一、樞紐概況及工程目的張峰水庫位於山西省沁水縣張峰村西北1.5公里處的沁河幹流上、水庫控制流域面積4990平方公里，庫容5.05億立方米。水庫以灌溉發電為主，結合防洪，可引水灌溉高平、晉城、陽城、沁水四個縣的土地，面積71.2萬畝，遠期可發展到104萬畝。灌區由一個引水流量為45秒立米的總乾渠和四條分乾渠組成，在總乾渠渠首及下游24公里處修建樞紐電站和槐莊電站，總裝機容量31450千瓦，年發電量1.129億度，以解決高灌及工業用電。水庫防洪標準為百年設計，萬年校核。樞紐建築物包括主壩、溢洪道、導流泄洪洞、灌溉發電洞及樞紐電站組成。根據工程規模及其在國民經濟中的作用，按SDJ12—78規範中設計標準，水庫樞紐屬於大（二）型。主要建築物按二級設計，輔助建築物按三級設計，臨時建築物按四級設計。二、設計基本資料（參見附錄一）三、設計任務及基本要求（一）設計任務1、根據地形、地質、築壩材料、水文氣象、施工條件和樞紐建築物的組成等因素進行壩軸線選擇。2、根據已知基本資料選擇壩型。3、根據樞紐建築物的組成，進行樞紐布置方案的比較，確定樞紐布置方案。繪製樞紐平面布置圖及上、下游立視圖。4、壩工設計，包括：斷面設計、滲透計算、穩定計算、沉陷量計算、裂縫校核、細部構造設計、基礎處理、壩與兩岸的連線。（穩定計算部分，要求自己編程上機最佳化剖面尺寸）5、外文翻譯（二）設計要求1、設計者必須發揮獨立思考能力，5、設計成果：設計說明書、計算書各一份；設計圖4—5張。四、時間安排本設計共13周，學生應在規定時間內充分發揮獨立工作能力，創造性地完成全部設計任務。附錄一張峰水庫土壩樞紐設計原始資料(一)地形、地質：(1)地形：見1:2000壩址地形圖。(2)庫區工程地質條件。庫區兩岸分水嶺高程均在820米以上，基岩出露高程大部分在800米左右，主要為紫紅色砂岩，間夾礫岩、粉砂岩和砂質頁岩。新鮮基岩透水性不大。且未發現大的構造斷裂。水庫蓄水條件是好的。庫區兩岸高階地土層可能發生塌岸。但塌滑範圍不大，不會涉及大壩安全。沁河為山區性河流，兩岸居民及耕地分散，除庫水位以下有一定淹沒外，浸沒問題不大，庫區亦未發現重要礦產。(3)壩址區工程地質條件張峰水庫壩址區沁河呈一彎度很大的“S”形，壩段位於“S”形的中、上段。壩段右岸為侵蝕岸，岸坡較陡，基岩出露。上下壩線有300餘米長低平山樑——沁河與張峰溝之間的單薄分水嶺，左岸為侵蝕堆積岸，岸坡較緩，有大片土層覆蓋；右岸單薄分水嶺是沁河環繞壩段左岸山體相對側向侵蝕的結果。壩址區基岩以紫紅色、紫灰色細砂岩為主，間夾礫岩、粉砂岩和少數砂質頁岩。地層岩相對變化劇烈，第四系除厚度不大的砂層、卵石層外，主要是黃土類土，在大地構造上處於相對穩定區，未發現有大的斷裂構造跡象。壩址區左岸有一大塌滑體，體積約45萬立米，對工程布置有一定影響。本區地震基本裂度為六度，建築物按七度設防。(Ⅰ)壩址位於壩區中部背斜的西北，岩層傾向沁河上游。河床寬約300米，河床砂卵石覆蓋層平均厚度5米，滲透係數K=1×10-2厘米/秒。一級階地(Q4)表層具中偏強濕陷性。左岸730高程以上為三級階地(Q2)具中偏弱濕陷性。土層物理力學性質見“工程地質剖面圖”。基岩末發現大範圍分布的夾層。兩岩基岩透水性不大，河床中段及近右岸地段。沿113—111—115—104—114各鑽孔連線方向，在岩面下21—47米深度範圍有一強透水帶W=5.46—30公升/分米2，中強透水W=0.15—0。74公升/分米2。下限最深至岩面下約80米。基岩透水性有從上游向下游逐漸增大的趨勢，左岸台地黃土與基岩的交界處的底礫岩(最大厚度6米)。透水性強，滲透係數K=10米/天。左岸單薄分水嶺岩層仍屬於中強透水性平均W=0.48公升/分米2，應考慮排水，增加岩體穩定。(Ⅱ)下壩址位於上壩址同一背斜的東南翼，岩層傾向下游，河床寬約120米，左岩為二、三級階地，右岸731米高程以下為基岩，以上為三級階地。土層物理力學性質見“工程地質剖面圖”。左岸基岩有一條寬200—250米呈北東方向的強透水帶，右岸上游張峰溝單薄分水嶺透水性亦很大，左右岸岩石中等透水帶下限均達岩面下80米左右。河床地段基岩透水性與中等透水帶厚度具有從上游向下游逐漸變小的趨勢，下游發現承壓水，二、三級階地底礫層透水性與上壩線相同左岸壩腳靠近塌滑體。(4)壩址區其他建築物地段的工程地質條件壩址區其他建築物包括導流泄洪洞、灌溉發電洞及樞紐電站。按上壩線方案，導流泄洪洞、溢洪道均布置在左岸單薄分水嶺，灌溉發電洞則布置在左岸東凹溝附近三級階地上，下壩線溢洪道可布置在右岸張峰溝，灌溉發電洞移至上壩線溢洪道軸線西側40米左右，導流泄洪洞位置不變。(Ⅰ)導流泄洪洞沿洞線周圍岩石厚度大於三倍開挖洞徑出口段已避開塌滑體的東邊界，沿線岩層、岩性主要為粉砂岩、細砂岩及礫岩，岩石較為堅硬。堅固係數FK=4,單位彈性抗力係數KO=200kg/cm3，彈模E=0.4×105kg/cm2。透水性較大。岩層傾向下游出口段節理髮育，應採取有效措施予以處理，為進一步保證出口段岩體穩定，免除由內水壓力引起的後果，建議該段修建無壓洞。(Ⅱ)溢洪道上壩線方案溢洪道堰頂高程757米，沿建築物軸線岩層傾向下游。岩性主要為堅硬的細砂岩，其中軟弱層多為透鏡體，溢洪道各部分的抗滑穩定條件是好的，下壩線溢洪道堰頂高程750米，基礎以下10米左右為砂質頁岩及夾泥層，且單薄分水嶺岩層風化嚴重，透水性大，對建築物安全不利。(Ⅲ)灌溉發電洞及樞紐電站上壩線方案沿線基岩以厚層粉砂岩為主，岩石完整，透水性小，洞頂以上岩層厚度較小。本建築物位於南坪溝——東凹溝古河道內岩面上有0—5米厚的底礫岩及厚度不等的亞粘土層，電站廠房處岩石風化層厚度約5—6米。對其產生的滲漏及土體坍塌應採取必要的工程措施。下壩線方案，沿線全為基岩，工程比較簡易可靠。(二)水文與水利規劃(1)氣象流域年平均降雨量686.1毫米，70%集中在6—9月，多年年平均氣溫8—9℃，多年最高日氣溫29.1℃(6月)。多年平均最低日氣溫-14.3℃(1月)，多年平均最大風速9米/秒，50年一遇風速16.2米/秒。水位768.1米時水庫吹程3.5公里。(2)水文分析(Ⅰ)洪水沁河洪水由暴雨形成，據統計七～八月發生最大洪峰流量的機會占88%，而且年際變化很大，實測最大洪峰流量為2200秒立米(1954年)，最大洪峰流量184秒立米(1965年)，相差12倍，流域洪水峰高、歷時短，陡漲陡落。一次洪水持續時間一般3—5天。(Ⅱ)年來水量水量的年內分配，汛期七～十月約占全年水量的62%，水量年際變化很大，實測最大年來水量1968億立米(1963年7月—1964年6月)。最小年來水量3.34億立米(1965年7月—1966年6月)，相差5.9倍。從歷年水量過程線看約七年一周期。其中連續枯水段為四年。(Ⅲ)年輸沙量汛期七～十月的來沙量約占全年輸沙量的94%，其中七、八兩月約占83%，輸沙量的年際變化很大，實測最大年輸沙量1240萬噸(1969年7月—1959年6月)，最小年輸沙量173萬噸，相差7倍。(Ⅳ)水文分析成果表序號姓名單 位數 量備註1利用水文系列年限222代表性流量多年平均流量立米/秒21.9調查歷史最大流量立米/秒3980設計洪水洪峰流量(P=1%)立米/秒4000校核洪水洪峰流量(P=0.1%)立米/秒6550保壩洪水洪峰流量(P=0.01%)立米/秒91003洪量設計洪水洪量(P=1%)億立米5五天校核洪水洪量(P=0.1%)億立米7.95五天4多年平均年徑流量億立米6.945多年平均輸沙量噸431(3)水利計算(Ⅰ)死水位選擇為減少灌溉日程，儘可能增加自流灌溉面積，並使電站水頭適當加高，力求達到電源自給以及為今後水庫淤積留有餘地。按二十年淤積部位，則根據今後運用情況加以計算調整。(Ⅱ)調節性能的選定灌溉保證率選取P=75%，水庫上游來水，首先滿足灌區工農業用水，電站則利用余水發電，按上述原則，並按近期灌溉面積71.2萬畝進行水庫調節計算，從年調節和多年調節兩方案的水電量利用係數和壩高都相差不大，但是多年調節性能的水庫能提供的電量和裝機利用小時都較年調節性能水庫提高20%。故確定張峰水庫為多年調節性能水庫。利用1949年7月—1971年6月共22年插補水文系列，採用“時曆法”進行多年調節計算。(Ⅲ)興利水位的確定原則和指標根據沁河洪水特性，汛期限制水位在七、八月定為760.7米。七、八月以後可重複利用一部分防洪庫容蓄水興利以不降工程防洪標準，以防洪興利兼顧為原則，確定九、十月限制水位，提高為766.1米汛末可以多蓄水。但蓄水位按不超超過百年設計洪水位考慮，確定汛末興利水位為767.2米。電站的主要任務是滿足本灌區提灌用電的要求，因此在保證灌區工農業用水的基礎上，確定電站的運用原則是灌溉季節多引水發電，非灌溉季節少引水發電，遇豐水年則充分利用棄水多發電，提高年水量的利用係數。(Ⅳ)防洪運用原則及設計洪水的確定張峰水庫屬二級工程。水庫建築物按百年一遇洪水設計。千年一遇洪水校核，由於採用的洪水計算數值中未考慮歷史特大洪水的影響，故用萬年一遇洪水作非常保壩標準對水工建築物進行覆核。工程泄洪建築物有溢洪道和導流泄洪洞。溢洪道淨寬60米，分設五孔閘門。每孔淨寬12米，堰頂高程757米，泄洪洞洞徑通過施工導遊、攔洪、泄洪渡汛非常時期放空水庫以及在可能情況下有利於排沙等方面經過綜合分析比較確定為8米，進口底高程703.35米。調洪運用原則：當入庫洪水為二十年一遇時，為滿足下遊河道保灘淤地的要求，水庫控制下泄流量為600秒立米。當入庫洪水為百年一遇時，為提高下遊河道的電站、橋樑等建築物的防洪標準，水庫控制下流量為2000秒立米。當入庫洪水為千年一遇時，溢洪道單寬流量以70每秒立米控制泄流。(5(a)8.8m)。當入庫洪水為萬年一遇時，按上述原則操作，即庫水位接近校核水位時，水庫水位仍繼續上漲，為確保大壩安全，溢洪道敞開洪，允許溢洪道局部破壞。 (Ⅴ)水庫排沙和淤沙計算張峰水庫回水長25公里，河道彎曲，河床比降為2.2%，河床寬300米左右，是個典型的河道型水庫。沁河泥沙年內約83%集中在七、八兩個月，平均含沙量13.8公斤/立米，泥沙多年平均D50粒徑為0.0155毫米。顆粒較細，由於張峰水庫庫區河道天然坡降較陡，回水短，泄洪洞泄量較大，且靠河床和我國官廳、三門峽、汾河天水庫相比，張峰水庫利用異重流排沙是完全可能的。但由於流域的水文特性及下游工農業對水源的要求，決定了本水庫只能蓄水運用。而且是高水頭蓄水運用，在蓄水過程中，只能用灌溉、發電有盈餘水進行排沙，經計算，多年平均排沙量只占5.2%，94.8%的泥沙都要淤積在庫區內侵占興利庫容。(Ⅵ)水庫工程特徵值樞紐下泄流量及相應下游水位序號名 稱單 位數 量備註1設計洪水位時最大泄流量立米/秒2000其中溢洪道815立米/秒相應下游水位米700.55(溢洪道)2校核洪水位時最大流量立米/秒6830其中溢洪道5600立米/秒相應下游水位米705.6(溢洪道) 水庫特徵序號名 稱單 位數 量備註1水庫水位校核洪水位(P=0.01%)米770.4考慮淤積20年設計洪水位(P=1%)米768.1考慮淤積20年興利水位米767.2考慮淤積20年汛限水位米760.7考慮淤積20年死水位米737.0考慮淤積20年2水庫容積總庫容億立米5.05校核洪水位設計洪水位庫容億立米4.63序號名 稱單 位數 量備註防洪庫容億立米1.36興利庫容億立米3.51其中共用庫容億立米1.10死庫容億立米1.053庫容係數%50.54調節特性多年主要建築物尺寸序號名 稱單 位數 量備註2導流泄洪洞型式明流隧洞工作閘前為壓力隧洞隧洞內徑米8×10城門洞型壓力隧洞8米消能方式挑流最大泄量(P=0.01%)立米/秒1230最大流速米/秒23.1閘門型式7×6.5弧形門啟閉機型式300噸油壓啟閉機檢修門8×9斜拉門進口底部高程米703.35灌溉發電洞型式壓力鋼管隧洞內徑米5.4灌溉支洞內徑米3最大流量立米/秒45進口底部高程731.644樞紐電站序號名 稱單 位數 量備註型式引水式廠房面積平方米39×16.2裝機容量千瓦5×1250每台機組過水能力立米/秒8.05(三)建築材料及築壩材料技術指示的選定庫區及壩址下游土石料均很豐富，有利於修建當地材料壩。(1)土料壩址上、下游均有土料場，儲量豐富，平均運距小於1.5公里，根據155組試驗成果統計，土料平均粘粒含量為26.4%，粉粒55.9%，砂粉17.6%，其中25%屬粉質粘土，60.7%屬重粉質壤土，14.3%屬中粉質壤土，平均塑性指數11.1，比重2.75。最大幹容重1.67噸/立米，最優含水量20.5%，滲透係數0.44×10-6厘米/秒。具有中等壓縮性，強度指標見下頁表。(2)砂礫料主要分布在河灘上，儲量為205萬立米，扣除漂石及圍堰淹沒部分，可利用的約100—151萬立米，其顆粒級配不連續，缺少蹭粒徑，根據野外29組自然坡度角試驗，34組室內試驗分析，統計成果如下：自然么重1.87噸/立米，軟弱顆料含量2.64%。不均勻係數561顆，顆組成見下表：顆料組成(毫米)%<200<80<40<20<5<2<1<0.5<0.25<0.583.774.257.746.238.634.632.829.724.74.9砂的儲量很少，且石英顆料少，細度模數很低，不宜作混凝土骨料，砂(D<2毫米)的相對緊密度為0.895。(3)石料壩址區石料較多，運距均在1公里以內，為厚層砂岩儲量可滿足需要，溢洪道、導流洞出碴也可利用。(4)築壩材料技術指標的選定本工程經過試驗，並參考有關文獻資料及其他的工程的經驗，最後選定其築壩材料的各項技術指標。強度指標見下表(砂礫料):試驗方法統 計 方 法剪力(度)C(公斤/公分2)飽合固結快剪(25組)飽合固結快剪(82組)算術平均23.270.280算術小值平均20.960.193算術平均21.540.293快剪(18組)算術小值平均21.30.293值平均1.30.293值小值平均21.00.194算術平均22.680.583算術小值平均20.030.356值平均22.50.583值小值平均23.80.356快剪(8組)算術平均28.80.451算術小值平均25.750.293值平均29.00.451值小值平均28.70.293三軸不排水剪(10組)三軸不排水剪(6組)總應力小值平均200.288有效應力小值平均25°20ˊ0.13總應力小值平均13°30ˊ0.28有效應力小值平均25°20ˊ0.08三軸飽合固結不排水剪(6組)總應力小值平均18°20ˊ0.42有效應力小值平均22°30ˊ0.35試驗方法統 計 方 法剪力°C(公斤/厘米2)野外自然坡度角(29組)算術平均35°7ˊ算術小值平均31°2ˊ室內剪力試驗算術平均31.1°算術小值平均29.1°算術平均31°算術小值平均29°築壩土料統計國外9座粘料含量20—30%的高壩 =21°，C=0.4公斤/厘米2左右，國內建國初期建成的壩選用指標一般較低，但近期建成的壩一般在25℃左右初始孔隙水壓力係數一般在0.3—0.4。我國岳城水庫施工期採用0.21。據此採用的技術指標見下表。砂礫料的強度指標，試驗結果與實際出入較大，統計國內12座水庫資料， 平均值在32°以上，特別是最近建成的橫山 =38°—39°；毛家村37°，美國“土與土石壩”一書推薦，當相對緊密度D>0.7時， =34°—35°，鑒於本地砂礫料級配不好，故選用 =31°。堆石指標一般 值在39°—45°之間，統計國外9座砂岩地區築壩石料 平均值為39.1°，我國獅子灘堆石壩試驗為36°—45°，取用39°50ˊ，故本工程取用 值40°。左岩黃土台地(Q2)壓縮係數 =0.025，起始孔隙比e0=0.725，平均料徑D50=0.1mm。(四)工程效益及淹沒損失張峰水庫建成後能收到灌溉、發電、防洪、解決工業用水和人蓄吃水等多方面效益，是一座綜合利用的水庫。水庫近期可灌溉農田71.2萬畝，遠期發展到104萬畝，使沁水、陽城、高平、晉城等四縣將達到人均1.1畝水澆地。樞紐電站和槐莊電站裝機容量31450千瓦，年發電量1.129億度，除滿足農業提水澆灌用電外，還剩餘50%電力可供工農業用電。防洪方面，張峰水庫控制流域面積4990平方公里，占全流域面積的39%，對下遊河道防洪、削減洪峰、減輕防汛負擔也有一定作用，可將下游百年一遇洪水由6010秒立米削減到3360秒立米，相當於17年一遇，可將五十年一遇洪水由6000秒立米，削減到2890秒立米，相當於12年一遇。另外每年還可供給城市及工業用水0.63億立米。由於庫區沿岸山峰重迭，村莊零散，耕地不多，淹沒損失較小，按庫區移民高程770統計，共需遷移人口3115人，淹沒耕地12157畝，房屋1223間，窯洞1470孔。(五)施工條件(1)施工地區地形地質條件張峰水庫位於上山村與川坡村之間，上壩線位於沁河“S”型河谷的中上部右岸坡陡約30°左右，基岩大部出露高程在770—820米。主河槽在右岸。河寬約100米左右，左岸為堆積岸，左岸台地寬200米左右，山嶺高程在775.0米，左、右岩坡較平緩。大都為土層覆蓋。水庫樞紐處施工場地狹窄，樞紐建築物全部布置在左岸，施工布置較困難。壩區為上二迭系石千峰組的紫紅色、紫灰色細砂岩，間夾同色礫岩及砂質頁岩等類岩層。右岸全部為基岩，河床砂卵石層總寬度約250米，覆蓋層厚度約5米。高漫灘表層亞砂土厚5—15米，左岸728米高程以下為基岩。基岩面向下游漸低下，土層增厚。以上為厚20—30米厚的具中等濕陷性的黃土狀土層，河床基岩50米深度以內仍較大。砂卵石層透水性不會很強，施工開挖排水工作估計不致很困難。(2)施工地區氣象與水文條件張峰水庫沒有建立水文氣象站，根據沁水縣氣象站1958年至1963年、1970年至1972年共9年資料，分析最高氣溫29.1℃(6月)，最低氣溫-14.3℃(1月)，多年平均日氣溫4—24℃，歷年各月氣溫特徵值如下表：築壩材料名稱比重容重(kg/cm)孔隙率N內 摩 擦 角內凝力C(kg/cm3)滲透係數K(cm/S)初始孔隙水壓力係數Br溫r飽r乾施 工 期穩定滲流期水位降落總應力有效應力有效應力有效應力壩體土料2.751.651.982.04102223230.21×10-60.3壩體砂礫料1.802.10311×10-2壩體堆石2.71.802.050.3340壩基砂礫料1.80311×10-2黃土地基1.601.912.02201×10-5壩體土料的壓縮曲線(r=2.65kg/cm2),平均料徑d50=0.1mm。 P(kg/cm2)01234567891011120.6650.6450.6320.6120.5930.5750.5280.5200.5030.5000.4890.4800.472項 目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月多年平均日氣溫4.51.14.611.318.121.723.621.716.410.318.92.1多年最高日氣溫4.67.217.022.225.029.123.026.530.122.418.938.1多年最低日氣溫14.30.05.81.03.110.518.914.41.91.90.710.0(3)當地建築材料(Ⅰ)土料根據當地建築材料調查報告，土料場有五個，即水庫上游的大河灘上山兩個，水庫下游有川坡、南坪溝二個土場。根據試井及土鑽孔情況，從1:2000地形圖，初步計算四個土場的蘊藏量2248.6萬立米，為設計總量的4倍多。各土料場儲量如下表(自然方)：土場高程(米)蘊藏量(萬立米)南坪溝川坡山大河灘746—805720—760710—749722—778913.6855.71199.0359.4合計2248.6(Ⅱ)砂礫料根據調查，上游的王必、上山、下游的張峰等三個砂礫場，開採總量約100—151萬立米(水上部分)不夠使用。(Ⅲ)石料未進行石場儲量的調查試驗工作。在壩址右岸有無名、龍王廟兩個石料場。石場狹小，開採、運輸困難。(Ⅳ)骨料沿河調查，本地砂不含石英等礦物，只能用作漿砌石、混凝土。用砂需外運。骨料可就地碎石加工。(4)施工地區對外交通、供電、通訊及房屋： 水庫地處山區，對外交通條件較差，對外交通主要靠公路，在勘測過程中從鄭莊至工地已修有簡易公路，全長約23公里，但標準較低，尚需改善，鋪設路面。水庫附近沒有較大的電源，最近的電源是端氏。但設備容量不大，總容量只有2000千瓦，端氏已用1000千瓦，只能供應水庫1000千瓦，電量不足問題，水庫開工後，要求有關部門應予以解決。從沁水縣至王必公社已有電話線能過水庫，但經常電話不通，水庫開工後就架設專用線。此外：壩址附近村莊零散，居住條件比較困難，除王必100戶、張峰60戶以外，其它村莊都只有一、二十戶，水庫開工後住房問題必須因地制宜解決。(5)工作日分析根據沁水縣1958年—1963年和1970年—1972年九年降雨氣溫資料，參考其它土壩水庫氣溫，降雨停工標準，土料、砂礫料、石方、混凝土工程施工工作日確定如下：類別土料砂礫隧洞石方混凝土一般石方工作日(天/年)253307302250292(6)其它地區勞力缺乏，勞力按不超過1萬人計畫。(六)施工要求沁河灌區工程規模大，全部工程分為水庫樞紐、槐莊電站、渠道三部分。水庫樞紐包括土石混合壩、導流泄洪洞、溢洪道、灌溉發電洞及樞紐電站五項；渠道工程包括總乾渠、一乾、二乾、三乾、四乾渠、揚水站六項，加上槐莊電站總計十二項工程。其中槐莊電站、揚水站、樞紐電站廠房機組安裝由專業隊施工。根據省地區領導意見，結合灌區工程的特點，要求工程儘快受益，以改變沁河灌區農業生產基本條件。工程基本建成受益預期八年，要求第五年汛前樞紐電站發電，總乾渠受益。土壩樞紐畢業設計指導書一、了解任務書及分析原始資料設計任務及原始資料是設計工作的依據，因此必須首先全面了解本設計的任務。熟悉該河流的一般自然地理條件，壩址附近的水文、氣象特性、樞紐及水庫的地形、地質條件。當地材料、對外交通及有關規劃設計的基本數據，只有在熟悉資料的基礎上才能正確地選擇建築物的類型，進行樞紐布置、建築物設計及施工組織設計，因此應該把必要的資料整理到說明書中去，了解每一項資料在設計中的用處，通過對資料的了解和分析，初步掌握原始資料中對設計和施工有較大的影響的主要因素和關鍵性的問題，為以後設計工作的進行和進一步深入掌握資料打下基礎。二、壩軸線選擇根據壩址地形、地質、建築材料、施工條件、工程量、投資並結合樞紐布置，對給出的上、下兩條壩軸線進行比較，選定一條有利的壩軸線。三、壩型選擇選取三種壩型，根據地形、地質、建築材料、氣候條件、施工情況及工程量、投資等方面，綜合比較，選定壩型。四、樞紐布置根據選定的壩軸線從地形、地質、施工、運用等方面大致確定建築物的相對位置、建築物形式，並加以定性分析和論述，確定樞紐工程的等別及建築物級別。五、建築物設計1、主要建築物——壩工設計，每個同學都要詳細設計。(1)確定斷面尺寸及平面布置：根據規範要求，參照已建工程並考慮本工程的具體情況，確定壩坡、壩頂高程、壩頂寬度、防滲體及排水體尺寸，確定岸坡壩段的壩型及斷面尺寸。繪出壩的剖面及平面布置圖(考慮河岸壩段與岩坡壩段的連線)。(2)滲流計算：用水力學法，計算正常高水位時最大斷面及各控制斷面的浸潤線及單寬滲流量、總滲流量。(3)坡穩定計算：用圓弧滑動有效應力法校核最大壩高斷面的上、下游壩坡的穩定。(4)沉陷量計算及裂縫校核：用單向壓縮分層總和法計算壩身及壩基的最終沉陷量，預留大壩的沉陷加高。計算壩身壩基竣工後沉陷量，用不均勻沉陷斜率法計算大壩縱向、橫向斜率，以校核裂縫。說明防止裂縫發生的工程措施。(5)細部構造設計包括壩頂、護坡、反濾、壩體及壩基有防滲透、排水。2、泄水建築物設計——每個同學只做溢洪道設計或導流泄洪洞設計。A、溢洪道設計(1)水力計算：計算千年洪水時泄流能力水面線和下游消能，校核邊牆高度、驗算沖坑是否危及大壩安全。(2)結構計算：對閘室閘墩、陡槽底板進行穩定、應力及配筋計算。B、導流泄洪洞設計(1)水力計算：計算年洪水時泄洪能力。水面線及出口消能，校核無壓洞的淨空及出口建築物的安全。(2)結構計算：按百年設計洪水對有壓斷面和無壓斷面進行結構及配筋計算。(a)施工導流根據壩址區地形、地質、建築材料施工條件工程量，選取兩種導流方案，綜合比較，選定導流方式，確定採用什麼形式的圍堰。(b)工程量計算詳細計算壩體的各部分工程量，為下一步做施工總進度計畫做準備。(c)施工總進度計畫根據施工條件、施工導流方式、施工方案、施工場地、可能供應的材料、機械投資以及省、地區領導意見進行安排。最後論證施工總進度計畫。七、設計成果的具體要求：1、設計圖設計圖是畢業設計的主要成果，一律用1#白道林紙、繪圖鉛筆繪製。要求製圖正確，圖面飽滿，沒有重複，線條分明，字型工整，尺寸齊全，比例尺及材料符號等應符合《水利水電工程製圖》要求。每個同學應完成設計圖5—7張，即：土壩樞紐平面布置圖1張土壩斷面圖、上、下游立視、細部構造圖3張泄水建築物溢洪道或導流泄洪洞布置及鋼筋圖1—2張施工總進度計畫表設計圖應邊設計邊繪製草圖，最後加工完成。2、設計說明書與計算書設計說明書也是畢業設計的主要成果，要求章節分明，文字簡練通順；字跡工整，內容著重分析論證，並說明計算條件、假定方法和成果。還要引用必要的附圖及表格。說明書套用鋼筆書寫，每章、節應有標題，頁數統一編號，一般以60—80頁為宜。計算書應分開編寫，計算簡圖套用方格紙按比例繪製，計算過程應書寫清楚。說明書及計算書均用統一的畢業設計用紙書寫，並按階段編寫，不要累積到最後形成慌亂。說明書編寫可參考附例。八、時間分配1、了解任務書、指示書及分析原始資料 0.5周2、壩軸線選擇，確定樞紐布置方案 1.5周3、壩型選擇，壩的剖面設計及平面布置 1.0周4、滲透及穩定計算(編程式上機計算) 4.5周5、沉陷量計算及裂縫校核 1.0周6、細部構造設計，基礎處理 1.0周7、繪製樞紐及建築物圖紙 2.0周8、整理設計說明書、設計計算書 1.5周 參考書、參考資料：1、土壩設計(上、下冊)水電部五局、東北院2、水工建築物(上、下冊)天津大學3、土力學及岩石力學武漢水院4、水力學成都科技大學5、水工鋼筋混凝土結構學華東、大連、清華、西農6、水工規範SDJ12—78水電部 SDJ10—78水電部 SDJ20—78水電部7、水利水電工程製圖水電部8、樞紐布置及壩型選擇(畢業設計參考資料)9、土石壩(畢業設計參考資料)武漢水院10、碾壓式高堆石壩電力部水電總局11、國外高堆石壩和施工中的一些問題水電部實驗工廠12、密雲水庫工程設計總結清華大學水利系13、密雲水庫工程圖冊清華大學水利系14、土壩建設技術經驗彙編(第一集)水電出版社15、水利工程施工成都、武漢水院16、水利工程施工武漢水院附：“土石壩樞設計說明書”編寫提綱第一章工程概況第二章設計的基本資料及水庫工程特性第一節設計的基本資料一：水文氣象二：工程地質三：築壩材料及其物理力學性質四：水庫的運用要求第二節水庫工程特性第三章樞紐布置及工程等級第四章壩工設計第一節壩型選擇第二節壩的斷面設計一：壩頂高程確定二：壩頂寬度確定三：邊坡確定四：防滲體尺寸確定五：排水設備的形式及其基本尺寸的確定第二節土壩的滲透計算一：計算情況(包括計算斷面的確定，上下游水位各計算斷面的尺寸)二：計算方法及計算公式三：各斷面的滲量及浸潤線坐標四：全壩長的總滲流量第三節土壩的穩定計算一：計算的基本數據及計算情況二：計算方法及計算公式三：各種情況下上下游壩坡的安全係數值四：計算情況的討論第四節土壩的沉降計算一：計算的基本數據及計算斷面(包括各計算斷面壩體及地基)二：計算情況、方式及計算公式三：各斷面沉降計算的結果四：裂縫校核第五節土壩的細部結構一：壩體結構(指河床及河岸壩體)二：壩頂的構造(包括防浪牆的結構及尺寸)三：上游護坡的結構尺寸四：下游護坡的結構及尺寸等五：反濾層及過渡層的設計六：排水的結構七：截水槽的結構及尺寸八：地基處理1：清基2：基岩灌漿3：削坡九：壩與兩岸的連線