均质土石坝枢纽建筑物设计毕业设计

本科毕业论文题目均质土坝枢纽建筑物设计

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

ABSTRACT (1)

KEY WORDS (1)

绪论 (2)

1基本资料 (3)

1.1地形地质 (3)

1.1.1 地形 (3)

1.1.2库区工程地质条件 (3)

1.1.3坝址区工程地质条件 (3)

1.1.4坝址区其他建筑物 (4)

1.2水文与水利规划 (4)

1.2.1气象 (4)

1.1.2水文分析 (4)

1.2.3水利计算 (6)

1.3建筑材料及筑坝材料技术指示的选定 (8)

1.3.1土料 (8)

1.3.2砂砾料 (8)

1.3.3石料 (9)

1.3.4筑坝材料技术指标的选定 (9)

1.4工程效益 (10)

1.5施工条件 (10)

1.5.1施工地区气象与水文条件 (10)

1.5.3当地建筑材料:土料 (11)

1.5.4施工地区对外条件 (11)

1.5.5工作日分析 (11)

2枢纽布置 (11)

2.1工程等级确定 (11)

2.2坝轴线的选择 (11)

2.3坝型选择 (12)

2.3.1地质条件 (12)

2.3.2水文条件 (12)

2.3.3筑坝材料 (12)

2.3.4坝型比较 (13)

2.4枢纽布置 (14)

3坝工设计 (15)

3.1坝体剖面设计 (15)

3.1.1坝顶高程的确定 (15)

3.1.2坝顶高程计算 (15)

3.3坝顶宽度确定 (19)

3.4坝坡选定 (19)

3.5马道 (20)

3.6坝体排水 (20)

4渗流分析 (21)

4.1渗流分析的目的 (21)

4.2分析内容 (21)

4.3渗流分析方法 (21)

4.4渗流计算 (23)

4.4.1正常蓄水位时的渗流分析 (23)

4.4.2设计洪水位时的渗流分析 (24)

4.4.3校核洪水位时的渗流分析 (24)

4.5渗流分析 (25)

5稳定分析 (26)

5.1计算工况与安全系数 (26)

5.2稳定分析基本原理及方法 (26)

5.2.1最危险滑弧圆心范围的确定 (26)

5.3稳定分析计算 (28)

5.3.1上游为正常蓄水位的下游坝坡稳定计算 (28)

5.3.2上游为校核洪水位时下游坝坡稳定分析 (34)

5.3.3上游为设计洪水位时上游坝坡稳定计算 (40)

5.4稳定综合分析 (44)

6坝体细部构造 (45)

6.1坝顶 (45)

6.2护坡 (45)

6.3排水结构 (46)

6.4反滤层 (46)

6.5坝坡排水 (48)

7溢洪道设计 (48)

7.1概述 (48)

7.2溢洪道的线路和选型 (49)

7.3溢洪道引水渠 (49)

7.4溢流堰控制段 (50)

7.4.1 溢流堰的形式 (50)

7.4.2 初步拟定溢流堰孔口净宽 (50)

7.5泄槽设计 (52)

7.5.1 泄槽的平面布置及纵、横剖面 (53)

7.5.2 收缩段、扩散段和弯曲段设计 (57)

7.5.3 掺气减蚀 (57)

7.5.4 边墙高度确定 (58)

7.5.5 泄槽的衬砌 (58)

7.6溢洪道消能设计 (59)

8坝基处理 (60)

8.1地基处理的主要要求 (61)

8.2地基的处理 (61)

8.3岸坡的处理 (61)

参考文献 (61)

致谢 (62)

均质土石坝枢纽建筑物设计

123456

（甘肃农业大学工学院水利水电工程专业）

摘要：适当修建大坝可以实现一个流域地区发电、防洪、灌溉的综合效益。通过对青龙

河地形地质、水文资料、气候特征的分析，结合当地的建筑材料，设计适合的枢纽工程

来帮助流域地区实现很好的经济效益。根据防洪要求，对水库进行洪水调节计算，确定

坝顶高程及泄洪建筑物尺寸；通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽组成建筑物

的形式、轮廓尺寸及水利枢纽布置方案；详细作出大坝设计，通过比较，确定坝的基本

剖面与轮廓尺寸，拟定地基处理方案与坝身构造，进行水力、静力计算；对泄水建筑物

进行设计，选择建筑物的形式、轮廓尺寸，确定布置方案。水库配合下游河道整治等措

施，可以很大程度的减轻洪水对下游城镇、厂矿、农村、公路、铁路以及旅游景点的威

胁；可为发展养殖创造有利条件。

关键词：坝工设计；渗流分析；稳定分析；溢洪道设计；基础处理。

Homogeneous earth dam pivot building design

123456

(Institute of water conservancy and Hydropower Engineering of Gansu Agricultural University)

Abstract:Appropriate construction of dam can be achieved in a basin area of power generation, flood control, irrigation benefit. D river is located in our country southwest, through to its geological, hydrological data, climate analysis, combined with the local building materials, design suitable for the project to help the region to achieve good economic benefit. According to the requirement of flood control, flood regulation computation of reservoir, to determine the crest elevation and release flood waters building size; through the analysis, on the possible options, determine the hub of the building form, dimensions and water conservancy hub layout plan made in detail; dam design, through the comparison, determining basic profiles and dimensions, make the foundation treatment scheme and the dam body structure, hydraulic, static calculation of outlet structures; design, choice of building form, outline dimensions, to determine the layout scheme, make detail structure, hydraulic, static calculation. Reservoir with river regulation measures, can greatly reduce the flood on the downstream towns, factories and mines, rural, highway, railway and the tourist attractions of the threat; create favorable conditions for development of aquaculture.

Key words:Dam design；Seepage analysis; stability analysis; spillway design; foundation treatment

绪论

毕业设计的任务是把学生在专业主要课程内容所获得的知识加以系统化、巩固、扩大、深入，培养学生独立解决本专业技术问题的能力及培养自学能力，培养学生的设计计算，编写说明书和绘图能力。基本原则是：设计应满足功能要求，并力求经济、安全、施工便利和美观，根据可能的和合理的方案进行技术经济比较来选定建筑物的型式、材料、布置。

设计时注意的事项是：以严肃的态度对待资料，不自行修改或增减，一切必要的补充或修改必须征得指导教师的同意。

本此设计包括：枢纽布置，坝体剖面设计，渗流、稳定分析，细部构造设计以及溢洪道设计，地基处理等章节。根据基本资料中的地质、水文资料确定坝址、坝型，根据工程的用途以及地形条件进行枢纽总体布置。由水文，气象资料初步拟定坝体剖面后，经过渗流分析，稳定分析后验证坝体的稳定性性指标。之后对坝体细部构造设计，满足大坝的功能要求。土石坝的坝顶是不容许过水的，因此必须设置独立的泄水，本设计采用正槽式溢洪道，布置在河道的左岸。

在完成设计过程中主要参考了《水工建筑物》，SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》，在张老师的精心指导下完成本次设计。

1基本资料

1.1地形地质

1.1.1 地形地质

见1:2000坝址地形图。

1.1.2库区工程地质条件

水库位于高山区，构造剥蚀地形。青龙河侵蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，形成岸边阶地、陡岸。

流域内地形北高南低，平均高程与500m，最高峰海拔1680m。河道蜿蜒曲折，河谷宽度400~100m不等，河道比降1/400~1/600。

库区两岸基岩出露高程大部分在200米左右，库区左岸非可溶性岩层分布广泛，其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可能性很小。库区外岩层抗风化作用较强，库岸基本上是稳定的。

青龙河为山区性河流，两岸居民及耕地分散，除库水位以下有一定淹没外，浸没问题不大，库区亦未发现重要矿产。

1.1.3坝址区工程地质条件

本区地震基本裂度为六度，建筑物按七度设防

坝址位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向青龙河上游，两岸山体较厚。河床宽约300米，河床地面高程85m，河床砂卵石覆盖层平均厚度5—7米，渗透系数K=1×10-2厘米/秒。

水库坝址选在青龙河下游的山谷河段上，共选出2条坝线，经过比较，确定第一坝线，出露岩性为大红峪组石英砂岩与板状粉细砂岩互层，岩石坚硬、构造简单、渗透性小。坝址区为剥蚀——中低山地形，河流经坝址处急转弯向北流向下游，由于受乔麦岭背斜控制，岩层倾向上游，呈单斜构造状。

坝线区河谷较为开阔。右岸下游形成半岛状，因河流侧向侵蚀，使右岸形成陡壁，近于直立，已查明的小段层有6-7条，软弱夹层有13条；左岸山坡平缓，

覆盖着31m厚的山麓堆积物，有断层一条。河床坝基岩石构造较为发育，开挖揭露出断层40余条，其中相对较大的有10多条。

1.1.4坝址区其他建筑物

溢洪道

上坝线溢洪道位置岩性主要为坚硬的细砂岩，其中软弱层多为透镜体，溢洪道各部分的抗滑稳定条件是好的，下坝线溢洪道堰顶高程750米，基础以下10米左右为砂质页岩及夹泥层，且单薄分水岭岩层风化严重，透水性大，对建筑物安全不利。

1.2水文与水利规划

1.2.1气象

根据资料统计，青龙河流域属季风型大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。多年平均气温约10℃，年绝对最低气温为-29.2℃，最高气温为38.7℃，月平均温度变化较大，离坝址较远的迁安站实测最高气温39℃。多年平均降雨量为700mm，且多集中在夏季七、八月份。全年无霜期约180天，结冰期约120天，河道一般在12月封冻，次年三月上旬解冻，冻层厚0.4—0.6m，岸边可达1.0m。多年平均最大风速23.7m/s，水库吹程为3km。

1.1.2水文分析

1.1.

2.1洪水

青龙河洪水由暴雨形成，据统计七～八月发生最大洪峰流量的机会占88%，而且年际变化很大，实测最大洪峰流量为2200秒立米(1962年)，最小洪峰流量184秒立米(1965年)，相差12倍，流域洪水峰高、历时短，陡涨陡落。一次洪水持续时间一般3—5天。

1.1.

2.2年来水量

青龙河流域年径流由年降雨产生，年径流在地区与时间上分布与年降雨量基本一致，但年际间变化悬殊，实测径流资料1929—1983年共35年资料中丰水年1961年达21.34×104m3，枯水年1965年仅16.77×104m3，相似枯水年连续发生，多年平均径流量9.6×108m3。实测径流资料如表1-1所示。考虑到流域内人类活动对产流的影响，分别对未来规划年2000年和2020年流域内耗水量进行了预测，得到个规划年的径流系列，如表1-1 所示。

根据径流年内和年际变化特征，分别选择1986年，2000年和2020年为设计水平年。

表1-1 实测径流表

年份天然1986年2000年2020年年份天然1986年2000年2020年1929 11.099 10.9 10.495 10.244 1957 2.932 2.733 2.357 2.16

30 21.229 21.03 20.625 70.383 58 4.398 4.199 3.805 3.603

31 4.729 4.530 4.125 3.864 59 19.860 19.85 19.240 18.995

32 6.181 5.982 5.593 5.396 60 4.664 4.465 4.066 3.869

33 7.572 7.373 7.015 6.818 61 3.425 3.226 2.821 2.583

34 16.774 16.575 16.17 15.944 62 18.193 17.994 17.589 17.35

35 9.027 8.828 8.429 8.239 63 3.682 3.483 3.078 2.817

36 2.114 1.915 1.510 1.303 64 13.406 13.207 12.802 12.566

37 12.986 12.787 12.382 12.121 65 4.328 4.129 3.734 3.537

38 15.431 15.232 14.827 14.566 66 10.480 10.281 9.876 9.165

39 10.896 10.697 10.292 10.071 67 6.168 5.969 5.564 5.346

40 4.209 4.010 3.606 3.253 68 2.624 2.423 2.023 1.826

41 3.340 2.141 1.736 1.528 69 18.517 18.318 17.943 17.682

42 9.824 9.625 9.220 8.959 70 4.974 4.775 4.370 4.145

43 12.487 12.288 11.882 11.622 71 3.108 2.909 2.519 2.322

44 4.725 4.526 1.121 3.860 72 3.428 3.229 2.824 2.627

45 7.222 7.023 6.618 6.357 73 9.315 9.116 8.711 8.450

46 8.372 8.173 7.768 7.507 74 9.105 8.906 8.501 8.261

47 8.186 8.024 7.759 7.487 75 10.089 9.785 9.067 9.278

48 8.235 8.036 7.631 7.370 76 11.324 11.125 10.720 10.459

49 37.022 36.803 36.398 36.137 77 21.34 21.141 20.726 20.475

50 7.511 7.312 6.907 6.646 78 13.057 12.858 12.453 12.192

51 5.565 5.386 4.961 4.738 79 10.119 9.920 9.519 9.251

52 6.362 6.163 5.758 5.559 80 2.233 2.034 1.645 1.448

53 17.917 17.718 17.313 17.054 81 1.736 1.537 1.148 0.951

54 14.976 14.777 14.372 14.111 82 1.891 1.692 1.298 1.118

55 13.690 13.491 13.086 12.825 83 2.091 1.892 1.517 1.320

56 7.996 7.797 7.392 7.131 84

1.1.

2.3年输沙量

青龙河流域植被较好，泥沙来源在地区分布和洪水分布上一致。主要是土门子与某之间，其间来沙量约占某以上总输沙量的95%以上，而汛期输沙量又集中在几次特大洪水上。年际间泥沙量的变化悬殊。由统计分析得知，某站多年平均淤沙量为389t,多年平均含沙量为4.0kg/m3，多年平均侵蚀模数为762.8t/km2。从泥沙的组成情况来看，泥沙颗粒较粗，中值粒径为0.075mm，淤沙浮容重0.9t/m3，内摩擦角为12度。

1.1.

2.3水文分析成果表

表1-2 水文分析成果表

序号姓名单位数量备注

1 利用水文系列年限35

2 代表性流量

多年平均流量立米/秒30.5

调查历史最大流量立米/秒3400

设计洪水洪峰流量(P=1%) 立米/秒3600

校核洪水洪峰流量(P=0.1%) 立米/秒5200

保坝洪水洪峰流量(P=0.01%) 立米/秒7600

3 洪量

设计洪水洪量(P=1%) 亿立米 6.5 五天

校核洪水洪量(P=0.1%) 亿立米8.2 五天

4 多年平均年径流量亿立米9.6

5 多年平均输沙量吨431

1.2.3水利计算

水文水利规划成果如下：

(Ⅰ)死水位选择

为尽可能增加自流灌溉面积，并使电站水头适当加高，力求达到电源自给以及为今后水库淤积留有余地。按二十年淤积高程，选定死水位104m。

(Ⅱ)调节性能的选定

灌溉保证率选取P=75%，水库上游来水，首先满足灌区工农业用水，电站则利用余水发电，从年调节和多年调节两方案的水电量利用系数和坝高都相差不大，但是多年调节性能的水库能提供的电量和装机利用小时都较年调节性能水库提高20%。故确定该水库为多年调节性能水库。

(Ⅲ)兴利水位的确定原则和指标

根据青龙河洪水特性，汛期限制水位在七、八月定为140.5米。七、八月以后可重复利用一部分防洪库容蓄水兴利以不降工程防洪标准，以防洪兴利兼顾为原则，确定九、十月限制水位，提高为136.2米汛末可以多蓄水。但蓄水位按不超超过百年设计洪水位考虑，确定汛末兴利水位为141米。

(Ⅳ)防洪运用原则及设计洪水的确定

某水库属一级工程。水库大坝建筑物按千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核。由于采用的洪水计算数值中未考虑历史特大洪水的影响，故用万年一遇洪水作非常保坝标准对水工建筑物进行复核。

调洪运用原则：

入库洪水为百年一遇时，为提高下游河道的电站、桥梁等建筑物的防洪标准，水库控制下流量为2000秒立米。

当入库洪水为千年一遇时，溢洪道单宽流量以70每秒立米控制泄流。

当入库洪水为万年一遇时，按上述原则操作，即库水位接近校核水位时，水库水位仍继续上涨，为确保大坝安全，溢洪道敞开洪，允许溢洪道局部破坏。

(Ⅴ)水库排沙和淤沙计算

某水库回水长25公里，河道弯曲，河床比降为2.2%，河床宽300米左右，是个典型的河道型水库。

水库利用异重流排沙。在蓄水过程中，只能用灌溉、发电有盈余水进行排沙，经计算，多年平均排沙量只占5.2%，94.8%的泥沙都要淤积在库区内侵占兴利库容。淤沙高程为97.6m，堆沙库容为1.66×108m3。

(Ⅵ)水库工程特征值

A. 枢纽下泄流量及相应下游水位

水库上游设计洪水位为142.0m，相应下游水位为92.0m，库容为8.32×108m3，溢流坝相应的泄量为1024m3/s；上游校核洪水位为143.3m，相应下游水位为92.4m，库容为8.70×108m3，溢流坝相应的泄量为1159 m3/s；上游正常蓄水位为141m（与汛限水位同高），相应下游水位为86.1m；死水位为90.0m，相应的库容为0.78×108m3；

表1-3水库技术经济指标表

序号名称单位数量备注

1 水库水位

校核洪水位(P=0.01%) 米考虑淤积20年

设计洪水位(P=1%) 米考虑淤积20年

兴利水位米考虑淤积20年

汛限水位米考虑淤积20年

死水位米考虑淤积20年

2 水库容积

总库容亿立米 5.05 校核洪水位设计洪水位库容亿立米 4.63

序号名称单位数量备注

防洪库容亿立米14.93

兴利库容亿立米

其中共用库容亿立米

死库容亿立米

3 库容系数%

4 调节特性多年

1.3建筑材料及筑坝材料技术指示的选定

当地天然建筑材料分布在坝址地区上、下游河滩及两岸阶地。其中，土料主要分布在庄窝、土谷子等七处，沙砾卵石料主要有南杖子、某等八处，各料厂的材料物理性质基本满足要求，可做大坝混凝土骨料及拱围堰。

1.3.1土料

坝址上、下游均有土料场，储量丰富，平均运距小于1.5公里，根据155组试验成果统计，土料平均粘粒含量为26.4%，粉粒55.9%，砂粉17.6%，其中25%属粉质粘土，60.7%属重粉质壤土，14.3%属中粉质壤土，平均塑性指数11.1，比重2.75。最大干容重1.67吨/立米，最优含水量20.5%，渗透系数0.44×10-6厘米/秒。具有中等压缩性，强度指标见下页表。

1.3.2砂砾料

主要分布在河滩上，储量为205万立米，扣除漂石及围堰淹没部分，可利用的约100—151万立米，其颗粒级配不连续，缺少蹭粒径，根据野外29组自然坡度角试验，34组室内试验分析，统计成果如下：

自然么重1.87吨/立米，软弱颗料含量2.64%。

不均匀系数561颗，颗组成见表1-4：

表1-4颗料组成(毫米)%

<200 <80 <40 <20 <5 <2 <1 <0.5 <0.25 <0.5

83.7 74.2 57.7 46.2 38.6 34.6 32.8 29.7 24.7 4.9

砂的储量很少，且石英颗料少，细度模数很低，不宜作混凝土骨料，砂(D<2毫米)的相对紧密度为0.895。

1.3.3石料

坝址区石料较多，储量可满足需要，溢洪道、导流洞出碴也可利用。沙石料厂设在水库下游13km的鹿尾山，大杨庄、薛庄，总储量1176万m3.

1.3.4筑坝材料技术指标的选定

本工程经过试验，并参考有关文献资料及其他的工程的经验，最后选定其筑坝材料的各项技术指标见表1-5。

表1-5 筑坝材料强度指标表

筑

坝

材料名称比

重

容重(kg/cm)

孔

隙

率

N

内摩擦角

内凝力

C

(kg/cm3)

渗透系

数

K(cm/S)

初

孔

隙

压

力

系

数

B 湿

γ

饱

γ

干

γ

施工期

稳

定

渗

流

期

水

位

降

落

总

应

力

有

效

应

力

有

效

应

力

有

效

应

力

坝体土

料

2.75 1.65 1.98 2.04 10 22 23 23 0.2 1×10-6 0.3 坝体砂

砾料

1.80

2.10 31 1×10-2

坝体堆

石

2.7 1.80 2.05 0.33 40

坝基砂

砾料

1.80 31 1×10-2

黄土地

基

1.60 1.91

2.02 20 1×10-5

筑坝土料统计国外9座粘料含量20—30%的高坝?=21°，C=0.4公斤/厘米2左右，国内建国初期建成的坝选用指标一般较低，但近期建成的坝一般在25℃左右初始孔隙水压力系数一般在0.3—0.4。我国岳城水库施工期采用0.21。据此采用的技术指标见下表。

砂砾料的强度指标j，试验结果与实际出入较大，统计国内12座水库资料，

平均值在32°以上，特别是最近建成的横山j=38°—39°；毛家村j=37°，美

国“土与土石坝”一书推荐，当相对紧密度D>0.7时，j=34°—35°，鉴于本

地砂砾料级配不好，故选用j=310。

堆石指标一般?值在39°～45°之间，统计国外9座砂岩地区筑坝石料?平

均值为39.1°，我国狮子滩堆石坝试验为36°～45°，取用39°50ˊ，故本工

程取用?值40°。

左岩黄土台地(Q2)压缩系数SS=0.025，起始孔隙比e0=0.725，平均料径

D50=0.1mm。如表1-6所示。

表1-6 坝体土料的压缩曲线(r=2.65kg/cm2),平均料径d50=0.1mm。

P

(kg/cm2)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0.665 0.645 0.632 0.612 0.593 0.575 0.528 0.520 0.503 0.500 0.489 0.480

1.4工程效益

该水库建成后能收到灌溉、发电、防洪、解决工业用水和人蓄吃水等多方面

效益，是一座综合利用的水库。一期建成，可谓秦皇岛是提供工农业、城市用水

1.82亿m3,可使滦河中下游地区120万亩农田灌溉用水得到不同程度的改善和补

充。二期建成，可调节水量5.67亿m3,年均发电量9330亿kwh，可全面解决冀

东钢铁基地建设用水。

1.5 施工条件

1.5.1施工地区气象与水文条件

该水库没有建立水文气象站，根据气象站1958年至1963年、1970年至1972

年共9年资料，分析最高气温29.1℃(6月)，最低气温-14.3℃(1月)，多年平均日

气温4—24℃，历年各月气温特征值如下表1-7：

表1-7气温特征值表

项目1月2

月

3月4月5月6月7月8月9月

10

月

11

月

12

月

多年平均日

气温

4.5 1.1 4.6 11.3 18.1 21.7 23.6 21.7 16.4 10.3 18.9 2.1 多年最高日

气温

4.6 7.2 17.0 22.2 2

5.0 29.1 23.0 2

6.5 30.1 22.4 18.9 38.1 多年最低日

气温

14.3 0.0 5.8 1.0 3.1 10.5 18.9 14.4 1.9 1.9 0.7 10.0

1.5.3当地建筑材料:土料

根据当地建筑材料调查报告，土料场有五个。根据试井及土钻孔情况，从1:2000地形图，初步计算四个土场的蕴藏量2248.6万立米，为设计总量的4倍多。

1.5.4施工地区对外条件

水库距卢龙县35Km,新建公路至工地，交通方便。施工用电青龙山双山子变电所架设110kv输电线路供电，电力保障可靠。

1.5.5工作日分析

根据沁水县1958年—1963年和1970年—1972年九年降雨气温资料，参考其它土坝水库气温，降雨停工标准，土料、砂砾料、石方、混凝土工程施工工作日确定如表1-8：

表1-8 工程施工工作日表

类别土料砂砾隧洞石方混凝土一般石方

工作日

253 307 302 250 292

(天/年)

2枢纽布置

2.1工程等级确定

根据资料可知，大坝为2级建筑物，正常应用洪水为100年一遇，非常运用洪水为1000年一遇。辅助建筑物按Ⅲ级设计，临时建筑物按Ⅳ级设计。

2.2坝轴线的选择

坝轴线选择时，根据地形、地质、工程规模及施工条件、经济条件和技术综合分析比较来选定。选在河谷的狭窄段，这样坝轴线短，工程量小，但要综合考虑对于两岸坝段要有足够宽度和高度。坝基和两岸山体无大的不利构造问题，岩

石应较完整，并应将坝基置于透水性小的坚实地层或厚度不大的透水层地基上。坝址附近有足够数量符合设计要求的土、砂、石料且便于开采运输。

2.3坝型选择

2.3.1地质条件

库区两岸基岩出露高程大部分在200米左右，库区左岸非可溶性岩层分布广泛，其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可能性很小。库区外岩层抗风化作用较强，库岸基本上是稳定的。

青龙河为山区性河流，两岸居民及耕地分散，除库水位以下有一定淹没外，浸没问题不大，且库区亦未发现重要矿产。

2.3.2水文条件

根据资料统计，青龙河流域属季风型大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。多年平均气温约10℃，年绝对最低气温为-29.2℃，最高气温为38.7℃，月平均温度变化较大，离坝址较远的迁安站实测最高气温39℃。多年平均降雨量为700mm，且多集中在夏季七、八月份。全年无霜期约180天，结冰期约120天，河道一般在12月封冻，次年三月上旬解冻，冻层厚0.4—0.6m，岸边可达

1.0m。

2.3.3筑坝材料

2.3.3.1土料

坝址上、下游均有土料场，储量丰富，平均运距小于1.5公里，根据155组试验成果统计，土料平均粘粒含量为26.4%，粉粒55.9%，砂粉17.6%，其中25%属粉质粘土，60.7%属重粉质壤土，14.3%属中粉质壤土，平均塑性指数11.1，比重2.75。最大干容重1.67吨/立米，最优含水量20.5%，渗透系数0.44×10-6厘米/秒。具有中等压缩性。

2.3.3.2砂砾料

主要分布在河滩上，储量为205万立米，扣除漂石及围堰淹没部分，可利用

的约100—151万立米。砂的储量很少，且石英颗料少，细度模数很低，不宜作混凝土骨料，砂(D<2毫米)的相对紧密度为0.895。

2.3.3.3石料

坝址区石料较多，储量可满足需要，溢洪道、导流洞出碴也可利用。沙石料厂设在水库下游13km的鹿尾山，大杨庄、薛庄，总储量1176万m3.

2.3.4坝型比较

重力坝：结构作用明确，设计方法简便，安全可靠，对地形、地质条件适性强，枢纽泄洪问题容易解决，便于施工导流，施工方便。但其缺点是：坝体剖面尺寸大，材料用量多，坝体应力较低，材料强度不能充分发挥，坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利，坝体体积大，在浇筑混凝土时，需要有较严格的温度控制。

拱坝：对地形的要求是左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷各段。坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。该坝段左右两岸不对称分布，不适宜修建拱坝。

土石坝：对地质的要求：河谷两岸的岩基必须能承受由拱端传来的推力，要在任何情况下都能保证稳定，不致危害坝体的安全。理想的地质条件是：基岩比较均匀、单一，坚固整齐，有足够的强度，透水性小，能抵抗水的侵蚀，耐风化，岸坡稳定、没有大断裂。

土石坝的优点是可以就地取材，就近取材。节省大量水泥、木材和钢材。减少工地的外线运输量，能适应不同的地形、地质和气候条件。大容量、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝建设的发展。

通过以上比较，综合考虑工程施工的经济、安全、便利等因素，所以此处修建土石坝可行。

影响土石坝坝型选择的因素很多，最主要的是坝址附近的筑坝材料，还有地形地质条件、气候条件、坝基处理、抗震要求等。本设计限于资料制作定性分析确定土石坝坝型选择。均质坝材料单一，施工简单，且有足够适宜的土料来做均质坝。

综合考虑,选择修建均质土石坝的方案。

2.4枢纽布置

枢纽布置做到安全可靠，经济合理，施工互不干扰，管理运用方便。高、中坝和地震区的坝，不得采用布置在非岩石地基上的坝下埋管型式，低坝采用非岩石地基上的坝下埋管时，必须对埋管周围填土的压实方法，可能达到的压实密度及其抵抗渗透破坏的能力能否满足要求进行保证。枢纽布置要考虑建筑物开挖料的应用。土石坝枢纽通常包括拦河坝、溢洪道、泄洪洞输水或引水洞及水电站等，应通过地形地质条件以及经济和技术等方面来确定。

坝址选在地形地质有利的地方，使坝轴线较短，库容较大，淹没少。附近有丰富的筑坝材料，便于布置泄水建筑物。在高山深谷区常将坝址选在弯曲河段，把坝布置在弯道上，利用凸岸山脊抗滑稳定和渗透稳定，并采取排水灌浆等相应加固措施，尽量避免将坝址选在工程地质条件不良的地段。如活断层含形成整体滑动的软弱夹层，以及粉细砂、软粘土和淤泥等软弱地基上。

根据枢纽布置原则：枢纽中的泄水建筑物应做到安全可靠、经济合理、施工互不干扰、管理运用方便。

枢纽中的泄水建筑物应满足设计规范的运用条件和要求。选择泄洪建筑物形式时要优先考虑采用开敞式溢洪道为主要泄洪建筑物。泄水引水建筑物进口附近的岸坡应有可靠的防护措施。应确保泄水建筑物进口附近的岸坡的整体稳定性和局部稳定性。当泄水建筑物出口消能后的水流冲刷下游坝坡时，要比较调整尾水渠和采取工程措施保护坝坡脚的可靠性和经济性，可采取其中一种措施，也可同时采用两种措施。对于多泥沙河流，要考虑布置排沙建筑物，并在进水口采取放淤措施。

溢洪道选择在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水位较低的地点，宜选用地质条件好良好的天然地基。壤土、中砂、粗砂、砂砾石适于作为水闸地基，尽量避免淤泥质土和粉砂、细砂地基，必要时应采取妥善处理措施。从地质地形图可知坝体左岸地质条件好，且有天然的石料厂，上下游均有较缓的滩地，两岸岩体条件好，施工起来更快捷更经济合理。

因此，溢洪道修建于右岸山坡上。由于闸址段地形条件好，所以采用正槽式溢洪道。

3坝工设计 3.1坝体剖面设计

3.1.1坝顶高程的确定

由基本资料可知，该流域多年平均最大风速23.7m/s,水库吹程为2km 。 3.1.2坝顶高程计算

坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，按以下四种计算条件计算，取其大值：①设计洪水位加正常运用条件的坝顶超过；②正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；③校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；④常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震安全加高。

坝顶超高d 按式（3-1）计算，对于特殊的重要工程，可取d 大于计算值。

d=R+e+A （3-1）

式中：R 为波浪在坝坡上的设计爬高，m ；e 为风浪引起的坝前水位雍高，m ；A 为安全加高，m ，根据坝的级别按表3-1选用，其中非常运行条件（a ）适用于山区、丘陵区，非常运行条件（b ）使用于平原区、滨海区。

式（3-1）中R 和e 的计算公式多很多，重要是经验半经验性的，适用于一定的条件，可按SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》推荐的计算公式确定。

涉及的坝顶高程是针对坝沉降以后的情况而言的，因此，竣工时的坝顶高程应预留足够的沉降量。根据以往工程经验，土石坝预留沉降量一般为坝高的1%。

表3-1 土石坝安全加高 单位 m

坝的级别 1 2 3 4、5 正常运用条件 1.50 1.0 0.7 0.5 非常运用条件（a ） 0.70 0.5 0.4 0.5 非常运用条件（b ）

1.00

0.7

0.5

0.5

e=

gh

KvD 2cos β

（3-2） 式中：

e ----- 的风雍高度

D------ 水面吹程 g----- 重力加速度

h----- 延水库吹程方向平均水域深度 v----- 计算风速

β----- 计算风向与坝轴线法线的夹角（。），取为0度- K----综合摩阻系数，取3.6×106

-

正常情况：e=gh KvD 2cos β = 5781.921037.4 10×3.632-6?????=0.022 m

非正常情况: e= e=gh

KvD 2cos β

=3.5881.921037.23 10×3.632-6?????=0.005 m

由官厅水库公式：

h=.0166v 45

D 3

1 （3-3）

l=10.4h

8

.0 （3

-4）

初拟m=3, 用m R =

m m w l h m

K K 2

1+?

（3-5）

式中：

m R -----平均波浪爬高； m------单坡坡度系数；

?K ---斜坡的造率渗透系数，根据护坡类型由表3-2查的；

w K ---经验系数，根据表3-3查的.

正常运用情况下：

gh

v

=0.14181.94

.47?=1.28 w K =1.01