水工建筑物课程设计-1
华北水利水工建筑物课程设计
第一章基本资料1。
1 工程概况顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘陵区，最窄处仅10余公里。
通过礼河、洲河及输水渠道，可通向唐山市；经还乡河、陡河可通秦皇岛市。
为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水,国家决定修建顺河水库。
顺河水库位于河北省唐山、承德两地区交界处，坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上，控制流域面积33700平方公里，总库容为25。
5亿立方米.水库距迁西县城35公里,有公路相通.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及城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪要求,尽可能使其工程提前竣工获得收益,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,其它建筑物按II级建筑物考虑。
1.2 水文分析1.年径流:顺河水量较充沛，顺河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,主要集中在汛期七、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，由红痕估算洪峰流量约为24400-27400m ³/s，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800m³/s。
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.淤砂高程157.5米.1.3 气象库区年平均气温为10℃左右,一月份最低月平均产气温为零下6。
8℃，绝对最低气温达零下21。
水工建筑物课程设计
重力坝设计第一章基本资料1.1基础数据由图1-1下游水位流量关系曲线可知当流量为零时，水位为1253m，即河床高程为1253 m。
假设向下开挖地基3 m，则坝基面高程为1253-3=1250 m。
图1-11.2工程等别经查表1-1（课本P10），由水库总库容为1490万m3(0.149亿 m3)可判断该工程为中型Ⅲ级工程；由灌溉面积6.28万亩可判断该工程为中型Ⅲ级工程；由电站装机容量为2×250=500kw<1万kw可判断为小（2）型Ⅴ级工程。
对于综合利用的水利水电工程，其工程等别应按其中最高等别确定，所以该工程为中型Ⅲ级工程。
我们所设计的建筑物为大坝，属永久性水工建筑物，查表1-2（课本P10）可得该大坝属于3级主要建筑物，再查表1-3（课本P11）可得该水工建筑物的结构安全级别为Ⅱ级。
1.3坝基的力学参数由于岩体较完整，有一定强度，抗滑、抗变形性能受结构面和岩石强度控制，可根据表1-4（《混凝土重力坝设计规范》坝基岩体工程地质分类及岩体力学系数表）判断该坝基岩体的工程地质分类为中硬岩Ⅲ等。
从而根据规范可查得混凝土与坝基接触面的抗剪断参数为：''1.10~0.90, 1.10~0.70()f c Mpa ==，抗剪参数为：0.65~0.55f =。
1.4水文条件本枢纽属于中型Ⅲ等工程，永久性建筑物为3级，按规范要求，采用50年一遇洪水设计，500一遇洪水校核。
1.4.1淤积高程的确定该工程多年平均输沙量为3.57万吨，本工程考虑正常运行期为30年，查得淤沙的饱和容重为19.5KN/m3,则淤积库容为：43.5710309.853.8m 19.5m V r ⨯⨯⨯===3万由图1-2查得相对应的淤积高程为1265m,淤沙高度为1265-1250=15m,由于淤积库容相对于总库容很小，故可不设排沙系统。
1.4.2死水位及死库容的确定在满足一定生态要求的条件下，死水位越低死库容越小，兴利库容越大，经济效益越高，所以一般死水位取略高于淤积高程，即取1270m 。
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一、主要建筑物型式的选择1、确定枢纽的建筑物组成本水利枢纽工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。
故枢纽组成建筑物应包括：挡水建筑物、泄水建筑物、水电站建筑物、输水建筑物、其他建筑物。
2、确定工程等别和建筑物级别枢纽工程的等别：根据水利部、原能源部颁布的水利水电工程的分等分级指标，考虑到本枢纽工的任务和资料的某些要求，同时由于坝址处河床较窄，河道陡，调蓄能力低、汇流快，汛期洪峰流量大等因素，枢纽工程等别定为I等。
水工建筑物的级别：永久性主要建筑物为1级，永久性次要建筑物为3级。
3、建筑物型式选择（1）挡水建筑物型式的定性选择在岩基上修建挡水坝有三种基本类型：重力坝、拱坝、土石坝。
通过对各种坝型的定性比较，综合考虑建筑材料、地形、地质自然条件、应用要求、施工条件后认为：拱坝对地形、地质的要求较高，理想地形是，左右两岸对称，岸坡平顺无突兀，在平面上向下游收缩的河谷段，坝端下游侧要有足够的岩体支撑，岸坡稳定，本工程中两岸山坡为第四系覆盖层，且左右岸各有走向互相垂直的二组陡倾角节理，约35˚~90˚，是修建拱坝的不利条件；土石坝的修建考虑充分利用当地建筑材料，虽然坝区附近砂石料易解决、且符合规范要求，但坝址处缺乏筑坝的土料，故土石坝方案不可取；考虑到坝址附近对外交通方便，当地砂石料可充分利用，重力坝对地形、地质条件适应性强，故选择混凝土重力坝方案。
（2）泄水建筑物型式的定性选择泄水重力坝既要挡水又要泄水，其泄水方式有坝顶溢流和坝身泄水孔泄水。
设计泄水重力坝，除应满足稳定和强度要求外，还需要根据洪水特性、水利枢纽布置、地形地质等问题确定其位置等的选择。
坝身泄洪是经济的，表面溢流孔泄流能力大，又具有较大的超泄潜力，宜优先考虑；深水泄水孔虽然泄流能力不及表面溢流孔，但进水口淹没在水面下，放水条件好、给水库的运用带来了很大的灵活性，可提高水库的利用率和安全度。
表面泄水孔具有排沙、放空水库、导流等功能，表面泄水孔泄流能力大、可以选择不同的溢流堰顶高程，故本工程的泄水建筑物选择兼有表面溢流孔和深水泄水孔。
《水工建筑物》课程设计
前进闸设计计算说明书学号: 41专业: 水利水电工程姓名: 黄文浩指导教师: 潘起来2014年12 月15日目录第一章设计资料和枢纽设计 (4)1.设计资料 (4)2.枢纽设计 (5)第二章闸孔设计 (6)1.确定闸室结构型式 (6)2.选择堰型 (6)3.确定堰顶高程及孔口尺寸 (6)第三章消能防冲设计 (10)1.消力池设计 (10)2.海漫的设计 (12)3. 防冲槽的设计 (13)第四章地下轮廓设计 (13)1.地下轮廓布置形式 (13)2. 闸底板设计 (14)3.铺盖设计 (14)4. 侧向防渗 (15)5. 排水、止水设计 (15)第五章渗流计算 (16)1.闸底板渗透压力计算 (17)2. 闸基渗透变形验算 (21)第六章闸室结构布置 (21)1. 闸室的底板 (21)2. 闸墩的尺寸 (21)3. 胸墙结构布置 (21)4. 闸门和闸墩的布置 (22)5. 工作桥和交通桥及检修便桥 (22)6. 闸室分缝布置 (23)第七章闸室稳定计算 (24)1.闸室抗滑稳定计算 (24)2. 闸基应力计算 (27)参考文献 (28)第一章设计资料和枢纽设计1、设计资料工程概况前进闸建在前进镇以北的团结渠上，是一个节制闸。
本工程等别为Ⅲ等，水闸按3级建筑物设计。
该闸有如下的作用：（1）防洪。
当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵团结渠下游两岸的底田，保护下游的农田和村镇。
（2）灌溉。
灌溉期引胜利河水北调，以灌溉团结渠两岸的农田。
（3）引水冲淤。
在枯水季节，引水北上至下游红星港，以冲淤保港。
规划数据（1）团结渠为人工渠，其断面尺寸如图1所示。
渠底高程为，底宽50m，两岸边坡均为1：2 。
（比例1：100）图1 团结渠横断面图（单位：m）（2）灌溉期前进闸自流引胜利河水灌溉，引水流量为300sm/3。
此时相应水位为：闸上游水位，闸下游水位；冬春枯水季节，由前进闸自流引水至下游红星港，引水流量为100sm/3，此时相应水位为：闸上游水位，闸下游水位。
水工建筑物课程设计
第一章基本资料1.1 工程概况某水库是一座以农业灌溉为主兼顾生活、工业和防洪功能的中型水利工程。
水库总库容3594.0万m3，兴利库容2701.0万m3。
水库建成后，每年可供水4858.4万m3。
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，供当地工农业用水和城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)，水库工程为Ⅲ等工程。
水库枢纽工程主要建筑物大坝为3级建筑物。
临时建筑物导流围堰、导流隧洞为5级建筑物。
施工期下游无供水要求，无须考虑通航、过木问题。
2.1 气象水文资料水库位于某江上游右岸一级支流上，属珠江流域西江水系，河流大致呈西南～东北向。
2.1.1气象流域是典型的高原季风气候，其特点是：冬无严寒，夏无酷暑，干湿季分明，春暖干旱，秋凉湿润，日照丰沛。
流域内水汽主要来源于印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流和太平洋东南季风带入的丰沛水汽。
根据气象站的资料统计，多年平均气温13.4℃，极端最高气温33.9℃，极端最低气温-14.9℃，最热月平均气温19.4℃(7月)，最冷月平均气温5℃(1月)；多年平均日照2183.4小时，日照百分率为49%；多年平均相对湿度72%，多年平均风速3.4m/s，多年最大平均风速为19m/s，最大风速25m/s；全年主导风向南南西(SSW)；20cm蒸发器多年平均蒸发量2051.8mm；多年平均气压80.18kPa。
霜冻期最长可达198天，多年平均147天，对农作物的生长有所不利。
2.1..2 年径流流域内设有雨量站。
水库的设计径流成果，如表1所示。
表1 水库设计年径流成果表单位：万m3年内分配采用典型年法。
按各月所占比值计算得各月的相应径流，如表2所示。
表2 水库径流设计代表年年内分配成果表单位：万m32.1.3 洪水3310～11月为汛后期，11～4月为枯期。
枯期施工导流标准根据有关规范，确定为5年一遇，即P=20%。
水工建筑物课程设计
水利水电工程专业《水工建筑物》课程设计1、课程设计目的：水工建筑物课程设计是在学习重力坝理论基础上进行的一次综合性的大坝断面设计，通过设计和实践，培养学生综合运用知识、设计计算与工程制图的能力，使学生牢固掌握课程中学到的重力坝的设计原理、应力与稳定的分析方法。
2、基本要求能根据课题要求，通过查阅资料，独立完成课题的方案设计、合理地选择挡水坝段断面并进行设计情况与校核情况的应力与稳定分析，撰写设计说明书，并应用CAD画出完整的挡水坝段的剖面图，通过离线作业系统提交。
3、课程设计任务及要求（1）基本资料一、气候特征1、根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14 m/s，重现期为50年的年最大风速23m/s，吹程：设计洪水位2.6 km，校核洪水位3.0 km 。
2、最大冻土深度为1.25m。
3、河流结冰期平均为150天左右，最大冰厚1.05m。
二、工程地质与水文地质1、坝址地形地质条件（1）左岸：覆盖层2～3m，全风化带厚3～5m，强风化加弱风化带厚3m，微风化厚4m。
（2）河床：岩面较平整。
冲积沙砾层厚约0～1.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚3～6m。
坝址处河床岩面高程约在38m左右，整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。
（3）右岸：覆盖层3～5m，全风化带厚5~7m，强风化带厚1～3m，弱风化带厚1～3m，微风化厚1～4m。
2、天然建筑材料：粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2~3km均可开采，储量足，质量好。
粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。
砂石料满足砼重力坝要求。
3、水库水位、水库规模①死水位：初步确定死库容0.30亿m3，死水位51m。
②正常蓄水位：80.0m。
注：本次课程设计的荷载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。
表一本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况：基本组合(2)为设计洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
水工建筑物,水闸设计
《水工建筑物》课程设计前进闸设计计算书学号:专业:姓名:指导教师:目录第一部分设计资料和枢纽设计······························1.工程概况·············································2.枢纽设计·············································第二部分闸孔设计·········································1.闸室结构设计·········································2.闸门孔口尺寸········································第三部分消能防冲设计····································1.消力池设计··········································2.海漫设计············································3. 防冲槽设计··········································第四部分地下轮廓设计····································1.地下轮廓布置形式····································2. 闸底板设计·········································3.铺盖设计···········································4. 侧向防渗设计·········································5. 排水止水设计········································第五部分渗流计算······································1.设计水位情况······································2.校核水位情况······································第六部分闸室结构布置··································1. 闸室的底板········································2. 闸墩的尺寸·········································3. 胸墙结构布置·······································4. 闸门和闸墩的布置··································5. 工作桥和交通桥及检修桥····························6. 闸室分缝布置·······································第七章闸室稳定计算1. 荷载组合考虑·······································2. 闸室抗滑稳定计算和闸基应力验算····················参考文献···············································第一部分设计资料和枢纽设计1.1工程概况1.11设计用途前进闸建在前进镇以北的团结渠上是一个节制闸。
水工建筑物课程设计
一、 枢纽工程建筑物设计 1、大坝1—1、坝型选择坝址处左右两岸不对称，岸坡较缓，不适宜建拱坝，因此坝型选择只能在钢筋混凝土重力坝及土石坝中选择，根据实际情况，建坝地区对外交通不便，河流四季不能通航，县城至城镇较远，所以，如果该地区土石方足够的话，一般不会用混凝土重力坝，又根据探测，坝轴线一公里以内有比较丰富的土料，因此考虑坝型选择用土石坝。
又根据土料的种类，土料主要有砂质粘土及河床砂卵石，考虑到砂质粘土的渗透系数为61.4810-⨯，满足渗透系数小于410-的要求，因此可以用该种土来作为土坝的防渗层，如果做均质坝的话，考虑到砂质粘土的土方可能不够，因此坝型选择只能选心墙坝或斜墙坝，心墙坝施工复杂，而斜墙坝施工简单不过考虑到地基沉降的话，可能给斜墙坝的防渗层带来不均匀沉降从而破坏防渗层的防渗，考虑到上述因素，在坝型上，我们选择心墙坝。
1—2、坝顶高程坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下运行条件计算，并取最大值： （1） 设计洪水位加正常运用条件的坝顶高程。
设计洪水位h 设=126.30m重现期为50年的最大风速：1.5×max cp V =1.5×15=22.5m/s 风区长度D ＝1000米坝前水域的平均深度m H =126.30-103.00=23.30米 综合摩阻系数63.610K-=⨯风向与坝轴线的法线间的最不利夹角为00β=所以最大风壅高度为：226022.51000cos 3.61010.004229.823.30m v D e K gH β-⨯==⨯⨯⨯=⨯⨯米累计频率为5%的波高计算公式为：11/312022000.0076()gh gD v v v -=代入数值解得5%0.813h =米，查表1—1得平均波高为： 0.813/1.950.417m h ==米平均波长的计算公式为：1/2.151/3.75022000.331()m gL gD v v v -=代入数值解得8.856m L =斜坡的糙率渗透性系数0.75K =△ 经验系数v 1.02K =坝坡系数 2.9m ctg α==平均波浪爬高0.4649m R ===查书上表3—3得相应条件下累计频率为5%的爬高5% 1.840.46490.8554R =⨯=坝的级别为4级，查表得在设计洪水时的安全超高0.5c h =所以在设计洪水时正常运用的坝顶高程为126.300.85540.0040.5127.66+++=米。
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水工建筑物课程设计任务书及指导书
（重力坝枢纽任务书）
天津农学院水利工程系
一、课程设计目的与要求
（一）课程设计目的，是使学生融会贯通本课程所学专业理论知识，完成一个较完整的设计计算过程，以加深对所学理论的理解与应用。
培养学生综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力。
（二）课程设计要求
1.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.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，并从中得到锻炼。
3.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。
4.成果包括:设计计算说明书一份，图纸1张。
（三）设计任务
1.根据地质、地形条件和枢纽建筑物的作用，进行枢纽布置方案比较通过初步分析确定。
2. 进行非溢流坝的剖面设计和溢流坝剖面设计，内容包括：拟定挡水坝剖面和溢流坝剖面，稳定（包括单一安全系数法和可靠度理论法），应力分析（用材料力学法计算边缘应力）并绘制设计图。
3.进行细部构造设计，包括：混凝土标号分区、分缝、止水等。
（四）设计说明书参考目录
第一章基本资料
第二章坝体剖面拟定
第三章稳定分析
第四章应力分析
第五章细部构造设计
二、基本资料
（一）工程概况
顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘陵区，最窄处仅10余公里。
通过礼河、洲河及输水渠道，可通向唐山市；经还乡河、陡河可通秦皇岛市。
为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水，国家决定修建顺河水库。
顺河水库位于河北省唐山、承德两地区交界处，坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上，控制流域面积33700平方公里，总库容为25.5亿立方米。
水库距迁西县城35公里，有公路相通。
河槽高程150m。
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
地区工农业及城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前竣工获得收益，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，其它建筑物按II级建筑物考虑。
（二）水文分析
1.年径流：顺河水量较充沛，顺河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，主要集中在汛期七、八月份。
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，由红痕估算洪峰流量约为24400—27400m³/s，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800m³/s。
3.泥沙：淤砂浮容重为0.9吨/立米，内摩擦角为12度。
淤砂高程157.5米。
4.建筑材料：砌石容重：2.3t/m3；混凝土容重：2.4t/m3。
（三）气象
库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均产气温为零下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)，本流域无霜期较短(90—180天)冰冻期较长(120—200天)，顺河站附近河道一般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。
（四）工程地质
库区地质：顺河水库、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。
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。
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2以上，有的可达1100公斤/厘米2，混凝土与岩石的磨擦系数微分化及弱风化下部，可取ˊf=1.10、cˊ=7.5kg/cm2。
地震：库区的基本烈度为6度。
（五）枢纽建筑物特性指标
混凝土单一安全系数法上游垂直
上游倾斜砌石单一安全系数法上游垂直
上游倾斜混凝土分项系数法上游垂直
上游倾斜。