水工建筑物课程设计
水工建筑物课程设计
目录第一章基本资料 (3)1.1 工程概况 (3)1.2 工程规模 (3)1.3 流域概况 (3)1.4 气象资料 (4)1.5 水文资料 (4)1.5.1洪水 (4)1.5.2泥沙 (5)1.5.3河道水位流量关系曲线 (5)1.6 地质资料 (7)1.6.1坝址区工程地质概况 (7)（1）地形地貌 (7)（2）地层岩性 (7)1.6.2坝址基岩物理力学参数 (8)第二章工程总体布置 (9)第三章溢流坝坝体设计 (11)3.1 泄流方式选择 (11)3.2 洪水标准的确定 (11)3.3 流量的确定 (11)3.4 单宽流量的选择 (11)3.5 孔口净宽的拟定 (12)3.6 定型水头的确定 (12)3.7 堰型的确定 (12)3.7.1顶部曲线段 (12)3.7.2 反弧段设计 (14)3.8 确定上游水位 (14)3.9 消能防冲设计 (16)3.9.1确定消能形式 (16)3.9.2消力池设计 (17)（1）护坦构造 (17)（2）消力池长的确定 (18)3.10溢流坝稳定分析 (18)第四章冲沙闸设计 (23)4.1 冲沙闸尺寸设计 (23)4.1.1泥沙止动流速的计算 (23)4.1.2冲沙流速的计算 (23)4.1.3沉沙槽尺寸的计算 (24)4.1.4闸墩设计 (25)4.1.5胸墙设计 (25)4.1.6工作桥尺寸拟订 (26)4.1.7冲砂闸门 (26)4.2 冲沙闸防渗设计 (26)4.3 冲沙闸闸室稳定验算 (27)4.4消能防冲设计 (31)4.4.1消力池长度计算 (31)4.4.2消力池深度 (33)4.4.3消力池底板厚度计算 (33)4.4.4排水设备 (34)4.4.5止水设计 (35)4.4.6上下游岸坡防护 (35)第五章进水闸设计 (36)5.1 基本资料 (36)5.1.1基本尺寸确定 (36)5.1.2基本高程确定 (36)5.2 水力计算 (37)5.2.1过闸流速确定 (37)5.2.2水头损失计算 (37)5.2.3进水闸过流能力验算 (38)第六章细部构造设计 (39)6.1 坝顶构造 (39)6.2 坝体的分缝 (39)6.3 止水设计 (39)6.4混凝土标号分区 (40)6.5 坝体排水 (42)6.6 廊道系统 (42)6.5.1 坝基灌浆廊道 (43)6.5.2 检查及坝体排水廊道 (43)第七章地基处理设计 (44)7.1 清基开挖 (44)7.1.1 开挖原则 (44)7.1.2 开挖设计 (44)7.1.3 坝基清理 (44)7.2 坝基加固 (44)7.3 防渗排水 (45)7.3.1 帷幕灌浆 (45)（1）帷幕灌浆目的 (45)（2）帷幕灌浆范围 (45)（3）帷幕灌浆设计 (46)7.3.2 坝基排水 (47)7.4 软弱带处理 (47)7.4.1 断层破碎带的危害 (47)7.4.2 断层破碎带处理措施 (47)第一章基本资料1.1 工程概况朱家滩水电站选择枢纽布置在朱家滩村上游300m的渭河主干流上，上游距小水河汇入口1.8km。
水工建筑物课程设计
重力坝设计第一章基本资料1.1基础数据由图1-1下游水位流量关系曲线可知当流量为零时，水位为1253m，即河床高程为1253 m。
假设向下开挖地基3 m，则坝基面高程为1253-3=1250 m。
图1-11.2工程等别经查表1-1（课本P10），由水库总库容为1490万m3(0.149亿 m3)可判断该工程为中型Ⅲ级工程；由灌溉面积6.28万亩可判断该工程为中型Ⅲ级工程；由电站装机容量为2×250=500kw<1万kw可判断为小（2）型Ⅴ级工程。
对于综合利用的水利水电工程，其工程等别应按其中最高等别确定，所以该工程为中型Ⅲ级工程。
我们所设计的建筑物为大坝，属永久性水工建筑物，查表1-2（课本P10）可得该大坝属于3级主要建筑物，再查表1-3（课本P11）可得该水工建筑物的结构安全级别为Ⅱ级。
1.3坝基的力学参数由于岩体较完整，有一定强度，抗滑、抗变形性能受结构面和岩石强度控制，可根据表1-4（《混凝土重力坝设计规范》坝基岩体工程地质分类及岩体力学系数表）判断该坝基岩体的工程地质分类为中硬岩Ⅲ等。
从而根据规范可查得混凝土与坝基接触面的抗剪断参数为：''1.10~0.90, 1.10~0.70()f c Mpa ==，抗剪参数为：0.65~0.55f =。
1.4水文条件本枢纽属于中型Ⅲ等工程，永久性建筑物为3级，按规范要求，采用50年一遇洪水设计，500一遇洪水校核。
1.4.1淤积高程的确定该工程多年平均输沙量为3.57万吨，本工程考虑正常运行期为30年，查得淤沙的饱和容重为19.5KN/m3,则淤积库容为：43.5710309.853.8m 19.5m V r ⨯⨯⨯===3万由图1-2查得相对应的淤积高程为1265m,淤沙高度为1265-1250=15m,由于淤积库容相对于总库容很小，故可不设排沙系统。
1.4.2死水位及死库容的确定在满足一定生态要求的条件下，死水位越低死库容越小，兴利库容越大，经济效益越高，所以一般死水位取略高于淤积高程，即取1270m 。
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一、主要建筑物型式的选择1、确定枢纽的建筑物组成本水利枢纽工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。
故枢纽组成建筑物应包括：挡水建筑物、泄水建筑物、水电站建筑物、输水建筑物、其他建筑物。
2、确定工程等别和建筑物级别枢纽工程的等别：根据水利部、原能源部颁布的水利水电工程的分等分级指标，考虑到本枢纽工的任务和资料的某些要求，同时由于坝址处河床较窄，河道陡，调蓄能力低、汇流快，汛期洪峰流量大等因素，枢纽工程等别定为I等。
水工建筑物的级别：永久性主要建筑物为1级，永久性次要建筑物为3级。
3、建筑物型式选择（1）挡水建筑物型式的定性选择在岩基上修建挡水坝有三种基本类型：重力坝、拱坝、土石坝。
通过对各种坝型的定性比较，综合考虑建筑材料、地形、地质自然条件、应用要求、施工条件后认为：拱坝对地形、地质的要求较高，理想地形是，左右两岸对称，岸坡平顺无突兀，在平面上向下游收缩的河谷段，坝端下游侧要有足够的岩体支撑，岸坡稳定，本工程中两岸山坡为第四系覆盖层，且左右岸各有走向互相垂直的二组陡倾角节理，约35˚~90˚，是修建拱坝的不利条件；土石坝的修建考虑充分利用当地建筑材料，虽然坝区附近砂石料易解决、且符合规范要求，但坝址处缺乏筑坝的土料，故土石坝方案不可取；考虑到坝址附近对外交通方便，当地砂石料可充分利用，重力坝对地形、地质条件适应性强，故选择混凝土重力坝方案。
（2）泄水建筑物型式的定性选择泄水重力坝既要挡水又要泄水，其泄水方式有坝顶溢流和坝身泄水孔泄水。
设计泄水重力坝，除应满足稳定和强度要求外，还需要根据洪水特性、水利枢纽布置、地形地质等问题确定其位置等的选择。
坝身泄洪是经济的，表面溢流孔泄流能力大，又具有较大的超泄潜力，宜优先考虑；深水泄水孔虽然泄流能力不及表面溢流孔，但进水口淹没在水面下，放水条件好、给水库的运用带来了很大的灵活性，可提高水库的利用率和安全度。
表面泄水孔具有排沙、放空水库、导流等功能，表面泄水孔泄流能力大、可以选择不同的溢流堰顶高程，故本工程的泄水建筑物选择兼有表面溢流孔和深水泄水孔。
《水工建筑物》课程设计
前进闸设计计算说明书学号: 41专业: 水利水电工程姓名: 黄文浩指导教师: 潘起来2014年12 月15日目录第一章设计资料和枢纽设计 (4)1.设计资料 (4)2.枢纽设计 (5)第二章闸孔设计 (6)1.确定闸室结构型式 (6)2.选择堰型 (6)3.确定堰顶高程及孔口尺寸 (6)第三章消能防冲设计 (10)1.消力池设计 (10)2.海漫的设计 (12)3. 防冲槽的设计 (13)第四章地下轮廓设计 (13)1.地下轮廓布置形式 (13)2. 闸底板设计 (14)3.铺盖设计 (14)4. 侧向防渗 (15)5. 排水、止水设计 (15)第五章渗流计算 (16)1.闸底板渗透压力计算 (17)2. 闸基渗透变形验算 (21)第六章闸室结构布置 (21)1. 闸室的底板 (21)2. 闸墩的尺寸 (21)3. 胸墙结构布置 (21)4. 闸门和闸墩的布置 (22)5. 工作桥和交通桥及检修便桥 (22)6. 闸室分缝布置 (23)第七章闸室稳定计算 (24)1.闸室抗滑稳定计算 (24)2. 闸基应力计算 (27)参考文献 (28)第一章设计资料和枢纽设计1、设计资料工程概况前进闸建在前进镇以北的团结渠上，是一个节制闸。
本工程等别为Ⅲ等，水闸按3级建筑物设计。
该闸有如下的作用：（1）防洪。
当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵团结渠下游两岸的底田，保护下游的农田和村镇。
（2）灌溉。
灌溉期引胜利河水北调，以灌溉团结渠两岸的农田。
（3）引水冲淤。
在枯水季节，引水北上至下游红星港，以冲淤保港。
规划数据（1）团结渠为人工渠，其断面尺寸如图1所示。
渠底高程为，底宽50m，两岸边坡均为1：2 。
（比例1：100）图1 团结渠横断面图（单位：m）（2）灌溉期前进闸自流引胜利河水灌溉，引水流量为300sm/3。
此时相应水位为：闸上游水位，闸下游水位；冬春枯水季节，由前进闸自流引水至下游红星港，引水流量为100sm/3，此时相应水位为：闸上游水位，闸下游水位。
水工建筑物课程设计
第一章基本资料1.1 工程概况某水库是一座以农业灌溉为主兼顾生活、工业和防洪功能的中型水利工程。
水库总库容3594.0万m3，兴利库容2701.0万m3。
水库建成后，每年可供水4858.4万m3。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供当地工农业用水和城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)，水库工程为Ⅲ等工程。
水库枢纽工程主要建筑物大坝为3级建筑物。
临时建筑物导流围堰、导流隧洞为5级建筑物。
施工期下游无供水要求，无须考虑通航、过木问题。
2.1 气象水文资料水库位于某江上游右岸一级支流上，属珠江流域西江水系，河流大致呈西南～东北向。
2.1.1气象流域是典型的高原季风气候，其特点是：冬无严寒，夏无酷暑，干湿季分明，春暖干旱，秋凉湿润，日照丰沛。
流域内水汽主要来源于印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流和太平洋东南季风带入的丰沛水汽。
根据气象站的资料统计，多年平均气温13.4℃，极端最高气温33.9℃，极端最低气温-14.9℃，最热月平均气温19.4℃(7月)，最冷月平均气温5℃(1月)；多年平均日照2183.4小时，日照百分率为49%；多年平均相对湿度72%，多年平均风速3.4m/s，多年最大平均风速为19m/s，最大风速25m/s；全年主导风向南南西(SSW)；20cm蒸发器多年平均蒸发量2051.8mm；多年平均气压80.18kPa。
霜冻期最长可达198天，多年平均147天，对农作物的生长有所不利。
2.1..2 年径流流域内设有雨量站。
水库的设计径流成果，如表1所示。
表1 水库设计年径流成果表单位：万m3年内分配采用典型年法。
按各月所占比值计算得各月的相应径流，如表2所示。
表2 水库径流设计代表年年内分配成果表单位：万m32.1.3 洪水3310～11月为汛后期，11～4月为枯期。
枯期施工导流标准根据有关规范，确定为5年一遇，即P=20%。
水工建筑课程设计
水工建筑课程设计一、引言水工建筑是土木工程的一个重要分支，主要涉及水利工程、水处理工程和港口工程等领域。
水工建筑课程设计旨在培养学生对水工建筑的理论知识和实践技能的掌握，以及解决水工建筑问题的能力。
本文将以水工建筑课程设计为标题，介绍该课程的教学内容和设计要点。
二、课程目标水工建筑课程的目标是培养学生对水工建筑的基本概念、原理和设计方法的理解，能够运用相关知识解决水工建筑问题，并具备设计水工建筑的能力。
课程设计旨在通过理论教学、实验实践和案例分析等方式，帮助学生全面掌握水工建筑的基本知识和技能。
三、课程内容1. 水工建筑概论：介绍水工建筑的基本概念、发展历程和应用领域，使学生对水工建筑有一个整体的认识。
2. 水力学基础：讲授水力学的基本理论和公式，包括流体静力学、流体动力学和水力机械等内容，为后续水工建筑设计打下基础。
3. 水工结构力学：介绍水工建筑结构的基本力学原理和计算方法，包括材料力学、结构力学和有限元分析等内容，培养学生进行水工建筑结构设计的能力。
4. 水工材料与施工技术：介绍水工建筑常用的材料及其性能，包括混凝土、钢筋、水泥和岩石等，以及水工建筑的常见施工工艺和技术要点。
5. 水工建筑设计：通过案例分析和实际工程项目，教授水工建筑设计的方法和步骤，培养学生的设计思维和创新能力，使其能够独立完成水工建筑设计任务。
6. 水工建筑安全与环境保护：介绍水工建筑的安全管理和环境保护要求，培养学生的安全意识和环境保护意识，提高水工建筑项目的安全性和可持续性。
四、课程设计要点1. 教学方法：采用理论教学、实验实践和案例分析相结合的教学方法，注重理论与实践的结合，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
2. 实践环节：设置实验课和实习实训环节，让学生亲自参与水工建筑的实践操作和工程项目，加深对理论知识的理解和应用。
3. 项目设计：要求学生参与实际水工建筑项目的设计，包括设计方案的制定、计算分析和施工图纸的绘制等，培养学生的设计能力和团队合作精神。
水工建筑物课设
1.水闸根本设计资料1.1.根本资料1.1.1工程概况东风渠起自魏县北寨村南卫XX岸，经广平、肥乡，于曲周县城南入滏阳河，是黑龙港流域老沙河系的较大排水渠之一，担负东风渠以XX区排涝任务，排涝控制流域面积765k m2。
东风渠兼有输水任务，主要引蓄黄河水和卫河水，为XX市水网、魏县“梨乡水城〞及下游黑龙港地区提供灌溉用水和环境用水。
东风渠也是引黄入冀补淀输水渠道的重要组成局部。
1..2工程地质工程区位于XX平原南部，地势根本平坦开阔，总体自东南向西北略倾。
该段渠道水流方向亦由东南流向西北。
两岸地面高程45.75～55.10m，渠底高程为43.78～46.66m，现状渠道河口宽度为46～72m。
岸坡存在冲蚀、坍塌现象，渠底多处坑洼不平。
渠底浅部多分布有淤泥和杂物，厚度约0.5～1.0m。
1.1.3水文规划资料本水闸合理使用年限为50年,设计排沥流量为83.2m3/s，引黄设计流量为58m3/s，上游设计排沥水位为44.82m，下有设计排沥水位为44.72m，上游引黄设计水位为44.08m，下游引黄设计水位44.03m，蓄水位为46.02m，河底高程为40.30m，渠底宽度为17m，边坡顶部高程为48.5m。
1.2设计标准本水闸主要建筑物级别为3级，水闸等级为四级，闸室康华稳定平安系数，根本组合时［k］不小于1.20，特殊组合时［k］不小于1.05。
本水闸本身并无交通要求，考虑到农田耕作及水闸自身施工运行要求设人行便桥。
1.3设计任务1.3.1闸孔设计包括闸孔型式与尺寸，闸底板型式及高程。
1.3.2消能防冲设计包括消力池、海漫、防冲槽型式与尺寸，上下游护坡湖底等。
1.3.3 防渗排水包括地下轮廓线设计，渗流计算，抗渗稳定验算，反滤层设计等。
1.3.4闸室构造设计布置，分缝，止水布置，闸室稳定计算。
1.3.5两岸建筑物设计包括闸室与上下游连接与两岸岸坡的连接，侧向防渗设计与验算。
2.闸孔设计2.1闸孔型式确实定此处东风渠上建一排水闸，无通航要求，因此底板采用宽顶堰式水平底板。
水工建筑物课程设计
水工建筑物课程设计一、引言水工建筑物是指用于控制、利用和改变水资源的工程构筑物，广泛应用于水利工程、水资源管理和环境保护等领域。
水工建筑物课程设计旨在培养学生掌握水工建筑物的设计原理、方法和技术，为实际工程项目的设计和施工提供理论和实践基础。
本文将从水工建筑物的概念、分类、设计原理以及实际案例等方面进行探讨。
二、水工建筑物的概念和分类水工建筑物是指用来改变水流动状态、控制水体运动、调节水位、提供水资源利用和保护环境的工程构筑物。
按照功能和用途的不同，水工建筑物可以分为以下几类：1. 水坝：用于拦截、堵塞水流，形成水库，储存水资源，供应生产和生活用水。
常见的水坝有重力坝、拱坝、土石坝等。
2. 水闸：用于控制水流量、调节水位、分洪、排涝等。
水闸根据结构形式可以分为移门式水闸、斗门式水闸等。
3. 泵站：用于提升、输送水体，供应特定区域的用水需求。
泵站通常包括水泵、输水管道、控制设备等。
4. 渠道：用于引导和分配水流，向特定地区输送水源。
渠道可以分为主渠、支渠、排水渠等。
5. 塘坝：用于水库蓄水、灌溉和养殖。
塘坝一般是由土石材料构筑而成，根据不同的用途可以有不同的形状和尺寸。
三、水工建筑物的设计原理水工建筑物的设计需要考虑多个因素，包括水文学、土力学、结构力学、材料力学等知识。
设计过程需要遵循以下原则：1. 安全性原则：水工建筑物必须具备足够的强度和稳定性，能够承受水压、水流、地震等外力作用。
2. 经济性原则：水工建筑物的设计应尽量减少成本，提高效益。
在满足安全要求的前提下，选取合适的材料和结构形式，降低建设和维护成本。
3. 可持续性原则：水工建筑物的设计应考虑环境保护和资源利用的问题，减少对自然环境的影响，提高水资源的利用效率。
四、水工建筑物设计实例以某水库大坝设计为例，介绍水工建筑物的设计过程和要点：1. 水文数据分析：收集并分析水文数据，包括降雨量、径流量、洪水过程等。
确定设计洪水位和设计洪水量。
水工建筑物水闸课程设计
水工建筑物水闸课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握水工建筑物水闸的基本概念、结构形式、工作原理和设计要求。
具体包括：1.知识目标：（1）能够正确理解水闸的定义、分类和功能；（2）熟悉水闸的主要结构组成及其作用；（3）掌握水闸的工作原理和设计要求。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识分析和解决实际工程问题；（2）具备一定的绘图和计算能力，能够阅读和理解水闸设计图纸。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对水工建筑物的兴趣和热爱，提高学生的工程意识；（2）培养学生团队协作、自主学习和创新思维的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.水闸的基本概念：介绍水闸的定义、分类和功能，使学生了解水闸在水工建筑物中的重要性。
2.水闸的结构组成：讲解水闸的主要结构组成，包括上游连接段、下游连接段、闸室、工作闸门、启闭设备等，并分析各部分的作用。
3.水闸的工作原理：阐述水闸的工作原理，包括上游水位上升、下游水位下降、闸门开启和关闭等过程，使学生掌握水闸的运行规律。
4.水闸的设计要求：介绍水闸设计的主要依据和原则，包括结构稳定性、泄洪能力、过船条件等，为学生后续学习水闸设计打下基础。
5.案例分析：分析一些典型的水闸工程案例，使学生更好地理解和运用所学知识。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用多种教学方法相结合的方式：1.讲授法：教师讲解水闸的基本概念、结构组成、工作原理和设计要求，引导学生掌握知识点。
2.案例分析法：通过分析典型水闸工程案例，使学生更好地理解和运用所学知识。
3.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生团队协作和创新思维的能力。
4.实验法：安排学生参观水闸工程，亲身体验水闸的运行原理，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的水工建筑物水闸教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
水工建筑物课程设计完整版
《坝工课程设计》平山水利枢纽设计计算说明书姓名班级：学号：指导老师：完成时间：目录1 基本资料及设计数据 (1)1.1基本资料 (1)1.2设计数据 (2)2 枢纽布置 (4)2.1 枢纽的组成建筑物及等级 (4)2.2各组成建筑物的选择 (4)2.3 枢纽总体布置方案的确定 (5)3 土石坝设计 (6)3.1坝型选择 (6)3.2坝体剖面设计 (7)3.3防渗体设计 (8)3.4 坝体排水设计 (9)3.5 反滤层和过渡层 (9)3.6 护坡设计 (11)3.7 顶部构造 (11)3.8 马道和坝顶、坝面排水设计 (11)3.8 地基处理及坝体与地基岸坡的连接 (12)3.9 渗流计算 (12)3.10 坝坡稳定计算（只作下游坡一个滑弧面的计算） (14)4 溢洪道设计 (16)4.1 溢洪道路线选择和平面位置的确定 (16)4.2 溢洪道基本数据 (16)4.3 工程布置 (16)4.4溢洪道水力计算 (17)4.5构造设计 (2)4.6地基处理及防渗 (2)5 设计成果说明 (8)附图一：枢纽布置平面图 (8)附图二：坝轴线处地质剖面图 (8)1 基本资料及设计数据1.1基本资料1.1.1概况平山水库位于Ｇ县城西南３公里处的平山河中游，该河系睦水的主要支流，全长28公里，流域面积为556平方公里，坝址以上控制流域面积431平方公里；沿河道有地势比较平坦的小平原，地势比较平坦的小平原，地势自南向东由高变低．最低高程为62.5m左右；河床比降3 ‰,河流发源于苏塘乡大源锭子，整个流域物产丰富，土地肥沃，下游盛产稻麦，上游蕴藏着丰富的木材，竹子等土特产．由于平山河为山区性河流，雨后山洪常给农作物和村镇造成灾害，另外，当雨量分布不均时，又易造成干旱现象，因此有关部门对本地区作了多次勘测规划以开发这里的水利资源。
1.1.2枢纽任务枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪，航运，养鱼及供水等任务进行开发。
水工建筑课程设计
水工建筑课程设计一、引言水工建筑作为土木工程的重要分支，是指利用水力学原理和土木工程知识，进行水利工程的规划、设计、施工和维护的工作。
水工建筑课程设计旨在培养学生在水利工程领域的专业能力，使其能够独立完成水利工程的设计和实施。
二、课程目标1. 熟悉水工建筑的基本理论和方法，掌握水工建筑的设计原理和规程；2. 能够运用水工建筑的理论和方法，解决实际工程中的问题；3. 具备水工建筑的设计和施工能力，能够独立完成水工建筑工程项目；4. 培养学生的团队合作能力和创新意识，使其能够适应不同的工作环境和需求。
三、课程内容1. 水工建筑基础知识1.1 水工建筑的概念和分类1.2 水工建筑的基本原理和设计要点1.3 水工建筑的施工工艺和质量控制1.4 水工建筑的监测和维护2. 水工建筑的设计方法2.1 水工建筑设计的基本步骤2.2 水工建筑设计的理论模型和计算方法2.3 水工建筑设计的软件工具和技术手段2.4 水工建筑设计的经济性和可行性评价3. 水工建筑工程实践3.1 水工建筑工程的调研和勘测3.2 水工建筑工程的方案设计和施工图设计3.3 水工建筑工程的施工和监理3.4 水工建筑工程的验收和维护四、课程教学方法1. 理论讲授：通过教师讲解、案例分析等形式，传授水工建筑的基本理论和设计方法。
2. 实践操作：组织学生进行水工建筑的实际操作和设计实践，培养其实际操作能力和创新意识。
3. 实验教学：组织学生进行水工建筑相关实验，加深对水工建筑原理和方法的理解和掌握。
4. 课程论文：要求学生根据课程内容，撰写水工建筑相关的课程论文，提高其论文写作能力和学术研究能力。
五、课程评估与考核1. 平时成绩：包括课堂表现、实验报告、课程论文等。
2. 期末考核：包括理论考试和实践操作考核。
3. 课程设计：要求学生完成一个水工建筑工程项目的设计和报告，综合考察学生的综合能力和实际操作能力。
六、课程资源1. 教材：《水工建筑设计与施工》、《水工建筑原理与设计》等。
水工建筑物课程设计汇本
目录第一章基本料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1第二章体坡面定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第一体坡面定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第二荷算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10第三章抗滑定剖析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13第四章力剖析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15第五章部构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16第六章地基理与两岸接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24第一地基理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24第二重力与两岸接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26第一章基本资料（一）工程概略顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、返乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘陵区，最窄处仅 10 余公里。
经过礼河、洲河及输沟渠道，可通向唐山市；经返乡河、陡河可通秦皇岛市。
为解决唐山市、秦皇岛市两地域用水，国家决定修筑顺河水库。
顺河水库位于河北省唐山、承德两地域交界处，坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上，控制流域面积33700 平方公里，总库容为25.5 亿立方米。
水库距迁西县城35 公里，有公路相通。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等构成，水库主要任务是调理水量，供天津市和唐山地域工农业及城市人民生活用水，联合引水发电，并兼备防洪要求，尽可能使其工程提早完工获取利润，尽早建成。
依据水库的工程规模及在公民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为I 级建筑物，其余建筑物按 II 级建筑物考虑。
（二）水文剖析（1）. 年径流：顺河水量较充足，顺河站多年均匀年径流量为 24.5 亿立方米占全流域的 53%，年内分派很不均匀，主要集中在汛期七、八月份。
丰水年时占整年50~60%，枯水年占 30~40%，并且年际变化也很大。
（2）. 洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大涨落快速的特色，据检查近一百年来有六次大水，此中 1883 年最大，由红痕估量洪峰流量约为24400—27400m3/s, 实测的 45 年资猜中最大洪峰流量发生在1962 年为18800m3/s。
水工建筑物课程设计38746219.doc
水工建筑物课程设计重力坝编写：田明武水工教研室2009年一、设计要求：（一）题目：混凝土实体重力坝（二）内容：1、拟定溢流重力坝（或非溢流重力坝）的典型剖面2、确定溢流坝段前缘宽度、堰顶高程，拟定溢流孔口尺寸。
3挑流消能计算。
4、进行一个典型剖面的稳定分析及强度验算。
（1）稳定分析计算采用抗剪强度公式。
（2）强度验算只计算坝基面的边缘应力。
并考虑扬压力及不考虑扬压力分别计算。
5、绘制1#工程图一张（白图纸或50×75cm方格纸），至少包括大坝平面图，下游主视图，一个或两个典型剖面图及横缝止水细部图。
6、编写说明书，整理计算书。
（二）任务：1、设计内容中1、2、3、5、6每人必须全部完成。
2、设计内容中第4项内容，一大组内可分为两组计算，一组计算溢流重力坝，一组计算非溢流重力坝。
（三）时间：整个课程设计时间为一周，其中设计、计算部分应在三天内完成，其余时间用来绘制工程图，编写说明书，整理计算书。
二、基本资料（一）气象资料本坝址位于四川仁寿县境内的鲫江上，流域内多年平均气温17.13℃，最高气温43℃，最低气温-4℃，霜期在11-2月间，约100天，每次霜期约为3-4天。
流域内雨量充沛，多年均雨日121天，多年平均降雨量1036.3mm，雨量年内分布不均，7-8月雨量占全年总雨量的50%左右。
流域内多年平均最大风速为20m/s。
（二）地形、地质坝址位于仁寿县鲫江上游峡谷地段，由于地质构造运动及长期风化剥蚀，库区多为平顶圆丘及丘陵间凹地，坝址处河谷不对称，谷地宽约为40m，覆盖层厚度小于3m。
库区位于龙泉山背斜末端仁寿背斜西翼轴以东，属于中生代上侏罗纪、白垩纪地层以及新生代第四纪沉积。
坝址区地质构造处于仁寿背斜西翼的单斜层上，地层平缓，一般倾角5-8°。
坝址属白垩纪嘉定统，为砖红色细粒、中细粒泥质、钙质胶结的块层砂岩。
岩层一般强度不高，易风化，风化层深度5-7m。
坝址地震设计烈度为7度。
《小型水工建筑物设计》课程标准
《小型水工建筑物设计》课程标准一、前言（一）课程基本信息1.课程名称：小型水工建筑物设计2.课程类别：专业核心课3.课程编码：0210044.学时：605.适用专业：水利工程专业（二）课程性质1.地位：水工建筑物课程是水利工程专业的核心专业课，是大部分学生将来工作必须掌握的专业技能。
2.作用：《水工建筑物》课程是以水利工程各类水工建筑物为对象，依其各自施工技术、施工组织特征，使学生掌握常见水工建筑物的工作特点、型式、构造及设计基本理论和方法，解决一般水利工程施工过程中的相关设计、计算问题，为学生毕业后顶岗参与水利工程及单体水工建筑物的初步设计、施工现场的技术、组织管理、监理、工程运行管理等工作奠定基础。
3.功能：该课程以“工程土力与地质”、“工程水文及水力计算”和“建筑材料”的学习为基础，同时与“水利水电工程施工”、“水利工程管理”以及“灌溉排水工程技术”等课程相衔接，打造学生的专业核心技能。
（三）课程标准的设计思路1.课程设置的依据本课程是根据教育部有关指导精神和意见，结合高职高专陕西省重点建设专业水利工程专业人才培养模式和课程体系、学院“四位一体”人才培养模式、教育部创新发展行动计划骨干专业建设等综合要求，在与校外企业专家共同制定的水利工程专业人才培养方案基础上设置的。
2.课程改革的基本理念该课程改革的基本理念为：以学生为主体，以职业岗位能力培养为核心，以学习目标为本位，以项目为载体、用任务训练职业岗位能力，采用工学交替，理论、实践、素质一体化的培养模式，凸显工学特色，追求创新与持续发展能力，实现受教育者的全面发展。
实行过程考核与终结考核相结合，保障培养目标的实现。
3.课程目标、内容制定的依据本课程立足于实际工作职业能力的培养，以实际水利工程设计任务为切入点，以水利行业职业资格标准为依据，构建课程内容和知识体系。
课程内容和知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业资格证书对知识、技能和素质的要求。
水工建筑物课程设计
网络教育学院《水工建筑物课程设计》水库混凝土重力坝设计1 项目基本资料1.1 气候特征根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14m/s，重现期为50年的年最大风速23m/s，吹程：设计洪水位 2.6km，校核洪水位3.0km 。
最大冻土深度为1.25m。
河流结冰期平均为150天左右，最大冰厚1.05m。
1.2 工程地质与水文地质1.2.1坝址地形地质条件（1）左岸：覆盖层2～3m，全风化带厚3～5m，强风化加弱风化带厚3m，微风化厚4m。
（2）河床：岩面较平整。
冲积沙砾层厚约0～1.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚3～6m。
坝址处河床岩面高程约在38m左右，整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。
（3）右岸：覆盖层3～5m，全风化带厚5~7m，强风化带厚1～3m，弱风化带厚1～3m，微风化厚1～4m。
1.2.2天然建筑材料粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2~3km均可开采，储量足，质量好。
粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。
砂石料满足砼重力坝要求。
1.2.3水库水位及规模①死水位：初步确定死库容0.30亿m3，死水位51.00m。
②正常蓄水位：80.00m。
1.3大坝特性表大坝特性表见表一。
表一：大坝特性表2 坝体布置及设计2.1 坝高计算根据大坝特性表资料，坝高H=坝顶高程-坝底高程=84.90-31.00=53.90m,为中坝。
2.2 挡水坝段剖面设计2.2.1 坝顶构造设计坝顶宽度取8%～10%坝高，且不小于3m，设计坝顶宽度取4.80m。
坝顶上游设置防浪墙，墙身采用与坝体连成整体的钢筋混凝土结构，高度取1.35m(按设计洪水位计算)，宽度取0.50m, 坝顶下游侧设拦杆。
2.2.2 坝底宽度计算根据大坝特性表资料，坝底宽度T=（84.90-31.00）×0.8=43.12m。
2.2.3 坝体检查排水廊道、排水管幕设计为了便于检查、观测和排除坝体渗水，在坝体高程65.00处设一检查兼作排水用的廊道，廊道断面采用城门洞形，宽度取1.5m，高度取2.5m，其上游侧至上游坝面的距离取0.05～0.07倍作用水头，且不小于3m，设计取4.00m。
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第一章基本资料1.1概况南岗土坝枢纽位于南岗河上，距南柳村三公里，控制流域面积517平方公里，流域主要为土石山区，岩石大部分为砂岩页岩及一部分石灰岩，其上覆盖有薄层黄土，水土流失严重。
枢纽以上河道长43千米，河道平均纵坡为2‰，枢纽以下流域主要为冲积平原，是重要的粮棉产区。
修建该枢纽的主要目的是灌溉、防洪、兼顾养鱼及乡镇企业供水。
1.2基本资料1.2.1）. 地形资料南岗河在坝址以上约3千米处进入一个葫芦形地带，至此河南岗河在该坝址以上河谷收缩，为一建坝的良好地形。
枢纽附近河谷基本对称，河床最低高程560.0米。
右岸有一天然冲沟，左岸有一山凹，此两处均可作为溢洪道的比较线路。
1.2.2）. 地质资料库区岩石均为砂页岩，左岸覆盖有厚层黄土，河底为细沙及砂卵石。
在枢纽附近，右岸为砂质砂岩，岩石质地坚硬，无断层裂隙，左岸高程102.5米以上为黄土，以下为砂岩。
黄土可溶盐含量约0.043%，并含有18%的钙质结核。
河库覆盖有细沙及砂卵石，细砂厚约一米，砂卵石最深处5米，下为砂岩。
坝基砂卵石浮容重10.5kN/m3，内摩擦角33.0°，粘结力为0，渗透系数1x10-2cm/s。
左岸壤土干容重15.0kN/m3，孔隙比0.818，含水量17%，比重2.75，塑限16.6%，塑性指数13.6，湿容重17.6kN/m3, 饱和容重19.5kN/m3，渗透系数4.5x10-4cm/s，内摩擦角23.3°，粘结力为22kPa。
1.2.3建筑材料（1）在坝址附近有足够的壤土可供开采，主要分布在左岸及上游小孤山处。
（2）壤土物理指标：干容重16.0kN/m3，饱和容重19.5kN/m3，比重2.72，塑限18.9%，塑性指数14.0，渗透系数9.76x10-5cm/s，内摩擦角20°，粘结力14kPa。
（3）枢纽附近分布有大量砂质砂岩，除表面风化部分外，内含新鲜基岩质地良好，湿容重26kN/m3，内摩擦角31°。
1.2.4 水文水利资料（1）多年平均年径流量760万m3。
（2）正常蓄水位640.50m，相应下游水位566.0m;（3）50年一遇设计洪峰流量215m3/s，设计洪水总量160万方。
（4）500年一遇校核洪峰流量320m3/s，校核洪水总量225万方。
（5）死水位570.0m；（6）水位~库容关系曲线如下表所示。
1.2.5 气象资料水库最大吹程2.8km；多年平均最大风速16m/s，多年平均最大冻土层深度0.64m。
1.2.6 其他资料（1）设计灌溉面积40.0万亩，灌区在左岸；（2）坝顶无交通要求；（3）灌溉引水涵管设计流量2.0m3/s，加大流量2.4m3/s.（4）坝轴线河床最低点高程560.0m.第二章枢纽布置2.1工程标准确定筑物为4级。
2.2枢纽总体布置1）坝型选择河库覆盖有细沙及砂卵石，细砂厚约一米，砂卵石最深处5米，下为砂岩，覆盖层最大为6m，开挖6m以下为岩基，为减小工程量，采用心墙坝。
并且由上述基本资料可以知道在坝址附近有足够的壤土可供开采，主要分布在左岸及上游小孤山处，即可满足就地、就近取材，节省大量水泥，木材和钢材，减少工地的外线运输量的要求确定采用土石坝。
由相对不透水或弱透水土料构成坝的防渗体，而以透水性较强的土石料组成坝壳和下游支撑体。
该坝设计为粘土心墙坝。
根据地形条件南岗河在坝址以上约3千米处进入一个葫芦形地带，枢纽附近河谷基本对称，至此河南岗河在该坝址以上河谷收缩，为一建坝的良好地形。
河床最低高程560.0米，右岸有一天然冲沟，左岸有一山凹，右岸坡度较缓，，左岸坡度较陡。
则确定坝址选在葫芦形地带收缩口处，溢洪道设在右岸天然冲沟处。
枢纽布置图如图1。
第三章土坝设计3.1剖面拟定(1)坝顶高程确定由水文水利资料：多年平均年径流量760万m3；正常蓄水位640.50m，相应下游水位566.0m;50年一遇设计洪峰流量215m3/s，设计洪水总量160万方；500年一遇校核洪峰流量320m3/s，校核洪水总量225万方；死水位570.0m；水位~库容关系曲线如下表所示。
内插法得：H设计洪水位=647.1m；H校核洪水位=649.7m坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和。
根据SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》规定:高度超过70m的为高坝。
根据碾压土石坝设计规范，其坝顶高程可取以下几种情况中的最大值坝顶超高计算由d=R+e+AR——波浪在坝坡上的设计爬高e——风浪引起的坝前水位壅高A——安全加高根据SL 319-2005《混凝土重力坝设计规范》对峡谷水库和平原水库分别介绍了适用公式。
因Vo<20m/s及D< 20km的山区峡谷水库。
波高hf,当gD/V2o = 20——250时，为累计频率5%的波高h5%根据官厅水库公式:R的计算根据官厅水库公式算出累计频率为5%的波高，则可根据h1%=1.24h5%h5%=0.0166V5/4D1/3=0.0166×165/4×2.81/3=0.0166×32×1.409≈ 0.906h 1%=1.24h 5%=1.24×0.748≈ 1.13m则R=h 1%=1.24h 5%≈ 1.13m e 的确定根据e=D mgH KW 22COS β K ——综合摩阻系数，取3.6ⅹ10-6W ——计算风速D ——吹程β=0°取Hm 等于正常蓄水位、H 校核洪水位、H 设计洪水位640.5m 时，则e=(2.8×103×3.6×10-6×162)/(2×9.8×89.7)= 0.0015mA 确定：d=1.83m非正常运行条件下的超高：d=1.53m设计水位加正常运行条件下的超高：H=647.1+1.83=648.93m正常蓄水位加正常运行条件下的超高：H=640.5+1.83=642.33m校核洪水位加非正常运行条件下的超高：H=649.7+1.53=651.23m正常蓄水位加非正常运行条件下的超高：H=640.5+1.53=642.03m综上H max =651.23m考虑到土质防渗体分区坝预留沉降量一般为坝高的1%。
这得坝高应为H=92.143.2结构设计3.2.1坝顶设计坝顶护面采用密实的干砌石以适应坝的变形，并对防渗体起保护作用，防止干裂和雨水冲蚀。
防止洪水漫过防浪墙，冲蚀坝顶材料，淘刷防浪墙底脚，使防浪墙倾倒，造成洪水漫顶而失事。
坝顶选用混凝土，对坝顶保护有一定好处。
坝顶上游侧宜设防浪墙，墙顶高于坝顶1.0-1. 2m。
防浪墙应坚固且不透水，用钢筋混凝土筑成，墙底应和坝体防渗体紧密连接。
为了排除雨水，坝顶面应向上、下游侧或下游侧倾斜，做3%的坡度。
根据SL-274-2001《碾压式土石坝设计规范》规定：高坝顶宽可选为10-15m，中低坝顶宽可选为5-10则该坝高坝坝顶宽度B=12m。
如图：3.2.2坝基防渗砂石料坝基中常用的防渗设施有截水槽、铺盖、混凝土防渗墙、灌浆帷幕。
该坝用铺盖防渗。
铺盖是均质坝体心墙或斜墙上游水平的延伸。
铺盖不能截断坝基透水层中的渗流，主要是延长坝基渗流的渗径，以控制渗透坡降和渗流量在允许的范围内。
铺盖面积大而厚度薄，地质不均匀时易断裂而使防渗效果不理想。
对于中低坝坝基，砂砾级配良好且渗透系数不很大时，只要施工质量良好，坝下游做好排水减压设施，是能够达到防渗要求的，所以多用于中、低坝做截水槽有困难或坝上游有天然的不透水层可利用的情况。
坝基为透水性很大的砂砾层或渗透稳定性很差的粉细砂时，则不宜采用铺盖；高坝由于水头大，铺盖的防渗效果也不显著。
铺盖土料的渗透系数应小于10-5cm/s,且至少要小于坝基透水层渗透系数的100倍以上，此坝周围的砂石料符合这一要求。
铺盖向上游伸展的长度一般最长不超过6—8倍水头，因为再增长防渗效果增加很少，所以确定铺盖的长度为3倍的水头。
铺盖的厚度，上游端按构造要求，不小于0.5m，故取厚度为0.6m。
向下游逐渐加厚使某断面处在顶、底水头差作用下其渗透比降在允许范围内，在与坝体防渗体连接处要适当加厚以防断裂。
铺盖上应设保护层，以防止蓄水前干裂、冻蚀和运用期的风浪或水流冲刷，铺盖底应设置反滤层保护铺盖土料不流失。
3.2.3坝坡对于土质防渗体的心墙坝，当下游坝壳采用堆石时，常用坡率为1:1.5—1:2.5，；上游坝壳采用堆石时，常用1:1.7—1:2.7。
常沿高度分成数段，每隔10—30m设一马道，马道宽度为2m，马道供休息和排水。
该坝坝高大于92.14m。
上下游坝壳均采用堆石，则采用下游率为1：1.5、1：2.0和1:2.5三级边坡，则采用上游率为1:2.7上游比下游稍缓。
在下游水位以下设置棱体排水。
如图：3.2.4护坡构造：土石坝上游坡面要经受波浪淘刷、顺坡水流冲刷、冰层和漂浮物等的危害作用；下游坡面要遭受雨水、大风、尾水部位的风浪、冰层和水流的作用以及冻胀、干裂等因素的破坏作用。
由资料得多年平均最大冻土层深度0.64m。
因此，上下游坝面必须设置护坡。
上游护坡采用人工砌石护坡。
下游坝坡上为干砌石护坡，其下游垫层时可不设排水沟系统。
由资料得多年平均最大冻土层深度0.64m。
位于严寒地区的豁性土坝坡，为使护坡不致因坝坡土冻胀而变形，应设防冻垫层，其厚度不得小于当地的冻结深度0.64m。
故其厚度取0.7m。
上下游边坡比〈6.5 1：2.7 1：26.5～32.64 1：2.7 1：2.532.64～62.64 1：2.7 1：2〉62.64 1：2.7 1：1.53.2.5坝基处理河库覆盖有细沙及砂卵石，细砂厚约一米，砂卵石最深处5米，下为砂岩，覆盖层最大为6m，开挖6m以下为岩基，为减小工程量，采用心墙坝，并且当地土料储量丰富，砂石料分布较广泛，故采用心墙坝可行。
其优点是断面小，但由于心墙两侧均为砂壳，而且要同时填筑，均衡上升，高差又不能太大（不宜超过0.5m），故施工干扰大。
3.2.6棱柱体排水设施：坝体排水用堆石棱柱体排水，在下游坝脚处用块石堆成的棱体。
可以降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护尾水范围内的下游坝脚不受波浪淘刷，还可与坝基排水相连接。
可发挥支撑坝体、增加稳定的作用。
棱体顶宽不小于1.0m,顶面超出下游最高水位的高度， 3、4级坝不小于0.5m，应保证浸润线位于下游坝坡面的冻层以下，因下游无水，故取棱体顶高3m,顶宽2m。
取内坡1:1.5.外坡1:2.0。
在棱体与坝体及土质地基之间均应设置反滤层。
3.2.7反滤层设计:根据SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》对心墙的渗透变形验算 : =(G s−1)(1−n)=(2.72−1)(1−0.412)=1.0114J=∆H⁄=(86.5−26.1)/18=3.36≤[J a]=4δ所以基本上满足要求，不会发生渗透变形但为了使心墙不发生渗透破坏，需要设置反滤层，反滤层的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。