水利水电工程设计论文之开题报告

中国农业大学现代远程教育毕业论文（设计）论文题目水库土石坝水利工程规划与设计学生胡兴伟指导教师吴国胜专业水利水电工程层次专升本批次051学号W110405131520009学习中心北京农林科学院工作单位北京住总第四开发建设有限公司2010年7月中国农业大学网络教育学院制I独创性声明本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。学生签名：胡兴伟时间：2010年7月28日关于论文（设计）使用授权的说明本人完全了解《中国农业大学网络教育学院本、专科毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）》对：“成绩为优秀毕业论文（设计），网络教育学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意中国农业大学网络教育学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。中国农业大学网络教育学院有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。[保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议]学生签名：胡兴伟时间：2010年7月28日密级：（请注明密级及保密期限）Ⅱ摘要本设计以实例系统阐述了水库土石坝水利工程规划与设计的内容与方法，通过基本资料确定工程的等别、水工建筑物级别，坝轴线的位置，坝型的选择，剖面拟定详细确定了坝顶的宽度、坝顶的高程、坝坡及平台以及路面、排水、防浪墙、缘石等的型式和尺寸，并采用水力学法对坝体进行了渗透稳定分析，采用折线滑动法对坝坡进行了抗滑稳定计算，最后确定了溢洪道形式和细部尺寸。本次设计中重点阐述了渗流计算的任务、方法和原理，并列出了详细的计算过程。关键词：土石坝溢洪道水利工程1目录摘要......................................................Ⅱ1设计区域概况...............................................21.1工程任务和效益.....................................................21.2基本资料...........................................................22枢纽布置...................................................32.1工程标准...........................................................32.2坝轴线选择.........................................................32.3坝型选择...........................................................42.4枢纽布置...........................................................53坝工设计...................................................63.1挡水坝体断面设计...................................................63.2细部构造设计.......................................................93.3土坝与坝基、岸坡的连接............................................123.4渗流计算..........................................................123.5稳定计算...........................................................164泄水建筑物布置............................................204.1溢洪道的布置.......................................................204.2溢洪道的设计.......................................................204.3溢洪道的结构设计...................................................23参考文献....................................................25致谢.....................................................2521设计区域概况1.1工程任务和效益Z水库位于QH河干流上，水库控制面积4990km2，库容5.05亿m3。水库以灌溉发电为主，结合防洪。灌溉面积104万亩，总装机容量3.145万Kw。1.2基本资料1.2.1地形、地质资料１.地形资料QH河为山区性河流，库区两岸分水岭高程均在820m以上，河床底高程在700m以下。右岸山高坡陡，左岸岸坡较缓，对枢纽工程布置有利，筑坝在河段较窄处，上游开阔，蓄水量大，蓄水条件好。２.地质资料坝基为砂卵石，平均厚度5m，渗透系数１×10-2cm/s。砂卵石下为砂岩、粉砂岩，新鲜基岩透水性不大。未发现大的构造断裂，地层分布详见ZF土坝坝线工程地质剖面图，如附图6。1.2.2水文、水利计算资料1、设计洪水位768.1m，下游水位700.55m。2、校核洪水位770.4m，下游水位705.60m。3、设计下泄流量2000m3/s(其中溢洪道815m3/s)，校核下泄流量6830m3/s(其中溢洪道5600m3/s)。4、死水位737.0m，死库容1.05×108m3。1.2.3气象、地理资料1、多年平均最大风速9m/s，相应于设计洪水位的吹程为5.5Km，相应于校核洪水位的吹程为7.5Km。2、多年平均最大冻土深度1.0m。3、地震烈度6度。1.2.3建筑材料１.土石料分布、储藏情况库区及坝址下游土石料丰富，满足修建当地材料坝要求。坝址上游均有土料场，平均运距小于1.5Km。砂砾料主要分布在河滩上，储量为205×104m3。3２.筑坝材料物理力学指标表1.1筑坝材料物理力学指标表筑坝材料坝体坝基土料砂砾料堆石砂砾料黄土比重2.75——2.70————重度湿重度(KN/m3)16.518.018.018.016.0饱和重度(KN/m3)19.820.820.3——19.1孔隙率——0.330.33————内摩擦角施工期总应力10º————————有效应力22º————————稳定渗流期有效应力23º31º40º31º20º水位降落有效应力23º————————粘聚力C(KPa)20————————渗透系数K(cm/s)1×10-61×10-2——1×10-2——2枢纽布置2.1工程标准2.1.1枢纽等别查《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），根据设计基本资料可知本工程：水库总库容5.05亿立方米，灌溉面积104万亩，总装机容量3.145万KW，水库以灌溉发电为主，结合防洪，综合此四方面考虑，按《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000中表2.1.1，确定本工程等别为Ⅱ等，规模属于大（2）型。2.1.2水工建筑物级别及防洪标准土石坝枢纽设计的主要水工建筑物有：土坝、溢洪道，且以上已论证本工程等别为Ⅱ等，由此查SL252-2002中表2.2.1，确定土坝、溢洪道均为2级。按SL252-2002中表3.2.1，挡水建筑物（土坝、溢洪道等）的防洪标准为500年设计，5000年校核。2.2坝轴线选择坝轴线根据坝址区的地质、地形条件、坝型、坝基处理方式、枢纽中各建筑物（特别是泄洪4建筑物）的布置、施工条件等，经多方案的技术经济比较确定。按照给定的资料，主要考虑上坝线和下坝线两个方案。该部分内容列表2.1进行对比说明。如下表所示：表2.1坝轴线对比分析选择说明表方案因素上坝线下坝线地形条件坝址位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向QH河上游，河床宽约300m。坝址位于上坝址同一背斜的东南翼，河床宽120m，岩层倾向QH河下游。下游左岸有体积约4.5×104m3的塌滑体，对工程布置有一定影响。地质条件砂卵石覆盖层平均厚度5m，左岸730m高程以上为三级阶地具有中偏弱湿陷性。岩基未发现大范围的夹层，基岩透水性不大。河床中段及近右岸地段，沿113-111-115-104-114各钻孔连线方向，在岩面下21～47m深度范围内，有一透水带，下限最深至基岩下约80m。基岩透水性从上游向下游有逐渐增大趋势，左岸台地黄土与基岩交界处的砾岩透水性强。左岸单薄分水岭岩层应考虑排水，增加岩体稳定。左岸基岩有一条宽200～250m呈北北东方向的强透水带，右岸单薄分水岭的透水性亦很大，左右岸岩石中等透水带下限均可达岩面下80m左右。河床地段基岩透水性与中等透水带厚度具有从上游向下游逐渐变小的趋势。下游发现承压水，二、三级阶地砾石层透水性与上坝线相同，左岸坝脚靠近塌滑体，对坝体稳定不利。筑坝材料库区及坝址下游土石料储量丰富，平均运距小于1.5km，有利于修建当地材料坝。施工条件河道较宽，便于施工河道较窄，施工困难枢纽布置导流泄洪洞有一定岩石厚度，出口段避开塌滑体的东边界，透水性较大，岩层倾向下游，出口段节理发育，宜采取措施予以处理。出口段宜修建无压洞，保证出口段岩体稳定。溢洪道岩性主要为坚硬的细砂石，溢洪道各部分的抗滑稳定条件好。基础以下10左右为砂质岩及夹泥层，且单薄分水岭岩层风化严重，透水性大，对建筑物安全不利。灌溉发电洞及枢纽电站基岩以厚层粉砂岩为主，岩石完整，透水性不大，洞顶以上岩层厚度较小。电站厂房处岩石风化厚度约5～6m，对其产生的渗漏及土体坍塌需采取必要的措施比较结果选用2.3坝型选择5根据所给出的基本资料，大坝坝型选用土石坝。根据防渗结构的类型，常见土石坝的形式有心墙土石坝、斜墙土石坝、面板坝、均质坝等。心墙坝是将土质防渗体设在坝体中央；斜心墙坝是土质防渗体向上游倾斜；斜墙坝是将防渗体设在坝体上游面或接近上游面。斜心墙坝介于心墙坝与斜墙坝之间，同时具有两种坝的优缺点，施工难度大，多用于高土石坝，故本设计不选用此种型式。下面就针对均质坝、土质防渗心墙坝和土质防渗斜墙坝，这三种坝型列表进行比较，选定坝型，如表2.2所示。表2.2坝型对比分析选择说明表方案因素均质坝土质防渗心墙坝土质防渗斜墙坝地形条件多用于低坝适用于中高坝适用于高坝地质条件适应变形能力较强，对地质条件要求低其抗震性能和不均匀沉陷的适应性比心墙坝差工程量坝体由均一的抗渗性能好的土料筑成，坝体整个断面起防渗作用，故防渗体工程量大。防渗体工程量降低。土质斜墙坝的上游坝坡较缓，防渗体的粘土用量和坝体总工程量一般要比土质心墙坝大。建筑材料坝体绝大部分由大体均一的抗渗性能好的土料筑成，对土料要求高。坝体内设置专门防渗体，较于均质坝对材料性能要求低。施工条件结构简单，施工方便，施工碾压困难，在多雨的条件下受含水量影响，则更难压实。心墙坝由于心墙设在坝体中部，施工时就要求心墙与坝体大体同时填筑，因而两者相互干扰大，影响施工进度。斜墙坝的斜墙支承在坝体上游面，可滞后坝体施工，两者相互干扰小。比较结果依据原始资料，本设计土石坝为中高坝，则不适宜修建均质坝。粘土心墙坝比粘土斜墙坝用的粘土少，适应变形能力强。冬季施工暖棚跨度小,移动和升高方便，抗震性能好，抗御炸弹