毕业设计守口堡混凝土实体重力坝设计说明书

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1、第一篇 守口堡混凝土实体重力坝设计说明书第一章 工程概况第一节 工程简况守口堡水利枢纽工程位于南洋河支流黑水河上，坝址位于阳高县城西北二十华里守口堡村北500米处，坝址以上控制流域面积291平方公里，本水库是以防洪为主，结合灌溉等综合利用的中型水利工程。正常储水位1242.0米，总库容1020万立方米,其中兴利库容 740万立方米，死库容 496.2万立方米。本工程为三等工程，大坝按级建筑物设计。设计洪水为100年一遇，校核洪水为500年一遇。设计洪水位为1245.938米，设计下泄流量为362.6m3/s，相应的下游水位为1200.5米，校核洪水位为1248.348米，校核下泄流量为1281

2、.5m3/s，相应下游洪水位为1202.0米。守口堡水利枢纽工程大坝由挡水坝、溢流坝、底孔坝段等建筑物组成。坝顶高程1248.2米，最大坝高60.2米，大坝为混泥土重力坝，坝顶总长350米。溢流坝顶高程为1242.0米，溢流前沿总长30米，共俩孔，每孔宽15米。挑流鼻坎高程为1205米，挑射角30。；泄流底孔地板高程为1203米，控制断面尺寸为44，检修闸门采用平板门，工作闸门采用弧形门，进口采用压板式进口，挑流鼻坎高程为1204.0米，挑射角为30。宽缝重力坝的宽缝部分用废弃的风化石料填筑，以减少宽缝处混泥土面的温度变化幅度，避免产生裂缝；同时又节省模板，便于搭脚手架，施工安全。坝体混泥土防

3、渗墙厚611米，下游在地面以下采用浆砌石墙，地面以上采用预制混泥土板作模板。坝基为花岗片麻岩，基岩摩擦系数f=0.95。大坝按地震烈度七度设防。基础处理主要是挖除风化层，对坝基采取灌浆等加固和防渗处理措施。第二节 工程建设的作用及意义守口堡水利枢纽工程下游黄、黑水河两岸有土地7万亩，土质肥沃、地势平坦，其中耕地面积约为63万亩，另外其下游有京包铁路、同张公路、部队营房、村庄及农田，故水库的首要任务是防洪，另外一重要任务是灌溉，通过水库调蓄，充分利用水源，灌溉农田53000亩，其中新增灌溉面积近4万亩；通过水库蓄清缓洪，可以延长灌溉时间，扩大灌溉面积，并可有计划的进行洪淤造地，正常年份可灌溉2万

4、亩，通过水库调洪，消减洪峰力量，延长行洪时间，可减少对其下游铁路、公路、村庄、农田的威胁；工程变潜流为明流，可减少阳高滩地的地下水补给，有利于下游盐碱地改良。第三节 水利枢纽特性参数根据守口堡水利枢纽工程规模、效益及在国民经济中的重要性，由水利水电工程分等指标水工建筑物表2-1确定该工程为三等工程。根据水电工程等级划分及设计标准，该工程建筑物的设计级别如表1-1： 表1-1 守口堡水利枢纽工程建筑物的设计级别工程级别主要建筑物级别次要建筑物级别临时建筑物级别三345大坝的结构安全级别为3级，次要建筑物如导墙的结构安全级别为4级。该工程大坝按百年一遇洪水设计（p=1%），按五百年一遇洪水校核（p

5、=2%）。水库死水位选择考虑的主要因素:其一，保证自流灌溉所必须的引水工程；其二，考虑水库泥沙淤积的需要。对泥沙淤积太严重的河流，可用死库容作为淤沙库容，其容积大小根据水库预期使用年限计算确定，所以死库容由淤沙库容确定即V死=V沙。详细计算见计算书第一章。 表1-2 水库特性数据参数表项目数据备注坝址河床高程（m）1200.00坝顶高程（m）1245.9正常蓄水位（m）1242.0经来用水分析由灌溉制度确定汛期水位（m）1237.9汛期灌溉和防洪要求设计洪水位（m）1245.9调洪计算求得校核洪水位（m）1248.2调洪计算求得死水位（m）1231.0泥沙淤积库容确定泥沙淤积高程（m）1196

6、.0下游河道安全泄量（m/s）450总库容（万m）1020兴利库容（万m）740用水调节计算死库容（万m）496.2淤沙库容调节库容（万m）614.6防限水位到校核水位间库容表1-3 枢纽下泄流量及下游水位参数表项目数据备注校核洪水位下泄流量（m/s）1281.5调洪计算求得设计洪水位下泄流量（m/s）362.6调洪计算求得校核洪水下游水位（m）1202.0由库容曲线查得设计洪水下游水位（m）1200.5由库容曲线查得表1-4 枢纽工程特性表大坝坝型混凝土重力坝上游坝坡0.1，下游坝坡0.75坝体总长（m）350最大坝高（m）60.2坝底宽度（m）42.30交通桥宽度（m）5挡水坝段坝体分段2

7、4溢流坝堰型WES堰上游坝段采用三圆弧堰顶高程（m）1242.0溢流段孔数（孔）-净宽（m）2-15校核洪水泄流能力（m/s）13.7单宽流量设计洪水泄流能力（m/s）12.3单宽流量坝面定型设计水头（m）3.9排沙泄洪洞型式压板式进口无压洞进口底板高程（m）1203.0孔数（孔）-断面尺寸（mm）1-44平板检修闸门（mm）起重机启闭弧形工作门尺寸固定式启闭机定型设计水头（m）42.9设计洪水泄流能力（m/s）0校核洪水泄流能力（m/s）598.8第二章 设计基本资料第一节 流域概况及水文气象资料一、流域概况黑水河发源于内蒙古自治区丰镇县浑源窑子乡旗杆梁村北的平顶山南麓，流流至守口堡村附近穿

8、过长城进入山西省阳高县境内，自守口堡出山后，以西北-东南方向进行，到北徐屯流入柳林河，于天镇县刘家庄汇入南洋河，属于永定河支流。黑水河河道坡度陡，洪水凶猛、历时短，含沙量有时最大约有50%,因水呈黑色，故名黑水河。河道全长65公里，流域面积363平方公里，总落差510米。守口堡以上流域几乎全在内蒙古自治区境内。 发源于阳高县长城乡左家夭村的黄水河，自张小村出山后以西北-东南运行，经西园、李官屯、阳高县东关到北徐屯与黑水河汇合成柳林河。黑水河守口堡坝址以上流域面积为291平方公里，河长38.1公里，流域平均宽度7.64公里，平均河道纵坡16.8。流域属于温带重半干地区。下垫面为古老的太古界变质岩

9、，海拔在1300-2334米之间，为剥蚀构造断块中低山地貌。河网发育，植被差，水土流失严重。库区两岸地势高峻，守口堡坝址以上主要支沟有11条，几乎沟沟都有泉眼，小的泉眼数量很多，因此河道常年清水不断。二道边以下多裸露石山，覆盖土层较薄，耕地不多，二道边以上沟谷附近耕地增多，黄土覆盖加厚，裸露石山仍占百分之六、七十以上。按水文产汇流特征分类属于变质岩石山区。整个流域属于内蒙古大陆性气候，冬季长而寒冷，干燥多风。春季少雨，十年九旱。气温年、日变幅均较大，降雨量较小，且多以暴雨形式集中于七、八两月。蒸发量很大。冰冻厚度及冻土层厚度均较厚。下游的阳高县城周围与天镇县合为一个小型盆地阳天盆地。黄黑水河灌

10、区地处阳高县城西北，系云山、龙混山脚下的冲积扇，地势西高东低，地面坡度由1/201/100逐渐减缓为1/1001/300，属于边山缓坡区。灌区土壤为洪积或坡积的砂壤土和亚沙壤土。土层疏松、渗透性强，保水保肥能力较弱。地下水埋深：中部大约为20-40米，西北部边缘地区较深，自西北向东南逐渐变浅，补给阳高滩地。灌区范围北起长城，南至京包线，西至义合，东到李官屯。包括城关和孙仁宝两个乡、13个自然村。二、气候特征 1、气温多年平均气温 7.1极端最高温度 35.7（1978年7月6日）极端最低温度 -27.6（1972年1月26日） 表1 月气温特征项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11

11、月12月平均气温-10.1-7.20.38.916.120.321.419.814.28.0-1.3-8.2最高温度12.216.118.530.335.335.335.735.529.825720.79.4最低温度-27.6-25.9-21.0-9.8-1.36.411.04.1-2.6-9.8-16.5-25.2注：平均每年日气温稳定通过0的天数为232天（天镇县资料）2、霜期霜期开始日期 最早9月22日 平均10月4日霜期终了日期 最晚5月14日 平均4月29日平均全年无霜期 157天3、相对湿度（天镇县资料）表2 月相对湿度项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年

12、相对湿度%平均46464541395168706154514852最小200002912432504、地面温度多年平均地面温度 9.76极端最高地面温度 66.5（天镇）极端最低地面温度 -34.4（天镇）低温最低小于0的日期 初期 最早 9月2日 平均9月25日 终期 最晚 5月21日 平均5月12日地下10厘米土壤冻结日期 冻结 最早 11月12日 平均10月21日 解冻 最晚 3月26日 平均 3月12日最大冻土深度 135厘米5、风力特征多年最大风速 2225m/s 风向W、NW多年平均风速 3.0m/s 最多风向NW大风日数 31.3天/年最大设计风速（全年） 17.0m/s汛期最高

13、水位吹程 1.3km6、降水多年平均降雨量 415.2mm最大年降雨量 658.6mm最小年降雨量 204.1mm经水文降雨分析，守口堡水库设计年降雨量如表3表3 守口堡水库设计年降雨量 单位mm统计参数各种保证率设计年降水量均值CVCS/CV20%25%33.3%50%75%95%415.20.342.0526.9499.9461.7399.4313.1213.8多年平均汛期降雨量（6-9）为318.0mm汛期降雨量约占全年降雨量的76%7月份和8月份降雨量约占全年降雨量的54%多年平局月降雨量大于0.1mm的日数统计如表4（天镇站）表4 多年平均月降雨量大于0.1mm的日数统计表月份1月2

14、月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年日数2.02.85.25.37.011.616.013.89.25.63.01.082.47、蒸发多年平均蒸发量 1835.3mm多年平均水面蒸发量 1082.8mm干旱指数 2.61表5 多年平均逐月水面蒸发量表 单位 mm月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年蒸发量27.533.551.4125.2182.9169.0130.0110.998.978.645.129.81082.8三、水文资料 1、设计年来水量坝址以上流域内多年平均来水量1940万平方米，其中清水径流量为1362万立方米，占70.2%：地表径流深1

15、9.9mm，占29.8%。年来水量最多的是1964年，为3044万立方米：最少的是1972年为1389万立方米，极值比为2.2。表6 设计年来水量统计特征表 单位：万立方米统计参数各种保证率世界年来水量均值CVCS/CV20%25%33.3%50%75%95%19400.256.0227521712031182415841391表7 年来水量月分配表 单位：万立方米保证1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年25%115.7104.5222.4162.1141.6127.3186.9316.2401.4162.6114.4115.7217150%115.7104.5179.4

16、135.5125.9142.9146.2221.9235.3187.3113.8115.7182475%115.7108.0142.3136.7121.9130.5144.4181.2131.5138.4118.7115.71584 2、设计洪水表8 设计洪水成果表 单位：立米/每秒 万立方米项 目统计参数各种频率设计值均值CvCs/Cv0.1%0.2%0.5%1%2%5%10%20%洪峰1571.003.01609142011769988165914292801日洪量2540.923.018621649137011769857245383633日洪量2950.883.O20571825152

17、213041097817614422表9 设计洪水过程线 小时.秒立方序号百年一遇洪水p=1%五百年一遇洪水p=0.2%千年一遇洪水p=0.1%时间t流量Q时间t流量Q时间t流量Q10.000.00.000.00.000.023.1457.13.1477.53.1486.8312.560.012.560.012.560.0426.000.026.000.026.000.0537.000.037.000.037.000.0637.2426.937.2437.538.00107.0737.73137.037.72192.039.00332.0838.22604.038.20847.040.0016

18、09.0938.70902.038.671266.041.001151.01038.94951.038.911331.042.00741.01139.43998.039.391420.043.00468.01239.67967.039.631357.044.00291.01339.92907.039.871273.045.00181.01440.16824.040.111156.046.00110.01540.65555.040.59783.047.0067.51641.37306.041.30440.048.0043.11742.35182.042.26272.049.0027.91843.

19、32117.043.21177.050.0014.51944.2980.844.17122.051.009.42045.2654.945.1381.752.005.22146.9628.946.8041.353.005.12248.9111.048.7115.454.004.82350.124.049.915.655.004.12451.820.051.520.056.000.13、历史洪水调查据高阳县志记载和调查访问，从1529年（明嘉靖七年）到1917年（明国六年）黑水河共发生四次大洪水：1529年、1694年（清康熙三十二年）、1862年（清同治六年）和1917年。据传1917年的大洪水

20、将一块约9.23.32.5立方米、重200余吨的大石头向下游推移了200多步（约240米）。根据洪水痕迹推算（河床糙率采用n=0.055）洪峰流量为1085秒立方米。重现期为百年一遇。洪水过程是：凌晨4时许（天刚蒙蒙亮）起涨，8时许（早饭时）最大，中午12时左右（午饭时）退去一半，洪水总历时约810小时，三天后河上方能过人。序号高程m面积104库容104m3112000.000.00212052.773.88312107.6425.464121514.4480.035122021.57169.156122530.15298.037123038.73469.568123547.24684.249

21、124055.83941.4610124564.601242.2211125070.971580.824、泥沙 表10 守口堡水库水位-库容、面积曲线本流域没有实测泥沙资料，原初步设计报告根据山西省水利设计参考手册所附的侵蚀模数图，查的本流域侵蚀模数为每立方公里1500吨。水文分析报告借用下垫面产沙条件大体相似的唐峪河恒山水库泥沙分析成果中龙蓬峪的侵蚀模数每平方公里2455吨，求得守口堡水库年来沙量为71.4万吨，其中包括推移质15.2万吨。泥沙干容重：推移质1.68t/m3,悬移质1.53t/m3,孔隙率0.42。5、水库特性根据万分之一地形图求得守口堡水库水位库容、面积曲线见表10。6、下

22、游水位流量关系 根据坝址下游河道纵坡及河道横断面用均匀流公式计算得水位-流量关系曲线见表11。表11 下游水位-流量关系曲线 m3/s水位m断面位置（坝轴线下游）100m200m1196.001196.5101197.0251197.50471198.020821198.5471321199.0802151199.51253201200.01854801200.52856751201.04109151201.558511701202.085014001202.5112016401203.013901203.51650第二节 工程地形地质条件一、地貌库区山坡多系由太古代的花岗片麻岩及第四纪的黄土

23、覆盖，山顶大部分为片麻岩组成，黄土覆盖很薄甚至没有，整个库区皆为荒山野岭。河宽约130200米，河床内大卵石、漂石很少，多为小的块石、粗砂及泥土掺杂，淤积较厚，河床西侧台地种植谷子、黍子、山药等。河两岸支沟沟口均有泥沙卵石形成的冲积堆。坝址两岸皆为5090米高的石山，岩石为大粒径花岗岩及花岗片麻岩，表面风化严重，破碎层厚度一般在25米左右。两岸均夹有45条基本直立、致密而坚硬的石英山脉。二、地层库区为古老的变质岩区和第四纪黄土坡积层及近代冲击层，由新至老概述如下： 第四纪地层近代冲积层：主要分布于河床及河漫滩的台地上，河床中多为粗砂及砾石，并有少量的卵石，其成份多为花岗片麻岩及角闪片麻岩风化后

24、的产物。砂的成份以石英、长石为主，及少量的云母片。大的卵石为片麻岩。坡积层:多分布于河流两岸山坡山麓等近山地带，成份和颜色等都与山体上方的岩石性质有密切的关系，以片麻岩碎屑及泥沙掺杂。其机械成份也颇不一致，粗大的是半棱角状片麻岩石块、岩石碎屑;中等者一般为豆状大小且带棱角的碎屑；最小着则为粘土及黄土一类，并以后者为主。坡积物上部多为片麻岩碎块，棱角状土分布于其中，无分选性；下部颗粒逐渐变细，亚粘土逐渐增加。由于坡积物的成因是基岩风化物借重力的作用及雨水的搬运，而在山坡或山麓堆积下来，股微具棱角。黄土：主要分布于出山口处得黄土丘陵区，其次分布在库区的山顶（覆盖于片麻岩上，厚度较小）及山坡的梯田上

25、。黄土成份以粉砂为主，用肉眼可以看出黄土特性，大空隙，颜色为黄色。 太古代片麻岩分布于各山包及山坡上，其中包括花岗片麻岩、角闪片麻岩及岩脉等。花岗片麻岩颜色为绿黄色、灰色，成份以石英为主含少量的长石、云母片或角闪石，质地异常坚硬；还有以石英、长石、云母片为主的一种花岗片麻岩，质地软且风化严重。角闪片麻岩颜色为灰黑色，成份以角闪石为主，其次为石英、长石。软弱岩层与坚硬岩层一般呈互层。铁质石英岩脉为黑褐色，质地较坚硬，比重也较大。三、岩层产状及构造坝址右岸为单斜构造，走向东南-西北，倾向库外，对储水不利。但在基岩内夹有白色火成岩，呈粒状，有截水能力。表层风化比较严重，风化层厚2米左右。坝址左岸岩石

26、走向东北-西南，倾向东南、西北，岩石为直立，可能有些透水。山头及长城以南均为风化的花岗片麻岩，表层破碎比较严重，风化层厚度约25米。坝址两岸的石英岩脉夹层有阻水作用。库区两岸的岩石构造与风化程度，大致与坝址处相同。四、河床覆盖层1957年曾在河床中钻探一空，孔深14.7米，于9.8米深处见岩石，配合沿坝轴线电测分析，河床基岩深度由右岸向左岸依次为3-7-9-10米，1958年，截水墙基坑开挖长173米，宽11米，绝大部分基岩埋深子啊10米左右。风化岩厚度36米。五、地震1989年2月阳高县地震局确定：守口堡水库地区地震基本烈度为七度。第三节 筑坝材料力学性质及施工件一、天然建筑材料1河卵石及砂

27、砾石料在坝址附近，河卵石及砂砾石料极为丰富。从坝址上游1200米到下游1000米之内，估计可开采卵石8.2万立方米，砂砾石料则储量更大，用之不歇。2.砂料可以从河床开挖，经加工便可使用。3.石料分布于坝址上下游两岸，清出风化层后，用之不尽。表12 钻孔剖面柱状图深度（米）钻孔剖面柱状图岩性描述0.00河床表面为粗砂及砾石，有少量的卵石，空口高程1200米1.45饱和灰黑色，一般直径560毫米，最大直径105毫米含有中细砂约占30%及云母片（碎石）3.60饱和灰黑色，含有碎石约占30%，直径385毫米5.75饱和灰黑色，含有碎石，砾石和卵石，最大直径105毫米及含有少量的粘土9.40灰黑色，含有

28、碎石约占30%，中间夹有风化片麻岩（细砂）14.70棕深色，含有石英、长石。岩石坚硬但有裂缝，上部破碎漏水严重（花岗片麻岩）4土料 守口堡村西得西山坡上，为本土最好的黄土，储量为35万立方米，运距1公里。 守口堡村西得北山坡，初估黄土储量5万立方米，土质一般，运距500米。 孤山庙沟，过长城的南山坡，估计储量为20万立方米，土质一般，运距1公里。 以上四羊圈沟以南的山坡上，一般黄土储量10万立方米，运距1公里。处黄土料场，共计储量10万立方米、运距1公里内。 红、白两色优质粘土，分布在孤山庙沟和长城相交处的东北山坡上，估计可以出土11万立方米，运距1公里左右。黄土的两个料场，运输需要爬坡；两料

29、场运输需要跨沟过河；仅粘土料场运输可顺坡而下直达坝上，条件较好。5.开挖边坡可参考表13。表13 开挖边坡（供参考）岩石的风化程度岩石的破碎程度边坡坡度与高度值高15米以内高30米以内高40米以内微风化至中等风化节理较多1；0.261:0.31:0.31:0.51:0.5节理发育1:0.31:0.51:0.51:0.51:0.75强风化节理较多1:0.31:0.51:0.51:0.51:0.75节理发育1:0.51:0.51:0.75二、建筑材料物理力学特性1.基岩物理力学特性见表14。表14 基岩物理力学特性项目单位花岗片麻岩粗粒花岗岩比重t/m32.702.60孔隙率%1.51.7容重t/

30、m32.662.56吸水率%0.40.25抗压强度干kg/cm2800700湿625590软化系数0.780.84摩擦系数0.710.61弹性系数kg/cm231052105泊桑比0.350.35渗透系数新鲜cm/s810-5半风化310-3抗剪强度 岩石/混泥土0.70牢固系数进出口及断层带20.60其它68弹性抗力系数进出口及断层带kg/cm240其它160250 2.筑坝材料及岩基的物理性质见表15。表15 筑坝材料及非岩石地基的物理力学性质名 称项目筑坝材料非岩石地基回填黄土回填砂卵石堆石及垫层风化岩筑坝坝基砂卵石阶地黄土比重 t/m32.702.702.702.702.702.70孔

31、隙率 %372830303041干容重 t/m31.701.951.901.901.901.60饱和容重 t/m32.702.232.202.202.202.01湿容重 t/m32.012.052.001.88浮容重 t/m31.071.231.201.201.201.01内摩擦角水上23364234水下3440323420粘着力 kg/cm20.2渗透系数 cm/s310-6210-3110-1410-4510-2110-5三、施工条件1.三材来源钢材：根据指示，可自包头、太原、长治及邯郸等城市运入。木材：可自山西或内蒙古自治区调入。水泥：可由山西省大同市调入。2.交通坝址处有乡级公路北达内

32、蒙古自治区丰镇县，南抵阳高县。经阳高县的铁路线为京包电气铁路，公路为同张铁路。坝址距阳高县城10公里。阳高县至大同的铁路运距57公里，经大同至太原的铁路运距348公里。3.施工机械及技工由山西省水利工程施工局负责，普工由当地解决。第四节 工程设计要求一、工程设计补充条件 1.百年一遇洪水时，下游河道安全泄量450m3/s。 2.灌溉总干渠位于右岸，正常引水流量2.0m3/s，加大引水流量2.3m3/s。3.已施工的截水墙，厚11米，已砌至河床表面，若利用需进行防渗和加固处理。4.堆沙库容2030年淤积量计算。5.根据用水调节计算确定水库兴利库容为640万立方米。6.在进行主汛期的7月1日时灌溉

33、要求水库保证储水量为232万立方米。7.库区淹没损失 淹没守口堡村河滩高产良田200亩。 淹没通往内蒙古的乡级公路一条，需另开新路3000米。 二、附图1. 守口堡水库库区地形图一张 1:20002. 守口堡水库坝址地形图一张 1:10003. 守口堡水库坝址轴线横断面图一张 1:5004. 黑水河水系图一张 1:500005. 主要建筑工程单位估价汇总表第三章 洪水调节计算 第一节 水库调洪任务 水库防洪的任务：一是修建泄洪建筑物，保护水库不受到洪水夷顶造成大坝失事；二是设置防洪库容，储纳洪水或阻滞洪水，减轻下游地区的洪水威胁，以保证下游防护区的安全。同时可通过兴利调节计算，可以把枯水年的径

34、流重新分配，满足下游用水部门的要求，由于天然河流水资源存在着利弊两重性，又由于该库区下游京包电气化铁路。村庄、农田以免受到洪水威胁，因此对水库在设计和运行时必须首要注意水库的防洪问题。水库调洪主要是拦储洪水、消减洪峰、延长泄洪时间，使下泄流量能安全通过下游河道。调洪计算的任务是在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下，根据已知的设计入库洪水过程线、水库地形资料，拟定泄洪建筑物的型式和尺寸、调洪方式。通过调洪计算，推求出水库出流过程、最大下泄流量、防洪库容和水库相应的最高洪水位。第二节 水库枢纽的防洪标准在制定防洪设计标准时，考虑到水库承担下游铁路、公路、村庄、农田的防洪任务。故除要考虑

35、水库枢纽的水工建筑物自身的安全防洪标准外，还要考虑下游防护对象。当此标准的洪水发生时，通过下游河道的最大泄量不超过河道的允许泄量或控制水位。一般水工建筑物防洪标准要高于防护对象的防洪标准，因为大坝一旦失事，造成水体突然泄放，其后果相当严重，有时当防洪对象的防洪任务非常重要时，两者也可能相等。水电工程的建筑物的设计标准取决于建筑物的等级，并分为正常使用（设计标准）和非正常运用（校核标准）两种情况。根据水工建筑物表6-1即永久水工建筑物正常使用的洪水标准查得3级建筑物对应的洪水的重现期为50100年，由表6-2即永久性水工建筑物非正常运用的洪水标准下限值查得混泥土坝的洪水重现期为500年（3级水工

36、建筑物）。综上所述，该水利枢纽的设计标准为100年一遇的洪水考虑，校核按500年一遇的洪水进行。第三节 调洪计算的原理和方法调洪计算的原理是在水量平衡和动力平衡的支配下进行的。水量平衡用水库水量平衡方程表示，动力平衡可用水库蓄水池方程来表示。调洪计算就是从起调开始，逐时段连续求解这两个方程。水库水量平衡方程： 式中： ， 时段始末的入库流量m/s； ， 时段始末的出库流量m/s； ， 时段始末的水库蓄水量m/s； 计算时段，s，其长短的选择应以能较准确的反映洪水过程线的形状为原则。陡涨陡落的取短些，反之，取长些。水库蓄泄方程： 式中： q 下泄流量，m/s v 蓄水量，m/s第四节 水库调洪计

37、算方案的确定水库枢纽调洪计算利用程序包采用试算法进行计算。根据当地的水文情况及汛期前用水和防洪要求，进行调洪计算的起调水位为1237.9米。调洪计算方案的比较如下：方案项目方案1方案2方案3泄 水 建 筑 物溢 流 堰净 宽 m302826堰顶高程m1242.01242.01242.0排 沙 孔尺 寸 444444底板高程m1203.01203.01203.0运 行 方 式溢 流 堰自由泄流自由泄流自由泄流泄 水 孔闸门控制闸门控制闸门控制最 大 泄 量P=1%362.6362.6362.6P=0.2%1281.51243.01192.9最 高 水 位P=1%1245.9381245.9381

38、245.938P=0.2%1248.1731248.3481248.403以上三种方案的比较分析如下方案一 P=1%时，最大泄量362.6m/s小于下游允许下泄流量450m/s；p=0.2%时，消减洪峰比1281.5/1420=90.2%。方案二 p=1%时，最大泄量343.6 m/s小于下游允许下泄流量450m/s；p=0.2%时，消减洪峰比1243.0/1420=87.5%。方案三 p=1%时，最大泄量343.6 m/s小于下游允许下泄流量450m/s；p=0.2%时，消减洪峰比1192.9/1420=84.0%.三种方案比较，综合各方面因素考虑，方案一消减洪峰量大，所以选择方案一。第五节

39、 调洪计算成果及结论设计方案的调洪计算成果如表：洪水频率洪峰流量m/s起调水位m上游最高水位m最大下泄流量m/s最大单宽流量m/s泄洪底孔泄量溢流堰泄量总泄量泄洪底孔溢流堰P=1%9981237.91245.938362.60362.690.650P=0.2%12401237.91248.173368.4913.11281.592.130.44守口堡水库设计洪水位1245.938m，相应的下泄流量362.6m/s，查水位流量曲线得下游100m处水位1200.5m；校核洪水位1248.173，相应的下泄流量1281.5m/s，查水位流量曲线得下游100m处水位1202.0m。第四章 坝型选择和枢

40、纽布置第一节 坝轴线选择 根据枢纽处的地形条件，坝轴线应设在河谷最窄的横断面处，并尽可能使河床砂卵石层截水墙轴线最外，由于右岸山脊伸入河床部分厚度3056米较小，坝轴线在右岸的变化范围不能太大，左岸岸坡向下游逐渐变陡2538，岸坡过陡不利于土石坝与岸坡的连接，由地形条件可知坝轴线如果在原截水墙轴线上，向上游或向下游平稳，则轴线在河床部都将伸长。由枢纽的地质条件，两岸及河床岩基均为太古代花岗片麻岩，两岸基岩风化层厚25米裂隙发育，抗压强度为700800kg/cm2。坝区现有工程措施条件，坝基透水层截水墙轴线基本位于河床最窄断面处，与左岸岸坡等高大体垂直，而与右岸山脊夹角4045，因此坝轴线的选择

41、应考虑防渗体与坝基防渗截水墙的相互关系。否则就需重修截水墙或增加坝体防渗体与坝基截水墙之间连接的工程量。如果坝轴线以右岸山脊顺势延长到左岸或直线布置，坝轴线在左岸坡长度可减小3050米，但此岸坡较陡约为37，有利于坝体与岸坡的连接，截水墙轴线与坝体轴线交角约40左右，二者最大距离100米，重修截水墙工程大约开挖3.5万立方米，混泥土2万立方米，回填砂砾石约1.6万立方米，大大增加了投资，若采用防渗连接措施，工程处理难度大，且易出问题。故坝轴线在河床左岸以原截水墙轴线方向为准，对原截水墙进行必要的补强加固。对于右岸的坝轴线布置原则：尽可能减小与河床的坝与左岸坝轴线的转折角；最大可能的利用右岸山脊

42、较高的基岩布置坝体防渗设施，对于重力坝就是使用混泥土重力坝及其下游的干砌石传力垫层可能放于右岸山脊上；尽可能减小坝体与非常溢洪道的连接长度，避免互相干扰。综合坝区的地质、地形条件及一些客观因素，坝轴线的选择与坝型河床及右岸成一直线与原截水墙上游线重合，即北偏东78。具体位置见地形图。第二节 坝型选择和比较根据水利枢纽库区设计地震烈度为7级，水库大坝为中等，坝高在5060米之间，因此如支墩坝、大头坝等抗震性能差的坝型不宜采用。则可能经济合理的坝型有土坝、堆石坝、砌石坝、土石坝、混泥土重力坝。各种坝型优缺点比较如下：1. 土坝优点：利用当地材料节约三材，对地基要求低，不必开挖河床覆盖层，可减小开挖

43、工程量，施工技术和质量控制容易，有利于搞机械化施工。 缺点：施工导流难以解决，坝身不能泄洪而库区有没有合适的垭口做溢洪道，溢洪道开挖量较大，并且由于坝址附近土料储量少且运距较远，因此土料只可用作防渗材料。 由上述分析，该水利枢纽不宜采用土坝。2. 堆石坝 优点：利用当地材料节省建材，河床10米覆盖层可采用混泥土防渗墙免于开挖，堆体结构简单有利于机械化施工，抗爆、抗震性能好。 缺点：坝身不能过水，库区没有合适的垭口做溢洪道，致使溢洪道开挖工程量大，而且溢洪道超标准能力差，坝址施工场地狭窄，施工干扰性能大，由于河流来水含沙量较大，要有较大的排沙能力。而且的首要任务是防洪，而此种坝型泄洪问题不易解决

44、。修粘土心墙时受地质构造、季节影响大，修建工期长，需施工技术和施工机械要求较高。 由上述可知，此方案有相当难度，应当放弃。3. 砌石坝优点：利用坝址附近的优良建筑石料，节省三材。坝身过水泄洪问题好解决。缺点：需要大量人力，不易搞机械化施工，施工技术水平要求高，工期较长。通过比较可知，如果采用砌石坝也不合理。4. 土石坝优点：可以就地取材，节省大量水泥、木材、钢材，减少工程的外地运输量，适合各种不同的地形，任何不良的坝址地基经处理均可筑坝。结构简单，加高方便。缺点：坝身不能溢流，施工导流标准高。土坝中粘土施工受气候影响大。故土石坝也不宜采用。5. 混泥土坝 优点：水库枢纽结构布置紧凑，运行管理简

45、单、灵活。坝顶可泄流，坝身底孔泄洪能力大，库区对外交通方便。水泥、砂料运输不为困难。安全可靠，失事率较低，对地形、地质条件适应性强，泄洪问题易解决，便于施工导流，施工方便，结构作用明确，另外对水利枢纽采用混凝土重力坝有其自身的独特优势：便于与原坝基截水墙连接；总工程量少可使总投资减少；混凝土重力坝建于右岸较薄的山脊上，充分利用地形条件，坝底宽度较小适应地形条件；施工方面难度不大。缺点：坝体应力较低，不能充分利用其材料强度，材料用量大，混凝土冷却工程量大，浇筑混凝土要求有严格的温控设施。综合上面考虑的几种坝型，本设计决定采用混凝土实体重力坝。第三节 重力坝设计方案枢纽布置一、总体布置守口堡水利枢

46、纽重力坝设计方案，枢纽坝顶全长350m，最大坝高60.2m，坝顶防浪墙高1.1m，最大坝底宽度47.035m，枢纽从左岸到右岸依次为：1-11坝段为左岸挡水坝段，总长164.5m，其中1坝段长15m，11坝段长14.5m，其余坝段均长15m。12-13坝段为溢流坝段，总长30m，各坝段长15m。14坝段为底孔排沙泄洪坝段，坝段长14m。15坝段为挡水坝段为10。16坝段为过渡坝段，做成弧形的，以便坝体的稳定，其长度为13.5m。17、18坝段为挡水坝段长25m，每段长12.5m。19-22坝段为右岸挡水坝段，总长60m，每段长15m。23-24坝段为挡水坝段，长32m，每坝段长16m。二、坝体

47、溢流坝段的布置坝体溢流坝段布置时，必须使水流能平顺流过坝体，不致使在坝面产生负压和震动，避免发生空蚀的现象，并且满足泄流的要求，尺寸足够，保证下游不产生危及坝体安全的局部冲刷，应使下泄水流平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其它建筑物的正常运行，有灵活控制下泄水流的设备。另外，还必须使过坝水流能按设计要求平顺进入下游河道，不致冲淘坝基和其他建筑物基础，其流态和冲淤不致影响其他建筑物的安全。溢流坝段前沿长度30m，2孔，采用WES型实用堰型，堰顶高程1242.0m,自由泄流，下游采用挑流消能方式进行消能。考虑到水流对两岸的冲刷作用，溢流坝尽量布置在主河床的位置。由守口堡水枢纽的地形图，坝轴线位置以

48、下的河道有一处弯道，为了使水流平顺，将溢流坝段布置在河床靠左岸处。三、排沙泄洪洞的布置根据混凝土重力坝设计规范可知若坝下游有重要的农田基地、铁路干线、公路、排沙要求或在某种特殊要求下需降低或放空库容时，均需设泄水孔。该水利枢纽所设的泄水孔的主要任务是排沙、泄洪相结合使用。由于设计枢纽位于山区河流上，河床坡度较大，流域河网发育，植被差，水土流失严重，致使入库水流含沙量较大，沙粒较粗，特别是汛期河流含沙量占全年90%以上，水库泥沙淤积问题严重，同时水库库容较小。为了保证枢纽水库的使用寿命和工程的效益，有设排沙底孔的必要和可能，另外枢纽下游有重要的铁路、公路干线、农田、村庄、人防要求必须设置泄水底孔

49、。底孔在枢纽中相对位置的布置中考虑到下游河道的水流平顺，底孔应布置在主河床处，因为河道右岸有转弯，故右岸转弯处泥沙淤积严重，所以将两个排沙底孔布置在主河床靠右岸的非溢流坝段。第五章 拦河坝的设计 第一节 坝顶高程的确定按设计洪水位和校核洪水位，并考虑波浪及安全超高的影响，确定坝顶高程及防浪墙顶高程。 设计状况下： 防浪墙顶高程=设计洪水位+h设校核状况下： 防浪墙顶高程=校核洪水位+h校 h=hl+hz+hch:坝顶高于静水位的高程；hl:波浪高度；hz:波浪中心线至静水位的高度；hc:安全加高1、 多年平均最大风速v=17.0m/s;相应吹程为1.3km。 设计状况下：风速取多年平均最大风速

50、的1.6倍 V0=1.617.0=27.2m/sHl=0.016627.25/41.31/3=1.13mL=10.41.130.8=11.47m值大于3.5，取cth=1 故hz=设计状况下，2级坝相应的hc=0.4m故：=1.13+0.35+0.4=1.88m 校核状况下： V0=17.0m/s; D=1.3kmhl=0.0166175/41.31/3=0.63mL=10.40.630.8=7.19mhz=校核状况下，2级坝相应的hc=0.3m故：0.63+0.17+0.3=1.10m2、坝顶高程的确定 设计状况下坝顶高程=1245.9+1.88 =1247.78m 校核状况下坝顶高程=12

51、48.2+1.10=1249.30m取两个值中较大的作为坝顶高程，则坝顶高程为1249.3m，防浪墙高取1.1m，则防浪墙高程为1249.3-1.1=1248.2m。第二节 非溢流坝基本剖面设计一、坝顶宽度的设计确定非溢流坝坝顶宽度，需要综合多方面的因素考虑：1 强度上的要求。考虑坝顶承受较大的冲击力和其他的外荷载时，则在强度上对坝顶最小宽度有一定的要求。 施工上的要求。当坝体采用某种施工机械或措施进行浇筑，有时对坝顶尺寸也有一定的要求。 运行上的要求。例如坝顶需作公路、人行道或通道或布置机械设备，也需要一定的宽度。 美观上的要求。对有些坝，常需配合适当的坝顶宽度，以使各部分的尺寸协调。 经济

52、上的要求。坝顶混泥土对坝体稳定及应力有一定的影响，因此变化坝顶宽度，在理论上讲，也将影响坝体总断面的经济性，由坝顶位置一般靠近上游面，故坝顶稍宽些，大致有利一些。但实际上，坝顶宽度对整个断面的经济性的影响不是很大的，并无必要进行不同坝顶宽度的断面比较，而常根据以上所述几个条件来确定。一般非溢流坝坝顶宽度可取坝高的8%10%，最小尺寸不宜小于2米。故综上述各因素，取非溢流坝坝顶宽度为6米。二、坝体横断面形状和上下游坝坡的确定坝体断面上下游坝坡的选择，必须根据经济分析，通过对各种可能答案进行稳定和应力计算后才能决定。若下游面有较深的水位，因而经济断面的下游坝坡在尾水位出有一个变化;若在某一高程线下

53、，为了要满足各设计要求，断面必须向上游倾斜，形式复杂；理论经济断面的上下游坝面都为连续变化得曲面。理论经济断面虽工程量可能较少，但由于施工、布置和美观上的原因，是不宜采用的。实际实际时，常采用实际断面来代替。对上游坡角，当90。时，即上游面为倒坡面，此时空库时易在下游产生拉应力，不符合稳定条件的要求，当90。时，可以借助水重来维持稳定，但满时可能在上游面出现拉应力。根据规范要求：非溢流重力坝的基本断面型式为三角形。其顶点一般在坝顶附近，上游面可能为铅直面，上游边坡一般采用1:01:0.2，下游坝坡一般采用1:0.61:0.8，结合强度和稳定要求的最小低宽达到设计的经济性，根据经验去上游坝坡n=

54、0.1，下游坝坡m=0.75。上游折坡点的确定：根据经验上游折坡点应选在坝高的1/32/3处。考虑到坝体上要设排沙洞，为了闸门便于操作和利用上游水重来增加坝体的稳定，故选择折坡点在1210.1米处。最终决定采用的坝体基本剖面尺寸如附图。坝底基岩开挖高程的确定主要考虑了以下因素：坝址河床内大卵石、漂石很少，多为小的块石、粗砂和泥土掺杂，淤积较厚。坝址两岸岩石为花岗岩及花岗片麻岩，表层风化严重，破碎层很厚，一般在25m左右，由此分析基岩保护条件较好。风化层厚2m左右，河床基岩深712m，坝基要建在完整的基岩面上，故在河床高程面须向下开挖。根据地质钻探资料和压水试验：坝基岩石在1188m以下基岩吸水率在0.010.03L/mins。满足规范的要求。根据混泥土重力坝对地质条件要求一般，中坝宜挖到微风化或弱风化下部的基岩。两岸地形较高部位的坝段，其利用基岩的标准可比河床部位适当放宽。综合上述因素，河床基岩面高程为1200m,开挖破碎层25