1、完整版（2022年）水利工程水庫施工組織設計方案第一章 工程概論*水庫位于*某地區*河河谷出山口地段，水庫控制流域面積714平方公里，庫容 900104 m3。水庫以灌溉和工業供水為主，兼顧防洪，工程興建后可以灌溉面積14.32104 畝。*水庫的主要任務是，保證石油化工用水，改善灌區的灌溉條件，調劑生態用水，減少流域內地下水的開采量，兼顧防洪。工程興建后可以向石油化工年提供水量20.00106 m3，向灌區年供水19.72106 m3，全年供水39.72106 m3，改善灌溉面積15.27104 畝。根據流域規劃中*水庫承擔的主要任務，經灌區水土平衡計算，確定水庫的興利庫容為8.48106

2、m3。經水庫泥沙淤積計算，確定水庫死庫容0.52106 m3，相應死水位1953.5 m。則水庫庫容為9.0106 m3，相應正常蓄水位1994.7 m。據規范SL252-2000，本工程等級為三等工程，主要建筑物級別為3級，臨時建筑物為5級。整個樞紐主要由攔河大壩、導流兼放水洞、溢洪道三大建筑物組成。第二章 設計的基本資料2.1水文氣象2.1.1流域概況*河位于*盆地以北，東部天山山脈哈爾里南坡，地理位置介于東經90579419，北緯43024311，流域內地形大部屬中高山地形，地勢北高南低，由東北向西南傾斜，海拔3600米以上為冰川和永久積雪覆蓋區，海拔25003600米區間為徑流形成區，

3、海拔13002500米屬中低山區，河流全長31公里，壩址以上集水面積324平方公里，徑流來源于高山冰雪融水，夏季的直接降水和季節性積雪融水，河道縱坡2530。2.1.2氣象*河流域地處歐亞大陸腹地，屬典型的大陸性氣候，其特點是光照充足，夏季炎熱，冬季寒冷，干燥少雨，蒸發量大，春季多風。流域內盛行東北、東風，全年大風日數24天。庫區內一般多出現順河向風，多年平均年最大風速12m /s，風向基本上與壩軸線正交，吹程D=2.12km。庫壩區多年平均降水量143.9毫米，多年平均蒸發量1232.3毫米，多年平均蒸發量見表2.1表2.1 多年平均蒸發量月份123456789101112全年蒸發量(mm)

4、26.442.2102.7190287.5279.3272.9263.3226.8135.352.826.41905.6庫壩區多年平均溫度7.5，一月平均氣溫-5.2，7月平均氣溫21.1，極端最高氣溫32.5（1986年7月15日），極端最低氣溫-22.5（1984年1月17日），年日照時數在3000小時以上。氣溫詳見表2.2。根據壩址處19551995年的冰情觀測資料，最大河心冰厚0.44m，最大岸邊冰厚0.45m。最大凍土深度80cm。表2.2 多年月平均氣溫（）月項目123456789101112全年月平均-5.5-4.33.0915.319.421.120.213.53.4-0.8-

5、4.47.5最 高-10.1-8.018.722.925.729.732.530.126.120.18.07.132.5最 低-22.5-13.9-6.69-3.4-0.49.813.84.84.7-9.4-7.5-16.3-22.52.1.3徑流*河徑流來源于高山冰雪融水，夏季的直接降水和季節性的積雪融水，徑流的年際變化不大，但年內分配不均，據庫址水文站18年（19902007）的實測資料，再加上斷面上游引水渠引走的還原水量，年最大徑流量64.65106m3（1990年），年最小徑流量36.27106m3（1985年），汛期59月徑流量占全年徑流量的86.5%，其中68月徑流量占全年的68.

6、6%，枯水期11月至次年3月徑流量占全年的7.4%。多年平均徑流量49.51106m3，P=50%徑流量49.20106m3，P=75%徑流量40.81106m3，P=90%徑流量33.74106m3，P=95%徑流量29.64106m3。表2.3 多年平均流量頻率計算成果項目均值CvCs/Cv頻 率 P（%）計算采用25102050758090平均流量(m3/s)1.570.260.2622.462.262.11.911.561.291.231.07表2.4 P=10%每月最大來流量表月份123456789101112Q(m3/s)0.650.510.4416.829.737.649.242

7、.58.531.990.920.612.1.4洪水*河的洪水可分為暴雨洪水、融雪洪水、降水和冰雪融水混合洪水三種類型的洪水，其中融雪洪水大多出現在4月中旬至5月份，洪水的大小取決于冬春季山區積雪面積和積雪深度以及春季氣溫輻射條件，這類洪水漲落緩慢，變幅較小，對水庫的威脅不及夏洪大。夏季暴雨洪水多發生在7月中下旬及8月上中旬，這類洪水主要由大降水生成，其中大范圍的暴雨洪水在*流域出現頻次雖少，但量級并不低，1961年7月21日測得日雨量93.4mm，調查最大洪峰流量199m3/s，最大一日洪量12.94106m3，另外有雨水和冰雪融水混合形成的洪水在本流域內也時有發生，這類洪水對水庫安全、運用較

8、為不利。因此，選擇1998年8月上、中旬的一次洪水過程線作用為*水庫設計洪水的典型過程線（見表2.5）。2.1.5設計施工導流及度汛洪水根據規范，施工導流洪水頻率為P=10%，攔洪度汛洪水頻率為5%，仍以1998年為典型年，洪水過程線見表2.6。截流設計流量可選用截流時期內10頻率的月平均流量，見表2.7。表2.7 P=10%每月平均來流量表月份123456789101112Q(m3/s)0.20.10.153.44.15.88.26.42.01.20.50.32.1.6泥沙*河泥沙來源于融雪洪水和暴雨洪水對流域表面強烈的沖刷和侵蝕，根據實測資料（19962005年）分析，*河輸沙量年際變化較

9、大，年內分配極不均勻，汛期58月輸沙量占年輸沙量的83.8%，49月占年輸沙量的100%。最大年輸沙量2.10104噸（2000年），最小年輸沙量0.3104噸（2002年），最大年輸沙量是年最小的7倍。多年平均年輸沙量為1.14104噸，其中推移質泥沙為0.17104噸，懸移質泥砂為0.97104噸。表2.5 *水庫設計洪水過程線計算表時間P=0.1%P=2%典型估量m3/s放大倍比放大流量m3/s修勻流量m3/s典型估量m3/s放大倍比放大流量m3/s修勻流量m3/s7日0:003.4911.138.738.73.494.1514.514.54:003.7711.141.841.83.77

10、4.1515.615.68:004.4011.148.848.84.404.1518.318.312:004.0311.144.744.74.034.1516.716.716:003.4911.138.738.73.494.1514.514.519:003.2411.136.036.03.244.1513.413.48日0:006.2811.1/10.969.7/68.562.06.284.15/3.9626.1/24.927.02:186.2810.968.577.06.283.9624.922.04:009.0210.998.398.39.023.9635.735.78:005.5310.

11、993.093.08.533.9633.833.817:005.8510.963.963.95.863.9623.223.220:007.1510.977.977.97.153.9628.328.322:009.0210.998.398.39.023.9635.735.79日2:0014.3010.9156.0156.014.303.9656.656.66:0015.4010.9/8.1568.0/126.0145.015.403.96/2.5961.0/39.950.47:3017.108.15139.0139.017.102.5944.344.38:0021.308.15174.0174.

12、021.302.5955.255.211:1247.608.15388.0388.047.602.59123.0123.011:4248.808.15/6.84398.0/334.0398.048.802.59/2.17126.0/106.0126.013:0040.908.15333.0355.040.902.59106.0113.013:3741.508.15338.0355.041.502.59107.0113.013:5446.408.15378.0350.046.402.59120.0107.014:1240.208.15328.0340.040.202.59104.0106.014

13、:4242.808.15349.0330.042.802.59111.0104.015:0031.608.15258.0300.031.602.5981.895.016:3928.808.15235.0235.028.802.5974.670.017:1228.808.15235.0235.028.802.5974.670.020:0023.908.15195.0195.023.902.5961.961.921:0018.408.15150.0185.018.402.5947.759.021:1826.608.15217.0180.026.602.5968.959.021:4222.808.1

14、5186.0175.022.802.5959.158.022:0024.908.15203.0175.024.902.5964.557.022:4218.408.15150.0170.018.402.5947.756.010日0:0019.808.15161.0160.019.802.5951.355.06:0014.108.15/10.915.0/154.0135.014.102.59/3.9636.5/55.848.08:0013.1010.9143.0132.013.103.9651.945.019:547.7210.984.184.07.723.9630.630.620:007.721

15、0.984.184.07.723.9630.630.611日0:007.3310.9/11.180.4/81.980.07.383.96/4.1529.2/30.629.24:006.7411.174.874.86.744.1528.028.08:006.4411.171.571.56.444.1526.726.717:124.9711.155.255.24.974.1520.620.620:004.7711.152.952.94.774.1519.819.821:34.3811.148.648.64.384.1518.218.212日0:004.5711.150.748.04.574.151

16、9.019.0表2.6 *水庫施工期洪水過程線計算表時間P=5%P=10%典型估量m3/s放大倍比放大流量m3/s修勻流量m3/s典型估量m3/s放大倍比放大流量m3/s修勻流量m3/s23日20:006.402.7217.417.41.7811.411.421.128.992.7224.524.51.7816.016.024日4:0010.602.7228.828.81.7818.918.98:0011.102.7230.230.21.7819.819.812:5313.002.72/2.0535.4/26.735.41.78/1.1623.1/15.123.114:0016.402.053

17、3.639.51.161924.115:3024.202.0549.642.01.1628.124.515:4024.202.0549.642.51.1628.124.616:1221.402.0543.943.91.1624.824.816:2022.002.0545.145.11.1625.525.517:1228.202.05/2.3557.8/66.366.31.16/1.3232.7/37.237.217:2728.202.0557.865.51.1632.736.818:3825.302.0551.953.41.1629.330.619:0026.002.0553.353.31.1

18、630.230.220:0024.402.0550.050.01.1628.328.321:1822.402.0545.947.81.16262722:0024.602.0550.446.71.1628.526.423:2421.702.0544.544.51.1625.225.225日0:0023.102.0547.447.41.1626.826.81:0023.302.0548.848.81.1627.627.62:0023.802.0548.848.81.1627.627.64:0020.502.0542.042.01.1623.823.88:0016.502.72/2.0533.833

19、.81.1619.122.08:2316.502.7233.833.81.1619.121.812:3513.402.7236.4/27.532.01.78/1.1623.9/15.520.016:0011.302.7230.730.71.7820.118.518:309.822.7226.726.71.7817.517.520:009.822.7226.726.71.7817.517.526日0:0010.302.7228.028.01.7818.318.34:009.822.7226.726.71.7817.517.58:008.502.7223.123.11.7815.115.126日1

20、2:006.712.7218.318.31.7811.911.926日20:00 5.592.7215.215.21.789.9510.02.2工程地質2.2.1區域構造及其穩定工程區位于天山東段塊體內，北部為巴里坤塔格八大石隆起塊體，南部為*盆地（沉降帶）。其北面是天山東西向構造與阿爾泰北面構造的交匯部位，除近東西向及北西北西西構造較發育外，還見有少量的北北西向斷裂及北東東向斷裂，各種不同方向的斷裂將本區分割成大小不同的構造塊體。1. 主要構造形跡（1）巴里坤塔格天山廟大斷裂：該斷裂總長300公里以上，西段走向近東西較平直，天山廟以東走向北西西，再往東轉北東東，形成往南突出的弧形，斷裂北傾，

21、傾角7076。（2）南山口西斷裂：走向333，地表出露長度10公里，為具右旋特征的剪切斷裂，此組方向的斷層開成時間晚，截割了其他方向的斷裂，是第四紀以來的活斷層。（3）東溝斷裂：東溝斷裂是庫壩區附近的一條斷裂，是在花崗巖體中發育的一條北東東走向的斷裂，斷裂的東段沿*河谷分布，成東西向延伸，東段在河谷南側不遠的基巖中通過，總長度約25公里，斷裂傾角較陡，在75左右，且多朝南傾，為一條右旋走滑斷層，它對庫區地形及地質構造起到一定的影響。2. 活動斷裂與地震（1）達板果勒斷裂：達板果勒裂東端在未來100年內發生67級左右地震的可能性最大，但其最近的可能震源距庫區在20公里以上，按地震影響場的衰減系數

22、，對庫區的影響裂度也在7或7以下。（2）東溝斷裂：該斷裂長約25公里，歷史上很少有地震活動，活動量也不大，本區尚未發現北東東向斷裂發生過Ms5級地震的先例，因而估計未來百年內發生Ms6級地震的可能性很小，按照*地區斷層長度與發生最大地震的經驗關系式，該斷裂可能發生的最大震級Ms=6.2，即使發生6.2級地震，其烈度也只有7。3. 區域穩定評價壩庫區位于天山東段構造塊體內，盡管附近有東溝斷裂存在，經自治區地震局論證鑒定，活動量不大，它不是本區地震活動的控制性斷裂，因此，區域構造環境較好，庫壩區處于較穩定的塊體內。據自治區地震局論證鑒定，區外達板果勒斷裂東端發生67級左右地震的可能性最大，但對庫區

23、的最高影響烈度為7。2.2.2水庫區工程地質條件1. 庫區地質概況*水庫在大地構造單元上屬北天山地向斜褶皺帶,哈爾里克復背斜,出露的地層有泥盆系中統大南湖級第三亞組和不同成因類型的第四系地層。現將庫區出露地層由老到新分述如下：（1）泥盆系中統大南湖組第三亞組大理巖：出露于庫區西北部，為庫區最老地層，分布面積0.08平方公里，巖石呈白色、灰白色，花崗變晶結構，產狀9646。粉砂質凝灰巖：出露于壩址區河流西側，分布面積0.4平方公里，巖石呈灰色、灰綠風化面為灰黑，層狀構造，由正常碎屑和膠結物組成，巖層產狀傾向東，傾角7080。凝灰質粉砂巖：出露于壩址以東，面積1.8平方公里，由于斷層與小褶曲的影響

24、，產狀變化較大。巖石呈灰色，風化面黑色，板狀層狀構造，由正常碎屑和火山碎屑組成。（2）第四系地層沖積層：由河流沖積作用形成的松散堆積物，分布在河床和河流形成的階地上，沿河帶狀分布，厚度變化于213.2m，在壩址附近厚約25m。巖性為砂、卵石。坡積碎石土層：主要分布在壩址兩岸階地上，厚度013m，其成分為碎石和粉土，碎石含量60%左右，粉土含量40%左右。2. 構造庫區的內共有大小斷層20條，最長達5.5公里，最短的僅幾十米，以走向6070的最發育，主要斷層有F1、F17、F18。F1斷層：縱貫整個庫區，屬逆斷層，長5.5公里，斷層東段走向43，中段72，西段60，傾向南東，傾角6288，中段傾

25、角陡，破碎帶寬610米，破碎帶由內向外依次有斷層泥、糜棱巖、角礫石和壓碎巖，斷層破碎帶連續，從壩址左壩肩穿過。F17斷層：位于壩址右岸，為一正斷層，長1公里，斷層面傾向南西，走向62，傾角80，破碎帶寬0.51米，可見斷層角礫巖。F18斷層：位于壩址上游0.7公里處，接近南北走向。壩址區主要裂隙有7條，以北東向為主，南北向次之，最長達300m，小的只有幾十米，裂隙傾角7080，裂隙張開寬度15cm，最大不超過10cm，裂隙面粗糙，有碎石、粘土物充填。3. 庫岸穩定水庫基底巖石為凝灰巖，河谷及兩側岸坡為厚度不大的松散堆積物覆蓋，進入壩址附近因岸坡變陡，大部分范圍基巖裸露，基巖完整。未發現滑坡體，

26、位于壩址南側的F1斷層，向南傾斜，在壩址附近傾角82，出露在庫區回水標高范圍以上，水庫建成蓄水后不存在滑動、坍塌問題。4. 庫區滲漏庫區處于高山峽谷區，兩岸山勢陡峻，山體雄厚，河谷深切，10公里范圍內為最低侵蝕基準面，庫區巖性由花崗巖和凝灰巖組成，除發育有近東西，近南北向兩級小規模斷裂外，無規模較大的區域性斷裂通過，故水庫不會產生鄰谷滲漏。5. 水庫淹沒及浸沒庫區內無工礦企業、居民點，僅有5畝耕地，1.3萬余株野生喬灌木及268畝天然草場，故無大的淹沒損失，巖質庫岸也不存在浸沒問題。2.3壩址區工程地質條件2.3.1地質概況壩址區位于*河谷近出山口地段，屬低中山地貌，海拔14801883m，比

27、高400m。壩區河流呈近東西走向，河流以下切為主，河谷呈“V”字形，現代河床寬2750m，河流彎急，流速大。壩址區上下游兩岸沖溝發育，呈梳狀展布，以近南北向者居多，沖溝具有延伸長、兩岸陡立、切深大等特點，給選擇壩線帶來一定困難。壩址區出露巖層主要有粉砂質凝灰巖、凝灰質粉砂巖、大理巖、第四系沖積物及坡積物，沖積物厚度25m，坡積物厚度014m。壩址區河谷兩岸不對稱，階地亦不對稱，河谷右岸較發育，階地可見、級，級階地不發育，級階地在右岸呈帶狀分布，高出河水位30m左右，級階地高出河水位4050m。壩址區內無大的斷裂構造發育，只發育有幾條規模較小的斷層和兩級裂隙，現簡述如下：F1斷層：位于左岸，走向

28、43，傾向南東，傾角82，總長5.5公里，破碎帶寬度610m，在左壩肩高出回水線以上300m出露，距左壩肩水平距離300m，對建壩影響不大。F17斷層：位于右岸，走向62，傾向南西，傾角80，總長1公里，破碎帶寬度0.5m，在右壩肩高出回水線以上100m出露，距右壩肩水平距離200m，對建壩影響不大。F19斷層：位于左壩肩，總長50m，走向6265，傾角直立。在左壩肩高出回水線以上100m出露，距左壩肩水平距離120m，對建壩影響不大。第一組裂隙：傾向258305，傾角6075。第二級裂隙：傾向3207，傾角5889。兩組節理相交呈“X”型，其中第一組裂隙位于右岸壩腳附近，長20m，張開寬度約

29、10cm，因規模較小，易于處理。2.3.2壩址工程地質條件評價壩址區兩岸山體雄厚，基巖裸露，主要為粉砂質凝灰巖和凝灰質粉砂巖，巖石堅硬較完整，巖層產狀35010，NE或SE6580，傾向上游對建壩有利。兩岸及壩基工程地質條件分述如下：1、左壩肩現代河床陡崖高13m，陡崖之上為級階地，級階地之上為坡積碎石覆蓋，南北向分布寬度70m，坡度2530，厚013m，結構疏松，透水性強，需全部清除，在此之上岸坡變陡，為6575，未發現有大的不穩定體和緩傾角滑移面，出露巖石較完整，堅硬，強風化層厚度13m，弱風化層厚度510m，工程地質條件較好。2、右壩肩右岸岸邊有2040m高的陡坡，在1985m高程以上地

30、形坡度50左右，右壩肩未發現有大的不穩定巖體和緩傾角滑移面，但在19802055m高程范圍有一段地層較破碎，產狀紊亂，風化深度20m左右，該段上部巖石破碎是由于表部風化裂隙發育，較軟弱，風化強烈現象造成。右岸壩軸線上游，無第四系坡積物覆蓋，壩軸線下游階地之上為第四系坡積物覆蓋，分布范圍南北向寬100m，東西向長160m，最大厚度7m。若在右岸布置溢洪道，應考慮清除破碎巖石及坡積物。3、壩基工程地質條件壩基位于現代河槽，寬度27m左右，根據鉆孔及探坑揭露，壩軸線附近覆蓋層厚2m，之下基巖完整、堅硬，河流基本下切至新鮮巖面，基礎處理較易。根據洞探揭露，兩岸壩肩由河床岸邊深入巖體內部10m以后，大部

31、分巖石堅硬完整，節理裂隙不發育，巖層走向與河流走向呈大交角，圍巖穩定性較好，均可布置導流洞和放水洞。2.4建筑材料2.4.1天然建筑材料*水庫天然建筑材料位于壩址下游7公里范圍內，主要巖性為第四系崩坡積物和沖洪積物。為滿足設計要求，共選擇了7個料場，各料場情況如下：1、C6料場水庫大壩壩體填筑料場，位于*溝口右岸級階地和該級階地質沿相連接的山前堆積層，料場距大壩5公里，該處沉積層巨厚，貯量豐富，測算料場儲量在100萬立方米。顆料級配較好，顆粒磨園度由棱角狀、次棱角狀，直至滾圓狀都有。從分布情況看，階地前沿多為沖、洪積堆積物，卵、礫石磨圓度好呈滾圓，夾有大量漂石，多數礫石直徑500mm，個別有超

32、過此粒徑的向階地后沿發展,主要是山前洪積堆積層，分選及磨圓度都較差，顆粒以棱角狀和次棱角狀為主，最大顆料直徑250至350mm，山前個別漂礫大于800mm。堆積物母巖成分以花崗巖、灰巖為主，顆料間充填物由砂、礫和土組成，山前堆積物中土含量較大，而階地前沿沖，洪積堆積沖填而以砂、礫為主。該料場物理力學指標見表2.8、表2.9。2、C1砂石料場C1砂石料場位于*溝口河灘，距水庫大壩4.5公里,此處沉積較厚,為沖、洪積沉積物，分布成扇形，半徑244m，堆積厚度2至17m，儲量約20.5萬立方米,料場緊鄰基巖山坡有部分坡積物混合堆積,分選較差,其中卵、礫石磨圓度較好,呈滾圓狀,砂子有大部分因為搬運距離

33、不遠，磨圓較差，呈次棱角狀，砂子成分中正長石含量較大。3、C2砂石料場C2砂石料場位于東溝村東南300米的沖溝溝口，距水庫大壩5.5公里，沖洪積沉積與堆積混合堆積，洪積扇地貌，堆積厚度大于20m，扇軸長400m，儲量約94.5萬立方米，此處山溝水量較小，搬運及沉積物以細顆粒居多，粗顆粒相對減少，卵礫石磨圓度較好，砂子磨圓較差，砂子成分含量中以正長石為主。4、C3土料場該料場位于水庫大壩上游，距大壩約3公里，料場沿溝底分布，長約1000m，寬約600m，儲量約88.2萬立方米。該料場土料的壓縮系數為0.266Mpa，屬中等壓縮性土，粘粒含量高，達48.1%，可塑性好，塑性指數為14.37，屬品質

34、較好的斜心墻土料。5、C4土料場C4土料場位于出山口以西沖溝溝口，距水庫約5.5公里，呈條帶分布，長約960m，寬約60m，儲量約28.8萬立方米，該料場土料物理力學指標見表2.10，表2.11。6、C5砂石料場C5砂石料場位于*溝口以西沖溝溝口，距水庫大壩約6.5公里，料場順溝底呈條帶分布，長約1320m，寬約200m，探坑深度5m，儲量約132萬立方米。該料場主要為附近基巖風化堆積，成分以正長石為主，磨圓及分選較差、砂、礫均為次棱角狀。7、C7石料場石料場位于*溝口河漫灘，距水庫大壩約5公里，該處200mm至600mm漂石儲量豐富，收集方便，運距較近，預測儲量5萬立方米，并且卵石、漂石磨圓

35、度好，石質堅硬，主要成分為花崗巖，是很好的砌石材料。2.4.2三材1、水泥*地區當地有數家水泥生產廠，產品質量穩定，可滿足工程需要。2、鋼筋與木材均可通過鐵路、公路運輸，滿足工程需要。2.4.3其它材料*有豐富的石油資源，瀝青品質優良，鐵路運輸直抵*市，是瀝青斜心墻堆石壩的競爭優勢。料場粒徑含量（%）有效粒徑（mm）不均勻系數曲率系數200（mm）200150（mm）150100（mm）10060（mm）6020（mm）205（mm）52（mm）20.5（mm）0.50.25（mm）0.250.1（mm）0.1（mm）C18.03.022.031.016.510.09.50.18187.010

36、.30C21.53.712.317.626.513.53.37.710.42.30.70.37137.85.82C50.23.09.318.230.312.22.17.811.05.00.90.28171.46.03C60.93.111.316.427.412.42.38.412.93.61.30.31154.82.58表2-1 各料場砂礫料顆粒級配匯總表 表2-2 各料場砂礫料場理學實驗成果表料場比重天然密度(g/cm3)含泥量（）內摩擦角滲透干燥（度）飽和（度）滲透系數（cm/sec）臨界坡降C1 2.692.290.0541.539.58.410-20.87C2 2.692.261.40

37、40.137.98.410-20.78C5 2.672.300.6839.833.38.410-20.75C6 2.682.310.7542.941.68.410-20.85表2.10 土料基本性質試驗成果表料場天然濕密度(g/cm3)天然干密度(g/cm3)天然含水量（）土粒比重Gs流限WL塑限Wp塑性指數Ip顆粒組成（）擊實滲透系數K(cm/s)不固結不排水剪UU固結不排水剪CU固結排水剪CD細粒沙0.05粉粒0.050.005粘粒0.005最優含水量Wop最大干容重dmax（度）C（KPa）（度）C（KPa）（度）C（KPa）C31.441.811.231.609.214.612.702

38、.7636.6622.62914.378.7043.248.116.525.51.61.7n10-816.5019.0022.5016.3325.5010.00C40.321.641.151.417.916.82.702.7233.6521.1412.5116.047.037.016.024.01.651.7n10-719.889.2524.6317.5028.508.00表2.11 土料化學分析成果表料場易溶鹽（）中溶鹽（）難溶鹽（）有機質（）C3 0.2880.5812.4330.458C4 0.5850.3191.6320.4212.5工程規模2.5.1地區社會經濟發展概況*灌區南北長3

39、0公里，東西寬27.5公里，*市居灌區中部，為行政公署、兵團農場管理局、鐵路分局、吐哈油田生產、科研、生活基地，*市人民政府所在地，是*地區政治、經濟、文化的中心。灌區內2000年總人口18.84萬人，其中城市人口15.4萬人，近郊區農業人口3.44萬人,少數民族占23%，農業種植面積15.27萬畝，社會總產值6.19億元，國民生產總值0.916億元，工業總產值0.57億元，農業總產值0.42億元，國民人均收入825.24元。根據灌區國民經濟發展規劃，灌區內的人口由現狀年的18.84萬人發展到2010年27.8萬人，2020年32.5萬人，農業種植面積由現狀的17.4萬畝，發展到2000年的2

40、3.9萬畝，2020年的29.3萬畝；工業總產值由現狀年的2.1億元發展到2010年25億元，2020年的44.9億元。2.5.2工程興建的必要性和迫切性*盆地是*最缺水的地區，是干旱地區中的干旱地區，同時，*盆地又是一個相對封閉的綠洲經濟區，水資源貧乏，境內調水又無可能，一方面是缺水，另一方面因建設資金缺乏，北部山區的山溪性河溝水資源開發利用不足，城市要發展，工業要發展，農業要發展，各業的發展都需要水，長期以來缺水嚴重制約著*盆地經濟的發展，也是*盆地的經濟長期以來未能走出困境的關鍵所在。灌區具有優越的土地、光熱資源優勢，發展農業有廣闊的前景，同時灌區內又有發展鹽化工、石油化工、煤炭、電力等

41、工業的基本條件和優勢，僅擬建的石油化工提出的用水申請,即要求年供水量2500萬噸。根據*流域規劃中賦予*水庫的任務，*水庫工程是滿足灌區內城市工業供水、灌溉、生態、防洪等綜合利用要求的整個系統中起著極為重要和不可替代的作用。因此，興建*水庫工程非常必要，非常緊迫。2.5.3工程規模*水庫的主要任務是，保證石油化工用水，改善灌區的灌溉條件，調劑生態用水，減少流域內地下水的開采量，兼顧防洪。工程興建后可以向石油化工年提供水量20.00106 m3，向灌區年供水19.72106 m3，全年供水39.72106 m3，改善灌溉面積15.27104畝。根據流域規劃中*水庫承擔的主要任務，經灌區水土平衡計

42、算，確定水庫的興利庫容為8.48106m3。經水庫泥沙淤積計算，確定水庫死庫容0.52106m3，相應死水位1953.5m。則水庫庫容為9.0106m3，相應正常蓄水位1994.7m。根據規范SL252-2000，本工程等級為三等工程，主要建筑物級別為3級，臨時建筑物為5級。整個樞紐主要由攔河大壩、導流兼放水洞、溢洪道三大建筑物組成。2.5.4水庫泥砂淤積*河多年平均輸沙量為1.14104t，徑流含沙量0.231kg/m3，屬少沙河流，經計算0.47106 m3的淤積庫容淤積年限超過55年。2.6施工條件2.6.1施工控制性參考指標壩基開挖速度24m/月或石方開挖為23萬m3/月；基坑排水下降

43、速度1m/晝夜；混凝土防滲墻施工，沖擊鉆鉆孔為11.5m/臺班，成墻上升速度2m/小時，帷幕灌漿（自下而上法），鉆機鉆灌漿孔為0.81.2m/臺班，灌漿為25 m/臺班，固結灌漿比帷幕灌漿快一倍；壩體填筑強度815萬m3/月；混凝土面板澆筑強度（滑模施工）1.52m/小時；混凝土澆筑強度36萬m3/月；隧洞掘進速度60120m/每工作面.月。第三章 工程等別及建筑物級別根據SL252-2000水利水電工程等級劃分及洪水標準之規定，水利水電工程按其工程規模，效益和在國民經濟中的重要性分為五等，綜合考慮水庫的總庫容、防洪庫容、灌溉面積等，工程規模由庫容決定，由于該工程正常蓄水位為什么994.7m，

44、庫容為900萬m3，介于1.00.1億m3之間，則可將該工程級別定為等，工程規模為中型，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。第四章 防洪標準及調洪演算4.1防洪標準根據工程規模及其在國民經濟中的作用，按水利水電工程等級劃分及防洪標準SL525-2000，水庫永久性建筑物設計洪水標準為50年一遇標準，校核洪水標準為1000年一遇標準。4.2調洪演算4.2.1設計洪水過程線根據資料現在設計洪峰流量和壩址處水文站的單位洪水流量過程線，故本次設計洪水過程線采用以洪峰控制的同倍比放大法對典型洪水進行放大，分別得設計洪水過程線與校核洪水過程線。設計洪水過程線成果見表4.2表4.2 *水利

45、樞紐工程壩址處設計洪水過程線t(2h)時間設計洪水校核洪水t(2h)時間設計洪水校核洪水07日00：0038.714.56214:00346.7106.7202:0040.315.16416:00260.679.8404:0041.815.66618:00223.667.7606:0045.317.06820:00195.061.9808:0048.818.37022:00175.057.01010:0046.817.57210日00：00160.055.01212:0044.716.77402:00151.752.71414:0041.715.67604:00143.350.31616:00

46、38.714.57806:00135.048.01818:0036.913.88008:00132.045.02020:0041.216.18210:00123.942.62222:0051.621.68412:00115.940.2248日00：0062.027.08614:00107.837.72602:0075.022.78816:0099.735.32804:0098.335.79018:0091.732.93006:0095.734.89220:0084.030.63208:0093.033.89422:0082.029.93410:0086.531.49611日00：0080.02

47、9.23612:0080.129.19802:0077.428.63814:0073.626.710004:0074.828.04016:0067.124.410206:0073.227.44218:0068.624.910408:0071.526.74420:0077.928.310610:0068.025.44622:0098.335.710812:0064.424.1489日00：00127.246.211014:0060.922.75002:00156.055.611216:0057.321.45204:00150.553.511418:0054.520.45406:00145.050

48、.411620:0052.919.85608:00174.055.211822:0048.518.45810:00307.897.612012日00：0048.019.06012:00388.1123.04.2.2調洪演算原理1、根據水庫水量平衡方程：在某一時段內，入庫水量減去出庫水量，應等于該時段內水庫增加或減少的蓄水量。水量平衡方程為 (4.1)式中 Q1時段始的入庫流量，m3/s； Q2時段末的出庫流量，m3/s； V1時段始的水庫蓄水量，m3/s； V2時段末的水庫蓄水量，m3/s； 計算時段，s.其能比較準確地反映洪水過程線地形狀。根據水庫入庫洪水過程線，式中Q1，Q2均為已知，V1

49、、q1則是計算時段t開始時的初始條件，未知數有兩個（V2、q2），對V2、q2進行試算。聯合另一方程：q2=f(H)=A.Hb (4.2)式中 A-系數，與建筑物形式和尺寸，閘孔開度以及淹沒系數有關系，A=m.B(2g)1/2；m-流量系數； B-堰頂高度；b-指數，對于堰流一般為3/2 。由式(4.1)和式(4.2)聯立,就可解出q2，V2兩個未知數，用兩個公式調洪計算的方法很多，常用試算法和半圖解法。本設計中采用試算法。利用Excel圖表分別繪制出P=0.1%和P=2%各個時段來水流量和下泄流量曲線圖，兩曲線相交點即為校核洪水位、設計洪水位。2. 基本數據由于該溢流堰不設閘門，故根據資料可

50、知，該水庫的起調水位高程為1994.7米，其相應的庫容為900萬立方米。計算結果詳見計算書第五章 壩型選擇與樞紐布置5.1壩型選擇根據各壩型的特點結合所給*水庫庫區地質資料進行如下壩型比選：壩型一：重力壩重力壩是一種古老而且應用廣泛的壩型,它因主要依靠壩體自重產生的抗滑力維持穩定而得名。重力壩的結構簡單,施工方便,抗御洪水能力強,抵抗戰爭破壞等意外事故的能力強,工作安全可靠,至今仍廣泛使用。 1、重力壩的工作原理 重力壩的工作原理是在水壓力及其他荷載的作用下,主要依靠壩體自身重量在滑動面上產生的抗滑力來抵消壩前水壓力,以滿足穩定的要求,同時,也靠壩體自重在水平載面上產生的壓重力來抵消由于水壓力

51、所引起的拉重力,以滿足強度的要求。其基本剖面為上游近于垂直的三角形剖面,眼垂直軸線方向常沒永久伸縮縫,將壩體分成若干獨立工作的壩段,壩體剖面較大。 2、重力壩的特點 重力壩之所以能長久地被采用，主要是因為它具有以下幾大優點：a.泄洪和施工導流比較容易解決。重力壩的斷面大,筑壩材料抗沖刷能力強,適用于在壩頂溢流和壩身設置泄水孔。在施工期可以利用壩體或底孔導流。樞紐布置方便一般不需要另設河岸溢洪道或洪隧洞。在意外情況下,即使從壩頂少量過水,一般也不會招致壩體失事； b.安全可靠,結構簡單,施工技術比較容易掌握。壩體板樣,立模和混凝土澆筑和振搗都比較方便,有利于機械化施工；c.安全可靠重力壩剖面尺寸

52、大，應力較小，筑壩材料強度高，耐久性好，因而抵抗水的滲漏、洪水漫頂、地震和戰爭破壞的能力都比較強； d.對地形、地質條件適應性強任何形狀的河谷都可以修建重力壩，因為壩體作用于地面上的壓應力不高，所以對地質條件的要求也較低； e.樞紐泄洪問題容易解決重力壩可以做成溢流的，也可以在壩內設置泄水孔，一般不需要另設溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊；f結構作用明確重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干段，各壩段獨立工作，結構作用明確，應力分析和穩定計算都比較簡單。 但是，重力壩也有下面一些缺點： a壩體剖面尺寸大，水泥用量多；b壩體應力較低，材料強度不能充分發揮； c壩體與地基接觸面積大，因而壩底的揚壓力較大，對穩

53、定不利。 d壩體體積大，施工期混凝土的溫度應力和收縮應力較大，在施工期對混凝土溫度控制的要求較高。壩型二：拱壩拱壩是在平面上呈凸向上游的拱形擋水建筑物，借助拱的作用將水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。與重力壩相比，在水壓力作用下壩體的穩定不需要依靠本身的重量來維持，主要是利用拱端基巖的反作用來支承。拱圈截面上主要承受軸向反力，可充分利用筑壩材料的強度。因此，是一種經濟性和安全性都很好的壩型。1、拱壩特點：(1)優點：拱壩利用拱的作用將荷載傳至兩岸，充分利用了材料的搞壓性能，故拱壩可做得比較薄，大大節省混凝土方量，從而節省造價。此外，拱壩還可以在壩身開孔解決泄流問題，不需另外修建溢洪道，壩體

54、重量輕，抗震性能好。(2)缺點：幾何形狀復雜，施工難度大。施工導流需一次斷流，工另開導流隧洞。拱壩主要的缺點是對壩址河谷形狀及地基要求較高。2、地質條件建造拱壩的地形條件是左右兩岸對稱，岸坡平順無突變，砰面上為向下流收縮的峽谷地段，如V形和U形河谷。壩端下游側要有足夠的巖體支承，以保證壩體的穩定。理想的地質條件是基巖均勻單一、完整穩定、強度高、剛度大、透水性小和耐風化。此外，拱壩要求兩岸壩座附近河岸邊坡巖體穩定，整體性好，沒有大的斷裂構造和軟弱夾層，在荷載作用下不產生大的壓縮變形。壩型三：土石壩1、土石壩特點(1)優點： a.就地取材，節省鋼材水泥木材等建筑材料，減少了建壩過程中的遠途運輸。

55、b.結構簡單，便于維修和加高擴建。c壩身是土石散粒體結構，有適應變形的良好性能，因此對地基的要求低。 d施工技術簡單，工序少，便于組合機械快速施工。 (2)缺點：壩身一般不能溢流，施工導流不如混凝土壩方便，粘性土料的填筑受氣候條件影響較大等。2、地質條件：土石壩能夠適用各種地質條件綜上所述，根據*水庫地質條件及附近建筑材料，發現重力壩及拱壩地形地質條件不適宜，而土石壩能適應各種地質條件且附近有足夠的建壩材料，因而選用土石壩為建壩壩型。土石壩按其施工方法可分為碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆石壩、水中倒土壩和水力沖填壩。從地形地質條件以及附近建筑材料來看本次設計壩型應選擇碾壓式土石壩。碾壓

56、式土石壩根據土料配置的位置和防滲體所用材料種類的不同，又分為均質壩和土質防滲體分區壩、非土質材料防滲體分區壩。均質壩材料單一，工序簡單，但壩坡較緩，剖面大，工程量大，施工易受氣候影響，冬季施工較為不便，壩體空隙水壓力大。因此考慮均質壩方案是不宜采用的。土質防滲體分區壩主要有斜心墻壩、斜斜心墻壩、斜墻壩和多種土質壩等類型。斜心墻壩土質防滲體設在壩體中部，兩側為透水性較好的砂石料，該壩型粘性土料所占比重不大，施工受季節影響較小，但施工時斜心墻與壩體同時填筑，相互干擾較大。斜斜心墻壩和斜心墻壩基本類似，并且可以改善壩體應力狀態，能顯著減弱壩殼對斜心墻的“拱效應”，其抗裂性能優于斜心墻壩和斜墻壩。斜墻

57、壩土質防滲體設在上游或接近上游面，該壩型斜墻與壩體施工干擾小，但其抗震性和適應不均勻沉降的性能不如斜心墻壩。由于該工程所在地區為地震烈度定為7度，基巖與砼之間磨擦系數取0.65，故不宜采用斜墻壩。多種土質壩施工工序復雜，相互干擾較大，施工易受氣候影響，在此不予采用。非土質材料防滲體壩的防滲體一般有混凝土、瀝青混凝土或土工膜等材料組成，而其余部分由土石料組成，因工程附近建筑材料豐富，為就地取材不宜采取該壩型。由上述比較可以看出，斜心墻壩綜合了斜心墻壩與斜墻壩的優缺點，斜心墻有足夠的斜度，能減弱壩殼對斜心墻的拱效應作用；斜心墻壩對下游支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻壩的應力狀態較好，因而最終

58、采用斜心墻壩的方案。5.2樞紐布置根據樞紐工程功能以及滿足正常運行管理要求，該樞紐工程由土石壩、溢洪道、隧洞、等組成，具體詳見水庫樞紐工程總布置圖。第六章 大壩剖面確定6.1壩頂高程的確定6.1.1壩頂超高壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式確定： （6.1）其中：Y-壩頂超高，m；R-最大波浪在壩頂的爬高，m；e-最大風壅水面高度，m；A-安全超高，m，該壩為級建筑物，正常運行時取A=0.7，非常運行時取A=0.5。6.1.2壩頂高程計算方法壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應按以下運用條件計算，取其最大值:1.設計水位加正常運用條件下的壩頂超高;2.正常蓄水位加正常運用條件下的壩頂超高;3

59、.校核洪水位加非常運用條件下的壩頂超高； 4.正常蓄水位加非常運用條件下的壩頂超高加地震安全加高。6.1.3波浪的平均波高和平均波周期波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田試驗站公式引至水工建筑物 = （6.2） T=4.438hm （6.3） L= （6.4）其中： hm 平均波高，m；T 平均波周期，s；L 平均波長，m；D 風區長度.km； 壩前水深，m；W 計算風速, m/s；6.1.4風壅高度風壅高度可按下式計算: 引至水工建筑物 （6.5）式中： e 計算處的風壅水面高度，m； D 風區長度，km； K 綜合摩阻系數3.610-6； 計算風向與壩軸線的夾角0。6.1.5波浪爬高設計波

60、浪爬高值應根據工程等級確定，3級壩采用累積頻率為1%的爬高值.平均波浪爬高可按下式或有關規定計算: 引至水工建筑物 （6.6）式中： Rm 波浪的平均爬高； K 斜坡的糙率滲透性系數，護面類型選用砌石護坡，根據護面類型查規范得0.75； Kw 經驗系數，查規范得1.0； m 單坡的坡度系數，若坡角為，即等于ctg，本設計取m=3查規范1%累積頻率下的爬高與平均爬高的比值為2.23，故R=2.23 Rm。最終計算成果見下表6.1：表 6.1 各種工況下的壩頂高程 計算情況計算項目正常運用情況非常運用情況正常蓄水位設計洪水位正常蓄水位校核洪水位上游靜水位（m）1994.71996.471994.7

61、1998.58河底高程（m）1932.0壩前水深（m）62.764.4762.766.58吹程 （km）2.12風向與壩軸線夾角 （）0風浪引起壩前雍高 （m）0.0020480.0020480.000910.00091風速V（m/s）1812波高hm (m)0.3854030.3854340.246270.246289護坡粗糙系數0.75上游壩面坡腳arctg1/3.0波浪沿壩面爬高（m）1.1807371.1808310.7544820.754541安全超高（m）0.70.5地震安全加高（m）01.00壩頂高程（m）1996.5831998.3731996.9551999.855綜上所述，

62、此大壩壩頂高程為2000.0m，壩高為68m。6.2壩寬的確定壩體寬度必須考慮斜心墻或斜墻頂部及反濾層布置的需要。土石壩壩頂寬度根據運行、施工、構造、交通和人防等方面的要求綜合研究后確定 ，SL274-2001碾壓土石壩設計規范要求高壩的最小頂寬為1015m，中低壩則為510m。此壩壩高為68m，為中壩，故其壩頂寬度取為10m。6.3壩坡與馬道土石壩壩坡的選擇取決于壩型、壩高、壩的等級、壩體及壩基材料材料的性質、承受的荷載、施工和運行等主要因素。一般可參考已建壩的實踐經驗或用近似的計算方法初步擬定壩坡，然后進行穩定等計算確定合理的壩坡。在滿足穩定要求的前提下，應盡可能使壩坡陡些，以減小壩體工程

63、量。根據規范規定與實際結合，上游壩坡考慮在一半壩高處變坡一次，上部取2.5，下部取3.0，下游壩坡自上而下均取為2.5。在壩坡改變處，尤其在下游坡，通常設置1.52.0m的馬道以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時兼作交通、觀測、檢修之用，綜合上述等各方面的因素取其寬度為2.0m。6.4壩體排水6.4.1壩體排水的作用壩體排水的作用是:控制和引導滲流，降低浸潤線，加速孔隙水壓力消散，防止滲流逸出處土的滲流破壞，增強壩的穩定性，在寒冷地區，可保護下游壩坡免遭凍脹破壞。壩體排水要有充分的排水能力，并設有反濾層以保護壩體和壩基土。壩體排水宜便于觀測和檢修。6.4.2壩體棱體排水選用常用壩體排水有以

64、下幾種：1、棱體排水：可降低浸潤線，防止壩坡凍脹，保護下游壩腳不受尾水淘刷，且有支持壩體增加穩定性的作用，工作可靠，便于觀測和檢修，適宜下游有水的情況。棱體排水是一種可靠的、被廣泛采用的排水設施。2、貼坡排水：若當地石料較少，可采用壩趾貼坡排水。貼坡排水是用一兩層堆石或砌石加反濾層直接鋪設在下游壩坡表面，不伸入壩體的排水設施，又稱表面排水。貼坡排水能防止滲流逸出處土體發生滲流破壞，構造簡單，用料簡單，施工方便，易于檢修，但不能降低浸潤線。常用于中小型工程下游無水的均質壩或是浸潤線位置較低的中等高度壩。3、組合式排水：即褥墊排水、網狀排水、排水管、豎式排水體等壩內排水設施。褥墊排水能有效地降低浸

65、潤線，有助于壩基排水，加速粘土地基的固結，并可節省石料，但不便于觀測和檢修。褥墊排水周圍應有反濾層，以保護壩體和壩基的土體。為了節省石料，可采用縱向和橫向排水帶組成網狀排水，平行于壩軸線的縱向排水帶可替代褥墊排水伸入壩體上游端部位置。由于本地區石料比較豐富，故采用堆石棱體排水比較適宜，另外采用棱體排水可以降低壩體浸潤線，防止壩坡凍漲和滲透變形，保護下游壩址受尾水淘刷，并可支撐壩體，增加下游壩坡的穩定性，工作可靠，便于觀測和檢修，適宜下游有水的情況。根據規范棱體排水頂面高程應高出下游最高水位，超出高度應大于波浪沿坡面的爬高，此壩為三級壩，故棱體頂部高程應超出下游最高水位不小于0.5m.故此處設計

66、為超出下游最高水位1.0m。棱體頂寬根據需要確定，但不小于1.5m，取為3.0m。棱體內坡根據施工條件決定，一般為1:1.01:1.5,取為1:1.1，外坡一般為1:1.51:2.0，取為1:2.0。棱體與壩體以及土質地基之間設置反濾層。6.5壩頂構造本工程屬于中壩，根據運行、施工交通的方便，壩頂寬度定為10m，壩頂路面的材料采用瀝青混凝土 ，壩頂面向下游側放坡，由于當地的降雨量并不強，所以坡度取i=0.02。在上游側設防浪墻，高度為1.2m，下游側設置欄桿。詳見圖*-1。6.6反濾層和過濾層按照1.被保護土不發生滲透變形；2.滲透性大于被保護土，能通暢地排出滲透水流；3.不致被細粒土淤塞失效

67、的原則進行反濾層設計，過渡層采用連續級配，最大粒徑小于300mm，采用等厚度。第七章 筑壩材料與填筑標準7.1筑壩材料選擇與填筑要求筑壩土石料和土工試驗分別按照SL2512000水利水電工程天然建筑材料勘察規程和SL2671999土工試驗規程的有關規定，查明壩址附近各種天然古料的性質，儲量和分布，以及樞紐建筑物開挖料的性質和可利用性。根據：1.具有或經加工處理后具有與其使用目的相適應的工程性質，并具有長期穩定性。2.就地、就近取材，減少棄料，少占或不占農田，并優先考慮樞紐建筑物開挖料的利用；3、便于開采、運輸和壓實三項原則選擇筑壩土石料。C1料場，C2料場， C5料場，C6料場的砂礫料顆粒級配

68、匯總表見表2-1，砂礫料場物理力學試驗成果表見表2-2。C3料場，C4料場土料基本性質試驗成果見表2-3，土料化學分析成果表見表2-4。其中：C1料場距水庫大壩4.5公里，儲量約20.5萬m3，C2料場距水庫大壩5.5公里，儲量約94.5萬m3，C5料場距水庫大壩6.5公里，儲量約132萬m3，C6料場距水庫大壩5公里，儲量約100萬m3，C3料場距水庫大壩3公里，儲量約88.2萬m3，C4料場距水庫大壩5.5公里，儲量約28.8萬m3。表7.1 各料場儲量料場C1C2C3C4C5C6C7儲 量（104 m3）20.594.588.228.813210057.2防滲體設計7.2.1土料的儲量筑

69、壩石料本著就地取材和就近取材的原則。經勘察各料場儲量見表7.1 ，列出了各種填筑工程量。可以看出料場儲量大于設計填筑工程量2倍以上，筑壩材料貯備豐富。7.2.2土料場的選擇根據規范碾壓與土石壩設計規范SL2742001中4.1.5條規定：防滲土料應滿足下列要求：1.滲透系數不大于1105cm/s2.水溶鹽含量不大于3%3.有機質含量不大于1%4.有較好的塑性和滲透穩定性通過實驗防滲土料可選用C3料場。7.3壩殼料場的選擇由C1、C2、C5、C6料場的筑壩砂礫料顆粒級配匯總表及筑壩砂礫料物理力學試驗成果表可以看出，各料場的值均達到240以上，可滿足要求。不均勻系數均大于5。曲率系數只有C6料場為

70、2.58在13之內。所以只有C6料場的級配是良好的。且C6料場的儲量滿足壩殼填筑工程量要求，可做為主堆石區。其余填筑料在C1、C2、C5料場及爆破料中選擇，做為次堆石區。經分析，C6料場級配優于C1、C2、C5料場，且儲量滿足壩殼填筑工程量，故選擇C6料場做為壩殼填筑料場，做為主堆石區，其余C2料場的料填筑在兩側。7.4填筑標準設計根據碾壓式土古壩設計規范SL2742004三級壩粘性土的壓實度應符合96%98%的要求，取壓實度為0.98，設計干密度指標見表4-3。表7.2 設計密度重指標料場擊實最大干密度（g/cm3）設計干密度（g/cm3）設計含水量（%）施工填筑含水（%）C41.681.6

71、420.01823設計干密度以擊實最大干密度乘以壓實度求得，擊實最大干密度取各個土樣標準擊實試驗的擊實最大干密度的算術平均值。筑壩土料的設計含水量取各土樣最優含水量的算術平均值，施工填筑含水量應按設計含水量控制，其上下偏差不宜超過2%3%，其值根據土料性質、填筑部位、施工工藝和氣候條件等因素進行選擇。第八章 泄水建筑物8.1方案比較土石壩樞紐布置通常是以大壩為主體，泄水建筑物為中心。土石壩壩頂不易過水，所以為保證大壩安全，在樞紐布置中應十分重視泄水建筑物的布置。從某種意義上說，選擇土壩壩址，壩軸線，主要是選擇合適的泄水建筑物的位置,并兼顧導流輸水隧洞，然后再進行優化。在布置溢洪道有困難時,也可

72、以考慮利用隧洞泄洪。本方案在進行經濟技術比較后采用岸邊溢洪道為主要泄水建筑物， 以提高土壩樞紐的泄洪超載能力以及運行可靠性。本方案溢洪道通過經濟技術比較，凈寬取27 m，分2孔過水，每孔寬度13.5 m，開敞式泄洪。過水堰采用WES實用堰（高堰），堰頂高程為1994.7m，出口段采用挑流鼻坎消能，由于流速較大，為了減少氣蝕，采用人工摻氣。泄槽底坡1：4.5。岸邊溢洪道修建在右壩肩旁。按泄洪標準和運用情況不設非常溢洪道。根據布置特征，可選擇正槽溢洪道，側槽溢洪道，井式溢洪道和虹吸溢洪道。正槽溢洪道結構簡單，施工和運用方便。側槽溢洪道適用于河谷狹窄的水利樞紐，不宜在土基上修建。井式溢洪道要求地質條

73、件良好，在壩上游有適宜地形可布置喇叭口溢流堰進口，且修建在堅固的巖基上。而虹吸式溢洪道不用閘門就能自動形成虹吸作用，管理簡單，能靈敏調節上游水位，但水力條件復雜，易發生空穴，構造復雜。綜上所述，結合地形地質條件來看，本工程不宜設計為井式溢洪道和虹吸溢洪道，因為溢洪道設置在壩肩附近，一側為山，而且有溢洪道的總剖面圖可知坡降不大，所以不設置為井式和虹吸式溢洪道。對于正槽和側槽溢洪道可從樞紐布置、施工以及造價三方面來說：正槽溢洪道軸線與水流方向平行，對于壩址處山體較低，岸坡較緩的地形大多采用正槽式，而對于側槽來說溢流堰大致沿等高線布置，水流經過溢流堰泄入于堰大致平行的側槽后，經過約90的轉角流入下游

74、。水流條件比正槽復雜。 從施工方面來說采用正槽施工經驗比較多。施工質量有保證。在造價方面由于正槽的挖方量比側槽的稍大，所以初步的概算，正槽的要稍微大一些。從上幾個因素綜合考慮，本樞紐工程采用正槽溢洪道進行泄洪。8.2溢洪道的布置河岸式溢洪道布置可包括進水渠、控制段、泄槽、消能防沖設施及出水渠。8.2.1進水渠布置：進水渠的布置原則： 選擇有利地形、地質條件；在選擇軸線方向時，應使進水順暢；進水去較長時，宜在控制段之前設置漸變段，其長度視流速等條件確定，不宜小于2倍堰前水深；渠道轉彎時，軸線的轉彎半徑不宜小于4倍渠底寬度，彎道至控制堰之間已有長度不小于2倍堰前水深。根據布置原則，進水渠布置在壩肩

75、附近，左岸（靠壩一側）設置導水墻，靠山一側開挖成規則曲線。渠底不進行襯砌。8.2.2控制段布置溢洪道的控制段包括：溢流堰及兩側連接建筑。溢流堰是水庫下游泄洪的口門，是控制溢洪道泄流能力的關鍵部位，因此必須合理選擇堰前控制段的形式和尺寸。為了使水流平順，本設計選擇控制段的長度為26m。8.2.3溢流堰的形式本設計采用實用堰，因為實用堰流量系數比寬頂堰大，而且在相同條件下，需要的溢流前緣較短，工程量相對較小，但施工較復雜。堰上設有交通橋，跨度13.5 m ，堰寬27 m。中間設有一個中墩，墩厚1 m，寬4.5 m。控制段的岸墻的頂部高程與防浪墻的高程一致為2001.283m8.2.4泄槽泄槽布置要

76、求：泄槽縱坡宜大于水流的臨界坡。當條件限制需要變坡時，邊坡變化不宜過多，且以先緩后陡；橫斷面宜采矩形斷面，當結合巖石開挖時采用梯形斷面時，邊坡不宜緩于1：1.5，并且注意由此引起的流速不均勻問題；泄槽軸線宜為等寬。岸邊溢洪道的泄槽段縱向底坡1:4.5，等底坡，無彎道，泄槽段總長175.5m，且由于開挖至巖基，泄槽較為穩定，泄槽段設橫縫與縱縫。為了適應泄槽與其它建筑物的連接，采用滑動模板施工，以保證達到平整度的要求。縫內設銅片止水，以阻止水流進入泄槽底板底下。泄槽底部板縫下均設有橫向排水槽，在泄槽的縱軸線處設置縱向排水槽，將橫向排水中的水經過縱向排水槽排到下游。底板厚度為0.5m。泄槽分塊，縫間

77、止水可詳見圖*-1中的止水詳圖。8.2.5消能防沖設施布置 消能措施的主要任務是盡量促使能量消耗于水流內，外部阻力，最大限度限制沖刷破壞。溢洪道的消能段，根據地形、地質條件、泄流條件、運行方式及河床抗沖能力，消能防沖要求，下游水流銜接及對其它建筑物影響等因素，通過技術經濟比較，選用挑流消能型式。挑流消能挑流很遠，對建筑物安全，有保障，在空氣中摻氣。溢洪道消能防沖建筑物的設計洪水標準：本樞紐屬于3級建筑物，按50年一遇洪水設計溢洪道消防沖建筑物。選定的消能設施，要保證能宣泄設計洪水，在宣泄常遇洪水要使消能效果良好，結構可靠，并能防空蝕，抗磨損和抗凍害。挑流鼻坎可選用連續式，挑角為30，挑坎高2米

78、，下游設置護坦 。這樣可以保證下游河床和岸坡遭受沖刷后不至于危及大壩和溢洪道自身的安全。8.2.6出水渠布置溢洪道經挑流后，直接流入山谷，最后流入河道，故可不必設計出水渠。8.3結構設計8.3.1引水渠引水渠采用與泄槽等寬，其B=27m。底板高程為1989.20m，采用厚為0.5m的C25混凝土進行襯砌。邊墻采用重力式擋土墻，上寬為0.5m，底寬為2.5m。進水段由于受地形的限制，為了減小開挖量，則采用圓弧形導墻進行引水，在靠近溢流堰處設置于直墻段，其長度L=26米。8.3.2控制段控制段的結構形式可采用分離式或整體式，分離式適合用于巖性比較均勻的地基。整體式是用于地基均勻性較差的情況，本工程

79、地質條件較好，巖性較均勻，可采用分離式。8.3.3泄槽底板 泄槽底板厚度考慮溢洪道規模及其與壩的相對位置、沿線的工程地質條件、水力特性、氣候提條件、水流中挾沙情況等因素，并根據類似工程經驗類比確定，泄槽的底板厚度不應小于0.3米，本工程泄槽地板厚度為0.5米。泄槽地板設置結構縫，分塊尺寸考慮到氣候條件、地基約束情況、混凝土施工條件，加上類似工程經驗確定，其橫縫間距采用15米，中間設一條縱縫。 8.3.4挑流消能反弧半徑R可采用反弧最低點最大水深h的612倍。由于采用挑流，且挑流鼻坎建在巖基上，所以不設襯砌，僅在末端設置出口挑流結構，將泄流挑入原河床。挑流消能的尺寸見圖QX-03中挑流鼻坎詳圖。

80、8.3.5邊墻結構設計泄槽兩側的邊墻高由泄槽的水面曲線加上超高來確定，由于泄槽采用同一坡度，則其邊墻高度一致，取3m。采用重力式，其尺寸見QX-03中泄槽橫剖面圖。8.4地基及邊坡處理設計8.4.1地基開挖根據建筑物對地基的要求結合地質條件，工程處理措施等綜合研究確定，地基開挖至弱風化層的中上部，開挖面平順。在控制段的基坑略向上游傾斜。8.4.2邊坡開挖及處理根據巖體質量、巖體結構特征、邊坡高度和施工方法等條件，通過工程類比法，取溢洪道的開挖邊坡為1：0.38.5混凝土的強度、防滲、抗凍指標1、材料強度標準：混凝土強度標準等級不宜低于水工混凝土結構設計規范中4.4.2條中表4.4.2所列數值。

81、而有抗沖耐磨要求的部位，混凝土強度等級不應低于C25。故泄槽的混凝土采用C25等級。2、材料抗滲性指標：由于溢洪道有抗滲要求，混凝土應滿足有關抗滲等級的規定，混凝土抗滲等級按28天齡期的標準試件測定，混凝土抗滲等級分為：W2、W4、W6、W8、W10、W12六級。而再根據所承受的水頭、水力梯度以及下游排水條件、水質條件和滲透水的危害程度等因素，混凝土的抗滲等級不得低于水工混凝土結構設計規范表4.4.5所列數值。對于溢流堰大體積混凝土結構的擋水面，而且H1.0時，k值見規范表A.1.1；當p1/hd1.0時，取k=2.02.2。在溢洪道設計規范表A.1.1 可查出k=1.936，n=1.836。

82、則公式可寫為: x1.836=1.9363.350.836由此式可繪出下游曲線。上游堰頭曲線由雙圓弧曲線組成，其相關參數如下： R1=0.68Hd=2.278， R2=0.21Hd =0.7035，a=0.139Hd =0.4657， b=0.273Hd=0.9146反弧段半徑r=（0.250.5）（Hd+zmax），取8m。8.6.2 泄流能力計算：開敞式WES型實用堰的泄流能力可按公式-溢洪道設計規范（中國電力出版社P45）計算： （8.2）式中 Q流量，m3/sB溢流堰總凈寬度，定義B=nb=26m；b單孔寬度，13.5m；n閘孔數目,2;H0計入行近流速的堰上總水頭，4.42m;g重力

83、加速度,9.81;m實用堰流量系數 經下表取值,計算后取0.507;c上游堰坡影響系數,經下表取值，取為0.997；閘墩側收縮系數；表8.1 流量系數m值H0/HdP1/Hd0.20.40.61.01.330.40.4250.4300.4310.4330.4360.50.4380.4420.4450.4480.4510.60.4500.4550.4580.4600.4640.70.4850.4630.4680.4720.4760.80.4670.4740.4770.4820.4860.90.4730.4800.4850.4910.4941.00.4790.4860.4910.4960.5011

84、.10.4820.4910.4960.5020.5071.20.4850.4950.4990.5060.5101.30.4960.5000.5000.5080.513表8.2 上游面坡度影響修正系數C值上游壩面坡度（）P1/Hd0.30.40.60.81.01.21.33:10.0091.0071.0041.0021.0000.9980.9973:20.0151.0111.0061.0020.9990.9960.9933:31.0211.0151.0071.0020.9980.9960.988 （8.3） 上式適用于H0/b1.0,當H0/b1.0，H0/b,仍取值1.0。式中 0中墩形狀系數

85、；k邊墩形狀系數；s淹沒系數。得：=0.977故可計算得 Q=426.66m3/s390.295 m3/s ， 可以滿足最大洪峰下泄流量。（詳見計算書）8.6.3 泄槽的水力計算1.臨界水深和臨界底坡計算泄槽采用矩形斷面其臨界水深和臨界底坡可按公式-溢洪道設計規范（中國電力出版社P51）計算： （8.4） （8.5） 式中 Q最大下泄流量m3/s； n泄槽槽身糙率系數，0.014； Rk水力半徑，m； Bk泄槽寬度，m。 經計算hk=3.22，ik=0.00182. 水面線計算（1）起始斷面水深計算根據溢洪道設計規范P53可知，泄槽上游接實用堰時，起始計算斷面定在堰下收縮斷面處，泄槽起始斷面水

86、深小于,可按下式計算： (8.6)式中Q計算斷面單寬流量，；起始計算斷面渠底以上總水頭，取3.95m， 泄槽底坡坡角，起始計算斷面流速系數，取為0.95；（2）采用逐段試算法進行水面線計算具體做法是把河流分為若干段，然后對每一段s應用以下公式進行計算 （8.7） 式中 流段的兩端斷面上斷面比能差值； Esd流段下游斷面比能； Esu流段上游斷面比能； J流段平均水力坡度；J=,以上公式中，K=，A=（b+mh）h，R=,經計算得最終結果見下表表8.3 水面線計算表H(m)A(m2)v（m/s）v2/2g mEs（m）Es mRJi-JsS(m)1.5634.3211.376.598.151.3

87、70.018 1.4030.8012.678.189.581.432.761.240.207.157.151.2026.4014.7811.1412.342.761.080.040.1914.5321.681.0022.0017.7416.0417.044.701.080.0690.11628.4050.080.8017.6022.1825.0625.868.820.750.140.1176.86126.943. 邊墻高度泄槽兩側的邊墻高由泄槽的水面曲線加上超高來確定，由于泄槽采用同一坡度，則其邊墻高度一致，本次設計取3m。8.6.4 挑流消能計算 1. 水舌挑距：水舌挑距按水舌外緣計算，按-

88、溢洪道設計規范（中國電力出版社P59）公式計算：（公式4.6.9）式中L自挑坎坎頂算起的挑流水舌與下游面交點的水平距離。m；坎頂水面流速，可按鼻坎處平均流速V的1.1倍計；挑射角，取30；鼻坎鉛直方向水深，m；（h為坎頂法向平均水深），3.8m；坎頂到下游水面的高差，m；21.77m。鼻坎處平均流速：0.946=25.26代入數據得：L =92.1m2. 沖坑深度：沖坑最大水墊深度按-按溢洪道設計規范（中國電力出版社P60）公式計算：（公式4.6.10）式中： t自下游水面至坑底的最大水墊深度，m當tH2時，采用H2；K沖刷系數，查規范取0.8；坎頂單寬流量，14.05 上，下游水位差，為60

89、.94m;代入數據計算得：3. 校核情況挑距所以滿足要求。（詳見計算書）第九章 輸水建筑物9.1方案比較壩址地帶河谷較窄，山坡陡峻，山脊高，經過比較樞紐布置于河彎地段。由于兩岸山坡陡峻，無天然埡口，如采取明挖輸水渠方案，開挖量大，造價較高，故采用了隧洞導流方案。隧洞布置于凸岸（左岸），采用“龍抬頭”無壓輸水型式與施工導流洞結合。隧洞布置于凸岸，可減少工程量，降低造價，又可減少水頭損失，便于施工，且具有良好的水流條件。為滿足輸水要求和導流要求，則輸水洞進口高程為1953.5m，導流洞輸水口高程為1936.5m。9.2隧洞選線與布置樞紐布置于河彎地段，從*水庫地形上來看隧洞可以布置于凸岸，這樣不僅

90、可以節省工程量，而且水力條件也較好。從地質條件來看這個山梁除表面有一層較深的風化岸外，下部大部分為堅硬玄武巖，強度較高，巖體中夾雜著幾條破碎帶，但走向大部與隧洞軸線成較大的角度。因此將輸水洞布置于左岸凸出的山梁里面，見*水庫樞紐總布置圖。9.3 閘門在隧洞中的布置方案一，工作閘門布置在隧洞出口處的有壓隧洞，仍需在進口處設豎井安放檢修閘門,這樣工程造價較高。方案二，豎井設在中部的半有壓半無壓隧洞有壓洞段檢查困難，且影響壩體的施工和運行安全。方案三，豎井在設在進口處的無壓隧洞，采用與導流洞部分結合的龍抬頭式較經濟，施工也比較方便。經比較本工程采用方案三。9.4洞型尺寸在設計通過16m3/s的一定流

91、量時,對于無壓隧洞,要用明渠均勻流公式 ，先假定斷面尺寸，進行試算，一直算到和設計規定的流量相等的方式來確定隧洞的斷面尺寸，根據教學安排，指定本人進行3 m洞徑的輸水隧洞設計，斷面尺寸的高寬比為1:1.2。在隧洞的進口之后用拋物線段、斜坡段及反弧段與導流洞的洞身相接。表孔進口后的拋物線段底板應符合射流曲線并有一定的安全值，以便閘門在不同開度時均能保持一定的正壓。由于本設計的起始流速為水平，所以拋物線方程為： （9.1）式中 H-工作閘門處孔口頂緣的最大設計水頭，38.6m； -修正流速及保持邊界正壓的系數，一般在1.18-1.30范圍內，取1.20； x,y-橫，縱坐標表9.1 拋物線底板曲線

92、表y(m)0.501.002.003.004.005.006.007.00x(m)10.5414.9121.1025.8029.8033.3036.5039.50進水口采用頂板和邊墻順水流方向三面收縮的平底矩形斷面，其體形應符合孔口泄流的形態，避免產生不利的負壓和空蝕破壞，同時還應盡量減少局部水頭損失，以提高輸水能力，本工程進口段喇叭口的頂板和邊墻采用橢圓曲線，其方程為： （9.2）式中 a-橢圓長半軸，對于頂板曲線為閘門處的孔口高度3.25m，對于邊墻曲線為閘門處的孔口寬度2.6m； b-橢圓短半軸，對于頂板曲線為閘門處的孔口高度的1/3，1.08m，對于邊墻曲線為閘門處的孔口寬度1/3，0

93、.87m。 所以根據(9.2)可知 頂板 邊墻 詳見隧洞詳圖。隧洞平面布置見樞紐總布置圖（其中上游進口距圍堰40m，出口距離壩腳線30m處，進口與河道的夾角約為350，出口夾角為450，距出口13米處設一半徑為58m的彎道。9.5隧洞結構設計襯砌的作用：限制圍巖變形，保證圍巖穩定；承受圍巖壓力，內水壓力等荷載；防止滲透；保護巖石免受沖蝕破壞作用；減小表面糙率。9.5.1襯砌厚度開挖隧洞在弱風化層以內，圍巖具有一定的抗滲能力，襯砌的防滲要求為一般，查水工隧洞設計規范表6.1.7可知，計算控制條件為襯砌結構裂縫寬度不應超過允許值，襯砌的設計原則為限制裂縫寬度設計。本設計采用龍抬頭式無壓隧洞，由規范

94、表6.1.10可知巖洞的襯砌形式可選擇鋼筋混凝土的襯砌。根據水工隧洞設計規范6.3.1中，雙層鋼筋混凝土襯砌厚度不應小于300mm，所以本隧洞襯砌厚度定為400mm。9.5.2分縫 鋼筋混凝土襯砌是分段分塊澆筑的，為防止混凝土干縮和溫度應力而產生裂縫，在相鄰段間設有環向伸縮縫，由于工程中，圍巖地質條件比較均一，壩區的多年平均溫度為7.5，其中7月的平均氣溫為21.1，1月平均氣溫-5.2。所以取澆筑的分段長度取8m,對于本工程隧洞洞身大部分處于弱風化層，有一定的防滲要求，所以在縫中設止水，在進口閘門室與洞身的交接處，需設置環向伸縮縫，縫面不鑿毛，分布鋼筋不穿過，在縫內填1cm的瀝青油氈并設止水

95、。見圖9.1圖9.1伸縮逢詳圖9.5.3 隧洞的灌漿、排水隧洞的灌漿分為回填灌漿和固結灌漿兩種。回填灌漿是為了充填襯砌與圍巖之間的空隙，使之緊密結合，共同受力，以發揮圍巖的彈性抗力作用，減少滲漏。固結灌漿可以加固圍巖，提高圍巖整體性，減小圍巖壓力、保證圍巖彈性抗力，減小滲漏。由于隧洞的工程地質條件較好，可不用進行固結灌漿，襯砌頂拱時，預留灌漿管，襯砌完成后再通過埋管進行灌漿，一般在頂拱中心角9001200以內，孔距排距均為26m，此處取為2m。交錯排列。灌漿孔應伸入圍巖5cm以上。水工隧洞設計規范9.2.2中，無壓隧洞宜在水面線以上設置排水孔，降低作用在襯砌上的外水壓力，排水孔的間距和排距一般為2-4m,深入巖石2-4m.所以本隧洞排水孔的間距和排距設為4m,深入巖石3m。9.5.4混凝土的強度、抗滲、抗凍、抗磨和抗侵蝕隧洞襯砌混凝土的各項指標建筑材料附錄二表2-2可知環境條件類別為二類。查表2-3可知混凝土抗滲等級的最小允許值為W4，壩區的最冷月平均氣溫為-5.2，按氣候分區屬于寒冷，查表2-4可知抗凍等級為F300 。由表2-5，混凝土最大水灰比為0.60。