均质坝1

课程设计

设计题目：温泉水库枢纽——挡水坝初步设计

学院：水利与土木工程学院

专业年级：农业水利工程

姓名学号：

指导教师：

职称：

（年月）

中国农业大学教务处制

本科生课程设计任务书

学年秋季学期

水利与土木工程学院专业

课程设计名称：水工建筑物课程设计

设计题目：温泉水库枢纽——挡水坝初步设计

完成期限：自年月日至年月日共周

1．枢纽概况

本工程以形成环境景观水库为主，工程建成后，可以形成60000~70000m2面积的水域，蓄水30万m3，可以在一定程度上减少流域内的水土流失，减轻山洪对下游村镇、交通线路的危害，进一步改善和美化环境，调节小气候，改善周边植物生长条件。同时为农业灌溉和生活用水提供补充水源。水库枢纽主要建筑物有挡水坝、溢洪道、引水管等。

2. 设计要求

根据所给资料进行枢纽工程设计，要进行设计构思、方案论证、计算分析、编制工程图、编制毕业设计说明书等。各阶段要求详见课程设计指导书。

3. 设计内容

（1）枢纽布置，包括枢纽方案选择，大坝的平面布置。

（2）挡水坝的剖面和构造设计

（3）挡水坝的渗流设计

（4）挡水坝的稳定设计

4. 设计成果及要求

（1）计算说明书一份，字数不应少于1万字。

（2）CAD绘制A2号图纸一张：在地形图上绘制枢纽平面布置图，在地质剖面图上绘制下游立视图，交电子版图纸。

手绘1号图纸一张：大坝典型剖面图，细部结构图2~3个（项目自定），比例尺自定。

5．主要参考文献

（1）碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）.北京：中国水利水电出版社，2002

（2）林继镛主编. 水工建筑物（第四版）. 北京：中国水利水电出版社，2006

指导教师（签字）：

系主任（签字）：

批准日期：2009 年12月1日

目录

1 基本资料

1.1 流域概况 (2)

1.2 枢纽任务和规划数据 (2)

1.3 自然条件 (2)

2 枢纽布置

2.1 枢纽的组成、枢纽等别和建筑物级别 (5)

2.2 各组成建筑物的选择 (5)

2.3 地基处理 (5)

2.4 枢纽建筑物的平面布置 (6)

3 土石坝的设计

3.1坝型的选择 (6)

3.2坝顶宽度 (6)

3.3坝顶高程 (6)

3.4坝坡和防浪墙 (8)

3.5排水设施 (8)

3.6 防渗设施 (9)

3.7护坡设计 (9)

3.8 反滤层和过渡层 (9)

4 渗流计算

4.1 渗流计算的基本假定 (10)

4.2 水位组合 (10)

4.3 渗流计算过程 (10)

5 坝坡稳定计算

5.1 稳定计算条件 (12)

5.2 稳定计算原理 (12)

5.3 稳定计算步骤 (12)

6 设计成果

6.1 枢纽布置平面图和下游立视图 (14)

6.2 大坝典型剖面图与细部构造图 (14)

第一章基本资料

1.1流域概况

白家疃发源于京郊香山北麓，自南而北流经海淀区方庄镇，为温榆河水系之南沙河的支流，流域面积4.2km。

拟建的方庄水库坝址位于方庄镇白家疃村南、白家疃沟出山口的河道狭窄处。距方（庄）颐（和园）公路约1.5km，有简易公路相通。工程区距中关村科技开发区约15km，距上地科技园区约10km，距颐和园亦仅13km，水库上游及下游均有密集的住宅区。坝址以上主沟长2.95km，流域面积2.90km2，沟底平均坡降11.3%。

1.2枢纽任务和规划数据

本工程以形成环境景观水库为主，工程建成后，可以形成60000~70000m2面积的水域，蓄水30万m3，可以在一定程度上减少流域内的水土流失，减轻山洪对下游村镇、交通线路的危害，进一步改善和美化环境，调节小气候，改善周边植物生长条件。同时为农业灌溉和生活用水提供补充水源。

水利枢纽经过可行性研究，提出如下参数作为建筑物设计依据。

（1）特征水位（表1）

（2）防洪标准与安全泄量（表2）

考虑到工程特点及工程区下游现状和未来的发展，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为200年一遇。

1.3 自然条件

1.3.1地形

工程区位于九龙山——碧云寺向斜东北翼。在微地貌上处于山前过渡区，相对高度20~100m。库区左岸为冲积——洪积堆积阶地，阶面由北向南逐渐抬升，高程自左坝头至库尾由100m递升至120m，平均坡比0.056。库盘区为河漫滩。

坝址位于沟口河道狭窄处，沟底河道宽约35m，高程84.50m。

1.3.2地质

（1）水库区工程地质条件

水库区为一由西北方向（坝前）向东南方向渐扩的扇形谷地，北、东、南三面环山，相

对高差20~80m，西面为山前堆积阶地，相对高差10~15m。

库区内第四纪冲积——洪积层广为分布，厚度在15m以上，水库的北、东、南三面及库盆下，基岩均为石炭——二叠系或二叠系地层，透水性弱。西面广泛分布的洪积碎石（含粉质土）层，以及坝下沉积的粉质粘土、漂石夹粉质粘土层，是未来渗漏的主要设防地段，也是影响大坝安全的主要因素。淹没损失小，无浸没及大的库岸稳定和淤积问题。

在地质构造上，处于九龙山——碧云寺向斜东北翼端部的转折端。基岩内节理、裂隙发育，但未发现较大规模断裂构造，区域稳定性好。

基岩中分布有裂隙潜水。第四系松散层中有孔隙潜水，水面埋深13.40~15.5m，其补给来源为大气降水及山区基岩裂隙水，其排泄流向基本上与河道流向一致。

（2）坝址工程地质条件

坝址区呈“U”形河谷，谷底宽约35m，高程84.50m。上部（高程100m处）宽约120m，主河道由南向北流经库区后，改向为由南东向北西方向穿过坝址。谷底沉积有深达19.60m的第四系沉积层。左坝头亦为山前冲积——洪积阶地沉积物。右坝头为古生代二叠纪板岩，其产状为倾向南，倾角50︒。未发现较大规模断裂构造。

板岩为黄绿色，主要成分为粘土矿物，含白云母、绢云母和绿泥石等变质矿物，节理、板理发育，裂隙面上有氧化铁薄膜，裂隙中有红色粘土充填。露头岩石呈强风化。

经分析和钻探资料证实，坝基覆盖层下基岩亦为板岩。

坝基覆盖层表层为卵砾石，向下依次为碎石、漂石、粉土层等，其中的孔隙潜水水面埋深13.5m。岩性在水平方向和垂直方向均存在明显的交替、穿插，透水性变化较大。

对分布于坝基和左坝头的覆盖层，需采取可靠有效的防渗措施，方能确保大坝安全和水库的正常运转。

1.3.3水文气象

流域内无水文测站和气象站。可参照借鉴的颐和东闸站和昌平站，至水库的直线距离分别为12km和20km。

（1）河流水文特性

白家疃沟为间歇性河流，除遇较大降雨时沟中有径流外，一般均为干沟。根据北京市山区水文资料，流域多年平均降水量640mm，多年平均径流深为240mm（相应多年平均年径流量为69.6⨯104m3）。代表性水文年的年径流量如表3所列。

（2）洪水

历史资料说明，洪水多发生在7~8月，洪水过程多为单峰型，一次洪水历时不超过15h。设计洪水过程线见表4。

（3）库水位与面积、库容关系