毕业设计材料相关定稿杨金晶.docx
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毕业设计材料相关定稿杨金晶
毕业设计（论文）
相关材料
题目金家坝水利枢纽设计
（下坝线粘土心墙坝方案）
专业水利水电工程
班级2006级3班
学生杨金晶
指导教师董玉文
重庆交通大学
2010年
第一部分:
毕业设计任务书
第二部分:
开题报告
第三部分:
文献综述
第四部分:
外文翻译
毕业设计（论文）任务书
题目:
金家坝水利枢纽设计
（下坝线粘土心墙坝方案）
（任务起止日期：
2010年3月29日～2010年6月18日）
河海学院水利水电工程专业3班
学生姓名：
杨金晶学号：
06150319
指导教师：
董玉文系主任：
许光祥
院领导：
周华君
课题内容：
金家坝水电枢纽工程位于重庆市酉阳县双河镇官清乡、小河乡境内，为甘龙河流域水电规划梯级电站的第三级。
坝址位于乌江的支流甘龙河下游，距金家坝镇1.0km，距酉阳县城47km，枢纽区位于官清乡，引水隧洞由官清乡至小河乡，长7144m，电站厂房位于小河乡下游1.6km的甘龙河左岸。
工程任务以发电为主，兼有旅游、水产养殖等综合效益。
枢纽主要建筑物由挡水坝、泄水建筑物、引水隧洞、发电厂房及开关站等组成。
本设计主要对挡水坝、泄水建筑物进行设计，通过该工程设计使学生能全面系统地总结所学专业知识，提高学生独立思考、解决问题的能力，并在计算、制图、写作、使用规范手册、计算机应用等基本技能等方面受到良好的训练。
课题任务要求：
课题任务：
1、设计洪水及水利调节计算：
①计算设计洪水；②选定泄洪方式和拟定泄洪建筑物尺寸；③水利调节计算，确定防洪库容、上游设计和校核洪水位及相应的下泄流量。
2、主要建筑物型式选择和水利枢纽布置：
①确定组成建筑物及其设计等级；②通过不同方案的初步技术经济比较，选定坝型及其它建筑物型式；③确定水利枢纽的布置方案。
3、第一主要建筑物——大坝设计：
①通过分析比较，确定大坝基本剖面型式与轮廓尺寸；②拟定地基处理方案与坝身构造；③进行水力和静力计算；④进行细部结构设计。
4、第二主要建筑物——泄水建筑物（坝外溢洪道或溢流坝）设计
①进行结构型式与轮廓尺寸，进行总体布置；②拟定细部构造；③进行必要的水力、静力计算与结构设计。
5、施工导流方案设计。
6、工程量计算。
课题要求：
1、开题报告一份；
2、1500字的文献综述一份；
3、设计说明书一份，计算书一份；
4、设计图5~6张（枢纽布置图2张（平面与立视），大坝结构图2～3张，第二主要建筑物布置与结构图1张）；
5、3000字的专业英文翻译1份；
6、电子文档一份。
主要参考文献（由指导教师选定）：
1、《水工建筑物》
2、《水利水文计算》
3、《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》
4、《浆砌石坝设计规范》
5、《混凝土重力坝设计规范》
6、《水工建筑物荷载设计规范》
7、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》
8、《水力学》
9、《水工设计手册》
10、《水利水电工程施工组织设计指南》
11、《水利水电工程设计洪水计算规范》
12、《土石坝设计规范》
同组设计者
张帅帅：
金家坝水利枢纽设计（上坝线混凝土面板堆石坝方案）
云燕飞：
金家坝水利枢纽设计（上坝线粘土心墙坝方案）
周锡发：
金家坝水利枢纽设计（上坝线粘土斜墙坝方案）
刁边防：
金家坝水利枢纽设计（下坝线混凝土面板堆石坝方案）
田前明：
金家坝水利枢纽设计（下坝线粘土斜墙坝方案）
张思维：
金家坝水利枢纽设计（上坝线混凝土重力坝方案）
仇伟利：
金家坝水利枢纽设计（下坝线混凝土重力坝方案）
注：
1.此任务书应由指导教师填写。
2.此任务书最迟必须在毕业设计开始前一周下达给学生。
学生完成毕业设计（论文）工作进度计划表
序号
毕业设计（论文）工作任务
工作进度日程安排
周次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
熟悉任务书，完成开题报告、文献综述、外文翻译
2周
2
熟悉设计资料，设计洪水及水利调节计算
1周
3
主要建筑物型式选择与水力枢纽布置
1周
4
第一主要建筑物——大坝设计
3周
5
第二主要建筑物——泄水建筑物设计
2周
6
施工导流方案设计、工程量计算
1周
7
成果整理、评阅
2周
8
答辩
1周
9
注：
1.此表由指导教师填写。
2.此表每个学生一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；
3.进度安排请用“—”在相应位置画出。
注：
1.此表由指导教师填写。
2.此表每个学生一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；
3.进度安排请用“—”在相应位置画出。
毕业设计（论文）阶段工作情况检查表
时间
第一阶段
第二阶段
第三阶段
内容
组织纪律
完成任务情况
组织纪律
完成任务情况
组织纪律
完成任务情况
检查情况
教师
签字
签字日期
签字日期
签字日期
注：
1.此表应由教师认真填写；
2.“组织纪律”一栏根据学生具体执行情况如实填写；
3.“完成任务情况”一栏按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写；
4.对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出警告或不能参加答辩的建议。
重庆交通大学
毕业设计（论文）规范化检查表
学院：
河海学院专业：
水利水电工程年级：
2006级
姓名
杨金晶
学号
06150319
指导教师
董玉文
题目
金家坝水利枢纽设计（下坝线粘土心墙坝方案）
检查内容
要求
达标情况
A
B
C
D
书写格式
毕业设计（论文）用A4纸打印，符合以下顺序：
标题，目录，内容提要（中英文摘要），引言，正文，结论，谢辞，主要参考文献与目录。
文字
文字通顺，语言流畅，打印工整，无错别字。
图纸
图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释用工程字。
曲线图表
按国家规定标准或工程要求绘制。
译文
译文不少于3000个字符，用A4纸打印，内容与课题（或专业）紧密相关。
篇幅
见重庆交通大学毕业设计（论文）工作规范附件16
文献综述
根据专业特点，学生完成文献综述，字数不少于1500字，A4纸打印
专家组意见
检查日期：
年月日
备注：
达标评定标准
A完全符合规范化要求B基本符合规范化要求
C部分符合规范化要求D完全不符合规范化要
毕业设计（论文）
开题报告
题目金家坝水利枢纽设计
（下坝线粘土心墙坝方案）
专业水利水电工程
班级2006级3班
学生杨金晶
指导教师董玉文
重庆交通大学
2010年
一、选题的理论价值和现实意义
1、工程概况
金家坝水电枢纽工程位于重庆市酉阳县双河镇官清乡、小河乡境内，由枢纽区、引水系统和电站厂房等组成。
根据甘龙河的流域规划，水电开发共分四级开发，即营盘岭、堰塘湾、金家坝和五堆电站，金家坝水电枢纽工程为第三级。
坝址位于乌江的支流甘龙河下游，距金家坝镇1.0km，距酉阳县城47km，枢纽区位于官清乡，引水隧洞由官清乡至小河乡，长7144m，电站厂房位于小河乡下游1.6km的甘龙河左岸。
水库大坝地理坐标东经108º41′9″北纬28º37′28″，北距离酉阳县城47km，南距李溪镇23km，坝址和厂址均有乡村公路与国道319和326线相连，交通较方便。
工程任务以发电为主，兼有旅游、水产养殖等综合效益。
枢纽主要建筑物由挡水坝、泄水建筑物、引水隧洞、发电厂房及开关站等组成。
2、社会经济意义
2.1综述
根据世界能源资源会议的资料，全世界水利资源理论蕴藏量为50.5亿kw，可以开发利用的达22.61亿kw，我国水资源蕴藏量很丰富，理论蕴藏量为6.76亿kw，可能开发利用的达3.78亿kw，居世界首位。
由于水能具有可再生、清洁和廉价等优点，而被世界各国广泛利用。
由于我国水资源分布不均，国民经济各用水部门为了解决这一矛盾，实现水资源在时间上、地区上的重新分配，做到蓄洪补枯、以丰补缺，消除水旱灾害，发展灌溉、发电、供水、航运、养殖、旅游和维护生态环境等事业，都需要因地制宜地修建必要的蓄水、引水、提水或跨流域调水工程，以使水资源得到合理开发、利用和保护。
天然水的地区分布很不均匀，每年来水的数量不同，在年内又往往集中在少数月份，因此与人类用水多有矛盾。
为了解决这些矛盾，人们做了一系列水利工程。
其中：
“水库”可以把江河流动的淡水储存起来，供工农业和城市生活之用，控制洪水，除害兴利，改善环境。
我国是世界上水库最多的国家，有大大小小的水库8万多座，总库容4800亿立方米。
“渠道”把清洁的水引来，输送到缺水的城市、农田。
“水闸”是河流或渠道上的控制门户，调度水流。
“堤防”是河道防洪的屏障，水上长城。
“水井”是抽取地下水的重要通道[1]。
2.2发展地方经济的需要
金家坝水电枢纽工程所在地为重庆市酉阳县，电站建成后供电给重庆统调电网，因此电站的建设对重庆市、酉阳县的经济发展有着重要的促进作用。
酉阳土家族苗族自治县地处重庆市东南边陲渝、黔、湘鄂四省结合部，幅员面积5173.2km2，总面积居重庆市各县（区）面积第一位。
酉阳县地处偏僻山区，总体经济发展水平较低，是以农业经济为主的贫困山区，是国定贫困县之一，2003年全区实现国内生产总值14.72×108元。
重庆市能源资源匮乏，目前煤炭开发程度已高，天然气主要用作化工原料和城镇居民生活，不能大规模用于发电，而重庆地区水能资源丰富，开发程度很低，开发潜力很大，优先开发建设条件较好的水电工程，是实现重庆地区国民经济可持续发展战略的重要措施。
金家坝水电枢纽是甘龙河梯级水电工程中唯一一座年调节水库，工程建成后可为系统提供66MW的电力和2.096×108kW·h的电量，对于促进重庆地区经济的发展和酉阳县少数民族的脱贫致富、对祖国西部大开发政策的顺利实施具有十分重要的作用，因此，金家坝水电枢纽工程的建设是非常必要的。
2.3电力发展要求
重庆市供电主要由统调电网和地方电网共同承担，其中重庆统调电网供电区域为中西部供区及东北部供区的大部分市、区、县，尚未覆盖东南部供区，其主要的供电对象是大中城市的工商、市政和人民生活用电，供电负荷占重庆市全社会的70%左右，是重庆市电力供应的主体。
目前重庆市统调电网存在以下问题：
（1）自身装机容量不能满足负荷要求；
（2）电网水电比重小，调节能力差，电源结构不理想；
（3）负荷峰谷差大，电网调峰能力严重不足；
（4）统调电网尚未覆盖全市，地方小网供电可靠性差；
（5）电网结构薄弱，稳定水平低。
随着经济的发展、产业结构的调整、人民生活水平的提高以及城市化扩展，重庆直辖市用电结构发生很大变化。
工业用电比重逐年下降，居民用电、商业用电和公用事业用电比重逐年上升，峰谷变化幅度逐年增大。
因此，建设金家坝水电枢纽工程，对改善重庆统调电网的系统现状，有着积极的促进作用。
金家坝水电枢纽工程是重庆市“十一五”重点能源建设项目之一，工程任务以发电为主，兼有潜在的防洪、灌溉功能，并为人畜饮水、水产养殖及旅游等综合利用提供有利条件。
金家坝水电枢纽工程建成后，将加快甘龙河流域其它梯级电站的开发进程，有效缓解重庆统调电网电力供应紧张局面，提高电网运行的可靠性和经济性，促进酉西片区产业结构调整和库区旅游业快速发展。
二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势
2.1工程特点
2.1.1工程优点
（1）心墙位于坝体中间而不倚靠在透水坝壳上，其自重通过本身传到基础，不受坝壳沉降影响，依靠心墙填土自重，使得沿心墙与地基接触面产生较大的接触应力，有利于心墙与地基结合，提高沿接触面的渗透稳定性；
（2）当库水位下降时，上游透水坝壳中的水分迅速排泄，有利于上游坝坡稳定，使上游坝坡比均质土坝或斜墙坝陡；
（3）下游坝壳浸润线也比较低，下游坝坡也可设计得比较陡；
（4）在防渗效果相同的情况下，土料用量比斜墙坝少，施工受气候影响相对小些；
（5）位于坝轴线上的心墙与岸坡及混凝土建筑物连结比较方便。
2.1.2工程缺点
（1）心墙土料与坝壳透水料平起，在气候对土料施工不利的情况下不能像斜墙坝那样先填坝壳争取工期；
（2）心墙位于坝体中心检修不便；
（3）在多泥沙河道上，土质心墙不能直接与水库淤土连接，无法利用水库淤土，作为透水坝基的防渗铺盖。
虽然也可以再上游坝壳底部设置土质铺盖，以解决土质心墙与水库淤土的连接问题，但土质铺盖抗剪强度比坝壳透水料低，成为上游坝壳抗滑的软弱部位，使上游坝坡需设计的缓些[2]。
2.2工程组成
工程由枢纽区、引水系统和电站厂房等组成。
2.3计算分析方法
2.3.1渗流计算
渗流力学最初起源于流体力学与土力学,是作为一门边缘学科发展起来的。
与其相关的学科除了土力学与水力学外,还涉及到地下水动力学、农田水利等许多相对独立的学科。
在土石坝设计中,渗流分析是有效降低土石坝渗漏破坏、布设防渗措施的重要方面。
土石坝渗流为无压渗流,有浸润面,可将其视为稳定层流,满足达西定律。
土石坝渗流研究需要了解水流特性、土体特性,进而研究水流在土颗粒间的运移规律。
其理论研究难度超过单纯研究水流与土体的性质,但在实际解决问题的过程中对这两方面的理论均做了许多简化。
对1、2级坝和高坝应采用数值法计算确定渗流场各因素,其它可采用公式计算。
岸边的绕坝渗流和高山峡谷的高土石坝应按三维渗流用数值法计算。
渗流计算应考虑坝体和坝基渗透系数的各项异性，计算渗透流量时宜采用土层渗透系数的大值平均值，计算水位降落时的浸润线宜用小值平均值[3,4]。
2.3.2坝坡稳定
土石坝具有造价低、结构简单、对自然条件适应强、抗震性能好、工作可靠、寿命长、施工管理简便等优点,因而被广泛采用。
在水库安全鉴定中,大坝安全至关重要,而稳定问题又是大坝安全的关键之一。
特别是土石坝,稳定问题更是影响其安全的关键。
因此,如何更合理、更准确地开展土石坝的坝坡稳定分析工作是工程界普遍关注的问题。
目前土石坝坝坡稳定分析的方法主要有刚体极限平衡法和有限元法[5]。
2.3.3应力应变
土石坝如果是均质的，只要回答坝坡是否稳定，可不必分析其应力变形。
然而，高土石坝往往都不是均质的，这不仅因为山区难以提供大体积的防渗黏性土，而且大体积黏性土孔隙水压力消散慢，不利于坝坡的稳定。
高土石坝的合理坝型主要有面板堆石坝和土质心墙坝两种。
不太高的坝，心墙材料也可用沥青混凝土；特殊情况还可用混凝土，如三峡围堰。
土石坝的地基覆盖层较厚不能挖除时，要用混凝土防渗墙防渗。
高土石坝之所以要分析应力变形，实际上是要分析防渗结构——混凝土面板、混凝土防渗墙、土质心墙的应力变形，看这些防渗结构是否会破坏。
而防渗体是由土石料支撑的，支撑体的变形大，防渗体也就跟着产生大的变形，导致破坏。
因此要将土石坝作为整体来分析应力变形[6]。
2.3.4国内外应用情况及发展趋势
土石坝工程施工简便、地质条件要求低、造价便宜，并可就地取材且料源丰富，因此是水利水电工程中极为重要的一种坝型。
土石坝工程的建设历史久远，并经久不衰，随着科学技术的进步，今天的土石坝工程涵盖了土料防渗、混凝土面板防渗、沥青混凝土防渗、土工膜防渗等类型。
我国各地气候，地质和经济等条件存在巨大差异，因而土石坝工程在不同地区的建设中所遇到的技术问题也大不相同。
对这些问题在逐步改进施工工艺采取有针对性措施的同时，还应结合当地情况研究使用新材料、新结构，很好地吸收国内外多方面实践经验和教训，在理论上深入开展有益的科研工作和探索。
目前，土石坝工程建设水平和技术不断提高和发展，特别是20世纪90年代以来，随着我国社会经济的发展，水利水电工程建设突飞猛进，土石坝坝高开始向300米级高度研发和建设。
筑坝技术难题的攻克，使我国积累了大量的工程建设经验，并在理论上有所突破[7]。
三、研究重点
3.1设计洪水及水利调节计算
①计算设计洪水；②选定泄洪方式和拟定泄洪建筑物尺寸；③水利调节计算，确定防洪库容、上游设计和校核洪水位及相应的下泄流量。
3.2主要建筑物型式选择和水利枢纽布置
①确定组成建筑物及其设计等级；②通过不同方案的初步技术经济比较，选定坝型及其它建筑物型式；③确定水利枢纽布置方案。
3.3第一主要建筑物——大坝设计
①通过分析比较，确定大坝基本剖面型式与轮廓尺寸；②拟定地基处理方案与坝身构造；③进行水力和静力计算；④进行细部结构设计。
3.4第二主要建筑物——泄水建筑物（坝外溢洪道或溢流坝）设计
①进行结构型式与轮廓尺寸，进行总体布置；②拟定细部构造；③进行必要的水力、静力计算与结构设计。
3.5施工导流方案设计。
3.6工程量计算。
四、主要参考文献
[1]林继镛.水工建筑物[M].北京：
中国水利水电出版社，2006.
[2]林昭.碾压式土石坝设计[M].郑州：
黄河水利出版社，2003.
[3]姜帆,宓永宁,张茹.土石坝渗流研究发展综述[J].水利与建筑工程学报,2006,（04）
[4]碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）.中国水利水电出版社.2002
[5]靳春国,彭小金,洪明.浅议土石坝坝坡稳定分析[J].山西建筑,2009,（21）
[6]殷宗泽.高土石坝的应力与变形[J],岩土工程学报.2009,（01）
[7]王柏乐,刘瑛珍,吴鹤鹤.中国土石坝工程建设新发展[J].水力发电.2005,（01）
五、指导教师意见
指导教师：
六、学院毕业设计（论文）指导小组意见
负责人：
毕业设计（论文）
文献综述
题目金家坝水利枢纽设计
（下坝线粘土心墙坝方案）
专业水利水电工程
班级2006级3班
学生杨金晶
指导教师董玉文
重庆交通大学
2010年
一、工程概况
1.1枢纽位置
水库大坝地理坐标东经108º41′9″北纬28º37′28″，北距离酉阳县城47km，南距李溪镇23km，坝址和厂址均有乡村公路与国道319和326线相连，交通较方便。
金家坝水电枢纽工程位于重庆市酉阳县双河镇官清乡、小河乡境内，为甘龙河流域水电规划梯级电站的第三级。
坝址位于乌江的支流甘龙河下游，其控制流域面积1059km2、占全流域面积的63％，多年平均流量26．9m3／s，多年平均含沙量为0．698kg／m3。
水库正常蓄水位445m、死水位407m，调节库容1．125亿m3——具有年调节性能。
坝址距金家坝镇1.0km，距酉阳县城47km，枢纽区位于官清乡，引水隧洞由官清乡至小河乡，长7144m，电站厂房位于小河乡下游1.6km的甘龙河左岸。
工程任务以发电为主，兼有旅游、水产养殖等综合效益。
1.2枢纽组成
枢纽主要建筑物由挡水坝、泄水建筑物、引水隧洞、发电厂房及开关站等组成。
金家坝水电枢纽工程建成后，将加快甘龙河流域其它梯级电站的开发进程，有效缓解重庆统调电网电力供应紧张局面，提高电网运行的可靠性和经济性，促进渝东南少数民族革命老区的经济发展。
二、工程的社会经济意义
2.1综述
根据世界能源资源会议的资料，全世界水利资源理论蕴藏量为50.5亿kw，可以开发利用的达22.61亿kw，我国水资源蕴藏量很丰富，理论蕴藏量为6.76亿kw，可能开发利用的达3.78亿kw，居世界首位。
由于水能具有可再生、清洁和廉价等优点，而被世界各国广泛利用。
由于我国水资源分布不均，国民经济各用水部门为了解决这一矛盾，实现水资源在时间上、地区上的重新分配，做到蓄洪补枯、以丰补缺，消除水旱灾害，发展灌溉、发电、供水、航运、养殖、旅游和维护生态环境等事业，都需要因地制宜地修建必要的蓄水、引水、提水或跨流域调水工程，以使水资源得到合理开发、利用和保护。
天然水的地区分布很不均匀，每年来水的数量不同，在年内又往往集中在少数月份，因此与人类用水多有矛盾。
为了解决这些矛盾，人们做了一系列水利工程。
其中：
“水库”可以把江河流动的淡水储存起来，供工农业和城市生活之用，控制洪水，除害兴利，改善环境。
我国是世界上水库最多的国家，有大大小小的水库8万多座，总库容4800亿立方米。
“渠道”把清洁的水引来，输送到缺水的城市、农田。
“水闸”是河流或渠道上的控制门户，调度水流。
“堤防”是河道防洪的屏障，水上长城。
“水井”是抽取地下水的重要通道[1]。
2.2发展地方经济的需要
金家坝水电枢纽工程所在地为重庆市酉阳县，电站建成后供电给重庆统调电网，因此电站的建设对重庆市、酉阳县的经济发展有着重要的促进作用。
酉阳土家族苗族自治县地处重庆市东南边陲渝、黔、湘鄂四省结合部，幅员面积5173.2km2，总面积居重庆市各县（区）面积第一位。
酉阳县地处偏僻山区，总体经济发展水平较低，是以农业经济为主的贫困山区，是国定贫困县之一，2003年全区实现国内生产总值14.72×108元。
重庆市能源资源匮乏，目前煤炭开发程度已高，天然气主要用作化工原料和城镇居民生活，不能大规模用于发电，而重庆地区水能资源丰富，开发程度很低，开发潜力很大，优先开发建设条件较好的水电工程，是实现重庆地区国民经济可持续发展战略的重要措施。
金家坝水电枢纽是甘龙河梯级水电工程中唯一一座年调节水库，工程建成后可为系统提供66MW的电力和2.096×108kW·h的电量，对于促进重庆地区经济的发展和酉阳县少数民族的脱贫致富、对祖国西部大开发政策的顺利实施具有十分重要的作用，因此，金家坝水电枢纽工程的建设是非常必要的。
2.3电力发展要求
重庆市供电主要由统调电网和地方电网共同承担，其中重庆统调电网供电区域为中西部供区及东北部供区的大部分市、区、县，尚未覆盖东南部供区，其主要的供电对象是大中城市的工商、市政和人民生活用电，供电负荷占重庆市全社会的70%左右，是重庆市电力供应的主体。
目前重庆市统调电网存在以下问题：
1）自身装机容量不能满足负荷要求；
2）电网水电比重小，调节能力差，电源结构不理想；
3）负荷峰谷差大，电网调峰能力严重不足；
4）统调电网尚未覆盖全市，地方小网供电可靠性
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