水利枢纽工程重力坝设计说明书及计算书

青河雷口水利枢纽工程设计
学生： ***
指导老师：***
三峡大学水利与环境学院
摘要：重力坝设计是电站工程设计的主要组成部分，其方案合理与否，将对工程安全及投资产生极大的影响。

本文主要根据所提供的地质、地形等基础资料，对枢纽建筑物进行坝轴线、坝型的选择，通过分析、比较，选择合理的枢纽布置方案，最后选定设计方案为混凝土实体重力坝，并分多种荷载组合情况进行稳定验算和应力分析，从而得到既安全又经济的最优剖面。

方案中重力坝设计共分两部分，即非溢流坝段和溢流坝段。

此外，为避免水流对坝体的冲刷作用，本方案还考虑设置溢流坝两侧导流墙，通过计算确定其高度及厚度等参数。

Abstract: The design of Dam is the main component in the design of power station engineering, which will have a tremendous impact on the security and investment of projects,wheather its programme reasonable or not. According to the giving geological,terrain and other basic informations,this paper choose axis and style of hub buildings and through the analysis,comparison to choose the concrete gravity dam as a reasonable hub layout programme.And meanwhile it makes checking stability and stress analysis in a variety of situations,so that it gets a safety and economic profile.The design of dam is divided into two parts in the programmes, that is non-overflow dam section and overflowing dam section. In addition, in order to avoid the dam is erosioned by the impact of water, the programme also consider installing spillway diversion on both sides of the wall and through calculating to determined its height ,thickness and other parameters。

关键字：混凝土重力坝枢纽布置坝型选择大坝设计稳定及应力计算
Key words:concrete gravity dam layout of project selection of dam type dam
design stability and stress calculation
前言
青河发源于元县，流域内雨量充沛，由于河流坡度流急，每遇暴雨泛滥成灾，故拟修一工程。

本枢纽为一综合利用工程，以防洪发电为主，并结合考虑灌溉任务，工程建成后可以解决该流域洪水泛滥问题，为本地区厂矿、农业、居民提供电力，灌溉青河雷口下游的农田以及解决修坝后货物过坝问题。

本书为青河雷口水利枢纽的设计说明书和计算书，内容共分十章，系统的介绍了青河雷口水利枢纽的设计和计算方法。

第一章主要介绍了青河雷口水利枢纽的基本资料；第二章结合工程实际条件介绍了坝型选择和枢纽布置的初步方案；第三章调洪演算及方案选择为下两章枢纽布置方案选择及大坝设计提供了设计依据；第六、七、八章详细地阐述了大坝的综合设计，包括非溢流坝段、表孔坝段、深孔坝段；第九章细部构造设计了大坝的建造以及运用方面的细节；最后一章为地基处理的设计。

同时还附有三张图纸为大坝非溢流坝段，溢流坝段，深孔坝段的三视图，细部构造图以及大坝枢纽布置平面图及立面图。

本书在阐述过程中，尽可能的配置了许多的插图、附表和附录，以供参阅。

青河雷口水利枢纽设计是在老师的悉心指导和同学的热心帮助下完成的。

限于本人的水平和时间的仓促，以及以前从未进行过工程实践，特别是对本设计的工程所在地也未进行过实地考察，因此，设计成果与实际难免会产生一些偏差，书中如有不当和错误之处，恳望各位老师和领导不吝赐教及时给予斧正。

1水利枢纽设计资料
1.1流域概况
青河发源于元县，流径三叉口，张谷，米城，康镇等地至合县西南注入黑河。

全长230公里，流域面积5000平方公里。

青河属山区河道，流域内多高山峻岭，平原范畴甚小。

只在北支上游元县附近及下游康镇附近有小平原。

三叉口以上河床坡度平均均为1/600，下游平均坡度约1/1000。

流域内雨量充沛，合县多年平均雨量为1000毫米，因之青河水量较丰富，年平均流量接近100立米/秒。

但河流破陡流急。

暴雨集流时间很短，每遇暴雨，山洪暴发，水势凶猛，泛滥成灾。

区域内人口分布在河谷两岸，计410000人，其中农业人口占97%，雷口以上耕地面积约100万亩，水田仅占1.5%。

其余均为地势较高之旱地。

但在雷口以下黑河右岸有大片平原耕地，缺水灌溉。

根据试验资料，在有水灌溉之后，这些耕地可有大幅度增产。

青河上游山区已发现铜，银，锌，镁，铝等矿蕴藏丰富。

因该地区无动力来源，各矿都用土法开采。

本流域交通不便。

除合县至元县有公路外，其余只有人行大道，陆路仅靠人力蓄力。

水路在张谷以下可通20吨小船。

上游缺乏森林资源，无筏运要求，青河左岸交通较方便，右岸仅有山区小道。

1.2 枢纽任务
雷口水利枢纽位于合县青河上游4公里处。

根据国民经济情况及流域规划的要求。

本枢纽为一综合利用工程，以防洪发电为主，并结合考虑灌溉任务。

（1）防洪：免除洪水威胁为本枢纽的主要任务之一。

根据下游黑河的泄流要求，在正常洪水的情况下安全泄量为5800米3/秒，非常洪水安全泄量为7300米3/秒。

根据上游城镇矿山的位置及减少农业淹没损失，建议非常洪水位在234.5米以下。

（2）发电：利用廉价电力开发青河流域矿藏，为国民经济计划的近期主要任务之一，电厂建成后并可供应合县地区厂矿农村居民的用电问题。

电厂装机容量24kw，三台机组，每台最大引用流量33米3/秒。

按初步估算：厂房尺寸48×13米2。

机组间距10.45米，水轮机安装高程191.60米，尾水管底版高程185.0米,引水管管径3米。

（3）灌溉:灌区位于青河雷口以下黑河右岸地区,本区灌溉作物以小麦,棉花,玉米,水稻为主，灌溉田地共约750000亩。

除一部分灌区位置较低可利用发电尾水灌溉而外，右岸尚有一些位置较高的灌区不能利用发电尾水，这些位置较高的灌区所需灌溉流量如下表，根据灌区设计要求，渠道起点外的水面高程在最大引水用流量时不低于208.5米。

表1－1
（4）航运：为便利货物过坝，须设置驳道，驳道宽度5米。

根据各水利事业部门的要求，须确定水库正常高水位为232.2米，讯前水位为225.8米，死水位为215.0米。

1.3水文资料
青河属雨源河流，由于雨量较充沛，河流水量较丰富，每年7—10月为洪水期，因坡陡水急，洪峰涨落时间很短，一般仅2—3天，现将坝址处月平均流量，最大洪峰流量，实测的洪峰过程，列表于后：
表1－2 1950—1975年月平均流量
表1－3 各种频率的最大洪峰流量（立米/秒）
表1－4 1954年实测洪峰过程
坝址水位流量关系，见附图。

另外，枯水期最大流量为1100米3/秒。

1.4气候情况
本流域内，气候温和，年平均温度均为17°C，最低月平均温度为4.6°C,极少冰冻现象，最高月平均温度不超过30°C，故夏季亦不太热。

表1－5
本流域内最多年雨量发生在1954年，计1357毫米，最少年雨量发生在1934年，计372毫米，日最大暴雨达196毫米，雨量大多集中在7，8两月，除12月和1月外，各月降雨日数甚多。

表1－6 平均降雨量，降雨日数如下表：
1.5河流泥沙及风力情况
泥沙大部分为页岩风化产物，颗粒很细，推移质也很丰富。

多年平均输沙量为335万
公吨/年（即215×104米3/年），由于该流域内水土保持的开展，泥沙将逐渐减少，水土保持生效年限可初步确定为35年。

本区最大风力为8级，风速14米/秒（吹程可由附图中量得）。

1.6坝址地形及地质情况
（1）地形：本工程坝段经研究比较，选择在雷口峡谷处，坝轴线235米高程处两岸
相距约540公米，左岸山坡平均坡度为2：1，右岸平均坡度为1.8：1.0。

坝址左岸有马鞍形地形，水库处在四面群山环抱中，腹大口小，甚为理想。

表1－7 水库高程与容积，面积关系如下表：
（2）地质
坝址地质属震旦纪岩层，因系老岩层，经过多次地壳变动，使其组织趋于细致，因为受力之次数甚多，节理甚发达，又有石英脉侵入，致影响其强度，岩层走向大致与河流平行，坝址附近没有发现断层。

坝址基础岩石情况：
(a)绢绿石英片岩——在坝址左岸及河床处，地质极坚，抗压强度为900-1000公斤/（厘米）2，摩擦系数为0.65。

(b)云母石英砂质片岩——云母石英砂质片岩，分布在坝址右岸，表层有些风化，强度仍佳，抗压强度为600-800公斤/（厘米）2，摩擦系数为0.62。

(c)片状石英岩——风化很轻，分布在河床底部，与绢绿石英片岩相间存在，层厚约30-50米。

抗压强度为900-1000公斤/（厘米）2，摩擦系数为0.65。

(d)片岩——主要分布在左岸马鞍形地区下部，强度较高，但节理甚发达，并有些风化。

(e)砂质粘土及卵石——在河床底部，有第4纪砂卵石覆盖层，厚度为2米，右岸为砂质粘土覆盖层，厚度为6-10米。

据中国科学院的统计资料，该地区地震强度约为5度。

1.7工程材料
当地材料：。