冯家店水库毕业设计论文.doc
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1、摘 要冯家店水库位于饮马河流域最大支流伊通河支流小河沿子河净月水库的上游。坝址在长春市玉潭镇冯家店屯西南约220m处。坝址以上集水面积8.26km2,原设计总库容约40万m3,大坝为均质土坝,坝顶长约为385m,最大坝高约4.8m,坝顶宽4.514.5m,坝顶高程258.68259.03m,坝顶无硬化路面,较平整。水库按照10年一遇洪水设计,相应洪水位257.88米;50年一遇洪水校核,最高洪水位258.69米,最大泄量47.43m3/s,总库容45.59万立方米,兴利库容7.65万立方米,死库容3.81万立方米。冯家店水库始建于1958年,原设计资料缺乏。水库枢纽工程由大坝,灌溉输水洞和溢洪
2、道三部分组成。水库防洪保护着下游620余户2370多人居住,耕地10800余亩,如果发生溃坝必将造成下游地区大面积的耕地受灾,经过估算,水库如果发生溃坝,直接经济损失可达13500万元,间接损失无法估计,并有可能造成人生命、财产损失,可见必须对水库进行除险加固。本文通过搜集资料、理论分析、实践结合等方法,对冯家店水库除险加固工程进行水文计算;特别是对水库大坝除险加固工程进行比较详细分析。水库除险加固工程的实施,不仅大大增加了水库的经济效益,而且增强了水库的调洪能力,减轻了洪水对下游造成的洪水灾害。关键词冯家店水库;除险加固;加固设计;边坡稳定分析;渗流稳定分析AbstractFengJiaDi
3、an reservoir is located in the largest tributary YinMa river basinYiTong river tributary XiaoHeYanZi river,which is belong to JingYue reservoir and upstream the reservoir.The FengJiaDian reservoir dam site in FengJiaTun,YuTan twon,ChangChun city,is about 220 meters sothwest.The dam crest is about 38
4、5 meters long,the max dam height is about 4.8 meters,the dam crest is about 4.5 to 14.5 meters wide.The dam crest elevation is 258.68 to 259.03 meters,without hard suiface on the dam crest,so it is very smoothly.Reservoir flood design according to ten years, the corresponding water level 257.88 mete
5、rs .A flood of checking for fifty yearsThe highest water level is 258.69 meters.The maximum discharge of 47.43 cubic meters per second.The total capacity of 455900 cubic meters.Irrigation capacity of 76500 cubic meters.Die capacity of 38100 cubic meters.The reservoir was established in 1958, the lac
6、k of original design data.By the dam of reservoir control project, irrigation water tunnel and spillway of three parts.The reservoir flood control protected 620 homes in more than 2370 people living downstream, arable land, 10800 mu.In the event of downstream of the dam will cause large area of cult
7、ivated land is damaged.Through calculations, if there is a dam reservoir, direct economic losses of up to 135 million yuan,indirect loss cant estimate.And is likely to cause people life and property losses.It is Visible that must danger-eliminating and reinforcing of reservoir. In this paper, throug
8、h collecting data and methods of combining theoretical analysis and practice, in FengJiaDian reservoir engineering hydrology calculation;Especially for dam and consolidate engineering are compared in detail.Reservoir and ensured the implementation of the reinforcement engineering, not only greatly i
9、ncrease the economic benefit of the reservoir, and strengthen the reservoir flood regulating ability, reduced the flood caused flooding on downstream.Keywords:FengJiaDianreservoir;Reinforcement;Reinforcement design;Slope stability analysis;Seepage stability analysis目 录前 言1第一部分 设计说明书21 基本资料31.1 工程概况3
10、1.2 水文41.3 泥沙51.4 冰情51.5 工程地质52 工程任务和规模82.1 工程现状及存在的问题82.2 安全鉴定结论及建议92.3 工程建设的必要性102.4 工程建设的任务112.5 洪水标准112.6 死水位确定112.7 正常蓄水位确定123 水库调度、调洪演算123.1 计算基础资料123.2 水库运行规程153.3 泄流曲线153.4 调洪演算174 工程布置及主要建筑物204.1 设计依据204.2 坝轴线的选择及工程总体布置214.3 挡水建筑物设计214.4 泄洪建筑物设计224.5 输水建筑物设计23第二部分 计算说明书251 计算基本资料261.1 特征水位及
11、下泄流量261.2 地震烈度261.3 主要工程地质参数271.4 坝坡抗滑稳定最小安全系数272 土石坝设计272.1 坝顶高程复核272.2 护坡厚度计算312.3 渗流计算312.4 坝坡稳定验算363 溢洪道设计计算393.1 水力计算393.2 稳定计算424 输水建筑物设计43参考文献45致 谢46附 录47前 言冯家店水库位于饮马河流域最大支流伊通河支流小河沿子河净月水库的上游。坝址在长春市玉潭镇冯家店屯西南约220m处,其地理位置为东经1253000,北纬434333。坝址以上集水面积8.26km2,原设计总库容约40万m3,属小(2)型水库,水库原设计灌溉水田面积25hm2。
12、冯家店水库大坝为均质土坝,高程不满足防洪要求,无护坡,坝后无排水设施,大坝下游坡有雨水冲刷现象。灌溉输水洞经多年运行,进口闸门已经不能正常启闭,洞身已经产生不均匀沉陷,导致洞身断裂,常年漏水。出口八字墙已经倾斜、断裂。溢洪道损毁严重,启闭台破损断裂,底板破损,进出口八字墙已经倒塌,尾水渠无护砌,闸门、启闭机均不存在,已经废弃多年。我国水库绝大多数建于上世纪50?70年代,30年间累计建成79560余座,占水库总数的91%。受当时经济技术条件限制,水库工程普遍存在标准低、质量差等问题,不少工程是边勘察、边设计、边施工的“三边”工程,给水库大坝留下了不少安全隐患。水库建成后,又长期缺少公共财政支持
13、,工程维护经费严重不足,老化失修严重。“先天不足、后天失调”最终导致病险水库大量存在。据2006年普查,全国有病险水库3.7万座,约占水库总数的40%。很多病险水库位于城镇上游,下游人口集中,严重威胁人民生命财产和重要基础设施安全。世界各国都有过馈现的惨痛教训,我国也不例外。自1954年有溃坝记录以来,全国共发生馈琐水库3515座。近年来,通过加强大现安全管理,加快病险水库除险加固建设,淸坝事件和人员伤亡逐年减少,但我国病险水库基数大、隐患多,特别是仍有大量小型病险水库亟待除险加固,2010年讯期,全国范围内仍有7座小II型水库淸现失事,这再次为我们敲响了警钟,保证大现安全在相当长一段时间内仍
14、是水利建设的重要工作。本次的设计课题,根据水利水电工程专业培养的要求和毕业设计的目的,本次课题针对冯家店水库进行除险加固,设计深度接近初步设计阶段,进行方案比较和选择,完成泄水建筑物,输水建筑物等的设计。第一部分 设计说明书1 基本资料1.1 工程概况冯家店水库位于饮马河流域最大支流伊通河支流小河沿子河净月水库的上游。坝址在长春市玉潭镇冯家店屯西南约220m处,其地理位置为东经1253000,北纬434333。坝址以上集水面积8.26km2,原设计总库容约40万m3,坝顶长约为385m,最大坝高约4.8m,坝顶宽4.514.5m,坝顶高程258.68259.03m,属小(2)型水库,水库原设计
15、灌溉水田面积25hm2。小河沿河系伊通河右侧的一级支流,发源于净月开发区玉潭镇孔家屯,流经长春净月经济开发区的玉潭镇、净月潭水库和长春经济技术开发区,在小河沿子一号闸后240m处汇入长春市城区伊通河上段。冯家店水库始建于1958年,为“三边”工程,原设计资料缺乏。水库枢纽工程由大坝,灌溉输水洞和溢洪道三部分组成。大坝为均质土坝,坝顶长约为385m,最大坝高约4.8m,坝顶宽4.514.5m,坝顶高程258.68259.03m,坝顶无硬化路面,较平整。上游坡比为13.314.6,无护坡,下游坡比为13.05.2,无护坡,坝后无排水设施,大坝下游坡有雨水冲刷现象。灌溉输水洞位于大坝左侧,桩号0+0
16、75.7m,进口为竖井式,洞身为D100cm预制混凝土圆管。灌溉输水洞经多年运行,进口闸门已经不能正常启闭,洞身已经产生不均匀沉陷,导致洞身断裂,常年漏水。出口八字墙已经倾斜、断裂。溢洪道位于大坝右侧,桩号0+378.5m,开敞式宽顶堰形式,铸铁闸门,共计四孔,闸孔总净宽10m。溢洪道损毁严重,启闭台破损断裂,底板破损,进出口八字墙已经倒塌,尾水渠无护砌,闸门、启闭机均不存在,已经废弃多年。水库无安全监测设备、无管理房、无交通工具及防汛通讯设施。随着工程老化失修、设备陈旧,冯家店水库已不能满足防洪和灌溉任务的要求,工程的破损使下游地区人民群众的生命财产受到很大威胁。一旦发生洪水必将造成下游地区
17、大面积的耕地受灾,并有可能造成人生命、财产损失。冯家店水库不但不能正常发挥效益,而且出现了许多问题,已不能满足防洪任务要求。成了一座名副其实的险库,使下游灌区人民群众的生命财产受到严重威胁。根据大坝安全鉴定结论,该水库工程存在较严重的质量问题,影响大坝安全,确定本工程安全性级别为三类坝。因此,对冯家店水库进行除险加固设计是十分紧迫的也是十分必要的。1.2 水文1.2.1 流域概况冯家店水库位于饮马河流域最大支流伊通河支流小河沿子河净月水库的上游。坝址在长春市玉潭镇冯家店屯西南约220m处,其地理位置为东经1253000,北纬434333。小河沿河系伊通河右侧的一级支流,发源于净月开发区玉潭镇孔
18、家屯,流经长春净月旅游经济开发区的玉潭镇、净月水库和长春经济技术开发区,在小河沿子一号闸后240m处汇入长春市城区伊通河上段。水库坝址以上集水面积8.26km2,河长4.23km,河道平均坡度6.84。流域地形为岗坡地,地势自西南向东北倾斜,海拔250355m,流域内为林地;土壤主要为粉质壤土。坝址处海拔约231m,坝址以下地势较开阔,为农田和村屯。1.2.2 气象概况冯家店水库位于长春市城区南部,地处中纬度,属温带大陆性气候,四季盛行西南风,其气候特点是:春季干燥多大风,夏季炎热多雨,秋季晴朗温差大,冬季寒冷漫长。根据长春气象站历年资料统计,长春市城区多年平均年降水量595.3mm,夏季受副
19、热带低压和台风影响,气候湿热多雨。69月份多年平均降水量466mm,占多年平均年降水总量78%,78月降水集中,多年平均降水量为313.3mm,占全年降水总量53%。7、8月期间,我省处于副高的西北部,有利于西南气流输送,气旋、台风活动频繁,易造成本流域大暴雨,一次暴雨量主要集中在一日内,最大一日雨量占最大三日雨量80%。多年平均气温5.1,七月份最热,月平均气温22.9,极端最高气温达38。从11月到翌年3月,受西伯利亚冷气长控制,本区低温、干燥少雨。1月份最冷,月平均气温为-16.1,极端最低气温达-36.5。历年最大冻土深度达1.70m。春季冷暖气长交替出现,西南风加强,多年平均风速4.
20、4m/s,最大风速达31m/s,ES风向多年平均年最大风速7.2m/s。1.2.3 洪水1.2.3.1 设计暴雨和设计净雨计算设计暴雨统计参数从吉林省暴雨统计参数图集等值线查得。设计净雨,采用全省综合分析的新立城水文站暴雨净雨计算参数计算。1.2.3.2 设计洪峰流量计算本次设计采用吉林模型法、水科所法和罗氏法计算设计洪水,三种方法计算的成果接近,结合流域自然地理特性综合分析,采用罗氏法成果合理。1.2.3.3 设计洪水过程线根据水库无实测洪水资料和水库以上流域面积小,洪水涨落快,洪量集中,洪水历时短,洪峰多为单峰型的洪水特性,本次设计以Qm、W24控制, 采用阿列克谢也夫法计算水库各频率设计
21、洪水过程;涨水历时采用罗氏法计算的汇流历时。1.2.4 施工设计洪水根据施工需要,本次设计分析计算水库春汛和秋汛P=20%的施工设计流量。1.3 泥沙根据流域的地形、土壤、植被、水文等特征和吉林省地表水资源图集成果综合分析,确定流域的多年平均悬移质输沙模数100tkm2,推移质输沙模数为悬移质的20%,多年平均总输沙模数120tkm2,多年平均年总输沙量为991.2t。1.4 冰情根据水库和邻近水文站观测的冰情资料综合分析,冯家店水库平均每年11月中旬封冻,次年4月上旬开库,稳定封冻期140天左右,平均冰厚0.8米左右,最大冰厚1.10米左右,最小冰厚0.6米左右。1.5 工程地质1.5.1
22、地质概况冯家水库位于松辽凹陷东部边缘隆起地带,地形总趋势东北高,西南低,其地貌位置位于松辽冲积平原东部边缘。地貌形态单元由波状台地、沟谷组成。该库区地形坡度较缓,库盆宽浅,两侧以缓坡与宽厚台地连结。地层岩性由人工填土、第四系全新统冲洪积粉质粘土、淤泥质粉质粘土、上更新统中砂、下生界白垩系泥岩组成。人工填土(Q4s):灰色、黄色,可塑。厚度1.44.7m;粉质粘土(Q4al):黄褐色、灰色、可塑,含铁锰结核,厚度1.95.1m;淤泥质粉质粘土(Q4al):灰黑色,软塑、湿,厚度2.73.9m;中砂(Q3al):黄色、稍密,饱和状态,厚度2.64.7m;从区域地质资料分析,勘测区位于东部隆起带和松
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