万家寨水利枢纽工程初步设计任务书_毕业设计论文

一、枢纽概况及工程目的

万家寨水利枢纽位于黄河干流上、中游交接处，坝址位于山西省徧关县境内，控制流域面积395000km2, 总库容8.96亿m3。本工程的任务是利用黄河水力资源，安排调峰电站，担任华北电网102万kW的尖峰负荷，同时为山西雁北、晋中和内蒙准格尔能源基地及北京市提供工业和城市用水14亿m3。

水库枢纽由主坝、电站、溢流表孔、中孔、底孔及排沙孔等组成。根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽为一等工程，主坝为1级建筑物。

黄河过龙羊峡、刘家峡、黑山峡后入宁夏自治区银川平原和内蒙自治区河套平原，到托克托县河口镇折会南流，穿行于山西、陕西黄土高原峡谷至潼关后再向东流，至河南小浪底出峡谷，到桃花峪后进入华北大平原。万家寨水利枢纽位于黄河中上游的交接处，山西、陕西黄土高原峡谷的起点，流向由北向南，两岸坡势陡峭，山脉高程属于我国天然地势的第二阶梯，山顶高程1000～2000m，坝址处河谷呈扁宽U型，河谷宽高比为5.5。当地属干旱半干旱性气候，平均气温低，约-4～14℃。降雨量较少，区域内暴雨形成常发生在7、8月份。年平均降雨量月500mm。

毕业设计的基本内容包括枢纽总述，坝型选择及枢纽布置，枢纽工程主要建筑物（挡水建筑物、泄水建筑物）的设计与计算，细部构造设计及地基处理等。根据设计总要求，设计内容偏重于坝型选择与主要建筑物的设计。

二、设计任务

1、设计任务

编写设计说明计算书1份，可合并或分开编写内容包括：

（1）根据坝址区地形地质等条件和运用、施工要求，选择混凝土实体重力坝型，进行坝线、坝型选择及枢纽布置方案的论证；

（2）分析坝基地质条件，确定坝基及两岸开挖线；根据运用、发电、施工等要求进行剖面设计，包括：左岸挡水坝段、溢流坝段和泄水底孔坝段。

（3）根据运用、发电、施工等要求，拟定各种孔口尺寸，验算枢纽泄流能力，并进行消能工设计；

（4）计算校核洪水工况下溢流坝段和泄水底孔坝段水面线，确定导水墙高度；

（5）对溢流坝段设计洪水及设计洪水+地震情况、挡水坝段设计蓄水位与校核洪水情况，验算坝体稳定及应力；

2、绘制工程图

要求用CAD绘制工程图3-5张，图面布置合理，设计正确，整洁清晰，图的比例、线条、标注、尺寸、符号和说明等均按水利工程制图标准绘制。主要包括：

（1）枢纽平面布置图；

（2）下游立视图；

（3）溢流坝段及非溢流坝段剖面图。

三、设计基本要求

（1）一人一题，独立思考，按设计计划进程进行设计。

（2）参照水利工程初步设计编制规程的要求和内容编写设计报告。

（3）设计计算、绘图要按照现行规范规程进行，计算原理和公式正确，计算过程完整，结论合理，绘图规范。

（4）报告编写有层次，对所述问题要理论联系实际，有一般原则的说明，有分析、论证、比较，有结论。

四、设计基本资料(参见附录一)

进度安排

11月上旬交初稿

主要参考文献：

[1] SL 314—2018.碾压混凝土坝设计规范 [S].

[2] 陈胜宏.水工建筑物[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.

[3] 吴持恭主编.水力学.上册.北京：高等教育出版社，2003.11

[4] 周建平,党林才.水工设计手册:第5卷:混凝土坝[M].北京:中国水利水电出版社,2011.

[5] 潘家铮全集第二卷.重力坝的设计和计算.北京：中国电力出版社，2016.5

[6] 水利计算手册/李炜主编.北京：中国水利水电出版社，2006

[7] 马文英，刘建中，李显军.水工建筑物（上册）［M］. 郑州：黄河水利出版社，2003.

[8] 刘志明,温续余.水工设计手册:第7卷:泄水与过坝建筑物[M].北京:中国水利水电出版社,2014.

[9] SL 319—2018.混凝土重力坝设计规范[S].

[10]周建平,党林才.水工设计手册:第5卷:混凝土坝[M].北京:中国水利水电出版社,2011.

[11] BROWN P H, TULLOS D, TILTB, et al.Modeling the costs and benefits of damconstruction from a multidisciplinary perspective[J].Journal of Environmental Management, 2009, 90 Suppl 3 (90 Suppl 3) :S303-S311.

[12] Peng M, Zhang L M.Analysis of human risks due to dam-break floods-Part 1:A new model based on Bayesian networks.Nat Hazards, 2012, 64:903-933.

指导教师签字：

年月日

学生签字：

年月日

水库枢纽由主坝、电站、溢流表孔、中孔、底孔及排沙孔等组成。根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽为一等工程，主坝为1级建筑物。

万家寨枢纽库区，黄河穿行于寒武系白云岩、灰岩和奥陶系灰岩地层中位于新华夏系和祁吕贺山字型两个构造体系展布范围内的相对稳定地块，区内寒武、奥陶系碳酸盐地层有溶岩发育，多表现为溶洞、溶槽、溶孔、溶蚀裂隙面，一般规模不大，多呈孤立状。水库区的主要地质问题为库区右岸渗漏，水库蓄水后，自龙王沟下游2km处至黑岱沟口下游5.5km处长约13km一段中奥陶系马家沟组灰岩出露区入渗，顺右岸低槽带排向榆树湾黄河地段。岩溶渗漏形式为岩溶裂隙式渗漏，其渗漏量在不考虑工程措施条件下，从宽估算最大值在10m3/s以下。不致影响水库正常效益，如采取一定的堵漏工程措施尚可进一步减少其渗漏量。

坝址区两岸为下奥陶系、上寒武系白云岩、灰岩、页岩、泥灰岩。坝基为中寒武系灰岩、页岩与泥灰岩。岩性致密坚硬，地质构造简单，无较大断层。河床坝基底部分布有张夏第六、四、二层为灰岩、泥灰岩、页岩互层，岩性相对较为软弱，其中张夏第四层在在坝基下埋藏较浅（基岩面下14.7～20.3m），位于持力层范围内，其层面局部范围内有剪切带和泥化夹层，是坝的深层滑动控制面，但该岩层岩石的最小饱和抗压强度任在80MPa以上。控制深层滑动的张夏组第五层与第四层的交界面附近的钻孔岩芯多数界面胶结良好。据18个河床中的钻孔统计，界面附近岩芯采取率为100%以及在岩芯上见到界面胶结良好者有13孔，界面岩芯采取率不足100%者5个。为安全计，并综合考虑构造成因、两岸平峒、地表层间剪切带和泥化夹层连通率的统计值，深层滑动控制面的层间剪切带和泥化夹层的连通率按坝基宽的1/3考虑。其滑动面的综合抗剪断强度参f=0.7,c=0.7MPa。

为实现水库年内冲淤平衡，控制淤积末端不上延，保持水库长期使用，本枢纽采用蓄清排浑运用方式，调节周期为8月至次年7月。水库最高洪水位980.4m，汛限水位970m，最低冲沙水位948.0m。运行情况如下：

（1）冲沙期（8、9月），冲沙时水库从汛限水位降低至952～957m运行，此间电站实行日调节。汛期遇有大水大沙时降低水位至948.0m冲沙。

（2）蓄水期（10～4月），蓄水发电，10月末水位蓄到970m，11月水位在970～974m运行，12～3月水位最高不超过977m，4月底蓄至正常高水位980.0m。

（3）供水期（5～7月），供水发电，5月份水位开始下降，7月末以前水位降至970.0m。8月进入排沙期水位骤降至952.0～957.0m。

本设计对万家寨水利枢纽拦河大坝进行2种方案设计，即：实体重力坝和宽缝重力坝方案。