土石坝毕业设计（Word41）

1、前 言根据教学大大纲要求求，我们们在毕业业前必须须完成毕毕业设计计。毕业业设计是是我在大学学学习的的重要环环节，对对于培养工工程技术术人员独独立承担担专业工工程技术术任务重重要。通通过毕业业设计可可以进一一步巩固固、加深深、扩大大我们所所学的基基本理论论和专业业知识，使之系统化；培养我们运用理论知识解决实际技术问题的能力，初步掌握设计原则、方法和步骤；培养我们具有正确的设计思想，树立严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风；培养我们独立思考、独立工作的能力，加强计算、绘图、编写说明书及使用规范、手册等技能；培养我们对土石坝设计计算的基本技能，同时了解国内外该行业的发展水平。这次我的设设计任务务是

2、E江水利枢枢纽工程程设计（土土石坝），本设计采用斜心墙坝。该斜心墙土石坝设计大致分为：洪水调节计算、坝型选择与枢纽布置、大坝设计、泄水建筑物的选择与设计等部分。工程提要E江水利枢枢纽系防洪、发电、灌溉、渔业等等综合利利用的水水利工程程，该水水利枢纽纽工程由由土石坝坝、泄洪洪隧洞、冲沙放空空洞、引引水隧洞洞、发电电站等建筑物物组成。该工程建成成以后，可可减轻洪洪水对下下游城镇镇、厂矿矿和农村村的威胁胁，根据据下游防防洪要求求，设计计洪水时时最大下下泄流量量限制为为9000，本次次经调洪洪计算100年一遇遇设计洪洪水时，下泄洪峰流量为672.6。原100年一遇设计洪峰流量为1680，水库消减洪峰流

3、量1007.4；其发电站装机为38000kw，共2.4104kw；建成水库增加保灌面积10万亩，正常蓄水位时，水库面积为15.16km2，为发展养殖创造了有利条件。综上该工程程建成后后发挥效效益显著著。工程等别及及建筑物物级别根据SDJJ12-19778水利利水电枢枢纽工程程等级划划分设计计标准（山山区，丘丘陵区部部分）之之规定，水水利水电电枢纽工工程根据据其工程程规模效益及及在国民民经济中中的重要要性划分分为五类类，综合合考虑水水库的总总库容、防防洪库容容、灌溉溉面积、电电站的装装机容量量等，工工程规模模由库容容决定，由由于该工工程正常常蓄水位位为28821.4m，库容容约为33.855亿m

4、3，估计计校核情情况下的的库容不不会超过过10亿m3，故根根据标准准（SDDJ122-19978），该工工程等别别为二等等，工程程规模属属于大（2）型，主主要建筑筑物为2级，次次要建筑筑物为3级，临临时性建建筑物级级别为4级。洪水调节计计算该工程主要要建筑物物级别为为2级，根根据防防洪标准准（GB5502001-994）规定2级建筑筑物土坝坝堆石坝坝的防洪洪标准采采用100年一遇遇设计，20000年一遇遇校核，水水电站厂厂房防洪洪标准采采用50年一遇遇设计，500年一遇遇校核。临临时性建建筑物防防洪标准准采用20年一遇遇标准。根据资料统统计分析析得100年一遇遇设计洪洪峰流量量为=（p=11%

5、），20000年一遇遇校核洪洪峰流量量为=223200m3/s，（）。根据选定的的方案调调洪演算算的设计计洪水位位28222.660m，校核核洪水位位28223.558m，设计计泄洪流流量6722.6mm3/ss,校核泄泄洪流量量7533.7mm3/ss。坝型选择与与枢纽布布置通过各种不不同的坝坝型进行行定性的的分析比比较，综综合考虑虑地形条条件、地地质条件件、建筑筑材料、施施工条件件、综合合效益等等因素，最最终选择择土石坝坝的方案案。根据工程功功能以及及满足正正常运行行管理要要求，该该枢纽由由土石坝坝、泄洪洪隧洞、冲冲沙放空空洞、水水电站（包包括：引引水隧洞洞、调压压井、压压力管道道、电站站

6、厂房、开开关站）等等建筑物物组成。本次根据工工程经济济性、正正常运行行安全稳稳定性以以及地形形地质条条件等各各方面因因素要求求，并且且将冲沙沙放空洞洞和泄洪洪隧洞与与施工导导流隧洞洞相结合合对枢纽纽建筑物物进行了了布置。枢枢纽平面面布置见见图5.2。大坝设计根据方案比比较分析析，斜心心墙坝综综合了心心墙坝与与斜墙坝坝的优缺缺点，斜斜心墙有有足够的的斜度，能能减弱坝坝壳对心心墙的拱拱效应作作用；斜斜心墙坝坝对下游游支承棱棱体的沉沉陷不如如斜墙那那样敏感感，斜心心墙坝的的应力状状态较好好，本次次设计大大坝坝型型采用粘粘土斜心心墙坝。根据计算大大坝坝顶顶高程由由校核情情况控制制为28225.117m

7、，取28225.22m。最大坝高高为75.2m，大于70m，属高高坝，故故综合各各方面因因素可取取该土石石坝坝顶顶宽度为为10m。根据规范规规定与实实际结合合，上游游坝坡上上部取2.5，下部部取3.0，下游游自上而而下均取取2.550，下游游在28000m、27775m高程处处各变坡坡一次。在在坝坡改改变处，尤尤其在下下游坡，通通常设置置1.52宽的的马道（戗戗道）以以使汇集集坝面的的雨水，防防止冲刷刷坝坡，并并同时兼兼作交通通、观测测、检修修之用，综综合上述述等各方方面因素素其宽度度取为2.0。本次设计，大大坝坝脚脚排水体体采用棱棱体排水水措施，按规范棱体顶面高程高出下游最高水位1m为原则，

8、校核洪水时下游水位可由坝址流量水位曲线查得为2755.22m，最后取棱体顶面高程为2756.3m，堆石棱体内坡取1:1.5，外坡取1:2.0，顶宽2.0m，下游水位以上用贴坡排水。大坝坝体防防渗采用用粘土斜斜心墙，坝坝基采用用混凝土土防渗墙墙。泄水建筑物物设计坝址地带河河谷较窄窄，山坡坡陡峻，山山脊高，经经过比较较枢纽布布置于河河弯地段段。由于于两岸山山坡陡峻峻，无天天然垭口口如采取取明挖溢溢洪道的的泄洪方方案，开开挖量大大，造价价较高，故故采用了了隧洞泄泄洪方案案。为为满足水水库放空空水位27770.00m的要求求，还与与导流洞洞结合设设置了放放空洞。根据调洪演演算和计计算比选选确定溢溢流孔

9、口口尺寸7m15.5m洞身尺尺寸为7m111.0mm，根据以以往经验验溢流孔孔口后以以1:1坡度连连接，反反弧段以以60.0m半半径圆弧弧相连接接，见图图7.1隧洞纵纵坡面布布置。施工组织设设计本工程拟定定20122年开工工，从截截流开始始到大坝坝填筑完完毕计4年，在在现有施施工能力力及保证证质量的的前提下下，尽可可能缩短短工期，提提早发挥挥效益。(1)截流流和拦洪洪日期.针对该该河流的的水文特特性，11月开始始流量明明显下降降，此时时水深只只有1.0m左左右，因因此，设设计截流流日期定定为20012年11月1日15日。实际施施工中，根根据当时时的水文文、气象象条件及及实际水水情进行行调整。2

10、013年年5月洪水水期开始始，围堰堰开始拦拦洪，围围堰上升升速度应应以抢修修到拦洪洪水位以以上为原原则。(2)封孔孔及发电电日期，鉴于流流量资料料不足。为安全全起见在在大坝上上升至泄泄洪隧洞洞进口高高程以后后进行封封孔。斜心墙墙坝填筑筑要求粘粘土与砂砂砾同时时上升。施施工进度度由粘土土上升速速度控制制。按4m/月的速速度上升升，至泄泄洪洞高高程(28110m)需15月，即到2014年7月。因因此定在在2014年8月1日进行封封孔蓄水水。水库蓄水过过程一般般按80%90%的保证证率的流流量过程程线来预预测，初初始发电电水位为为70%工作水水深，即即28008.55m。根据计计算从88月1日封孔蓄

11、蓄水，到到9月底即即可蓄到到初始发发电水位位。因此此第一台台机组发发电日期期定为2014年10月1日。实际发发电日期期根据当当时水文文、气象象条件及及水情进进行调整整。(3)大坝坝竣工日日期。按按4m/月的速速度上升升，在2014年底实实现大坝坝填筑完完成。基本资料水文流域概况E江位于我我国西南南地区，流流向自东东向西北北，全长长约1222kmm，流域域面积225588km2，在坝坝址以上上流域面面积为7780kkm2。本流域大部部分为山山岭地带带，山脉脉、盆地地相互交交错于其其间，地地形变化化剧烈，流流域内支支流很多多，但多多为小的的山区河河流，地地表大部部分为松松软沙岩岩、页岩岩、玄武武岩

12、及石石灰岩的的风化层层，汛期期河流含含沙量较较大，冲冲积层较较厚，两两岸有崩崩塌现象象。本流域内因因山脉连连绵，交交通不便便，故居居民较少少，全区区农田面面积仅占占总面积积的20%，林木木面积约约占全区区的30%，其种种类有松松、杉等等。其余余为荒山山及草皮皮覆盖。气象降雨气象本区域气候候特征是是冬干夏夏湿，每每年11月至次次年四月月特别干干燥，其其相对湿湿度在51%73%之间，夏夏季因降降雨日数数较多，相相对湿度度随之增增大，一一般变化化范围为为67%86%。该地区区一般14月风力力较大，实实测最大大风速为为15m/s，风风向为西西北偏西西，水库库吹程为为12kmm。年平均均气温约约为12.

13、8，最高高气温为为30.5，发生生在7月份，最最低气温温-5.3，发生生在1月份，见见表2.11.1、2.11.2。表2.1.1月平平均气温温统计表表（）月份123456月平均气温4.88.311.214.816.318.0月份789101112气温18.818.316.012.48.65.912.8表2.1.2平均均温度日日数（天天）月温度（）123456789101112061.20.3000000003.10302526.830.7303130313130313027.930000000000000降雨该地区最大大年降水水量可达达12113mmm，最小小为6177mm，多多年平均均降水量

14、量为9055mm。表2.1.3多年年平均各各月降雨雨日数统统计表月降雨量1234567891011125mm2.62.24.34.27.08.611.58.59.69.54.84.3510mmm0.30.20.21.42.02.42.72.72.62.40.80.110300mm0.10.10.70.52.34.64.93.82.21.30.60.1径流E江径流的的主要来来源于降水，在在此山区区流域内内无湖泊泊调节径径流。根根据短期期水文气气象资料料研究，一一般是每每年五月月底至六六月初河河水开始始上涨，汛汛期开始始，至十十月以后后洪水下下降，则则枯水期期开始，直直至次年年五月。E江洪水形形状

15、陡涨涨猛落，峰峰高而瘦瘦，具有有山区河河流的特特性，实实测最大大流量为为700秒，而最最小流量量为0.55。多年年平均流流量17。经经频率分分析，求求得不同同频率的的洪峰流流量见表表2.11.4、2.11.5。表2.1.4多年年统计不不同频率率洪峰流流量频率（%）0.0512510流量（）23201680142011801040表2.1.5各月月不同频频率洪峰峰流量（单位：）月份P1234567891011121%4619121960012401550121067039028372%3617111553011201360109060031023335%231491142085011008304

16、80250162810%1911793707609807204102101523固体径流：E江为山山区性河河流，含含沙量大大小均随随降水强强度及降降水量的的大小而而变化，平平均含沙沙量达0.55kg/m3。枯水水期极小小，河水水清澈见见底，初初步估算算30年后坝坝前淤积积高程为为27665m。工程地质水库地质库区内出露露的地层层有石灰灰岩、玄玄武岩、火火山角砾砾岩与凝凝灰岩等等。经地地质勘探探认为库库区渗漏漏问题不不大，但但水库蓄蓄水后，两两岸的坡坡积与残残积等物物质的坍坍岸是不不可避免免的，经经过勘测测，估计计可能塌塌方量约约为300万m3，在考考虑水库库淤积问问题时可可作为参参考。坝址地质

17、坝址位于EE江中游游地段的的峡谷地地带，河河床比较较平缓，坡坡降不太太大，两两岸高山山耸立，构构成高山山深谷的的地貌特特征。坝址区地层层以玄武武岩为主主，间有有少量火火山角砾砾岩和凝凝灰岩穿穿构，对对其岩性性分述如如下：玄武岩一般为深灰灰色、灰灰色、有有含泥量量气孔，为为绿泥石石、石英英等充填填，成为为杏仁状状构造，并并间或有有方解石石石脉，石石英脉等等穿其中中，这些些小脉都都是后来来沿裂隙隙充填进进来的。坚坚硬玄武武岩应为为不透水水层，但但因节理理裂缝较较发育，透透水性也也会随之之增加，其其矿物成成份为普普通辉石石、检长长石、副副成分为为绿泥石石、石英英、方解解石等。由由于玄武武岩成分分不甚

18、一一致，风风化程度度不同，力力学性质质亦异，可可分为坚坚硬玄武武岩、多多孔玄武武岩，破破碎玄武武岩、软软弱玄武武岩、半半风化玄玄武岩和和全风化化玄武岩岩。其物物理力学学性质见见表2.22.1、2.22.2。表2.2.1坝基基岩石物物理力学学性质试试验表岩石名称比 重容重（KKN/mm3）采用抗压强强度（MPa）半风化玄武武岩3.0129.650破碎玄武岩岩2.9529.250600火山角砾岩岩2.9028.7351220软弱玄武岩岩2.8527.010200坚硬玄武岩岩2.9629.21001160多气孔玄武武岩2.8527.8701880表2.2.2全风风化玄武武岩物理理力学性性质试验验表天

19、然含水率率W%干容重KKN/比重液限Wl塑限Wp塑性指数IP压缩系数浸水固结块块剪力00.55cm3/KKN34cm3/KKN内摩擦角凝聚力KPPa2.516.32.9747.332.26616.90.059970.0155128.38824.0渗透性：经经试验得得出发值值为4.1147.336m/d。火山角砾岩岩角砾为玄武武岩，棱棱角往往往不明显显，直径径为215cmm，胶结结物仍为为玄武岩岩质，胶胶结紧密密者抗压压强度与与坚硬玄玄武岩无无异，其其胶结程程度较差差者极限限抗压强强度低至至3500Mpa。凝灰岩成土状或页页片状，岩岩性软弱弱，与砂砂质粘土土近似，风风化后成成为粘土土碎屑的的混合

20、物物，遇水水崩解，透透水性很很小。河床冲积层层主要为卵砾砾石类土土，砂质质粘土与与砂层均均甚少，且且多呈透透镜体状状，并有有大漂石石渗杂其其中，卵卵砾石成成分以玄玄武岩为为主，石石灰岩和和砂岩占占极少数数，沿河河谷内分分布。坝坝基部分分冲积层层厚度最最大为32m，一般般为20米左右右。靠岸岸边最少少为几米米。颗粒粒组成以以卵砾石石为主，砂砂粒和细细小颗粒粒为数很很少。卵卵石最小小直径一一般为101000mm；砾砾石直径径一般为为210mmm；砂粒粒直径0.0050.22mm；细细小颗粒粒小于0.11mm。坡积层在水库区及及坝址区区山麓地地带均可可见到，为为经短距距离搬运运沉积后后，形成成粘土与

21、与碎石的的混合物物质。地质构造坝址附近无无大的断断层，但但两岸露露出的岩岩石、节节理特别别发育，可可以分为为两组，一一组走向向与岩层层走向几几乎一致致，即北北东方向向，倾向向西北；另一组组的走向向与岩层层倾向大大致相同同，倾角角一般都都较大，近近于垂直直，裂隙隙清晰，且且为钙质质泥质物物所充填填，节理理间距密密者0.55m即有一一条，疏疏者35m即有一一条，所所以沿岸岸常见有有岩块崩崩落的现现象。上上述节理理主要在在砂岩、泥泥灰岩与与玄武岩岩之类的的岩石内内产生。水文地质条条件本区地形高高差大，表表流占去去大半，缺缺乏强烈烈透水层层，故地地下水不不甚丰富富，对工工程比较较有利。根根据压水水试验

22、资资料，玄玄武岩中中透水性性不同，裂裂隙少且且坚硬完完整的玄玄武岩为为不透水水层，其其压水试试验的单单位吸水水量小于于0.001l/（minnm）。夹于于玄武岩岩中的凝凝灰岩，以以及裂隙隙甚少的的火山角角砾岩都都为良好好的不透透水性岩岩层，正正因为这这些隔水水的与透透水的玄玄武岩存存在逐使使玄武岩岩区产生生许多互互不连贯贯的地下下水，一一般砂岩岩也是细细粒至微微粒结构构，除因因构造节节理裂隙隙较发育育，上部部裂隙水水较多外外，深处处岩层因因隔水层层的层次次多，难难于形成成泉水，石石灰岩地地区外围围岩石多多为不透透水层，渗渗透问题题也不存存在。地震烈度本地区地震震烈度定定为7度，基基岩与砼砼之间

23、磨磨擦系数数取0.665。建筑材料料场的位置置和储量量各料场的位位置与储储量见坝坝区地形形图。由于河河谷内地地形平坦坦，采运运尚方便便。坝区区有沙砾砾料料场场、粘性土土料料场场，石料坚坚硬玄武武岩可作作为堆石石坝石料料，储量量较丰富富，总储储量6000万m3，在坝址址附近有有石料场场一处，覆覆盖层浅浅，开采采条件较较好。各建筑材料料的物理理力学性性质粘土的物理理力学性性质见表表2.33.1，砂石料料的颗粒粒级配及及物理力力学性质质见表2.33.22.3.33，各料料场的天天然休止止角见表表2.33.4。表2.3.1 粘土的的物理力力学性质质料场名称物理性质渗透系数（10-6cm/s）力学性质化

24、学性自然含水量量（%）自然容重比重孔隙率（%）孔隙比稠度饱和度颗粒级配，（成分%，粒粒径d）击实剪力固结压缩系系数（Cm2/kg）有机含量灼灼烧法（%）可溶盐含量量（%）流限（）塑限（%）塑性指数砾砂粘土最大干密度度（g/cmm3）最优含水量量（%）内摩擦角（）凝聚力Kpa湿干粗中细粉（kN/mm3）2mm20.55mm0.500.055mm0.050.0055mm0.0005mm1#下24.818.91115.1662.6742.2660.734442.60023.14419.4660.937.475.9517.87735.48833.2331.6022.0774.317724.67724.

25、00.02111.730.07002#下24.218.91115.1882.6741.9000.721143.90022.20021.7000.917.254.1514.35541.75532.2551.6521.0224.800025.50023.00.02001.900.01991#上25.617.35513.0332.6549.8000.990049.57725.00024.5770.878.838.0017.50031.00034.6771.5622.3001.900023.17725.00.02662.200.11002#上26.316.37712.8442.7452.3001.09

26、3349.90026.30023.5000.694.504.3320.67736.20034.3001.5423.8003.960021.50038.00.03330.250.11003#上15.919.11116.6442.7037.0000.580034.00020.00014.0000.676.409.0012.00035.00019.6001.8016.9003.000028.00017.00.01001.900.0800表2.3.2 沙砾石石的颗粒粒级配300110010066060200202.52.511.21.200.60.600.30.300.1550.1551上5.218.

27、621.412.318.613.95.44.60.32上4.817.820.314.117.814.84.65.30.53上3.815.418.515.316.420.53.56.20.44上6.018.319.416.415.616.74.82.50.31下4.514.120.123.214.97.28.67.20.22下3.919.222.418.719.18.35.72.80.13下5.023.119.114.218.48.96.34.10.94下4.122.418.714.117.914.44.13.60.7表2.3.3 砂石料料的物理理性质名称1上2上3上4上1下2下3下4下容重1.

28、861.791.911.901.861.851.841.80比重2.752.742.762.752.752.732.732.72孔隙率32.534.731.031.532.532.232.533.8软弱颗粒2.0%1.5%0.9%1.2%2.5%0.8%1.0%1.2%有机物含量量淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色表2.3.4各料料场的天天然休止止角 料场名称最小值最大值平均值1上3430035500351002上3500037100360003上3440036400354004上3510037400363001下3410036300352002下3520038000364003下3430037

29、100355004下360003820037100经济资料库区经济流域内部为为农业人人口，多多种植水水稻、玉玉米等。库库区内尚尚未发现现有价值值可开采采的矿产产。淹没没情况见见表2.4.11。表2.4.1 各高程程淹没情情况高程（m）280728122817282228272832淹没人口（人人）350036403890406053207140交通运输坝址下游1120kkm处有有铁路干干线通过过，已建建成公路路离坝址址仅20kmm，因此此交通尚尚称方便便。工程等别及及建筑物物级别根据SDJJ12-19778水利利水电枢枢纽工程程等级划划分设计计标准（山山区，丘丘陵区部部分）之之规定，水水利水电

30、电枢纽工工程根据据其工程程规模效益及及在国民民经济中中的重要要性划分分为五类类，综合合考虑水水库的总总库容、防防洪库容容、灌溉溉面积、电电站的装装机容量量等，工工程规模模由库容容决定，由由于该工工程正常常蓄水位位为28821.4m，库容容约为33.855亿m3，估计计校核情情况下的的库容不不会超过过10亿m3，故根据据标准（SDJ12-1978），该工程等别为二等，工程规模属于大（2）型，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时性建筑物级别为4级。洪水调节计计算防洪标准该工程主要要建筑物物级别为为2级，根根据防防洪标准准（GB5502001-994）规定2级建筑筑物土坝坝堆石坝坝的防洪洪标准采

31、采用100年一遇遇设计，20000年一遇校校核，水水电站厂厂房防洪洪标准采采用50年一遇遇设计，500年一遇遇校核。临临时性建建筑物防防洪标准准采用220年一遇遇标准。设计洪水设计洪峰流流量本河流属典典型山区区河流，洪洪水暴涨涨暴落，根据资料统计分析得100年一遇设计洪峰流量为=1680m3/s，2000年一遇校核洪峰流量为=2320m3/s。设计洪水过过程线根据资料现现有设计计洪峰流流量和坝坝址处水水文站的的单位洪洪水流量量过程线线，故本本次设计计洪水过过程线采采用以洪洪峰控制制的同倍倍比放大大法对典典型洪水水进行放放大，分分别得设设计洪水水与校核核洪水过过程线。设计洪水过程线成果见表4.2

32、.1。表4.2.1 E江水利枢枢纽工程程坝址处处设计洪洪水过程程线时段（tt=3）典型洪水设计洪水校核洪水时段（tt=3）典型洪水设计洪水校核洪水100.0 0.0 1715.0 211.88 292.44 25.0 70.6 97.5 1813.0 183.55 253.44 315.0 211.88 292.44 1911.5 162.44 224.22 430.0 423.55 584.99 2010.0 141.22 195.00 580.0 1129.4 1559.7 2110.0 141.22 195.00 6119.00 1680.0 2320.0 229.5 134.11 18

33、5.22 790.0 1270.6 1754.6 238.0 112.99 156.00 860.0 847.11 1169.7 245.0 70.6 97.5 950.0 705.99 974.88 254.0 56.5 78.0 1040.0 564.77 779.88 263.0 42.4 58.5 1135.0 494.11 682.44 272.0 28.2 39.0 1230.0 423.55 584.99 281.0 14.1 19.5 1325.0 352.99 487.44 290.0 0.0 0.0 1422.5 317.66 438.77 max（mm3/s）119.00

34、 1680.0 2320.0 1520.0 282.44 389.99 洪量（万mm3）786 110922 153188 1617.5 247.11 341.22 倍比KQ14.1 19.5 调洪演算库容曲线该水库库容容曲线根根据提供供的曲线线图量算算得高程程容积面积表表见表44.3.1。表4.3.1 E江水库库高程容积面积表表高程H（m）库容V（万m33）面积A（km22）高程H（m）库容V（万m33）面积A（km22）277010001.25 282036700017.155 277514001.65 2821.438500017.700 278028002.50 28234200001

35、9.000 278547003.40 282546200020.500 279067004.50 282750900021.800 279595005.75 282957600024.000 28001290007.60 283364900026.000 28051700009.20 283570000026.400 281022200011.500 283775000028.500 281528600014.200 284081600030.355 泄洪方式本枢纽拦河河大坝初初定为土土石坝，故需另设坝外泄洪建筑物。根据地质资料显示坝址两岸山坡陡峻，故开挖开敞溢洪道的将可能造成开挖量太大而不经

36、济，因而可采用隧洞泄洪，并可以考虑与施工导流结合。泄洪隧洞采用无压流，由于受地形条件影响，又需要满足无压要求，故避免闸门做大而不经济和方便运行管理，进口采用wes型实用堰。防洪限制水水位及水水库运用用方式根据资料分分析计算算该水库库正常蓄蓄水位为为28221.44，该水库库防洪限限制水位位取与正正常水位位重合。水库运用方方式：洪洪水来临临之前用闸闸门控制制关水，当当洪水来来临时，并并且库水水位涨到到防洪限限制水位位时，开开闸泄洪洪，起始始由于来来量较小小，可以以控制下下泄流量量等于来来流量，水水库保持持汛前限限制水位位不变，当当来水流流量继续续加大，无法保持汛限水位不变时，则闸门全开，下泄流量

37、随水位的升高而加大，流态为自由泄流。泄洪能力本次根据确确定的泄泄洪方式式，进行行泄流能能力分析析，根据据无压隧隧洞自由由计算其其过流能能力，泄流公公式按下下式计算算。m自由由出流系系数，取0.4885；b溢流流孔宽；H0HH0=H+v2/2g，H堰上水头头，考虑虑上游堰堰前水域域开阔，取取H0=H。调洪演算根据地形和和地质资资料泄洪洪洞布置置时进口口地高程程为可取取2800m，而水水库汛限限水位取取等于正正常蓄水水位为28221.44m，因此需需要确定定泄洪洞洞进口堰堰顶高程程，以满满足泄洪洪洞产生生无压过过流以、工程经经济性和和下游防防洪限制制泄量的的要求，本本设计拟拟订五组方案案进行比比较

38、，调调洪演算算成果见见表4.33.1。表4.3.1调洪洪演算成成果表方案堰顶高程z（m）洞宽B（m）工况下泄流量Q（m3/s）库容V（万m33）库水位Z（m）一2810mm7m设计672.664112332822.60 校核753.774321662823.58 二2805mm7m设计1040.43947552821.85校核1114.24120002822.63三2810mm6m设计1089.24156662822.80 校核1650.74389112823.90 四2805mm6m设计905.553984882822.02校核978.444183992822.93 五2810mm8m设计7

39、52.224070442822.41 校核837.444269332823.33 方案选择根据以上方方案只有有一、五五能满足足泄流量量Q9900mm3/s，因而而需对一一、五方方案的技技术经济济进行比较较，同时时也应结结合导流流问题。一一、五两两方案堰堰顶高程程均为28110m，第第五方案案虽然库库水位较较低，但但是与第第一方案案相比相相差甚小小，而洞洞宽相对对较大，会会增大溢溢洪道开开挖工程程量，故故选择第第一方案案较为合合适，即即堰顶高高程为Z=28810mm，溢流流孔口净净宽B=77m,设计水水位28222.660m，校核核水位28223.558m，设计计泄洪流流量6722.6mm3/s

40、,校核泄泄洪流量量7533.7mm3/s。坝型选择与与枢纽布布置坝址及坝型型选择坝址选择根据地质资资料，经经过比较较选择地地形图所所示河弯弯地段作作为坝址址，并选选择II、IIII两条较较有利的的坝轴线线，两轴轴线河宽宽基本相相近，因因而大坝坝工程量量基本相相近，由由地质剖剖面图上上可以看看出：II剖面，河河床覆盖盖层厚平平均200m,河床中中部最大大达322m，坝坝肩除10m左右范范围的风风化岩外外，还有有数十条条的破碎碎带，其其余为坚坚硬的玄玄武岩，地地质构造造总体良良好（对对土石坝坝而言），IIII剖面除与II剖面具有大致相同厚度的覆盖层及风化岩外，底部玄武岩破碎带纵横交错，若将坝建于此

41、，则绕坝渗流可能较大，进行地基处理工程量会加大，综合考虑以上因素，坝轴线选择II处。图5.1 沿坝轴线线方向的的大坝断断面地质质剖面图图坝型选择所选的坝轴轴线处河河床冲积积层较深深，两岸岸风化岩岩石透水水性大，基基岩的强强度较底底，且不不完整。从地质质条件看看不宜建建拱坝及及支墩坝坝。较高高的混凝凝土重力力坝也要要求修建建在岩石石基础上上，并且且需要消消耗大量量水泥。土石坝适适应地基基变形能能力较强强，对地地基的要要求较低低，并能能就地取取材。通通过各种种不同的的坝型进进行定性性的分析析比较，综综合考虑虑地形条条件、地地质条件件、建筑筑材料、施施工条件件、综合合效益等等因素，最最终选择择土石坝

42、坝的方案案。枢纽布置根据工程功功能以及及满足正常常运行管管理要求求，该枢枢纽由土石坝坝、泄洪洪隧洞、冲冲沙放空空洞、水电电站（包包括：引引水隧洞洞、调压压井、压压力管道道、电站站厂房、开开关站）等建筑物物组成。挡水建筑物物土坝挡水建筑物物按直线线布置，土坝布置在河弯地段上。泄水建筑物物泄洪隧隧洞泄洪采用隧隧洞方案案，为缩缩短长度度、减小小工程量量，泄洪洪隧洞布布置在凸凸岸（右右岸），这这样对流流态也较较为有利利，考虑到到引水发发电隧洞洞也布置置在凸岸岸，泄洪洪隧洞布布置以远远离坝脚脚和厂房房为宜，为减少少泄洪时时影响发发电，进进出口相相距801000m以上，冲冲沙放空空洞位于于泄洪隧隧洞与水水

43、电站引引水隧洞洞之间。水电站建筑筑物引水隧洞、电电站厂房房布置于于凸岸，在在泄洪隧隧洞与大大坝之间间，由于于风化岩岩层较深深，厂房房布置在在开挖后后的坚硬硬玄武岩岩上，开开关站布布置在厂厂房旁边边。本次根据工工程经济济性、正正常运行行安全稳稳定性以以及地形形地质条条件等各各方面因因素要求求，并且且将冲沙沙放空洞洞和泄洪洪隧洞与与施工导导流隧洞洞相结合合对枢纽纽建筑物物进行了了布置。枢枢纽平面面布置见见图5.2。图5.2枢枢纽建筑筑物平面面布置图图大坝设计土石坝坝型型的选型型影响土石坝坝坝型选选择的因因素很多多，其主要影响响因素有有附近的的筑坝材材料、地地形地质质条件、气气候条件件、施工工条件、

44、坝坝基处理理、抗震震要求等等。本次次选择几几种比较较优越的的坝型，拟拟订剖面面轮廓尺尺寸，然然后对工工程量、工工期、造造价进行行比较，最后选定技术经济可靠合理的坝型。本设计限于资料只作定性的分析来确定土石坝坝型。土石坝按其其施工方方法可分分为碾压压式土石石坝、抛抛填式堆堆石坝、定定向爆破破堆石坝坝、水中中倒土坝坝和水力力冲填坝坝。从地地形地质质条件以以及附近近建筑材材料来看看本次设设计坝型型应选择择碾压式式土石坝坝。碾压压式土石石坝根据据土料配配置的位位置和防防渗体所所用材料料种类的的不同，又又分为均均质坝和和土质防防渗体分分区坝、非非土质材材料防渗渗体分区区坝。均质坝材料料单一，工序简单，但

45、坝坡较缓，剖面大，工程量大，施工易受气候影响，冬季施工较为不便，坝体空隙水压力大。从本工程来看，经探明坝址附近可筑坝的土料只有300万m3，远远不能满足均质坝填筑土料数量上的要求，因此从材料上考虑均质坝方案是不宜采用的。土质防渗体体分区坝坝主要有有心墙坝坝、斜心心墙坝、斜斜墙坝和和多种土土质坝等等类型。心墙坝土质质防渗体体设在坝坝体中部部，两侧侧为透水水性较好好的砂石石料，该该坝型粘粘性土料料所占比比重不大大，施工工受季节节影响较较小，但但施工时时心墙与与坝体同同时填筑筑，相互互干扰较较大。斜心墙坝和和心墙坝坝基本类类似，并并且可以以改善坝坝体应力力状态，能能显著减减弱坝壳壳对心墙墙的“拱效应

46、”，其抗抗裂性能能优于心心墙坝和和斜墙坝坝。斜墙坝土质质防渗体体设在上上游或接接近上游游面，该该坝型斜斜墙与坝坝体施工工干扰小小，但其其抗震性性和适应应不均匀匀沉降的的性能不不如心墙墙坝。由由于该工工程所在在地区为为地震烈烈度定为为7度，基基岩与砼砼之间磨磨擦系数数取0.665，故不不宜采用用斜墙坝坝。多种土质坝坝施工工工序复杂杂，相互互干扰较较大，施施工易受受气候影影响，在在此不予予采用。非土质材料料防渗体体坝的防防渗体一一般有混混凝土、沥沥青混凝凝土或土土工膜等等材料组组成，而而其余部部分由土土石料组组成，因因工程附附近建筑筑才来哦哦丰富，为为就地取取材不宜宜采取该该坝型。由上述比较较可以

47、看看出，斜斜心墙坝坝综合了了心墙坝坝与斜墙墙坝的优优缺点，斜心墙有有足够的的斜度，能减弱坝壳对心墙的拱效应作用；斜心墙坝对下游支承棱体的沉陷不如斜墙那样敏感，斜心墙坝的应力状态较好，因而最终采用斜心墙坝的方案。大坝轮廓尺尺寸的拟拟定大坝剖面轮轮廓尺寸寸包括坝坝顶高程程，坝顶顶宽度、上上下游坝坝坡、防防渗体等等排水设设备。坝顶高程计计算根据碾压压式土石石坝设计计规范（SL2742001）（以下简称“规范”）规定，坝顶高程分别按照正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高、设计水位加正常运用条件下的坝顶超高、校核水位加非常运用下的坝顶超高进行计算，因该地区地震烈度为7，故还需考虑正常蓄水位加非常运用时的

48、坝顶超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四种工况最大值，同时并保留一定的沉降值。坝顶高程在在水库正正常运用用和非常常运用期期间的静静水位以以上应该该有足够够的超高高，以保保证水库库不漫顶顶，其超超高值yy按下式式计算：式中：R最大大波浪在在坝坡上上的爬高高，m；e最大大风壅水水面高度度，m；A安全全加高，m，根据坝的等级，设计运用条件时取1.0m，非常运用条件是取0.5m；根据“规范范”，计算算大坝波波浪爬高高时，所所采用设设计风速速：正常常运用条条件下为为多年平平均最大大风速的的1.6倍，非非常运用用条件下下，采用用多年平平均最大大风速，根据气气象资料料统计，E江水库多年平均最大风速为15.0

49、m/s，最大吹程为12km。平均波高及及平均波波长按下下式计算算：式中：hm平平均波高高，m；Tm平平均周期期，s；W计算算风速，m/s；D风区区长度，m；Hm水水域平均均水深，m；g重力力加速度度，取99.811m/ss2；Lm平平均波长长，m。平均波浪爬爬高Rm参照“规范”附录A.1.112计算算，初步步拟定水水库大坝坝上游坝坝坡为m=22.5，故故波浪平平均爬高高按“规范”附录A.1.112式计计算：式中：斜坡的的糙率渗渗透性系系数，护护面类型型为砌石石护面确确定=00.755；经验系系数，由由风速W、坡前前水深H、重力力加速度度g所组成成的无维维量，查表A.1.112-2得设计计条件：

50、=1.00；校核核条件：=1.00；m斜坡坡的坡度度系数。最大波浪在在坝坡上上的爬高高设计值R按2级土石石坝取累累积概率率P=1%爬高值R1%计算。根据计计算该水水库在设设计条件件下和校校核条件件下的累累积概率率P=1%的经验验系数Kp值为2.223。风浪壅高按按下式计计算：式中：K综合合摩阻系系数，计计算时一一般采用用K=33.610-6；风向向与水域域中线的的夹角；其他符号同同前。根据以上公公式及参参数，坝坝顶超高高计算成成果见表表3.11.1。表3.1.1坝顶顶超高计计算成果果表工 况水位(m)设计风速(m/s)平均波长(m)平均波高(m)平均波浪爬爬高(m)风浪壅高（m）设计爬高(m)

51、安全加高(m)坝顶超高(m)设计(P=1%)2822.4124.07.570.250.380.0322 0.851.01.88校核(P=0.005%)2823.3315.011.8110.380.590.0122 1.320.51.84由于水库所所在地区区地震基基本烈度度7，按水水工建筑筑物抗震震设计规规范（SL229397），水水工建筑筑物抗震震计算的的上游水水位可采采用正常常最高蓄蓄水位，地地震区的的地震涌涌浪高度度，可根根据设计计烈度和和坝前水水深，一一般涌浪浪高度为为0.55m1.55m，该水库地地震涌浪浪高度取取用1.00m，不考考虑地震震作用的的附加沉沉陷计算算。根据碾压压式土石石

52、坝设计计规范（SL274-2001）第5.3.3条规定，坝顶高程分别按以下运用情况计算，取其最大值：1、设计洪洪水位加加正常运运用情况况的坝顶顶超高：28222.441+1.88828224.29m；2、正常蓄蓄水位加加正常运运用情况况的坝顶顶超高：28221.44+1.888=28223.288m；3、校核洪洪水位加加非常运运用情况况的坝顶顶超高：28223.333+1.884=28225.117m；4、正常蓄蓄水位加加非常运运用条件件的坝顶顶超高，再再加地震震安全加加高：2821.4+11.844+1.0=228244.244m。经计算可以以看出该该大坝坝坝顶高程程由校核核情况控控制为28

53、225.117m，取28225.22m。坝顶宽度坝顶宽度主主要取决决于交通通需要、构构造要求求和施工工条件，同同时还要要考虑防防汛抢险险、防空空、防震震等特殊殊需要。根根据“规范”规定，坝坝顶无特特殊要求求时，高高坝的顶顶部宽度度可选用用1015mm，中低低坝可选选用5110m。该水库库挡水大大坝坝基基高程为为27550，根据计计算坝高高为75.22m，大于70m，属高高坝，故故综合各各方面因因素可取取该土石石坝坝顶顶宽度为为10m。坝坡与戗道道土石坝的坝坝面坡度度取决于于坝高、筑筑坝材料料性质、运运用情况况、地基基条件、施施工方法法及坝型型等因素素。一般般是参考考以建成成类似工工程的经经验拟

54、定定坝坡，再再通过计计算分析析，逐步步修改确确定。在在满足稳稳定要求求的前提提下，应应尽可能能使坝坡坡陡些，以以减小坝坝体工程程量。根据规范规规定与实实际结合合，上游游坝坡上部部取2.5，下部部取3.0，下游游自上而而下均取2.550，下游在28000m、27775m高程处处各变坡坡一次。在坝坡改变变处，尤尤其在下下游坡，通通常设置置1.52宽的的马道（戗戗道）以以使汇集集坝面的的雨水，防防止冲刷刷坝坡，并并同时兼兼作交通通、观测测、检修修之用，综合上述等各方面因素其宽度取为2.0。坝体排水由于本地区区石料比比较丰富富，故采用堆堆石棱体体排水比比较适宜宜，另外外采用棱棱体排水水可以降降低坝体体

55、浸润线线，防止止坝坡冻冻涨和渗渗透变形形，保护护下游坝坝址免受受尾水淘淘刷，并并可支撑撑坝体，增增加下游游坝坡的的稳定性性。按规范棱体体顶面高高程高出出下游最最高水位位1m为原则则，校核核洪水时时下游水水位可由由坝址流流量水位位曲线查查得为27555.22m，最后取取棱体顶顶面高程程为27556.33m，堆石棱棱体内坡坡取1:11.5，外坡坡取1:22.0，顶宽2.00m，下游游水位以以上用贴贴坡排水水。大坝防渗体体大坝防渗体体的设计计主要包包括坝体体防渗和和坝基防防渗两个个方面。坝体的防渗渗坝体防渗的的结构和和尺寸必必须满足足减小渗渗透流量量、降低低浸润线线控制渗渗透坡降降的要求求，同时时还

56、要满满足构造造、施工工、防裂裂、稳定定等方面面的要求求。该坝体体采用粘粘土斜心心墙，其其底部最最小厚度度由粘土土的允许许坡降而而定，本设设计允许许渗透坡坡降J=5，上游游校核洪洪水时承承受的最最大水头头为733.333，墙墙的厚度度B73.33/55=144.6666.参考以以往工程程的经验验，斜心心墙的顶顶部宽度度取为5（满满足大于于3机械械化施工工要求），粘土斜心墙的上游坝坡的坡度为1:0.41:1.0之间，有资料研究认为，斜心墙向上游倾斜的坡度为1:0.251:0.75时较好，本次设计取为1:0.4，下游坡度取为1:0.2，粘土斜心墙的顶部高程以设计水位加一定的超高（超高0.60.8m）

57、并高于校核洪水位为原则，最终取其墙顶高程为2823.4，经计算底宽为19.68,大于14.666.墙顶的上部留有1.8m的保护层，并粘土斜心墙顶部向下游倾斜。坝基防渗由坝址处地地质剖面面图，可知知该坝基基为砂砾砾石地基基，对砂砂砾石地地基防渗渗措施主主要有开开挖截水水槽回填填粘土、混混凝土防防渗墙、帷帷幕灌浆浆等措施施。从材料来看看由于附附近粘土土材料储储量较少少，故不不适合采采用粘土土截水槽槽，又根根据碾碾压式土土石坝设设计规范范（SL227420001），80m以内的的砂砾石石地基可可采用混混凝土防防渗墙，由坝址处地质破面图，该坝基河槽段砂砾石最大层厚为32m，因此该坝基河床中部及两岸坡均

58、采用混凝土防渗墙，根据水工建筑物教材，厚度取0.8m，防渗墙伸入坝体防渗体的长度不小于1/10倍坝高，本次设计取7.5m，防渗墙布置在心墙底面中部偏上，根据“规范”规定墙体底部应深入岩基0.51.0m，本次设计取0.5m，岸坡混凝土防渗墙底高程沿岸坡逐渐变化。大坝剖面尺尺寸设计计见图6.1。图6.1 大坝最最大坝高高处剖面面尺寸图图土料设计筑坝土料的的实际与与土坝结结构设计计、施工工方案以以及工程程造价有有关，一一般力求求坝体内内材料分分区简单单，就地地、就近近取材，因因材设计计。土料料设计主主要任务务是确定定粘壤土土的填筑筑干容重重、含水水量，砾砾质土的的砾石含含量、干干容重、含含水量，砂砂

59、砾料的的相对密密度和干干容重等等指标。粘性土料设设计计算公式粘壤土用南南京水利利科学研研究所标标准击实实仪做击击实试验验求最大大干容重重、最优优含水量量（一般般采用25击，其其击实功功能为86.3tm/mm3）。由由于最优优含水量量随压实实功能的的大小而而变，故故在土料料的设计计中常根根据土料料的实际际施工机机具的压压实功能能，选择择相应的的最优含含水量作作为填筑筑土料的的含水量量。根据据国内外外的筑坝坝经验，常常将粘土土的填筑筑含水量量控制在在最优含含水量的的附近，其其上下偏偏离最优优含水量量控制2%3%。根据以上的的击实次次数和击击实功能能，得出出的多组组平均最最大干容容重和平平均最优优含

60、水量量。设计干容重重为：式中：设计干干容重，（/3）；在相应应击实功功能下的的平均最最大干容容重，（/3）；施工工条件系系数（或或称压实实系数）。对对于1、2级高坝坝，的的值采用用0.9960.999之间，三三四级坝坝或低坝坝可采用用0.9930.996，本设设计取=0.98。粘性土的填填筑含水水量为为：=PP式中：P土土的塑限限；P土土的塑性性指数；B稠度度系数，对对高坝可可取-0.10.1之间，低低坝可取取0.10.2之间，本本设计取取B=0.07。设计最优含含水量为为：用下述公式式计算最最大干容容重作为为校核参参考：=式中：土粒的的比重；压实土土的含气气量，粘粘土可取取0.005，砂质质