水工建筑物重力坝课程设计

第一章基本资料

1.1 工程概况

该河流自西向东汇入东海，干流全长153公里，流域面积4860平方公里。罢职以上流域面积2761平方公里，流于境内为山区，平均海拔高度662米，最高峰达1921米，流域境内气候湿润，雨量充沛，属热带气候。径流主要来自降雨，小部分由地下水补给，每年4-9月份为汛期，其中5、6份为梅雨季节，河道坡道上上游陡下游缓，平均坡降6.32-0.97%，因河道陡，蓄水能力低，汇流快，有暴雨产生的洪水迅速涨落，一次洪水过程线尖瘦，属典型的山区性河流。流于境内，一以农林为主，森林繁茂，植被良好，水土流失不严重枢纽下游为谋省的主要农副业生产基地某平原。坝址下游约50公里有县级城市两座，在河流入海处有省辖市一座。水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是防洪、发电、灌溉、渔业养殖。根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为三等工程，主坝为3级建筑物，其它建筑物按4级建筑物考虑。

1.2 水文条件

1.年径流：根据资料分析，坝址处的多年平均流量100m3/s，多年平均总量为31.5m3/s，年内分配很不均匀，主要集中在汛期4-9月份。丰水年时占全年80%，枯水年占20%。

2.洪水：根据统计资料推算1000年一遇的浑水流量为11700m3/s，5000年一遇的洪水14900m3/s。施工期间各设计洪水频率流量见下表。

吨，百年之后水库淤积高程115m。淤沙浮容重为8.5kn/m3，内摩擦角100。

4.其他;本坝址地震烈度为7o

1.3 气象条件

(1)气温：坝址处的多年气温为17.3℃，月平均气温5℃（一月份）、最高29℃（七月份)。实测极端气温-8.2℃（一月份）、最高气温40.6℃（七月份）。

(2)湿度：年平均相对湿度为79%左右，其中六月份87%为最大，一月份72%最小，日变化较大。

(3)降雨量：坝址以上流域的年平均降雨量1860毫米，实测最大降雨量为2574毫米，最少降雨量1242毫米。雨量在年内分配不均，其中4-9月份占全年雨量的80%，5-6月份站全年雨量的1/3，往往形成起伏多峰的洪水。

(4)蒸发量：坝址处多年平均蒸发量为1349毫米其中以七月份最大，月蒸发量为217毫米，二月份最少，月蒸发量为45.5毫米。

(5)风向风力：实测最大风速为17米/分，风向西北偏西，吹程4.5公里，多年平均风速成为：汛期为12米/分，非汛期为13米/分。风行基本垂直坝轴线，吹程4公里。

1.4 工程地质

1、坝址工程地质

（1）地貌：坝址河床宽度约100米。河底高程约100米，水深1-3米。河床覆盖层，厚度为5-10米左右。河谷近似梯形，两岸约40o-60o。

（2）岩性及工程地质：坝基为花岗斑岩，分化较浅，岩性均一，新鲜坚硬完整，抗压强度达120-200MPa。坝址构造简单，无大的地质构造，缓倾角解理延伸短，整体滑动的可能行小。但陡倾角解理较发育，以构造解理为主，左右岸各有走向互相垂直的二组解理。解理的倾角约35-90度

（3）岩石的物理力学性质

岩石的物理力学性质表

（4）库区工程地质：库区岩性以火山岩和沉积岩为主，褶皱规模不大，均为背斜，两翼底层平缓，切不对称。有较大的断层两条，这些褶皱和断层成北东走向，以压扭性为主，倾角较陡，延伸长度达几十公里，断层单宽一米左右，个别达十米以上。断层破碎都已胶结。库区水文地质较简单，一裂隙水为主，地下分别水岭高程均高出库水位以上。

1.5 建筑材料

1、石料

坝区大部分为花岗岩，基岩埋省深浅，极易开采，且河床覆盖层中的块石、卵石也可利用由此筑坝石料极易解决。

2、砂料

在坝下游勘探6个砂料场，最远料厂离坝约9公里，以石英带料场为主，估计砂料储量430万方。经质量检测，砂料符合规范规定。坝址处缺乏筑坝材料。1.6 库区经济

库区出有小片盆地外，其余多为高山峡谷地带。耕地主要分布在小片盆地上，高山森林茂密。在正常蓄水位时，需迁移21444人，拆迁房屋19240间，淹没耕地面积16804亩，淹没森林面积18450亩，淹没县乡建造的两座水电站（装机容量2210KW）共需赔偿费4120万元。本坝址上游左岸30公里处有铁路干线，车站，另有公路与坝址下游50公里的两座县城相连对外交通较方便。本电站主要供应坝下游某平原的农村生产生活用电，比担负某电网的调峰任务。

第2章工程总体布置

工程等别及建筑物级别

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）》，确定工程规模、工程等别、防洪标准及设计标准。

该水利枢纽水电站装机容量为20千万时；工程建成后，可增加保灌面积50万亩，可以列为中等，属于Ⅲ等中型工程。保护某城镇和某平原，属于一般，属于Ⅳ等小（1）型工程。

根据规范，按各指标中最高等级确定工程等别：该水利枢纽水库工程等级为Ⅲ等中型工程。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）》中“水库大坝提级指标”表中的规定，混凝土和浆砌石重力坝大坝高度超过了100m，按提高一级的规定，大坝的建筑物级别提高为1 级。其余永久性水工建筑物中的主要建筑物为2 级，次要建筑物和临时建筑物为3 级，而洪水标准不提高。

第3章非溢流坝坝体设计

3.1 剖面拟定

3.1.1 剖面设计原则

1、设计断面要满足稳定和强度要求；

2、力求剖面较小；

3、外形轮廓简单；

4、工程量小，运用方便，便于施工。

3.1.2 拟定基本剖面

重力坝的基本剖面是指在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如图3—1，在已知坝高H、水压力P、抗剪强度参数f、c 和扬压力U 的条件下，根据抗滑稳定和强度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。根据工程经验，一般情况下，上游坝坡坡率n=0～0.2，常做成铅直或上铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.6～0.8；底宽约为坝高的0.7～0.9 倍。