水建·水工083 水工建筑物课程设计—重力坝枢纽设计
目 录
第1章 基本资料 ........................................................... 3
1.1 工程概况 ............................................................. 3 1.2 工程规模 ............................................................. 3 1.3 气象水文资料 ......................................................... 5
1.3.1 流域概况 ....................................................... 5 1.3.2 气象 ........................................................... 5 1.3.3 径流与洪水 ..................................................... 5 1.3.4 泥沙 ........................................................... 6 1.3.5 河道水位流量关系曲线 ........................................... 6 1.4 地质资料 ............................................................. 7
1.4.1 坝址区工程地质概况 ............................................. 7 1.4.2 坝址基岩物理力学参数 ........................................... 8
第2章 工程总体布置 ....................................................... 9 第3章 非溢流坝坝体设计 .................................................. 9
3.1 剖面拟定 ............................................................. 9
3.1.1 剖面设计原则 ................................................... 9 3.1.2 拟定基本剖面 ................................................... 9 3.1.3 拟定实用剖面 .................................................. 10 3.2 荷载计算及其组合 .................................................... 14 3.3 稳定分析 ............................................................ 22 3.4 应力分析 ............................................................ 25
第4章 溢流坝坝体设计.................................................... 29
4.1 泄水方式的选择 ...................................................... 29 4.2 溢流坝剖面拟定 ...................................................... 29 4.3 消能防冲设计 ........................................................ 32
4.3.1 确定消能形式 .................................................. 32
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4.3.2 挑流鼻坎设计 .................................................. 33 4.3.3 水舌挑距L的估算 .............................................. 33 4.3.4 冲刷坑深度的估算 .............................................. 34
第5章 细部构造设计 ...................................................... 35
5.1 坝顶构造 ............................................................ 35 5.2 分缝止水 ............................................................ 35 5.3 混凝土标号分区 ...................................................... 36 5.4 坝体排水 ............................................................ 38 5.5 廊道系统 ............................................................ 39
第6章 地基处理设计 ...................................................... 40
6.1 清基开挖 ............................................................ 40
6.1.1 开挖原则 ...................................................... 40 6.1.2 开挖设计 ...................................................... 40 6.1.3 坝基清理 ...................................................... 40 6.2 坝基加固 ............................................................ 41 6.3 防渗排水 ............................................................ 41
6.3.1 帷幕灌浆 ...................................................... 41 6.3.2 坝基排水 ...................................................... 43 6.4 软弱带处理 .......................................................... 43
6.4.1 断层破碎带的危害 .............................................. 43 6.4.2 断层破碎带处理措施 ............................................ 43 6.4.3软弱夹层的处理 ................................................ 44
附录Ⅰ 重力坝设计分项系数 .............................................. 45 附录Ⅱ 不同情况下荷载计算成果表 ....................................... 48 参 考 资 料 ........................................................... 52
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第1章 基本资料
1.1 工程概况
拟建的夕昌水库位于青海省循化县东南部的清水河左岸支流夕昌沟上。循化撒拉族自治县位于青海省东部，祁连山支脉拉鸡山东端，黄河由西向东横贯县境北部。县域东西长68km，南北宽57km，总面积2100km2。东与甘肃省积石山保安族东乡族撒拉族自治县和临夏县接壤，南临甘肃省夏河县和青海省同仁县，西
靠尖扎县。北同化隆回族自治县为邻，东北与民和回族土族自治县相连。
图1-1 工程地理位置图
夕昌水库的修建有利于改善该流域的灌溉及人畜饮水现状，可以促进当地农业的较快发展，增加农民的经济收入，提高农民的生活水平，同时可以改善该地区的生态环境，所以，修建夕昌水库水库具有特殊的社会效益。
夕昌水库综合利用功能有，三乡农业灌溉（含改善和扩大灌溉面积）、三乡林业灌溉、三乡人畜饮水、生态用水兼顾防洪等功能。其功能主次顺序即为①农业灌溉 ②人畜饮水 ③河道内生态用水 ④防洪。
1.2 工程规模
夕昌水库担负多项综合利用任务，其要达到的效益目标为：解决2020年设计水平年的城镇供水、人畜饮水问题。彻底改善项目控制区内的原水浇地（30113.5亩）的用水问题，解决项目区旱变水（7982.2亩）的灌溉用水问题，根据水量情况新增部分耕地500亩和林地4000亩，总计效益面积42595.7亩。
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其中设计水平年农业万灌溉用水量为1724.70万m3/年，城镇与农村人畜饮水量为135.48m3/年，河道内生态用水量为360.00万m3/年，，合计2220.20m3/年。
基本的工程参数特征表见下表1-1：
表1-1 基本的工程参数特征表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悬移质输沙量 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 推移质输沙量 死库容 死水位 兴利库容 正常蓄水位 正常蓄水位以下库容 回水长度 溢流坝宽度 设计洪水位 滞洪库容 设计洪水位以下库容 设计洪水位时回水长度 校核洪水位 调洪库容 3.04 1.15 107.00 2900.00 834.87 2941.85 941.87 2.89 10 2944.80 99.40 1041.27 2.97 2947.02 179.89 项目 坝址控制流域面积 多年平均径流量 50%的年径流量 下游河道防洪标准洪峰流量（P=5%） 下游河道防洪标准洪量（P=5%） 设计洪峰流量（P=1%） 设计洪量（P=1%） 校核洪峰流量（P=0.1%） 校核洪量（P=0.1%） 数值 229.5 2373.09 2311.00 67 156.48 159 320.93 365 559.34 3.65 单位 km2 万m3 万m3 m3/s 万m3 m3/s 万m3 m3/s 万m3 万T/a 万m3/a 万m3/a 万m3 m 万m3 m 万m3 Km m m 万m3 万m3 Km m 万m3 第 4 页 共 52 页
水建·水工083 水工建筑物课程设计—重力坝枢纽设计 26 27 校核洪水位以下库容（总库容） 校核洪水时回水长度 1121.76 3.03 万m3 Km 1.3 气象水文资料
1.3.1 流域概况
拟建的夕昌水库位于青海省循化县东南部的清水河左岸支流夕昌沟上。清水河（又称清水沟、起台沟）是循化县境内除黄河干流以外最大的一条河流，发源于循化县境东南隅达里加山的达力加错天池以西约1km的砾石地，海拔为4155m，自南向北流经循化县的刚察乡、白庄乡、道帏乡、清水乡，在县城积石镇以东约7km处的清水乡境内从右岸汇入黄河，干流全长50.5km，流域面积689km2，天然落差达2319m，河道比降37.4‰。
清水河流域属典型的黄土低山丘陵山区，上游地区由于受气候的影响，降水较丰沛，植被良好；中下游地区，沟壑纵横，农业生产较发达，是循化县的重要农业区之一。清水河流域水土流失以水力侵蚀为主，土壤侵蚀模数在1000-1800t/.km2a。水土流失主要以暴雨作用下产生泥石流、滑坡、崩塌等形式存在。 1.3.2 气象
清水河流域地处青藏高原与黄土高原过渡地带，属高原半干旱大陆性气候，有冷暧季和干温季之分，春季冷暧多变，干旱风大，在回暧升温中常遇剧烈降温现象；夏季凉爽，降雨较多，雨热同季；秋季较短暂，气温骤降，逐日平均气温下降可达4～7℃；冬季漫长，干旱寒冷。
根据循化县气象站1959～2006年气象要素统计，坝址多年平均气温8.0℃；极端最高气温达32.0℃，极端最低气温-25℃，多年平均冻土深度为150cm，无霜期约150天；多年平均风速3.6m/s，主导风向为东南风，50年重现期最大风速达20m/s；多年平均年降水量为264.9mm，年内分配不均，一般春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月～2月）的降水量分别占全年降水量的16.2%、63.5%、19.9%、0.4%。 1.3.3 径流与洪水
水文分析主要参照清水河水文站、同仁站和隆务河口站的资料按无资料地区进行计算，径流分析成果和洪水分析成果见表1-2与表1-3。
表1-2 夕昌水库坝址处年径流计算成果表
频率P（%） 10 15 20 25 30 50 70 75 80 85 90 第 5 页 共 52 页