本科生課程設計任務書
2013—2014學年夏季學期
水利與土木工程學院農業水利工程專業
課程設計名稱水工建築物課程設計
設計題目溫泉水庫樞紐——擋水壩初步設計 （2-6
完成期限：自 2014 年 7 月 15 日至 2014 年 7 月 26 日，共 2 周
1．樞紐概況
本工程以形成環境景觀水庫為主，工程建成後，可以形成60000~70000m2面積的水域，蓄水30萬m3，可以在一定程度上減少流域內的水土流失，減輕山洪對下游村鎮、交通線路的危害，進一步改善和美化環境，調節小氣候，改善周邊植物生長條件。同時為農業灌溉和生活用水提供補充水源。水庫樞紐主要建築物有擋水壩、溢洪道、引水管等。
2. 設計要求
根據所給資料進行樞紐工程設計，要進行設計構思、方案論證、計算分析、編制工程圖、編制畢業設計說明書等。各階段要求詳見課程設計指導書。
3. 設計內容
（1）樞紐布置，包括樞紐方案選擇，大壩的平面布置。
（2）擋水壩的剖面和構造設計
（3）擋水壩的滲流設計
（4）擋水壩的穩定設計
4. 設計成果及要求
（1）計算說明書乙份，字數不應少於1萬字。
（2）cad繪製a2號圖紙一張：在地形圖上繪製樞紐平面布置圖，在地質剖面圖上繪製下游立檢視，交電子版圖紙。
手繪1號圖紙一張：大壩典型剖面圖，細部結構圖2~3個（專案自定），比例尺自定。
5．主要參考文獻
（1）碾壓式土石壩設計規範（sl274-2001）. 北京：中國水利水電出版社，2002
（2）林繼鏞主編. 水工建築物（第四版）. 北京：中國水利水電出版社，2006
指導教師（簽字
系主任（簽字
批准日期： 2023年 6月 25日
目錄1．設計基本資料 3
1．1 樞紐概況 3
1．2 流域概況 3
1．3 樞紐任務和規劃資料 3
1．3．1 特徵水位 3
1．3．2 防洪標準與安全洩量 3
1．4 自然條件 4
1．4．1 地形 4
1．4．2 地質 4
1．4．3 水文氣象 5
1．5 建築材料 6
1．6 其它資料 7
1．6．1 外來材料 7
1．6．2 交通 7
1．6．3 施工動力、勞動力情況 7
2．樞紐布置 7
2．1 工程等別及建築物級別 7
2．1．1 水庫樞紐建築物組成 8
2．1．2 工程規模 8
2．2 壩址及壩型的選擇 9
2．2．1 壩址的選擇 9
2．2．2 壩型選擇 9
2．2．3 洩水建築物型式的選擇 9
2．3 樞紐建築物的平面布置 10
3．壩工設計 10
3．1 壩型選擇 10
3．2 壩體斷面設計 11
3．2．1 壩頂寬度 11
3．2．2 壩底高程 11
3．2．3 壩坡與馬道 11
3．2．4 壩頂高程 12
3．2．5 防滲設施 16
3．2．6 排水設施 17
4．擋水壩滲流計算 18
4．1 單寬滲流量計算 18
4．2 總滲流量計算 26
5．穩定計算 25
5．1 基本原理與計算方法 25
5．2 安全係數試算 26
本工程以形成環境景觀水庫為主，工程建成後，可以形成60000~70000m2面積的水域，蓄水30萬m3，可以在一定程度上減少流域內的水土流失，減輕山洪對下游村鎮、交通線路的危害，進一步改善和美化環境，調節小氣候，改善周邊植物生長條件。同時為農業灌溉和生活用水提供補充水源。水庫樞紐主要建築物有擋水壩、溢洪道、引水管等。
白家疃溝發源於京郊香山北麓，自南而北流經海淀區溫泉鎮，為溫榆河水系之南沙河的支流，流域面積4.2km。
擬建的溫泉水庫壩址位於溫泉鎮白家疃村南、白家疃溝出山口的河道狹窄處。距溫（泉）頤（和園）公路約1.5km，有簡易公路相通。
工程區距中關村科技開發區約15km，距上地科技園區約10km，距頤和園亦僅13km，水庫上游及下游均有密集的住宅區。壩址以上主溝長2.95km，流域面積2.
90km2，溝底平均坡降11.3%。
本工程以形成環境景觀水庫為主，工程建成後，可以形成60000~70000m2面積的水域，蓄水30萬m3，可以在一定程度上減少流域內的水土流失，減輕山洪對下游村鎮、交通線路的危害，進一步改善和美化環境，調節小氣候，改善周邊植物生長條件。同時為農業灌溉和生活用水提供補充水源。
水利樞紐經過可行性研究，提出如下引數作為建築物設計依據。
表1-1水庫特徵水位
注：下游無水
考慮到工程特點及工程區下游現狀和未來的發展，設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為200年一遇。
表1-2 防洪標準與安全洩量
工程區位於九龍山——碧雲寺向斜東北翼。在微地貌上處於山前過渡區，相對高度20~100m。庫區左岸為沖積——洪積堆積階地，階面由北向南逐漸抬公升，高程自左壩頭至庫尾由100m遞公升至120m，平均坡比0.
056。庫盤區為河漫灘。
壩址位於溝口河道狹窄處，溝底河道寬約35m，高程84.50m。
（1）水庫區工程地質條件
水庫區為一由西北方向（壩前）向東南方向漸擴的扇形谷地，北、東、南三面環山，相對高差20~80m，西面為山前堆積階地，相對高差10~15m。
庫區內第四紀沖積——洪積層廣為分布，厚度在15m以上，水庫的北、東、南三面及庫盆下，基岩均為石炭——二疊系或二疊系地層，透水性弱。西面廣泛分布的洪積碎石（含粉質土）層，以及壩下沉積的粉質粘土、漂石夾粉質粘土層，是未來滲漏的主要設防地段，也是影響大壩安全的主要因素。淹沒損失小，無浸沒及大的庫岸穩定和淤積問題。
在地質構造上，處於九龍山——碧雲寺向斜東北翼端部的轉折端。基岩內節理、裂隙發育，但未發現較大規模斷裂構造，區域穩定性好。
基岩中分布有裂隙潛水。第四系鬆散層中有孔隙潛水，水面埋深13.40~15.5m，其補給**為大氣降水及山區基岩裂隙水，其排洩流向基本上與河道流向一致。
（2）壩址工程地質條件
壩址區呈「u」形河谷，谷底寬約35m，高程84.50m。上部（高程100m處）寬約120m，主河道由南向北流經庫區後，改向為由南東向北西方向穿過壩址。
谷底沉積有深達19.60m的第四系沉積層。左壩頭亦為山前沖積——洪積階地沉積物。
右壩頭為古生代二疊紀板岩，其產狀為傾向南，傾角50。未發現較大規模斷裂構造。
板岩為黃綠色，主要成分為粘土礦物，含白雲母、絹雲母和綠泥石等變質礦物，節理、板理發育，裂隙面上有氧化鐵薄膜，裂隙中有紅色粘土充填。露頭岩石呈強風化。
經分析和鑽探資料證實，壩基覆蓋層下基岩亦為板岩。
壩基覆蓋層表層為卵礫石，向下依次為碎石、漂石、粉土層等，其中的孔隙潛水水面埋深13.5m。岩性在水平方向和垂直方向均存在明顯的交替、穿插，透水性變化較大。
對分布於壩基和左壩頭的覆蓋層，需採取可靠有效的防滲措施，方能確保大壩安全和水庫的正常運轉。
流域內無水文測站和氣象站。可參照借鑑的頤和東閘站和昌平站，至水庫的直線距離分別為12km和20km。
（1）河流水文特性：
白家疃溝為間歇性河流，除遇較大降雨時溝中有徑流外，一般均為乾溝。根據北京市山區水文資料，流域多年平均降水量640mm，多年平均徑流深為240mm（相應多年平均年徑流量為69.6104m3）。
代表性水文年的年徑流量如表1-3所列。
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