大江沟毕业设计方案指导书.doc

CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

毕业设计指导书

论文题目：
学生姓名：
学院名称： 水环学院
专业名称： 水利水电工程
班级名称：
学 号：
指导老师：
老师职称:
学 历：

年 3 月 23日

长春工程学院
1 基础资料搜集和分析
设计水利枢纽工程之前，通常应搜集基础资料，其中包含水库所在地水文流域概况、气象资料，地形、地质资料、建材情况，交通条件，社会经济情况和施工设备，技术条件等。同时应认真分析资料起源，可靠度和对未来工程影响。另外还应了解和掌握各项资料具体应用设计哪一部分。

2 水文、水利计算及调洪演算
针对水工建筑专业对水文、水力及调洪演算在实际工作中需由专业设计人员进行计算，而且毕业设计因时间关系不能全方面系统地进行一个工程独立设计。所以在这里不要求进行这方面计算。本设计关键完成枢纽部署、关键水工建筑物尺寸确实定和稳定计算等内容。对不要求设计部分，应了解其应用于设计哪一部分。经洪水调整计算，确定水库特征水位及库容结果以下表所表示：
水库水位和库容表
表1-1
序号
项 目
单位
数值
备 注
1
死水位
m
230.0

2
汛限水位
m
252.0

3
正常蓄水位
m
275.0

4
设计洪水位
m
274.0
P=0.1%
5
校核洪水位
m
275.0
P=0.01%
6
下游最高水位
m
141.5

7
防洪库容
亿m3
40.5

8
有效库容
亿m3
51.0

9
初始库容
亿m3
17.1

10
总库容
亿m3
126.5

11
溢洪道泄流量
m3/s
3700
P=0.01%

3 枢纽建筑物及其部署
正确选择坝型和合理确定枢纽部署是设计关键任务，通常应考虑多个可行方案，进行全方面技术经济比较，最终选定效益大，运行安全可靠、施工方便、工程量省、工期短、造价低最优方案。
3.1 坝轴线选择
选择坝线时，应依据地形地质，工程规模及施工条件，经过技术、经济比较综合分析来确定。对于中小型水库、土石坝枢纽通常应考虑以下几点：
（1）地形上等，应尽可能选在河谷狭窄段，这么坝线短，工程量小。但必需和施工场地和泄水建筑物部署情况和利用上要求等同时考虑。对于两岸坝端要有足够高程和厚度，以给工程扩建留有余地。
（2）坝基和两岸山头，应无大地质结构问题。岩石应较完整。并应尽是将坝基置于透水性小坚实地层上(粘土、壤土或岩基)。或厚度不大透水地基上，尽可能避免在厚层强烈透水地基上建坝。
（3）坝址周围需要有足够数量符合设计要求土、砂、石料、且便于开采运输。
（4）坝址区应有便于部署输水建筑物，泄洪建筑物，电站等工程地形、地质条件。
上述条件往往难于同时满足，应抓住关键矛盾，权衡轻重，做好充足调查研究，进行深入细致分析比较，选出比较适宜坝线。
3.2 枢纽建筑物组成
枢纽建筑物组成，应依据工程任务和利用要求来决定。通常水库枢纽由挡水坝、输水建筑物、泄洪建筑物及电站厂房等组成。在进行总体部署前，应先确定本枢纽组成建筑物，选择其可能型式，经过分析论证，选定合理型式。并初步撰写其轮廓尺寸。
挡水坝型选择，应本着就地取材标准，依据材料供给，地基情况，施工条件等，经过技术经济比较选定。依据本水库枢纽具体条件，提议着重研究土坝和堆石坝两种坝型进行比较，其它坝型因时间关系，可不进行比较。比较时，建筑物尺寸可用简便方法初步确定，并进行工程量粗略估算，进行比较论证，选出最优方案。
泄洪建筑物能够采取泄洪洞，也能够考虑河床式溢洪道即溢流坝型式。
输水建筑物能够采取坝下单独设置涵管，也能够考虑和泄洪洞合建，即输水支洞型式。
3.3 枢纽部署
枢纽建筑物组成初步选定后，即可深入选择每一建筑物位置型式，尺寸和部署方案，进行比较选定最优方案。
枢纽部署中，选择溢洪道位置时，应部署在坚实均一岩层中，避免沿着很薄多个岩层组成倾斜或垂直地层开挖；如不可能时，也应选择压缩性小，土质均匀而稳定基础。进口段应和坝轴线垂直，避免转弯。

4 土石坝设计
4.1 基础资料
对土坝设计所必需基础资料，如土壤试验资料、水库计划资料(正常高水位、设计洪水位、校核洪水位、死水位、河底高程等)。风速、吹程、冰冻深度和坝等级和设计标准等，进行归纳整理，简明说明，作为设计依据。
4.2 坝型选择
依据坝址周围土、砂、石料、地形、地质、水文和气象等自然条件和劳力、资金、施工设备、工期要求等社会经济情况，进行综合分析，对可能采取土坝坝型，经过技术经济比较，选择最优方案。
4.3 土料设计
粘性土土料设计：参考《水工建筑物》教材及土料实际情况及工地具体条件，确定填筑含水量ω和设计干容重γd。
非粘性土土料设计：参考《水工建筑物》教材，确定非粘性土设计干容重γd。
筑坝材料物理力学指标
粘土在天然状态下：粘粒含量30%～40%；天然含水量23%～24%；塑性指数15～17；不均匀系数50；有机质含量0.4%；水溶盐含量2%；塑限17%～19%；比重2.7～2.72。扰动后关键物理力学指标为湿容重19.0kN/m3;饱和容重15.0kN/m3；浮容重11.0kN/m3；渗透系数1×10-6cm/s。
，不均匀系数η=15。内摩擦角φ=250..
不一样砾石含量设计干容重参考值表
表4-1
大于5mm含跞量P（%）
10～20
21～30
31～40
41～50
51～60
61～70
设计干容重（kN/m3）
17.00
17.50
18.50
19.00
19.50
20.00

4.4 坝身断面确定
（1）坝顶
根据《规范》，计算坝顶超高、分别考虑设计和校核洪水位及地震情况，和坝体防渗设备防冻问题，并论证是否设置防浪墙，初步确定坝顶高程及坝顶宽度。
坝顶超高由下式确定：
Y = R + e +A （5.3.1）
式中符号意义及计算过程参见《规范》附录A
坝顶宽度依据设计规范，依据建筑物等级，结合工程实际采取。
（2）坝坡
依据坝型、坝高、筑坝土料性质及地基条件等各原因，参考类似工程资料，确定土坝上、下游坝坡及马道尺寸。经过坝坡稳定计算后，再深入修改。
（3）坝体防渗及排水设备
参考《水工建筑物》教材初步确定坝体防渗设备型式和具体尺寸。
依据确定土坝断面及各部分尺寸，绘制草图，作为计算依据。
4.5 土坝渗流计算
通常选择老河道处大坝最高断面进行计算。求出单宽渗流量并绘制浸润线。并计算全坝总渗流量。
4.6 坝坡稳定分析
（1）基础数据
依据土工试验资料，确定坝体和坝基土壤相关计算指标，包含湿容重、饱和容重、浮容重和内摩擦角和凝聚力等。
（2）计算情况及安全系数参考规范，根据分析土坝稳定计算多种计算情况，依据规范查取多种计算情况对应安全系数。
（3）坝坡稳定计算，因为时间限制及现在计算机应用软件普及，此次设计能够采取计算机程序计算，要求只做正常高水位稳定渗流期下游坝坡稳定计算。
4.7 土坝细部结构和坝基处理
依据水工建筑物教材，确定土坝坝顶、护坡、防渗设备，排水设备细部结构，提出坝基处理方案和土坝和岸坡及其它建筑物连接方法。
4.8 绘制土坝设计图

5 溢洪道设计
5.1 类型选择及位置确定
（1）依据泄流能力、施工、技术经济等原因选择合理类型。
（2）依据地形资料选择合理位置。
（3）泻槽、陡坡、消力池等进行合理尺寸确定。
5.23 水力计算
（1）对溢流堰、泄水槽及出口消能进行水力计算（具体公式见《水工建筑物》教材）。
6 设计结果
毕业设计结果包含：说明书、计算书及设计图纸。
6.1 说明书
（1）说明书为设计关键文件，应分章、节编写，基础资料应编入为一章。
（2）说明书编写应结论明确，条理分明，论证充足，并有一定附图。每章全部应有设计前提、内容、原理、方法、依据、关键步骤及设计结果，字迹要端正。
（3）计算部分要说明计算依据、原理、方法、关键步骤及计算结果。并有必需分析结论及附图。
6.2 计算书
计算书是说明书附件，应说明说明书中计算部分具体计算方法、步骤、数据，并附有必需简图。说明书中数据起源均可从计算书中查到。
计算书亦应分章节编写，章节不一定和说明书对应，但应有目录可查。
6.3 设计图纸
图纸应表示出关键设计内容，故应包含枢纽平面部署图，下游立视图或上游立视图，各坝段坝体横剖面图，关键细部结构图。图面布局应全方面考虑、要求饱满合理，绘图正确、整齐、清楚、线条主次分明，关键尺寸及高程等有一定标注。

7 设计规程、规范标准及图书
（1）《碾压式土石坝设计规范》（SL274—）；
（2）《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252—）；
（3）《水利水电工程初步设计汇报编制规程》（DL5021—93）；
（4）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203—97）。
（5）《水力学教材》 武汉大学出版社
（6）《水工建筑物教材》 中国水利水电出版社
（7）《土石坝设计》（潘家铮编） 水利电力出版社
（8）《土坝设计》上、下册 水利电力第五工程局、东北勘测设计院
（9）《水工设计手册》四、六卷 水利电力出版社（华东水利学院主编）