水工经典建筑物优秀课程设计.doc
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1、南昌工程学院课 程 设 计CURRICULUM DESIGN设计名称水工建筑物课程设计专业班级水利水电工程5班姓名张龙学号指导老师牛景太 张洁时间6月18日水工建筑物课程设计任务书一、设计目标和要求 水工建筑物课程设计目标在于培养同学们了解并初步掌握水利工程设计内容、方法和步骤。经过课程设计,应用和巩固该课程所学理论,锻炼应用所学课程知识处理实际工程能力,培养正确设计思想,熟悉水利建设方针、政策及相关规范,深入提升同学们编写设计说明书、进行多种计算和绘制水利工程图能力。 依据以上目标,要求每一位同学对设计内容中各个关键步骤设计均需自己动手,做出完整设计结果(包含编写设计计算书和说明书,绘制设计
2、图),并要求各项设计结果概念明确,说理简明扼要,绘图正确整齐,计算正确并含有一定精度。二、设计内容 (一)、枢纽部署 1、坝址、坝轴线及坝型选择 2、导流放空及泄洪建筑物选择和部署 (二)水工设计 1、挡水建筑物结构部署、设计计算 2、泄水建筑物体型设计、水力计算、消能防冲设计 3、地基处理、坝体细部结构设计三、设计结果及要求 (一)、编制设计说明书、计算书一份。 说明书、计算书要求用钢笔写,章节分明,字体清楚工整。对于论点依据、公式起源和所引用符号意义均须交待清楚。使用程序时须附源程序说明、编制原理和程序框图、打印结果等,必需时附源程序。(二)、图纸 1、水工部分 (1)大坝横剖面图、溢洪道
3、或溢流坝结构部署图1张。(2)各建筑物必需细部结构图1张。 图纸可用电脑绘制,也可手工绘制,要求表示正确、尺寸齐全、整齐美观,符合国家制图标准。四、时间安排(1)水工部分设计 2周 基础资料 杨溪水库总库容为2840万M, 总装机容量为2500*2KW。设计洪水位:236.26米校核洪水位:237.17米第一节 流域水文气象驿前河是抚河,源区支流,源出赣闽边界武夷山脉西麓广昌驿前镇梨木庄,流域面积474平方公里(赤水以上),赤水以下至南城段为抚河中上游段,称为 江,南城以下为抚河中下游主流,杨溪水库坝址在驿前河杨溪周围,坝址以上流域面积为138平方公里 ,主河道长27.8公里,平均比降0.00
4、82。库区内地形三面环山,地势西南高,北部低,其中以西南部河流起源地灵花仙山山峰最高达991米(黄河标高,后同)库区河流大致为自西南向东再转向北,流域面积范围在东经11615至11622,北纬2631至2636之间。库区内无大,中型蓄,引水或提水工程,仅在源头龙井电站建有一座小(一)型水库,控制集雨面积6.7575平方公里,有效库容为141.5万立方米,其它称为小坡,小川,人类活动规模小,对径流量,以流年内分配影响均很小故不考虑水量还原。水库坝址以上流域内,其上游及下游山地植被均很好,水土流失量小,仅在中游有部分地域轻度水土流失。因为该河段内无泥沙,测验资料,经采取下游干流上沙子岭水文站共24
5、 年实测泥沙资料分析多年平均侵蚀模数为154吨/平方公里。一、气象气象观察情况杨溪水库工区流域内无气象观察资料,现以广昌县气象站作为库区流域代表站该站距坝址约30公里,设置于1954年至今,观察有气温,湿度,降水量,蒸发量,风速等资料,项目较全。1、 降水量:每十二个月平均降水量1720毫米,实测最大年降水量2336毫米,(1957),年最小降水量1140.2毫米(1971年),降水量年分配不均匀,关键集中在36月,约占整年降水量62%。2、 气温:每十二个月平均气温为18度,实测极端最高温度40度(1983年8月),极端最低气温-9.8度(1955年1月),月平均最高气温30度(1983年7
6、月),月平均最低气温2.3度(1977年1月)。3、 蒸发:多年平均蒸发量1504.9毫米,月最大蒸发量309.7毫米(1956年7 月),月最小蒸发量22.4毫米(1957年2月)。4、 湿度:多年平均相对湿度80%,月最小相对湿度 8%。5、 风速及风向:多年平均风速1.8米/秒,多年最大风速20米/秒,对应风向为南风。6、 日照:多年平均时数为1828.5小时,无霜期多年平均为273天。二、径流杨溪水库坝址以上均无流量观察资料,流域内驿前雨量站,有1957年至今实测雨量资料,但因其结果精度低而不能采取,坝址以下4公里处河道上设有东坑水文站,能够作为工程径流分析关键参考证站。1、 流系列推
7、求:依据东坑水文站补延后33年系列资料,按面积比一次方进行杨溪水库坝址处年月径流推求,计算基础公式为:Q杨溪=F杨溪Q东坑/F东坑得杨溪水电坝址历年各月平均流量以下:杨溪水库坝址年月平均流量 ( 单位:M/S)123456789101112平均19571.093.565.756.788.785.811.543.281.433.201.891.543.7219581.582.923.313.4917.35.683.051.053.162.641.260.783.8919591.006.024.445.384.8822.36.265.164.561.822.351.625.4819601.841.
8、023.255.047.485.821.842.972.061.481.521.562.9919610.971.785.148.417.5616.84.583.679.593.663.592.695.7019622.041.303.606.0218.124.39.003.742.542.202.381.366.3819631.261.261.801.812.095.113.050.900.700.891.531.221.8019642.692.383.146.554.1216.03.362.041.032.101.110.783.7819650.640.701.745.529.2110.63.
9、242.201.173.162.581.863.5519661.812.083.128.266.5813.27.632.092.152.221.791.864.4019671.353.022.796.407.426.623.902.261.281.241.421.243.519680.971.223.603.045.6022.014.03.611.582.221.441.505.0719691.943.624.475.067.999.063.542.341.403.541.911.403.8619701.661.615.126.4218.48.666.892.183.075.141.883.5
10、05.3819711.471.901.651.044.434.506.111.871.861.160.981.291.9419720.931.950.845.026.904.692.363.861.642.422.342.372.9419733.062.312.9012.419.313.79.785.103.182.701.971.476.4919741.572.341.591.766.078.124.603.381.252.702.952.103.2019752.295.247.8310.020.015.65.404.844.375.994.543.207.4419762.073.204.3
11、011.88.9118.212.104.002.883.882.091.506.2419771.831.600.852.748.4813.305.493.602.341.831.571.503.7619781.591.483.037.179.277.482.601.670.941.190.970.673.1719791.241.355.205.256.988.193.462.852.901.371.280.883.4119800.981.743.6311.0013.004.203.455.022.932.481.821.464.3019811.351.885.4517.307.086.162.
12、942.262.022.362.661.434.4019821.062.723.905.519.3013.705.162.672.773.063.802.354.6719839.796.2010.608.7812.1011.403.792.283.032.081.200.975.5219841.201.502.489.229.7418.304.683.665.252.701.991.705.2019851.554.876.004.663.425.822.753.325.002.201.801.453.5719861.372.004.677.165.344.281.851.140.701.231
13、.400.942.6719870.760.762.352.666.373.503.112.121.704.124.342.282.8419882.293.568.198.048.866.702.373.144.751.901.841.594.4419893.962.632.054.388.935.163.511.771.761.721.701.283.22三、洪水1、 水成因和特征杨溪水库流域洪水关键由暴雨形成,4-6月洪水由峰面雨形成,7-8月洪水由峰面雨和台风雨形成。依据测站实测,通常汛期为4-6月,尤以5,6月洪水出现次数最多,洪水量也较大,因为山区河道,比降大,洪水易涨易落,来去迅猛,
14、涨洪历时短,通常在一日左右,洪峰历时在1-2小时左右,而且一单峰型出现较多,多峰型洪水较少。2、杨溪水库坝址处,历年洪峰流量(实测系列):单位:(M/S年1971197219731974197519761977Q洪峰流量81.70185.00176.00128305.00274378.0年1978197919801981198219831984Q洪峰流量191.00144.00180.00504.00273.00228.0730年19851986198719881989Q洪峰流量83.3141.0088.1111.00123.00a) 历史洪水杨溪水库坝址处,因为无居民点,故难于进行历史洪水调
15、查,但距坝址约4公里下游河道上,设有东坑水文站,该站调查站址处1854年、1962年两年峰值为914秒/立方米,660秒/立方米。b) 杨溪水库实测经典洪水过程线(1984年6 月,单位:秒立方米)时间1984年6月15 日8:008:309:009:3010:0010:3011:00Q经典11.518.639.884.517232256411:3012:0012:0612:1812:3013:3014:0015:0083889588888882458545226216:0017:0019:0021:006、160:002:008:0014:0017812882.563.045.740.230
16、.623.720:00六月17日2:008:0014:006.182:004:008:0012:019.618.216.916.916.315.115.715.5 第二部分 坝工部分此次设计只做坝工部分,不做调洪计算,在坝工部分,关键任务为确定非溢流坝段重力坝坝相关参数、大坝平面部署、应力分析及溢流坝段设计。第一章 基础资料 第一节 工程地质条件一、区域地质条件广昌县杨溪电站在大地结构上处武夷山地背斜西北翼,属于中国东部地域新华厦结构体系,结构线大致呈北东方向,发育走向北北东褶皱系和断裂带。依据江西福建等震线图,本区地震烈度为六度。区内出露岩性关键有前震旦系变粒岩和加里东期混合花岗岩及零星第四
17、纪覆盖物。区内水文地质条件简单,地下水有两种:一是埋藏于冲积层及破残层中空隙性潜水,不组成统一含水层,水量有限;二是埋藏于基岩中裂隙性潜水,水量有限。这二种地下水均接收大气降水补给,排泄于河道中。二、库区工程地质条件库区出露地层为前震旦系变粒岩和加里东期混合花岗岩,另外零星分布厚度很小冲击沙,卵,石层及坡亚粘沙土层。库区仅见驿前大断层经过,但远离坝区,此断层为压扭性断裂,破碎带挤压紧密,且被第四纪坡残土层覆盖,所以不成为库区渗漏通道。另外,库区关键有变粒岩和混花岗岩组成,岩石渗透性小,四面山体雄厚,又无大临谷,故库区无渗漏之虑。库区还未发觉大滑坡,坍塌,大坍毁堆集等不良物理地质现象,山坡是稳定
18、。建坝不后不致产生大边岸再造问题。库区植被发育,水土保持良好,固体径流起源不丰富,所以,库区淤积问题不致严重。另外,库区除了下陌村及部分田外,尚无有价值矿产资源和文物古籍被淹没,故淹没损失小。三、枢纽区域工程地质一、坝址工程地质条件(一)地层岩性1、坝址出露太古界前震旦系第三段(AZ)地层,新生界第四系全新统(Q4)和加里东期混合花岗岩(M)。前震旦系第三段(AnZc),出露在全区,为黑云母变粒岩;硅化,绢云母化变粒岩;混合质变粒岩及条痕状混合岩。黑云母变粒岩:呈灰色,细粒结构,显片理。关键成份为石英(40%),钾长石(23%),斜长石(15%),黑云母(15%)。硅化、绢云母变粒岩:呈灰黄色
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