王圪堵水库枢纽布置及泄水建筑物设计

1、王圪堵水库枢纽布置及泄水建筑物设计摘要本毕业设计题目为王屹堵水库枢纽布置及泄水建筑物设计，题目来源于王屹堵水库枢纽工程。本次设计在已有的工程资料和前人的工程经验 的基础上进行水库的枢纽布置、均质坝的剖面及细部构造设计、泄水建筑 物的布置设计和水力计算。设计的主要内容有：坝址、坝型选择和枢纽布置，调洪计算，均质土 坝设计，泄水建筑物设计，细部构造设计，地基处理等。此外还进行了土 石坝的剖面设计以及渗流计算、稳定计算以及水面线计算等设计。设计主 要方法有关于调洪计算的试算法、坝坡稳定计算的折线法、渗流计算的水 力学法以及相关规范、手册所推荐的方法。设计的目的及意义主要在于巩固、扩大和提高对所学水利

2、水电理论知 识的实际运用，提高对专业技术知识的应用水平，本次设计使我们对所学 知识有了进一步的了解，更加加深了对理论知识的理解，初步懂得了如何 进行土石坝以及泄水建筑物的设计，为以后的学习奠定了重要的基础。关键词：水库枢纽；布置；均质土坝；剖面设计；溢洪道；泄洪排沙The layout of the Wanggedu reservoir hinge and thedesign of discharge structureABSTRACTThe desig n of the titleis about the project layout of theWanggedureservoirhinge

3、 and the design of discharge structure. Thetopic of the design comes from the Wanggedu reservoir hinge Engineering. Wearrange the reservoir hinge,design the specific part of the homoge neous earth dam and calculate and assig n the sluice building on the basic of the project ' s data which we hav

4、e known and the ancient ' s project experienee.The desig n mai nly in cludes: dam site selecti on ,choice of damtype , project layout, routing, homogeneousearth damdesign, outlet worksdesig n , specific structure desig n andgroun d-ha ndin g.Besides,I also deal with the problem in sect ion of th

5、e homogeneous earth dam design , seepage caculating ,toe slab and deformati on caculate .Duri ng desig nin g,we adopt many methods for designing,such as part-illustrationfor routingcalculate, Thesimplify method -Bishop for toe slab,hydraulics method for seepage and the criterion and handbook about t

6、he design which recommend the method we can use.The purpose and meaning of the desig n mainly is con solidat in g,expa nding and impro ving our opinion of the kno wledge we learned for water resources and hydraulic engineering into practice and making it into face ,improve our ability of using speci

7、ality kow nl edge into practice. Accordi ng to curre nt graduate design,we know more about the knowledge we have learned and also makeithe theory knowledge deeping in myheart,lknow how to begain designabout the earth dam, which is one of a basic thi ng for me to lera n other kno wledge before long.K

8、EY WORDS reservoir hin ge;layout; homoge neous earth dam ; thean atomy desig n; outlet works specific desig n王屹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。本次设计是在对给定的库区 设计基本资料和地形地质图做了充分了解和分析的基础上，对水库枢纽进 行布置和主要建筑物设计及计算。我们运用学校所

9、学知识、以及课本和图书及计算机等多种工具，结合 工程实际，对王屹堵水库枢纽工程进行合理设计。设计内容分9章：第1至第3章为基础部分，主要介绍福地水库枢纽工程的基本资料和各个坝址 的地形地质条件。第四章介绍设计标准及依据，第五章进行了调洪计算确 定了设计洪水位和校核洪水位。第 6章至第8章为专题部分，首先是在对 基本资料充分了解分析后选出合适坝址、坝型，进行总体枢纽布置。接着 对大坝进行了渗流分析、稳定计算、变形计算。在此基础上进行了主要建 筑物设计，细部构造设计和地基处理。由于实践经验欠缺，又是在理论知识还不足够扎实的基础情况下首次 进行整个枢纽的全面设计，所以设计中可能有很多不当或欠缺的地方

10、，望 各位老师给予批评指正。3目录第1章工程概况 6第2章设计任务及依据 72. 1设计任务及设计阶段 72.2工程等别及防洪标准 92.3设计依据 9第3章基本资料 103.1水文 103.1.1流域水文概况 103.1.2 气象 113.1.3 洪水 113.2工程地质 143.2.1 地形地貌 143.2.2地层岩性 143.2.4水文地质条件 153.2.8坝基处理 203.3水库设计标准、特性指标及调洪计算条件 203.3.1 设计标准 203.3.2库容曲线 213.3.3水库死水位 223.3.4调洪计算条件 22第4章枢纽布置设计 254. 1 坝址选择 254. 2坝轴线选择

11、 264.3坝型的选择及方案比较 264.3.1 土石坝与重力坝 274.3.2均质土坝与斜墙坝、心墙坝 284.3.3 结论 294.4调洪计算 29第5章建筑物设计 435.1坝体设计 435.1.1坝体断面尺寸的拟定 435.1.2渗流计算 465. 2溢洪道设计 525.2.2水力计算 535.3泄洪排沙洞 645.3.1总体布置及主要结构型式 645.3.2水力计算 665.3放水洞 66第6章构造设计 686.1护坡 686.2坝顶 686.3马道 68第7章地基处理 697.1基础处理 697.2帷幕灌浆与固结灌浆 697. 3绕坝渗漏处理 71第8章总结与讨论 73参考文献 7

12、35第1章工程概况王屹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。坝址以上流域面积1.075万km2已建成的内蒙巴图湾水库与王屹堵水 库区间面积0.6万km2,坝址设计年径流量约3.162亿nt水库枢纽由拦河 坝、泄洪洞、溢洪道、放水洞、坝后电站等主要建筑物组成，拦河坝采用 均质土坝放水洞初拟引水流量12.7m3/s（供水5.36m3/s，灌溉及生态7.34m3/s）, 途经水口壕、硬地梁、杨沙畔、

13、清河、沙河至大河湾进入分流池。由分流 池一分为二，一支向北设加压抽水泵站供至十里梁则附近的榆横工业区供 水水厂；另一支继续沿无定河左岸敷设，途经色草湾、黑峁墩至无定河与 榆溪河交汇口王沙坬村附近的鱼米绥工业区供水水厂。第2章设计任务及依据2 .1设计任务及设计阶段设计任务：1. 熟悉王屹堵水库工程基本资料，借阅相关设计参考资料（设计规范， 规程及手册等）。2. 在广泛查阅与设计内容相关的国内外文献资料的基础上，撰写并提交开题报告。3. 枢纽布置设计：1）分析并确定大坝，泄水，进水及引水等枢纽主体建筑物的轴线位置。2）初步拟定大坝泄水，进水及引水等枢纽主体建筑物的布置型式 及尺寸。3）进行调洪演

14、算，确定水库下泄流量，特征洪水位，特征库容等， 确定水库工程规模；进行坝顶超高计算，分析确定坝顶高程。4）进行泄水建筑物的水力计算，分析确定泄水建筑物的纵横断面 尺寸。5）绘制泄水建筑物的纵横剖面图及枢纽总平面布置图。4. 泄水建筑物专题设计：1）拟定泄水建筑物布置方案及断面型式方案，进行各方案水力计 算。2）进行泄水建筑物布置方案及断面型式方案的比较与选择。3）绘制选定布置方案的泄水建筑物纵剖面图，绘制各断面型式方7案的横剖面图。设计阶段：本次设计在已有资料的基础上进行初步设计， 设计分为以下几个阶段：资料收集、整理、查阅阶段：参加学院组织的毕业设计动员大会；熟 悉毕业设计内容及要求；熟悉工

15、程基本资料，借阅相关设计参考资料。水库枢纽布置设计阶段：撰写并提交开题报告；分析并确定大坝、 泄水、进水及引水等枢纽主体建筑物的轴线位置。初步拟定大坝、泄水、 进水及引水等枢纽主体建筑物的布置型式及尺寸；水库调洪演算：分别进 行设计洪水及校核洪水两种工况的调洪演算，确定各工况泄水建筑物的下 泄洪流量、特征洪水位及特征库容等。水力计算阶段：进行泄水建筑物的水力计算，分析确定泄水建筑物的 纵、横断面尺寸。枢纽布置阶段：绘制泄水建筑物的纵、横剖面图；绘制枢纽总平面布 置图。坝型方案比较阶段：拟定可用的坝型方案，进行坝型方案的比较与选 择。泄水建筑物专题设计：拟定泄水建筑物布置方案及断面型式方案，进

16、行各方案水力计算（正常水深、非均匀流水面线计算等）。进行泄水建筑物 布置方案及断面型式方案的比较与选择。绘制选定布置方案的泄水建筑物 纵剖面图，绘制各断面型式方案的横剖面图。提交成果及答辩阶段：撰写并提交外文翻译报告；参加毕业设计答 辩；修改、完善毕业设计报告及设计图纸。2.2工程等别及防洪标准100年一遇洪水库枢纽为U等工程，主要建筑物为 2级。防洪标准按 水设计，2000年一遇洪水校核。2.3设计依据本次设计的主要依据包括：(1) 碾压式土石坝设计规范(SL274-2001);(2) 溢洪道设计规范(SL253-2000);(3) 水工隧洞设计规范(SL279-2002)。9第3章基本资料

17、3.1水文3.1.1流域水文概况无定河系黄河一级支流，发源于白于山北麓的定边县胡尖山，源头河 段叫红柳河，经陕蒙省界后叫无定河，流向由西东转为向南，经榆林、米 脂、绥得等县于清涧县的河口村注入黄河，流域面积30261km2河长491km 河道平均比降1.8 %。王屹堵水库坝址位于无定河中游的横山县王屹堵村，控制流域面积10751km2下距赵石窑水文站46km,上距内蒙乌审旗巴图湾水库坝址 39km 王屹堵水库至巴图湾区间（以下称巴王区间）流域面积6000km2该区间 处于毛乌素沙漠的南缘。其中区间北岸沙漠区流域面积 4955km2有海流兔 河、纳林河两条较大支流加入。南岸属黄土丘陵盖沙区及沙漠

18、涧地区，流 域面积1045km2（其中沙漠涧地区面积 505km2盖沙区面积540km2，较大 支流有黑河则、屹洞沟两条。经实地考察，沙漠涧地区主要分布在黑河则、 屹洞沟等以上流域，盖沙区与芦河流域相接。王屹堵坝址至下游赵石窑水文站区间（以下称王赵区间）流域面积4573km2其中北岸1258km2属沙漠台塬区。南岸3315km2扣除横山、殿 市水文站控制面积后为573km2属黄土丘陵区。芦河河口庙水库至横山水文站区间流域面积745km2属黄土丘陵盖沙区。黑木头川殿市站流域面积 327km2属黄土丘陵区。沙漠区和沙漠涧地 区，降水多渗入地下补给河道，产汇流条件较差，黄土丘陵盖沙区的产汇 流条件相

19、对较好。3.1.2 气象王屹堵水库位于毛乌素大沙漠南缘，北岸均属风积沙丘，南岸多为黄 土丘陵盖沙，由于流域地处大陆腹部的干旱区，孟加拉湾水汽到达该区后， 已经大大减弱，黄土高原内又无大的地形抬升作用，使本流域降水稀少。 但从面上来看，设计流域降水的地区分布仍符合无定河流域降水量由西向 东递增，由南向北递减的规律。流域气象特征以横山气象站代表王屹堵坝 址气象特征：其多年平均蒸发量1898.3mm多年平均气温8.6 C, 一月最低，平均-8.3 C,极端最低气温-27.8 0（1971年1月22 日），极端最高气 温37.6 0（ 1966年6月21日）。多年平均日照时数2831.7小时，多年平

20、均地面温度9.6 0,最大冻土深度129cm多年平均风速2.6m/s，瞬时最大 风速25.7m/s，风向NV，多年平均最大风速 20.6m/s。3.1.3洪水坝址设计洪水王屹堵水库坝址设计洪水计算成果见表3-1，设计洪水过程线见图3-1。表3-1 王屹堵水库设计洪峰、洪量汇总表单位：m3/s、万m3项目P=0.05%P=1%P=2%P=5%P=10%P=20%巴王 区间巴 下泄合计巴王 区间巴 下泄合计Q2520872607119044.41234928593374200W579069764872790366315622501480976561W883014751030545508575407

21、3940278019801300W104002318127185520140369234970363026901650W10900315414054603019317961569043103330243011020406080100120140160180时间(h)图3-1王圪堵水库设计洪水过程线分期设计洪水王屹堵坝址分期设计洪水成果见表3-2。表3-2王屹堵坝址分期设计洪水成果表单位：m 3/s分期统计参数设计值P (%均值CvCs/Cv12510205010250.523.078695848382511210.413.055504237312212-1170.333.03835312824

22、182-3360.283.07469615650394250.563.08373605039255330.953.01811491108154246441.053.02702201571127129坝址下游水位流量关系曲线王屹堵坝址无实测水位流量关系。按实测1/2000地形图量取横断面及河道平均比降1.3 %。，经对王屹堵坝址下游断面主河槽及岸边情况实地考 察，结合对下游赵石窑水文测站断面水位糙率分析，选取坝下游河段糙 率为0.022 ,以此为基本资料，采用均匀流公式计算并绘制坝址下游水位 流量关系曲线。见图3-2。坝址下游断面水位-流量关系曲线附图2-31图3-2坝址下游断面水位流量关系曲线

23、133.2 工程地质321地形地貌坝段河流呈东西走向，水流由西向东，河流纵比降1.3 %。，谷底宽度380660m河床覆盖层厚度 710m深河槽偏向左岸，枯水期河水面宽 60100m 水深 0.3 0.5m。两岸地形地貌不对称，左岸为沙漠区，右岸为黄土梁峁区，沙漠区由 沙丘、沙梁及洼地组成，海拔高程为 10701090m ;黄土梁峁区分布高程 10801100m 坝段河床高程10061009m 地形高差70110m 右岸岸坡 残留一、二级阶地，一级阶地高程为10251042m二级阶地10481052m左岸岸坡地形较陡，右岸岸坡地形平缓，河谷呈宽浅的不对称“ U'型。 上坝址左岸上游和下

24、坝址左岸下游各有一条人工水拉砂形成的冲沟。上、 下坝址右岸坝肩均向河床呈微型凸出。坝区左岸植被稀少，右岸多为居民点及耕地，无不良地质现象。3.2.2地层岩性两岸岸坡均为第四系松散层覆盖，局部冲沟地段有基岩出露。坝区地 层按时代成因及岩性组成可分为个岩性层，与工程关系密切的主要 有：层全新统人工堆积（Q4s ），岩性由粉细砂组成，局部夹有零星钙质 结核，土质均匀，中密，层厚约 58m分布于左岸联盛渠及人工砂堤。层全新统上部冲积（Q42-3al）:主要由粉细砂组成，底部含薄层粗 砂、砾卵石底砾层，松散。地层厚度 210m分布于河床及漫滩。层全新统下部冲积（Q41al）:由粉细砂夹粉质壤土薄层组成，

25、松散,具水平层理。地层厚度1.57m主要分布于右岸一级阶地 层上更新统冲湖积（Q31al+I ）:由粉细砂及粉质壤土组成，发育水 平层理，厚度一般5070m分布于左岸沙漠区。 层侏罗系上统安定组（J3a）:紫红色、浅灰色、暗紫红色中厚层状 粉砂岩、泥质砂岩夹泥岩或泥岩夹泥质砂岩，组成坝区基底，于右岸冲沟 及坝顶部分地段出露。3.2.3 地质构造坝区基岩地层呈微向NW缓倾的单斜构造，岩层倾角13度。坝区构 造裂隙不甚发育，地表露头仅见层面裂隙较发育；钻孔采取的岩芯完整， 未见断层及大的裂隙分布。3.2.4 水文地质条件坝区地下水含水层按照储藏条件和岩性组成可分为4种类型：沙漠区粉细砂孔隙潜水含水

26、层、阶地冲积砂层孔隙潜水含水层、基岩裂隙水及基 岩承压水层。河床承压水顶板埋深1628.2m,承压水水头高出孔口 2.5 16.5m。钻孔揭示的承压水顶板埋深、相对隔水层岩性、水头高度及流量统 计如表2-4。由表2-4可见，承压水顶板埋深由两岸向河谷、由上坝址向下坝址逐 渐变浅，流量为河谷大于两岸。基岩承压水的补给源主要为上游河谷及两 岸基岩裂隙水远源补给。对地表水、地下水（潜水、承压水）分别取样进 行水质分析，成果显示，河水、潜水为低矿化度的淡水，河床基岩承压水 矿化度较高呈微咸水。河水及潜水均对混凝土无腐蚀性，而承压水对普通 水泥具有硫酸盐强腐蚀性。15325坝基工程地质问题及评价坝基河床

27、及左岸覆盖层厚度较大，且均为粉细砂层，可能存在的工程 地质问题有地震液化、渗漏、渗透破坏及承压水对坝基的影响等。地震液化工程区河床段地基土的类型属软弱场地土，根据覆盖层厚度划分为川 类场地，场地地震基本烈度为切度，按抗震设防烈度不提高时可不考虑砂 土的地震液化问题。渗透破坏及渗漏量坝基河床覆盖层和左岸细砂层存在渗透破坏的可能。由砂土的颗分试 验成果可知、层均为连续级配砂，经判别河床覆盖层和左岸岸坡细砂层 破坏类型为流土型破坏。允许水力比降见表 3-3。表3-3临界水力比降、允许水力比降统计表岩性 名称地层 编号公式计算不均匀系数法室内试验临界水力比降Jcr允许水力 比降J允CuJ允J crJ允

28、河床砂层0.980.391.960.340.14左岸砂层0.980.391.840.25 0.350.350.14由表3-3可知，各层土的允许水力比降均在 0.140.39左右，建议允 许水力比降：层J允为0.14，层J允为0.14。坝址估算渗漏量如表3-4。表3-4坝址估算渗漏量表部位河床覆盖层渗漏（m/d）3基岩渗漏（m/d ）3绕坝渗漏（m/d ）总估算渗漏量 （m/d）数量30983807823错误！未指定书签。承压水对坝基的影响河床基岩富含承压水，上坝址埋深 1828m下坝址埋深1617m承 压水流量最大达到46L/min，最大水头高出地面16.5m（上坝址2.516.5m, 下坝址

29、37m）,其补给源位于河谷上游及两岸，水质对普通水泥有分解结 晶型强腐蚀，对坝基渗透稳定及基岩防渗灌浆施工会造成一定影响，施工 时最好不揭露承压水。3.2.6坝址工程地质条件坝基工程地质条件坝址河床高程1008.7m,河床宽度354m坝顶处宽约937m按地貌单 元、地层成因时代及岩性组成，坝基可划分为4个工程地质段：0.0269.3m （坝轴线剖面桩号）：左岸岸坡段，基岩埋深 81m左右， 基岩顶板高程约997m该段地貌类型属风积砂台地。坝基地层为层人工 堆积（Q4S粉细砂、层冲湖积（Q31al+I ）砂和基底层砂岩、泥岩。 左岸地下水位于ZK5号钻孔处为1016m在距岸边约1.93Km处与水

30、库正常 蓄水位1046m持平。层人工砂堤干密度 p d=1.60g/cm3，Dr=0.61，渗透 系数 K=4.15X 10-3 cm/s :层冲湖积砂层 p d=1.52g/cm3，Dr=0.25，J 允 =0.14，K=1.62X 10-2 cm/s :层砂岩、泥岩透水率 q=510Lu。层冲湖 积砂属较强透水土层，存在严重渗漏和渗透稳定问题。269.3686.0m：为河床段，覆盖层厚度813m坝基地层为层冲积 （Q42-3al）细砂层、层砂岩、泥岩。层冲积细砂干密度p d=1.59g/cm3， 相对密度Dr=0.52，压缩系数a1-2=0.03，压缩模量E1-2=55.13Mpa,抗剪

31、17强度c=0, © =28°, J允=0.14，渗透系数K=7.68X 10-3 cm/s，属中等透 水土层；标准贯入试验实测锤击数 N=6- 16击，承载力标准值fk=110kpa , 按切度地震设防标准，可不考虑地震液化问题；下伏层砂岩、泥岩透水 率q=2.531Lu,属弱中等透水岩层，其中ZK6号孔附近岩体透水率较大， 存在一强透水深谷；基岩富含承压水，承压水水头高程10121025m承压 水顶板位于基岩面以下828m承压水顶板中部隆起，向两侧埋深变大。 河床层细砂作为大坝地基时，需进行防渗处理；对基岩实行帷幕灌浆时， 应考虑承压水的影响。686.01022.76m

32、：为右岸斜坡、漫滩和一级阶地段。覆盖层厚度1.0 3.5m，坝基岩性为层冲积（Q41al）粉细砂、壤土，层坡积（Q4dl）粉 细砂夹粉质壤土组，局部冲沟段层基岩裸露。层粉细砂干密度pd=1.39g/cm3，渗透系数K=7.25X 10-3 cm/s :层砂岩、泥岩透水率q=1.2 35Lu，属弱中等透水岩层。该段覆盖层厚度薄，且夹有粉质壤土，压缩 变形量大，不宜作为坝基，需开挖处理。层基岩满足土坝强度要求，但 需进行防渗处理。1022.761327.0m：为右坝肩段，地貌单元为二级阶地，地层岩性为 层冲积（Q31al）粉细砂层及上部的砂壤土，厚度 24m不宜作为坝基， 需开挖处理，层砂岩夹少量

33、泥岩，基岩顶板与坝顶持平，砂、泥岩透水 率q=1.015Lu，属弱中等透水岩层。泄洪排砂洞工程地质条件洞进口明挖段0.097.1m:无天然进洞条件，须开挖进洞。放水塔位 于隧洞进口 97.1m处，塔基为侏罗系微风化砂岩夹泥岩，地基承载力 fk=0.5Mpa。97.1320m洞室段，洞顶围岩厚度1320n，成洞条件较好。洞顶及 洞身岩性为中厚层砂岩，岩体纵波速度 Vp=2436m/s完整系数Kv=0.68， 较完整，微风化，地下水位于洞顶以上。砂岩为软质岩，单轴饱和抗压强 度Rb=23.2Mpa单位弹性抗力系数 K0=10Mpa/cm坚固系数f=4.0。围岩类 别属稳定性差的川类围岩。32038

34、0 m：洞室段，洞顶为弱风化中厚层砂岩，围岩厚度1213m岩体纵波速度Vp=1474m/s完整系数Kv=0.25，岩体较破碎，洞身为微风 化中厚层砂岩夹泥岩，岩体纵波速度Vp=2436m/s完整系数Kv=0.68，较完整，地下水位于洞顶以上。砂岩为软质岩，单位弹性抗力系数K0=8Mpa/cm 坚固系数f=3.0。围岩类别属不稳定的W类。380580m洞出口、消力池、明渠上游段，洞出口位于桩号380m处，隧洞无天然出口地形条件，需开挖进洞。明渠上游段，上部覆盖层厚度5 7m渠底为侏罗系砂岩，弱微风化，最大开挖坡高 21m地下水位于表层 砂层中，施工开挖需排水。洞出口、消能段为砂岩夹泥岩，抗冲流速

35、为 4.5m/s，泥岩为极软岩，易风化破碎，失水干裂、遇水崩解，开挖后应立 即米取保护措施。580849.2m：明渠段，上部覆盖层厚度 23m渠底为侏罗系砂岩， 强弱风化，地下水位于砂层中，需进行施工降水，最大开挖坡高20m建议开挖坡比砂土层1: 1.5，基岩强风化为1: 0.5，弱风化为1: 0.3。3.2.7 放水洞工程地质条件096.2m:进口段，岩性为砂岩，强弱风化，岩体破碎，无天然进 洞条件，需开挖进洞。放水塔位于隧洞进口（桩号96.2m），塔基为弱风化砂岩，地基承载力fk为0.5Mpa。96.2160m洞室段，洞顶围岩厚度613m洞顶为强弱风化砂岩， 洞身为弱风化砂岩，弱风化岩体纵

36、波速度 Vp=1454m/s完整系数Kv=0.19, 岩体较破碎，地下水位高于洞顶。围岩类别为不稳定的W类。160352.7m：洞室段，洞顶围岩厚度1017m具备成洞条件，洞顶 及洞身岩性以砂岩为主夹有泥岩，岩体纵波速度 Vp=2520.3m/s，完整系数 Kv=0.56，岩体较完整，微风化，地下水位于洞顶以上。砂岩为软质岩，建19议单位弹性抗力系数 K0=10Mpa坚固系数f=4.o，围岩类别160200m为 不稳定W类，200352.7m为稳定性差的川类。352.7492.2m：洞出口、消力池、明渠上游段，渠底为侏罗系砂岩夹 泥岩，较完整，微风化，边坡以砂岩为主，最大开挖坡高17m建议边坡

37、坡比砂土层1: 1.5，基岩强风化为1: 0.5，弱风化为1: 0.3，地下水位高于 渠底，位于覆盖层之中。492.2683.4m：为明渠段，基底为砂岩夹泥岩，强弱风化，最大开 挖坡高10m建议边坡坡比砂土层1： 1.5，基岩强风化1: 0.5，弱风化为 1: 0.3，地下水位于渠底以上。3.2.8坝基处理(1) 两岸斜坡段分布的坡积粉细砂，漫滩冲积砂土层工程性质较差，且厚度较小，应予以清除。开挖坡比水上1: 1.5，水下为1: 2。(2) 坝址河床段覆盖层为细砂，干密度 p d=1.59g/cm3，相对密度为 0.52，在解决渗漏及渗透稳定问题的前提下，可考虑利用。(3) 河床覆盖层及左岸岸

38、坡砂层透水性较大，需进行防渗处理；坝基 基岩应进行防渗处理，右岸防渗宽度应达到正常蓄水位与地下水位持平位 置，左岸根据地层透水性等地质条件综合确定，同时应考虑承压水对灌浆 的影响。3.3水库设计标准、特性指标及调洪计算条件3.3.1 设计标准设计保证率工业及城镇生活供水设计保证率采用95%农业灌溉设计保证率采用50%21水库运用年限60年。水库运用方式为蓄水运用，水库运用年限（设计淤沙年限）为 水库正常蓄水位经正常蓄水位方案比较，可研阶段推荐的水库正常蓄水位方案为1046.0m。332库容曲线3-3，面积水库正常蓄水位1046m方案不同运用年限时的库容曲线见图 曲线见图3-4。5.5）3m亿5

39、.04.54.03.53.0(2.5容库2.01.51.00.50.01005 1010 1015 1020 1025 1030 1035 1040 1045 1050 1055 1060 1065水位（m）图3-3水库正常蓄水位1046m方案不同运用年限库容曲线25.0)15.0 m0.020.010.05.0100510101015102010251030103510401045105010551060水位(m24图3-4 水库正常蓄水位1046m方案不同运用年限水位面积曲线3.3.3 水库死水位水库死水位采用1027.0m,相应死库容(原始)为 0.823亿m3，电站 最小静水头为16m

40、正常蓄水位1046m方案，运用60年后，死库容淤积约 91% (0.747亿m3，剩余死库容0.076亿m33.3.4 调洪计算条件洪水标准王屹堵水库枢纽由大坝、泄洪洞、放水洞、坝后电站等建筑物组成。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）规定，王屹堵水 库枢纽工程为U等大（2）型工程，主要建筑物级别为 2级。水库枢纽工程 的设计洪水标准取100年一遇，校核洪水标准取2000年一遇。王屹堵水库设计洪水标准、洪峰流量及3、5、7日洪量见表3-5表3-5水库永久挡水、泄水建筑物洪水标准及量值表（考虑后期上游水库泄洪排沙）运用状况洪水重现期（年）洪峰流量（m/s）洪量（万m）W3W

41、5W7正常运用（设计）1001251596978929239非常运用（校核）20002640111371419515698水库调度运行方式王屹堵水库入库径流量较小，按照综合利用要求，水库采用蓄水蓄沙 运用方式。水库库容条件较好，汛期不设置限制水位，调洪库容设置在正常蓄水 位以上，调洪起调水位为正常蓄水位。由于放水洞的放水能力有限，调洪时不考虑其承担泄洪任务。因此， 水库的泄洪任务由泄洪洞和溢洪道承担。泄洪洞是调控水库水位的主要泄水建筑物。遭遇洪水水库临近蓄满时, 逐步开启泄洪洞闸门直至全开，控制水库水位上升，争取尽量避免溢洪道 过流，并借机排沙。当水库水位回落到正常蓄水位时，开始逐步关闭闸门，

42、 直至洪水过程终结、水位稳定后闸门全部关闭。起调水位及库容曲线的采用水库洪水调节从正常蓄水位1046.0m起调。采用淤积60年时的库容曲线进行调洪计算第4章枢纽布置设计4. 1坝址选择26选定的两条坝址分别位于海则湾（上坝址）和五七队（下坝址），两条 坝址相距600900m坝址比较地形地貌条件（1） 上坝址河床高程1008.0m,河床宽度355m下坝址 河床高程1007.0m,河床宽度696m （2）下坝址左岸地形完整，上坝址左 岸1030m咼程以上有一人工取砂形成的冲沟。（3） 上、下坝址右岸均有突 出的基岩地形，但上坝址地形凸出明显。地质条件：上坝址承压水顶板埋深略大于下坝址，渗漏量上坝址

43、略小 于下坝址，基岩透水率下坝址整体偏大，而上坝址在河床中心有一较强透 水率深谷。从地质条件看，上、下两坝址差异不大。上坝址右岸基岩阶地向河床凸出较远，有利于放水、泄水建筑物布置， 长度较短；下坝址右岸基岩阶地向河床凸出较近，泄水建筑物长度增大。 上坝址地形条件优于下坝址。从坝址地质条件方面看，上坝址承压水顶板略低，相对有利。从淹没和环境影响方面分析，下坝址淹没范围下延约800m淹没损失和迁移人口增大，淹没处理补偿费多 576万元。两坝址施工条件基本相同；上坝址总工期少半年，略优于下坝址。从工程量和投资方面比较，上坝址大坝填筑量较下坝址小136m万m3（占上坝址填筑量的32%，工程静态总投资省

44、1.17亿元，明显优于下坝址。综合上述分析比较，上坝址在主要建设条件、淹没影响、施工工期和 工程投资诸方面，均优于下坝址，因此，推荐上坝址为选用坝址。坝段河流呈东西走向，水流由西向东，河流纵比降1.3 %。，谷底宽度380660m河床覆盖层厚度 710m深河槽偏向左岸，枯水期河水面宽60 100m两岸地形地貌不对称，左岸为沙漠区，右岸为黄土梁峁堆积区。右岸 残留一、二级阶地。左岸岸坡地形较陡，右岸岸坡地形平缓，河谷呈宽浅的不对称“ U'型 上坝址左岸和下坝址左岸下游各有一条人工水拉砂形成的冲沟。上、下坝 址右岸坝肩均向河床呈微型凸出，上、下游发育小冲沟。坝区左岸植被稀少，右岸多为居民点

45、及耕地，无不良地质现象。4. 2坝轴线选择在此坝轴线上下50米各另选了两个坝轴线，经过分析比较发现，坝轴 线上50米处选定的坝轴线由于两岸坝肩相距较远，会增加很多的工程量， 从人力还是财力上都是不合理的。在此坝轴线下 50米处选定的坝轴线，发 现右岸山体太过平缓，如果在此处修建大坝，从经济和工程量方面考虑都 会比图示所示的坝轴线大几倍，是不合理。而在图示所示坝轴线处右岸的 山体在所选坝轴线中最为科学。根据资料中提供的唯一的坝轴线布置。4.3坝型的选择及方案比较坝型选择是大坝设计中需要首先解决的关键问题，因为它关系到整个 枢纽的工程量、投资和工期。坝高、筑坝材料、地形、地质、气候、施工 和运行条

46、件等都是影响坝型选择的重要因素。根据地形条件可知，不适宜 修建拱坝，所以选用的坝型有重力坝、土石坝。坝型选择应综合考虑下列因素，经技术经济比较确定：1）坝址区河势地形、坝址基岩、覆盖层特征及地震烈度等地形地质条27件;2）筑坝材料的种类、数量、性质、位置和运输条件;3）施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、运 输条件和初期度汛等施工条件；4）坝高：高坝多采用土质防渗体分区坝，低坝多采用均质坝，条件合 适时宜采用混凝土面板堆石坝；5）枢纽布置、坝基处理以及坝体与泄水、引水建筑物等的连接；6）运行条件：如对渗流量要求高低，上、下游水位变动情况，分期建 设等；7）坝及枢纽的总工程量

47、、总工期和总造价。4.3.1 土石坝与重力坝已知重力坝有以下优点：结构作用明确，设计方法简便，安全可靠；对地形、地质条件的适应性强；枢纽泄洪问题容易解决；便于施工导流；施工方便。重力坝的缺点：坝体剖面尺寸大，材料用量多;坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利；坝体体积大，由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩，将产生不利的 温度应力和收缩应力。而土石坝具有以下优点：可以就地、就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线 运输量。由于土石坝设计和施工技术的发展，放宽了对筑坝材料的要求， 几乎任何土石料均可筑坝；能适应各种不同的地形、地质和气候条件

48、；大容量、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝的压实密度, 减小了土石坝的断面，加快了施工进度，降低了造价；由于王屹堵水库附近有丰富的土料，且是中小型工程，若修建重力坝, 则工程造价大大提高，同时会加大工地的外线运输量；若修建土石坝，既 节省投资，又减少了外线运输量，还可以因地制宜，就地取材，所以在此 宜修建土石坝。432均质土坝与斜墙坝、心墙坝均质坝、斜墙坝和均质坝可以适应任意的地形、地质条件，对筑坝土 料的要求逐渐放宽。但斜墙坝由于抗剪强度较低的防渗体位于上游面，故 上游坝坡较缓，坝的工程量相对较大，斜墙对坝体的变形也较为敏感，与 陡峻河岸的连接也较困难；心墙在施工时必须和两侧坝壳平

49、起上升，施工 干扰大，受气候条件的影响也大；均质坝坝体材料单一，施工方便，并且 王屹堵水库附近有足够的土料，均质坝一般适用于中小型工程。29433结论根据以上的比较可看出：王屹堵水库是一个中小型工程，土料方便, 且左岸相对较陡，很显然均质坝比较适宜该工程，所以坝型选用均质坝。4.4 调洪计算初定大坝采用泄洪排沙洞和溢洪道联合泄流，溢洪道与泄洪排沙洞进 水口拟定了三个方案，现分别进行调洪计算。方案一：溢洪道溢流堰堰宽 15m堰顶至导墙顶高6m泄洪排沙洞设 一个，进水口尺寸宽*高为4*5m。3.53.02.5iIIVW-ULIm亿（容库2.01.51.00.50.0t!_+_ 一一一卜-"

50、;T-Illi- -i I IM I - In.- -T'1005 1010 101510201025 10301035 104010451050o06di56 o di水位（m）图4-1水库正常蓄水位 1046m运行60年水位-库容曲线坝址下游断面水位-流量关系曲线附图2-31流量（m 3/s）32图4-2坝址下游断面水位-流量关系曲线库水位下泄流量关系曲线计算过程见表4-1。库水位下泄流量关系曲线见图4-3表4-1王圪堵河水库库水位下泄流量曲线计算表Z上（m泄洪洞 底板高 程h1(m)泄洪洞流量q1（m3/s）h2(m)溢洪道流 量q2（m3/s）总下泄量3,、 工 q（m/s）1

51、044101430243.581200243.58121045101431247.607600247.60761046101432251.569600251.56961047101433255.4702133.3537288.82391048101434259.3120294.3386353.65061049101435263.09783173.3111436.40891050101436266.82994266.8299533.65981051101437270.51055372.9061643.41661052101438274.14166490.1978764.3394105310143

52、9277.72537617.7198895.44521054101440281.26348754.70891035.97231055101441284.75759900.55081185.30821056101442288.2092101054.73771342.94781057101443291.6201111216.84011508.46021058101444294.9915121386.48871681.4803表4-1中各流量分别由下列公式确定：底孔q,"1,八2防其中"1取用0.99 , ' '1为20mi, h上=Z上-1020 ,1020为底孔高程表孔