土石坝工程设计说明书

土石坝工程设计说明书内容摘要：

河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 13 河海大学水电学院水利水电工程专业 13 表 10 粘土的物理力学性质 表 9 砂砾石的颗粒级配 颗 直径 粒 mm 含量 料场 300 ~ 100 100 ~ 60 60 ~ 20 20 ~ ~ ~ ~ ~ 1上 2上 3上 4上 1下 2下 3下 4下 表 11 砂砾石的物理性质 名称 1上 2上 3上 4上 1下 2下 3下 4下 容重，kN/m3 比重 孔隙率， % 软弱颗粒， % 有机物含量 淡色 淡色 淡色 淡色 淡色 淡色 淡色 淡色 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 14 河海大学水电学院水利水电工程专业 14 注：各砂砾石料场渗透系数 k 值为 102厘米 /秒左右。 最大孔隙率 ，最小孔隙率 料场名称 最小值 最大值 平均值 1上 34176。 30′ 35176。 50′ 35176。 10′ 2上 35176。 00′ 37176。 10′ 36176。 00′ 3上 34176。 40′ 36176。 40′ 35176。 40′ 4上 35176。 10′ 37176。 40′ 36176。 30′ 1下 34176。 10′ 36176。 30′ 35176。 20′ 2下 35176。 20′ 38176。 00′ 36176。 40′ 3下 34176。 30′ 37176。 10′ 35176。 50′ 4下 36176。 00′ 38176。 20′ 37176。 10′ 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 15 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 15 第三章 设计条件和设计依据 设计任务 在对原始资料进行综合分析的基础上，掌握设计意图，明确设计任务。 洪水调节计算 根据防洪要求，对水库进行洪水调节，选定泄洪方 式和拟定泄洪建筑物的孔口尺寸；通过洪水调节计算确定防洪库容、上游设计和校核水位及相应的下泄流量。 主要建筑物型式选择和水利枢纽布置 本阶段任务包括：确定枢纽组成建筑物及其设计等级；通过不同方案的初步经济技术比较，选定坝型；确定水利枢纽的布置方案。 第一主要建筑物 —— 大坝设计 该阶段任务有：通过比较分析，确定大坝基本剖面型式和轮廓尺寸；拟定地基处理方案与坝身构造；进行水力和静力计算 ；进行细部结构设计。 第二主要建筑物 —— 泄水建筑物设计 本阶段要求确定泄水建筑物结构型式 和轮廓尺寸，进行总体布置；拟定细部构造；进行必要的水力、静力计算与结构设计。 设计依据 设计过程中主要参考了以下文献： 1．《水工建筑物》（下），张光斗、王光伦著，水利电力出版社， 1994 2．《水力学》，李家星、赵振兴主编，河海大学出版社， 2020 3．《水工建筑物》，左东启、王世夏、林益才主编，河海大学出版社， 1995 4．《水工钢闸门设计》，河海大学图书馆 5．《土石坝地基混凝土防渗墙设计与计算》，郑秀培，水利电力出版社， 1979 6． SL2742020《碾压式土石坝设计规范》，水利部， 2020 7． SD13484《水工隧洞设计规范》 8．《水工设计手册 —— 土石坝》，水利水电出版社， 2020 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 16 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 16 9． GB5028799《水利水电工程地质勘察规范》，国家质量技术监督局、中华人民共和国建设部， 1999 10．《土力学》，卢廷浩主编，河海大学出版社， 2020 11．《水利工程施工》，袁光裕主编，中国水利水电出版社， 1996 12．《水工设计的理论和方法》，王世夏著，中国水利水电出版社， 2020 13． 《水利水电工程专业毕业设计指南》 索丽生等，中国水利电力出版社，2020 14. Chow,Wan Te,editierinchief,handbook of Applied york: .. Hydraulic Transients,Litton Educational Publishing Inc. of 17. et Applied Hydrlogy. McGrawHill 18. Resources Handbook. McGrawHill and to ed. 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 17 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 17 第四章 洪水调节计算 （专题） 洪水调节计算原理 本河流属于典型山区河流，洪水暴涨暴落，设计洪峰流量 Q 设 = 1680m3/s（ P=1%），校核洪峰流量 Q 校 = 2320 m3/s（ P=%）。 采用以峰控制的同倍比放大法对典型洪水进行放大，得出设计洪水与校核洪水过程线。 工程等别及建筑物级别 正常蓄水位为 ,其相应水库库容为 106 m3. 根据 SDJ12— 78《水利水电工程等级划分及设计标准（山区 、丘陵部分）》，由水库总库容指标（正常蓄水位时库容 106 M3，估计校核情况下库容不会超过 10 亿 m3）定为大（ 2）型；由防洪效益，灌溉面积，装机容量等指标定为小（ 1）型；根据“各指标分属不同标准时，采用其中最高级别来控制”的原则，最终由水库库容确定该工程规模为大（ 2）型。 主要建筑物为 2级，次要建筑物为 3 级，临时建筑物为 4级。 永久建筑物洪水标准：正常运用（设计）洪水重现期 100 年；非常运用（校核）洪水重现期 2020 年。 泄洪方式与水库运用方案 泄洪方式：由于地形条件的限制，为减小 工程开挖量，比较明渠方案，决定采用 隧洞泄洪 方案。 水库运用方式：洪水来临时用闸门控制下泄流量等于来流量，水库保持汛前限制水位不变，当来流量继续加大，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。 防洪限制水位的选择：防洪限制水位取与正常蓄水位重合，这是防洪库容与兴利库容完全不结合情况，因为山区河流的特点是暴涨暴落，整个汛期内大洪水随时都可能出现，任何时候都预留一定的防洪库容是必要的。 调洪演算原理 采用以峰控制的同倍比放大法对典型洪水进行放大，得出设计与校核洪水过程线。 拟定几组 不同堰顶高程 I 及孔口宽度 B 的方案。 堰顶自由泄流公式Q= 2302 HgmB 可确定设计洪水和校核洪水情况下的起调流量 Q 起 ，由 Q 起 开始，假定三条泄洪过程线（为简便计算，假设都为直线），在洪水过程线上查出 Q 泄 ，河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 18 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 18 并求出相应的蓄水库容 V。 根据库容水位关系曲线可得相应的库水位 H，由三组（ Q 泄 ， H）绘制的 Q～ H 曲线与由 Q= 2302 HgmB 绘制的 Q～ H曲线相交，所得交点即为所要求的下泄流量及相应水位。 堰顶高 程及泄洪孔口的选择 调洪演算时需拟定几组不同堰顶高程 ∩ 及孔口宽度 B 的方案，进行比较分析，取其优者。 堰顶高程及孔口尺寸选择原则 堰顶高程如果取的太低，孔口总净宽选的大，则泄流能力加大，所需水库防洪库容可较小，挡水建筑物高度也可较小，上游淹没损失也较小；但是这时隧洞本身工程量及造价会很高，而且本工程下游允许流量为 900，这样过大的下泄流量为下游所不能允许。 如果堰顶高程取的高，孔口总净宽取的小，则结果与上述相反。 因此选定的方案必须下泄流量 Q900m3/s，为防止坝型过大上游水位超高 ∆Z3 . 5m。 方案拟定 要得到堰顶高程与孔口尺寸的最佳方案，应在技术可行前提下，结合泄水隧洞以及挡水建筑物在内的枢纽总造价最小来优化，通过各种可行方案的经济比较决定。 设计中参照已建工程经验，初步拟定四组堰顶高程与孔口尺寸如下： 方案一： I =2811m， B=7m；方案二： I =2812m, B=7m 方案三： I =2813m, B=8m；方案四： I =2812m, B=8m ∩ —— 堰顶高程； B—— 过水净宽 用下列方法计算下泄流量和设计和校核水位： （ 1）在估计所求 B 点附近，任意选定 B B B3（或 B1′、 B2′、 B3′）向A（或 A′）方向做三条直线，并与洪峰过程线相切，如图 所示。 A,A′分别为 Q 设 =1680m3/s（ P=1%）和 Q 校 =2320 m3/s（ P=%）时的起调点（在图中 Q 设、 Q 校 分别用 Qmax 和 Qmax′表示），用下式计算分别不同方案和频率下的起调点（ Bi， Bi′）。 起 调点： Q 起调 =ε m 2/32 Hg B 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 19 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 19 m—— 流量系数，与堰型有关，取 ； H—— 作用水头 m； ε —— 侧收缩系数取 （ε =**1=）； B—— 过水净宽。 g—— 重力加速度取 B B B3为设计情况下过 A做切线与来水过程线的交点，其流量计算公式 Qi=1680 yBi/120 yBi—— 为 Bi的纵坐标 B1′、 B2′、 B3′校核情况下过 A′做切线与来水过程线的交点，其流量计算公式 Qi′ =2320 yBi′ /120 yBi′ —— 为 Bi′的纵坐标 （ 2）计算相应直线 ABi（或 ABi）与洪峰过程线所包围的面积（即相应调节库容）和相应的隧洞最大下泄流量，并 V~H 曲线上根据 V 总 查出高程 H。 在单位过程线上所围面积 A，求出不同频率下的相应调节库容 V 见表 41 (3)根据相应高程 H，在 Q~H 曲线上根据交点找出相应的隧洞最大下泄流量， H设 ， H 校 ，如图 41 所示。 将不同方案的计算过程列入表 41中，并将最后结果汇总至表 42中。 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 20 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 20 流量6h6h量流AB1B2B3A39。 B139。 B239。 B339。 (1,Qmax) (1,Q39。 max) 图 41 表 41 方案 1:堰顶高程＝ 2811m,b=7m，流量系数 m= 设计情况 下泄流量 Q泄 调节库容 V 库容 Va 高程 H (M3/s) (10^6M3) (10^6M) (M) 490 590 630 700 校核情况 下泄流量 Q泄 调节库容 V 库容 Va 高程 H (M3/S) (10^6M3) (10^6M) (M) 483． 33 580 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 21 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 21 方案一28230 200 400 600 800流量高程系列1系列2系列3 方案 2:堰顶高程＝ 2812m,b=7m 流量系数 m= 设计情况 下泄流量 Q泄 调节库容 V 库容 Va 高程 H (M3/S) (10^6M3) (10^6M) (M) 420 490 560 630 校核情况 下泄流量 Q泄 调节库容 V 库容 Va 高程 H (M3/S) (10^6M3) (10^6M)) (M) 580 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 22 河海大学本科毕业论文 —— 土石坝工程设计说明书 22 方案二28230 200 400 600 800流量高程公式设计校核 方案 3:堰顶高程＝ 2813m,b=8m，流量系数 m= 设计情 况 下泄流量 Q泄 调节库容 V 库容 Va 高程 H (M3/S) (10^6M3) (10^6M3) (M) 420 560 700 校核情况 下泄流量 Q泄 调节库容 V 库容 Va 高程 H (M3/S) (10^。