某水利工程设计任务书

重庆工贸职业技术学院建筑工程系

水利水电建筑工程专业2011级毕业设计任务书

一、毕业设计的性质和目的

毕业设计是学生应用在校所学知识、结合工程实际，进行一次系统的、有机的解决工程实际问题的训练，也是完成工程师基本训练的最后一个教学环节。目的是：

1、巩固、扩大和提高所学理论知识，并使之系统化。

2、培养学生综合应用所学知识，解决实际工程技术问题的能力，并初步掌握设计水利枢纽工程的内容、原则、方法和步骤。

3、通过毕业设计实践，提高学生独立思考；钻研问题；分析问题的能力。

4、通过毕业设计实践，进一步提高学生设计、计算、绘图和编写说明书的技能。

5、通过毕业设计的锻炼，使学生进一步树立正确的设计思想和政策观点；进一步树立热爱社会主义祖国、热爱祖国水利水电建设事业的高尚情操；培养学生勇于攀登高峰、刻苦钻研、实事求是、谦虚谨慎、认真负责的工作作风。

二、毕业设计的任务

设计的题目是我国建设中的水利水电枢纽工程。毕业设计的范围和深入程度，近似于水利枢纽工程的初步设计阶段。

1、内容：

（1）弄清枢纽任务，分析原始资料；

（2）主要建筑物形式选择（重点——大坝）和枢纽布置（包括取水建筑物和泄水建筑物必须的水力学计算、调洪计算以及施工导流的一般考虑）；

（3）主要建筑物设计。

学生应按照下列要求，完成上述任务。

2、要求

（1）明确毕业设计的性质、目的、任务和要求。

（2）熟悉原始资料，弄清枢纽设计任务；按设计要求分析资料；注意资料的可靠性和合理性，了解资料的用处和用法；

（3）从工程的具体条件出发，应用最新科学技术成就进行设计，如期全面完成设计任务并争取做到重点深入；

（4）坝型选择应从实际出发提出方案，进行定性分析，充分论证后选择较优方案；根据坝型定性分析选择其他建筑物形式作必须的计算；根据各建筑物形式组成几个枢纽布置方案，定性分析选择一个合理可行方案（调洪计算可作二个方案比较一导流方案要求）；

（5）对主要建筑物应作得较详细，对其中个别部分可达到施工阶段的要求；对其他建筑物（如河岸溢洪道、隧洞、涵管、灌溉进水闸、电站厂房、船闸）等的设计，视其情况，由指导教师酌情增减；

（6）学生在完成所规定的阶段设计内容后，应随即提出自己的设计成果。

a、设计大图（采用图幅594×841mm）

图是设计者的语言，是毕业设计的主要成果之一，规定用铅笔绘制，要求表达内容和绘制图正确，图面饱满没有多余的空幅、没有重复的构造、图幅布局合理、主次分明、大图应有标题、比例适当、尺寸齐全、绘制清晰、图面整洁和有必要的注释和说明）。

大图3张（增多图一律不增加分数），分配：选定的水利枢纽布置图1张，枢纽下游（或上游）立视图、大坝剖面和平面图、构造图共2张。

如选做施工组织设计，至少需附大图施工平面布置图（采用图幅594×841mm）一张，横道图（采用图幅420x297 mm）一张。

b、设计说明书和计算书

设计说明书也是毕业设计的主要成果。要求：内容（按设计规定）齐全、论点正确、论据可靠、结论明确；章节分明、条理清楚。语言精练、字迹工整；既要有计算参数、公式、结果，又要有对计算结果的分析论证和结论；此外还需注意适当地使用插图和附表。

说明书必须用钢笔(写严禁使用圆珠笔等)，标题应分明、标点正确、首部应有目录、页数应有统一编号。计算不列过程，可列表表示成果。说明书应用统一的A4纸幅，其分量除插图外，以40~60页为宜。

计算书也是设计重要成果，应和说明书分开编写，也应章节分明、条理清楚，每项计算应有草图、计算公式、数据、计算过程和成果、供计算的曲线、不便列入说明书的布图等可列入计算书。

设计图、说明书和计算书是评分重要依据，必须重视。

三、毕业设计工作阶段的划分及其时间分配

每个学生应在规定的时间内完成规定的设计分量。在开始设计时，除了要首先明确这一教学环节的目的和要求外，还应作好准备工作，加强计算性，力争高质量地完成毕业设计。在安排各设计阶段工作时，可参考下面建议的步骤进行：

四、毕业设计工作应注意事项

1、为了保证按时完成设计任务，学生应制定整个设计计划和分阶段计划。如拖计划自己设法弥补，绝不允许推迟送交成果，否则在原成绩上降一等数段。

2、必须按阶段或单元（由指导教师决定）送交成果，指导教师审查。

3、按规定的设计时间段工作，如有疑问应及时电话要求指导教师答疑。

4、教师的指导工作按规定时间在指定方式进行，指导教师事先应有充分准备，指导教师的指导工作包括布置任务、审定补充材料、辅导答疑、审查成果等。辅导时，一般由学生汇报设计情况、计划完成情况、存在问题及下一步工作的设想，再由指导教师进行指导：介绍参考资料、启发学生思考、指出解决问题的途径和回答技术疑难问题并提出建议。学生不能请教师代为计算或依靠教师进行数字校核。学生对教师提出的问题必须经过自己的消化、思考变成自己的成果，设计者对自己的成果负责。

5、不允许请别人代作或相互抄袭，如发现上述情况，双方均取消毕业设计资格，设计成绩以零分计。

6、教师每周或每单元对学生成果抽查1~2次，每阶段全面审查一次。

所发给的原始资料和图纸，学生要负责保存，设计结束时，必须全部随设计成果交回。

五、毕业设计的组织领导及成果评定

1、毕业设计大纲及根据本大纲所制定的毕业设计任务书，是毕业设计工作的具体依据，指导教师必须在毕业设计工作开始前阅读并领会这些文件的含义，学生要认真阅读毕业设计任务书，熟悉资料并明确自己的任务。

2、毕业设计在教师指导下由学生独立进行；指导教师应给所指导的学生指定题目，给予必须的原始资料，并下达设计任务书。在毕业设计过程中，指导教师对学生应严格要求，启发诱导，全面负责。

3、指导教师应根据毕业设计的内容由有关单位选派，必要时还应指定有关课程的教师作为答疑教师。

4、指导教师的业务领导应分阶段检查毕业设计进展情况，并及时解决存在的问题。

5、毕业答辩

(1)学生完成毕业设计或毕业论文后，经指导教师评阅，并给出评语和平时成绩，方可进行答辩。

(2)答辩委员会由本专业具有中级以上职称的教师5-7人组成，其中具有高级职称的不少于2人。

(3)答辩分设计情况介绍(10分钟)，基本问题(5分钟)和追加问题(15分钟)的答辩。

(4)毕业设计成绩由平时设计成绩和答辩成绩两项组成(各占50％)，成绩分优、良、中、合格、不合格五级记分制。答辩不合格者准许随下一届补做。

优——设计方案良好，有特点，计算正确、图纸说明清晰完整；答辩时自述概念清楚，对提出的主要问题能准确圆满回答；毕业设计过程有较强的工作能力，对本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能掌握良好。

良——设计方案合理，计算正确，图纸和说明书清晰完整；答辩时自述清楚，对提出的主要问题能较圆满回答；毕业设计过程有一定的独立工作能力，对本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能掌握较好。

中——设计方案基本合理，计算正确、图纸说明完整；答辩时自述基本清楚，

对提出的有关问题能回答；毕业设计过程表明基本掌握了本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能。

及格——设计方案无原则性错误，计算基本正确，图纸和说明基本完整；答辩时对提出的有关问题尚能回答；毕业设计过程表明对本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能尚能掌握。

不及格——设计方案有原则性错误，计算中错误较多，图纸和说明书质量差、错误多，甚至抄袭别人设计或由别人代绘图。答辩时对提出的有关主要问题不能正确回答。毕业设计过程工作能力差，对本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能尚未掌握。

毕业设计基础资料

1 工程概况

瑶镇水库位于榆林市神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇村附近，枢纽距榆神二级公路约17 km，距神木县城约50 km，神木至尔林兔公路从坝肩通过，交通比较方便。

瑶镇水库枢纽是提高秃尾河水资源利用率梯级开发规划中的第一级控制工程，建设瑶镇水库枢纽工程，对解决区域经济开发、城镇居民生活以及生态环境用水的需要具有重要作用。

附工程特性表

工程特性表中的数值为可研阶段推荐方案的数值。

瑶镇水库工程特性表

瑶镇水库工程特性表

2 水文

秃尾河属黄河一级支流，流域长度100km，流域宽度40km，为羽状水系，河流长度133 .9km（包括宫泊沟长度23km），河流高差512.3m，比降3.83%，总流域面积3373km2。100 km2以上支流右岸6条，左岸3条。

秃尾河发源于神木县西部风沙滩地中的湖泊海子，瑶镇水库坝址位于神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇乡附近。干流在沟岔村以上分为两支，左支称宫泊沟，源自北部的宫泊海子，长23.4km，流域面积323 km2；右支称圪丑沟，源自大海子，长19.5 km，流域面积410 km2。沟岔村至瑶镇水库区间流域面积37 km2，水库控制流域面积为770 km2。

流域平均气温7.8o C，最高月（七月）平均气温23.9o C，最低月（元月）平均气温-9.8 o C，年平均日照2871小时，年平均水面蒸发量1431.8mm，年平均降水380mm，年平均无霜期175天，年平均冰封期84天，最大积雪深度120mm，水温>15 o C以上150天，最大风速19m/s，年最大冻土深146cm。

径流分析成果：瑶镇水库径流系列频率计算的Cv=0.14 ，采用0.16，Cs=2.5 Cv，十年平均径流量w=9125万m3。

流域径流绝大部分由降雨入渗到沙漠，再由地下水排泄所形成。瑶镇水库10年平均径流量为8295.6×1.1=9125万m3。丰水年：3.3～3.4 m3/s，按3.3 m3/s计算，年平均引水10407万m3。枯水年：3.1～3.3 m3/s，按3.1 m3/s计算，年平均引水9776万m3。平均为10092万m3，全年无弃水。

神木县以及陕北北部风沙区的短历时暴雨出现频次高，强度大。特别是汛期七、八月份暴雨是经常性的天气现象，年降雨量的绝大部分由暴雨组成。榆林市北部陕蒙交界处什拉淖1977年8月1日8小时降雨1050mm，强度之大陆上罕见。但是暴雨虽多，却很少形成较大洪水。经计算瑶镇水库枢纽工程坝址处的洪峰流量和洪量如下表1—1。

表1—1 瑶镇水库洪峰、洪量频率计算成果表

瑶镇水库属沙漠水库，河水主要由沙漠渗水形成，泥沙主要为河床质。根据实测资料，瑶镇水库坝址处多年平均输沙量为6.7万m3。

3 地质

3.1库区地质

左岸岸坡平缓，一般坡角为5°～10°，不存在塌岸问题。右岸河床至坡顶，均为风积沙，坡角最大45°左右，蓄水后存在塌岸问题，集中在坝址上游200～900m范围内。

地层岩性：a) 基岩：呈丘状或梁状分布两岸，断续出露。岩石为长石砂岩，较完整，分布高程最大为1159.8m。

b) 古河道冲湖积沉积物：岩性以中细砂为主，含透镜状砂壤土，总厚度约60m。右岸发现三处较大古河道进口，基岩埋藏较深。

c) 一级阶地堆积物：岩性为砂壤土及含砾细砂，厚3～4m，为当地主要农田。

d) 沙丘沉积物：岩性为中细砂，厚度不等，在本地区广泛分布。

3.2 水库渗漏

库区的周边地形高程均高于设计水位，地形不存在外漏的条件，但库区盆地周边为第四系松散沉积粉中砂层，处于正常蓄水位以下，在岩性上具备渗漏条件。左岸库岸边地下水位高程为1157~1168m，沙丘地下水位估计高于正常蓄水位，产生渗漏的水动力条件较差，因此渗漏的可能性小。右岸地下水西北高东南低，高程大部分低于正常蓄水位，天然水力坡降为7%o左右，具备了产生渗漏的水动力条件。

经过地质勘测发现库区两岸均埋藏有秃尾河的古河道，古河道由左岸北东向穿过秃尾河，环绕右岸，于下游的神树沟流出库区。古河道出口位于距坝址右岸下游约1km的神树沟，地下水均以泉水形式出露排泄。库区渗漏除古河道为主要途径外，其它岸坡因地下水位较高，产生渗漏的可能性很小。

从地形、地层岩性上及水动力条件上分析该进口都具备产生渗漏的条件，是库区渗漏的主要通道。

渗漏量估算：库区渗漏的主要通道位于右岸，其渗漏总量为6004.58m3/d，约占该河流常流量（3m3/s）得2.3%。

3.3库岸稳定

左岸岸坡平缓，地形较开阔，坡角一般为5°～10°，作为水下坡角是稳定的，基本不存在塌岸问题。右岸河床至坡顶，均为全新统风积沙，坡角最大45°左右，水库蓄水后存在塌岸问题，范围集中在坝址上游200～900m内。估计最终塌岸宽度21.0～38.0m，塌岸总量20.5万m3。

3.4 水库地震

根据1999年中国地震烈度区划图，库坝区地震活动微弱，有史以来从未发生过较大的地震活动，区域基本地震烈度为6度。

不具备库区水库诱发地震的地质和构造环境。

3.5 枢纽工程地质条件

3.5.1 神庙坝址工程地质条件

3.5.1.1地质简况

该段河谷谷地宽25m，两岸地形不对称，左岸平缓，右岸陡峻。基岩出露高程，左岸基岩高程1158.58～1159.97m；右岸基岩高程1152m，谷地高程1141.90m。基岩岩性为长石砂岩，夹薄层透镜状泥岩。两坝肩覆盖层为下更新统的钙化黄土状壤土与半胶结细砂，呈不对称分布，左岸细砂层厚约1.0m，右岸厚约3m。

坝址区构造不发育，主要为原生层理，总体产状倾向80o～110o，倾角10o。

两岸地下水位高于河水并补给河水。左岸覆盖层不含水，基岩地下水埋藏较深。环境水对砼无腐蚀性。

3.5.1.2主要工程地质问题

坝基长石砂岩厚层状，具大型交错层理，泥岩分布于层面上其主要工程地质特征如下；

⑴坝基岩石抗风化能力弱：在坝址区经地质测绘发现较大规模洞穴6个，主要位于坝轴线下游，露头基岩上多有蜂窝状空洞；

⑵泥岩夹层呈薄饼状、透镜式：在长石砂岩中夹有薄层泥岩，主要沿地层层面产出，在两岸均有发现，形成了岩体中的软弱夹层带。

⑶裂隙少：发现的两组剪切裂隙位于左岸神庙处，间距一般为1～0.6m。一组为顺和向，倾向255°，倾角88°，另一组与河流向斜交，倾向225°，倾角86°，缝宽1～3m，无充填物，一般长4～6m。坝基岩体属较完整的软岩，质量

分级属Ⅳ类。

⑷坝肩钙化黄土状壤土与半胶结细砂存在渗漏破坏的可能，不宜直接用作坝肩基础。

3.5.2 砌石坝基岩土体试验指标与评价

3.5.2.1 岩体试验指标

a）Q12eoL+PL黄土状壤土

该层已钙化，主要分布于两坝肩。渗透系数采用野外试验求得，K值为1.86×10-4cm/s，属高密实、弱渗透性的土。但根据探槽、坑探揭露发现其次生裂隙较发育，不宜直接作为坝肩基础。

b）Q4eoL、Q3eoL+PL、Q11aL中细砂、细砂粒度组成

试验结果表示坝址处各类成因的中细砂、中砂层粒度均匀，渗透分级属中等透水性，具渗透变形的特性。

c）岩石物理力学性质

试验成果表明，长石砂岩吸水性大，强度低，易软化。泥岩强度低，不易成样，强度指标离散性大。

d）岩体的渗透性

根据坝段区27个钻孔，47段压水试验资料得知，基岩单位吸水率ω≤0.01Lmin·m·m，属极微透水层。

3.5.2.2 坝基工程地质条件评价

砌石坝地基主要考虑以下工程地质问题：

⑴两坝肩分布得钙化黄土状壤土，结构密实硬度大，但次生裂隙发育，贯通性差，不宜直接用作坝肩基础。下部的半胶结细砂，属中等透水性，蓄水后将会发生绕坝渗漏，同时饱水状态的抗滑能力差，不利坝肩稳定，建议清除，将基础置入基岩约1m左右。

⑵两岸坝基范围内或附近的洞穴，应开挖回填混凝土。

⑶岩体抗冲能力较差，对受冲刷的岩体应采取必要的防护措施。

⑷岩体可视为不透水，不考虑帷幕灌浆，但对岩体与混凝土结合面应采取固结灌浆处理。

⑸两岸泥岩形成的层间软弱夹层带，因其更易风化崩解，在砂岩中形成风

蚀穴，因此建议开挖回填混凝土。

3.5.3 副坝工程地质条件与评价

3.5.3.1 工程地质条件

副坝线上分布的地层主要为：①Q4leoL中细砂：浅黄色，粒度均匀，一般厚约3～4m，最厚10m，主要分布于地表；②Q3eoL+PL砂壤土与中砂：砂壤土一般较密实，属低压缩性土，厚约2～4m，在坝线右端被同成因的中砂所代替，厚约3.2m；

③Q12eoL+PL钙化黄土，Q1laL中砂层，主要分布于左端靠近坝肩段，均延长不远即尖灭，中砂层厚度约4.2m，较密实；④基岩为长石砂岩，浅黄色，基岩面较平坦，高程约1150m，只靠近坝肩部位略有抬高，一般强风化厚约2m。

副坝线地下水埋藏于基岩中，高程为1142.62～1145.28m，向河床排泄，一般埋深大于15m。

3.5.3.2 岩土物理力学性质

Q3eoL+PL砂壤土：上更新统风洪积成因的砂壤土分布在右岸副坝线范围内，较密实（ρd=1.72g/cm3），弱透水性（k=2.29×10-4cm/s），低压缩性土（a1-2=0.05MPa-1），可作为天然隔水层和副坝坝基。

3.5.3.3 坝基工程地质条件评价

坝基范围内所有砂土均属弱透水性，存在绕坝渗漏与渗透变形问题应予以处理。而Q3eoL+PL砂壤土，k=2.29×10-4cm/s，临界坡降为5.28，允许坡降为1.76，利用此层土挡水是可行的，故副坝基础应置于完整的该岩面上。

由于该层属极弱透水层，可不作防渗处理，但其上部覆盖层，为了减少绕坝渗漏量，保证下游风积砂层的渗透稳定性应作截渗处理。

3.6天然建筑材料

瑶镇水库枢纽建筑物需石料2.5万m3，砂料1.1万m3。故瑶镇水库初设阶段新选择了4个料场，其中砂料、石料各两个料场。

3.6.1 砂料

本阶段所选择的砂料场为河则沟（J9），长胜彩挡（J10）。两料场均分布于坝区秃尾河左岸，交通方便。多为风积砂，分选性好，泥质物少，砂质纯净，表面

覆盖物均为粉砂，一般厚约1m左右。河则沟储量约为0.904万m3，长胜彩挡储量约为0.768万m3。

对可研阶段勘察的乌鸡滩料场作了详查。瑶镇外贸站（J1）砂场，精度尚可。

砂料的开采条件见下表

砂料场开采条件评价表

以上各砂料场总储量约为3.25万m3，满足2倍以上设计用量。

根据以上各料场的开采条件，优先开采的料场为乌鸡滩（J2）、瑶镇外贸站（J1）两个料场，其次为河则沟（J9），最后为长胜彩挡（J10）料场。

3.6.2石料

据调查发现，现在被当地开采利用的除西沟（J4）料场外，还

有石盆子（J7）料场与古今滩（J8）料场，岩性分别为浅蓝灰色的长石砂岩与肉红色的中细粒结构的长石砂岩。岩石质量要求及评价如下表。

石料质量评价表

石料场的开采条件评价表如下:

石料场开采条件评价表

3.7 结论

3.7.1 库区

a）库区渗漏经勘察后分析，左岸不存在渗漏，右岸的②、③号古河道进口是渗漏的主要通道，其渗漏量为6004.58m3/d，约占该河道常流量的2.30%。

b）在不考虑库尾壅水和淤积抬高的水位条件下，水库末端和左岸乌鸡滩村存在浸没问题，面积约为600亩，主要居民点为杨家圪塔村及少部乌鸡滩。

c）对古河道出口流量应进行长期观测。

3.7.2 坝址

a）坝基岩体较完整，属Ⅳ软岩，力学指标较低，且有透镜状泥岩夹层，岩体抗冲能力较差。对受水流长期冲刷部位应采取必要的防护措施。

b）长石砂岩易风化崩解，建议施工时复核岩体风化深度。

岩体单位吸水率ω≤0.01L/min·m·m，可不考虑帷幕灌浆，但砌石坝体与岩体接触面应作为固接灌浆处理。

c）Q12eoL+PL、Q1laL地层因干裂或裂隙作用发育，存在渗漏与渗透变形问题。不能直接用作坝肩地基，应予以处理。

d）坝基岩石从挖10m深的竖井看到，河床下1.7～2.1m深有泥岩夹层呈薄饼状、透镜式，泥岩单层厚度1～2cm，呈棕色及灰色，不连续分布于砂岩中，夹层带厚度10～50cm；河床下3.5～4.37m深岩石有空洞，漏水量较大；4.37～10m深，没有看见泥岩夹层，岩石比较完整。坝基岩石的物理力学指标f’=0.7，C’=0.3MPa。

e）副坝两端由于粗粒土均会发生绕坝渗漏和渗透变形问题，建议予以清除，中部Q1eoL+PL砂壤土较密实，渗透性极微，可按挡水层对待，直接用作坝基。

f）建议副坝采用心墙截渗较为可靠易行。

g）建议对下更新统（Q1laL）堆积的中砂层渗透变形参数进行复核。

3.7.3 建材

a）混凝土细料，粒径偏细，质量基本满足要求，因其呈窝状分布，不易机械化开采。首选料场为乌鸡滩（J2）和瑶镇外贸站（J1），其次为河则沟（J9），最后为长胜彩挡（J10）料场。探明储量为3.25万m3。

b）混凝土砾料，本区缺失，建议下一步研究人工碎石代替。

c）砌石料，由于质量合格的石英砂岩储量贫乏，开采困难，建议采用长石砂岩。长石砂岩抗压强度及软化系数普遍偏小，在可利用的情况下优先选用西沟料场。其储量12万m3。

4 工程任务和规模

瑶镇水库是一座以城镇供水为主，兼顾农业灌溉、生态用水等综合利用的中型水利工程，是解决神木县锦界工业区工业用水和城镇居民生活用水的有效工程措施，同时兼顾瑶镇水库以下和采兔沟水库以上的农田灌溉面积3500亩，其中稻田1000亩，水浇地2500亩以及瑶镇水库以下公草湾处0.9万亩的生态林用水。

水库大坝防洪标准为50年一遇设计，相应的洪峰流量为：Q=104m3/s；500年一遇校核，相应的洪峰流量为：Q=227m3/s。

正常高水位时，下泄流量为36m3/s。

引水洞最大引水流量为3.3 m3/s。

5、施工条件

本工程施工对外交通主要靠神木至尔林兔地方公路，该公路穿越坝址左坝肩，距榆（林）神（木）二级公路约17km，对外交通尚属便利，坝址处场地开阔，对内施工道路修筑容易。

跌水崖水电站的10kv输电线路从左坝肩通过，可作为该工程施工期的电源。

导流建筑物洪水采用5年一遇作为设计标准。据水文分析计算得该标准的洪水流量为14.5 m3/s。