水工建筑物实训报告

1、水工建筑物实训报告专 业：水利水电工程与管理班 级： 2011 秋姓 名：庆安水库位于睢宁县城北 15km ，废黄河南堤下，库区东、南、西三面筑坝，北面紧靠废黄河南堤，是一座中型平原水库，地处8 °地震烈度区，设计最高调蓄洪水位29.6m，汛限水位 27.5m，兴利水位28.5m。总库容6030万m3，其中调洪库容 2190万m3，兴利库容4770万m3，死库容30万m3。该库于 1958年3月兴建， 1959年建成。设计灌溉面积 10000公顷，实际灌溉面积 7467公顷。水源为废黄河滩 面降雨径流和古邳抽水站抽引民便河之水，水库建成以来，改善了睢宁县庆安、姚集、梁集、魏集、睢 城

2、、古邳等镇的水利条件，实现灌溉水源的年调节，缓解了睢宁县用水矛盾，且能在大旱之年为全县大 部提供抗旱水源，结合水产养殖等综合利用方面，都发挥了很大作用。（一）地质条件根据 1997 年 7 月徐州市水利建筑设计研究院提供的庆安水库工程地质勘察报告。勘探深度内 各土层自上而下大致可分为 4 层，各土层分述如下：（1）、粉砂：黄色粉砂、粉土，砂壤土，层底高程18.218.3m，中间夹23层黄褐色薄层粘土，上部松散，中下部稍密 中密，厚13.0m，水闸基底25.7m，该层为持力层，建议承载力标准值100kPa，但该层防渗抗冲能力较差。（2） 、粉砂：灰色粉砂，稍密中密，厚2.5m，层底高程15.61

3、5.7m，建议承载力标准值130kPa。（3） 、重壤土：黄色、褐黄色重壤土、粘土，可塑，厚2.3m，层底高程13.3m，建议承载力标准180kPa。（4） 、粉质粘土：黄色、褐黄色粉质粘土，重壤土，可塑硬塑，含砂礓，揭露厚度2.7m，建议承载力标准值 310kPa。回填土资料：丫自然=19.5kN/m3, 丫 m=20kN/m3, C=0kPa，=26°。（二）水文气象 睢宁县地处北温带，属暖温带半湿润季风气候区，气候温和，光照充足，春夏秋冬四季分明，降水量较为充沛。春季： 3 至 5 月，气温回升快，以冷干风为主，蒸发强，常出现旱情；夏季：6 至 8月，天气炎热，降雨其中，多暴雨

4、，易形成洪涝；秋季：9至11月，晴朗少雨，光照少，气候宜人；冬季： 12 至 2 月，寒冷少雨。日照：近 40 年，全境年均日照 2366 小时，为可照时数的54%。气温：多年平均气温14.3°C,其中1月份平均气温-0.5°C, 7月份平均气温 27.10C，极端最高气温40.1°C, 发生在1955年6月19日 极端最低气温-23.30C，发生在1969年2月6日。霜期：多年平均无霜期 206天，最多无霜期 246天，发生在 1977年，最少无霜期 180天，发生在 1962 年。初霜期一般在 10月 30日左右出现，最早出现的初霜期是 1962 年 10月

5、15 日。终霜期一般发 生在 4月 6日前后，最早终霜期发生在 1967 年3月 10日，最迟终霜期为 5月 4日。风：夏季多东南风，春秋冬三季多东北风。多年平均风速2.4 米/秒左右。 5 月中旬至 6月上旬常发生干热风，每年平均 2.6次， 4.1 天，对小麦后期正常灌浆影响较大。降水：根据睢宁县气象站 1951 年至 1990年降水资料统计， 40年年平均降水量 852.6毫米（多年平均869毫米），最大降水年份发生在1963年，降水量为1360毫米，最少降水年份发生在1988年，降水量为568.4毫米。40年中年降水量超过 1000毫米的年份有 8年，占20%，平均5年一遇；低于 60

6、0 毫米的有2年，占5%，平均20年一遇；低于 700毫米的有11年，占27.5%，平均4年一遇。40年中 降水量最多的月份为7月，平均月降水量 209.8毫米，占40年年平均降水量的 24.6%，其中月降水量最多的为1982年的7月，月降水量 522毫米，占全年降水量1048.7毫米的49.8%。蒸发量：根据睢宁县 14年E601型水面蒸发资料，多年平均水面蒸发量为1043.3毫米，年蒸发量最大值为1371.6毫米，岀现在1976年，年蒸发量最小值为898.1毫米，岀现在1991年。水文地质：庆安水库所在区域内地下水共有5个含水层，地下水埋深一般在3.5米左右，地下水位平均高程27.4米。2

7、. 2. 2水位资料根据防洪标准（GB-50201-94 ），水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000 ）的规定，水库工程等别为皿级。相应建筑物按皿建筑物考虑。工况闸上水位（废黄河）闸下水位（水库侧）备注孔径设计设计（50年一遇）30.2829.31Q=160m3/s校核（300年一遇）32.2129.81Q=160m3/s消能设计设计130.2827.5029.310160mP/s设计228.523.0028.5水库清淤校核132.2127.5029.810160mP/s稳定验算设计30.2829.31校核132.2129.81引水校核228.523地震期30.2829.31地震

8、烈度8度，动峰加速度0.2g（一）闸底地下轮廓线的布置1、防渗设计的目的防止闸基渗透变形；减小闸基渗透压力；减少水量损失；合理选用地下轮廓尺寸。2、布置原则防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力；在低水位侧设置排水设施，如面层排水、排水孔排水或减压井与下游连通，使地下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。3、地下轮廓线布置（1）闸基防渗长度的确定。根据公式L > CH式中：L-水闸的防渗长度，H-上、下游水位差，C-允许渗径系数值，依地基的性质而定，因为地基土质为粉砂，查表

9、取9,计算闸基理论防渗长度为 8.73m。L=9 X （30.28 29.31）=8.73m（2 ）防渗设备 由于闸基土质以粉砂为主，防渗设备采用混凝土铺盖，闸底板上、下游侧设 置齿墙，并且设置板桩。（二）排水设备的细部构造1、排水设备的作用采用排水设备，可降低渗透水压力，排除渗水，避免渗透变形，增加下游的稳定性。排水的位置直接影响渗透压力的大小和分布，应根据闸基土质情况和水闸的工作条件，做到即减少渗压又避免渗透变形。2、排水设备的设计（1 ）水平排水 水平排水为加厚反滤层中的大颗粒层，形成平铺式。反滤层一般是由23层不同粒径的砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按

10、渗流方向逐层增大。反滤层的材料应该是能抗风化的砂石料，并满足：被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层；各层的颗粒不得发生移动；相邻两层间，较小一层的颗粒不得穿过较粗一层的空隙；反滤层不能被阻塞， 应具有足够的透水性，以保证排水通畅；同时还应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间 的推移和环境的改变而变差。20cm厚的碎石，中间为10cm 厚本次设计中的反滤层由碎石，中砂和细砂组成，其中上部为 的中砂，下部为10cm厚的细砂。（2）铅直排水设计 布置，孔下设反滤层。（3）侧向排水设计图2反滤层构造图（单位：cm）本工程在护坦的中后部设排水孔，孔距为2m,孔径为10cm,呈梅花形侧向防渗排水布置（包括

11、刺墙、 墙体材料和墙后土质以及地下水位变化等情况综合考虑， 间上形成防渗整体。板桩、排水井等）应根据上、下游水位，并应与闸基的防渗排水布置相适应，在空在消力池两岸翼墙设 23层排水孔，呈梅花形布置，孔后设反滤层，排出墙后的侧向绕渗水流。3、止水设计凡具有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直和水平止水两种。前者设在闸墩中间，边 墩与翼墙间以及上游翼墙铅直缝中；后者设在粘土铺盖保护层上的温度沉陷缝、消力池与底板温度沉陷缝、翼墙、消力池本身的温度沉降缝内。在粘土铺盖与闸底板沉陷缝中设置沥青麻袋止水。图3 止水详图（单位：cm）（三）防渗计算1、渗流计算的目的：计算闸底板各点渗透压力；验算地基土在

12、初步拟定的地下轮廓线下的渗 透稳定性。2、计算方法有直线比例法、流网法和改进阻力系数法，由于改进阻力系数法计算结果精确， 采用此种方法进行渗流计算。3、计算渗透压力（1 ）地基有效深度的计算。根据公式（3）判断S0= 23.2 - 5，地基有效深度TeT=05x：lc=05:<58 =29T=8le 0.5 l0 0.5 58 29m,大于实际的地基透水层深度8m，所以取小值le 8m。（2）分段阻力系数的计算。通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域分成9个典型段，如图4所示。其中1、9段为进出口段，用式（4）计算阻力系数；3、5、7段为内部垂直段，用式（5）计算 相应的阻力系数；2、4、

13、6、8段为水平段，用式 6计算相应的阻力系数。各典型段的水头损失用 式计算。结果列入（表1）中。对于进出口段的阻力系数修正，按公式计算，结果如表2所示。图4渗流区域分段图（单位：m）图5闸底板下渗透压力分布图(单位：m)况可位于平原地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流式消能。M或校核水位时闸门全开渲泄洪水，为淹没出流无需消能。闸前为正常高水位由于本闸设计水位部分闸门局部开启，只宣泄较小流量时，下流水位不高，闸下射流速度较大，才会出现严重的冲刷 河床现象，需设置相应的消能设施。为了保证无论何种开启高度的情况下均能发生淹没式水跃消能, 所以采用闸前水深H=8m，闸门局部开启情况，作为消能防冲设

14、计的控制情况。为了降孔对称方式开启，分别对不同开启孔数和开启度进行组合计算，按公式计算结果列入表 1。30.28m，造价，确保水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本次设计按找出消力池池深和池长的控制条件。1、 3、 5、 7表1各段渗透压力水头损失分段编号分段名称进口0.6一一8.0一0.470.4080.245水平一01.97.440.05.254.5534.716垂直1.9一一7.4一0.260.2260.226水平一005.51.00.180.1560.156垂直1.0一一6.5一0.160.1390.136水平1.01.06.518.02.552.2112.211垂直1.0一一6.5

15、一0.160.1390.139水平一005.51.00.180.1560.182出口1.5一一7.0一0.590.5120.486合计9.8H= 8.5H= 8. 5表2 进出口段的阻力系数修正表段另US'T'ho' h进口段0.67.40.600.2450.1634.716出口段2.55.50.950.4860.0260.182(3)计算各角点的渗透压力值。用表1计算的各段的水头损失进行计算，总的水头差为正常挡水期的上、下游水头差8.5m。各段后角点渗压水头=该段前角点渗压水头 一此段的水头损失值，结果列入表3。表3闸基各角点渗透压力值HH6HzHo8.508.263

16、.543.313.163.020.810.670.490(4)验算渗流逸出坡降。J 丿严86 “.324出口段的逸出坡降为：S1.5，小于壤土出口段允许渗流坡降值 = 0，500，60 (查表得)，满足要求，不会发生渗透变形。绘制闸底板的渗透压力分布图5。表1消力池池深池长估算表开 启开 启收缩 系数泄 流单 宽收缩 水深跃 后下游 水深流 态消力池尺寸备注孔 数n高 度e量Q流量qhc水 深 hcH.判别池深d池长Ls水 跃 长Lsj0.80.554445.440.493.272.401.0321.519.21.00.616607.550.624.032.65自1.624.523.511.2

17、0.617739.080.744.412.95由1.725.725.31.50.6199111.40.934.903.25出 流1.927.227.4池深控 制2.00.62112215.31.245.533.622.231.729.6限开0.80.5541315.440.443.273.75淹 没 出 流1.00.6161817.550.624.034.2531.20.6172179.080.744.414.581.50.61927311.40.934.902.00.62136615.31.245.53通过计算，为了节省工程造价，防止消力池过深，对开启1孔开启高度为2.0米限开，得出开启1孔

18、开启高度为2米为消力池的池深控制条件。（五）消力池尺寸及构造1、消力池深度计算根据所选择的控制条件，估算池深为2m，用公式计算挖池后的收缩水深hc和相应的出池落差 Z及跃后水深hc，验算水跃淹没系数符合在 1.051.10之间的要求。2、消力池池长根据池深为2m,用公式计算出相应的消力池长度为32m。3、消力池的构造采用挖深式消力池。为了便于施工，消力池的底板做成等厚，为了降低底板下部的渗透压力， 在水平底板的后半部设置排水孔，孔下铺设反滤层，排水孔孔径为10cm,间距为2m，呈梅花形布置。根据抗冲要求，按式16计算消力池底板厚度。 其中k1为消力池底板计算系数，取0.18； q为确定池深时的

19、过闸单宽流量； =H 为相应于单宽流量的上、下游水位差。t =0.18 .仇4-3.25 °.9口，取消力池底板的厚度t=1.0m。图1 消力池构造尺寸图（单位：高程m,尺寸cm）（六）海漫设计1、海漫长度计算用公式（18）计算海漫长度结果列入表 2。其中ks为海漫长度计算系数，根据闸基土质为中 粉质壤土则选12。取计算表中的大值，确定海漫长度为40m。表2 海漫长度计算表流量Q上游水深H下游水深hsq1008.53.351.565.2522.72008.54.303.134.2030.43008.55.254.693.2534.94008.55. 956.252.5537.95008.56.627.811.8839.36008.57.209.381.3039.27008.57.8010.90.7036.22、海漫构造因为对海漫的要求为有一定的粗糙度以便进一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性。 所以选择在海漫的起始段为10米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能较好，其顶面高程与护