量8.15 m3/s，相应最大渠道水深1.75m，渠底宽为3.5m，渠道边坡1： 15) 水库放空遂洞：为便于检修大坝和其他建筑物，拟利用导流遂洞做放空洞， 洞底高程为70.0m，洞直径为3.5m；6) 筏道：为干筏道，上游坡不陡于 1：4，下游坡不陡于 1：3，转运平台高程 115.0m，平台尺寸为30X 30m2o4 筑坝材料枢纽大坝采用当地材料筑坝，根据初步勘察，土料可才用坝轴线下游1.53.5 公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般土质尚佳，可做筑坝之 用、。砂料可在坝轴线下游13公里

9、河滩范围内及平山河出口出两岸河滩开采。石料可利用采石场开采，采石场可利用坝 22 下游左岸山沟较合适，其石质为石 灰岩、砂岩，质量较好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开采。1) 土料：主要有粘土和壤土，可采用坝下游1.53.0公里丘陵区与平原地带 的土料，且储量很多，一般土质尚佳，可做筑坝之用。起性能见附表 1；2) 砂土：从坝下游 0.53.5 公里河滩上开采，储量多，可供筑坝使用，其性 能见附表2 ；3) 石料：可在坝址下游附近开采，石质为石灰岩及砂岩，质地坚硬，储量丰富， 便于开采，其性能见附表 3。附表 1 土料特性表土壤类别干容重丫 c(KN/m3)最优含 水率 (%)空隙率n(%)

10、内摩擦角粘着力(Kp )a渗透系数K(cm/s)粘土15.4254018 30371X10 -6壤土15.814.541.723 41121X10 -5坡土16.022.539.8X9 X9 湿干 o O2 32 37.5 (湿)1X10 -3附表 2 砂土特性表土壤 类别干容重Yc(KN/m3)空隙率n (%)内摩擦角渗透系数K (cm/s)浮容重丫 (KN/m3)砂土1640.6301X10 -210.06附表 3 石料特性表干容重(KN/m3)c空隙率n (%)内摩擦角1.83.338二 枢纽布置(一) 工程等别及建筑物级别1. 水库枢纽建筑物组成 根据水库枢纽的任务，该枢纽组成建筑物包

11、括：拦河大坝、溢洪道、水电站建筑 物、灌溉渠道、水库放空隧洞(拟利用导流洞作放空洞)、筏道。2. 工程规模 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 工程规模如下：(1) 各效益指标等别：根据枢纽灌溉面积为20万亩，属III等工程；根据电 站装机容量9000千瓦即9MW，小于10MW,属V等工程；根据总库容为2.00亿 m3,在101.0亿m3，属II等工程。(2) 水库枢纽等别：根据规范规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效 益指标分属不同等别时，整个工程的等别应按其最高的等别确定，故本水库枢纽 为II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，1

12、1等工程的主要 建筑物为2级水工建筑物，所以本枢纽中的拦河大坝、溢洪道、水电站建筑物、 灌溉渠道，水库放空隧洞为2级水工建筑物；次要建筑物筏道为3级水工建筑物。(二) 各组成建筑物的选择1. 挡水建筑物型式的选择 在岩基上有三种类型：重力坝、拱坝、土石坝。(1) 重力坝方案 从枢纽布置处地形地质平面图及1#坝轴线地质剖面图上可以看出，坝址基 岩为上部为五通砂岩，下面为石英砂岩和砂质页岩，覆盖层沿坝轴线厚1.5 5.0m，五通砂岩厚达3080m，若建重力坝清基开挖量大，目前C城至坝址尚无 铁路、公路通行，修建重力坝所需水泥、钢筋等材料运输不方便，且不能利用当 地筑坝材料，故修建重力坝不经济。(2

13、) 拱坝方案 修建拱坝理想的地形条件是左右岸地形对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的河谷段；而且坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。 该河道弯曲相当厉害，尤其枢纽布置处更为显著形成S形，1#坝址处没有雄厚的 山脊作为坝肩，左岸陡峭，右岸相对平缓，峡谷不对称，成不对称的“U”型， 下游河床开阔，无建拱坝的可能。(3) 土石坝方案 土石坝对地形、地质条件要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，且施工技术简单，可实行机械化施工，也能充分利用当地建筑材料，覆盖层也不必挖去， 因此造价相对较低，所以采用土石坝方案。2. 泄水建筑物型式的选择土石坝最适合采用岸边溢洪道进行泄洪，在坝轴线下游

14、300m处的两岸河谷 呈马鞍形，右岸有马鞍形垭口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽与堰上水流方向 一致，水流平顺，泄洪能力大，结构简单，运行安全可靠，适用于各种水头和流 量。3. 其它建筑型式的选择（1）灌溉引水建筑物 采用有压式引水隧洞与灌溉渠首连接。进口设有拦污栅、进水喇叭口、闸门 室及渐变段；洞身采用钢筋混凝土衬砌；出口段设有一弯曲段连接渠首，并采用 设置扩散段的底流消能方式。主要灌区位于河流右岸，渠首底高程102m，灌溉 最大引用流量8.15m3/s,相应渠道最大水深1.75m,渠底宽3.5m,渠道边坡1 ： 1。（2）水电站建筑物 因为土石坝不宜采用坝式水电站，而宜采用引水式发电，所以这

15、里用单元供水式引水发电。（3）过坝建筑物主要是筏道，采用干筏道。起运平台高程115.00m平台尺寸为30X20m2,上 游坡不陡于1： 4，下游坡不陡于1： 3。（4）施工导流洞及水库放空洞 施工导流洞及水库放空洞，均采用有压式。为便于检修大坝和其它建筑物，拟利用导流隧洞作放空洞，洞底高程为70.00m，洞直径为3.50m。（三）枢纽总体布置方案的确定 挡水建筑物土石坝（包括副坝在内）按直线布置在河弯地段的 1#坝址 线上，泄水建筑物溢洪道布置在大坝右岸的天然垭口处；灌溉引水建筑物 引水隧洞紧靠在溢洪道的右侧布置；水电站建筑物引水隧洞、电站厂房、 开关站等布置在右岸（凸岸），在副坝和主坝之间，厂房布置在开挖的基岩上， 开关站布置在厂房旁边；施工导流洞及水库放空洞布置在左岸的山体内。综合考 虑各方面因素，最后确定枢纽布置直接绘制在蓝图上（地形地质平面图）。三 土坝设计（一） 坝型选择影响土石坝坝型的因素有：坝高；建筑材料