【正文】 指導(dǎo)教師 專 業(yè) 水利水電工程 層 次 專升本 批 次 051 學(xué) 號(hào) W110405131520209 學(xué)習(xí)中心 北京農(nóng)林科學(xué)院 工作單位 北京住總第四開發(fā)建設(shè)有限公司 2020 年 7 月 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院制 I 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明 本人聲明所呈交的 畢業(yè) 論文（設(shè)計(jì)）是我個(gè)人進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。 學(xué)生簽名： 時(shí)間： 2020 年 7 月 28 日 關(guān)于論文（設(shè)計(jì)）使用授權(quán)的說明 本人完全了解《 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本、?？?畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）工作條例（暫行規(guī)定）》對(duì)：“ 成績(jī) 為優(yōu)秀 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） ，網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院將 有權(quán)選取部分論文（設(shè)計(jì)） 全文 匯編成集或者在網(wǎng)上公開發(fā)布 。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò) 教育學(xué)院有權(quán)保留送交論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和磁盤，允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱，可以采用影印、縮印 或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文（設(shè)計(jì)）。本次設(shè)計(jì)中重點(diǎn)闡述了滲流計(jì)算的任務(wù)、方法和原理，并列出了詳細(xì)的計(jì)算過程。水庫(kù)以灌溉發(fā)電為主，結(jié)合防洪。 基本資料 地形、地質(zhì)資料 １ . 地形資料 QH 河為山區(qū)性河流，庫(kù)區(qū)兩岸分水嶺高程均在 820m 以上，河床底高程在 700m 以下。 ２ . 地質(zhì)資料 壩基為砂卵石，平均厚度 5m，滲透系數(shù)１ 102cm/s。未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造斷裂，地層分布詳見 ZF 土壩壩線工程地質(zhì)剖面圖，如附圖 6。 校核洪水位 ，下游水位 。 死水位 ，死庫(kù)容 108m3。 多年平均最大凍土深度 。 建筑材料 １ . 土石料分布、儲(chǔ)藏情況 庫(kù)區(qū)及壩址下游土石料豐富，滿足修建當(dāng)?shù)夭?料壩要求。砂礫料主要分布在河灘上，儲(chǔ)量為 205 104m3。 —— —— —— —— 有效應(yīng)力 22186。 31186。 31186。 水位降落 有效應(yīng)力 23186。 水工建筑物級(jí)別及防洪標(biāo)準(zhǔn) 土石壩樞紐設(shè)計(jì)的主要水工建筑物有：土壩、溢洪道，且以上已論證本工程等別為Ⅱ等，由此查 SL2522020 中表 ，確定土壩、溢洪道均為 2 級(jí)。 壩軸線選擇 壩軸線根據(jù)壩址區(qū)的地質(zhì)、地形條件、壩型、壩基處理方式、樞紐中各建筑物（特別是泄洪 4 建筑物）的布置、施工條件等，經(jīng)多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。該部分內(nèi)容列表 進(jìn)行對(duì)比說明。 壩址位于上壩址同一背斜的東南翼，河床寬120m，巖層傾向 QH 河下游。 地 質(zhì) 條 件 砂卵石覆蓋層平均厚度 5m，左岸 730m 高程以上為三級(jí)階地具有中偏弱濕陷性。河床中段及近右岸地段，沿 113111115104114 各鉆孔連線方向，在巖面下 21～ 47m 深度范圍內(nèi)，有一透水帶，下限最深至基巖下約 80m。左岸單薄分水嶺巖層應(yīng)考慮排水，增加巖體穩(wěn)定。河床地段基巖透水性與中等透水帶厚度具有從上游向下游逐漸變小的趨勢(shì)。 筑壩材料 庫(kù)區(qū)及壩址下游土石料儲(chǔ)量豐富，平均運(yùn)距小于 ，有利于修建當(dāng)?shù)夭牧蠅?。出口段宜修建無壓洞，保證出口段巖體穩(wěn)定。 基礎(chǔ)以下 10左右為砂質(zhì)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。電站廠房處巖石風(fēng)化厚度約 5～ 6m，對(duì)其產(chǎn)生的滲漏及土體坍塌需采取必要的措施 比較結(jié)果 選用 壩型選擇 5 根據(jù)所給出的基本資料，大壩壩型選用土石壩。 心墻壩是將土質(zhì)防滲體設(shè)在壩 體中央；斜心墻壩是土質(zhì)防滲體向上游傾斜；斜墻壩是將防滲體設(shè)在壩體上游面或接近上游面。 下面就針對(duì)均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲心墻壩和土質(zhì)防滲斜墻壩，這三種壩型列表進(jìn)行比較，選定壩型，如表 所示。 防滲體工程量降低。 建筑材料 壩體絕大部分由大體均一的抗?jié)B性能好的土料筑成，對(duì)土料要求高。 施工條件 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，施工碾壓困難，在多雨的條件下受含水量影響，則更難壓實(shí)。 斜墻壩的斜墻支承在壩體上游面，可滯后壩體施工，兩者相互干擾小。粘土心墻壩比粘土斜墻壩用的粘土少，適應(yīng)變形能力強(qiáng)。由于該壩址上下游都有料場(chǎng) ,粘土心墻壩的施工干擾相對(duì)會(huì)減少 ,綜合考慮選擇粘土心墻壩。 導(dǎo)流泄洪洞：其布置主要考慮地質(zhì)情況，避開可能的塌滑體，并保證出口和進(jìn)口的穩(wěn)定，此外還應(yīng)考慮巖體破碎程序及其對(duì)巖體滲漏的影響。巖層傾向下游，出口段節(jié)理發(fā)育，在導(dǎo)流泄洪洞出口及邊坡應(yīng)采取有效措施予以處理。 6 溢洪道：其布置主要考慮地質(zhì)情況和水流 情況，不僅要保證建筑物的安全，還應(yīng)盡量減小開挖工程量。巖性主要為堅(jiān)硬細(xì)砂巖，其中軟弱層多為透鏡體，溢洪道擋水部分的抗滑穩(wěn)定條件較好。 灌溉發(fā)電洞布置在左岸東凹溝附近三級(jí)階地上。電站廠房處巖石風(fēng)化層厚度約 5～ 6m，對(duì)其產(chǎn)生的滲漏及土體坍塌應(yīng)采取必要的工程措施。 壩頂寬度 依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL2742020 規(guī)定：壩頂寬度應(yīng)根據(jù)構(gòu)造、施工、運(yùn)行和抗震等因素確定。根據(jù)原始資料，該壩為中壩，壩頂無交通要求，故該壩壩頂寬度擬定為 10m。本次設(shè)計(jì)不考慮地震情況。 Y＝ R＋ e＋ A 式中： Y— 壩頂超高， m； R— 最大波浪在壩坡上的爬高， m； e— 最大風(fēng)雍水面高度， m； A— 安全加高， m； （ 1）最大波浪在壩坡上的爬高 R 平均爬高值 Rm 按下式計(jì)算： 7 （ 31） 式中： Rm— 平均波浪爬高， m； KΔ — 斜坡的糙率滲性系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型查得； KW— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)； hm、 Lm— 波浪的平均波高和平均波長(zhǎng)， m，按莆田試驗(yàn)公式確定； m— 坡度系數(shù)。正常情況采用 50 年一遇風(fēng)速或多年最大風(fēng)速的 — 倍，校核情況采用多年平均最 大風(fēng)速。 D－吹程，相應(yīng)于設(shè)計(jì)洪水位的吹程為 5500m，相應(yīng)于校核洪水位的吹程為 7500m。 Lm =2LL=(1/) (gD/V2)1/ V2/g = (1/) ( 5500/)1/ =（ m） 已知設(shè)計(jì)洪水位 ，由附圖 6Ⅰ Ⅰ壩線工程地質(zhì)剖面圖查得，壩底高程取在 處，則壩前水深 H==，水域平均水深 Hm=； h/Hm= 查得： hp/hm= hm= hp /=（ m） 2）斜坡的糙率透性系數(shù) KΔ 根據(jù)護(hù)面類型采用砌石時(shí)的 KΔ =～ ，取 KΔ =。 4）平均波浪爬高 Rm 將 hm=； Lm=； KΔ =； KW=； m=，代入公式 31： 8 2 ????mR =（ m） （ 2）最大風(fēng)壅水面高度 e 計(jì)算公式： (32) 式中： K— 綜合摩阻系數(shù)，取 106； β — 計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角，取 0176。 （ 4）壩頂超高 Y 將所求得 Rm=， e=， A=，代入公式 32： Y 設(shè) =++=（ m） 2. 校核洪水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高 計(jì)算過程同正常運(yùn)用情況。對(duì)施工質(zhì)量良好的土石壩，壩體沉降值約占?jí)胃叩?%～ %。則施工高程為 ＋（ ） %＝ ，取為 772m。 正常情況下壩頂應(yīng)高出靜水位 ，在非常運(yùn)用情況下，壩頂不低于靜水位。 所以，設(shè)防浪墻頂高程為 ，防浪墻高 ，壩體沉降值 m ，壩頂高程為，壩基高程為 ，最大壩高為 。壩坡可以分段設(shè)置，每段 10～ 30m，從上而下逐段放緩，相鄰坡率差值取 或 ，碾壓式土壩的上游邊坡一般有較好的護(hù)坡，最多設(shè)置 1～ 2 條馬道，馬道寬～ ，故本設(shè)計(jì)初擬上游壩坡由上而下為： 1:、 1:、 1:；分別在高程 和 處設(shè)置 2 級(jí)馬道，寬 。故本設(shè)計(jì)下游壩坡由上而下為： 1:、1:、 1:、 1:、 1:；分別在高程為 、 、 、 處設(shè)置馬道，寬 。 壩頂構(gòu)造如圖 所示。土石壩的防滲體包括土質(zhì)防滲體和人工材料防滲體，已建 工程中以土質(zhì)防滲體居多，故本設(shè)計(jì)選取土質(zhì)心墻 10 防滲體。 SL2742020 中 規(guī)定：土質(zhì)防滲體斷面應(yīng)滿足滲透比降、下游浸潤(rùn)線和滲透流量的要求，應(yīng)自上而下逐漸加厚，兩側(cè)邊坡一般在 1:～ 1: 之間，頂部的水平寬度不宜小于 ，心墻底部厚度不宜小于水頭的 1/4； 規(guī)定：土質(zhì)防滲體頂部設(shè)有防浪墻時(shí)，防滲體頂部高程不得低于正常運(yùn)用的靜水位； 規(guī)定：土質(zhì)防滲體頂部應(yīng)設(shè)保護(hù)層，保護(hù) 層厚度（包括上游護(hù)坡墊層）應(yīng)不小于該地區(qū)的凍結(jié)和干燥深度，還應(yīng)滿足施工機(jī)械的需要。 心墻與上、下游壩體之間，應(yīng)設(shè)置足夠厚度的過渡層或反濾層，以防滲流將心墻粘土顆粒帶走，并利于與壩殼緊密結(jié)合。反濾層一般由 1～3 層級(jí)配均勻、耐風(fēng)化的砂、礫、卵石或碎石構(gòu)成，每層粒徑隨滲流方向而增大。本設(shè)計(jì)采取 3 層反濾層形式： d1=— 1mm 厚 ， d2=1— 5mm 厚 ， d3=5— 20mm 厚 。 壩基防滲 土石壩修建在砂卵石地基上時(shí)，地基的承載力通常是足夠的，而且地基因壓縮產(chǎn)生的沉降量一般也不大。土石壩滲流控制的基本方式有垂直防滲、水平防滲和排水減壓。 垂直防滲可采取黏性土截水槽、混凝土截水墻、混凝土防滲墻、水泥黏土灌漿帷幕等基本形式 。 由壩線地質(zhì)地形剖面圖分析可知，砂礫石厚度 左右，未 超過 20m，所以采用黏性土截水槽，開挖邊坡 1:，底部高程 ，槽頂與心墻同寬。在截水槽兩側(cè)邊坡鋪設(shè)反濾層，以免槽內(nèi)回填土顆粒被滲透水流帶走，構(gòu)造同防滲墻反濾層。左岸單薄分水嶺采用井點(diǎn)排水。 壩體排水 排水 設(shè)備是土石壩的一個(gè)重要組成部分。 設(shè)計(jì)壩體排水設(shè)備需綜合考慮壩型、壩基地質(zhì)、下游水位、氣候和施工條件等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。 常見的排水形式有：棱體排水、貼坡排水、褥墊排水和 組合式排水，另外還有網(wǎng)狀排水帶、排水管和豎式排水體等形式。 表 內(nèi)容 形式 棱體排水 貼坡排水 優(yōu)點(diǎn) 能夠降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹，保護(hù)壩坡不被沖刷，增加壩坡的穩(wěn)定性。 優(yōu)點(diǎn) 用石料較多，造價(jià)較高，與壩體施工有些干擾。 綜合以上排水體特點(diǎn)，故采用棱體排水形式。在排水棱體與壩體及壩基之間設(shè)反濾層二層，一層厚 ，二層厚 。 護(hù)坡及壩坡排水 為保護(hù)土石壩壩坡免受波浪淘刷、冰層和漂浮物的損害及降雨沖刷，防止壩體土料發(fā)生凍結(jié)、膨脹和收縮，以及人畜破壞等，需設(shè)置護(hù)坡結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)上游壩坡選取雙層干砌石護(hù)坡厚 ，干砌石下設(shè)碎石墊層厚 ，護(hù)坡范圍：上至壩頂，下至死水位以下 ，