水工建筑物课程设计.doc
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水工建筑物课程设计 说明书 水利学院工程管理专业目 录第一章 设 计 基 本 资 料 0一、地形、地质情况 0二、水位资料 0三、气象资料 0四、筑坝材料及坝基砂砾石物理力学性质(见附表) 0五、其它 1第二章 土 坝 设 计 0一、基础处理： 0二、坝体剖面拟定： 0（一）确定坝顶高程 0（二） 确定坝顶宽度 7（三） 确定坝坡和马道 7（四） 排水体 8（五） 截水槽设计 9三、渗流计算 9（一）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定 9（二）土石坝渗流分析的目的 9（三）渗流计算 10四、稳定性计算 11（一）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定： 11二、具体计算步骤 12第三章 细部构造设计 0一、坝顶构造 0二、上、下游护坡 0三、坝面排水 1四、反滤层 1第四章 地基处理与两岸的连接 01第一章 设 计 基 本 资 料一、地形、地质情况 坝址处河床宽约190米，坝轴线处河床最低高程为306米，河床覆盖层上层为湿陷性黄土夹杂有砾石，下边为砂砾石层，坝址岩体为花岗岩，透水性很小详见坝轴线地质剖面图二、水位资料 死水位 325m 正常蓄水位 338m 坝前水深32m 设计洪水位(1%) 341m 坝前水深35m 校核洪水位(0.1%) 342m 坝前水深36m 正常蓄水时下游水位 306m 校核洪水位时下游水位 313m三、气象资料 多年平均最大风速 12m/s 冻土深 1.2m 四、筑坝材料及坝基砂砾石物理力学性质(见附表)表1.1 物理力学性质指标项目比重含水量%湿容重t/m3饱和容重t/m3浮容量t/m3凝聚力kg/cm2内磨擦角Φ°渗透系数cm/s粘 土2.69171.932.051.050.21/0.1820/170.6×10-5砂砾土2.651.982.061.06362×10-2坝基砂砾石2.651.681.980.98312×10-2堆 石2.072.002.101.1040注：内磨擦角及凝聚力中分子为水上数值，分母为水下数值。
五、其它 工程等级：枢纽为二等，建筑物为二级； 水库吹程：1公里； 地震基本烈度：7度第二章 土 坝 设 计一、基础处理：1、 清基：清除河床覆盖层上层的湿陷性黄土，并将砂砾石向下开挖0.3米，使土坝建立在砂砾石地基上，清除河床左岸表层的覆盖层2、 削坡：河床左岸岩石良好，清除表面风化的岩石后，直接填土筑坝河床左岸岩体较陡，可能造成岸坡坝高变化剧烈，引起坝体不均匀沉降，需进行削坡处理，根据《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》7.1.4规定岩石岸坡不应陡于1：0.5，削坡后的坡度可取1:0.75.二、坝体剖面拟定：（一）确定坝顶高程1. 计算依据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第3.5节及附录A有关规定2. 已知参数2.1水库水位及坝迎水面前水深H正常蓄水位（m）:338正常蓄水位时坝前迎水面前水深（m）:32设计洪水位（1%）(m):341设计洪水位时坝前迎水面前水深（m）:35校核洪水位（0.1%）(m):342校核洪水位时坝前迎水面前水深（m）:36正常蓄水位（地震）(m):338正常蓄水位（地震）时坝前迎水面前水深（m）:32 2.2气象资料及风区水域平均水深Hm多年平均年最大风速W10（m/s）： 12正常蓄水位情况Hm（m）： 32计算风向与坝轴线发现夹角β（°）： 0设计洪水位情况Hm（m）： 35风区长度D（m）： 1000校核洪水位情况Hm（m）： 36 表 2.3其他参数大坝级数： 2大坝上游坝坡m： 3.30上游坝坡护面类型代码： 2综合摩组系数k： 0.0000036 注：《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）5.35规定，设计风速的取值应遵循下条规定：（1）正常运行条件下的1级、2级坝，采用最大多年平均风速的1.5～2.0倍；（2）非常运行条件下，采用多年平均年最大风速。
本设计建筑物为2级，对于正常运行条件下，可取W=(1.5～2.0)*12=1.5*12=18 m/s表2.4 波高h及品均波长Lm水位（m）波高h（m）平均波长Lm（m）正常蓄水位0.6157.074设计洪水位0.6157.074校核洪水位0.3714.713 正常蓄水位（考虑地震） 0.3714.713 （2）按规范附录上A.1.7及1.8条的规定，根据不同的gD/W 和hm/Hm值的规范课按规范表A.1.8求取平均波高hm；表2.5 不同累计频率下的波高与平均波高的比值（hp/hm） P(%)hm/Hm 1510＜0．1 2.421.951.710．1～0.22.31.871.64 表2.6平均波高hm水位（m）gD/ W假设hm/Hm根据假设要求的hm（m）根据假设要求的hm/Hmhm（m）正常蓄水位20～250<0.10.315 0.00980.315设计洪水位20～250<0.10.3150.0090.316校核洪水位20～250<0.10.1900.00520.187正常蓄水位（考虑地震）20～250<0.10.1900.00590.189 表2.7 风浪要素计算成果表 水位（m）平均波高hm平均波长Lm（m）正常蓄水位0.3157.074设计洪水位0.3167.074校核洪水位0.1874.713正常蓄水位（考虑地震）0.1894.713 4.设计波浪爬高R 的确定(1)按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且m=1.5～5时，平均爬高Rm按公式（A.1.12-2）计算： 式中：m……………………单坡的坡度系数，m=3.25k……………………斜坡的糙率渗透系数，k=0.8Kw……………………斜率的糙率渗透系数，根据的值按规范表表2.8用内插法确定表2.8 经验系数Kw≤11.522.533.544.5Kw1.001.021.081.161.221.251.281.30 表2.9 系数Kw计算成果表水位（m）系数Kw正常蓄水位1.0161.00064设计洪水位0.9721.000校核洪水位0.6391.000正常蓄水位（考虑地震）0.6391.000 表2.10 平均爬高Rm计算结果表水位（m）坝坡KwhmLmRm正常蓄水位3.251.0 1.000640.3157.0740.439设计洪水位3.251.01.0000.3157.0740.439校核洪水位3.251.01.0000.1874.7130.276正常蓄水位（考虑地震）3.251.01.0000.1894.7130.278 (2)按规范表2.11条，设计波浪爬高值应根据大坝级别确定，1、2、3级大坝采用累计频率为1%的爬高值R1y，4、5级大坝采用累积频率为5%R5y. 表2.11 不同累积频率下的爬高与平均爬高比值（Ry/Rm）P（%）hm/H15＜0．12.231.840.1～0.32.081.75>0.31.861.61 表2.12 设计爬高R计算结果表水位（m）大坝级别hm/H平均爬高Rm设计爬高R正常蓄水位2 0.00980.4390.979设计洪水位20.0090.4390.979校核洪水位20.00520.2760.615正常蓄水位（考虑地震）20.00590.2780.620 5 风壅水面高度e的确定按规范A.1.10条，风壅水面高度公式（A.1.10）计算： ………………(A.1.10) 式中：K………………综合摩阻系数，K=0.0000036D………………风区长度（m），D=1000β…………计算风向与坝轴线法线夹角，β=0W………………计算风速（m/s）Hm………………风区内水域平均水深 表2.13 风壅水面高度e计算结果表水位（m）KD（m）βW（m/s）Hme（m）正常蓄水位0.00000361000018320.0019设计洪水位0.00000361000018350.0017校核洪水位0.00000361000012360.0007正常蓄水位（考虑地震）0.00000361000012320.00086 安全加高A的确定按规范5.3.1条，安全加高A根据大坝级别规范表5.3.1确定。
表2.14安全加高A值表坝的级别2设计正常蓄水位1.0设计洪水位1.0校核（山区、丘陵区）校核洪水位0.5正常蓄水位（地震）正常蓄水位（地震）1.5 7 超高y的确定按规范5.3.1条，坝顶在水库静水位以上的超高y按规范公式（5.3.1）计算： y=R+e+A表2.15坝顶超高y计算成果表水位（m）ReAY正常蓄水位0.9790.00191.01.981设计洪水位0.9790.00171.01.981校核洪水位0.6150.00070.51.116正常蓄水位（地震）0.6200.00081.52.121 8 坝顶高程（或防浪墙顶）确定 （1）按规定5.3.3坝顶高程等于水库井水位与坝高之和，应按下列运用条件，取其大值：1 设计洪水位加正常运用条件的坝顶高程；2正常蓄水为加正常运用条件按的坝顶超高；3校核洪水位加非常时期运用条件的坝顶超高；4 正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高，按规范5。
