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1、水工建筑物实训报告专 业：水利水电工程与管理班 级： 2011 秋姓 名：庆安水库位于睢宁县城北15km，废黄河南堤下，库区东、南、西三面筑坝，北面紧靠废黄河南堤, 是一座中型平原水库，地处 8地震烈度区，设计最高调蓄洪水位，汛限水位，兴利水位。总库容6030 万m3,其中调洪库容2190万m3,兴利库容4770万m3,死库容30万m3。该库于1958年3月兴建， 1959年建成。设计灌溉面积10000公顷，实际灌溉面积7467公顷。水源为废黄河滩面降雨径流和古邳 抽水站抽引民便河之水，水库建成以来，改善了睢宁县庆安、姚集、梁集、魏集、睢城、古邳等镇的水 利条件，实现灌溉水源的年调节，缓解了睢
2、宁县用水矛盾，且能在大旱之年为全县大部提供抗旱水源， 结合水产养殖等综合利用方面，都发挥了很大作用。（一）地质条件根据1997年7月徐州市水利建筑设计研究院提供的庆安水库工程地质勘察报告。勘探深度内 各土层自上而下大致可分为 4层，各土层分述如下：（1）、粉砂：黄色粉砂、粉土，砂壤土，层底高程，中间夹23层黄褐色薄层粘土，上部松散， 中下部稍密中密，厚，水闸基底，该层为持力层，建议承载力标准值100kPa，但该层防渗抗冲能力较 差。（2）、粉砂：灰色粉砂，稍密中密，厚，层底高程，建议承载力标准值13OkPa。（3）、重壤土：黄色、褐黄色重壤土、粘土，可塑，厚，层底高程，建议承载力标准 180k
3、Pa。（ 4）、粉质粘土：黄色、褐黄色粉质粘土，重壤土，可塑硬塑，含砂礓，揭露厚度，建议承载力 标准值 310kPa。回填土资料：Y =m3, y =20kN/m3,C=0kPa,=26。自然m（二）水文气象 睢宁县地处北温带，属暖温带半湿润季风气候区，气候温和，光照充足，春夏秋冬四季分明， 降水量较为充沛。春季： 3至5月，气温回升快，以冷干风为主，蒸发强，常出现旱情；夏季： 6至8 月，天气炎热，降雨其中，多暴雨，易形成洪涝；秋季： 9至11月，晴朗少雨，光照少，气候宜人；冬 季： 12至2月，寒冷少雨。日照：近40年，全境年均日照 2366 小时，为可照时数的54%。气温：多年平均气温，
4、其中 1月份平均气温， 7月份平均气温，极端最高气温，发生在1955年6月 19 日，极端最低气温，发生在1969年2月 6日。霜期：多年平均无霜期206天，最多无霜期246天，发生在1977年，最少无霜期180天，发生在 1962年。初霜期一般在10月 30日左右出现，最早出现的初霜期是1962年10月 15日。终霜期一般发 生在4月 6日前后，最早终霜期发生在1967年3月 10日，最迟终霜期为5月 4日。风：夏季多东南风，春秋冬三季多东北风。多年平均风速米/秒左右。 5月中旬至6月上旬常发生干 热风，每年平均次，天，对小麦后期正常灌浆影响较大。降水：根据睢宁县气象站1951 年至1990
5、年降水资料统计， 40年年平均降水量毫米（多年平均869 毫米），最大降水年份发生在1963年，降水量为1360毫米，最少降水年份发生在1988年，降水量为毫米。40 年中年降水量超过 1000 毫米的年份有8 年，占20%，平均5年一遇；低于600 毫米的有2年， 占 5%，平均 20 年一遇；低于 700 毫米的有 11 年，占%，平均 4 年一遇。 40 年中降水量最多的月份为 7 月，平均月降水量毫米，占 40 年年平均降水量的 % ，其中月降水量最多的为 1982 年的 7 月，月降水 量 522 毫米，占全年降水量毫米的 %。蒸发量：根据睢宁县14年E601型水面蒸发资料，多年平均
6、水面蒸发量为毫米，年蒸发量最大值为 毫米，出现在1976年，年蒸发量最小值为毫米，出现在1991年。水文地质：庆安水库所在区域内地下水共有 5 个含水层，地下水埋深一般在米左右，地下水位平均 高程米。222 水位资料根据防洪标准（GB-50201-94），水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规 定，水库工程等别为III级。相应建筑物按III建筑物考虑。工况闸上水位（废黄河）闸下水位（水库侧）备注孔径设计设计（50年一遇）Q=160m3/s校核（300年一遇）Q=160m /s消能设计设计10160m3/s设计2水库清淤校核10160m3/s稳定验算设计校核1引水校核223地
7、震期地震烈度8度，动峰加速度（一）闸底地下轮廓线的布置为。L=9 X 一=（2）防渗设备 由于闸基土质以粉砂为主，防渗设备采用混凝土铺盖，闸底板上、下游侧设 置齿墙，并且设置板桩。（二）排水设备的细部构造1、排水设备的作用 采用排水设备，可降低渗透水压力，排除渗水，避免渗透变形，增加下游的稳定性。排水的位 置直接影响渗透压力的大小和分布，应根据闸基土质情况和水闸的工作条件，做到即减少渗压又避 免渗透变形。2、排水设备的设计（1）水平排水 水平排水为加厚反滤层中的大颗粒层，形成平铺式。反滤层一般是由23 层 不同粒径的砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐
8、层增大。反滤层的材料应该是能抗风化的砂石料，并满足：被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层；各层的 颗粒不得发生移动；相邻两层间，较小一层的颗粒不得穿过较粗一层的空隙；反滤层不能被阻塞， 应具有足够的透水性，以保证排水通畅；同时还应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间 的推移和环境的改变而变差。本次设计中的反滤层由碎石，中砂和细砂组成，其中上部为20cm厚的碎石，中间为10cm厚 的中砂，下部为10cm厚的细砂。图2反滤层构造图 （单位：cm）（2）铅直排水设计本工程在护坦的中后部设排水孔，孔距为2m,孔径为10cm，呈梅花形 布置，孔下设反滤层。（3）侧向排水设计 侧向防渗排水布置（包括刺墙、
9、板桩、排水井等）应根据上、下游水位， 墙体材料和墙后土质以及地下水位变化等情况综合考虑，并应与闸基的防渗排水布置相适应，在空 间上形成防渗整体。在消力池两岸翼墙设23层排水孔，呈梅花形布置，孔后设反滤层，排出墙后的侧向绕渗水流。3、止水设计凡具有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直和水平止水两种。前者设在闸墩中间，边 墩与翼墙间以及上游翼墙铅直缝中；后者设在粘土铺盖保护层上的温度沉陷缝、消力池与底板温度 沉陷缝、翼墙、消力池本身的温度沉降缝内。在粘土铺盖与闸底板沉陷缝中设置沥青麻袋止水。图 3 止水详图 （单位： cm）（三）防渗计算1、渗流计算的目的：计算闸底板各点渗透压力；验算地基土在
10、初步拟定的地下轮廓线下的渗 透稳定性。2、计算方法有直线比例法、流网法和改进阻力系数法，由于改进阻力系数法计算结果精确， 采用此种方法进行渗流计算。3、计算渗透压力（1）地基有效深度的计算。如=23.2 5ST根据公式（3）判断 S0，地基有效深度 Te 为Te二0.5X10二0.5X58二29 m,大于实际的地基透水层深度8m,所以取小值J二8m。（2）分段阻力系数的计算。通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域分成9 个典型段，如图 4 所示。其中 1、9 段为进出口段，用式（4）计算阻力系数；3、5、7 段为内部垂直段，用式（5）计算 相应的阻力系数；2、4、6、8 段为水平段，用式6计算相
11、应的阻力系数。各典型段的水头损失用 式（7）计算。结果列入（表1）中。 对于进出口段的阻力系数修正，按公式计算，结果如表2 所示。图 4 渗流区域分段图 （单位： m）表 1 各段渗透压力水头损失分段编号分段名称进口水平0垂直水平00垂直水平垂直水平00出口合计H=H= 8. 5表2 进出口段的勺阻力系数修正表段另UAh进口段出口段（3）计算各角点的渗透压力值。用表 1 计算的各段的水头损失进行计算，总的水头差为正常挡水期的上、下游水头差。各段后 角点渗压水头=该段前角点渗压水头此段的水头损失值，结果列入表3。表3闸基各角点渗透压力值HHHHH6HHH9Hio4）验算渗流逸出坡降。J =么=0
12、486 = 0.324出口段的逸出坡降为J0.50 0.60 /S1.5，小于壤土出口段允许渗流坡降值查表得），满足要求，不会发生渗透变形。绘制闸底板的渗透压力分布图5。由于本设计水 门局部开启 象，需设置 采用闸前水为了图5闸底板下渗透压力分布图（单位：m）（四）消能防冲设计的控制情况闸位于平原地区，&河冲刷能力较低，所以采用底流式消能。位或校核水位时i闸门全开渲泄洪水，为淹没出流无需消能。闸前为正常高水位，部分闸，只宣泄较小流量时，卞流水位不高，闸下射流速度较大，才会出现严重的冲刷河床现施。为了保证无论何种开启高度的情况下均能发生淹没式水跃消能，所以寻部开启情况，作为消能防冲设计的控制情况
13、。相应的消 深H=程造价，确保水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本次设计按1、3、5、7孔对称方式开启，分别对不同开启孔数和开启度进行组合计算，找出消力池池深和池长的控制条件。 按公式计算结果列入表1。表1 消力池池深池长估算表开 启开 启收缩 系数泄 流单 宽收缩 水深跃 后下游 水深流 态消力池尺寸备注孔 数n高 度量流 量qh水 深 叮H判 别池 深d池 长水 跃 长144自 由 出 流LV607391池深控 制122限开3131淹 没 出 流181217273366通过计算，为了节省工程造价，防止消力池过深，对开启1 孔开启高度为米限开，得出开启1 孔开启高度为 2 米为消力池的池深控制条件。（五）消力池尺寸及构造1、消力池深度计算根据所选择的控制条件，估算池深为2m,用公式计算挖池后的收缩水深h和相应的出池落差CAZ及跃后水深h，验算水跃淹没系数符合在之间的要求。C2、消力池池长根据池深为2m,用公式计算出相应的消力池长度为32mo3、消力池的构造 采用挖深式消力池
