《水工建筑物》课程设计

《水工建筑物》课程设计说明,可向本人要CAD图纸,和手稿图纸

《水工建筑物》课程设计

说明书

作者：王其佳

指导老师：张杰

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前言

按水工专业教学大纲的要求，为全面考察学生的学习质量，培养学生的工作能力，在学生学完本课程后进行综合练习。这次课程设计的主要任务有以下七点：1、确定枢纽等级，说明为什么选择土石坝及做出水工建筑物走向的轴线。2、选择土石坝坝型，拟定坝体剖面尺寸。4、坝坡稳定计算。5、细部构造设计。6、坝与地基两岸的连接及处理。7、绘图。2012级水电工程2班在重庆水利电力职业技术学院主教楼304进行了为期一周的《水工建筑物》课程设计实践教学等内容。以下是这次实践活动的成果展示，不足之处还望老师批评指正。

目录

前言 .......................................................................................................................................................... 2 目录 .......................................................................................................................................................... 2 第一部分 .................................................................................................................................................. 4 课程设计目的 ...................................................................................................................................... 4 第二部分 .................................................................................................................................................. 4 实习内容 .............................................................................................................................................. 4

２.１ 设计资料 ............................................................................................................................. 4 ２.２ 设计依据 ............................................................................................................................. 6 二、枢纽布置 ...................................................................................................................................... 7 ２.１ 坝型的选择 ......................................................................................................................... 7 ２.２ 泄水建筑物的选择 ........................................................................................................... 10 ２.３ 其它建筑物型式的选择 ................................................................................................... 10 ２.４ 枢纽的组成建筑物及等级 ............................................................................................... 10 ２.５ 枢纽布置 ........................................................................................................................... 10 三、土石坝的设计 ............................................................................................................................ 11 ３.１ 土石坝坝型的选择 ........................................................................................................... 11 ３.２ 大坝断面尺寸及构造型式 ............................................................................................... 11 ３.３ 渗流计算 ........................................................................................................................... 12 ３.４ 稳定计算 ........................................................................................................................... 15 ３.５ 材料及细部构造 ............................................................................................................... 15 四、溢洪道设计 ................................................................................................................................ 15 ４.１ 溢洪道的形式 ................................................................................................................... 16 ４.２ 堰面形式 ........................................................................................................................... 17 ４.３ 溢洪道的水力计算 ........................................................................................................... 15 ４.４ 工程布置 ........................................................................................................................... 16

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４.５ 掺气水深 ........................................................................................................................... 20 ４.６ 消能放冲 ........................................................................................................................... 20 ４.７ 溢洪道的其他构造设计 ................................................................................................... 21 五、设计图纸 .................................................................................................................................... 21 5.1ＣＡＤ图纸 ............................................................................................................................... ５.２手绘图纸 ............................................................................................................................... 23

第三部分 实习心得 .................................................................................................................... 24

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第一部分

课程设计目的

按水工专业教学大纲的要求，为全面考察学生的学习质量，培养学生的工作能力，在学生学完本课程后进行综合练习。综合练习的目的，是对学生所学知识及能力的进一步系统训练和提高，是增强学生灵活运用所学知识分析问题、解决问题能力的有力措施。

第二部分

实习内容 ２.１ 设计资料

（一）流域的基本情况及枢纽任务

联平水库位于颍河干流上，控制流域面积94.1平方千米。流域内南部多石山，小部分为丘陵，已耕种，北部为丘陵，大部分为梯田，山区平均地面坡度为1/10～1/15，丘陵山区平均地面坡度1/50左右，水土流失严重，河流平均纵坡为1/130。

该水库主要任务以灌溉为主，结合灌溉进行发电。灌溉下游左岸2万亩耕地，灌溉最大引水量4m3/s，引水高程347.49m，发电装机容量75kW。

（二）地形地质

水库位于低山丘陵地区，南部多山，高程在400~500m之间，发育南北向冲沟。北、西、东多位第四纪黄土覆盖的丘陵阶地，高程在300~400m之间，颍河由西向东流经坝区。

坝址两岸河谷狭窄。

坝址及库区岩层均为第三季砂页岩，无大的不利地质构造。

坝址岩层为黄色石英砂岩与紫色砂质页岩互层，岩层走向SE110o~120o，倾向NE20o~30o，倾角20o~40o。

坝址两岸为黄色石英砂岩，岩石坚硬，但裂隙较为发育，上覆6~10m黄土，左岸有部分粘土。地震基本烈度为6度。

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（三）建筑材料 1、土料

在坝址附近400~1500m的河道右岸有丰富的土料，大部分为中粉质壤土，储量在150万方以上，坝址下游有30万方左右的重粉质壤土。

2、砂卵石料

颍河河槽及两岸滩地也有大量砂、砾石及卵石，上下游河滩地表层0~2m黄土覆盖，下为3~7m厚砂卵石，在枯水季节河水位降低，上游在坝脚100m以外2000m以内卵石平均取深为1.5m，约86万方，下游在坝脚100m以外2000m以内平均取深1.3m，约86万方，其休止角经现场试验最小30o，最大37o，平均值33o。物理力学性质指标如下

１－１材料特性

（四）气象 1、气温:气温温和

2、风速:多年平均最大风速：14m/s。水库最大吹程3km。 3、降雨

流域年平均降水量690mm左右，其中2/3降于6~9月，约有45%的降水集中于7、8两个月。

（五）水文

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坝址处河流多年平均流量0.5m3/s，年总径流量1684.39万m3。 （六）枢纽规划成果 1、死水位340m。

2、最高兴利水位360.00m，相应库容1413.07万m3，相应下游水深0

3、设计洪水位363.50m（频率2%）相应库容1998.36万m3，相应最大泄洪量540 m3/s，相应下游水位338.0m

4、校核洪水位364.50m（频率0.2%），相应库容2299.68万m3，相应最大泄洪量800 m3/s，相应下游水位339.0m。

5、水能指标：装机容量75kW，安装高程348.69m。

等高线图

２.２ 设计依据

１.工程等级：

工程灌溉面积为2万亩耕地，装机容量７５ＫＷ ，校核洪水位相应库容2299.68万m3

３

假设最大库容为2000.00万ｍ

判定此工程为Ⅲ等工程工程规模为型，主要建筑物为３，次要建筑物为４级。

主要建筑物：挡水坝、电站厂房、溢洪道。

次要建筑物：泻洪洞，导流洞（后改为防空隧洞）。 ２.水库规划资料

（１）正常水位：350m,设计洪水位：363.50m ，校核洪水位：364.40m

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死水位：340 m（发电极限工作深度8m），灌溉最低水位：335 m

３

（２）总库容：2299.68万m3 水库有效库容：2000万ｍ （３）库容系数：0.87

３

（４）发电调节流量Ｑｐ＝1.89ｍ／ｓ，相应下游水位340ｍ

３

发电最大引用水量Ｑｍａｘ=6.62ｍ／ｓ．相当于下游水位342.6ｍ，通过设计洪水位流

３

量Ｑ０.２％时。溢洪道最大泄洪量Ｑｍａｘ＝800ｍ／ｓ，相当于下游最高洪水位347.8ｍ。 ３.枢纽组成建筑物

（１）大坝：布置在１－１坝轴线上（等高线1-1位置处）。

０

坝轴线在ＳＥ１５８某村以西３００ｍ附近，轴线两岸山头较高且河岸狭窄，坝体工程量较小，轴线上游有大面积的滩地，高程２３０～３５０ｍ之间。建筑材料丰富，轴线上游也叫宽阔，所以建库可获得较大库容。而轴线下有相对比较平坦，高程基本在３３５～３５０ｍ之间，是良好的施工场地。从枢纽的布置考虑，轴线上端有天然垭口，可以布置溢洪道；右岸山体陡峭，可以布置泄洪隧洞。经以上分析确定坝轴线为１－１位置处。

２

（３）水电站：装机容量７５ＫＷ，一台机组，厂房尺寸6m×10m=60ｍ。

（４）灌溉：主要灌溉区在河流右岸，渠首底高程２３０～３５０ｍ之间，灌溉最大引水用

３

流量４ｍ／ｓ，相当于渠道最大水深3ｍ，渠底宽2ｍ，渠底边坡１:１。

（５）水库放空隧洞：为了便于检修大坝和其它筑物，也方便排沙。洞作为防空洞。洞底高程341.2ｍ，洞直径３.５ｍ。布置在右岸，洞长越200m,工程量较小，与其他将建筑物不干扰，进出口水流都较顺畅，从地质条件上看，隧洞位于山岩中，岩石的抗风化能力较强，埋深也满足要求，开挖出的石渣还可以用作围堰的填筑材料，故取右岸方案（等高线图2-2处）。 ４.筑坝材料

（１）土料：主要为中粉质壤和重粉质壤土。 （２）石料：可在右岸开采石料，或用下游鹅卵石，右岸为丘陵地区页岩含量大，方便开采。 鹅卵石及土壤性能见表１－１材料特性。

二、枢纽布置 ２.１ 坝型的选择

在基岩上可建筑的坝型有三种：重力坝、拱坝、土石坝。

重力坝方案：对地形，地质条件适应性强，且枢纽泄洪问题容易解决等优点，但建筑重力坝清基开挖量大，且不能利用当地建筑材料，故重力坝不经济。

拱坝方案：拱坝理想条件是河岸左右对称，岸顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段，，对两岸坝肩要求较高，而此地质条件不能满足筑坝要求。

土石坝方案：土石坝对地形、地质的要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，且该工程在坝轴线的附近丘陵平原地带储量很多，土质佳，可用于筑坝，并且下游及两岸含有优质卵石及石料，开挖容易。故修建土石坝，其材料就地取材，开挖量小，运输量小，可节约工程投资，综合考虑地形、地质条件、筑材料、施工条件、成本等因素，最终选择土石坝方案。按水工专业教学大纲的要求，为全面考察学生的学习质量，培养学生的工作能力，在学生学完本课程后进行综合练习。这次课程设计的主要任务有以下七点：1、确定枢纽等级，说明为什么选择土石坝及做出水工建筑物走向的轴线。2、选择土石坝坝型，拟定坝体剖面尺寸。4、坝坡稳定计算。5、细部构造设计。6、坝与地基两岸的连接及处理。7、绘图。2012级水电

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工程2班在重庆水利电力职业技术学院主教楼304进行了为期一周的《水工建筑物》课程设计实践教学等内容。以下是这次实践活动的成果展示，不足之处还望老师批评指正。 完本课程后进行综合练习。综合练习的目的，是对学生所学知识及能力的进一步系统训练和提高，是增强学生灵活运用所学知识分析问题、解决问题能力的有力措施。

联平水库位于颍河干流上，控制流域面积94.1平方千米。流域内南部多石山，小部分为丘陵，已耕种，北部为丘陵，大部分为梯田，山区平均地面坡度为1/10～1/15，丘陵山区平均地面坡度1/50左右，水土流失严重，河流平均纵坡为1/130。

该水库主要任务以灌溉为主，结合灌溉进行发电。灌溉下游左岸2万亩耕地，灌溉最大引水量4m3/s，引水高程347.49m，发电装机容量75kW。

（二）地形地质

水库位于低山丘陵地区，南部多山，高程在400~500m之间，发育南北向冲沟。北、西、东多位第四纪黄土覆盖的丘陵阶地，高程在300~400m之间，颍河由西向东流经坝区。

坝址两岸河谷狭窄。

坝址及库区岩层均为第三季砂页岩，无大的不利地质构造。

坝址岩层为黄色石英砂岩与紫色砂质页岩互层，岩层走向SE110o~120o，倾向NE20o~30o，倾角20o~40o。

坝址两岸为黄色石英砂岩，岩石坚硬，但裂隙较为发育，上覆6~10m黄土，左岸有部分粘土。地震基本烈度为6度。

（三）建筑材料 1、土料

在坝址附近400~1500m的河道右岸有丰富的土料，大部分为中粉质壤土，储量在150万方以上，坝址下游有30万方左右的重粉质壤土。

2、砂卵石料

颍河河槽及两岸滩地也有大量砂、砾石及卵石，上下游河滩地表层0~2m黄土覆盖，下为3~7m厚砂卵石，在枯水季节河水位降低，上游在坝脚100m以外2000m以内卵石平均取深为1.5m，约86万方，下游在坝脚100m以外2000m以内平均取深1.3m，约86万方，其休止角经现场试验最小30o，最大37o，平均值33o。物理力学性质指标如下

（四）气象 1、气温:气温温和

2、风速:多年平均最大风速：14m/s。水库最大吹程3km。 3、降雨

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流域年平均降水量690mm左右，其中2/3降于6~9月，约有45%的降水集中于7、8两个月。

（五）水文

坝址处河流多年平均流量0.5m3/s，年总径流量1684.39万m3。 （六）枢纽规划成果 1、死水位340m。

2、最高兴利水位360.00m，相应库容1413.07万m3，相应下游水深0

3、设计洪水位363.50m（频率2%）相应库容1998.36万m3，相应最大泄洪量540 m3/s，相应下游水位338.0m

4、校核洪水位364.50m（频率0.2%），相应库容2299.68万m3，相应最大泄洪量800 m3/s，相应下游水位339.0m。

5、水能指标：装机容量75kW，安装高程348.69m。

工程灌溉面积为2万亩耕地，装机容量７５ＫＷ ，校核洪水位相应库容2299.68万m3

３

假设最大库容为2000.00万ｍ

主要建筑物：挡水坝、电站厂房、溢洪道。

次要建筑物：泻洪洞，导流洞（后改为防空隧洞）。 ２.水库规划资料

（１）正常水位：350m,设计洪水位：363.50m ，校核洪水位：364.40m

３

（２）总库容：2299.68万m3 水库有效库容：2000万ｍ （３）库容系数：0.87

３

（４）发电调节流量Ｑｐ＝1.89ｍ／ｓ，相应下游水位340ｍ

３

发电最大引用水量Ｑｍａｘ=6.62ｍ／ｓ．相当于下游水位342.6ｍ，通过设计洪水位流

３

量Ｑ０.２％时。溢洪道最大泄洪量Ｑｍａｘ＝800ｍ／ｓ，相当于下游最高洪水位347.8ｍ。 ３.枢纽组成建筑物

（１）大坝：布置在１－１坝轴线上（等高线1-1位置处）。

０

坝轴线在ＳＥ１５８某村以西３００ｍ附近，轴线两岸山头较高且河岸狭窄，坝体工程量较小，轴线上游有大面积的滩地，高程２３０～３５０ｍ之间。建筑材料丰富，轴线上游也叫宽阔，所以建库可获得较大库容。而轴线下有相对比较平坦，高程基本在３３５～３５０ｍ之间，是良好的施工场地。从枢纽的布置考虑，轴线上端有天然垭口，可以布置溢洪道；右岸山体陡峭，可以布置泄洪隧洞。经以上分析确定坝轴线为１－１位置处。

２

（３）水电站：装机容量７５ＫＷ，一台机组，厂房尺寸6m×10m=60ｍ。

（４）灌溉：主要灌溉区在河流右岸，渠首底高程２３０～３５０ｍ之间，灌溉最大引水用

３

流量４ｍ／ｓ，相当于渠道最大水深3ｍ，渠底宽2ｍ，渠底边坡１:１。

（５）水库放空隧洞：为了便于检修大坝和其它筑物，也方便排沙。洞作为防空洞。洞底高程341.2ｍ，洞直径３.５ｍ。布置在右岸，洞长越200m,工程量较小，与其他将建筑物不干扰，进出口水流都较顺畅，从地质条件上看，隧洞位于山岩中，岩石的抗风化能力较强，埋

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深也满足要求，开挖出的石渣还可以用作围堰的填筑材料，故取右岸方案（等高线图2-2处）。 ４.筑坝材料

（１）土料：主要为中粉质壤和重粉质壤土。 （２）石料：可在右岸开采石料，或用下游鹅卵石，右岸为丘陵地区页岩含量大，方便开采。 鹅卵石及土壤性能见表１－１材料特性。

重力坝方案：对地形，地质条件适应性强，且枢纽泄洪问题容易解决等优点，但建筑重力坝清基开挖量大，且不能利用当地建筑材料，故重力坝不经济。

拱坝方案：拱坝理想条件是河岸左右对称，岸顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段，，对两岸坝肩要求较高，而此地质条件不能满足筑坝要求。

土石坝方案：土石坝对地形、地质的要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，且该工程在坝轴线的附近丘陵平原地带储量很多，土质佳，可用于筑坝，并且下游及两岸含有优质卵石及石料，开挖容易。故修建土石坝，其材料就地取材，开挖量小，运输量小，可节约工程投资，综合考虑地形、地质条件、筑材料、施工条件、成本等因素，最终选择土石坝

２.２ 泄水建筑物的选择

溢洪道选择：根据当地地质条件，确定为开敞式溢洪道，开敞式溢洪道分为正槽式和侧槽式，正槽式溢洪道中，泻水槽与堰上水流方向一致，水流平顺，泄流能力大，结构简单，运行安全可靠，适用于各种水头和流量，且坝轴线下340m处两岸河谷呈马鞍形，选该形式最合理。 放空隧洞的选择：洞水库放空隧洞其进口高程可以很低，因此除了担负泄洪任务，还可以承担灌溉放水，施工导流，排泄泥沙和防空水库等任务。所以本工程利用施工期的导流隧洞作为水库放空隧洞。

２.３ 其它建筑物型式的选择

引水建筑物的型式：河道水量丰沛，水位较底，引水量较大，无坝取水不能满足要求，则选用有坝取水枢纽即溢流坝。

施工导流方式：选用导流隧洞，可以作为坝修建好之后的泄水隧洞，减小工程量。

２.４ 枢纽的组成建筑物及等级

２.５ 枢纽布置

挡水建筑物：土石坝布置在1-1坝轴线上

泄水建筑物：溢洪道布置在左岸的垭口上，可减小工程的开挖量，并且与大坝离开，有利于大坝的安全。

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电站厂房应该设在平坦的地方，引水隧洞布置在凸岸，可以缩短长度，减小工程量。所以电站厂房布置在凸岸，即河的右岸比较合理。

三、土石坝的设计 ３.１ 土石坝坝型的选择

在坝址附近有丰富的粉质壤土，坝址上下游及两岸滩地又有大量的砂、石灰岩及砂岩，质地坚硬，储量丰富，可作为坝壳材料，岸滩鹅卵石可用于反滤层填料，及排水材料。从建筑材料上说，斜墙坝、心墙坝均可。

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，并且斜墙对坝体的沉降变形比较敏感，与陡峻河岸的连接较困难，故不选择此方案。

心墙坝的防渗体位于坝体的中央，适应变形的条件好，粘土心墙所用的粘土量少，施工较方便。所以选择粘土心墙坝。

３.２ 大坝断面尺寸及构造型式

1.坝坡：采用三级变坡，在边坡处设置马道，其宽度为1.5m一级马道高程为343m,第二级马道高程为353m。

上游坝坡：1:3.0；1:3.25:1:3.5 下游坝坡：1:2.5；1:2.75；1:3.0

2.坝顶宽度：本坝顶无交通需求，对于中低坝最小宽度B>Bmax=5m,取B=6m。 3、坝顶高程计算：

坝顶高程等于水库静水位与超高之和，并分别按一下运用情况计算，取其最大值：1）设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高；2）校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高，计算公式采用以下二式：

R平均=KwKδKβ÷（1+m2）0.5×（2hc平均×2Lc平均）0.5 2hc平均=0.0018v2/g×（gD/v2）0.45 2Lc平均=25.2hc平均

Kδ——与糙率有关的系数，采用砌石护面，Kδ=0.75 Kw——经验系数 D——吹程,Km m——计算坡度系数 Kβ——折减系数 v——风速,m/s 2hc平均——平均波高,m R平均——波浪爬高,m 代入数据，两种计算成果如图

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验算：坝顶高程>设计洪水位+0.5m,即363.50+0.5=364m和校核洪水位 4、坝体排水设备及尺寸拟定

常用坝体排水主要有以下几种形式：贴坡排水、棱体排水、褥垫排水。 贴坡排水：不能降低浸润线，多用于浸润线很底和下游无水情况。

褥垫排水：地基不均匀沉降适应性较差，易断裂，且难以检修，不宜采用。

棱体排水：以降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护下游坝脚不受尾水淘刷且有支持坝体，增加稳定的作用，是效果较好的一种排水方式。坝址附近有丰富的石料可开采，其石料质地坚硬，可以利用，做堆石料棱体排水。

所以本坝选用棱体排水。棱体顶面的高程高出下游最高水位至少1~2m，取1.7m，下游最高水位为校核时的水位340.0m，棱体顶面的高程为341.7m。棱体内坡坡度取1：1.5，外坡取1：2.0，顶宽取2.0m。 5、防渗体

本设计粘土允许坡降[J]=4。承受最大水头为30m，墙厚T≥H

H/[J]=11.98m，心墙的顶宽取5m＞3m满足机械化施工的要求。上下游坡度均取1：0.2。墙顶高程为设计洪水位加0.3-0.6m超高，取0.3m，所以墙顶高程为364.80m。

4-4本剖面

３.３ 渗流计算

心墙采用粘土料，渗透系数很小，因此计算时可以不考虑上游水头降落，下游坝壳的浸润线比较平缓，水头主要在心墙部位损失。

1.计算下列水位为组合情况：

（1）上游正常高水位与下游相应的最低水位。 （2）上游设计洪水位与下游相应的水位。 2.渗流分析方法

采用水力学方法进行土石坝渗流计算，將坝内渗流分为若干段，应用达西定律和杜平假设，

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建立各段的运动方程，然后根据水流的连续性求解渗流流速、渗流流量和侵润线等。 3.计算断面积公式

本设计只对河槽处最大断面进行计算，计算公式采用不透水地基情况。 4.单宽流量计算 结果如下：

渗流单宽流量计算结果

5.绘制侵润线

（1）正常蓄水情况下，侵润线方程：y=(757.35-7.92x)0.5, x∈（0，95.63）。 计算结果列于下表

(2)设计洪水情况，侵润线方程y=(10.33+63.52),x∈（0，84.58） 计算结果如下：

计算结果如下

上游水位为1/3高坝处侵润线

３.４ 稳定计算

无粘性土的坝坡常形成折线形的滑动面，在此只考虑上游水位在1/3坝高处上游坝坡的稳定。

W1/W2cot(ø3-β)-cot(θ- ø1)-(1+W1/W2)tan(ø2-δ)=0

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ø2=tan-1(tan ø3= tan-1(tan ø1=tan-1(tan ø1/kc) ø2/Kc) ø3-Kc)

o由图测的角度为β=4.2o; θ=29o; δ=11o；ø1= ø2= ø3=14.5

Kc=2.035>1.25 W1/W2=1.12 所以该假设滑动面试稳定的。

３.５ 材料及细部构造

1． 顶

坝顶无公路要求，故路面采用黄泥浆砌石路面，为排除雨水，将扒顶向下游向下游倾斜（2%-3%）取i=2%。 2． 坡

上游采用干砌石护坡，块径一般为30cm以上。选双层，约厚为0.4-0.6m，砌石下面设碎石垫层，其厚约为0.15-0.25m，取0.25m。护坡范围自坝顶起延至水库最低水位以下一定距离，一般为2.5m，护坡的最低高程为345m，下游护坡为碎石护坡厚25cm。 3．的防渗体及排水设施 坝的防渗体为粘土心墙，心墙上下游设置反滤层，坝体排水为堆石棱体排水，在排水与坝体，坝基之间设置反滤层，下游马道在靠近坡处设置排水沟，并在坝坡设置横向排水沟以汇集雨水，岸坡与坡体交接处也设置排水沟，以汇集岸坡雨水，防止雨水掏刷坝坡。 4、反滤层设计

（1）设计标准：被保护土相邻的第一层反滤料

D15/d85≤4-5 式中： D15：反滤料的特征粒径，小于粒径土占总土重的15% D15/d15≥5 d85，d15：被保护土粒径，小于该粒径土分别占总土重的85%，15% （2）防渗体周边部位：

第一层d50=0.5mm 厚20cm 第二层d50= 2.0mm 厚30cm 排水部位：

第一层d50=30mm 厚20cm 第二层d50= 90mm 厚60cm 坝顶及心墙反滤层，棱体排水及反滤层、岸坡排水、护坡详图见图纸。

5.坝基处理

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需将防渗体部位进行开挖，挖去覆盖层3m，并下挖0.3m，将防渗体坐落在岩基上形成截水墙，隔断渗流，岩面不平整或存在微小裂缝处，通过灌浆，喷水泥砂浆或浇筑混凝土进行处理。在基岩面建混凝土齿墙作用不明显，受力条件不好，易产生裂缝。在基岩内部防渗处理的主要设施是帷幕灌浆，用以提高其不透水性，强度，完整性，减小防渗坡降。

四、溢洪道设计

４.１ 溢洪道的形式

选在垭口处，见图示平面位置，并采用开敞式的正槽溢洪道。

４.２ 堰面形式

采用WES型堰面形状

Hd Hmax(70%~95%) 6 (0.7~0.95) 4.2m~5.7m 取Hd 4.5m

４.３ 溢洪道的水力计算

1、孔口尺寸设计 （1）、单宽流量的确定。

校核洪水高程364.5m 堰顶高程358.5 H0=364.5-358.5=6m

q m2gH

q——单宽流量

根据堰顶形式可选 m 0.48 0.95

33

q 27.9m/sq 28m/s 则 取

3

20

Qmax 1340m3/s

取孔口宽度为9m

L

Qmax1340

44.7mq30

n

L

4.5710 则 n 5

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L0 nb (n 1)d

b——孔口宽度 d——闸墩厚度（取2.0m） 则 进

320

L0 5 9 3 4 4 61m

行

验

32

算：

——闸墩侧收缩系数，取0.95 m——流量系数，取0.48

3

g——重力加速度，9.81m/s

Q溢 nb 5 9 0.95 6 1443m3/s Qmax

溢洪道在开挖的时候，为了增强防冲刷能力，需要设置衬砌，粗糙率取n 0.016。

４.４ 工程布置

1、进水渠 （1）、拟定引水渠的形式

引水渠采用梯形断面，低坡平坡，边坡采用1：1.5且流速小于3m/s渠底宽度大于堰宽，取1m，渠底高程取87.5m。 （2）、引水渠尺寸

Q vA A (B mH)H

A——为过水断面 B——渠底宽度 假设v 2m/s 为了安全取 B 70m 进水渠与控制堰之间20m为渐变段，采用弧线连接。

2、控制段

（1）拟定控制段的形式

为了控制泻流能力，设置弧形闸门，堰型选用WES标准剖面堰，顶高程365m,

与泄槽底版相连采用反弧曲面，R (3~6)h（其中h为校核洪水位全开时的反弧最低点）

3、泄 槽

泄槽布置在基岩上，断面为挖方，为适应地形，泻槽分为收缩段、泻槽一段、泻槽二段，根据已建的工程拟定收缩段收缩角为12度。首端与控制堰同宽B=61m。末端采用矩形。

4、出口消能

溢洪道出口段为冲沟，岩石质地较好，离大坝较远，采用挑流消能。水流冲刷不会危及

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大坝安全。

五、溢洪道的计算

泄槽水面线计算：对称布置由地质平面图可知堰顶到下游水面高程（74.3m）处的水平距离是86m，高差33.2m。坡降i=33.2/86=0.386＞iK，属急流，槽内形成bⅡ型降水曲线，属于明渠非均匀流的计算。 （1）、基本计算

采用各段试算的方法计算 （2）、基本计算公式 流段距离：

(h2cos

2 2v2

l1 2

2g

) (h1cos

1v12

2g

)

i 43

n22

式中收缩断面处开始计算

h1

q

2g(H0 h1cos )

v

qh

R

L0hL0 2h

（3）、用试算法进行求h1

'

H 6m P2 22m 0

'H H0 P2 6 22 28m 0

Q1340q max 28m3/s

b45

取几组h1的值，进行试算，使得两公式算的h1相等 0.95 cos 0.933

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以h1 1.34 ，求两断面点的距离 S

V

QA

R

作出泻槽水面线：

（4）、堰的剖面的确定

R1 0.50Hd 0.50 4.5 2.25m R2 0.20Hd 0.2 04. 5m0.9 54. 5R3 0.04Hd 0.04 4.5 0.18m x1 0.17

0.m788

x2 0.276 4.5 1.242m x3 0.282 4.5 1.269m

O点下游的曲线方程

yx1.85

) 0.5()HHdd

(

1.85y 0.139x

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按上式列表计算：

坡度

ma 0.6的下游直线段与曲线段相切点的坐标值，作一阶导数：

dx

1.85 0.139x0.85 0.258x0.85dy

dx1

1dyma直线的坡度

1

1

x ()0.85 9.0

0.6 0.258 故

y 0.139 (9)1.85 8.112 则C（9.0，8.112）。

反弧线圆心的确定：反弧半径

R (0.25 0.5)(Hd+Zmax) 式中：

(21.7m5 取R=22m。

上下游水位差：Zman=113.3-74.2=39m,

R (0.5 1)( 4.5 39)

４.５ 掺气水深 （1）、掺气发生的位置

按经验公式： Lk 14.7q0.53 14.7 280.53 85.96m

q——单宽流量

理论上是不需要考虑的，但是一般还是在4段末考虑掺气，从而减小影响。从水面线上得到此点的流速V=28.4m/s，h=0.97，代入

ha (1

v

100

)h

h——不计波动和掺气的水深

v——不计波动和掺气的计算断面的平均流速 ξ——修正系数，一般为0.1~1.4 则ha (1

1.2 28.4

) 0.97 1.3m

100

边墙的超高一般为0.5m~1.5m,取0.6m 槽面到墙顶的垂直距离为1.3+0.72=2m

４.６ 消能放冲

用挑流进行消能

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（1）鼻坎形式：平顺连续式

（2）为了减小冲坑深度，应该选取角度20o~30o，则选用28o （3）、反弧半径：采用双圆弧，半径分别取为R1=18m R2=1.2m （4）、鼻坎高程：高于下游最高水位1~2m， 取ΔS=1.2m 则高程取338.5m （5）、冲刷深度t

t kq0.5z0.25 ht 1.5 280.5 2.030.25 (74.3 66) 1.02m

t——冲刷坑深度 k——抗冲系数，取1.5

q——单宽流量 z——上下游水位差 ht——下游水深

４.７ 溢洪道的其他构造设计

（1）如果流速超过土壤或岩石的抗冲刷时的流速时，要用混凝土衬砌，厚度取0.5m （2）横纵向温度分缝距离10m

（3）挑流消能的鼻坎用连接面版和齿墙两部分组成。

五、设计图纸 5.1ＣＡＤ图纸

(见下页)

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