【正文】 0 50 150 300 y/m 上游校核洪水位與下游相應(yīng)的最高水位 上游校核洪水位取為興利水位 ，下游相應(yīng)高水位取為 。 上游采用正常高水位與下游相應(yīng)的最低水位 上游正常高水位取為 興利水位 ，下游相應(yīng)低水位取為 。 二、計(jì)算方法 滲流計(jì)算方法采用有限深透水地基上設(shè)灌漿帷幕的土石壩滲流，帷幕灌漿的防滲作用可以用相當(dāng)于不透水底版的等效長(zhǎng)度代替。以便在不同部位正確采用土壤的容重，抗減強(qiáng)度等物理指標(biāo)。 第三層：卵石或小塊石，粒徑 75~250mm，厚 。 八 、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì) 壩頂構(gòu)造 壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪墻，采用漿砌石，其底部與斜墻連接，高 米，寬 米 。 （ 2）頂部反濾層 頂部反濾層厚度為 ，采用附近料場(chǎng)的砂礫料。 斜墻反濾層： 上 游設(shè) 三 層反濾層 第一層：粗砂，粒徑≥ 15mm，厚 。 5=。 上游坡不設(shè) 馬道。 表 32 上下游邊坡比 壩高 (m) 上游 下游 〈 10 1： 2～ 1： 1： ～ 1： 2 10～ 20 1： ～ 1： 1： 2～ 1： 20～ 30 1： ～ 1： 3 1： ～ 1： 〉 30 1： 3～ 1： 1： ～ 1： 3 壩高 為 =(防浪墻高 )， 壩頂高程： ， 坡度取值為 ： 上游壩坡 ： 1:。 壩頂防浪墻高程 =max{ Y 設(shè)計(jì) ， Y 校核 ， Y 正常 }=。 校 核洪水位 +非常運(yùn)用情況 由給定的 ZF 水庫(kù)工程特征值知道校核洪水位為 ，屬非常情況下的 II 級(jí)建筑物。A— 安全加高，根據(jù)壩的等級(jí)和運(yùn)用情況，查 《水利水電工程建筑物》 表 213。 具體見 下 表 15 壩型選擇比較表 方案 因素 土質(zhì)防滲心墻 土質(zhì)防滲斜墻 均質(zhì)壩 地形條件 可 可 可 地質(zhì)條件 可 可 不可 工程量 較小 小 大 建筑材料 充足 充足 充足 施工條件 可 可 可 綜 上 所 述， 最終 確定選用斜墻土石壩。 大壩壩型宜采用土石壩。 水庫(kù)處于平原地區(qū)。 根據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》以及該工程的 一些指標(biāo)確定工程規(guī)模如下： 根據(jù)水庫(kù)總庫(kù)容 108 m3(校核洪水位時(shí)相應(yīng)的庫(kù)容 )，在 1~10億 m3 間，屬Ⅱ等工程；根據(jù)樞紐灌溉面積 712020 畝，在 50~150萬畝間，屬Ⅱ等工程；根據(jù)電站裝機(jī) 104KW，在5~1萬 KW間，屬Ⅳ等工程。 溢洪道凈寬 60米，分設(shè) 5孔閘門，每孔閘門凈寬 12米，堰頂高程 757米。壤土、中砂、粗砂、砂礫石適于作為水閘地基，盡量避免淤泥質(zhì)土和 14 粉砂、細(xì)砂地基，必要時(shí)應(yīng)采取妥善處理措施。巖層傾向下游，出口段節(jié)理發(fā)育，應(yīng)采取有效措施予以處理。應(yīng)確保泄水建筑物進(jìn)口附近的岸坡的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。 本次設(shè)計(jì)選用上壩 址 線。河床中段及近右岸地段，在巖面下 2147米深度范圍內(nèi)，有一強(qiáng)透水帶，下限最深至基巖下約 80米；基礎(chǔ)需進(jìn)行灌漿處理。 位于上壩址同一背斜的東南翼，巖層傾向 QH河下游；河床寬 120米，右岸為二、三級(jí)階地 ，左岸壩腳靠近塌滑體，左岸較大沖溝對(duì)壩體安全不利。 溢洪道堰頂高程 750米，基礎(chǔ)以下 10米左右為砂質(zhì)頁巖及夾泥層，且單薄分水嶺巖層風(fēng)化嚴(yán)重，透水性大，對(duì)建筑物安全不利。 灌溉發(fā)電洞及樞紐電站沿線基巖以厚粉砂巖為主，巖石完整，透水性不大，洞頂以上巖層厚度較小。河床中段及近右岸地段，沿113111115104114各鉆孔連線方向，在巖面下 2147米深度范圍內(nèi)，有一強(qiáng)透水帶，下限最深至基巖下約 80米。 第二章 樞紐布置 第一節(jié) 壩軸線選擇 根據(jù)地形、地址、工程規(guī)模及施工條件，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的綜合分析比較來選定 壩址 。 3部分共計(jì) 12項(xiàng)工程，其中 HZ 電站、揚(yáng)水站、樞紐電站廠房、機(jī)組由專業(yè)隊(duì)施工。水庫(kù)開工后，要求架設(shè)專用通訊線路。 施工區(qū)對(duì)外交通、供電、通訊及房屋情況 水庫(kù)地處山區(qū)，對(duì)外交通條件差，主要靠公路運(yùn)輸。在壩址右岸有兩個(gè)石料場(chǎng)。各土料場(chǎng)的儲(chǔ)量如 下表 各土料場(chǎng)的儲(chǔ)量 土料場(chǎng) 南坪溝 川坡 上山 大河灘 合計(jì) 高程 /m 746805 720760 710749 722778 儲(chǔ)量 /104m3 （ 2）砂礫料。 s1） 時(shí)間 /h 流量 / （ m3基巖面向下游逐漸降低，土層增厚。水庫(kù)樞紐處施工場(chǎng)地狹窄，樞紐建筑物全部布置在左岸施工布置較為困難。防洪方面，本水庫(kù)控制流域面積 4990km2，占全流域面積的 39%，對(duì)下游河道防洪、削減洪峰、減輕防汛負(fù)擔(dān)也有一定的作用，可將下游 100年一遇的洪水流量 6010 m3/s削減到 3360m3/s，相當(dāng)于 17 年一遇；可將 50年一遇洪水由 6000 m3/s 削減到 2890m3/s，相當(dāng)于 12 年一遇，另外，每年還可供給城市及工業(yè)用水 108m3。 筑壩材料 技術(shù)指標(biāo)的選定 經(jīng)過試驗(yàn)，并參考有關(guān)文獻(xiàn)資料及 工程的經(jīng)驗(yàn)，最后選定其筑壩材料的各項(xiàng)指標(biāo)，見 下 表 筑壩材料技術(shù)指標(biāo) 筑壩材料 壩 體 壩 基 土料 砂礫料 堆石 砂礫料 黃土 比重 重 度 濕重度 /（ KN/m3） 飽和重度 /（ KN/m3） 干重度 /（ KN/m3） 孔隙率 n 內(nèi) 摩 擦 角 施工期 總應(yīng)力 10 31 40 31 20 有效應(yīng)力 22 穩(wěn)定滲流期 有效應(yīng)力 23 水位降落 有效應(yīng)力 23 粘聚力 C/( KN/cm2) 滲透系數(shù) K/( cm/s) 1 106 1 102 1 102 1 105 初始孔隙水壓力系數(shù) 七 、工程效益及淹沒損失 本水庫(kù)建成后具有灌溉、發(fā)電、防洪、解決工業(yè)用水和人畜吃水等多方面的效益，是一座綜合利用的水庫(kù)。顆粒組成見下表。具有中等壓縮性，強(qiáng)度特性見下表。 土料 壩址上、下游均有土料場(chǎng)，儲(chǔ)量豐富，平均運(yùn)距小于 。雖然本水庫(kù)有可能利用異重流排沙，但由于流域的水文特性和下游工農(nóng)業(yè)對(duì)水源的要求，決定了本水庫(kù)只能高水頭蓄水運(yùn)用。 m）；控制泄流；當(dāng)入庫(kù)洪水為萬年一遇時(shí)，按下述原則操作：即庫(kù)水位接近校核水位時(shí)，若水庫(kù)水位仍持續(xù)上漲，為確保大壩安全，溢洪道敞 開泄洪，允許溢洪道局部破壞。 工程泄洪建筑物有溢洪道和導(dǎo)流泄洪洞。 （ 4）防洪運(yùn)用原則及設(shè)計(jì)洪水的確定。 8月以后可利用一部分防洪庫(kù)容蓄水興利，以防洪兼顧興利為原則，確定 10月水位為 ，汛末可以多蓄水。故確定本水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)性能水庫(kù)。 （ 2）調(diào)節(jié)性能的選定。 （ 3）年輸沙量 汛期 710月的來沙量約占全年輸沙量的 94%，其中 8兩月約占 83%。 （ 2）年來水量 水量的年內(nèi)分配，汛期 710 月約占全年水量的 62%，水量年際變化很大，實(shí)測(cè)最大年來水量1968 108m3（ 1963年 7月至 1964年 6 月）。 五、 水文與水利規(guī)劃 氣象 流域年平均降雨量 ， 70%集中在 69 月份，多年年平均氣溫 89℃，多年平均最高氣溫 ℃（ 6 月），多年平均最低氣溫 ℃（ 1月），多年平均最大風(fēng)速 9 m/s，水位 時(shí)水庫(kù)吹程 。 四、 溢洪道工程地質(zhì)條件 上壩線方案溢洪道堰頂高程 757m，沿建筑物軸線巖層傾向下游。土層的物理力學(xué)性質(zhì)見“工程地質(zhì)剖面圖”。平均ω =（ s m一級(jí)階地（ Q4）表層具有中偏強(qiáng)濕陷性。 壩址區(qū)左岸 有一大塌滑體，體積約 45 104 m3, 對(duì)工程布置有一定影響。上下壩線有 300多米長(zhǎng)的低平山梁（單薄分水嶺），左岸為侵蝕堆積岸，岸坡較緩，有大片土層覆蓋。 QH 河為山區(qū)性河流，兩岸居民及耕地分散，除庫(kù)水位以下有一定淹沒外， 浸 沒問題不大 ，庫(kù)區(qū)也 未 發(fā)現(xiàn)重要礦產(chǎn)。 第二節(jié) 基本資料 一、 地形和地質(zhì)圖 ZF壩址區(qū)地形圖見附圖 5， ZF土壩壩線工程地質(zhì)剖面圖見附圖 6。灌區(qū)由一個(gè)引水流量為 45m3/s 的總干渠和四條分干渠組成，在總干渠首及下游 24km 處分別修建樞紐電站和 HZ電站，總裝機(jī)容量 ，年發(fā)電量 108kwh。當(dāng)黃土的重度大于 ，黃土的濕陷度較小可不進(jìn)行處理；但如果黃土的重度小于 ，黃土的濕陷性和壓縮性較大，需要清除。 水庫(kù)土壩樞紐工程 設(shè)計(jì)任務(wù)書 、水文地質(zhì)資料 及 其他相關(guān) 原始資料是 壩體設(shè)計(jì) 的依據(jù)， 必須全面了解設(shè)計(jì)任務(wù)，熟悉該河流的一般自然地理?xiàng)l件 、 壩址附近的水文和氣象特性 、 樞紐及水庫(kù)的地形、地質(zhì)條件 、 當(dāng)?shù)夭牧?、 對(duì)外交通及有關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)，只有在熟悉基本資料的基礎(chǔ)上才能正確地選擇建筑物的類型，進(jìn)行樞紐布置、建筑物設(shè)計(jì)及施工組織設(shè)計(jì)。 土質(zhì)防滲體分區(qū)壩 :即用透水性較大的土料作壩的主體，用透水性極小的黏土作防滲體的壩 ， 包括黏土心墻壩和黏土斜墻壩。 土石壩按壩高 分為：低壩、中壩和高壩。 水庫(kù)土石壩樞紐 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1 前 言 土石壩泛指由當(dāng)?shù)赝亮稀⑹匣蚧旌狭?，?jīng)過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。也是世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛、發(fā)展最快的一種壩型。 按照土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料種類，碾壓式土石壩有 以下幾種主要類型： 均質(zhì)壩： 壩體斷面分防滲體和壩殼，基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成。 本次設(shè)計(jì)為 ZF水庫(kù)土壩樞紐 工程 ； ZF水庫(kù)建成后具有灌溉、發(fā)電、防洪、解決工業(yè)用水和人畜吃水等多方面的效益，是一座綜合利用的水庫(kù)。 （ 2）黃土處理問題。水庫(kù)以灌溉發(fā)電為主，結(jié)合防洪，可引水灌溉農(nóng)田 104畝，遠(yuǎn)期可發(fā)展到 104 104畝。 本次我們的任務(wù)是設(shè)計(jì)擋水壩 樞紐 工程。 未 發(fā)現(xiàn)大的 構(gòu)造 斷裂，水庫(kù)蓄水條件良好。壩段右岸為侵蝕型河岸，岸坡較陡，基巖出漏。地層巖相變化劇烈，第四系除灰度不大的砂層、卵石層外，主要是黃土類土，在大地構(gòu)造上處于相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，未發(fā)現(xiàn)有大的斷裂構(gòu)造跡象。河床寬約 300米，砂卵石覆蓋層平均厚度 5m ,滲透系數(shù) 1 102 cm/s。河床中段及近右岸地段，沿113111115104114各鉆孔連線方向，在巖面下 2147m深度范圍內(nèi)，有一強(qiáng)透水帶，ω =~30L/ 3 （ s左岸單薄分水嶺巖層仍屬于中強(qiáng)透水性。 下壩址 下壩址位于上壩址同一背斜的東南翼，巖層傾向 QH河下游，河床寬約 120米，左岸為二、三級(jí)階地，右岸 731米高程下為基巖，以上為三級(jí)階地。下游發(fā)現(xiàn)承壓水，二、三級(jí)階地礫石層透水性與上壩線相同，左岸壩腳靠近塌滑體?；A(chǔ)以下 10m左右為砂質(zhì)頁巖及夾泥層，且單薄分水嶺巖層風(fēng)化嚴(yán)重，透水性大，對(duì)建筑安 全不利。一次洪水持續(xù)時(shí)間一般 35天 。從歷年來水量過程來看約 7年一個(gè)周期，其中連續(xù)枯水段為四年。為盡可能增加自流灌溉面積，并使電站水頭適當(dāng)增加，力求達(dá)到電源自給以及為今后水庫(kù)淤積留有余地，按 20年淤積高程考慮，并根據(jù)以后使用情況加以計(jì)算調(diào)整。年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)兩個(gè)方案的水量利用系數(shù)和壩高都 相差不大，但是多年調(diào)節(jié)性能的水庫(kù)能提供的電量和裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)都較年調(diào)節(jié)性能水庫(kù)提高 20%。根據(jù) QH河洪水特性，汛期限制水位在 8月為 。因此在保證灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水的基礎(chǔ)上，確定電站的運(yùn)用原則：灌溉季節(jié)多引水發(fā)電，非灌溉季節(jié)少引水發(fā)電，遇豐水年則充分利用棄水多發(fā)電，提高年水量的利用系數(shù)。由于采用的洪水計(jì)算數(shù)值中未考慮歷史特大洪水的影響，故用萬年一遇洪水作為非常保壩標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水工建筑物進(jìn)行復(fù)核。 調(diào)洪運(yùn)用原則：當(dāng)入庫(kù)洪水為 20年一遇時(shí)，為滿足下游河道保灘淤地的要求，水庫(kù)控制下泄流量為 600 m3/s；當(dāng)入庫(kù)洪水為百年一遇時(shí)，為提高下游河道的電站、橋梁等建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)控制下泄流量為 2020 m3/s；當(dāng)入庫(kù) 洪水為千年一遇時(shí)，溢洪道單寬流量以 70 m3/（ s QH河泥沙年內(nèi) 83%集中在 8兩個(gè)月，平均含沙量 ，泥沙多年平均 D50粒徑為 ,顆粒較細(xì)。 （ 6）水庫(kù)工程特征值見 下 表 水庫(kù)工程特征值 序 號(hào) 名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注 1 設(shè)計(jì)洪水時(shí)最大泄流量 m3/s 2 其中溢洪道 815 相應(yīng)下游水位 m 2 校核洪水時(shí)最大泄流量 m3/s 6 其中溢洪道 5 600 相應(yīng)下游水位 m 3 水庫(kù)水位 校核洪水位（ P=%） m 設(shè)計(jì)洪水位（ P=1%） m 興利水位 m 汛限水位 M 死水位 m 4 水庫(kù)容積 總庫(kù)容 m3 108 校核洪水位 設(shè)計(jì)洪水庫(kù)容 m3 108 防洪庫(kù)容 m