(1)自然地理。包括：工程所处的地理位置、行政区域、地形、地貌、土壤植被、主要山脉、河川水系、水资源开发利用现状及存在的问题等。
(2)地质。包括：区域地质、库区和枢纽工程区的工程地质条件，如：地层、岩性、地质构造、地震烈度、不良地质现象，水文地质情况，岩石(土)的物理力学性质，天然建筑材料的品种、分布、储量、开采条件，工程地质评价与结论。
(3)水文。包括：水文站网布设、资料年限、径流、洪水、泥沙、冰情以及人类活动对水文的影响等。
(4)气象。包括：降水、蒸发、气温、风向、风速、冰霜、冰冻深度等气象要素的特点，站网布设和资料年限。
(5)社会经济。需要对社会经济现状及中长期发展规划进行全面了解，包括：人口、土地、种植面积、品种，工业产品、产量，工农业总产值，主要资源情况，文物古迹，动力、交通、投资环境等。
(6)用于作为设计依据的各种规程规范。 二、设计依据和设计标准 (一) 设计依据
我国规定，大中型水利工程建设项目必须纳入国家经济计划，遵守先勘测，后设计，再施工的必要程序。工程设计需要有以下资料或设计依据：
(1)工程建设单位的设计委托书及工程勘察设计合同，说明工程设计的范围、标准和要求。
(2)经国家或行业主管部门批准的设计任务书。 (3)规划部门、国土部门划准的建设用地红线图。
(4)地质部门提供的地质勘察资料，对工程建设地区的地质构造、岩土介质的物理力学
特性等加以描述与说明。
(5)其它自然条件资料，如工程所在地的水文、气象和地理条件等。 (6)工程建设单位提供的有关使用要求和生产工艺等资料。 (7)国家或行业的有关设计规范和标准。 (二) 设计标准
为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性有机地统一起来，水利枢纽及其组成建筑物要分等分级，即按工程的规模、效益及其在国民经济中的重要性，将水利枢纽分等，而后将枢纽中的建筑物按其作用和重要性进行分级。设计水工建筑物均需根据规范规定，按建筑物的重要性、级别、结构类型、运用条件等，采用一定的洪水标准，保证遇到设计标准以内的洪水时建筑物的安全。
我国常用的设计标准见附录。
对于综合利用的工程，如按规范规定的指标分属几个不同等别时，整个枢纽的等别应以其中的最高等别为准。确定水工建筑物级别时，如该建筑物同时具有几种用途，应按最高级别考虑，仅有一种用途时，则按该项用途所属级别考虑。
对于Ⅱ-V等工程，在下述情况下经过论证可考虑提高其主要建筑物级别：一是水库大坝高度较高时提高一级；二是建筑物的工程地质条件特别复杂，或采用缺少实践经验的新坝型、新结构时提高一级；三是综合利用工程如果按库容和不同用途的分等指标有两项接近同一等别的上限时，其共用的主要建筑物提高一级；对于临时性水工建筑物，如其失事将对下游城镇、工矿区或其它国民经济部门造成严重灾害或严重影响工程施工时，视其重要性或影响程度，应提高一级或两级。对于低水头工程或失事损失不大的工程，其水工建筑物级别经论证可适当降低。
第二节 毕业设计指导
一、混凝土重力坝枢纽设计指导 (一) 了解规划、分析原始资料
首先要求了解工程规划的概况、意图、规划特点和主要数据，以及设计任务和要求，熟悉并分析枢纽地区的地形、地质、水文、气象、建筑材料等一般情况。通过对工程概况的了解以及基本资料的分析，使同学们掌握工程要点，自然条件特征，搞清楚其与工程设计和施工的关系，为以后各阶段的设计工作打下基础。
(二) 坝线和坝型选择以及枢纽布置方案比较 1、坝轴线的选择
根据坝址的地质、地形条件，通过定性分析，确定坝轴线位置。 (1) 坝段比较
(2) 坝线选择
表3.5 坝段地形、地质等条件比较
坝 段 第一坝段 第二坝段 第三坝段 类 别 地河谷较窄，适于修建混河谷不对称，左岸坡缓，河谷软窄，适于修建混凝形凝土坝；溢流堰底孔等泄水坝轴线较长，适于修建混凝土坝或当地材料坝。右岸山低条建筑物可放在主河床。右岸土坝或当地坝。荞麦岭处天脊薄。须修建二座副坝。工程件 还可采用引水式电站。可增然的单薄分水岭，是修建溢项目多 加6m发电水头。原副坝工洪道或泄水洞的有利地形。程单一，不宜修建当地材料无副坝，工程单一 坝 坝基石英砂岩与板岩互混凝土坝基为灰岩，岩坝基为石英砂岩，岩性坚层，右岸北西向大裂隙较多，性不均一，左坝头可能漏水。硬。坝基有断层F8通过。右地坝基软弱，夹层为泥膜。切荞麦岭较单薄。Ⅲ69坝基有坝头有F7通过。坝址上游不质层的夹泥厚3~5cm且倾向断层F104通过，破碎带宽远处有几个断层交汇处。下游条下游。左岸F122断层通过度大，处理工程量大。当地离建昌营~秦皇岛大断裂较件 坝肩 材料坝坝基为泥质灰岩和页近。对坝体稳定不利 岩。渗透性小，为天然防渗帷幕，溢洪道位于荞麦岭 地 6 度 6 度 7 度 震 交通坝址位于峡谷之中，对坝址位于低山丘陵地带。同 左 条外交通不便。施工场地狭窄 交通方便，施工场地宽阔 件 其 距离建筑材料场地最远 距离建筑材料场地较远 距离建筑材料场地最近 它 2、坝型选择
3、枢纽布置方案比较
枢纽布置应遵循的一般原则是：(1)坝址、坝及其它主要建筑物的型式选择和枢纽布置要做到施工方便，工期短，造价低；(2)枢纽布置应当满足各个建筑物在布置上的要求，保证其在任何工作条件下都能正常工作；(3)在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总造价和年运转费用；(4)枢纽中各建筑物布置紧凑，尽量将同一工种的建筑物布置在一起，以减少联结建筑；(5)尽可能使枢纽中的部分建筑物早期投产，提前发挥效益(如提前蓄水，早期发电或灌溉)；(6)枢纽的外观应与周围环境相协调，在可能条件下注意美观。
(三) 坝体剖面设计内容与要求
坝体剖面设计要求作溢流坝最大坝高坝段的设计和挡水坝最大坝高坝段的设计。设计的内容和步骤如下：
1、坝体剖面的拟定
(1)挡水坝的剖面拟定主要参考已建工程，并考虑与溢流坝的连接等具体情况，初步拟定坝顶高程、坝顶宽度、上、下游边坡及起坡点和坝段长度等。
坝顶高程主要根据重力坝的级别、库区风浪作用，按照混凝土重力坝设计规范确定。一般来说，坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙的高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，由公式(3—1)计算，应选择两者之中防浪墙顶高程的较大值作为选定高程。
△h=h1%+hz+he
(3—1)
式中△h——防浪墙顶与正常蓄水位或校核洪水位的高差(m)； h1%——波高(m)；
hz——波浪中心线与正常蓄水位或校核洪水位的高差(m)； he——安全超高，按表3-6计算。
表3-6 安 全 超 高he
(单位：m)
相应水位 正常蓄水位 校核洪水位 坝的安全级别 Ⅰ 0.7 0.5 Ⅱ 0.5 0.4 Ⅲ 0.4 0.3 防浪墙的高度一般可取1.2m。
坝顶宽度可根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定，并应满足抗震、特大洪水时抢护等要求。无特殊要求时可取坝高的1/8-1/10，但不应小于3m。
坝体上游面建议取为铅直面，下游坝坡根据稳定和应力要求确定，一般在1:0.6—1:0.8之间。
坝段长度一般为15—20m，主要取决于地基特性、河谷地形、温度变化、结构布置和浇筑能力等。
(2)溢流坝剖面拟定分三个方面的内容
①断面尺寸的拟定：参考已建工程，初步确定堰面曲线、上下游边坡、消能方式及尺寸等。
泄流型式 建议泄流型式采用开敞溢流式。
单宽流量的确定 一般首先考虑下游河床的地质条件，在冲坑不危及坝体安全的前提下选择合理的单宽流量。根据国内外工程实践和本工程情况，建议在设计水位时单宽流量取80—90m/(s·m)，校核水位时取105-115m/(s·m)。
堰顶高程 首先由调洪演算求出设计洪水位和相应的下泄流量Q。当采用开敞式溢流时，堰顶水头Ho。由开敞式溢流堰泄流能力计算公式反算得出，由设计洪水位减去堰上水头Ho即为堰顶高程。
溢流面体形设计 溢流面曲线由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成。溢流面顶部曲线可采用WES曲线，曲线的具体形式见图3-2。其中的仃d为定形设计水头，按堰顶最大作用水头Hmax的75％-95％计算。反弧段的反弧半径R=(4~10)h，h为校核洪水位闸门全开时反弧段最低点处的水深。及太小水流转向不够平顺，过大又使向下游延伸太长，增加工程量。当反弧段流速υ<16m/s时可取下限，流速越大，反弧半径也宜选用较大值。中间的直线段与坝顶曲线和下部反弧段相切，坡度一般与非溢流坝段的下游坡度相同。
3
3
图3-2 堰 顶 堰 面 曲 线
消能方式 根据本工程的实际情况，建议采用挑流消能方式。 ②水力计算：内容包括堰顶过流量计算，下游消能水力计算等。 堰顶过流量计算采用教材《水工建筑物》第2章的公式(2-67)。
挑流消能设计的内容包括：选择合适的鼻坎型式、反弧半径、鼻坎高程和挑射角度，计算各种泄量时的挑射距离和最大冲坑的深度，具体计算公式见教材《水工建筑物》第2章第6节。
③闸墩尺寸的拟定：包括闸门型式选择、工作桥、交通桥的布置及闸墩的型式、长度、高度、厚度等尺寸的拟定。该部分内容详见教材《水工建筑物》第2章第6节。
2、坝体强度验算和坝基接触面及深层抗滑稳定验算
(1) 计算原理和控制标准。重力坝的应力计算建议采用材料力学法，抗滑稳定验算按概率极限状态设计原则进行。
对稳定和应力的计算原理，要求论述计算方法的基本假设和所采用的公式，说明公式来源和符号意义，控制标准则根据工程等级和计算情况按有关规范规定指标选取。
(2) 荷载及荷载组合。荷载组合分基本组合和偶然组合，可考虑以下几种组合情况： 基本组合1：兴利水位的水压力，扬压力，浪压力，自重，泥沙压力等。 基本组合2：设计洪水位时静(动)水压力，扬压力(浪压力)，自重，泥沙压力等。 特殊组合1：校核洪水位时(静)动水压力，扬压力(浪压力)，自重，泥沙压力等。 特殊组合2：兴利水位的水压力，扬压力，浪压力，自重，泥沙压力和地震惯性力，地震动水压力和动土压力等。
注：对于基本组合2和特殊组合1，溢流坝设计无浪压力，挡水坝设计无动水压力。 要求画出计算简图，且尽量采用表格计算。
(3) 稳定应力计算。分别计算坝基截面各组合情况的荷载，校核抗滑稳定是否满足要求，并计算几个代表性水平截面的边缘应力，校核其安全性。要求画出计算简图，且尽量采用表格计算。抗滑稳定的具体计算公式见教材《水工建筑物》第2章第3节，强度校核的具体计算公式见教材《水工建筑物》第2章第4节。
(4)成果分析。根据以上计算结果，分析所拟断面是否安全可靠、经济合理，是否需要修改断面，最后确定坝体剖面。
(四) 坝体细部构造设计与基础处理 1、标号分区设计
根据应力计算成果和大坝各部位的工作条件的不同对其强度、抗冻、抗渗、抗热、抗冲磨等各种性能提出不同要求，并确定各区的位置、尺寸，这里应注意：
(1)坝体内部混凝土应不低于O.5。 (2)有抗冲磨要求的混凝土不低于C15。 (3)分区的最小厚度不小于2-3m。
2、廊道、分缝止水、排水设计
廊道应根据不同要求，设计断面尺寸、剖面位置以及平面、立面布置和相互连接等。分缝止水包括横缝的设计和溢流坝段、挡水坝段的止水设计。排水设计则包括对溢流坝段的坝身和坝基排水的布置及排水管(孔)的直径、间距等的确定。
3、地基处理
主要包括开挖清理、灌浆、断层处理等内容。开挖与清理包括提出开挖要求、方法和清理标准，并对一些简单的工程问题提出解决措施；灌浆包括帷幕灌浆和固结灌浆，确定灌浆排数、深度、孔距、排距、灌浆压力等；断层处理则根据基本资料所给的断层性质和破碎程度以及对坝体影响的大小分别提出相应的处理措施。
(五) 设计成果
设计成果包括：说明书和设计图纸。 1、说明书(包含计算书内容) 说明书要按下述原则编写：
(1) 按章节叙述。要先拟好提纲，然后编写。 (2) 包括基本资料和基本数据。 (3) 说明设计标准、设计情况及依据。
(4) 阐述设计思想、原则及方法(包括所采用基本理论及公式说明、采用条件及原因，以及考虑问题的条件及因素)。
(5) 对具体设计要说明设计的前提，设计原理、方法、主要过程及阶段成果，最后成果(不必把详细的计算内容、过程写入，成果尽量能以表格形式给出)。
(6) 对成果的分析及结论。对成果一定要有分析论证和判断，予以评价，分析存在问题的原因和改进措施。
(7) 要求简明扼要，叙述清楚，字迹工整。 2、设计图纸
(1) 枢纽平面布置图1张 (2) 上游立视图1张 (3) 坝体结构图2张 (4) 细部构造图1-2张