朝阳水库工程课程设计

目 录

第一章 设计基本资料—————————————————— 第二章 工程等别及建筑物级别—————————————— 第三章 坝型选择及枢纽布置——————————————— 第四章 大坝设计———————————————————— 第五章 泄水建筑物设计————————————————— 第六章 取水建筑物设计————————————————— 第七章 工程造价分析——————————————————

1 2 2 3 10 12 13 第一章 设计基本资料

一、设计资料

朝阳水库工程位于开县赵家镇朝阳村境内，属长江上游小江水系浦里河朝阳 沟支流。水库距离开县县城28.7km。 （一）、工程任务及规划数据

本水利枢纽以灌溉为主，兼顾防洪。

设计灌溉面积为0.85万亩，设计放水流量0.6m3/s。

根据兴利及调洪演算，确定出该水库规划指标为：水库正常蓄水位378.00m时相应有效库容186.48万m3；30年一遇设计洪水位379.18m（溢洪道最大下泄流量约为20m3/s）；300年一遇校核洪水位379.63m时相应总库容218.44万m3（溢洪道最大下泄流量32 m3/s）；水库死水位362.00m。 （二）、地形地质条件

坝址处河谷断面河床宽度约为20~30m，两岸岸坡基本对称，坡角约为35°。 河床基岩高程350m，岩基为弱风化岩层，k=10-6cm/s。地基表面高程355m，高程350~355m为沙砾石覆盖层。地形地质情况详见图纸。 （三）、水文气象

水库集雨面积为3.67km2，流域属于亚热带湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛。多年平均降雨量1236.4mm，多年平均径流深590.0mm。

库区汛期多年平均最大风速10.5m/s，方向垂直坝面，水库吹程0.3km。 （四）、 天然建筑材料

工程区附近土料及天然沙砾石、块石、石渣料均较为丰富。上游1~1.5km范围内可供开采的土料，主要为棕红色砂质粘土，粘性很强，是很好的防渗材料，总储量约9万m3；坝址下游1~2km范围内有约6万m3的石料可供开采，该石料主要为石英砂岩；在坝址下游2~2.5km范围内有丰富的石渣料，储量约10万m3.砂砾石覆盖层及天然材料物理力学性质见表1。 表1 天然材料物理性质表 非饱和固结快剪 材料 湿容重（KN/m3） 饱和容重（KN/m3） 浮容重（KN/m3） 渗透系数(cm/s) C（KPa） φ（°） C（KPa） φ（°） 饱和固结快剪 砂砾石覆盖层 4.73×10-6 7.2×10-4 8.0×10-2 18.8 20.0 10.0 1.6×10 -2/ 32.2 / 30.2 粘土 石渣料 块石体 20.0 20.2 10.2 22.3 29.8 / 17.6 31.6 36 18.4 25.6 / 15.7 29.4 34 20.5 18.1 21.4 20.2 11.4 10.2 （五）、其他资料 当地有较丰富的土石坝施工经验，缺少混凝土坝施工经验。

工程单价可按下式估算：粘土填筑35元/m3；干砌块石48元/m3；石渣料填筑25元/m3；土石方开挖15元/m3。 二、设计任务

根据提供的设计资料和图纸，确定较为合理可行的枢纽布置，即确定大坝、泄水建筑物、取水建筑物等枢纽建筑物的位置。大坝选定为土石坝，在此基础上确定泄水建筑物、取水建筑物的位置及形式及基本尺寸。

通过坝型方案比较，确定推荐坝型，并对推荐坝型进行计算分析和详细设计。三、 参考资料

本设计主要参考以下资料：SL252—2000《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》，SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》，SL189—96《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》以及教材《水工建筑物》。

第二章 工程等别及建筑物级别

根据水利水电工程等级划分依据，综合考虑水库的总库容、防洪库容、灌溉

面积、电站的装机容量等，工程规模有库容决定，此水库工程的正常蓄水位时有效库容186.48万m3，校核洪水位时相应总库容186.48万m3，灌溉面积为0.85万亩，故查参考资料可得其工程等别为Ⅳ，工程规模为小（1）型。又由水工建筑物的级别划分依据得知，该类小（1）型的主要水工建筑物为4级，次要建筑物为5级，临时建筑物为5级。

第三章 坝型选择及枢纽布置

一、坝型选择

（一）坝型选择论证

所选的坝轴线处河床冲积层较深，两岸风化岩石透水性大，基岩为弱风化岩层，强度较低，地基到地表为砂砾石覆盖层，地基不完整。从地质条件看不宜建拱坝。较高的混凝土重力坝要求修建在岩石基础上，且当地缺少混凝土坝施工经验，因此也是不可行的。而土石坝适应地基变形能力较强，对地基的要求较低；从当地的材料来看土石材料比较丰富，况且土石坝有就地取材特点；当地有较丰富的土石坝施工经验，为修建土石坝提供了施工基础。通过各种不同的坝型进行定性的分析比较，综合考虑地形条件、地质条件、建筑材料、施工条件、综合效益等因素，最终选择土石坝的方案。 （二）、枢纽组成建筑物

1、挡水建筑物。土石坝。 2、取水建筑物。取水隧洞。

3、泄水建筑物。该工程兼顾防洪，故其包括泄洪隧洞和冲沙放空洞，均与导流隧洞结合。 二、枢纽总体布置

1、挡水建筑物─土石坝

挡水建筑物按直线布置，坝布置在河弯地段上。 2、取水建筑物—取水隧洞

进行灌溉的取水采用隧洞形式，取水口布置在凸岸，隧洞出口与总干渠相连接。

3、泄水建筑物—泄洪隧洞

泄洪采用隧洞方案，为缩短长度、减小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸，这样对流态也较为有利，考虑到引水发电隧洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以远离坝脚和厂房为宜。

综合考虑各方面因素，最后决定枢纽布置如地形图所示。

第四章 大坝设计

一、土石坝坝型的选型

影响土石坝坝型选择因素很多，最主要的乃至起决定性的是附近的筑坝材料，还有地形地质条件、气候条件、施工条件、坝基处理等。应选择几种比较优越的坝型，拟定剖面轮廓尺寸，进行比较工程量、工期、造价、最后选定技术上可靠，经济上合理的坝型。本设计限于资料只作定性的分析来确定土石坝坝型的选择。

均质坝材料比较单一，施工简单，但坝身粘性较大，断面大，用料多，填筑施工易受将于和冰冻的影响。除此之外，该坝址处无足够适宜的土料来作均质坝（坝址附近可筑坝的土料只有9万m3 ，远远不能满足要求），因此均质坝方案不可行。

堆石坝坝坡较陡，工程量减小。堆石坝施工干扰相对较小。坝址附近有储量为6万m3 的石料，其主要为石英砂岩，开采条件较好，可作为堆石坝石料，从材料角度可以考虑堆石坝方案。但是由于河床地质条件较差，岩基为弱风化岩层，如果用堆石坝可能导致大量的开挖，此方案不予考虑。

塑性斜墙坝（用沙砾料作为坝壳，以粘土料作防渗体设在坝体的上游做斜墙，见《水工建筑物》P127，图3—2d，e）的斜墙与坝壳两者施工的干扰较小，坝体可以先行施工，上升速度快，不会因冬季、雨季不宜施工等影响整个坝体的施工进度，但对坝体、坝基的沉降比较敏感，抗震性能较差，易产生裂缝；塑性心墙（以砂砾料作为坝壳，以粘土料作防渗体设置在坝剖面的中部作心墙，见《水工建筑物》P127，图3—2b，c）与斜墙坝相比工程量相对较小，适应不均匀变形，抗震性能较好，但要求心墙粘土料与坝壳沙砾料同时上升，施工干扰大，工期长。从筑坝材料来看，由于坝址上游1~1.5km内有可供开采的筑坝的土料9万m3 ，其粘性很强，是很好的防渗材料，可作防渗体之用；又坝址下游1~2km范围内有约6万m3 的石英砂岩和10万m3的石渣料作为坝壳，由此可知心墙坝与斜墙坝都是可行的。从施工及气候条件看，流域处于亚热带湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛，为了提高施工进度，故宜采用斜墙坝。

斜心墙坝综合了心墙坝与斜墙坝的优缺点：心墙有足够的斜度，坝壳对心墙的拱效应作用减弱；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。 二、大坝轮廓尺寸的拟定

大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程，坝顶宽度、上下游坝坡、防渗体等排水设备。