混凝土重力坝枢纽
毕业设计 任务书及指导书
(供水利水电工程专业用)
兰州交通大学水利水电工程系
二○一二年三月
混凝土重力坝枢纽毕业设计任务书
一、枢纽概况及工程目的：
潘家口水库位于河北省唐山承德两地区交界处坝址位于迁西县洒河桥上游十公里扬查子村的滦河干流上。控制流域面积33700平方公里，总库容为25.5亿立米。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业用水城市人民生活用水，结合引水发电。并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前受益，尽早建成。 根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为Ⅰ级建筑物，其它均按Ⅱ级建筑物考虑。 二、设计基本资料(参见附录一)： 设计任务和基本要求： (一)设计任务：
1、根据地质、地形条件和枢纽建筑物的作用进行坝线、坝型的选择，枢纽布置方案比较通过初步分析确定。绘制枢纽平面布置及下游立视图。
2、进行非溢流坝（挡水坝）的剖面设计，内容包括：拟定挡水坝剖面，稳定、应力分析等，并绘制设计图。(采用单一安全系数法和可靠度理论法)
3、进行溢流坝的剖面设计，内容包括：拟定断面，水力计算，稳定、应力分析等，并绘制设计图纸。(采用单一安全系数法和可靠度理论法)
4、进行细部构造设计和地基处理设计，包括：混凝土标号分区、分缝、止水、廓道、排水以及开挖、清理、灌浆、断层处理等，并绘制有关设计图。
5、毕业设计应有2000汉字的外文资料翻译。
6、设计绘图要求结构合理、工艺性好、表达完整清晰，符合GB规定，体现CAD绘图能力。
(二)选作内容：
根据设计者完成设计任务的具体情况，可选作导墙、廓道、闸墩、工作桥等结构设计内容，包括：结构计算、配筋计算和绘制设计图纸。
根据设计基本资料，确定导流设计标准及导流时段，并进行导流方案比较。通过论证和计算，选定施工导流方案。编制控制性的施工总进度计划，并绘制施工导流程序图。 (三)基本要求：
1、设计者必须发挥独立思考能力，创造性的完成设计任务，在设计中应遵循技术规范，尽量采用国内外的先进技术与经验。 2、设计者对待设计计算绘图等工作，应具有严肃认真一丝不苟的工作作风，以使设计成果达到较高水平。
3、设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在规定的时间内圆满完成要求的设计内容，成果包括：设计说明计算书一份、设计图纸5张。
附录一
潘家口水库混凝土重力坝毕业设计基本资料
一、水文分析：
1、年径流：滦河水量较充沛潘家口站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中汛期七、八月份。丰水年时占全年50—60%，枯水年占30—40%，而且年际变化也很大。
2、洪水：多发生在七月下旬至八月上旬有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水。其中1883年最大，由洪痕估算洪峰流量约为24400—27400米3/秒，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800米3/秒。洪峰历时三天左右，由频率分析法求得：
表1
几个重现期所对应的洪峰流量值 表2
枯水期洪水过程线
时段：9月1日至次年6月30日 频率：5%
表3
设计洪水过程线表 流量：米3/秒
表4
3、泥沙：本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375毫米，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份，主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825万吨，多年平均含沙量7.45公斤/立方米。推移质缺乏观测资料。可计入前者的10%，这样总入库沙量为2010万吨。淤砂浮容重为0.9吨/立米，内摩擦角为12度。 二、气象：
库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃(1969年)，7月份最高月平均气温25℃，绝对最高达39℃(1955年)，多年平均气温见表5。
表5
本流域无霜期较短(90—180天)，冰冻期较长(120—200天)，潘家口站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸边可达1米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大，夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5米/秒，水库吹程D=3公里。
流域内多年平均降雨量约为400—700毫米，多年平均降水天数及降水量见表6。
多年月平均降水天数及降水量表 表6
三、工程地质：
1、库区地质：潘家口水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。
2、坝址地质：ⅰ地貌：坝址位于扬查子村南300米处，为低谷丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔，宽约600米上下游两公
里范围内，河道顺直主河槽位于右岸，河床高程137米左右。枯水期河床宽约100米，由于受河流侧向侵蚀两岸地形不对称。右岸坡度较陡约60度左右，左岸较缓约20度，河床中除漫滩外，左岸还有三级阶地发育，一、二级阶地高程自140米—160米。三级阶地与缓坡相接直达山顶。覆盖层厚度为7—12米的砂砾卵石冲积层。ⅱ岩性：坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区范围内片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大。第四大岩层(Ar I 4)为角闪斜长片麻岩。具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185米左右。
3、构造：坝址处虽然断层、裂隙较多，但大部分规模较小对工程影响不大，其中F2、F5、F11、f26、f27、f28断层对坝体有一定影响，以上各断层的特性由表7所示。
表7
4、水文地质：坝基的透水性总的看来不大，但不均一，主要决定断裂发育程度和性质，在平面上，一级阶地基岩透水性大于其它地貌单元。从垂向上看河谷内单位吸水量小于0.01公升/分的顶板在83—105米高程其间之透水层厚度为40—50米，若除开挖部分厚度将更薄一些，两岸透水层应以天然地下水位为下限，一般都大于50米，具体参见地质剖面图。
5、岩石物理力学性质：岩石容重为2.68—2.70吨/立米，饱和抗压强度，弱风化和微分化岩石均在650公斤/厘米以上，有的可达1100公斤/厘米2，混凝土与岩石的摩擦系数微分化及弱风化化下部，可取f=1.10、c=7.5kg/cm2。
6、地震：库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微繁。弱震仍不断发生，其中1936年和1976年两次发生6度左右地震，1977年6月国家地震局地震地质大队对本区域地震问题作了鉴定，水库的基本烈度为7度，考虑到枢纽的重要性，和水库激发地震的可能性，拦河坝设防烈度采用8度。 四、当地建筑材料：
坝址附近主要砂石料场有七处，储量足以建坝，各料场的物理性质、试验指标，基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料使用。且无大量的粘性土及砂壤土料，可供围堰防渗材料之用。 五、交通条件：
对外交通在右岸，公路、铁路均距坝址较近略加修改或扩建即可直通坝址，坝顶无重要交通要求。
六、水库水位与库容关系曲线及淤积年限见表8、表9。
表8
2
潘家口水库位一库容关系表 表9
七、效益：
水库建成与下游大黑汀、邱庄、陡河等水库联合运用，承担多年调节作用，在保证率P=75%时，可调节水量20.05亿立米，计划年补给工业及城市生活用水7亿立米，并可灌溉农田一百余万亩，达到遇旱有水。电站装机3台，总容量18万千瓦，平均年发电量3.45亿度。
八、淹没损失：
库区淹没范围包括河北省承德、唐山两地区的四个县(兴隆、宽城、承德和迁西)，十一个公社四十一个大队，迁移人口20700人，淹没土地33400亩，房屋19100间，公路25公里。
注：移民迁建标准：经领导审查决定清河唐(距坝线约40公里)以下库区段按正常高水位加风浪浸没安全2米定淹没线，清河唐以上按计入淤积后以1962年洪水(相当于50年一遇)的回水线作为移民线，以五年一遇洪水的回水线作为土地征用线。
九、本工程由水电部某工程局施工，机械化程度较高。施工作业天数，根据本地区气温及降雨等自然条件统计如表10。 全年有效施工天数统计 表10
十、按施工组织设计得知，工程总工期为8年。 十一、其它：
施工期下游无供水要求，无须考虑通航、过木问题。
附录二
10
水库规划及建筑特性指标
11
※如遇千年一遇洪水，水库最大泄量与区间同频率洪水相遇将超过大黑汀水库的千年一遇设计洪水。为此需要控制下泄流量而不超过27500立米/秒以符合大黑汀水库设计标准。
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混凝土重力坝枢纽
毕业设计 任务书及指导书
(供水利水电工程专业用)
兰州交通大学水利水电工程系
二○一二年三月
混凝土重力坝枢纽毕业设计任务书
一、枢纽概况及工程目的：
潘家口水库位于河北省唐山承德两地区交界处坝址位于迁西县洒河桥上游十公里扬查子村的滦河干流上。控制流域面积33700平方公里，总库容为25.5亿立米。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业用水城市人民生活用水，结合引水发电。并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前受益，尽早建成。 根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为Ⅰ级建筑物，其它均按Ⅱ级建筑物考虑。 二、设计基本资料(参见附录一)： 设计任务和基本要求： (一)设计任务：
1、根据地质、地形条件和枢纽建筑物的作用进行坝线、坝型的选择，枢纽布置方案比较通过初步分析确定。绘制枢纽平面布置及下游立视图。
2、进行非溢流坝（挡水坝）的剖面设计，内容包括：拟定挡水坝剖面，稳定、应力分析等，并绘制设计图。(采用单一安全系数法和可靠度理论法)
3、进行溢流坝的剖面设计，内容包括：拟定断面，水力计算，稳定、应力分析等，并绘制设计图纸。(采用单一安全系数法和可靠度理论法)
4、进行细部构造设计和地基处理设计，包括：混凝土标号分区、分缝、止水、廓道、排水以及开挖、清理、灌浆、断层处理等，并绘制有关设计图。
5、毕业设计应有2000汉字的外文资料翻译。
6、设计绘图要求结构合理、工艺性好、表达完整清晰，符合GB规定，体现CAD绘图能力。
(二)选作内容：
根据设计者完成设计任务的具体情况，可选作导墙、廓道、闸墩、工作桥等结构设计内容，包括：结构计算、配筋计算和绘制设计图纸。
根据设计基本资料，确定导流设计标准及导流时段，并进行导流方案比较。通过论证和计算，选定施工导流方案。编制控制性的施工总进度计划，并绘制施工导流程序图。 (三)基本要求：
1、设计者必须发挥独立思考能力，创造性的完成设计任务，在设计中应遵循技术规范，尽量采用国内外的先进技术与经验。 2、设计者对待设计计算绘图等工作，应具有严肃认真一丝不苟的工作作风，以使设计成果达到较高水平。
3、设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在规定的时间内圆满完成要求的设计内容，成果包括：设计说明计算书一份、设计图纸5张。
附录一
潘家口水库混凝土重力坝毕业设计基本资料
一、水文分析：
1、年径流：滦河水量较充沛潘家口站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中汛期七、八月份。丰水年时占全年50—60%，枯水年占30—40%，而且年际变化也很大。
2、洪水：多发生在七月下旬至八月上旬有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水。其中1883年最大，由洪痕估算洪峰流量约为24400—27400米3/秒，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800米3/秒。洪峰历时三天左右，由频率分析法求得：
表1
几个重现期所对应的洪峰流量值 表2
枯水期洪水过程线
时段：9月1日至次年6月30日 频率：5%
表3
设计洪水过程线表 流量：米3/秒
表4
3、泥沙：本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375毫米，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份，主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825万吨，多年平均含沙量7.45公斤/立方米。推移质缺乏观测资料。可计入前者的10%，这样总入库沙量为2010万吨。淤砂浮容重为0.9吨/立米，内摩擦角为12度。 二、气象：
库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃(1969年)，7月份最高月平均气温25℃，绝对最高达39℃(1955年)，多年平均气温见表5。
表5
本流域无霜期较短(90—180天)，冰冻期较长(120—200天)，潘家口站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸边可达1米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大，夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5米/秒，水库吹程D=3公里。
流域内多年平均降雨量约为400—700毫米，多年平均降水天数及降水量见表6。
多年月平均降水天数及降水量表 表6
三、工程地质：
1、库区地质：潘家口水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。
2、坝址地质：ⅰ地貌：坝址位于扬查子村南300米处，为低谷丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔，宽约600米上下游两公
里范围内，河道顺直主河槽位于右岸，河床高程137米左右。枯水期河床宽约100米，由于受河流侧向侵蚀两岸地形不对称。右岸坡度较陡约60度左右，左岸较缓约20度，河床中除漫滩外，左岸还有三级阶地发育，一、二级阶地高程自140米—160米。三级阶地与缓坡相接直达山顶。覆盖层厚度为7—12米的砂砾卵石冲积层。ⅱ岩性：坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区范围内片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大。第四大岩层(Ar I 4)为角闪斜长片麻岩。具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185米左右。
3、构造：坝址处虽然断层、裂隙较多，但大部分规模较小对工程影响不大，其中F2、F5、F11、f26、f27、f28断层对坝体有一定影响，以上各断层的特性由表7所示。
表7
4、水文地质：坝基的透水性总的看来不大，但不均一，主要决定断裂发育程度和性质，在平面上，一级阶地基岩透水性大于其它地貌单元。从垂向上看河谷内单位吸水量小于0.01公升/分的顶板在83—105米高程其间之透水层厚度为40—50米，若除开挖部分厚度将更薄一些，两岸透水层应以天然地下水位为下限，一般都大于50米，具体参见地质剖面图。
5、岩石物理力学性质：岩石容重为2.68—2.70吨/立米，饱和抗压强度，弱风化和微分化岩石均在650公斤/厘米以上，有的可达1100公斤/厘米2，混凝土与岩石的摩擦系数微分化及弱风化化下部，可取f=1.10、c=7.5kg/cm2。
6、地震：库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微繁。弱震仍不断发生，其中1936年和1976年两次发生6度左右地震，1977年6月国家地震局地震地质大队对本区域地震问题作了鉴定，水库的基本烈度为7度，考虑到枢纽的重要性，和水库激发地震的可能性，拦河坝设防烈度采用8度。 四、当地建筑材料：
坝址附近主要砂石料场有七处，储量足以建坝，各料场的物理性质、试验指标，基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料使用。且无大量的粘性土及砂壤土料，可供围堰防渗材料之用。 五、交通条件：
对外交通在右岸，公路、铁路均距坝址较近略加修改或扩建即可直通坝址，坝顶无重要交通要求。
六、水库水位与库容关系曲线及淤积年限见表8、表9。
表8
2
潘家口水库位一库容关系表 表9
七、效益：
水库建成与下游大黑汀、邱庄、陡河等水库联合运用，承担多年调节作用，在保证率P=75%时，可调节水量20.05亿立米，计划年补给工业及城市生活用水7亿立米，并可灌溉农田一百余万亩，达到遇旱有水。电站装机3台，总容量18万千瓦，平均年发电量3.45亿度。
八、淹没损失：
库区淹没范围包括河北省承德、唐山两地区的四个县(兴隆、宽城、承德和迁西)，十一个公社四十一个大队，迁移人口20700人，淹没土地33400亩，房屋19100间，公路25公里。
注：移民迁建标准：经领导审查决定清河唐(距坝线约40公里)以下库区段按正常高水位加风浪浸没安全2米定淹没线，清河唐以上按计入淤积后以1962年洪水(相当于50年一遇)的回水线作为移民线，以五年一遇洪水的回水线作为土地征用线。
九、本工程由水电部某工程局施工，机械化程度较高。施工作业天数，根据本地区气温及降雨等自然条件统计如表10。 全年有效施工天数统计 表10
十、按施工组织设计得知，工程总工期为8年。 十一、其它：
施工期下游无供水要求，无须考虑通航、过木问题。
附录二
10
水库规划及建筑特性指标
11
※如遇千年一遇洪水，水库最大泄量与区间同频率洪水相遇将超过大黑汀水库的千年一遇设计洪水。为此需要控制下泄流量而不超过27500立米/秒以符合大黑汀水库设计标准。
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