南山水库大坝工程初步设计指导书
根据任务书提出的设计内容,对本次毕业设计的方法、步骤和要求以及时间安排等具体指导如下:
一、了解规划任务、分析原始资料
首先要了解工程规划的概况、意图、规划特点和主要数据以及设计任务,并熟悉和分析枢纽地区地形、地质、水文、气象、建筑材料等一般情况。通过对工程概况的了解和对基本资料的分析,为后面各阶段设计工作打下基础。
二、工程等别、建筑物级别及洪水标准确定
根据水库库容及相关规范,确定工程等别、建筑物级别及洪水标准。
三、水文分析与计算
(一)水库坝址设计洪水计算:
根据水库坝址的水文资料, 采用江西省水文局编制刊印的《江西省暴雨洪水查算手册》提供的方法计算。根据《手册》的使用范围规定:结合我省具体情况,集水面积小于30km2的流域,一般采用推理公式法计算设计洪水。
(二) 水库设计洪水位计算:
通过洪水调节计算确定水库设计洪水位。
四、坝线、坝型选择和枢纽布置方案比较
(一)坝轴线的选择:
根据坝址的地形地质条件、建筑物布置和施工条件,通过定性分析确定坝轴线位置。
(二)坝型选择:
根据坝址的地形、地质、建筑材料,宣泄洪水的能力等特点,通过定性分析,初步选择两种坝型进行较详细的技术经济比较,选取既满足工程要求又比较经济的坝型。推荐大坝坝型采用土坝。
(三)枢纽布置方案比较:
首先根据枢纽的任务及要求确定枢纽建筑物的组成(包括大坝、溢洪道、引水建筑物等),然后根据建筑物对地质、地形的要求及运行方便等因素,确定枢纽布置方案,并画出草图。
本阶段坝线、坝型选择及枢纽布置是水工设计中具有战略意义的一项重要工作,综合性强,涉及面广,但由于所给资料及时间有限,内容从简,但仍要求做尽可能详细的定性分析。
五、大坝坝体设计
(一)坝剖面的拟定
1、确定断面型式:根据坝址附近建筑材料特性,确定大坝防渗、排水型式,进行大坝分区;
2、断面尺寸的拟定:参照已建工程,结合本工程实际,初步确定坝顶高程、坝顶宽、坝顶长、最大坝高、上下游坝坡(若设置了防渗心墙和排水体,同样需拟定相应型式和尺寸)。
3、各区筑坝材料选择和填筑要求:根据建筑材料分布情况和大坝各区防渗等要求,选择各区筑坝材料、开采位置以及填筑要求。
(二)大坝渗流计算分析
1、渗流计算原理和控制标准。渗流计算原理要求论述计算方法基本假设和采用公式,说明公式来源和符号意义,控制标准则根据工程等级和计算情况按有关规范规定指标选取。
2、计算断面和计算工况。建议渗流计算选取河床最大坝高断面,具体的计算工况如下:
(a)工况1,水库为正常蓄水位稳定渗流期;
(b)工况2,水库为设计洪水位稳定渗流期;
(c)工况3,水库为校核洪水位稳定渗流期;
(d)工况4,库水位自校核洪水位降至正常蓄水位时;
(e)工况5,库水位自正常蓄水位下降至死水位时。
3、渗流计算:计算各工况下,大坝浸润线以及大坝防渗排水渗流稳定状况。
4、成果分析:根据以上计算结果,进行大坝渗流安全评价。
(三)大坝坝坡稳定计算分析
1、大坝坝坡稳定计算原理和控制标准。稳定计算原理要求论述计算方法基本假设和采用公式,说明公式来源和符号意义,控制标准则根据工程等级和计算情况按有关规范规定指标选取。
2、计算断面和计算工况。同渗流计算。
3、成果分析。根据个工况计算结果,评价坝坡的稳定性,分析所拟断面是否安全可靠、经济合理,是否需要修改断面,最后确定坝体断面。
六、溢洪道设计
1、溢洪道布置。根据坝址地形、地质条件,确定溢洪道布置位置,采用型式。拟定溢洪道堰体控制段、泄槽段、跌水消能段、出水渠段等各部分尺寸。
2、溢洪道水力计算。根据采用的溢流堰堰型,计算泄流能力,并推求泄槽水面线及边墙高度。
3、堰体稳定计算。应用抗剪或抗剪断强度公式进行稳定计算,评价堰体稳定性。
4、消力池设计。进行消力池槛高、池长计算及底板抗冲验算。
七、坝基处理
坝基处理应满足渗流控制(包括渗透稳定和渗流量控制)、静力和动力稳定、允许沉降量和不均匀沉降量等方面要求。主要根据地质条件、水头大小、覆盖层厚道、防渗要求等选择渗流控制的型式,进行渗流控制设计。
八、安全监测设计
1.监测项目、监测方法选择与监测设施布置。根据工程等级、规模、结构型式及其地形、地质条件和地理环境等因素,设置监测项目及其监测方法和相应设施。
2.监测设施的结构设计。
九、投资估算
工程估算费用构成及计算标准执行江西省水利厅赣水建管字(2006)242号颁发的《江西省水利水电工程设计概(估)算费用构成及计算标准(试行)》;
定额按江西省水利厅赣水建管字(2006)242号颁发的《江西省水利水电建筑工程概算定额(试行)》,《江西省水利水电设备安装工程概算定额(试行)》,《江西省水利水电工程施工机械台班费用定额(试行)》。江西省建设厅赣建价[2006]9号颁发的《江西省市政工程消耗定额及单位估价表》;
限于时间和资料,只估算主体工程投资,不包括建设征地和移民安置部分投资、水土保持工程投资、环境保护投资等。
十、设计成果:
设计成果包括:说明书、计算书、设计图纸。
(一)说明书:说明书要按下述原则编写:
1、按章节叙述,要先拟好提纲,然后编写。
2、包括基本资料和基本数据。
3、说明设计标准、设计情况及依据。
4、阐述设计思想、原则及方法(包括所采用基本理论及公式说明,采用条件及原因,以及考虑问题的条件及因素)。
5、对具体设计要说明设计的前提,设计原理、方法、主要步骤以及主要过程以及阶段成果,最后成果(不必把详细的计算内容过程写入,成果尽量能以表格形式给出)。
6、成果的分析及结论。对设计成果要有分析和判断,并给出存在问题的原因和改进的措施。
7、要求简要明确,叙述清楚,字迹工整。
(二)计算书
计算书是说明书的附件,是设计成果的计算依据,要求按章节,写出具体的设计方法、步骤、过程及详细的内容,对于论断的依据,公式的来源以及所引用的符号意义均需交代清楚,并应附必要的简图和表格。注意不要把计算书和说明书的内容混淆。
(三)设计图纸
1.枢纽平面布置图及大坝安全监测布置图 1张
2.溢洪道平面布置图、断面图及细部结构图 1张
3.大坝断面图、防渗排水结构图、地基处理图 1~2张
4.大坝安全监测设施结构图 1张
要求图面合理,设计正确、整洁、清晰、绘图认真细致,不乱改乱写,图幅尺寸、规格,图的比例、线条、标注高程尺寸符号和说明等均按工程制图标准。
十一、时间安排
1.熟悉资料 0.5周
2.水文计算 2.0周
3.大坝布置及设计 2.5周
4.溢洪道布置及设计 2.0周
5.坝基处理设计 1.0周
6.大坝安全监测设计 1.0周
7.投资估算 1.0周
8.画图及整理计算书、说明书 2.0周
共计 12.0周
十二、主要参考文献
1.SL252-2000.水利水电工程等级划分及洪水标准[S]
2.GB50201—94.防洪标准[S]
3.SL274—2001.碾压式土石坝设计规范[S]
4.SL253—2000.溢洪道设计规范[S]
5.DL5077-1997.水工建筑物荷载设计规范[S]
6.DL5073—2000.水工建筑物抗震设计规范[S]
7.DL/T 5259-2010.土石坝安全监测技术规范[S]
8.江西省水文局.江西省暴雨洪水查算手册[M]. 2010
9.江西省水利厅.江西省水利水电建筑工程概算定额(试行)[M].北京:中国水利水电出版社,2007