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摘要 (4)
1 前言 (5)
2 基本资料 (6)
2.1工程概况 (6)
2.2水文 (6)
2.3地质 (7)
2.4任务和规模 (7)
2.5工程布置及主要建筑物 (8)
2.6水力机械、电工、金属结构及采暖通风 (8)
2.7消防措施 (9)
2.8施工 (9)
2.9环境保护 (9)
3 水文水能计算 (10)
3.1枢纽等级及建筑物级别 (10)
3.2径流调节计算 (10)
3.4水库特征水位选择 (13)
3.5水轮机额定水头和机型选择 (14)
3.6泥沙入库计算 (15)
4工程枢纽布置 (16)
4.1枢纽布置的任务和设计依据 (16)
4.1.1枢纽布置的任务 (16)
4.1.2 设计依据 (16)
4.2挡水建筑物 (17)
4.3泄水建筑物 (17)
4.4引水建筑物 (17)
5 非溢流坝段剖面设计 (18)
5.1坝顶高程的确定 (18)
5.2坝顶宽度的确定 (20)
5.3坝面坡度 (20)
5.4坝底宽度 (20)
5.5荷载计算 (20)
5.5.1坝体自重 (20)
5.5.2静水压力 (21)
5.5.3扬压力 (21)
5.5.4浪压力 (22)
5.5.5泥沙压力 (23)
5.5.6土压力 (23)
5.5.7地震荷载 (24)
5.5.8冰压力 (24)
5.5.9荷载组合 (24)
5.6抗滑稳定分析 (25)
5.6.1重力坝失稳破坏形式 (25)
5.6.2稳定分析方法及抗滑措施 (26)
5.6.3正常工况下坝基抗滑稳定验算 (27)
5.6.4特殊工况下坝基抗滑稳定验算 (28)
5.6.5校核洪水位时坝基抗滑稳定验算 (29)
5.7边缘应力的计算 (29)
5.7.1基本假定 (29)
5.7.2边缘应力的计算 (29)
5.8地基防渗与排水设施拟定 (31)
6 溢流坝设计 (33)
6.1泄水方式的选择 (33)
6.2洪水标准的确定 (33)
6.3孔口设计 (33)
6.4溢流坝剖面设计 (34)
6.5消能防冲设计 (35)
7 导流洞、泄洪洞、发电洞计算 (38)
7.1第一期导流 (38)
7.2第二期导流 (38)
7.3导流洞计算 (39)
7.3.1 导流洞进口段 (39)
7.3.2 导流洞洞身计算 (39)
7.3.3 导流洞出口段 (40)
7.4发电洞计算 (40)
7.4.1 发电洞进口段 (41)
7.4.2 发电洞洞身段 (41)
7.4.3 发电洞出口段 (42)
7.4.4闸门与门槽 (42)
7.5泄洪冲沙洞计算 (42)
7.5.1 泄洪洞进口段 (43)
7.5.2 泄洪洞洞身段 (43)
7.5.3 泄洪洞出口段 (44)
7.5.4闸门与门槽 (44)
8细部构造设计 (45)
8.1坝顶构造 (45)
8.2分缝与止水 (46)
8.3廊道系统 (46)
8.4坝体防渗与排水 (47)
8.5坝体材料分区 (47)
8.6地基处理 (48)
8.6.1地基开挖与清理 (48)
8.6.2坝基的帷幕灌浆 (48)
8.6.3坝基排水 (49)
8.6.4坝基的固结灌浆 (50)
8.6.5软弱带处理 (50)
9厂房布置 (51)
10 结论 (52)
总结与体会 (54)
谢辞 (55)
参考文献 (56)
摘要
“TH”水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内，伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处，西距伊宁市51KM，附近有公路通往新源、尼勒克、伊宁市，交通较为方便。该电站拟装机容量为50MW左右，年发电量近期为2.46 108KW?H，远景为 3.42 108KW?H，保证出力13.3MW，工作出力42.3MW。本次“TH”水电站混凝土重力坝设计旨在从课本、资料出发，独立完成对其溢流坝段（包括溢流坝的剖面设计，消能设计）、非溢流坝段（包括重力坝基本应力和特殊荷载的计算，重力坝边缘应力的计算，重力坝的剖面设计以及抗滑稳定分析），泄洪，引水隧洞的初步设计和计算，厂房的简略说明。
关键词：混凝土重力坝；溢流坝段；非溢流坝段；稳定分析；细部构造
Abstract
"TH" station is located in Ili Kazak Autonomous Prefecture in Yining County, khash Ili River Canyon mazhaerexit, west Yining City 51KM, near the road leading to the new source Nileke, Yining City, the traffic is more convenient. The installed capacity of 50MW power plant to be about generating capacity in the near future for the 2.46?108KW ? H, the vision for the 3.42?108KW ? H, to ensure that efforts 13.3MW, work output 42.3MW. The "TH" concrete gravity dam hydropower station designed from textbooks, information on starting, independent completion of its spillway paragraph (including the spillway section of the design, energy dissipation design), non-overflow dam paragraph (including the basic gravity stress and special loads, the gravity of the edge of stress, the gravity of the profile design and anti-slide stability analysis), spillway, diversion tunnel of the preliminary design and calculation, a brief description of the plant.
Key Words：concrete gravity dam，spillway dam，non-overflow dam，Stability analysis，Construction Detail.
1 前言
本次毕业设计是根据教学要求，对水利水电专业本科毕业生进行最后一项教学环节。本次毕业设计是对“TH”水电工程进行重力坝设计。通过这次毕业设计，运用以前在课堂上学习的知识来解决和处理实际中遇到的问题，提高了我的分析能力，也系统的巩固了我综合运用基本理论的能力。
本次设计结合“TH”水电站资料，重点进行重力坝设计，完成的主要内容包括以下几个方面：
（1）根据基本资料进行简单的水文水能计算，特征水位的选择，泥沙入库计算。
（2）枢纽设计任务和依据的确定，挡水建筑物、引水建筑物、泄水建筑物等水工建筑物布置。
（3）非溢流坝的坝顶高程，坝顶、坝顶宽度的确定，坝面坡度的选择，对大坝的基本荷载和特殊荷载计算，进行了大坝的抗滑稳定分析，以及大坝边缘应力的计算。
（4）泄水方式的选择，洪水标准的确定，溢流坝的剖面设计，孔口设计和消能计算。
（5）对一、二期导流进行了简单的说明，对发电洞，导流洞，泄洪、冲沙洞进行了简单的计算和设计。
（6）坝体细部构造的设计（包括坝顶构造，分缝与止水，廊道系统，坝基防渗与排水，坝体材料的简单分区）
（7）地基处理（包括坝基开挖与清理，坝基帷幕灌浆，坝基排水，坝基固结灌浆，软弱带处理）
（8）厂房的简单布置说明。
2 基本资料
2.1 工程概况
“TH ”水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处,西距伊宁市51km ,附近有公路通往新源、尼勒克、伊宁市,交通较为方便。坝址以上控制流域面积86502km ,域内雨量较多,草木茂盛,是天山西部林木主要产区之一。
该电站拟装机容量为50MW 左右,年发电量近期为 2.46810KW h ??远景为 3.42810KW h ??,保证出力13.3MW ,工作出力42.3MW 。电站拟设4回路110KV 出线,两回送往伊宁市中心变电所,两回和上游梯级电站联络,近期担任系统调峰,工程等级属三级。主体建筑物均按三级建筑物设计。
伊宁县系城乡电网改造的重点县，根据伊宁县“十五”水电农村电气化规划的要求，近期全县用电量将达到2.46亿kwh ，同时伊宁县靠近伊宁市，整个伊犁地区工农业等发展快，规模较大，地域辽阔，电力缺口较大，为缓解缺电局面，因此在伊宁兴建一座装机容量较大的电站是很有必要的。同时伊宁县目前小水电丰水低谷期电量富余，但丰水高峰期和枯水期供电不足，因此，兴建“TH ”电站是非常必要的。
2.2 水文
“TH ”水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处，坝址以上控制流域面积86502km ,域内雨量较多,草木茂盛,是天山西部林木主要产区之一。根据近三十年的水文资料记载，多年平均月流量1203/m s ,多年平均径流量38.6?1083m ，实测最大洪峰流量830 3/m s 。
“TH ”水电站附近有若干气象站，其中距离“TH ”水电站最近的是伊犁气象台。根据伊犁气象台多年的气象资料显示如下：
1）资料年限29年(1972 ～2000) 2）多年平均气温8.4C
3）历年最高气温37.9C (1995年8月13日) 4）历年最底气温-40.4C (1989年1月29 日) 5）多年平均降雨量257.2mm
6）最大一日降水42.6mm(1986年2月14日) 7）历年平均蒸发量1709mm
8）最大冻土深度62mm(1977年2月10日) 9）最大积雪深度89cm(1989年2月4日)
10）历年平均风速2.2m/s,历年最大风速40m/s 。相应风向WSW(1985年9月21日)历年最多风向SE 。
2.3 地质
本区位于阿吾勒力山西缘的中高山地区 阿吾勒力山为一圆形山体,山峰排列零乱与天上主脉相协调 主峰位于温泉以南约7Km,海拔2046m,而哈什河大桥水面高程约810m,相对高差1100多米 山顶多呈浑圆状,冲沟受构造控制多为东西向,西北及北东向,沟深底窄呈V 形。
哈什河在阿吾勒力山玛札尔峡谷中,河床宽30m —40m,河谷宽100-200m,呈V 字形,河流从坡约为4%,河流出玛札尔峡谷即为伊犁盘地,为堆积平坦地势,河床渐为第四系物质,河流从坡变缓。
阿吾勒力山北侧为第三系及第四系组成的丘陵地带,南侧为巩乃撕河谷,与哈什河河沿谷间的最薄山体约17-18Km 。
2.4 任务和规模
该电站拟装机容量为50MW 左右,年发电量近期为 2.46810KW h ??远景为 3.42810KW h ??,保证出力13.3MW ,工作出力42.3MW 。电站拟设4回路110KV 出线,两回送往伊宁市中心变电所,两回和上游梯级电站联络,近期担任系统调峰, “TH ”电站的建立可以有效缓解伊犁地区的用电要求。
2.5 工程布置及主要建筑物
坝段位于玛札尔峡谷出口上游约1～1.5Km 范围内,河流以北东 5流径坝质后拐向西而出峡谷坝段河床宽15～16m ，河流两岸坡角 40～ 50，基本对称，坝体座落在东图津河组第二大层第二小层角砾凝灰岩及其所夹绣镜体凝灰质砂岩上，岩性较均一。由于采用拱坝设计，工程量小，占地少，稳定性好。
挡水建筑物为一座混凝土重力坝和一座粘土心墙的副坝。
导流洞兼作泄水、冲沙洞，故要与引水发电洞的进口布置要相近，使发电洞的进口保证“门前清”。
发电洞的进水口及导流泄洪冲砂洞的进水口均采用岸塔式布置，设有两道闸门，一为工作闸门，一为检修闸门，工作闸门后设有通气孔。
发电站厂房设在发电洞的末端下游侧的岸边。其主要尺寸为： 主厂房长62.64m （装配厂长14.37m ） 宽17.9m 。 副厂房厂长62.64m 宽10m 。
2.6 水力机械、电工、金属结构及采暖通风
水轮机采用初选的HL240-LJ-225，单机额定出力Nr ＝12.5MW 。单机额定流量38.4m 3/s 。
特征水头如下：
max H =42.7m min H =35.2m d H =37.6m
安装场位于主厂房左侧，有公路直接与之相接。发电机层与安装场同高程，主要布置发电机、调速器及机旁盘。发电机下面为水轮机层，除布置水轮机外，还布置滤水器及管路等。上游侧蝶阀坑布置有四台直径为 2.8ｍ的饼型立轴蝶阀。
安装场下面为油泵室。其高程与水轮机层地面平齐。
主厂房上游侧为电气副厂房，共分两层。上层为电器副厂房，下层是母线廊道。
水电站的通风是自然通风，采光为通过落地窗采光。
2.7 消防措施
以预防为主，消防结合，严格执行规范及有关政策；建筑结构材料、装饰材料采用非燃烧材料；建筑布置、交通道路组织、厂内交通满足防火要求；生产设备和备件采用符合国家行业规范防火要求的合格产品；所有消防及报警设备必须采用有公安消防部门生产许可证的合格产品，并按规程要求进行安装和检测；利用水利水电工程水源充足的特点，充分发挥消防优势。
主厂房大门与公路相连接，在进厂大门外设有消防车回车场，主变压器和升压站均有消防车道直接到达。
主、副厂房内消防分区、消防通道、消防疏散标志及防火门窗等的设计等均符合有关规范要求。
枢纽建筑室内外均设有消防给水系统，在主变压器下设有事故集油池。主变压器与近区变压器留有防火间距，电站设有火灾自动报警系统和消防联动系统，系统在功能上相互独立，采用二总线制，同时，火灾自动报警系统与全厂计算机监控系统相连。
2.8 施工
“TH”水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处,西距伊宁市51km,附近有公路通往新源、尼勒克、伊宁市,交通较为方便。
工程布置特点和施工场地条件：本工程枢纽建筑物主要包括大坝、发电引水隧洞、导流、泄洪、冲沙洞和电站厂房等四部分.水库正常蓄水位857.9m,总库容为1400万m3。大坝为混凝土重力坝,坝轴线长度172m,坝顶高程84.75m,最大坝高48.00m, 在溢流堰中部设3个支墩，溢流堰堰顶高程为857.90米，有压引水隧洞长270m，主洞断面为圆型，洞径6m，导流、泄洪、冲沙洞断面为城门型8.84×10.6m(宽×高)。
2.9 环境保护
“TH”电站工程的兴建其有利影响是明显的、主要的。其中有利影响均发生在工程实施后，影响较深远。另外，工程实施也将不可避免对区域的自然环境、生态环境、社会环境将产生一定的不利影响，这种不利影响大部分发生在工程实施过程中，影响相对较轻。
3 水文水能计算
3.1 枢纽等级及建筑物级别
工程等级属三级。主体建筑物均按三级建筑物设计
3.2 径流调节计算
根据“TH”水电站所在的伊犁托海水文站月平均实测流量表的年平均流量进行典型年的经验频率统计见表3-1。
表3-1 经验频率统计计算表
资料经验频率及统计参数的计算
1 2 3 4 5 6 7 8 9
年份年平均流量
X(m3/s)
序
号
年份
大小排列
X i(m3/s)
模比系
数 K i
K i-1 (K i-1)2
P=m/(n+1)
(%)
1970 122 1 1984 168 1.394 0.39 0.155 2.9 1971 136 2 1974 155 1.286 0.29 0.082 5.9 1972 102 3 1981 149 1.236 0.24 0.056 8.8 1973 143 4 1996 147 1.220 0.22 0.048 11.8 1974 155 5 1988 147 1.220 0.22 0.048 14.7 1975 145 6 1979 145 1.203 0.20 0.041 17.6 1976 106 7 1975 145 1.203 0.20 0.041 20.6 1977 101 8 1973 143 1.187 0.19 0.035 23.5 1978 102 9 1995 142 1.178 0.18 0.032 26.5 1979 145 10 1985 136 1.128 0.13 0.017 29.4 1980 92 11 1971 136 1.128 0.13 0.017 32.4 1981 149 12 1986 126 1.046 0.05 0.002 35.3 1982 110 13 1994 124 1.029 0.03 0.001 38.2 1983 100 14 2002 123 1.021 0.02 0.000 41.2 1984 168 15 1970 122 1.012 0.01 0.000 44.1 1985 136 16 1991 120 0.996 0.00 0.000 47.1
1986 126 17 1987 115 0.954 -0.05 0.002 50.0 1987 115 18 1992 110 0.913 -0.09 0.008 52.9 1988 147 19 1982 110 0.913 -0.09 0.008 55.9 1989 90 20 1997 108 0.896 -0.10 0.011 58.8 1990 105 21 2000 107 0.888 -0.11 0.013 61.8 1991 120 22 1976 106 0.880 -0.12 0.015 64.7 1992 110 23 1993 105 0.871 -0.13 0.017 67.6 1993 105 24 1990 105 0.871 -0.13 0.017 70.6 1994 124 25 1999 102 0.846 -0.15 0.024 73.5 1995 142 26 1978 102 0.846 -0.15 0.024 76.5 1996 147 27 1972 102 0.846 -0.15 0.024 79.4 1997 108 28 1977 101 0.838 -0.16 0.026 82.4 1998 96 29 1983 100 0.830 -0.17 0.029 85.3 1999 102 30 2001 98 0.813 -0.19 0.035 88.2 2000 107 31 1998 96 0.797 -0.20 0.041 91.2 2001 98 32 1980 92 0.763 -0.24 0.056 94.1 2002 123 33 1989 90 0.747 -0.25 0.064 97.1 求和 3977
3977 33.000 0.00 0.986 平均
52
.120=Q
Cv=
0.176
模比系数 （Ki ）=Q
Q i
=
总平均流量大小排列流量 频率（P ）=
1
+n m ?
100% 变差系数计算
根据《工程水文学》公式：Cv=
1
)
1(1
2
--∑=n Ki n
i
因为∑
=-
n
i
Ki
1
2
)1
(=0.986 n=33
Cv=
1
)1
(
1
2
-
-
∑
=
n
Ki
n
i=
1
33
986
.0
-
=0.176
选配皮尔逊型频率曲线
频率(P%) 第一次配线
X=120.52
v
C=0.176
s
C=2.5
v
C=0.44
第二次配线
X=120.52
v
C=0.176
s
C=6
v
C=1.056
第三次配线
X=120.52
v
C=0.176
s
C=5
v
C=0.88 p
K X
K
X
p
p
?
=p
K X
K
X
p
p
?
=p
K X
K
X
p
p
?
=
1 1.466 176.56 1.54 185.60 1.521 183.31 5 1.309 157.28 1.33 160.29 1.327 159.93 10 1.23
2 148.24 1.255 148.84 1.236 148.96 20 1.144 137.39 1.135 136.79 1.136 136.91 50 0.985 118.71 0.97 116.90 0.974 117.39 75 0.875 105.46 0.87 104.85 0.872 105.09 90 0.79 95.21 0.81 97.02 0.798 96.17 95 0.74 88.58 0.78 94.01 0.762 91.84 99 0.66 78.94 0.74 88.58 0.708 85.33
选择三个代表年：
利用排列大小的流量和频率选在三个代表年。
确定丰，平，枯频率
丰水期5% 流量Q=159.93 m3/s
1984年丰水年流量Q=168 m3/s
平水期50% 流量Q=117.39 m3/s
1991年平水年流量Q=120 m3/s
枯水期95% 流量Q=91.84 m3/s
1989年 枯水年 流量Q=90 m3/s
图3-1 三个代表年日频率曲线
在三个代表年的经验频率曲线上找出一个枯水年（95%）对应的流量（保证流量），在图3-1上查得Q=30.7m 3/s 。 根据枯水期的保证流量计算最小水头：
N 保=13.3KW ，Q 保=30.7m 3/s ，水电站的效率系数 =0.9~0.95 N 保=9.81?Q 保?H ?η
H=
η保保
Q N ?81.9=
94
.07.3081.913300
??=47 m
3.4 水库特征水位选择
根据已知资料得： （1） 兴利水位
兴利库容（V 兴）=1700万m 3 兴利水位（Z 兴）=857.864 m （2） 死水位
死库容（V 死）=1100 万 m 3 死水位（Z 死）=852.500 m （3）初始水位
起调库容=1300万m 3 初始水位=855.83 m 最大发电流量=154.79 m 3/s 最大出力=50000KW 发电平均水头=36.02 m （4）设计洪水位
时数(天) W
Cv
Cs
Cs/Cv P%=0.1 P%=0.2 P%=0.5 P%=1 P%=2 P%=5 P%=10 P%=20
1 44 0.28 0.80 2.86 96 9
2 85 80 74 67 61 54
3 117 0.28 0.80 2.86 256 243 226 212 198 178 162 143 5 181 0.28 0.85 3.0
4 289 369 344 324 302 273 243 221 7
240 0.275 0.83 3.00
526
500
465
436
405
365
330
294
“TH ”水电站的水库洪水调节能力有限，采用调节库容与防洪库容完全不结合的方式。防洪库容校核洪量的1/2~2/3。取1/2
正常运用设计情况下，（50年一遇）P=50
1
=0.02?100%=2%
则设计防洪库容=40521
?+1700（V 兴）=1902.5?104 m 3
反查设计洪水位为：861.85 m （5）校核洪水位
校核防洪库容可按500年一遇，P=500
1
=0.002?100%=0.2% 则校核防洪库容=500?
2
1
+1700（V 兴）=1950?104 m 3 反查校核洪水位为：863.05 m
3.5 水轮机额定水头和机型选择
初选水轮机型号为HL240-LJ-225 可以满足出力要求，水轮机的工作 水头范围是：
H max =42.7 m H min =35.2 m H d =37.6 m
3.6 泥沙入库计算
泥沙入库计算公式:
Wb =βWs 其中Ws ——多年平均悬移质年输沙量 t
Wb ——多年平均悬移质输沙量 t
β———推移质输沙量与悬移质输沙量比值。（取0.2） γ———泥沙容重，1.1-1.9 t /m 3（取1.9 t /m 3） Wb =165?104?0.2=33?104 t
V 344
m 1036.171.9
1033b
?=?==γW 沙
本枢纽工程为3级，设水库使用50年则： V 淤总=17.36?104?50=868?104 m 3 发查淤积高程为：851.44 m 。
4工程枢纽布置
4.1 枢纽布置的任务和设计依据
4.1.1枢纽布置的任务
水利枢纽布置必需充分考虑地形、地质条件，使各种水工建筑物都能布置在安全可靠的地基上，并能满足建筑物的尺度和布置要求以及施工的必需条件。枢纽布置必需使各个不同功能的建筑物在其位置上各得其所，在运用中相互协调，充分有效的发挥所承担的任务，各个水工建筑物单独使用或联合使用的水流条件良好，上下游的河道冲淤变化不影响或少影响枢纽的安全运行，结构强度满足要求，即技术上安全可靠。 4.1.2 设计依据
工程等级属三级。主体建筑物均按三级建筑物设计。洪水按50年一遇设计，500年一遇校核。
多年平均月流量1203/m s ,多年平均径流量38.6?1083
m 。拟装机容量为
50MW 左右,年发电量近期为 2.46810KW h ??远景为 3.42810KW h ??,保证出力13.3MW ,工作出力42.3MW 。
枢纽工程区域河段呈Ω形,坝址河谷呈V 形,山坡陡峻,岩石多裸露,为中石炭统东图河津组海退时期火山喷发岩。区域无大的构造活动,岩性中等坚硬,一般抗压强度5?410～8?a KP 410,弹性模数值800?410～1000?a KP 410。
导流流量：
1）第一期导流时段:导流流量为1Q =377s m /3 2）第二期导流时段: 导流时段2Q =690s m /3
3）截流9月下旬,截流流量为3Q =134s m /3
下泄流量及相应的下游水位：
拟建水电站下游尾水位-流量关系曲线由电站布置确定
m/3
1）设计洪水位时最大下泄流量1066s
m/3
2）校核洪水位时最大下泄流量1492s
3）枯水期调节流量(P=95%),下泄33.8s
m/3
4.2 挡水建筑物
挡水建筑物为一座重力坝和一座粘土心墙的副坝。主坝采用混凝土分段分层浇筑，粘土心墙副坝采用挖掘机挖运，载重自卸汽车运料上坝，羊足碾碾压，中间防水采用沥青、粘土混合灌浆，坝体排水采用棱体排水，迎水面采用混凝土面板防渗。
4.3 泄水建筑物
由于采用的冲沙导流洞兼做泄水隧洞，故要与引水发电洞的进口布置要相近，使发电洞的进口保证“门前清”具体洞线的位置见附图。
4.4 引水建筑物
发电洞的进水口也导流泄洪冲砂洞的进水口均采用岸塔式布置，设有两道闸门，一为工作闸门，一为检修闸门，工作闸门后设有通气孔。其特征高程如下（计算过程见计算部分）：
发电洞底板高程：838.5m
发电洞顶部高程：844.5m
导流洞底板高程：820.0m
导流洞顶部高程：832.0m
泄洪洞底板高程：836.5m
泄洪洞顶部高程：845.5m
5 非溢流坝段剖面设计
5.1 坝顶高程的确定
可按下式进行计算：
0h h =?+2λh +c h （5—1）
式中，2λh ——波浪高度 m 。
0h ———波浪中心线至水库静水位的高度 m
c h ———取决于坝的级别和计算情况的安全超高，查表5—1。
表5—1 安全超高 c h （m ）
荷载组合（运用情况）
坝的级别 1
2 3 4、5 基本组合（正常情况） 0.7 0.5 0.4 0.3 特殊组合（校核情况）
0.5
0.4
0.3
0.2
本工程c h 取0.4 m
2λh =0.0166V 4
5
D 3
1 （5—2）
2λl =10.4（2λh ）8.0 （5—3） 2λl ———波长 m
V ————计算风速 m/s 。多年平均最大风速的1.5~2倍。 D ————吹程 m （本水库的吹程为800 m ）
坝顶高程（或坝顶防浪墙顶高程）按下式计算，并选用其中的较大值。
式中，设h ?和校h ?分别按式（5—1）考虑。对于21、
级的坝，如果按照可能最大????
??+=?+=
校设
校核洪水位坝顶高程设计洪水位坝顶高程h h
洪水校核时，坝顶高程不得低于相应静水位，防浪墙顶不得低于波浪顶高程。防浪墙高度应与坝体在结构上连成整体，墙身应有足够的厚度，以抵挡波浪及漂浮物的冲击。
① 设计情况
2λh =0.0166V 4
5D 3
1 由基本资料V =2.
2 m/s 最大风速 40 m/s 得 V=2V =4.4 m/s
2λh =0.01663
145)8.0()22.2(???=0.982 m 2λl =10.4（2λh ）8.0=10.425.10)982.0(8.0=? m
(当坝前水深H 1=43.05 m >l L 则cth
0.141
≈L
L H π) 带入公式，算出296.0125
.10491.014.34242
112
0=???==L H cth L H h l ππλ m
m h 7.1678.14.0296.0982
.0≈=++=? 防浪墙顶部高程：=?防浪墙m 6.8637.185.861h =+=?+设H
② 校核情况
2λh =0.0166V 4
5D 3
1
由基本资料V =2.2 m/s 最大风速 40 m/s 得 V=V =2.2 m/s
m h 412.0)8.0()2.2(0166.023
145
=??=λ 2λl =10.4（2λh ）8.0=10.4 =?8.0)412.0( 5.16 m
=??==16
.5)206.0(14.34242
1120L H cth l h h ππλλ0.103 m
915.04.0103.0412.0=++=?h m
防浪墙顶部高程：=
?
防浪墙
97
.
863
92
.0
05
.
863
h
=
+
=
?
+
校
H m
综合①、②两种情况，取防浪墙顶部高程=
?
防浪墙
863.97m，防浪墙高度为
0.8m则坝顶部高程为
顶
?=863.17 m 最大坝高为863.17-817=46.17 m
5.2坝顶宽度的确定
为了满足设备布置、运行、交通及设施的需要，经过分析选取“TH”水电站的坝顶宽度为7m。
5.3坝面坡度
根据碾压混凝土坝基本剖面设计，上游坝坡通常采用铅直面；下游剖面采用基本三角形顶点与校核洪水位齐平的剖面形式，则有折坡处向上延伸与校核洪水位相交。取下游边坡系数为8.0
1：。
5.4坝底宽度
由上下游起坡点高程、坡度、边坡系数等条件通过几何关系可得坝底宽度为36.84m，在()9.0
~
7.0坝高=（32.32—41.55）范围内。说明坝底宽度符合要求。
5.5荷载计算
作用在重力坝的荷载主要有：坝体自重，上下游坝面上的水压力，扬压力，浪压力，泥沙压力，地震压力及冰压力等。设计重力坝时应根据具体的运用条件确定各种荷载的数值，并选择不同的荷载组合，用以验算坝体的稳定和强度。
5.5.1坝体自重
坝体自重是维持大坝稳定的主要荷载，其数值可根据坝的体积V和材料容重c
γ计算确定
Concrete Gravity Dam The type of dam selected for a site depends principally on topographic, geologic,hydrologic, and climatic conditions. Where more than one type can be built, alternative economic estimates are prepared and selection is based on economica considerations.Safety and performance are primary requirements, but construction time and materials often affect economic comparisons. Dam Classification Dams are classified according to construction materials such as concrete or earth. Concrete dams are further classified as gravity, arch, buttress, or a combination of these. Earthfill dams are gravity dams built of either earth or rock materials, with particular provisions for spillways and seepage control. A concrete gravity dam depends on its own weight for structural stability. The dam may be straight or slightly curved, with the water load transmitted through the dam to the foundation material. Ordinarily, gravity dams have a base width of 0.7 to 0.9 the height of the dam. Solid rock provides the best foundation condition. However, many small concrete dams are built on previous or soft foundations and perform satisfactorily. A concrete gravity dam is well suited for use with an overflow spillway crest. Because of this advantage, it is often combined with an earthfill dam in wide flood plain sites.
XXXXXX 继续教育学院 毕业论文 题目 XXX水库 混凝土重力坝枢纽设计 专业水工 层次专升本 姓名 学号
前言 关键词：重力坝剖面稳定应力细部构造地基处理 本次设计内容为河南南潘家口水利枢纽，坝型选择为混凝土重力坝，坝轴线选择和枢纽布置见1号图SG-01潘家口水库平面图所示。 整座重力坝共分53个坝段，主要有非溢流挡水坝段、溢流表孔坝段、溢流底孔坝段和电站厂房坝段。其中非溢流挡水坝段每坝段宽15米，分布于大坝两端；厂房坝段每段宽16米，布置在靠近右岸的主河床上，装机3台机组；底孔坝段每段宽22米，布置在厂房坝段左侧的主河床上；溢流坝段每段宽18米，布置在滦河主河床上。详见1号图SG-02下游立视图。 挡水坝段最大断面的底面高程为128米，坝顶高程为228米，防浪墙高1.2米，最大坝高为101.2m，属高坝类型。坝顶宽12米，最优断面的上游坝坡坡率为1:0.2，上游折坡点高程为181米，下游坝坡坡率为1:0.7，下游折坡点高程688.98英尺，详细情况参见1号图SG-03挡水坝剖面图。 溢流坝段最大断面的底面高程为126米，堰顶高程210米，溢流堰采用WES曲线设计，直线段坡率为1：0.7，反弧段半径取25.0米，鼻坎高程取159米，上游坝坡坡率取1：0.2，折坡点高程为181米，上游坝面与WES曲面用1/4椭圆相连，详细情况见1号图SG-02溢流堰标准横断面图所示。 本枢纽溢流堰采用挑流方式消能，挑角取250。止水采用两道紫铜中间加沥青井的形式。坝基防渗处理（主要依据上堵下排的原则），上游帷幕灌浆（两道），下游侧设置排水管。 以非溢流挡水坝段为计算选择断面，进行了抗滑稳定分析和应力分析，分别采用抗剪断计算法和材料力学法计算法进行计算，最终验算满足抗滑稳定，上游坝踵没有出现拉应力，设计剖面合理可行。 本次设计只是部分结构物设计，考虑问题较单一，采用基础资料一般以书本为主，跟实际情况难免有出入，敬请读者批评指正。 编者 2008.9
第一章设计基本资料及任务 第一节设计基本资料 一、枢纽任务 本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用。水电站装机容量为21.75万kW，装3台机组。正常蓄水位为110.5m，死水位为86.5m，三台机满载时的流量为405m3/s。采用坝后式厂房。工程建成后，可增加保灌面积90万亩，减轻洪水对下游城市和平原的威胁。在遇P=0.02%和P=0.1%频率的洪水时，经水库调节后，洪峰流量可由原来的18200m3/s、14100 m3/s分别削减为6800 m3/s和6350 m3/s；水库蓄水后形成大面积水域，为发展养殖业创造有利条件。 二、基本资料 1、规划数据 本重力坝坝高86.9m，坝全长368m，溢流坝位于大坝中段长度73米，非溢流坝分别接溢流坝两侧各147.5m，坝顶宽度8m，坝底宽度80.5m，坝底高程28m，坝顶高程114.9m，正常蓄水位110.5m，死水位86.5m。 坝址处的河床宽约120m，水深约1.5～4m。河谷近似梯形，两岸基本对称，岸坡取约35o。 2、工程地质 坝基岩性为花岗岩，风化较深，两岸达10m左右。新鲜花岗岩的饱和抗压强度为100～200MPa，风化花岗岩为50～80Mpa。坝址处无大的地质构造。 3、其他资料 - 1 -
（1）风向吹力：实测最大风速为24m/s，多年平均最大风速为20m/s，风向基本垂直坝轴线，吹程为4km。 （2）本坝址地震烈度为7度。 （3）坝址附近卵砾石、碎石及砂料供应充足，质量符合规范要求。 三、表格 表1比选数据 - 2 -
表2岩石物理力学性质 四、参考文献 1．混凝土重力坝设计规范水利电力部编 2．水工建筑物任德林河海大学出版社 3．水工设计手册泄水与过坝建筑物水利电力出版社 4．混凝土拱坝及重力坝坝体接缝设计与构造水电部黄委会编 第二节设计任务 一、枢纽布置 （1）拟定坝址位置 - 3 -
1 目录 目录 (1) 第1章非溢流坝设计 (4) 1.1坝基面高程的确定 (4) 1.2坝顶高程计算 (4) 1.2.1基本组合情况下： (4) 1.2.2特殊组合情况下： (5) 1.3坝宽计算 (6) 1.4 坝面坡度 (6) 1.5 坝基的防渗与排水设施拟定 (7) 第二章非溢流坝段荷载计算 (8) 2.1 计算情况的选择 (8) 2.2 荷载计算 (8) 2.2.1 自重 (8) 2.2.2 静水压力及其推力 (8) 2.2.3 扬压力的计算 (10) 2.2.4 淤沙压力及其推力 (12) 2.2.5 波浪压力 (13) 2.2.6 土压力 (14) 第3章坝体抗滑稳定性分析 (16) 3.2 抗滑稳定计算 (17) 3.3 抗剪断强度计算 (18) 第4章应力分析 (20) 4.1 总则 (20) 4.1.1大坝垂直应力分析 (20) 4.1.2大坝垂直应力满足要求 (21) 4.2计算截面为建基面的情况 (21) 4.2.1 荷载计算 (22) 4.2.2运用期（计入扬压力的情况） (23) 4.2.3运用期（不计入扬压力的情况） (23)
4.2.4 施工期 (23) 第5章溢流坝段设计 (25) 5.1 泄流方式选择 (25) 5.2 洪水标准的确定 (25) 5.3 流量的确定 (25) 5.4 单宽流量的选择 (25) 5.5 孔口净宽的拟定 (26) 5.6 溢流坝段总长度的确定 (26) 5.7 堰顶高程的确定 (27) 5.8 闸门高度的确定 (27) 5.9 定型水头的确定 (28) 5.10 泄流能力的校核 (28) 5.11.1 溢流坝段剖面图 (29) 5.11.2 溢流坝段稳定性分析 (29) （1）正常蓄水情况 (29) （2）设计洪水情况 (30) （3）校核洪水情况 (30) 第6章消能防冲设计 (31) 6.1洪水标准和相关参数的选定 (31) 6.2 反弧半径的确定 (31) 6.3 坎顶水深的确定 (32) 6.4 水舌抛距计算 (33) 6.5 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 (34) 第7章泄水孔的设计 (36) 7.1有压泄水孔的设计 (36) 7.11孔径D的拟定 (36) 7.12 进水口体形设计 (36) 7.13 闸门与门槽 (37) 7.14 渐宽段 (37) 7.15 出水口 (37) 7.15 通气孔和平压管 (38) 参考文献 (39)
水利枢纽工程重力坝设计 学生： 指导老师： 1工程概况 1.1流域概况 辽河是某地区较大的河流之一。发源于X县，自东向西流，在C县附近于B河汇合，于I市西入海。全长418公里，流域面积13880平方公里。其中山区占总数的66%，丘陵占4%，平原占30%，流域面积内有耕地430万亩，人口约400万人，是该地主要的产粮区之一，并且是极重要的重工业基地，交通发达，铁路、公路运输方便。 辽河多年平均径流量40多亿立方米，是本地区水利资源最丰富的河流，辽河干、支流上都没有控制性工程，每年有几十亿立方米的水白白流向大海。 该水库位于该地区L县境内，为辽河的控制性工程，水库控制面积为6175平方公里，占流域面积的44.5%，选定S水库为开发辽河的第一期工程是适宜的。水库任务以防洪、灌溉为主，并改善农田除涝条件，扩大灌溉面积，供给灌溉及工业用水发电。 1.2工程地质 在水库回水内部范围渗漏区（长6.4公里）由寒武纪奥陶系的灰岩、泥灰岩、页岩、砂岩等组成。根据勘测结果，渗漏量不大。不致影响水库蓄水，坝址区河谷为侵蚀堆积，0～3060米，右岸山坡两岸山顶高米～500米，250米左右，河床高程300坝址处河谷底宽000 2040～，左岸山坡坡度较缓，约15，逐渐变陡。地貌形态较为单一，坝址区为前震旦系大弧山统变质岩。岩性单一，层理不明，它是含团块黑云母变粒岩，石英变粒岩，粗度细，致密。 坝址区断裂构造的发育时期，相互切割关系及变化规律比较复杂。节理裂隙也很发育。F8,F10是较大断层，断层面在坝基内最大的出露宽度不超过50厘米，一般在30厘米左右，根据压水试验断层属于不透水的。 覆盖层厚度，右岸厚度不大，一般1-2米为碎石块及砂琅土组成。河床部分砂卵石厚2～1米。左岸山坡为坡积土其中夹有石英岩滚石厚7.9米，最大厚度4米到3度一般为 米，弱风化岩3～5米。
目录 摘要： (1) 前言 (2) 第一部分设计说明书 (3) 1基本资料 (3) 1.1自然条件及工程 (3) 1.2坝址与地形情况 (3) 1.3工程枢纽任务与效益 (4) 2枢纽布置 (5) 2.1枢纽组成建筑物及其等级 (5) 2.2坝线、坝型选择 (5) 2.3枢纽布置 (8) 3洪水调节 (10) 3.1基本资料 (10) 3.2洪水调节基本原则 (13) 3.3调洪演算 (14) 3.4调洪计算结果 (17) 4非溢流坝剖面设计 (18) 4.1设计原则 (18) 4.2剖面拟订要素 (19) 4.3抗滑稳定分析与计算 (21) 4.4应力计算 (22) 5溢流坝段设计 (24) 5.1泄水建筑物方案比较 (24) 5.2工程布置 (25)
5.3溢流坝剖面设计 (25) 5.4消能设计与计算 (28) 6细部构造设计 (32) 6.1坝顶构造 (32) 6.2廊道系统 (33) 6.3坝体分缝 (34) 6.4坝体止水与排水 (35) 6.5基础处理 (36) 6.6混凝土重力坝的分区 (38) 第二部分计算说明书 (39) 1洪水调节 (39) 1.1调洪演算 (39) 1.2调洪计算结果及分析 (55) 2非溢流坝段计算 (57) 2.1非溢流坝段经济剖面尺寸拟定 (57) 2.2抗滑稳定分析 (60) 2.3 应力分析计算 (65) 3消能防冲设计 (68) 3.1消力池的水力计算 (68) 3.2辅助消能工设计 (71) 致谢....................................................... 错误！未定义书签。参考文献. (73)
1 兵团广播电视大学开放教育（专科） 题目：混凝土重力坝设计 分校： 姓名： 学号： 专业： 指导教师：
目录 目录 (1) 第一章非溢流坝设计 (5) 1.1坝基面高程的确定 (5) 1.2坝顶高程计算 (5) 1.2.1基本组合情况下： (5) 1.2.1.1 正常蓄水位时： (5) 1.2.1.2 设计洪水位时： (6) 1.2.2特殊组合情况下： (6) 1.3坝宽计算 (7) 1.4 坝面坡度 (7) 1.5 坝基的防渗与排水设施拟定 (8) 第二章非溢流坝段荷载计算 (9) 2.1 计算情况的选择 (9) 2.2 荷载计算 (9) 2.2.1 自重 (9) 2.2.2 静水压力及其推力 (9) 2.2.3 扬压力的计算 (11) 2.2.4 淤沙压力及其推力 (13) 2.2.5 波浪压力 (14) 2.2.6 土压力 (15) 第三章坝体抗滑稳定性分析 (17) 3.1 总则 (17) 3.2 抗滑稳定计算 (18) 3.3 抗剪断强度计算 (19) 第四章应力分析 (21) 4.1 总则 (21) 4.1.1大坝垂直应力分析 (21) 4.1.2大坝垂直应力满足要求 (22) 4.2计算截面为建基面的情况 (22)
3 4.2.1 荷载计算 (23) 4.2.2运用期（计入扬压力的情况） (24) 4.2.3运用期（不计入扬压力的情况） (24) 4.2.4 施工期 (24) 第五章溢流坝段设计 (26) 5.1 泄流方式选择 (26) 5.2 洪水标准的确定 (26) 5.3 流量的确定 (26) 5.4 单宽流量的选择 (27) 5.5 孔口净宽的拟定 (27) 5.6 溢流坝段总长度的确定 (27) 5.7 堰顶高程的确定 (28) 5.8 闸门高度的确定 (29) 5.9 定型水头的确定 (29) 5.10 泄流能力的校核 (29) 5.11.1 溢流坝段剖面图 (30) 5.11.2 溢流坝段稳定性分析 (30) （1）正常蓄水情况 (30) （2）设计洪水情况 (31) （3）校核洪水情况 (31) 第六章消能防冲设计 (32) 6.1洪水标准和相关参数的选定 (32) 6.2 反弧半径的确定 (32) 6.3 坎顶水深的确定 (33) 6.4 水舌抛距计算 (34) 6.5 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 (35) 第七章泄水孔的设计 (37) 7.1有压泄水孔的设计 (37) 7.2孔径D的拟定 (37) 7.3 进水口体形设计 (37) 7.4 闸门与门槽 (38) 7.5渐宽段 (38)
毕业设计（论文） 开题报告 题目榆林王圪堵水库枢纽 布置及重力坝设计 专业水利水电工程 班级 学生 指导教师 2013 年 一、毕业设计(论文)课题来源、类型
本设计题目来源于王圪堵水库工程实际，属设计类课题。王圪堵水库坝址位于榆林市横山县城关镇西北12km，榆靖高速公路无定河大桥以上2.5km、芦河入无定河口以上5.5km处的无定河干流上，距榆林市区60km。按照榆林能源化工基地建设要求及治黄大局的拦沙要求，确定水库任务是供水、拦沙和灌溉等综合利用。在本次设计中所用到的主要工程相关资料都来源于实际工程的设计资料。 二、选题的目的及意义 1. 选题目的 本次毕业设计是对大学四年所学知识的总结和运用，通过对王圪堵水库的了解和个人知识的掌握，本次毕业设计选择《榆林王圪堵水库枢纽布置及重力坝设计》作为题目。本课题主要解决a.水库的枢纽布置，包括坝址选择，电站厂房的选址，各种水工建筑物的选型等一系列布置问题。b.混凝土重力坝的专题设计，包括坝型的选择比较，大坝尺寸的设计，抗滑稳定的计算，大坝结构图的绘制等。通过本次设计，运用几年来所学的理论知识及专业知识，结合毕业设计的任务进行思考、分析应用，提高我们独立思考与独立工作的能力，同时也加强了计算、绘图、编写设计文件、使用规范、手册能力的培养，使我们成为合格的水利人才。 2. 选题意义 (1).王圪堵水利枢纽主要由大坝、泄洪洞、溢洪道、放水洞、坝后电站等建筑物组成。它是无定河中游的一项水沙控制工程，按照《陕西省水资源开发利用规划》、《陕西省榆林能源化工基地供水水源规划》和《黄河治理开发规划纲要》对无定河开发治理的要求，项目开发的目标是在流域水土保持综合治理基础上，河流生态基流不受影响的前提下，调蓄无定河水资源，并经优化配置，以供定需就近向榆横煤化学工业区、鱼米绥盐化学工业区供水，缓解工业区近中期用水矛盾，向14.6万亩农田灌溉补水，提高灌区灌溉保证率，改善农业生产条件，支撑榆林能源化工基地建设和发展，拦蓄泥沙、减少入黄泥沙，为治黄大业作贡献。按照无定河开发治理要求以及项目开发目标，王圪堵水库的建设任务是供水、拦沙和灌溉等综合利用。在工程建设过程中主要存在以下几个问题：水库区存在淹没农田、村庄、道路、桥梁等现象，浸没面积约756亩，库区两岸不存在永久性渗漏问题，水库蓄水后预计塌岸总方量约9259万m3，塌岸问题较为突出；坝址区河床
目录 1基本资料 (1) 仁1.流域概况 (1) 1.2水文气象特征 (1) 1.3地质条件 (2) 1.41程枢纽任务 (3) 2枢纽布置 (4) 2.1工程等级及建筑物级别确建 (4) 2.2坝址、坝型选择 (5) 2.2.1坝址地形地质条件 (5) 2.2.2选址、选型原则 (5) 2.2.3亭子口坝址概况 (6) 2.2.4李家嘴坝址概况 (7) 2.2.5坝址比较 (8) 2.3枢纽布置 (9) 2.3.1布置原则： (9) 2.3.2枢纽的总体布置 (9) 3洪水调节 (11) 3.1基本资料 (11) 3.1.1洪水过程线的确泄 (11) 3.1.2相关曲线图 (13) 3.1.3确定天然设计洪峰流量和天然校核洪峰流量 (13) 3.1.4确定下泄设计洪峰流量标准(p=0.2%)和下泄校核洪峰流量标(p=0.1%) (14) 3.2洪水调苗基本原则 (14) 3.2.1确定工程等别和级别 (14) 3.2.2水库防洪要求 (14) 3.2.3水库的运用方式 (14) 3.3调洪演算 (15) 3.3.1堰顶高程 (15) 3.3.2设计水头Hd (15) 3.3.3流呈:系数加的确定 (15) 3.3.4方案拟订 (16) 3.3.5计算下泄流量 (16) 3.3.6半图解法调洪演算 (17) 4非溢流坝剖而设计 (22) 4.1设计原则 (22) 4.2剖面拟订要素 (22) 4.2.1坝顶高程的拟订 (22)
4.2.2坝顶宽度的拟订 (25) 4.2.3坝坡的拟订 (26) 4.2.4上、下游起坡点位宜的确定 (26) 4.2.5剖而设计 (26) 4.3抗滑稳定分析与计算 (28) 4.3.1分析的目的 (28) 4.3.2滑动而的选择 (28) 4.3.3对坝基面进行抗滑稳定计算 (29) 4.4应力计算 (30) 4.4.1分析的目的 (30) 4.4.2分析方法 (30) 4.4.3材料力学法的基本假设 (30) 4.4.4荷载组合 (30) 4.4.5应力计算 (30) 5溢流坝段设计 (32) 5.1泄水建筑物方案比较 (32) 5.1.1布置原则 (32) 5.1.2泄洪方案选择 (32) 5.2溢流表孔布置 (32) 5.3溢流坝剖而设计 (33) 5.3.1顶部曲线 (33) 5.3.2中间直线段的确定 (34) 5.3.3反弧段 (35) 5.4消能设计与计算 (35) 5.4.1闸墩的设计 (36) 5.4.2消能形式选择 (37) 5.4.3消力池的水力计算 (38) 5.4.4辅助消能工设计 (41) 5..4.5消力池护坦的设计 (42) 6细部构造设计 (42) 6.1坝顶构造 (42) 6.2廊道系统 (43) 6.2.1基础灌浆廊道 (43) 6.2.2检査排水廊道 (44) 6.2.3排水管 (44) 6.3坝体分缝 (45) 6.3.1横缝 (45) 6.3.2纵缝 (45) 6.3.3水平施工缝 (45) 6.4坝体止水与排水 (45)
目录 摘要........................................................ 错误!未定义书签。前言........................................................ 错误!未定义书签。 第一某些设计阐明书 1 工程概况.................................................. 错误!未定义书签。 1.1 工程地理位置........................................ 错误!未定义书签。 1.2 流域概况............................................ 错误!未定义书签。 1.3 工程任务与规模...................................... 错误!未定义书签。 2 基本资料.................................................. 错误!未定义书签。 2.1 水文气象............................................ 错误!未定义书签。 2.2 坝址与地形状况...................................... 错误!未定义书签。 2.3 工程枢纽任务与效益.................................. 错误!未定义书签。 3 枢纽布置.................................................. 错误!未定义书签。 3.1 枢纽构成建筑物及其级别.............................. 错误!未定义书签。 3.2 坝线、坝型选取...................................... 错误!未定义书签。 3.3 枢纽布置............................................ 错误!未定义书签。 4 洪水调节.................................................. 错误!未定义书签。 4.1 基本资料............................................ 错误!未定义书签。 4.2 洪水调节基本原则.................................... 错误!未定义书签。 4.3 调洪演算............................................ 错误!未定义书签。 4.4 调洪计算成果........................................ 错误!未定义书签。 5 非溢流坝剖面设计.......................................... 错误!未定义书签。
目录 1基本资料 (1) 1.1.流域概况 (1) 1.2水文气象特征 (1) 1.3地质条件 (2) 1.4工程枢纽任务 (3) 2枢纽布置 (4) 2.1工程等级及建筑物级别确定 (4) 2.2坝址、坝型选择 (5) 2.2.1坝址地形地质条件 (5) 2.2.2选址、选型原则 (5) 2.2.3亭子口坝址概况 (6) 2.2.4家嘴坝址概况 (7) 2.2.5坝址比较 (8) 2.3枢纽布置 (9) 2.3.1布置原则： (9) 2.3.2枢纽的总体布置 (9) 3洪水调节 (11) 3.1基本资料 (11) 3.1.1洪水过程线的确定 (11) 3.1.2相关曲线图 (13) 3.1.3确定天然设计洪峰流量和天然校核洪峰流量 (13) 3.1.4确定下泄设计洪峰流量标准（p=0.2%）和下泄校核洪峰流量标（p=0.1%） (14) 3.2洪水调节基本原则 (14) 3.2.1确定工程等别和级别 (14) 3.2.2水库防洪要求 (14) 3.2.3水库的运用方式 (14) 3.3调洪演算 (15) 3.3.1堰顶高程 (15) H (15) 3.3.2设计水头 d 3.3.3流量系数m的确定 (15) 3.3.4方案拟订 (16) 3.3.5计算下泄流量 (16) 3.3.6半图解法调洪演算 (17) 4非溢流坝剖面设计 (22) 4.1设计原则 (22) 4.2剖面拟订要素 (22) 4.2.1坝顶高程的拟订 (22) 4.2.2坝顶宽度的拟订 (25)
4.2.3坝坡的拟订 (26) 4.2.4上、下游起坡点位置的确定 (26) 4.2.5剖面设计 (26) 4.3抗滑稳定分析与计算 (28) 4.3.1分析的目的 (28) 4.3.2滑动面的选择 (28) 4.3.3对坝基面进行抗滑稳定计算 (29) 4.4应力计算 (30) 4.4.1分析的目的 (30) 4.4.2分析方法 (30) 4.4.3 材料力学法的基本假设 (30) 4.4.4荷载组合 (30) 4.4.5应力计算 (30) 5溢流坝段设计 (32) 5.1泄水建筑物方案比较 (32) 5.1.1布置原则 (32) 5.1.2泄洪方案选择 (32) 5.2溢流表孔布置 (32) 5.3溢流坝剖面设计 (33) 5.3.1顶部曲线 (33) 5.3.2中间直线段的确定 (34) 5.3.3反弧段 (35) 5.4消能设计与计算 (35) 5.4.1闸墩的设计 (36) 5.4.2消能形式选择 (37) 5.4.3消力池的水力计算 (38) 5.4.4辅助消能工设计 (41) 5..4.5消力池护坦的设计 (42) 6细部构造设计 (42) 6.1坝顶构造 (42) 6.2廊道系统 (43) 6.2.1基础灌浆廊道 (43) 6.2.2检查排水廊道 (44) 6.2.3排水管 (44) 6.3坝体分缝 (45) 6.3.1横缝 (45) 6.3.2纵缝 (45) 6.3.3水平施工缝 (45) 6.4坝体止水与排水 (45) 6.4.1止水 (45) 6.4.2坝体排水 (46)
目录 摘要 (1) 前言 (2) 第一部分设计说明书 1 工程概况 (3) 1.1 工程地理位置 (3) 1.2 流域概况 (3) 1.3 工程任务与规模 (3) 2 基本资料 (4) 2.1 水文气象 (4) 2.2 坝址与地形情况 (11) 2.3 工程枢纽任务与效益 (12) 3 枢纽布置 (13) 3.1 枢纽组成建筑物及其等级 (13) 3.2 坝线、坝型选择 (14) 3.3 枢纽布置 (17) 4 洪水调节 (19) 4.1 基本资料 (19) 4.2 洪水调节基本原则 (22) 4.3 调洪演算 (23) 4.4 调洪计算结果 (27) 5 非溢流坝剖面设计 (28) 5.1 设计原则 (28) 5.2 剖面拟订要素 (28) 5.3 抗滑稳定分析与计算 (31) 5.4 应力计算 (33)
6 溢流坝段设计 (36) 6.1 泄水建筑物方案比较 (36) 6.2 工程布置 (37) 6.3 溢流坝剖面设计 (38) 6.4 消能设计与计算 (41) 7 细部构造设计 (42) 7.1 坝顶构造 (42) 7.2 廊道系统 (43) 7.3 坝体分缝 (44) 7.4 坝体止水与排水 (45) 7.5 基础处理 (46) 7.6 混凝土重力坝的分区 (47) 第二部分计算说明书 1 洪水调节 (49) 1.1 调洪演算 (49) 1.2 调洪计算结果及分析 (63) 2 非溢流坝段计算 (64) 2.1 非溢流坝段经济剖面尺寸拟定 (64) 2.2 重力坝非溢流坝段主要荷载 (68) 2.3 抗滑稳定分析 (75) 2.4 抗剪断强度计算 (78) 2.5 应力分析计算 (80) 3 溢流坝段设计 (84) 3.1 顶部曲线 (84) 3.2 反弧段 (86) 4 消能防冲设计 (87) 4.1 洪水标准和相关参数的选定 (88) 4.2 水舌抛距计算 (89)
设计容 一、 确定工程等级 由校核洪水位446.31 m 查水库水位———容积曲线读出库容为1.58亿3 m ，属于大（2）型，永久性水工建筑物中的主要建筑物为Ⅱ级，次要建筑物和临时建筑物为3级。 一、 确定坝顶高程 (1)超高值Δh 的计算 Δh = h1% + hz + hc Δh —防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m ； H1% —累计频率为1%时的波浪高度，m ； hz —波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m ； hc —安全加高，按表3－1 采 陆峡谷水库，宜按官厅水库公式计算（适用于0V ＜20m/s 及 D ＜20km ） 下面按官厅公式计算h1% ， hz 。 113 120 22000.0076gh gD v v v -??= ??? 11 3.75 2.150 220 00.331m gL gD v v v -??= ??? 2 2l z h H h cth L L ππ= 式中：D ——吹程，km ，按回水长度计。 m L ——波长，m z h ——壅高，m V0 ——计算风速
h——当 2 20250 gD v =时，为累积频率5%的波高h5%;当 2 2501000 gD v =时， 为累积频率10%的波高h10%。 规规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应由累积频率为P（%）的波高hp 与平均波高的关系可按表B.6.3-1 进行换 超高值Δh 的计算的基本数据 设计洪水位校核洪水位 吹程D（m）524.19 965.34 风速 v（m）27 18 安全加高 c h（m）0.4 0.3 断面面积S（2 m） 1890.57 19277.25 断面宽度B（m）311.80 314.44 正常蓄水位和设计洪水位时，采用重现期为50 年的最大风速，本次设计 27/ v m s =；校 核洪水位时，采用多年平均风速，本次设计 18/ v m s =。 a.设计洪水位时Δh 计算： 18902.57 60.62 311.80 m S H m B === 设 设 波浪三要素计算如下： 波高： 2 1 13 12 2 9.819.81524.19 0.007627 27 27 h-?? ?? =? ? ?? h=0.82m 波长： 1 1 3.75 2.15 22 9.819.81524.19 0.33127 2727 m L-?? ?? =? ? ??
目录 第一部分总则 一、设计目的及要求 (2) 二、设计方法 (2) 第二部分设计资料和任务 一、设计内容 (3) 二、基本资料 (3) 三、设计指导 (4) 四、设计内容和时间安排 (6) 五、设计成果要求 (6) 六、参考文献 (7)
第一部分总则 一、设计目的及要求 1、巩固、充实、加深、扩大学生的基本理论和专业知识 通过实际工程的设计，使学生掌握混凝土重力坝的结构选型、尺寸拟定、工作条件、作用荷载及设计依据、内容、方法、步骤等。从而达到较全面、系统地巩固、充实、提高所学的基础理论和专业知识，使之系统化。 2、培养学生独立工作、解决实际问题的能力 学生在全面了解设计任务和熟悉给定资料的基础上，学会查找规范、手册、技术文献等参考资料及前人经验。结合工程实际，在教师的指导下，独立进行工程设计。 3、训练学生的基本技能 培养学生初步掌握工程设计工作的流程和方法，在设计、计算、绘图、编写设计文件等方面得到较全面的锻炼和提高。 4、培养学生形成正确的设计思想，树立严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风。 二、设计方法 1、由于设计时间短、任务紧，应尽量避免重作或返工。但必须认识到，设计工作是逐步深入的，因此某些重作是正常的，甚至是必要的。 2、每个阶段设计中，趁进入角色之机，应及时收集资料，草写阶段设计说明并备全草图，这样既可及时校对，发现错误，又为最后的文字成果整理提供素材。 3、在学生与教师研讨问题时，学生应在充分钻研的基础上，先提出自己的看法和意见，不能请老师代作和决断。老师只向学生提出启发性的意见、解决问题的途径和工作方向、建议等。在采纳教师建议时，也必须自我消化、理解，但不强求一定纳用。在设计过程中，提倡开拓精神，鼓励提出新的方案或见解，同时也要遵循严肃认真的科学态度。
水工毕业设计答辩试题 1.本次毕业设计你采用哪种坝型？试说明你采用此种坝型的原因。 答：采用混凝土重力坝，从坝址处地质考虑，弱风化深度不大；从施工方面考虑，便于施工及导流；可采用大型机械，降低工程造价。 2.试简述本次毕业设计中，你是如何进行枢纽布置的？ 答：主要组成由非溢流坝段，溢流坝、放水底孔及排沙隧洞、电站引水设施、电站等组成。溢流坝段设在主河槽及河道左岸。 3.本枢纽中的挡水建筑物在选型时你是从哪些方面考虑的？ 答：（1）稳定和强度；（2）工程量小；（3）运用方便；（4）便于施工。 4.试就本次毕业设计简要绘制挡水坝段的主要荷载及其分布图形 答：（1）自重（2）静水压力（3）扬压力（4）泥沙压力（5）浪压力（6）地震惯性力。 5.试就本次毕业设计简要绘制溢流坝段的主要荷载及其分布图形 6.什么叫荷载组合？试就本次毕业设计说明你进行了哪几种荷载组合，并简要 说明进行荷载组合的原因？ 答：作用在坝体上的力成为荷载，本次设计采用了基本组合和特殊组合两种形式，求最不利状况。 7.试简述非溢流坝段的形状，设计的原则及步骤 答：三角形，设计原则：（1）稳定和强度；（2）工程量小；（3）运用方便；（4）便于施工。设计步骤：（1）坝顶高程确定（2）坝高确定（3）坝坡确定（4）排水设施等。 8.为什么说重力坝的稳定问题就是滑动问题？ 答：重力坝主要是依靠自身的重力来维持稳定性的。 9.重力坝坝面受到扬压力的原因是什么？试绘制坝基设有防渗帷幕和排水孔 的扬压力分布图，并说明计算方法？ 答：产生扬压力的原因主要是上下游水位差。 10.当重力坝抗滑条件不满足时，应采用哪些措施使其满足？ 答：（1）减小扬压力，如设置排水廊道，帷幕灌浆等。（2）开挖有利地形（3）设置齿墙（4）加固地基。 11.用材料力学法计算坝体应力的基本假定是什么？ 答：物体是刚性的。 12.试写出坝基面竖直正应力的计算公式，并说明各项参数的意义？ 13.溢流坝面由那几部分组成，试简述其设计步骤？ 答：由堰型曲线，直线段，反弧段组成。 14.溢流坝下游消能有几种型式，试简述其适用条件及优缺点？ 答：底流消能，土质地基。挑流消能，下游河床较好；面流消能；戽流消能。15.溢流坝剖面设计时，应满足那些条件？ 答：满足抗冲刷要求，满足过流要求。 16.本次设计中，溢流坝剖面中的曲线部分，定型设计水头是怎样选取的？ 答：采用WES堰面，根据堰流公式计算。 17.本次设计中，你怎样划分坝段的，简述坝段划分的原则？ 答：溢流坝段设在主河槽及河道左岸，从地形地质，稳定强度方面考虑。 18.本次设计中，基础灌浆廊道的尺寸及位置你是怎样确定的？ 答：上游坝址处向上游水平延伸5米处。
设计内容 一、 确定工程等级 由校核洪水位446.31m 查水库水位———容积曲线读出库容为1.58亿3 m ，属于大（2）型，永久性水工建筑物中的主要建筑物为Ⅱ级，次要建筑物和临时建筑物为3级。 一、 确定坝顶高程 (1)超高值Δh 的计算 Δh = h1% + hz + hc Δh —防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m ； H1% —累计频率为1%时的波浪高度，m ； hz —波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m ； hc —安全加高，按表3－1 采 内陆峡谷水库，宜按官厅水库公式计算（适用于0V ＜20m/s 及 D ＜20km ） 下面按官厅公式计算h1% ， hz 。 113 120 22000.0076gh gD v v v -??= ??? 11 3.75 2.150 220 00.331m gL gD v v v -??= ??? 2 2l z h H h cth L L ππ= 式中：D ——吹程，km ，按回水长度计。 m L ——波长，m z h ——壅高，m V0 ——计算风速
h ——当 20 20250gD v =时，为累积频率5%的波高h5%。当 20 2501000gD v =时， 为累积频率10%的波高h10%。 规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应由累积频率为P （%）的波高hp 与平均波高的关系可按表B.6.3-1 进行换 超高值Δh 的计算的基本数据 正常蓄水位和设计洪水位时，采用重现期为50 年的最大风速，本次设计027/v m s =；校核洪水位时，采用多年平均风速，本次设计018/v m s =。 a.设计洪水位时Δh 计算： 18902.57 60.62311.80 m S H m B = ==设设 波浪三要素计算如下： 波高： 2 1 13 12 2 9.819.81524.190.0076272727 h -?? ??=? ??? h=0.82m 波长： 1 1 3.75 2.15 2 2 9.819.81524.190.331272727m L -????=? ???
混凝土重力坝设计毕业设计说明书 混凝土重力坝设计说明书 学生:宋文海 指导老师:张萍 三峡大学水利与环境学院 1. 工程等级、建筑物级别及防洪标准确定 1.1工程等级确定 根据工程基本资料和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252?2000(表1?1),确定: 根据水库总库容1.042亿m3和供水保证率为95%判定,工程属于Ⅱ等工程,大(2)型规模; 根据电站装机1.5万KW判定,工程属于Ⅳ等工程,小(1)型规模; 根据水库设计灌溉面积24.28万亩,工程属于Ⅲ等工程,中型规模。 综合以上数据,确定水利枢纽工程为Ⅱ等工程,大(2)型规模。 表1-1 水利水电工程分等指标 工程等别工程 规模水库 总库容 ) 防洪治涝灌溉供水发电
保护城镇 及工矿企业 的重要性保护农田 亩治涝面积 亩灌溉面积 亩供水对象 重要性装机容量 KW Ⅰ大(1)型≥10 特别重要≥500 ≥200 ≥150 特别重要≥120 Ⅱ大(2)型10~1.0 重要500~100 200~60 150~50 重要120~30 Ⅲ中型 1.0~0.10 中等100~30 60~15 50~5 中等30~5 Ⅳ小(1)型0.10~0.01 一般30~5 15~3 5~0.5 一般5~1 Ⅴ小(2)型0.01~0.0015 3 0.51 注: ①水库总库容指水库最高水位以下的静库容; ②治涝面积和灌溉面积均指设计面积。 1.2 建筑物级别确定 表 1-2 水工建筑物级别 工程等别永久性建筑物级别临时性建筑物 级别
主要建筑物次要建筑物 Ⅰ 1 3 4 Ⅱ 2 3 4 Ⅲ 3 4 5 Ⅳ 4 5 5 Ⅴ 5 5 根据工程基本资料和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252?2000(表1?2),确定: 鲤鱼塘水库水工建筑物级别 工程等别永久性建筑物级别临时性建筑物级别 主要建筑物次要建筑物 Ⅱ 2 3 4 1.3 工程洪水标准确定 根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252?2000规定: 表1-3山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准[重现期(年)] 项目水工建筑物级别 1 2 3 4 5 设计1000~500 500~100 100~50 50~30 30~20 校核土石坝可能最大洪水(PMF)或10000~5000 5000~2000 2000~1000 1000~300 300~200 混凝土坝、浆砌石坝5000~2000 2000~1000 1000~500 500~200
混凝土重力坝枢纽毕业设计指导书 根据任务书指出的设计内容，对本次毕业设计的要求、方法和步骤以及时间安排等具体指示如下： 一、了解规划任务、分析原始资料 由于时间关系，本次毕业设计对水文分析和水能规划方面的内容就不作了，这部分的结果，由基本资料和建筑物特性指标给出，我们首先要求同学了解工程规划的概况、意图，规划特点和主要数据，以及设计任务和要求熟悉并分析枢纽地区地形、地质、水文、气象建筑材料等一般情况。通过对工程概况的了解，以及基本资料的分析，使同学们掌握主要工程的要点，自然条件特征，联系对工程设计和施工的关系与影响，为以后各阶段设计工作打下基础。二、坝线、坝型选择和枢纽布置方案比较 (一)坝轴线的选择： 根据坝址的地质、地形条件，通过定性分析确定坝轴线位置。这里主要考虑的地质条件有： 1、坝基全部坐落在第四大岩层上； 2、左岸与第三大岩层保持一定的距离； 3、河床部位使上游坝踵避开F2断层； 4、右岸离开陡岸的局部不稳定岩体。 (二)坝型选择： 根据坝址的地形、地质、建筑材料，宣泄洪水的能力以及抗震性能等特点，通过定性分析，初步选择土石坝、拱坝、重力坝（实体重力坝、空腹重力坝、宽缝重力坝）等坝型进行较详细的定性比较，选取满足工程要求，技术可行的坝型。 (三)枢纽布置方案比较： 首先根据枢纽的任务及要求确定枢纽建筑物的组成，然后根据地质、地形等条件，拟定二到三个枢纽布置方案，并画出草图，通过定性分析确定较合理的枢纽布置方案。 本阶段坝线、坝型选择及枢纽布置是水工设计中具有战略意义的一项重要工作，综合性强，涉及面广，工作量也有相当分量，由于所给资料及时间有限，内容从简,但仍要求认真思考和分析作一定的训练。 三、坝体剖面设计内容与要求： 坝体剖面设计要求作挡水坝最大坝高坝段的设计和溢流坝最大坝高坝段的设计，设计的内容和步骤如下： (一)坝剖面的拟定： 1、挡水坝的剖面拟定则是参考已建工程并考虑与溢流坝的联接等具体情况对坝顶高程，坝顶宽度，上、下游边坡及起坡点的初步拟定。 2、溢流坝剖面拟定分三个方面的内容： （1）断面尺寸的拟定：参看已建工程、初步确定堰面曲线，上下游边坡，消能型式以及尺寸。 （2）水力计算，包括堰顶过流量计算，下游冲刷坑验算，堰顶水面曲线的估算等。 （3）闸墩尺寸的拟定，包括闸门型式选择，工作、交通桥的布置及闸墩的型式、长度、高度、厚度等尺寸的拟定（选做）。 (二)坝体稳定、应力分析： 1、稳定应力计算原理和控制标准，稳定应力计算要求采用两种计算方法（单一安全系数法和可靠度理论法），说明公式来源和符号的意义，控制标准则根据工程等级和计算情况按有关规范规定指标选取。