水利工程施工课程设计任务书08级用2011年12月

水利工程施工课程设计任务书（水利08级用）土建学院水电系制 2011.12.5

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共12页

一、设计目的与要求

通过本次设计使学生了解施工导流过程中的导流设计的一般方法和步骤，巩固所学知识，培养学生的动手能力。

要求对本工程施工过程中的导流方案，导流建筑物布置和结构设计，编写设计计算说明书，绘制导流建筑物设计图。

二、时间安排（第17周完成）

本课程综合练习安排1周时间，具体安排如下： 星期一 布置任务，对给定施工条件进行分析。

星期二 导流标准及流量确定，选择导流方案,导流布置。

星期三 导流水力计算，围堰尺寸，导流结构物尺寸确定。

星期四 绘图。导流布置图，上下游围堰横断面图，纵向围堰断面图，导流底孔断面图等。 星期五 成果整理并上交成果。

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课程设计题目一：某混凝土面板堆石坝施工导流设计

设计组成员： 第一组共17人，分3个小组。每人做一个方案，最后每小组进行汇总，选出成本最小的方案。全段围堰法，隧洞导流方案。

小组1(6人)： 导流洞： 5.7m,5.9m,6.1m,6.3m,6.5m,6.0m；设计洪水过程线为：9-3月，p=10% 小组2(6人)： 导流洞：6m，6.4m，6.8m,7.2m,7.6m,8m；设计洪水过程线为：9-3月，p=5% 小组3(5人）： 导流洞：6.2m，6.7m,7.2m,7.7m,8.2m；设计洪水过程线为：9-3月，p=2% 在编写说明书时，洪水标准一律写为p=5%。

一、设计任务

根据给定的自然条件(流域概况，气象，水文，地质)，坝轴线处地形图、水工建筑物设计等资料，进行混凝土面板堆石坝工程的导流设计。设计任务如下：

1)分析有关设计资料，整理本设计必要的资料数据，收集或借阅与本课程设计有关的设计规范； 2)进行施工条件分析，选择适合于混凝上面板堆石坝的施工导流方案；

3)拟定导流泄水建筑的有关尺寸， 4)施工导流水力计算及导流洞型式 5)拟定围堰高程；

6)拟定围堰的形式和尺寸。

要求编制说明书一份(35~40页)。导流布置图（含上下游围堰横断面图）一张（2号图纸）。

二、设计指导说明

绪论

简述基本情况，基本要求和设计任务。 （一）设计条件分析

对给定条件进行分析比较，初步确定导流方式等。 （二）导流标准和方案

1、导流时段的选择

2、比较低水围堰枯水期挡水抢修大坝和高水围堰挡全年洪水，确定导流时段。 3、导流标准和设计流量

根据SD12-78选择导流标准及相应的设计流量。 4、导流方案

确定导流建筑物类型、围堰及其防渗结构类型，其中对围堰及其防渗结构形式要选择几种方案进行比较。 （1）初步布置

首先布置上、下游围堰，围堰坡脚至少距主体建筑物50m，以利布置施工道路和排水，然后选择隧洞的断面形式，初定隧洞断面和隧洞个数，初步在地形图上布置出来。这里要注意隧洞布置的基本要求，同时要对隧洞进出口

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的水渠及隧洞进口闸门、渐变段、进口扩散消能段设计进行初步设计。

（2）隧洞水力计算

隧洞断面和围堰高程之间是对立统一的，这要进行经济分析。

每个设计组分两个小组，每小组每1人计算一个方案，然后汇总，按1 m3隧洞开挖衬砌250元，1 m3围堰填筑拆除20元估计单价，确定隧洞经济断面。

（3）水力计算步骤

1）初定隧洞断面形式及尺寸，计算洞前壅高水位。注意隧洞是有压还是无压流 2）调洪演算

用单辅助线法，对设计洪水过程线进行调洪演算，确定QMAX。 3）确定上、下游围堰高程

根据计算出的隧洞前水位，然后再加上风浪超高和安全超高即可得到上游围堰高程。

根据QMAX查原河床坝址水位--流量关系曲线，找出相对应的下游水位，然后再加上安全超高即可得到下游围堰高程。

4）计算隧洞、围堰造价

分别计算隧洞、围堰的高程量，算出本方案的估算投资。 5）经济洞径

找出另外四种方案，画出洞径——投资关系曲线，找出经济洞径。 6）最佳方案设计

画出隧洞平面布置，剖面及局部详图，画出围堰剖面详图，并在地形图上进行布置。 （三）截流设计

1、截流时段及设计流量

考虑截流相关的影响因素，确定截流日期，并按5~10年一遇的月平均流量确定截流流量。 2、截流方案

比较立堵法和平堵法，选择一种截流方式。 3、截流戗堤轴线及龙口位置 4、截流戗堤布置及截流材料

三、设计基本资料

(一)工程概况

图1 地形及工程平面布置

××水库枢纽是以灌溉为主兼顾发电，并有防洪效益的综合利用工程，主要是解决下游××灌区36.3万亩农田

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灌溉问题，整个工程由水库枢纽和灌区两大部分组成。拦河坝为混凝土面板堆石坝，水库总库容为1.53亿m，电站装机容量12800 kW，利用发电尾水进行灌溉。坝址控制流域面积459km，坝址以上河道长度为86.3km，河道平均坡降3.9‰，流域平均宽度5.6km，流域形状系数为0.068。

面板堆石坝设计洪水标准为100年一遇，相应洪水位为160.74m，校核洪水标准为2000年一遇，相应洪水水位为163.13m。水工设计中坝顶高程定为164m，坝顶防浪墙顶高程为165.4m，最大坝高63m，坝顶长184m，坝顶宽7m，坝体堆石材料为采石场开采，溢洪道开挖的含砾砂岩、粗砂岩等石料，坝体上、下游边坡均为1:1.4。混凝土防渗面板厚为0.3~0.45m，趾板置于弱风化基岩上，宽度4.5~5.5m，溢洪道堰顶高程为150 m，过水净宽14m，装置两扇10 m×7m弧形闸门，堰后陡槽纵坡为1:20，槽长125m，陡槽末端采用挑流鼻坎的方式进行消能，厂房布置在溢洪道和堆石坝之间，装有4×3200 kW水轮发电机组，采用短洞引水发电方案。工程平面布置见图1，混凝土面板堆石坝剖面见图2。

(二)工程水文特性

1．径流资料

以附近相似性较好的国家基本水文站的实测资料(1958~1979年实测月平均流量)，按径流与面积比的一次方关系换算到××水库，加上坝址附近水文站l 980~1988年的实测流量资料，求得坝址处1958~1988年多年平均流量为13.7m3/s，年径流量约为4.32亿m3相应径流深为940 mm。坝址处历年年、月平均流量见表23-1。

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图2 混凝土面板堆石坝剖面

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2．施工设计流量

全年最大、全年各月最大、9~2月、9~3月、l0~2月、10~3月各时段最大流量见表23~2。各时期施工设计洪水流量过程线见表23~3。

3．库容曲线

××水库高程与水库面积、容积的关系见表23—4。 4．坝址处水位~流量关系曲线见表23-5。

(三)气象特征

本地区届亚热带东南季风气候，冬季温和，盛夏炎热，春夏多雨，秋冬干旱，无霜期较长，雨量充沛，历年平均降雨量1568mm，4~6月降雨量约占全年降雨量的45％。历年平均气温为18.5℃，极端最高气温为40.4℃，极端最低气温为-6℃，风速1.9m／s，坝址处多年平均流量13.7m/s，4~6月来水量占全年的49％。

(四)地形及地质条件

坝址处地形为基本对称分布，左岸山顶高程为212．7m，平均坡角45度，右岸山顶高程为200.4m，平均坡角40度，河床最低标高105.70 m，河床水面宽为60~70 m，一般河水位109.25m．水深1~2m，最大水深3.55m，基岩面高程约101m，河床覆盖层最厚达6.5m，河道主流偏向左岸河床，洪、枯水期流量、水位变幅较大。

坝址岩石除粉砂岩外，多为硅质或硅泥质胶结的砂岩，岩面致密坚硬，抗风化强，坝址岩石仅出现弱风化上、下部岩带。河床段弱风化上部厚0~5m，面板堆石坝河床段建基面设于弱风化中下部，基面高程为l03.4m，挖探4~8m，两岸利用弱风化中下部，挖深4~13m 。

本工程的枢纽布置是把引水发电、导流、放空洞结合为一体，主要洞轴线方向为南东4度15分，自0十240 m后导流放空洞转为南东48度45分。发电洞进口底板高程为130.5m，导流洞进口底板高程为109.0 m，导流、发电、放空三洞均布置在完整岩体中，岩层走向北东70度，除放空洞尾部有小褶曲外，多呈单斜倾向北西，倾角为35度~55度不等。除Fl外，末发现较大断层裂隙带。

导流洞进口位于大冲沟南侧，自然边坡为25度~30度，覆盖层厚1~2m，自然边坡稳定，岩体较完整坚硬，洞脸边坡1:0.75。

发电洞及放空洞出口边坡均稳定，开挖边坡取1：0.5一1:0.75。

导流洞分段工程地质情况为0+000—0+030为明挖段，岩体为含砾砂岩，弱风化，上覆松散的壤土夹碎石，厚2~4m，坡高5~15m，建议开挖边坡在覆盖层处1:1. 5，基岩处1:0.5~1:0.75，水下部分用浆砌石护砌；0+030~0+110段的洞身围岩为含砾砂岩、石英砂岩，坚硬，微风化，洞顶岩体厚度为15~50 m，围岩稳定；0+110~0+200段的洞身围岩为含砾砂岩及砂岩夹粉砂岩，其中粉砂岩较软弱破碎，稳定性差在0+110附近有F1断层，破碎角砾岩带宽2~4m，虽断层与洞线交角较大，影响范围有限但其处于地下水位以下，施工中应予以注意，井加强支护60+200—0+240段围岩为含砾砂岩及粉砂岩，岩体新鲜完整，地质条件优良；0+240~0+295段围岩为含砾砂岩及粉砂岩，岩体较新鲜完整，但所夹粉砂岩会影响洞身稳定，应加强支护；0+295~0+314为出口段，岩体为厚层状的砂砾岩及砂岩，完整性较好，但洞顶岩体厚度不足洞径的3倍，需衬砌，出口处洞脸为砂砾岩，且倾向洞内，自然坡度35度左右，洞脸稳定，可按1:0.5~l:0.75削坡。 (五)主要施工条件 1．对外交通

该工程对外交通为公路方式，有105国道纵贯南北，拟在坝址左岸修建一条长约8km的公路与国道相接。本工程坝址所在的河流为山区小河流，无通航要求。

2．施工用电

施工用电的高峰负荷为2040 kW，由大电网供电，工地另自备电源335kw，由柴油发电机发电。 3．施工场地布置

施工场地主要布置于坝址下游。根据本工程枢纽布置和地形地貌持点，石料场布置在大坝下游右岸，施工辅助

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