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(完整版)zf水库土坝设计(含图纸)

Z水库土石坝枢纽

毕 业 设 计

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前 言
土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝，以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝.土石坝是历史最为悠久的一种坝型。也是世界坝工建设中应用最为广泛、发展最快的一种坝型。
土石坝按坝高分为：低坝、中坝和高坝。按其施工方法分为:碾压式土石坝;冲填式土石坝;水中填土坝和定向爆破堆石坝等。碾压式土石坝是应用最为广泛的一种坝型。按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类,碾压式土石坝有以下几种主要类型：
1、均质坝：坝体断面分防渗体和坝壳,基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土)筑成。 　　
2、土质防渗体分区坝：即用透水性较大的土料作坝的主体，用透水性极小的黏土作防渗体的坝，包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝。防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙坝；防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝,是高、中坝中最常用的坝型。 　　
3、非土料防渗体坝:防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料建成的坝，按其位置也可分为心墙坝和面板坝.
本次设计为Z水库土坝枢纽工程；ZF水库建成后具有灌溉、发电、防洪、解决工业用水和人畜吃水等多方面的效益，是一座综合利用的水库。
水库土坝枢纽工程设计任务书、水文地质资料及其他相关原始资料是坝体设计的依据，必须全面了解设计任务，熟悉该河流的一般自然地理条件、坝址附近的水文和气象特性、枢纽及水库的地形、地质条件、当地材料、对外交通及有关规划设计的基本数据，只有在熟悉基本资料的基础上才能正确地选择建筑物的类型，进行枢纽布置、建筑物设计及施工组织设计.通过对资料的了解和分析，初步掌握原始资料中对设计和施工有较大影响的主要因素和关键问题，为以后设计工作的进行打下良好的基础。
“百年大计，安全第一”,大坝的安全性，重点考虑：
(1)坝基范围内地质构造是否存在较大范围的夹层和强透水层,地基处理的工程范围和深度。
(2)黄土处理问题。当黄土的重度大于14。5kN/m3时，黄土的湿陷度较小可不进行处理；但如果黄土的重度小于14。5kN/m3时，黄土的湿陷性和压缩性较大，需要清除。
目 录
第一章 基本资料 5
第一节 工程概况及工程目的 5
第二节 基本资料 5
第二章 枢纽布置 18
第一节 坝轴线选择 18
第二节 枢纽布置及工程等级 20
第三章 坝工设计 22
第一节 坝型确定 22
第二节 挡水坝体断面设计 22
第三节 坝体渗流计算 27
第四节 土坝稳定计算 56
第五节 细部构造 59
第四章 溢洪道的设计 63
第一节 溢洪道地形资料 63
第二节 溢洪道地质资料 63
第三节 溢洪道的位置选择 63
第四节 溢洪道布置 63
第五章 导流泄洪洞设计 67
第一节 导流泄洪洞的基本任务和基本数据 67
第二节 泄洪洞的工程布置 67
第六章 结论 86
第一章 基本资料
第一节 工程概况及工程目的
Z水库位于QH河干流上，水库控制流域面积4990km2，库容5.05×108 m3.水库以灌溉发电为主,结合防洪，可引水灌溉农田71。2×104亩，远期可发展到104×104亩。灌区由一个引水流量为45m3/s的总干渠和四条分干渠组成，在总干渠首及下游24km处分别修建枢纽电站和HZ电站，总装机容量31。45MW，年发电量1。129×108kwh。水库防洪设计标准为百年一遇，校核标准为万年一遇.枢纽工程由挡水坝、溢洪道、导流泄洪洞、灌溉发电洞及枢纽电站组成。
本次我们的任务是设计挡水坝枢纽工程.
第二节 基本资料
一、地形和地质图
1：2000坝址附近地形图见附图3,建议坝轴线地质图见附图4。
二、库区工程地质条件
库区两岸分水岭高程均在820m 以上，基岩出露高程,大部分在800m 左右，主要为紫红色砂岩，间夹砾岩、粉沙岩和砂质页岩。新鲜基岩透水性不大。未发现大的构造断裂，水库蓄水条件良好。
QH河为山区性河流，两岸居民及耕地分散，除库水位以下有一定淹没外，浸没问题不大，库区也未发现重要矿产。
三、坝址区工程地质条件
QH河在ZF水库坝址区呈一弯曲很大的S形。坝段位于S形的中、上段。坝段右岸为侵蚀型河岸,岸坡较陡,基岩出漏。上下坝线有300多m长的低平山梁（单薄分水岭）,左岸为侵蚀堆积岸，岸坡较缓，有大片土层覆盖。右岸单薄分水岭是QH河环绕坝段左岸山体相对侧向侵蚀的结果。
坝址区基岩以紫红色、紫灰色细砂为主，间夹砾岩、粉沙岩和少数砂质页岩.地层岩相变化剧烈，第四系除灰度不大的砂层、卵石层外，主要是黄土类土,在大地构造上处于相对稳定区，未发现有大的断裂构造迹象。
坝址区左岸有一大塌滑体，体积约45×104 m3, 对工程布置有一定影响。
本区地震基本烈度为6度，建筑物按7度设防.
1、上坝址
上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，砂卵石覆盖层平均厚度5m ,渗透系数1×10—2 cm/s。一级阶地(Q4）表层具有中偏强湿陷性.左岸730 m高程以上为三级阶地(Q2)具中偏湿陷性.
基岩未发现大范围的夹层，基岩的透水性不大。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，有一强透水带，ω=5。46～30L/(s·m·m），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的趋势，左岸台地黄土与基岩交界处的砾岩(最大厚度6m）透水性强,渗透系数k=10 m/d .左岸单薄分水岭岩层仍属于中强透水性。平均ω=0。48L/（s·m·m)应考虑排水，增加岩体稳定。
2、下坝址
下坝址位于上坝址同一背斜的东南翼，岩层倾向QH河下游，河床宽约120m，左岸为二、三级阶地，右岸731m高程下为基岩，以上为三级阶地.土层的物理力学性质见“工程地质剖面图"。
左岸基岩有一条宽200-250m呈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。
四、溢洪道工程地质条件
上坝线方案溢洪道堰顶高程757m，沿建筑物轴线岩层倾向下游。岩性主要为坚硬的细砂岩，其中软弱层多为透镜体，溢洪道各部分的抗滑稳定条件是好的。下坝线溢洪道堰顶高程750m。基础以下10m左右为砂质页岩及夹泥层，且单薄分水岭岩层风化严重，透水性大，对建筑安全不利。
五、水文与水利规划
1、气象
流域年平均降雨量686.1mm,70％集中在6—9月份，多年年平均气温8—9℃，多年平均最高气温29.1℃(6月），多年平均最低气温-14。3℃（1月),多年平均最大风速9 m/s，水位768。1米时水库吹程5。5km。
2、水文分析
(1）洪水
洪水由暴雨形成,据统计7—8月发生最大洪峰流量的机会占88%。而且年际变化很大，实测最大洪峰流量2200m3/s(1954年），最小洪峰流量184 m3/s（1965年），相差12倍,流域洪水的特点是峰高、历时短、陡涨陡落.一次洪水持续时间一般3—5d。
(2）年来水量
水量的年内分配，汛期7—10月约占全年水量的62%，水量年际变化很大，实测最大年来水量1968×108m3（1963年7月至1964年6月）。最小年来水量3。34×108m3（1965年7月至1966年6月）。相差5.9倍。从历年来水量过程来看约7年一个周期，其中连续枯水段为四年。
（3）年输沙量
汛期7-10月的来沙量约占全年输沙量的94％，其中7、8两月约占83％。输沙量的年际变化很大,实测最大年输沙量1240×104t（1969年7月至1970年6月），最小年输沙量173×104t相差7倍。
（4） 水文分析成果表
QH河水文分析成果表
序号
名称
单位
数量
备注
1
利用水文系列年限
年
22

2
代表性流量

多年平均流量
m3/s
21。9

调查历史最大流量
m3/s
3 980

设计洪水洪峰流量（p=1％）
m3/s
4 000

校核洪水洪峰流量（p=0。1%）
m3/s
6 550

保坝洪水洪峰流量(p=0。01％）
m3/s
9 100

3
洪量

设计洪水洪量（p=1％)
m3
5。00×108
5d

校核洪水洪量(p=0。1％）
m3
7。95×108
5d
4
多年平均径流量
m3
6.94×108

5
多年平均输沙量
t
431。00×108

3、水利计算
（1）死水位选择.为尽可能增加自流灌溉面积，并使电站水头适当增加,力求达到电源自给以及为今后水库淤积留有余地，按20年淤积高程考虑，并根据以后使用情况加以计算调整。
(2）调节性能的选定。灌溉保证率选取P=75％，水库上游来水,首先满足灌区工农业用水,电站则利用余水发电。按上述原则,并按近期灌溉面积71。2×104亩进行水库调节计算.年调节和多年调节两个方案的水量利用系数和坝高都相差不大,但是多年调节性能的水库能提供的电量和装机利用小时数都较年调节性能水库提高20%。故确定本水库为多年调节性能水库。利用1949年7月至1971年6月共22年插补水文系列,采用“时历法"进行多年调节计算。
（3）兴利水位的确定原则和指标。根据QH河洪水特性，汛期限制水位在7、8月为760。7m.7、8月以后可利用一部分防洪库容蓄水兴利，以防洪兼顾兴利为原则，确定9、10月水位为766.1m,汛末可以多蓄水。但蓄水位按不超过百年设计洪水位考虑，确定汛末兴利水位为767。2m。
电站的主要任务是满足本灌区提灌用电的要求。因此在保证灌区工农业用水的基础上，确定电站的运用原则:灌溉季节多引水发电，非灌溉季节少引水发电，遇丰水年则充分利用弃水多发电，提高年水量的利用系数。
(4）防洪运用原则及设计洪水的确定。本水库属二级工程。水库建筑物按百年一遇洪水设计,千年一遇洪水校核。由于采用的洪水计算数值中未考虑历史特大洪水的影响，故用万年一遇洪水作为非常保坝标准对水工建筑物进行复核。
工程泄洪建筑物有溢洪道和导流泄洪洞。溢洪道净宽60米，分设5孔闸门，每孔闸门净宽12米,堰顶高程757米。通过施工导流、拦洪、泄洪度汛、非常时期放空水库以及在可能情况下有利于排沙等方面的综合分析和比较,泄洪洞洞径确定为8米，进口底高程703。35米。
调洪运用原则：当入库洪水为二十年一遇时，为满足下游河道保滩淤地的要求，水库控制下泄流量为600 m3/s；当入库洪水为百年一遇时,为提高下游河道的电站、桥梁等建筑物的防洪标准，水库控制下泄流量为2000 m3/s；当入库洪水为千年一遇时，溢洪道单宽流量以70 m3/（s·m）；控制泄流；当入库洪水为万年一遇时，按下述原则操作:即库水位接近校核水位时，若水库水位仍持续上涨,为确保大坝安全，溢洪道敞开泄洪,允许溢洪道局部破坏。
(5）水库排沙和淤沙计算。Z水库回水长25km，河道弯曲,河床宽300m左右，河床比降位.2%,是个典型的河道型水库。QH河泥沙年内83%集中在7、8两个月,平均含沙量13。8kg/m3，泥沙多年平均D50粒径为0.0155mm，颗粒较细。虽然本水库有可能利用异重流排沙，但由于流域的水文特性和下游工农业对水源的要求，决定了本水库只能高水头蓄水运用。在蓄水过程中，只能用灌溉和发电的剩余水进行排沙。经计算,多年平均排沙量只能占5。2％，其余大部分的泥沙都淤积在水库中，从而减少了兴利库容。
（6)水库工程特征值见下表
Z水库工程特征值
序 号
名 称
单 位
数 量
备 注
1
设计洪水时最大泄流量
m3/s
2 000.00
其中溢洪道815

相应下游水位
m
700.55

2
校核洪水时最大泄流量
m3/s
6 830.00
其中溢洪道5 600

相应下游水位
m
705.60

3
水库水位

校核洪水位(P=0.01％）
m
770。40

设计洪水位（P=1%)
m
768.10

兴利水位
m
767.20

汛限水位
M
760。70

死水位
m
737.00

4
水库容积

总库容
m3
5。05×108
校核洪水位

设计洪水库容
m3
4.63×108

防洪库容
m3
1.36×108

兴利库容
m3
3.51×108

其中公用库容
m3
1。10×108

死库容
8m3
1.05×108

5
库容系数
％
50.50

6
调节特性

多年

7
导流泄洪洞

型式

明流隧洞
工作闸门前为有压

隧洞直径
m
8×10
城门洞型压力隧洞8m

消能方式

挑流

最大泄量（P=0。01%)
m/s
1 230。00

最大流速
m/s
23.10

闸门尺寸
m
7×6。50
弧形门

启闭机
t
300.00
油压启闭机

检修门
m
8×9.00
斜拉门

进口底部高程
m
703.35

8
灌溉发电隧洞

型式

压力钢管

内径
m
5。40

灌溉支洞内径
m
3。00

最大流量
m3/s
45.00

进口底部高程
m
731。64

9
枢纽电站

形式

引水式

厂房面积（长×宽）
m×m
39×16。20

装机容量
KW
5×1 250

每台机组过水能力
m3/s
8.05

六、建筑材料及筑坝材料技术指标的选定
库区及坝址下游石料丰富，有利于修建当地材料坝。
1、土料
坝址上、下游均有土料场,储量丰富，平均运距小于1.5km。根据155组试验成果统计,土料平均粘粒含量为26.4％，粉粒55。9%，粉沙17。6%，其中25％属粉质粘土，60.7%属重粉质壤土，14。3%属中粉质壤土。平均塑性指数11.1,比重27.5。最大干重度16.7kN/m3，最优含水量20.5%，渗透系数0。44×10-5cm/s.具有中等压缩性,强度特性见下表。
土料的强度特性
试验方法
统计方法
抗剪强度指标
φ/（o）
C/(KN·cm-2）
饱和固结快剪
（25组）
算术平均
23.27
2。80
算术小值平均
20。96
1.93
快剪
（82组）
算术平均
21。54
2。93
算术小值平均
21.30
2。93
快剪
（18组）
算术平均
21。30
2。93
算术小值平均
21。00
1。94
算术平均
22.68
5。83
算术小值平均
20.03
3。56
算术平均
22.50
5.83
算术小值平均
23.80
3。56
快剪
（8组)
算术平均
28.80
4.51
算术小值平均
25.75
2.93
算术平均
29。00
4.51
算术小值平均
28.70
2.93
三轴不排水剪
（10组）
算术平均
20。00
2.88
算术小值平均
25。20
1.30
三轴不排水剪
（6组）
算术平均
13。30
2。80
算术小值平均
25。20
0.80
三轴饱和固结
不排水剪（6组）
算术平均
18。20
4.20
算术小值平均
22。30
3。50
野外自然坡度角
(29组）
算术平均
35。70

算术小值平均
31.20

室内
剪切
试验
算术平均
31。10

算术小值平均
29。10

算术平均
31。00

算术小值平均
29。00

2、砂砾料
主要分布在河滩上,储量为205×104m3，扣除漂时石及围堰淹没部分，可利用的砂砾料约（100～151）×104m3。其颗粒级配不连续，缺少中间粒径，根据野外29组自然坡度角试验和34组室内试验分析，统计成果如下：天然重度18。7kN/ m3，软弱颗粒含量2.64%。颗粒组成见下表.
砂砾料颗粒组成表
粒径
＜200　　　
＜80
＜40
＜20
＜5
＜2
＜1
＜0。5
＜0.25
＜0。05
含量
83。7
74。2
57.7
46。2
38.6
34。6
32.8
29.7
24。7
4.9

砂的储量很少，且石英颗粒少,细度模数很低,不宜作混凝土骨料，砂（D＜2mm）的相对紧密度为0。895。
3、石料
坝址区石料较多,运距均在1公里内，为厚层砂岩储量可满足需要。溢洪道、导流洞的出渣也可利用.
4、筑坝材料技术指标的选定
经过试验，并参考有关文献资料及工程的经验，最后选定其筑坝材料的各项指标，见下表
筑坝材料技术指标
筑坝材料
坝 体
坝 基
土料
砂砾料
堆石
砂砾料
黄土
比重
27.5

27。0

重
度
湿重度/（KN/m3)
16.5
18。0
18。0
18。0
16。0
饱和重度/（KN/m3）
19.8

19.1
干重度/（KN/m3）
10。4
11。0
10.5

10。2
孔隙率n

0.33

内
摩
擦
角
施工期
总应力
10
31
40
31
20
有效应力
22
稳定渗流期
有效应力
23
水位降落
有效应力
23
粘聚力C/( KN/cm2）
2.0

渗透系数K/( cm/s)
1×10-6
1×10—2

1×10-2
1×10-5
初始孔隙水压力系数
0.3

七、工程效益及淹没损失
本水库建成后具有灌溉、发电、防洪、解决工业用水和人畜吃水等多方面的效益，是一座综合利用的水库.
水库近期可灌溉农田71.2×104亩，远期发展到104×104亩。枢纽电站和HZ电站总装机容量为31450KW，年发电量1.129×108KW·h,除满足农业提水浇灌用电外，还剩余５0％的电力供工农业用电。防洪方面,本水库控制流域面积4990km2,占全流域面积的39%,对下游河道防洪、削减洪峰、减轻防汛负担也有一定的作用，可将下游100年一遇的洪水流量6010 m3/s削减到3360m3/s，相当于17年一遇；可将50年一遇洪水由6000 m3/s削减到2890m3/s，相当于12年一遇，另外，每年还可供给城市及工业用水0.63×108m3。
由于库区沿岸山峰重叠，村庄零散，耕地不多，淹没损失较小.按库区移民高程770m统计，共需迁移人口3115人，淹没耕地12157亩，房屋1223间，窑洞1470孔.
八、施工条件
1、施工区地质地形条件
Z水库的右岸坡较陡，坡度为30度左右，大部分基岩出漏高程在770—810m，主河槽在右岸，河宽约100米左右；左岸为堆积岸，台地宽200米左右，山岭高程在775米左右，岸坡较平缓,大都为土层覆盖.水库枢纽处施工场地狭窄，枢纽建筑物全部布置在左岸施工布置较为困难。
坝区为上二叠系石千峰组的紫红色、紫灰色细砂岩，间夹同色砾岩及砂质页岩等岩层。右岸全部为基岩,河床砂卵石层总厚度约50m。覆盖层厚度约5m,高漫滩表层亚砂土厚5—15m,左岸728m高程以下为基岩。基岩面向下游逐渐降低，土层增厚。砂卵石层透水性不会很强，施工开挖排水作业估计不会很困难。
2、施工区气象与水文条件
ZF水库坝址处没有建立水文气象站,根据附近气象站1958年至1963年和1970年至1972年共9年资料统计分析,最高气温29.1℃（6月）,最低气温-14.3℃，多年平均日气温4-24℃。历年各月气温特征值见下表
各月气温特征值 （单位：℃）
月份
1月
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
多年平均气温
4。5
1.1
4.6
11。3
18。1
21。7
23。6
21.7
16。4
10.3
18.9
2。1
多年最高气温
4。6
7。2
17.0
22。2
25。0
29.1
23。0
26。5
30.1
22.4
18.9
8。1
多年最低气温
—4.3
0。0
5.8
1。0
3.1
10.5
18。9
14.4
1.9
1.9
0。7
0。0
根据以上的气象资料统计分析，得出多年的平均各月降雨天数及各种频率的设计洪水过程线分见下两表
多年平均各月降雨天数
项目

月份
平均日降雨
5~10mm天数
平均日降雨
5~10mm天数
平均日降雨
5～10mm天数
平均日降雨
5～10mm天数
平均日降雨
>10mm天数
1月
0.62

2月
0。37
0。13

3月
1.00
0。08
0。25

4月
1。00
0.63
0.50
0.25
0。13
5月
2。00
1。12
0.25
0。50
0.25
6月
1.37
1.00
0.63
0.25
1.00
7月
2。75
1.88
1。00
1。00
1。38
8月
1.37
2.27
0。25
0.25
2。6
9月
1。45
0。88
0。13
0。63
0。75
10月
0。87
0.88
0。38
0。25
0。13
11月
0.73
0。88

0.13

12月

0。13

各种频率的设计洪水过程线
时间/h
流量/ （m3·s-1）
时间/h
流量/ （m3·s—1）
P=1%
P=5％
P=5％（10月）
P=1%
P=5％
P=5％（10月）
1
222
133
39
45
1670
1002

3
302
181
42
47
1520
912

5
340
204
51
49
1500
900

7
500
300
55
51
1400
830

9
700
420
66
53
1280
768

11
847
503
81
55
1220

13
950
550
105
57
1160

15
975
650
105
59
1080
648

17
1350
810
174
61
1020

19
1760
1060
220
63
980

21
2270
1362
202
65
920

23
2900
1740
178
67
900
540

25
4000
2360
160
69
875

27
3350
2010
148
71
849

29
2960
1770
138
73
800
480

31
2670
1602
130
75
780

33
2470
1380
101
77
760

35
2300
1380
101
79
720

37
2160
1290
98
81
700
420

39
2020
1210
81
83
676

41
1930
1150
76
85

43
1820
1090

3、当地建筑材料
（1）土料.根据当地建筑材料调查报告，土料场有5个。根据试井和钻孔情况，从1:2000地形图初步计算4个土料场的总储量为2248。6×104m3，为需要量的4倍多。各土料场的储量如下表
各土料场的储量
土料场
南坪沟
川坡
上山
大河滩
合计
高程/m
746-805
720-760
710-749
722—778

储量/104m3
913。6
855。7
119.9
359.4
2248.6
（2）砂砾料.根据调查,坝址附近的三个砂砾场，开采总量约（100-151）×104m3(水上部分)不够使用。
（3）石料。未进行石场储量的调查试验工作。在坝址右岸有两个石料场。石场空间不够开阔,运输困难.
（4)骨料。沿河调查,本地砂只能用于浆砌石和混凝土,其它用砂需外运。
4、施工区对外交通、供电、通讯及房屋情况
水库地处山区，对外交通条件差，主要靠公路运输.
水库附近没有较大的电源。最近的电源设备容量不大，只能供应水库1000KW，电量不足.
水库开工后,应要求有关部门予以解决。水库开工后，要求架设专用通讯线路。住房问题也必须因地制宜解决。
九、施工要求
QH河灌区工程规模大,全部工程分水库枢纽、HZ电站、渠道三部分.水库枢纽包括土石混和坝、导流泄洪洞、溢洪道、灌溉发电洞及枢纽电站5项；渠道工程包括总干渠、一干渠、二干渠、三干渠、四干渠、扬水站6项；另有HZ电站工程。3部分共计12项工程，其中HZ电站、扬水站、枢纽电站厂房、机组由专业队施工。要求工程尽快受益以改变QH河灌区农业生产基本条件。工程预期8年基本建成受益，要求第5年汛前枢纽电站发电，总干渠受益。
本次我们主要设计土石坝、导流泄洪洞工程。

第二章 枢纽布置
第一节 坝轴线选择
根据地形、地址、工程规模及施工条件，通过经济和技术的综合分析比较来选定坝址.
上坝址:位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向QH 河上游.河床宽约300米，砂卵石层平均厚度5米。岩基未发现大范围的夹层，基岩的透水性不大。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21-47米深度范围内,有一强透水带，下限最深至基岩下约80米。应适当进行防渗处理，排水,增加岩体稳定。
溢洪道堰顶高程757米，沿建筑物轴线倾向下游。岩性主要为坚硬的细砂岩，其中软弱层多为透镜体，溢洪道整个部分的抗滑稳定条件好.
灌溉发电洞及枢纽电站沿线基岩以厚粉砂岩为主，岩石完整，透水性不大，洞顶以上岩层厚度较小。应对渗漏及土体坍塌采取必要的工程措施。
下坝址：位于上坝址同一背斜的东南翼，岩层倾向QH河下游；河床宽120米，右岸为二、三级阶地，左岸基岩中有一条200—500米呈北东方向的透水带,右岸单薄分水岭的透水性很大，左右岩石中等透水带下限均可达岩面下80米左右。下游发现呈压水，二、三级阶地砾石层透水性于上坝线相同,左岸坝脚靠近塌滑体。
溢洪道堰顶高程750米，基础以下10米左右为砂质页岩及夹泥层，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沿线全为基岩，工程安全比较可靠。
具体上下两条坝线比较见下表。
上下两条坝线的比较
方案
因素
上坝线
下坝线
地形条件
位于坝区中部背斜的西北,岩层倾向QH 河上游;河床宽约300米；筑坝工程量相对较大;淹没面积相对较小。
位于上坝址同一背斜的东南翼，岩层倾向QH河下游;河床宽120米，右岸为二、三级阶地，左岸坝脚靠近塌滑体,左岸较大冲沟对坝体安全不利.筑坝工程量相对较小；淹没面积相对较大。
地质条件
砂卵石层平均厚度5米.岩基未发现大范围的夹层，基岩的透水性不大。河床中段及近右岸地段，在岩面下21-47米深度范围内，有一强透水带，下限最深至基岩下约80米；基础需进行灌浆处理.
左岸基岩中有一条200-500米呈北东方向的透水带，右岸单薄分水岭的透水性很大,左右岩石中等透水带下限均可达岩面下80米左右。下游发现呈压水；基础需进行灌浆处理; 塌滑体对大坝安全有较大不利影响
筑坝材料
比较丰富
比较丰富
施工条件
较好
左岸坝脚靠近塌滑体，对施工安全有较大影响；左岸较大冲沟对施工不利.
枢纽布置
比较简单
相对较复杂
比较结果
优先选用
不宜选用
综上所述，虽然下坝址的工程量比较小，但考虑地质方面的因素及塌滑体对大坝安全的影响。
本次设计选用上坝址线.
第二节 枢纽布置及工程等级
枢纽布置应满足以下原则： 枢纽中的泄水建筑物应满足设计规范的运用条件和要求。选择泄洪建筑物形式时,宜优先考虑采用开敞式溢洪道为主要泄洪建筑物，并经济比较确定.泄水引水建筑物进口附近的岸坡应有可靠的防护措施，当有平行坝坡方向的水流可能会冲刷坝坡时，坝坡也应有防护措施。应确保泄水建筑物进口附近的岸坡的整体稳定性和局部稳定性。当泄水建筑物出口消能后的水流从刷下游坝坡时，应比较调整尾水渠和采取工程措施保护坝坡脚的可靠性和经济性，可采取其中一种措施，也可同时采用两种措施.对于多泥沙河流，应考虑布置排沙建筑物，并在进水口采取放淤措施。
导流泄洪洞：避开塌滑体，保证出口和进口的稳定以及洞身围岩的稳定。岩层倾向下游，出口段节理发育，应采取有效措施予以处理。为进一步保证出口段岩体的稳定，免除由内水压力引起的不良后果,我们采取修建无压洞。
型式：明流隧洞，工作闸门前为有压;隧洞直径：8米；消能方式为挑流;闸门尺寸7×6。5米弧形闸门；进口底部高程为703.35米。
溢洪道：溢洪道应选择在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水位较低的地点，宜选用地质条件好良好的天然地基。壤土、中砂、粗砂、砂砾石适于作为水闸地基，尽量避免淤泥质土和粉砂、细砂地基，必要时应采取妥善处理措施。从地质地形图可知坝体右岸有天然的垭口，地质条件好，且有天然的石料厂，上下游均有较缓的滩地,两岸岩体较陡，岩体条件好,施工起来更快捷更经济合理。上坝线的抗滑稳定条件是好的；溢洪道修建于QH右岸山坡上，紧邻右坝肩。
型式：由于闸址段地形条件好，所以采用正槽式溢洪道.溢洪道净宽60米，分设5孔闸门,每孔闸门净宽12米,堰顶高程757米。
灌溉发电隧洞：其布置原则与导流泄洪洞基本相同。
型式：压力钢管；内径5。4米；进口底部高程731.64米.
枢纽电站采用引水式，装机容量5*1250kw。
根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》以及该工程的一些指标确定工程规模如下：
根据水库总库容5.05×108 m3（校核洪水位时相应的库容）,在1~10亿m3间，属Ⅱ等工程；根据枢纽灌溉面积712000亩，在50～150万亩间,属Ⅱ等工程；根据电站装机3。145×104KW，在5～1万KW间，属Ⅳ等工程.
根据规范规定，对于具有综合利用效益的水利水电工程，各效益指标分属不同等别时,整个工程的等别应按其最高的等别确定，因此本工程为Ⅱ等工程。
同时又根据水工建筑物级别的划分标准,Ⅱ等工程中的主要建筑物为2级建筑物，所以本枢纽中的大坝、溢洪道、泄洪洞及电站厂房都为2级建筑物。
第三章 坝工设计
第一节 坝型确定
根据所给资料，选择大坝型式,还应根据地形、地质、建筑材料、工程量以及施工条件等方面综合考虑确定坝型.
水库处于平原地区。由基本资料可知，库区土料丰富,料场距坝址较近,运输条件良好.施工简便，地质条件合理，造价低。通过以上几方面的综合分析比较，所以选用土石坝方案。大坝坝型宜采用土石坝。根据防渗结构的类型，常见土石坝型式有:心墙土石坝、斜墙土石坝、面板堆石坝、均质坝等，我拟采用斜墙土石坝。其理由是：1、上坝线河谷较宽（300米），覆盖层较深，交通不方便，不宜修建混凝土坝;2、坝址上、下游有丰富的宜做坝壳和防渗体的砂砾料和壤土，宜采用土石坝；3、坝址附近有丰富的重粉质壤土；4、坝址地基覆盖层较厚，渗透性很高。综合考虑，最终确定采用碾压式斜墙土石坝。具体见下表
坝型选择比较表
方案
因素
土质防渗心墙
土质防渗斜墙
均质坝
地形条件
可
可
可
地质条件
可
可
不可
工程量
较小
小
大
建筑材料
充足
充足
充足
施工条件
可
可
可
综上所述，最终确定选用斜墙土石坝.
第二节 挡水坝体断面设计
一、坝顶高程
确定坝顶高程时，应考虑正常蓄水情况和校核洪水情况，取其高值作为坝顶高程。土石坝是不允许漫顶溢流的,因此要求水库静水位必须有一定的超高Y。
Y=R+e+A 《水利水电工程建筑物》(2—45）
Y—坝顶在水库静水位以上的超高，m；R-最大波浪在坝坡上的爬高，m；e—最大风雍水面高度，m；A-安全加高，根据坝的等级和运用情况，查《水利水电工程建筑物》表2-13.

1、设计洪水位+正常运用情况
设计任务书中，水文资料查得设计洪水位为768。10m,属正常运行情况二级建筑物，取A=1.0m，多年平均最大风速9m/s,在设计蓄水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1。5～2倍。此取2倍
计算公式： 其中:
设计风速 v=2×9=18m/S
吹 程 D=5.5km
由地质剖面图(附图6）查得库底最低高程697m
坝前水深H=768.1-697=71.1米
当β=0度时，cosβ取最大值1。
则e=0。0036v2Dcosβ/2gH (查《水利水电工程建筑物》2—46）
e=0.0036×182×5。5×1/2/9.8/71。1=0.0046m
由于D≤10km,且v=10～20m/s，(查《土坝设计》3-12）

上游坝坡较缓初步采用1：3.5,则tayθ=1/3。5=0。286
外层上游坝壳为砌石 取k=0.8（查《水利水电工程建筑物》表2-14）
R=3。2k×2h×tanθ=3.2×0。8×1。715×0。286=1.26m《水利水电工程建筑物》2-47
Y=R+e+A=1.26+0.451+1=2.71m
坝顶高程=设计静水位+波浪超高=768。1+2.71=770.81m
考虑沉降量为坝高的0.2％～0.4%，取为0.3%,则沉降量为73。81×0。3%=0.22m
则坝顶防浪墙高程为Y设计=770.81+0.22=771.03m。
2、校核洪水位+非常运用情况
由给定的Z水库工程特征值知道校核洪水位为770.4米，属非常情况下的II级建筑物。土石坝坝顶安全超高值A=0.5
多年最大风速v=9m/s 吹程D=5.5Km
坝前水深H=770.4—697=73。4m
当β=0度时，cosβ取最大值1.
则e=0。0036v2Dcosβ/2gH （查《水利水电工程建筑物》2—46）
e=0.036×92×5.5×1/2/9.8/73。4=0.011m
由于3≤D≤30km，且v＜15m/s，
（查《土坝设