E江水利枢纽工程毕业设计说明书

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1、河海大学函授本科级毕业设计说明书 设计题目: 江水利枢纽设计 专业年级: 河海水工级 学 号: 姓 名: 曾致雷 指导老师: 郭海庆 福建水利电力职业技术学院继教中心年月目 录、综合说明工程概况 水文 工程地质与水利枢纽选址 新建水利枢纽的必要性大坝设计泄水建筑物设计施工组织设计、水文流域概况气候特性 水文特性设计洪水 调洪演算、工程地质与水利枢纽工程选址 工程概况工程地质水利枢纽工程选址、新建水利枢纽的必要性、大坝设计 土石坝坝型的选型大坝轮廓尺寸的拟定 大坝防渗体 土料设计 渗流计算 渗透稳定验算 稳定计算 基础处理部分 坝肩处理 细部构造设计、泄水建筑物设计泄水方案选择 隧洞选择与布置

2、隧洞的体型设计 隧洞的水力计算 隧洞的细部构造放空洞设计、施工组织设计 施工导流计划施工控制性进度大坝施工控制性进度施工程序安排 附图：（）江水利枢纽平面布置图； （）江大坝横断面图、江大坝纵断面图； （）江大坝局部详图； （）泄水建筑物； （）江水利枢纽施工总平面布置图。、综合说明工程概况江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约，流域面积，在坝址以上流域面积为。流域内大部分为山岭地带，山脉和盆地交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大。因山脉连绵，致使流域内交通不便，居民较少，全区农田面积仅

3、占总面积的，林木面积约占全区的，其种类有松、杉等。其余为荒山及草皮覆盖。江水利枢纽系防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用的水利工程，该水利枢纽工程由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、引水隧洞、发电站等建筑物组成。该工程建成以后，可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁，根据下游防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为，本次经调洪计算年一遇设计洪水时，下泄洪峰流量为。原年一遇设计洪峰流量为，水库消减洪峰流量；其发电站装机为，共；建成水库增加保灌面积万亩，正常蓄水位时，水库面积为。本工程为发展养殖创造了有利条件。 挡水建筑物土坝挡水建筑物按直线布置，土坝布置在河弯地段上。 泄水建筑物泄洪隧洞泄洪采用隧洞方案，

4、为缩短长度、减小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸（右岸），这样对流态也较为有利，考虑到引水发电隧洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以远离坝脚和厂房为宜，为减少泄洪时影响发电，进出口相距以上，冲沙放空洞位于泄洪隧洞与水电站引水隧洞之间。 水电站建筑物引水隧洞、电站厂房布置于凸岸，在泄洪隧洞与大坝之间，由于风化岩层较深，厂房布置在开挖后的坚硬玄武岩上，开关站布置在厂房旁边。 水文江所在区域年平均气温约为，最高气温为，发生在月份，最低气温为，发生在月份。最大年降水量可达，最小为，多年平均降水量为。气候特征是冬干夏湿，每年月至次年和月特别干燥，其相对湿度为之间，夏季因降雨日数较多，相对湿度随之增大，一般变化范围为

5、。江属典型山区河流，洪水暴涨暴落。根据资料统计分析得年一遇设计洪峰流量为，年一遇校核洪峰流量为。 工程地质与水利枢纽选址 工程地质坝址位于江中游地段的峡谷地带，河床比较平缓，坡降不太大，两岸高山耸立，构成高山深谷的地貌特征。（）坝址区地层以玄武岩为主，间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿过。（）坝址附近无大的断层，但两岸露出的岩石，节理特别发育。 （）本区地形高差大，表流占去大半，缺乏强烈透水层，故地下水不甚丰富，对工程比较有利。（4） 该场地的抗震设防烈度为度，基岩与混凝土之间的摩擦系数取。水利枢纽选址通过各种不同的坝型进行定性的分析比较，综合考虑地形条件、地质条件、建筑材料、施工条件、综合效益等因

6、素，最终选择土石坝的方案。根据工程功能以及满足正常运行管理要求，该枢纽由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、水电站（包括：引水隧洞、调压井、压力管道、电站厂房、开关站）等建筑物组成。本次根据工程经济性、正常运行安全稳定性以及地形地质条件等各方面因素要求，并且将冲沙放空洞和泄洪隧洞与施工导流隧洞相结合对枢纽建筑物进行了布置。 新建水利枢纽的必要性江水利枢纽系防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用的水利工程，该水利枢纽工程由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、引水隧洞、发电站等建筑物组成。该工程建成以后，可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁。水库建成增加保灌面积万亩，为发展养殖创造了有利的条件。大坝设计根据方案比

7、较分析，斜心墙坝综合了心墙坝与斜墙坝的优缺点，斜心墙有足够的斜度，能减弱坝壳对心墙的拱效应作用；斜心墙坝对下游支承棱体的沉陷不如斜墙那样敏感，斜心墙坝的应力状态较好，本次设计大坝坝型采用粘土斜心墙坝。根据计算大坝坝顶高程由校核情况控制为，取。最大坝高为，大于，属高坝，故综合各方面因素可取该土石坝坝顶宽度为。根据规范规定与实际结合，上游坝坡上部取，下部取，下游自上而下均取，下游在、高程处各变坡一次。在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置宽的马道（戗道）以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通、观测、检修之用，综合上述等各方面因素其宽度取为。本次设计，大坝坝脚排水体采用棱体排水措施，按规范棱

8、体顶面高程高出下游最高水位为原则，校核洪水时下游水位可由坝址流量水位曲线查得为，最后取棱体顶面高程为，堆石棱体内坡取，外坡取，顶宽，下游水位以上用贴坡排水。大坝坝体防渗采用粘土斜心墙，坝基采用混凝土防渗墙。泄水建筑物设计坝址地带河谷较窄，山坡陡峻，山脊高，经过比较枢纽布置于河弯地段。由于两岸山坡陡峻，无天然垭口如采取明挖溢洪道的泄洪方案，开挖量大，造价较高，故采用了隧洞泄洪方案。隧洞布置于岸（右岸），采取“龙抬头”无压泄洪的型式与施工导流洞结合。为满足水库放空水位的要求，还与导流洞结合设置了放空洞。根据调洪演算和计算比选确定溢流孔口尺寸洞身尺寸为，根据以往经验溢流孔口后以坡度连接，反弧段以半径

9、圆弧相连接，见图隧洞纵坡面布置。施工组织设计本工程拟定年开工，从截流开始到大坝填筑完毕计年，在现有施工能力及保证质量的前提下，尽可能缩短工期，提早发挥效益。()截流和拦洪日期.针对该河流的水文特性，月开始流量明显下降，此时水深只有左右，因此，设计截流日期定为年月日日。实际施工中，根据当时的水文、气象条件及实际水情进行调整。年月洪水期开始，围堰开始拦洪，围堰上升速度应以抢修到拦洪水位以上为原则。()封孔及发电日期，鉴于流量资料不足。为安全起见在大坝上升至泄洪隧洞进口高程以后进行封孔。斜心墙坝填筑要求粘土与砂砾同时上升。施工进度由粘土上升速度控制。按月的速度上升，至泄洪洞高程()需月，即到年月。因

10、此定在年月日进行封孔蓄水。水库蓄水过程一般按的保证率的流量过程线来预测，初始发电水位为工作水深，即。根据计算从月日封孔蓄水，到月底即可蓄到初始发电水位。因此第一台机组发电日期定为年月日。实际发电日期根据当时水文、气象条件及水情进行调整。()大坝竣工日期。按月的速度上升，在年底实现大坝填筑完成。、水文流域概况江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约，流域面积，在坝址以上流域面积为。江流域大部分为山岭地带，山脉和盆地交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大。冲积层较厚，两岸有崩塌现象。本流域内因山

11、脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占总面积的，林木面积约占全区的，其种类有松、杉等。其余为荒山及草皮覆盖。气候特性 气温年平均气温约为，最高气温为，发生在月份，最低气温为，发生在月份。各月平均气温见表，平均温度的天数见表。月平均气温统计表表 月份年平均平均气温()平均温度日数表 日数 月份平均温度 湿度：本区域气候特征是冬干夏湿，每年月至次年和月特别干燥，其相对湿度为之间，夏季因降雨日数较多，相对湿度随之增大，一般变化范围为。 降水量：最大年降水量可达，最小为，多年平均降水量为。各月降雨天数见表。各月降雨日数统计表表 月份日数平均降雨量 风力及风向：一般月风力较大，实测最大风速为，相

12、当于级风力，风向为西北偏西。水库吹程为。 水文特性江径流的主要来源为降水，在此山区流域内无湖泊调节径流。根据实测短期水文气象资料研究，一般是每年五月底至六月初河水开始上涨，汛期开始，至十月以后洪水下降，则枯水期开始，直至次年五月。江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦，具有山区河流的特性，实测最大流量为 ，而最小流量为 。（）年日常径流：坝址附近水文站有实测资料年，参考临近测站水文记录延长后有年水文系列，多年年平均流量为。（）洪峰流量：经频率分析，求得不同频率的洪峰流量如表。各月不同频率的洪峰流量见表。不同频率洪峰流量表 频率流量（）各月不同频率洪峰流量（单位：）表 月频率（）固体径流：江为山区性河流，

13、含沙量大小均随降水强度及降水量的大小而变化，平均含沙量达。枯水极少，河水清澈见底，初步估算年后坝前淤积高程为。设计洪水 防洪标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准（）和防洪标注（）的规定，确定本工程等别为等，永久性建筑物的主要建筑物级建筑物，次要建筑物为级，临时性建筑物级别为级。土坝的防洪标准采用年一遇设计，年一遇校核，水电站厂房防洪标准采用年一遇设计，年一遇校核。临时性建筑物防洪标准采用年一遇标准。 设计洪峰流量 本河流属典型山区河流，洪水暴涨暴落。 根据资料统计分析得年一遇设计洪峰流量为，年一遇校核洪峰流量为。 设计洪水过程线根据资料现有设计洪峰流量和坝址处水文站的单位洪水流量过程线，故本

14、次设计洪水过程线采用以洪峰控制的同倍比放大法对典型洪水进行放大，分别得设计洪水与校核洪水过程线。设计洪水过程线成果见表。江水利枢纽工程坝址处设计洪水过程线表 时段（）典型洪水设计洪水校核洪水时段（）典型洪水设计洪水校核洪水 （） 洪量（万） 倍比 调洪演算 库容曲线该水库库容曲线根据提供的曲线图量算得高程、容积、面积表见表。江水库高程容积面积表表 高程（）库容（万）面积（）高程（）库容（万）面积（） 泄洪方式本枢纽拦河大坝初定为土石坝，故需另设坝外泄洪建筑物。根据地质资料显示坝址两岸山坡陡峻，故开挖开敞溢洪道的将可能造成开挖量太大而不经济，因而可采用隧洞泄洪，并可以考虑与施工导流结合。泄洪隧洞

15、采用无压流，由于受地形条件影响，又需要满足无压要求，故避免闸门做大而不经济和方便运行管理，进口采用型实用堰。 防洪限制水位及水库运用方式根据资料分析计算该水库正常蓄水位为，该水库防洪限制水位取与正常水位重合。水库运用方式：洪水来临之前用闸门控制关水，当洪水来临时，并且库水位涨到防洪限制水位时，开闸泄洪，起始由于来量较小，可以控制下泄流量等于来流量，水库保持汛前限制水位不变，当来水流量继续加大，无法保持汛限水位不变时，则闸门全开，下泄流量随水位的升高而加大，流态为自由泄流。 泄洪能力本次根据确定的泄洪方式，进行泄流能力分析，根据无压隧洞自由计算其过流能力，泄流公式按下式计算。自由出流系数，取；溢

16、流孔宽；，堰上水头，考虑上游堰前水域开阔，取。江水库泄洪设施不同方案的泄流能力曲线见表。江水库泄洪设施不同方案的泄流能力曲线表表 堰顶水头()泄流量()堰顶水头()泄流量()堰顶水头()泄流量() 调洪演算根据地形和地质资料泄洪洞布置时进口地高程为可取，而水库汛限水位取等于正常蓄水位为，因此需要确定泄洪洞进口堰顶高程，以满足泄洪洞产生无压过流以、工程经济性和下游防洪限制泄量的要求，本设计拟订五组方案进行比较，调洪演算成果见表。调洪演算成果表表方案堰顶高程（）洞宽（）工况下泄流量（）库容（万）库水位（）一设计 校核 二设计 校核 三设计 校核 四设计 校核 五设计 校核 方案选择根据以上方案只有

17、一、五能满足泄流量，因而需对一、五方案的技术经济进行比较，同时也应结合导流问题。一、五两方案堰顶高程均为，第五方案虽然库水位较低，但是与第一方案相比相差甚小，而洞宽相对较大，会增大溢洪道开挖工程量，故选择第一方案较为合适，即堰顶高程为，溢流孔口净宽,设计水位，校核水位，设计泄洪流量,校核泄洪流量。、工程地质与水利枢纽工程选址工程概况江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约，流域面积，在坝址以上流域面积为。江水利枢纽系防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用的水利工程，该水利枢纽工程由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、引水隧洞、发电站等建筑物组成。该工程建成以后，可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁。

18、建成水库增加保灌面积万亩，正常蓄水位时，水库面积为。本工程为发展养殖创造了有利条件同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。工程地质 水库地质库区内出露的地层有石灰岩、玄武岩、火山角砾岩与凝灰岩等。经地质勘探认为库区渗漏问题不大，但水库蓄水后，两岸的坡积与残积等物质的坍岸是不可避免的，经过勘测，估计可能坍方量约为万立米。 坝址地质 坝址位于江中游地段的峡谷地带，河床比较平缓，坡降不太大，两岸高山耸立，构成高山深谷的地貌特征。坝址区地层以玄武岩为主，间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿过，对其岩性分述如下：（）玄武岩：一般为深灰色、灰色、含有多量气孔，为绿泥石、石英等充填，成为杏仁状构造，并间或有方解石

19、脉、石英脉等贯穿其中，这些小岩脉都是后来沿裂隙充填进来的。坚硬玄武岩应为不透水层，但因节理裂缝较发育，透水性也会随之增加，其矿物成份为普通辉石、检长石，副成分为绿泥石、石英、方解石等，由于玄武岩成分不甚一致，风化程度不同，力学性质也不同，可分为坚硬玄武岩、多气孔玄武岩、破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和全风化玄武岩等，其物理力学性质见表和表。渗透性：经试验得出值为米 昼夜。坝基岩石物理力学性质试验表表 岩石名称比重容重 （）建议采用抗压强度（）半风化玄武岩破碎玄武岩火山角砾岩软弱玄武岩坚硬玄武岩多气孔玄武岩全风化玄武岩物理力学性质试验表表 天然含水率（）干容重（）比重液限塑限塑性指数压缩系

20、数浸水固结快剪（）（）内摩擦角 凝聚力（） （）火山角砾岩：角砾为玄武岩，棱角往往不明显，直径为，胶结物仍为玄武岩质，胶结紧密者抗压强度与坚硬玄武岩无异，其胶结程度较差者极限抗压强度低至。（）凝灰岩：成土状或页片状，岩性软弱，与近似，风化后成为碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。（）河床冲积层：主要为卵砾石类土，砂质粘土与砂层均甚少，且多呈透镜体状，并有大漂石掺杂其中。卵砾石成分以玄武岩为主，石灰岩与砂岩占极少数。沿河谷内分布：坝基部分冲积层厚度最大为，一般为左右；靠岸边最少为几米。颗粒组成以卵砾石为主，砂粒和细小颗粒为数很少。卵石最小直径一般为；砾石直径一般为毫米；砂粒直径；细小颗粒小于。见

21、表。（）冲积层的渗透性能：经抽水试验后得，渗透系数值为 。 （）坡积层：在水库区及坝址区山麓地带均可见到，为经短距离搬运沉积后，形成粘土与碎石的混合物质。 地质构造 坝址附近无大的断层，但两岸露出的岩石，节理特别发育。可以分为两组，一组走向与岩层走向几乎一致，即北东方向，倾向西北；另一组的走向与岩层倾向大致相同。倾角一般都较大，近于垂直，裂隙清晰，且为钙质泥质物所充填。节理间距，密者即有一条，疏者即有一条，所以沿岸常见有岩块崩落的现象。上述节理主要在砂岩、泥灰岩与玄武岩之类的岩石内产生。冲积层剪力试验成果表表 土壤 名称代号 项目计算值容重（控制）（）含水量（控制）三轴剪力（块剪）应变（拉制）

22、（浸水固结快剪）内摩擦角凝聚力（）内摩擦角凝聚力（）含中 量细 粒的 砾石次数最大值最小值平均值小 值平均值备注三轴剪力土样系筛去大于颗粒后制备的。试验时土样的容重为控制容重。应变控制土样容重系筛去大于颗粒后制备的。以上两种试验的土样系扰动的。 水文地质 本区地形高差大，表流占去大半，缺乏强烈透水层，故地下水不甚丰富，对工程比较有利。根据压水试验资料，玄武岩的透水性不同，裂隙少、坚硬完整的玄武岩为不透水层，其压水试验的单位吸水量小于 ()。夹于玄武岩中的凝灰岩，以及裂隙甚少的火山角砾岩都为不透水性良好的岩层。至于节理很发育的破碎玄武岩、半风化与全风化玄武岩都是透水性良好的岩层。正因为这些隔水的

23、与透水的玄武岩存在，遂使玄武岩区产生许多互不连贯的地下水。一般砂岩也是细粒至微粒结构，除因构造节理裂隙较发育，上部裂隙水较多外，深处岩层因隔水层的层数多，难于形成泉水。石灰岩地区外围岩石多为不透水层，渗透问题也不存在。枢纽工程区地下水类型主要为孔隙型和基岩裂隙型潜水，坝区地下水活动受库水变化影响，其余地段的地下水活动主要受地形地貌和大气降水的控制，地下水向沟谷或河谷排泄。场地钻孔水受库水影响，有直接水力联系，本次勘察在水库采集两组地表水、两组孔内水水样进行水质简分析。根据水质简分析成果，按水利水电工程地质勘察规范（）有关规定，评价如下：场地地表水对混凝土结构具重碳酸型弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构

24、中钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。评定结果详见附表。应按国家标准工业建筑防腐蚀设计规范（）的规定采取相应的防护措施。地震按建筑抗震设计规范（ ）划分，该场地的抗震设防烈度为度，基岩与混凝土之间的摩擦系数取。水利枢纽工程选址 坝址及坝型选择（）选择坝址根据地质资料，经过比较选择地形图所示河弯地段作为坝址，并选择、两条较有利的坝轴线，两轴线河宽基本相近，因而大坝工程量基本相近，由地质剖面图上可以看出：剖面，河床覆盖层厚平均,河床中部最大达，坝肩除左右范围的风化岩外，还有数十条的破碎带，其余为坚硬的玄武岩，地质构造总体良好（对土石坝而言），剖面除与剖面具有大致相同厚度的覆盖层及风化岩外，底部玄武岩

25、破碎带纵横交错，若将坝建于此，则绕坝渗流可能较大，进行地基处理工程量会加大，综合考虑以上因素，坝轴线选择处。图 沿坝轴线方向的大坝断面地质剖面图（）坝型选择所选的坝轴线处河床冲积层较深，两岸风化岩石透水性大，基岩的强度较底，且不完整。从地质条件看不宜建拱坝及支墩坝。较高的混凝土重力坝也要求修建在岩石基础上，并且需要消耗大量水泥。土石坝适应地基变形能力较强，对地基的要求较低，并能就地取材。通过各种不同的坝型进行定性的分析比较，综合考虑地形条件、地质条件、建筑材料、施工条件、综合效益等因素，最终选择土石坝的方案。 枢纽布置根据工程功能以及满足正常运行管理要求，该枢纽由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、

26、水电站（包括：引水隧洞、调压井、压力管道、电站厂房、开关站）等建筑物组成。（）挡水建筑物土坝挡水建筑物按直线布置，土坝布置在河弯地段上。（）泄水建筑物泄洪隧洞泄洪采用隧洞方案，为缩短长度、减小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸（右岸），这样对流态也较为有利，考虑到引水发电隧洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以远离坝脚和厂房为宜，为减少泄洪时影响发电，进出口相距以上，冲沙放空洞位于泄洪隧洞与水电站引水隧洞之间。（）水电站建筑物引水隧洞、电站厂房布置于凸岸，在泄洪隧洞与大坝之间，由于风化岩层较深，厂房布置在开挖后的坚硬玄武岩上，开关站布置在厂房旁边。本次根据工程经济性、正常运行安全稳定性以及地形地质条件等各方面

27、因素要求，并且将冲沙放空洞和泄洪隧洞与施工导流隧洞相结合对枢纽建筑物进行了布置。枢纽平面布置见图。 、新建水利枢纽的必要性江水利枢纽系防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用的水利工程，该水利枢纽工程由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、引水隧洞、发电站等建筑物组成。该工程建成以后，可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁。水库建成增加保灌面积万亩，为发展养殖创造了有利的条件。 、大坝设计 土石坝坝型的选型影响土石坝坝型选择的因素很多，其主要影响因素有附近的筑坝材料、地形地质条件、气候条件、施工条件、坝基处理、抗震要求等。本次选择几种比较优越的坝型，拟订剖面轮廓尺寸，然后对工程量、工期、造价进行比较，最后选定

28、技术经济可靠合理的坝型。本设计限于资料只作定性的分析来确定土石坝坝型。土石坝按其施工方法可分为碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破堆石坝、水中倒土坝和水力冲填坝。从地形地质条件以及附近建筑材料来看本次设计坝型应选择碾压式土石坝。碾压式土石坝根据土料配置的位置和防渗体所用材料种类的不同，又分为均质坝和土质防渗体分区坝、非土质材料防渗体分区坝。均质坝材料单一，工序简单，但坝坡较缓，剖面大，工程量大，施工易受气候影响，冬季施工较为不便，坝体空隙水压力大。从本工程来看，经探明坝址附近可筑坝的土料只有万，远远不能满足均质坝填筑土料数量上的要求，因此从材料上考虑均质坝方案是不宜采用的。土质防渗体分区坝主要

29、有心墙坝、斜心墙坝、斜墙坝和多种土质坝等类型。心墙坝土质防渗体设在坝体中部，两侧为透水性较好的砂石料，该坝型粘性土料所占比重不大，施工受季节影响较小，但施工时心墙与坝体同时填筑，相互干扰较大。斜心墙坝和心墙坝基本类似，并且可以改善坝体应力状态，能显著减弱坝壳对心墙的“拱效应”，其抗裂性能优于心墙坝和斜墙坝。斜墙坝土质防渗体设在上游或接近上游面，该坝型斜墙与坝体施工干扰小，但其抗震性和适应不均匀沉降的性能不如心墙坝。由于该工程所在地区为地震烈度定为度，基岩与砼之间磨擦系数取，故不宜采用斜墙坝。多种土质坝施工工序复杂，相互干扰较大，施工易受气候影响，在此不予采用。非土质材料防渗体坝的防渗体一般有混

30、凝土、沥青混凝土或土工膜等材料组成，而其余部分由土石料组成，因工程附近建筑才来哦丰富，为就地取材不宜采取该坝型。由上述比较可以看出，斜心墙坝综合了心墙坝与斜墙坝的优缺点，斜心墙有足够的斜度，能减弱坝壳对心墙的拱效应作用；斜心墙坝对下游支承棱体的沉陷不如斜墙那样敏感，斜心墙坝的应力状态较好，因而最终采用斜心墙坝的方案。大坝轮廓尺寸的拟定大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程，坝顶宽度、上下游坝坡、防渗体等排水设备。 坝顶高程计算根据碾压式土石坝设计规范（）（以下简称“规范”）规定，坝顶高程分别按照正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高、设计水位加正常运用条件下的坝顶超高、校核水位加非常运用下的坝顶超高进行计

31、算，因该地区地震烈度为，故还需考虑正常蓄水位加非常运用时的坝顶超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四种工况最大值，同时并保留一定的沉降值。坝顶高程在水库正常运用和非常运用期间的静水位以上应该有足够的超高，以保证水库不漫顶，其超高值按下式计算：式中：最大波浪在坝坡上的爬高，；最大风壅水面高度，；安全加高，根据坝的等级，设计运用条件时取，非常运用条件是取；根据“规范”，计算大坝波浪爬高时，所采用设计风速：正常运用条件下为多年平均最大风速的倍，非常运用条件下，采用多年平均最大风速，根据气象资料统计，江水库多年平均最大风速为，最大吹程为。平均波高及平均波长按下式计算：式中：平均波高，；平均周期，；计算风

32、速，；风区长度，；水域平均水深，；重力加速度，取；平均波长，。平均波浪爬高参照“规范”附录计算，初步拟定水库大坝上游坝坡为，故波浪平均爬高按“规范”附录式计算：式中： 斜坡的糙率渗透性系数，护面类型为砌石护面确定； 经验系数，由风速、坡前水深、重力加速度所组成的无维量，查表得设计条件：；校核条件：； 斜坡的坡度系数。最大波浪在坝坡上的爬高设计值按级土石坝取累积概率爬高值计算。根据计算该水库在设计条件下和校核条件下的累积概率的经验系数值为。风浪壅高按下式计算：式中： 综合摩阻系数，计算时一般采用； 风向与水域中线的夹角；其他符号同前。根据以上公式及参数，坝顶超高计算成果见表。坝顶超高计算成果表表

33、 工 况水位()设计风速()平均波长()平均波高()平均波浪爬高()风浪壅高（）设计爬高()安全加高()坝顶超高()设计() 校核() 由于水库所在地区地震基本烈度，按水工建筑物抗震设计规范（），水工建筑物抗震计算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震区的地震涌浪高度，可根据设计烈度和坝前水深，一般涌浪高度为，该水库地震涌浪高度取用，不考虑地震作用的附加沉陷计算。根据碾压式土石坝设计规范（）第条规定，坝顶高程分别按以下运用情况计算，取其最大值：（）设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高：；（）正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高：；（）校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高：；（）正常蓄水位加非常运用条件

34、的坝顶超高，再加地震安全加高：。经计算可以看出该大坝坝顶高程由校核情况控制为，取。 坝顶宽度坝顶宽度主要取决于交通需要、构造要求和施工条件，同时还要考虑防汛抢险、防空、防震等特殊需要。根据“规范”规定，坝顶无特殊要求时，高坝的顶部宽度可选用，中低坝可选用。该水库挡水大坝坝基高程为，根据计算坝高为，大于，属高坝，故综合各方面因素可取该土石坝坝顶宽度为。 坝坡与戗道土石坝的坝面坡度取决于坝高、筑坝材料性质、运用情况、地基条件、施工方法及坝型等因素。一般是参考以建成类似工程的经验拟定坝坡，再通过计算分析，逐步修改确定。在满足稳定要求的前提下，应尽可能使坝坡陡些，以减小坝体工程量。根据规范规定与实际结

35、合，上游坝坡上部取，下部取，下游自上而下均取，下游在、高程处各变坡一次。在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置宽的马道（戗道）以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通、观测、检修之用，综合上述等各方面因素其宽度取为。 坝体排水由于本地区石料比较丰富，故采用堆石棱体排水比较适宜，另外采用棱体排水可以降低坝体浸润线，防止坝坡冻涨和渗透变形，保护下游坝址免受尾水淘刷，并可支撑坝体，增加下游坝坡的稳定性。按规范棱体顶面高程高出下游最高水位为原则，校核洪水时下游水位可由坝址流量水位曲线查得为，最后取棱体顶面高程为，堆石棱体内坡取，外坡取，顶宽，下游水位以上用贴坡排水。 大坝防渗体大坝防渗体的设计主

36、要包括坝体防渗和坝基防渗两个方面。 坝体的防渗坝体防渗的结构和尺寸必须满足减小渗透流量、降低浸润线控制渗透坡降的要求，同时还要满足构造、施工、防裂、稳定等方面的要求。该坝体采用粘土斜心墙，其底部最小厚度由粘土的允许坡降而定，本设计允许渗透坡降，上游校核洪水时承受的最大水头为，墙的厚度.参考以往工程的经验，斜心墙的顶部宽度取为（满足大于机械化施工要求），粘土斜心墙的上游坝坡的坡度为之间，有资料研究认为，斜心墙向上游倾斜的坡度为时较好，本次设计取为，下游坡度取为，粘土斜心墙的顶部高程以设计水位加一定的超高（超高）并高于校核洪水位为原则，最终取其墙顶高程为，经计算底宽为,大于.墙顶的上部留有的保护层

37、，并粘土斜心墙顶部向下游倾斜。 坝基防渗由坝址处地质剖面图，可知该坝基为砂砾石地基，对砂砾石地基防渗措施主要有开挖截水槽回填粘土、混凝土防渗墙、帷幕灌浆等措施。从材料来看由于附近粘土材料储量较少，故不适合采用粘土截水槽，又根据碾压式土石坝设计规范（），以内的砂砾石地基可采用混凝土防渗墙，由坝址处地质破面图，该坝基河槽段砂砾石最大层厚为，因此该坝基河床中部及两岸坡均采用混凝土防渗墙，根据水工建筑物教材，厚度取，防渗墙伸入坝体防渗体的长度不小于倍坝高，本次设计取，防渗墙布置在心墙底面中部偏上，根据“规范”规定墙体底部应深入岩基，本次设计取，岸坡混凝土防渗墙底高程沿岸坡逐渐变化 土料设计筑坝土料的实

38、际与土坝结构设计、施工方案以及工程造价有关，一般力求坝体内材料分区简单，就地、就近取材，因材设计。土料设计主要任务是确定粘壤土的填筑干容重、含水量，砾质土的砾石含量、干容重、含水量，砂砾料的相对密度和干容重等指标。 粘性土料设计粘壤土用南京水利科学研究所标准击实仪做击实试验求最大干容重、最优含水量（一般采用击，其击实功能为）。由于最优含水量随压实功能的大小而变，故在土料的设计中常根据土料的实际施工机具的压实功能，选择相应的最优含水量作为填筑土料的含水量。根据国内外的筑坝经验，常将粘土的填筑含水量控制在最优含水量的附近，其上下偏离最优含水量控制A。根据以上的击实次数和击实功能，得出的多组平均最大

39、干容重和平均最优含水量。设计干容重为：式中： 设计干容重，（）； 在相应击实功能下的平均最大干容重，（）； 施工条件系数（或称压实系数）。对于、级高坝，的值采用之间，三四级坝或低坝可采用，本设计取。粘性土的填筑含水量为： 式中：土的塑限；土的塑性指数；稠度系数，对高坝可取之间，低坝可取之间，本设计取。设计最优含水量为：用下述公式计算最大干容重作为校核参考：式中：土粒的比重；压实土的含气量，粘土可取，砂质粘土取，壤土可取，本设计取为。运用下式作校核：式中：土料场的自然干容重；对、级坝，还应该进行现场碾压试验，以便复核，并据以选定施工碾压参数。粘土料的设计成果见表粘性土料设计成果表表 料 场比重最

40、优含水量设计干密度（)塑限含水量填筑含水量自然含水量塑性指数孔隙此湿密度()浮密度()内摩擦角粘聚力() 渗透系数（） 土料的选用已经探明上下游共有个粘土料场，总储量为万，因地理位置不同，各料场的物理性质、力学性质、和化学性质也存在一定的差异，土料的采用以“近而好”为原则。根据上述土料物理力学性质从渗透系数的角度来看均满足规范要求，因为根据筑坝材料的填筑标准规定，渗透系数一般对均质坝不大于，对心墙或斜墙不大于。下和料场的塑性指数小于，从压的角度宜采用下和料场的粘土料，所以可将下和料场作为主料场，其余几个料场作为辅助料场。 坝壳砂砾料设计 坝壳砂砾料设计指标以相对密实度表示如下：，或式中：最大孔

41、隙比， ；最小孔隙比，； 填筑的沙、沙卵石、或地基原状沙、沙卵石的孔隙比，； 沙粒比重；最大干容重，由试验求得；最小干容重，由试验求得； 填筑的砂、砂卵石或地基原状砂、砂卵石的干容重。非粘性土料填筑一般要达到密实状态，对于砂土要求不小于；对于砂砾石，则依坝的级别而定，、级坝不小于，、级坝不小于。在地震区要求更高。一般沙砾料的干容重。砂砾料的设计成果见表砂砾料设计成果表表 料场不均匀系数大于砾石含量比重设计干容重设计孔隙比保持含水量湿容重浮容重内摩檫角粘聚力渗透系数综上所述，砂砾料的选用情况为：除料场的不均匀系数不满足要求外，其余几个料场，渗透系数、砾石含量、不均匀系数能满足要求，故而都可作为筑

42、坝的砂砾料。施工时可考虑上游料填在坝的上游测，下游砂砾料填在下游测，这样有利于施工，减小相对干扰。从颗粒级配曲线可以看出、料场级配较好，物理力学指标也较高，应优先采用。砂砾料场上下游共处，总量为万立方米，大坝工程在万立方米左右。用两个料场可能数量不足，可以、料场砂砾料作为辅助之用。 渗流计算土石坝的渗流计算主要确定坝体的浸润线的位置，为坝体的稳定分析和布置观测设备提供依据；同时确定坝体与坝基的渗透流量，以估算水库的渗漏损失，而且还要确定坝体和坝基渗流区的渗透坡降，检查产生渗透变形的可能性，以便取适合的控制措施。选择水力学方法解土坝渗流问题。根据坝内各部分渗流状况的特点，将坝体分为若干段，应用达

43、西定理近视解土坝渗流问题，计算假定任一铅直过水断面内各点渗透坡降均相等，计算简图如图。图 大坝纵断面地质剖面图图 断面图图 断面图图 断面图通过防渗体神流量：通过防渗体后渗流量：其中：防渗体渗透系数，；上游水深；逸出水深；防渗体有效厚度；防渗体等效和倾角；混凝土防渗墙渗透系数，；下游水深；冲积层厚度，取最大值；防渗墙厚度；防渗体后渗透系数，；冲积层渗透系数，；假设：不考虑防渗体上游侧坝壳损耗水头的作用；由于沙砾料渗透系数较大，防渗体又损耗了大部分水头，逸出水位与下游水位相差不是很大，认为不会形成逸出高度；对于岸坡断面，下游水位在坝底以下，水流从上往下流时由于横向落差，此时实际上不是平面渗流，但

44、计算仍按平面渗流计算，近似认为下游水位为零。由于河床冲积层的作用，岸坡实际不会形成逸出点，计算时假定浸润线末端即为坝趾。计算断面及计算情况的选择：对河床中间断面及左右对称的两典型断面、进行渗流计算，计算主要针对正常蓄水及设计洪水的工况进行。渗流计算结果见表。渗流计算成果表表 计算情况计算项目正常蓄水位设计洪水位上游水深（） 下游水深()逸出水深() 渗流量（）总渗流量（万） 渗透稳定验算斜心墙之后的坝壳，由于水头大部分在防渗体损耗了坝壳渗透坡降及渗透速度甚小，发生渗透破坏的可能性不大，而在防渗墙与粘土斜墙的接触面按允许坡降设计估计问题也不大。在斜墙逸出点渗透坡降较大，予以验算。渗透坡降的计算公

45、式：式中：上游水深减逸出水深；防渗体的平均厚度.计算成果见表：各种工况渗流逸出点坡降表 断 面计算情况正常设计正常设计正常设计坡降 填筑土料的安全坡降，根据实践经验一般为，故而认为渗透坡降满足要求，加上粘土斜心墙有反滤层，故而认为不会发生渗透破坏。综上所述：以斜心墙、混凝土防渗墙与两岸坝肩开挖风化岩填以粘土形成粘土截水墙的垂直防渗带作为防渗措施。总渗流在正常蓄水时为，设计洪水时为，与同类工程相比显然是很小的。在计算中并考虑绕坝渗流及岩基透水，混凝土防渗墙的渗透系数应取较大值，这样取值估计的渗流量可能大于实际渗流量，但坝的渗透坡降仍满足设计要求，说明取值合理。 稳定计算 计算方法按施工期、稳定渗

46、流期、库水位降落期三个控制时期核算土石坝的稳定。心（斜心）墙坝的上下游坝坡滑动时形成折线滑动面.部分浸水的非粘土坝坡，由于水位上下的土料容重不同，有水时j、值也有所降低，此时坝坡失稳时最可能的滑动面近乎折线。在滑动面上抗剪强度的发挥是一样的，安全系数的表示方式为 ； ； ； 上、下游坝坡折线滑动法计算上、下游坝坡稳定计算成果见表。大坝上下游坝坡稳定计算成果表表 部位计算工况上游水位（）下游水位（）最小安全系数（）规范值上游坡施工期坝高稳定渗流期水位降落期正常蓄水位地震下游坡稳定渗流期（正常）稳定渗流期（设计）稳定渗流期（校核）正常蓄水位地震 稳定成果分析根据计算成果表可看出大坝上下游坡稳定均满

47、足规范要求，由于上游坝坡较缓，稳定渗流期以及水位降低期，不考虑地震时，考虑地震时，；下游坡情况也类似，正常情况，校核情况，坝的稳定安全系数偏大，就此而言，可考虑加陡坝坡以减小工程量.鉴于各种因素考虑不全，实际安全系数可能要小些，故而不改变坝坡，维持原拟订的剖面。 基础处理部分 河床部分（）渗流控制方案条件允许时优先考虑垂直防渗方案。在透水层较浅（以下）时，可采用回填粘土截水槽方案，由于坝址处河床冲积层平均深，最大达，施工比较困难而不予采用.又由于河床有孤石，采用钢板桩也比较困难，造价也高。帐幕灌浆在此地存在可灌性问题。混凝土防渗墙方案，施工快、材料省、防渗效果好，对于这种深度透水层是比较合适的

48、，决定采用这种方案。按混凝土的允许坡降及水头定出厚度为.防渗墙深入河床冲积层，底部嵌入基岩，上部与斜心墙连接。由于防渗墙两侧冲积层易沉陷，引起防渗墙顶部粘土心墙与两侧粘土心墙的不均匀沉陷而导致裂缝。为此防渗墙顶部作成尖劈状，两侧以高塑性粘土填筑，伸入斜心墙深厚度已经确定为，底部深入基岩，尖劈顶宽宽，详见下文的构造设计。 （）防渗墙的型式、材料及布置根据以往经验，对于透水层厚度为的情况，采用槽板式混凝土防渗墙比较合适，设计中采用这种型式。混凝土防渗墙要求材料有足够的抗渗能力及耐久性，能防止环境水的侵蚀和溶蚀；有一定的强度，满足压应力、拉应力、剪应力等各项强度要求有良好的流动性、和易性以便在运输中

49、不发生离析现象.而且能在水下施工。防渗墙布置于斜心墙之下，从防渗角度来看偏上游为好，但从防裂角度看偏下游一侧好，综合考虑布置于心墙底面中心位置。 坝肩处理坝肩两岸为覆盖层及全风化岩石，深约，性质较差，为良好的透水料，底部为半风化岩石，性质良好，但由于节理的作用，透水性也较强。针对以上情况作以下处理，设置混凝土防渗墙至半风化岩基，与河床部分防渗墙相连，并在墙下设置灌浆孔，详见细部构造设计图。 细部构造设计 坝的防渗体，排水设备坝体防渗体内斜心墙，斜心墙上下游设置反滤层；坝基防渗体为防渗墙和粘土截水墙；坝体排水为棱体排水。在排水体与坝体、坝基之间设置反滤层；下游戗道设置排水沟，并在坝坡设置横向排水

50、沟以汇集雨水，岸坡与坝坡交接处也设置排水沟，以汇集岸坡雨水，防止雨水淘刷坝坡，见细部构造设计图。 反滤层设计（）设计标准.对于被保护土的第一层反滤料，考虑安全系数为，按太沙基准确定，即式中，为滤料粒径，小于该粒经土占总土重的，为被保护土粒径，小于该粒径的土占总土重的，为保护土粒径，小于该粒径的土占总土重的。第二层反滤料的选择也按上述办法进行。按此标准天然砂砾料不能满足要求，须对土料进行筛选。（）设计结果设计结果见表。反滤层设计成果表表 层数部位 第一层 第二层()厚度 ()()厚度 （)防渗体周边部位排水部位 护坡设计上游护坡用于砌石因其抵御风浪的能力较强，下游坝面直接铺上 的碎石作为护坡.上

51、游护坡由至坝顶做至死水位以下（加设计浪高），为方便起见做至高程，见细部构造设计图。 坝顶布置坝顶设置泥结石路面，坝顶向下游设横坡以便汇集雨水，并设置纵向排水沟，经坡面排水排至下游，坝顶设置栏杆以策安全，见细部构造详图。 、泄水建筑物设计泄水方案选择坝址地带河谷较窄，山坡陡峻，山脊高，经过比较枢纽布置于河弯地段。由于两岸山坡陡峻，无天然垭口如采取明挖溢洪道的泄洪方案，开挖量大，造价较高，故采用了隧洞泄洪方案。隧洞布置于岸（右岸），采取“龙抬头”无压泄洪的型式与施工导流洞结合。为满足水库放空水位的要求，还与导流洞结合设置了放空洞。 隧洞选择与布置枢纽布置于河弯地段，从地形上来看隧洞应当布置于这样不

52、仅工程量省，而且水力条件也较好。从地质来看这个山梁除表面有一层较深的风化岩外，下部大部分为坚硬玄武岩，强度较高，岩体中夹杂着几条破碎带，但走向大都与隧洞轴线成较大的角度。因此将泄洪洞、放空洞连同引水发电隧洞均布置于右岸凸出的山梁里面，见图水利工程枢纽布置。 隧洞的体型设计 进口建筑物由于进口岸坡地质条件较差，覆盖层较厚，因而采用塔式进口，塔顶设置操作平台。（）进口喇叭口平面上不扩散，而立面上洞顶以椭圆方程连接。渐变段的长度；进口洞顶到隧洞顶的高程差。由规范可知取隧洞本身段宽度的倍，结合本工程取米，取米，最后椭圆方程为：）进口堰面曲线，采用型堰面曲线，方程：为不影响泄流能力，堰高取，定型设计水头

53、：，取。所以曲线方程为：。 ）进口上游段为椭圆曲线：，取 当，所以椭圆曲线方程为：（）闸门型式及尺寸工作及检修闸门均采用平板门，设在进口处，闸门宽，高为（正常水位减堰顶高程加浪高）。 洞身断面型式和尺寸根据以往工程经验，本无压隧洞采用门洞型断面。调洪演算时已经拟定溢流孔口尺寸（为保证无压泄流，由校核洪水位减堰顶高程加相应浪高而得，,取），由于水流经堰顶马上跌落，所拟洞宽不变，而高度则以斜段为坡按折减，则洞身尺寸为。具体通过水面典线计算以后确定.进口以后与斜洞连接，根据以往经验以坡度连接，反弧段以半径圆弧相连接，见图隧洞纵坡面布置。 出口消能段隧洞出口高程定为，由于下游出口离电站和大坝较远，较大的冲坑不致影响大坝及电站的安全，且地质条件容许，因此采用挑流消能。由于隧洞出口宽度小，单宽流量集中，因而在出口设置扩散段。挑流参数鼻坎高程按高于下游最高水位，定为；根据以往工程经验挑角取；因出口为平段，为了水流能平顺挑出采用了较大的反弧半径。 隧洞的水力计算水力计算包括洞内水面线及出口消能计算两部分。计算工况：设计洪水位,下泄流量；校核洪水位,下泄