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水利水电工程中泄水建筑物设计原则及方案研究摘要：在水利水电工程中，泄水建筑物是枢纽工程的重要组成部分，是保证水利水电工程枢纽和水工建筑物安全、减免洪涝灾害的重要建筑物。
本文结合黑石罗水库的泄水建筑物设计方案，为同类工程的总体布置以及设计提供参考。
关键词：水利水电工程；泄水建筑物；设计原则；设计方案我国多数地区缺水问题严重，特别是内陆干旱地区，水资源短缺对经济发展的制约影响大，所以必须注重水利工程建设发展。
水利水电工程建设发展，可以处理好地区防洪、农业灌溉、发电、生态保护等问题。
泄水建筑物是保证水利水电工程枢纽和水工建筑物的安全、减免洪涝灾害的重要的水工建筑物，其造价常占工程总造价的很大部分。
为适应水利水电工程建设发展需要，特选择云南省昭通市黑石罗水库的泄水建筑物的设计方案供设计参考。
1工程概况黑石罗水库位于云南省东北部的昭通市，水库总库容4992.1万m³，属集镇和农村人畜生活供水及农业灌溉供水为主，兼有下游村镇、农田防洪保护作用的中型水利工程。
设计供水人口15.1万人、灌溉面积5.5万亩，工程等别为Ⅲ等。
水库枢纽工程主要由混凝土面板堆石坝、溢洪洞、输水隧洞及泄洪冲沙隧洞、导流隧洞组成，由于土石坝坝高超过70m，级别提高一级，故大坝级别为2级，溢洪洞、输水隧洞及泄洪冲沙隧洞等主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级。
坝址区属于侵蚀低～中山地貌，河谷呈不对称“V”型，主要地层为第四系冲洪积、崩塌堆积及残坡积；基岩为三迭系飞仙关组粉细砂岩夹页岩，岩层平缓，节理面陡倾，岩体节理裂隙发育。
2泄水建筑物与设计原则2.1泄水建筑物水利水电工程常用的泄水建筑物有：（1）低水头水利枢纽的滚水坝、拦河闸和冲沙闸；（2）高水头水利枢纽的溢流坝、溢洪道、泄水孔、泄水涵管、泄水隧洞；（3）由河道分泄洪水的分洪闸、溢洪堤；（4）由渠道分泄入渠洪水或多余水量的泄水闸、退水闸；（5）由涝区排泄涝水的排水闸、排水泵站。
目录摘要 0Abstract (1)前言 (2)第1章设计的基本资料 (4)1。
1概况 (4)1.2基本资料 (4)1.2。
1地震烈度 (4)1.2。
2水文气象条件 (4)1.2。
3坝址地形、地质与河床覆盖条件 (5)1。
2。
4建筑材料概况 (6)1。
2.5其他资料 (7)第2章工程等级及建筑物级别 (8)第3章坝型选择及枢纽布置 (9)3。
1 坝址选择及坝型选择 (9)3.1.1 坝址选择 (9)3。
1。
2 坝型选择 (9)3。
2 枢纽组成建筑物确定 (9)3。
3 枢纽总体布置 (9)第4章大坝设计 (10)4.1 土石坝坝型选择 (10)4。
2 坝的断面设计 (10)4。
2.1 坝顶高程确定 (10)4。
2.2 坝顶宽度确定 (13)4。
2.3 坝坡及马道确定 (13)4.2.4 防渗体尺寸确定 (13)4。
2.5 排水设备的形式及其基本尺寸的确定 (14)4。
3 土料设计 (15)4。
3.1 粘性土料设计 (15)4.3.2 石渣坝壳料设计(按非粘性土料设计) (16)4。
4 土石坝的渗透计算 (17)4。
4.1 计算方法及公式 (17)4.4。
2 计算断面及计算情况的选择 (18)4.4.3 计算结果 (18)4。
4。
4 渗透稳定计算 (19)4.5 稳定分析计算 (20)4。
5。
1 计算方法与原理 (20)4。
5。
2 计算公式 (20)4.5。
3 稳定成果分析 (21)4。
6 地基处理 (21)4.6。
1 坝基清理 (21)4.6。
2 土石坝的防渗处理 (21)4。
6。
3 土石坝与坝基的连接 (22)4.6.4 土石坝与岸坡的连接 (22)4.7 土坝的细部结构 (22)4。
7。
1 坝的防渗体、排水设备 (22)4.7.2 反滤层设计 (23)4。
7.3 护坡及坝坡设计 (23)4.7.4 坝顶布置 (25)第5章溢洪道设计 (26)5.1 溢洪道路线选择和平面位置的确定 (26)5。
说明书摘要该江位于我国西南地区，本工程拦河坝为碾压式粘土心墙土石坝。
由于山区水位暴涨暴落，所以设置成兴利库容和拦洪库容完全不结合，即正常蓄水位和汛限水位均为2822.5米。
本设计是侧重于坝工部分以挡水建筑物和泄水建筑物为主的土石坝水利枢纽设计。
第一步，通过调洪演算得到最佳的溢流堰孔口净宽和堰顶高程方案，比较不同类型的土石坝在施工特点，技术经济等方面的优劣，最终确定大坝坝型为粘土心墙土石坝，并且初定了大坝的轮廓尺寸。
然后通过土料设计，对照指标确定了砂砾料场及粘土料场的位置。
再次选择坝体的三个典型断面对大坝进行渗流计算，画出流网图，校核渗流逸出处的渗透坡降确定是否满足要求。
然后通过vb编程进行稳定分析，最终进行坝体细部构造设计。
第二步，进入主要建筑物设计阶段。
确定出大坝的型式及坝址和坝轴线。
另外确定该枢纽的组成建筑物，包括挡水建筑物、泄水建筑物、水电站厂房等。
第三步，进入第二主要建筑物设计阶段。
确定出泄水建筑物的尺寸，型式和结构，定为泄水隧洞。
然后进行轴线选择和水力计算，从下泄能力、净空余幅、挑距和冲刷深度等方面校核设计的可行性。
最后进行细部构造设计。
第四步，进行初步的施工组织设计。
确定导流标准，施工分期。
定出开始日期、截流日期、拦洪日期、封孔蓄水日期、初始发电日期和竣工日期。
最后进入专题设计，隧洞衬砌应力计算，利用理正岩土分析软件，计算衬砌及配筋。
本设计以《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》为基本设计依据，外加参考了与土石坝的有关资料和书籍。
由于知识有限，对于本设计中的不妥及错误之处，恳请批阅批评指正。
在设计过程中得到了束一鸣，王玲玲，苏怀智等老师的知道，再次表示由衷的感谢。
本设计共历时9周。
关键词：粘土心墙土坝04021104 卢珊珊AbstractThe River is located in southwest China, the project includes the RCC dam with clay core wall of earth-rock style. The water level rise due to storm down the mountains,so the active Storage is not combined with the detention storage, that is, normal water level and flood control level are both 2822.5 meters. The dam was designed in part to focus on retaining buildings and discharge structure-based design of earth-rock dam water control project.A first step, through the Flood Regulating and Calculating to get the best net width of the overflow weir Orifice and the altitude of weir top, then compare different types of earth-rock features in the course of construction, technical and economic advantages and disadvantages, and ultimately determine the type of clay dam earth-rock core, and the outline of an initial size of the dam. Through the soil and then design, the control indicators to determine the gravel and clay material yard field position. Once again chosen the three typical cross-section of dam for seepage calculation, draw network maps, checking the seepage infiltration gradient to determine whether to meet the requirements. Use Visual basic programming to analyze the stability, and ultimately to carry out detailed structural design of the dam.The second step, to enter the main building design stage. To determine the type and the dam site and dam axis. In addition to determine the composition of the hub structures, including retaining structures, drainage structures, such as hydropower plants.The third step is the second major phase of building design. To determine the size of Discharge structure, type and structure of the tunnel for discharge. To select the axis and then proceed hydraulic calculation, from the discharge capacity of more than pieces of headroom, and washed out from the depth of checking the feasibility of the design. Finally design the detail of the Structural .The fourth step is a preliminary design of the construction organization. Diversion to determine standards, the construction phases. Set start date, closure date, flood detention date, the date of reservoir impoundment, the initial generation date and completion date.Finally enter the topic design, calculate the tunnel lining stress, the use of geotechnical analysis software is the rationale for calculating the lining and reinforcement.The design based on the "Code for Design of roller compacted earth dam SL274-2001", along with reference to the relevant information with the earth dam and books. Due to the limited knowledge about the design of the inappropriate and wrong, ask for his approval in criticism. During the design process, very appreciate for the directions by Professor Shu Yi-Ming, Wang Ling-Ling, Su Huai-Zhi, once again express our sincere gratitude.The design period is a total of nine weeks.Key words: Clay, Core wall of earth, Dam目录第一章前言 (8)1.1 毕业设计的主要目的和作用 ........................................ 错误！未定义书签。
第四章土石坝设计第一节概述一、土石坝类型（一）碾压式土石坝根据坝体横断面的防渗材料及其结构，辗压式土石坝分为以下三类：1. 均质坝坝体的绝大部分是由大体上均一的土料组成。
2. 分区坝坝体由土质防渗体及若干透水性不同的土料分区所构成，其中土质防渗体设在坝体中部或稍向上游倾斜的称为心墙坝或斜心墙坝，设在坝体上游面或接近上游面的称为斜墙坝。
此外，还有其它形式的分区坝，如上游断面为防渗土料、下游断面为透水料；由坝中心向外壳透水性逐渐增大的分区坝等。
3. 人工防渗材料坝坝的防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料组成，而其余部分由土石料构成。
其中防渗体在上游面的称为面板坝，防渗体在坝体中央的称为心墙坝。
沥青混凝土防渗体也可做成斜心墙。
震动辗的发明和应用极大地提高了坝体质量、目前大都采用碾压式土石坝。
本章以后所提到的土石坝指的就是这种坝型。
（二）水中填土坝在坝的填筑面筑畦埂，分成若干畦块，向畦块内灌水深几十厘米，然后向水中填土，填土厚度约为水深的2.5~4倍。
由运输工具压实或用拖拉机专门碾压。
所用土料宜为结块的但易于湿化崩解的，黄土类土及含砾风化粘性土最适宜。
筑这种坝应有充足的水源，每立方米填土需水约1m3。
与碾压坝相比，水中填土坝可省去碾压设备，对土料含水量限制不严，小雨可以施工，故填土单价较低，施工速度较快。
但填土干容重较低，孔隙压力较高，施工期对坝坡稳定不利。
故施工速度也受到一定限制，坝坡较平缓，工程量比碾压式坝大些。
对于高坝，应仔细研究，并与碾压式坝作经济比较然后选定。
水中填土坝一般采用均质坝。
如果坝址有多种土料，亦可采用多种土质坝，在坝壳部位填筑抗剪强度高的砂卵石、风化岩块或开挖基础和泄水建筑物的石渣，而将水中填土限制在心墙或斜墙部位。
这种坝型目前已较少采用。
（三）水力冲填坝在坝的填筑面上下游边筑围埂，把泥浆输送到围埂形成的沉淀池内，泥浆经脱水固结，形成均匀密实的坝体，称为水力冲填坝。
自流式冲填坝是将坝两岸高处的黄土或砾质风化土用水枪冲成泥浆，自流入沉淀池，我国俗称水坠坝。
第六章河岸溢洪道教学要求：了解溢洪道作用和工作特点，掌握溢洪道设计的基本步骤和方法，熟悉溢洪道的细部构造和地基处理方法。
第一节概述在水利枢纽中，必需设置泄水建筑物。
溢洪道是一种最常见的泄水建筑物，用于排泄水库的多余水量、必要时防空水库以及施工期导流，以满足安全和其他要求而修建的建筑物。
溢洪道可以与坝体结合在一起，也可以设在坝体以外。
混凝土坝一般适于经坝体溢洪或泄洪，如各种溢流坝。
此时，坝体既是挡水建筑物又是泄水建筑物，枢纽布置紧凑、管理集中，这种布置一般是经济合理的。
但对于土石坝、堆石坝以及某些轻型坝，一般不容许从坝身溢流或大量泄流；或当河谷狭窄而泄流量大，难于经混凝土坝泄放全部洪水时，需要在坝体以外的岸边或天然垭口处建造溢洪道（通常称河岸溢洪道）或开挖泄水隧洞。
河岸溢洪道和泄水隧洞一起作为坝外泄水建筑物，适用范围很广，除了以上情况外，还有：（1）坝型虽适于布置坝身泄水道，但由于其他条件的影响，仍不得不用坝外泄水建筑物的情况是：①坝轴线长度不足以满足泄洪要求的溢流前缘宽度时；②为布置水电站厂房于坝后，不容许同时布置坝身泄水道时；③水库有排沙要求，而又无法借助于坝身泄水底孔或底孔尚不能胜任时（如三门峡水库，除底孔外，又续建两条净高达13m的大断面泄洪冲沙隧洞）。
（2）虽完全可以布置坝身泄水道，但采用坝外泄水建筑物的技术经济条件更有利时，也会用坝外泄水建筑物。
如：①有适于修建坝外溢洪道的理想地形、地质条件，如刘家峡水利枢纽高148m的混凝土重力坝除坝身有一道泄水孔外，还在坝外建有高水头、大流量的溢洪道和溢洪隧洞；②施工期已有导流隧洞，结合作为运用期泄水道并无困难时。
岸边溢洪道按泄洪标准和运用情况，可分为正常溢洪道（包括主、副溢洪道）和非常溢洪道。
正常溢洪道的泄流能力应满足宣泄设计洪水的要求。
超过此标准的洪水由正常溢洪道和非常溢洪道共同承担。
正常溢洪道在布置和运用上有时也可分为主溢洪道和副溢洪道，但采用这种布置是有条件的，应根据地形、地质条件、枢纽布置、坝型、洪水特征及其对下游的影响等因素研究确定，主溢洪道宣泄常遇洪水，常遇洪水标准可在20年一遇至设计洪水之间选择。
大坝水利枢纽布置及泄水建筑物设计一、大坝水利枢纽布置1. 大坝的选择与布置大坝是水利工程中的重要组成部分，它主要用于拦截水体形成蓄水库，并提供稳定的水源供应。
在选择大坝的位置时，需要考虑以下几个因素：•地质条件：大坝的建设需要稳定的地质条件，通常选择坚硬的岩石或者厚实的黏土作为基础。
•水文条件：需要确定大坝所处水体的水源情况、水流量等方面的信息，以便确定大坝的高度和长度。
•地貌条件：选择地貌平坦或者适宜建设的地点，以便降低施工难度。
•经济条件：综合考虑建设投资、运营成本等经济因素，选择最优的建设方案。
大坝布置主要包括坝体主体和附属结构的设置。
坝体主体主要包括溢洪道、放空洞、冲击坎、溢流堰等构筑物，它们的布置应根据大坝水文、地质等条件灵活选择，以保证工程的安全性和可靠性。
2. 溢洪道溢洪道是大坝工程中的重要泄水结构，主要用于在洪水来临时，将多余的水流引导至安全地点，以保证大坝的安全运行。
溢洪道的选择和设计需考虑以下几个因素：•洪水流量：根据设计洪水，确定溢洪道的设计流量。
•洪水过程：了解洪水的流量变化过程，确定溢洪道开启和关闭的时机。
•溢洪流型：根据溢洪流型选择适当的溢洪道形式，如自由溢流式、控制溢流式等。
溢洪道的设计要满足以下几个基本要求：•正常下泄：确保大坝正常下泄的能力，以确保水库的正常运行。
•洪水安全：在设计洪水下，能够安全、稳定地排洪，保证大坝的安全。
•通行交通：考虑溢洪道安全通行和溢洪水对下游的交通影响，确保交通畅通。
•砂淤处理：要考虑溢洪道对砂淤的影响，采取相应的疏浚措施，确保溢洪道的畅通。
二、泄水建筑物设计1. 泄水建筑物的类型泄水建筑物是大坝工程中的重要组成部分，它主要用于控制和调节水库的出流，以维持一定的水位和水流量。
根据不同的用途和功能，泄水建筑物可以分为以下几种类型：•泄洪道：用于控制洪水的泄洪，通常位于大坝的下游，通过调节泄洪流量，防止洪水对下游产生影响。
•底孔排水孔：用于控制水库的水位，通过开启或关闭排水孔，可以调节水位，以满足水库的用水需求。
水库工程图纸要求一、综合说明1、河流流域和工程地理位置示意图除图集中附图外，该图要附在报告的综合说明一章最前面，为A4或A3图，一般采用相应比例尺的水系图或1：5万地形图剪裁。
二、工程地质（1）各比较方案工程地质图；（2）挡水建筑物、泄水建筑物及输水建筑物地质纵横剖面图；（3）天然建筑材料场分布图天然建筑材料场分布图附于报告的地质相应章节中。
三、工程任务与规模1、工程总体布局示意图；该图一般用1：10000地形图绘制，除图集中附图外，还应附于工程任务与规模章节的最后面。
2、水位-库容-面积曲线图；一般绘制为A2或A3图，除附于图集中外，还应附于工程任务与规模章节的相应位置。
3、水库水位与泄水建筑物泄水能力泄流曲线图；一般为A4图，附于报告中。
4、水库调洪过程示意图；一般为A4图，附于报告中。
四、工程布置及建筑物1、工程总布置图（1）坝址比较方案工程总布置图新建工程，一般有坝址比选，需附比选方案布置图；对于没有坝址比选及除险加固工程，不需该图。
（2）确定坝址总体布置方案比较图（3）选定工程总布置图建设项目总平面布置图也称“总体布置图”、“总平面图”，指按一定比例绘制的，表示建筑物、构筑物方位、间距以及道路、管道网、绿化、竖向布置和基地邻界等情况的图纸。
它是在画有等高线或加上坐标方格网的地形图上，画上原有的和拟建的建筑物、构筑物外轮廓的水平投影，以反映建筑物、构筑物的平面形状、位置、朝向、相互关系和与周围地形、地物的关系，表明建设工程的总体布局。
建设项目总平面布置图的主要内容包括：①指北针、风向玫瑰图；②坐标网、地形等高线及测量成果表；③建筑物控制点坐标、用地范围转角坐标、道路交叉坐标，建筑物轴线及沿轴线桩号；④建筑物标高，道路交叉点标高、道路纵向坡度；⑤地基开挖开口线；⑥道路绿化带、网的位置；⑦建筑物、构筑物一览表；⑧工程特性表（见可研或初设编制规程附录B）及图例、说明、图签等。
图纸说明中应明确:①坝址地形图高程系统（黄海高程），座标系统（北京座标系或假设座标），测图单位（本院测量队），测图时间（年月），等高距等基本数据；②工程洪水标准（包括设计洪水、校核洪水）及其峰值；2、建筑物平面图和剖视（面）图等包括挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物平面布置图、纵横剖面（视）图、立面图及必要的一些大样图等。
