1、信陽學院項目研究（設(shè)計）開題論證報告論文題目: 長興水庫溢洪道邊坡及消能池穩(wěn)定性 分析研究院 系 信陽學院土木工程學院 專 業(yè) 土木工程 班 級 學生姓名 學 號 導師姓名 2016年 月 日工程項目研究（設(shè)計）開題論證報告一、課題研究（設(shè)計）現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢: （一）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 近年來，國內(nèi)外一些高壩、大泄量的工程趨向于采用壩肩式溢洪道。好處是：解決溢洪道布置的困難；溢洪道的開挖料能作土石壩的筑壩材料，運距短且有利于環(huán)境保護。巴西的伊塔壩，系混凝土面板堆石壩，主溢洪道在右壩肩，該處是筑壩材料的主要開挖地，該壩是該國正在規(guī)劃的造價最低的大型水電站之一。我國60年代的土石壩設(shè)計規(guī)范中，明確要求

2、溢洪道與大壩要有相當?shù)木嚯x，但這往往是困難的，并要付出較大代價，限制了土石壩的發(fā)展。現(xiàn)在我國溢洪道設(shè)計規(guī)范及其編制說明，對采用壩肩式溢洪道時保證大壩安全的措施做出了明確規(guī)定。同時有認為可以因地制宜采用，不必受過大的限制。從70年代末至今，我國碧口、石頭河、龍羊峽、魯布革、天生橋等一級水電站均采用了壩肩式溢洪道。隧洞式溢洪道，躲在兩岸陡峻的河谷中修建水利樞紐時采用，以解決布置困難，避免大開挖或不穩(wěn)定的高邊坡，且可選擇適當?shù)乃矶闯隹诘攸c，將水流消能負擔轉(zhuǎn)移到遠離大壩的河段。隧洞式溢洪道有的采用開敞式控制段，后接明流隧洞，既保持了開敞式溢洪道的優(yōu)點，又避免了對壩體穩(wěn)定的影響。也有未采用開敞式控制段的

3、，如我國二灘水電站在右側(cè)山體中布置了兩條溢洪道，進水口設(shè)胸墻，在立面上呈龍?zhí)ь^型，從水力學分類屬無壓隧洞。為消除空蝕、沿洞每隔200M設(shè)一補氣廊道。其出水口能分設(shè)兩處，均遠離壩址，減輕了近壩河段的消能負擔。挪威學者萊斯尼在1992年提出：在兩岸山坡陡峻的峽谷中，難以采用開敞式溢洪道，若采用壓力泄洪隧洞則易被冰塊和樹木等堵塞，故通常采用名流的隧洞式溢洪道。由于地形限制，隧洞式溢洪道往往設(shè)有彎道，導致高速水流在洞內(nèi)形成惡劣流態(tài), 尤其是封頂?shù)臎_擊波, 形成壓力流, 故需對預防措施和隧洞布置進行研究。據(jù)萊斯尼介紹, 挪威已對此制定了新的設(shè)計規(guī)范, 要求隧洞的縱坡沿程不變（出于結(jié)構(gòu)上的原因, 最大約1

4、:7）彎道在平面上的曲率也保持不變。 目前, 除了對溢洪道的布置方案經(jīng)歷了認識和實踐的過程外, 對溢洪道的形式和細部構(gòu)造也進行了論證和研究。并在設(shè)計理論上有所突破。溢洪道閘門向大尺寸發(fā)展。我國開敞式閘門擋水面積, 50年代最大為144 , 而當時世界上最大表孔弧形門尺寸為24.387.62m(寬高) 面積185.78m。隨著制造工藝水平的提高, 新技術(shù)的發(fā)展, 溢洪道閘門尺寸已增至1923.面積437 （我國湖南省五強溪水電站溢流壩采用9扇弧形門）, 由于大尺寸閘門的選用, 單寬泄量的日益增加, 我國溢洪道設(shè)計規(guī)范、混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范和混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范等已對其限制不再作出規(guī)定。采用大單寬泄

5、量的好處是:解決樞紐布置困難;節(jié)省工程量;有助于防止空蝕;增加泄槽水深, 有利于泄槽底板穩(wěn)定。 采用沿程消能和局部或全部不襯砌的溢洪道。象階級式和沿泄槽設(shè)置消力墩或加糙工的溢洪道。這種滋洪道可以使水流沿程消耗能量, 簡化甚至省去下游的消能防沖設(shè)施, 有利于環(huán)境保護。階級式滋洪道在巖石好的部位可不襯砌并可利用挖出的石料筑壩。國外對一些不危及大壩安全的非常溢洪道不襯砌;對正常溢洪道認為在巖石條件好時, 可對某些部位不襯砌, 在巖石破碎區(qū)則仍要襯砌, 以防止上游發(fā)展的朔源沖刷。滋洪道采用局部或全部不襯砌的工程尚有我國的佛子嶺、東圳等工程的滋洪道。我國溢洪道設(shè)計規(guī)范規(guī)定：“ 全部或局部不襯砌的泄槽,

6、應(yīng)開挖至堅硬、完整的新鮮或微風化巖石” 。該規(guī)范的編制說明提出：“ 巖石堅硬、完整、受斷裂構(gòu)造影響小時, 利用其抵抗水流沖刷是可行和經(jīng)濟的。” 以及“ 溢洪道是否進行襯砌, 應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件和泄流特性, 對巖體的抗沖能力進行論證分析。” 摻氣工的應(yīng)用。對摻氣工及其供氣系統(tǒng)的型式、布置位置、間距、通氣量、摻氣保護長度等方面進行了大量理論研究、模型試驗和原型觀測, 在設(shè)計理論上也有所突破。有了初步的估算方法, 并提出了摻氣工水舌軌跡等電算程序。目前, 摻氣工已發(fā)展成為多種形式。根據(jù)實際的經(jīng)驗, 采用挑坎與跌槽（坎）結(jié)合的形式, 可在較大范圍的流量條件下形成穩(wěn)定的空腔和滿意的流態(tài), 故目前普遍采用

7、組合型式。摻氣工的位置, 目前的趨勢是泄槽縱坡變化處, 以代替復雜的過渡曲線, 簡化設(shè)計和施工, 并可適應(yīng)較大泄量。 迷宮堰的推廣應(yīng)用。迷宮堰的優(yōu)越性進一步得到了重視, 對其水力特性的認識進一步深化, 水利設(shè)計方法也不斷改進, 更加得到推廣應(yīng)用。我國浙江省的青溪口、山溪頭、桐柏等水庫的溢洪道, 均采用迷宮堰進口, 并獲得顯著效益。該省還推薦了一套簡便實用的迷宮堰水力設(shè)計方法。山東省曾開展迷宮堰的專項研究, 建成5座試驗和示范性迷宮堰, 帶動建成了十多座。該省的實踐表明：:用迷宮堰來改造已建的無閘溢洪道, 既可提高興利庫容, 又能滿足泄洪要求, 效果與建閘相近而造價只有建閘的1/21/4 , 維

8、修管理費用只有1/3。效益十分顯著。 齊頭型墩尾閘墩的采用。為了減少水流經(jīng)閘墩時形成的沖擊波和水冠花, 以往常將閘墩的墩尾延長而逐漸縮窄成機翼型, 現(xiàn)在則趨向于采用短的齊頭型墩尾。這種造型, 結(jié)構(gòu)簡單, 費用最省, 又不存在空蝕現(xiàn)象, 對提高墩尾下游壩面壓力, 向水中摻氣也有好處。目前, 國內(nèi)外在寬尾墩的應(yīng)用方面均取得了成功。 2、 研究（設(shè)計）的主要目的及內(nèi)容溢洪道，用于宣泄規(guī)劃庫容所不能容納的洪水，保證壩體安全的開敞式可帶有胸墻進水口的溢流泄水建筑物。溢洪道一般不經(jīng)常工作，但卻是水庫樞紐中重要的建筑物。溢洪道布置可包括進水渠、控制段、泄槽、消能防沖 設(shè)施及出水渠。溢洪道的布置應(yīng)根據(jù)地形、地

9、質(zhì)、工程特點、樞紐布置、壩 型、施工及運用條件、經(jīng)濟指標等綜合因素進行全面考慮。 消能池有三種形式：挖深式消能池：降低護坦高程形成消能池，使池內(nèi)水深大于護坎，產(chǎn)生淹沒水躍；坎式消能池：在護坦末端加筑消能坎形成消能池，使坎前水深大于護坎，產(chǎn)生淹沒水躍。既較低護坦高程又修建消能坎的綜合消能池。 長興水庫的溢洪道位于壩軸線樁號0+011處，長323.4m，穿越地貌類型 為剝蝕低山丘陵、一二級階地以及河漫灘，溢洪道基底以下地層為細礫及全風化花崗巖，為強透水中等透水地層，所以溢洪道與壩體相接段基礎(chǔ)部位應(yīng)做防滲處理，溢流壩基礎(chǔ)坐落于細礫或全風化花崗巖或強風化花崗巖上，強度較高，可滿足強度和變形設(shè)計要求。論

10、文研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：（一）吉林省安圖市長興水利樞紐工程的自然地質(zhì)環(huán)境條件研究主要通過資料收集處理、現(xiàn)場調(diào)研和訪問等手段，研究該地區(qū)的自然地質(zhì)環(huán)境條件，包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地震情況、水文地質(zhì)、不良地質(zhì)、特殊地質(zhì)、氣象水文等方面的現(xiàn)狀及其演化特征。（二）該水利工程工程內(nèi)容分析研究通過對長興水庫全方面了解，確定與其他水利建筑物相適應(yīng)的溢洪道結(jié)構(gòu)，比較不同形式的溢洪道結(jié)構(gòu)對整個泄水過程的影響。通過模擬以及計算的方式?jīng)Q定最合適的結(jié)構(gòu)。（三）長型水庫溢洪道和消能池穩(wěn)定性評價研究對該水利工程的溢洪道的設(shè)計進行評價：評價參數(shù)的選取與取值。進行溢洪道水力計算，溢洪道地基處理、防滲排水

11、設(shè)計。（四）提出治理措施及建議，并進行論證，應(yīng)結(jié)合樞紐總體布置全面考慮，避免泄洪、發(fā)電、航運及灌溉等建筑物在布置上的相互干擾。三、研究方法及研究手段長興水庫溢洪道邊坡及消能池穩(wěn)定性分析研究。研究工作從了解研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景和溢洪道邊坡及消能池工程設(shè)計條件與工程地質(zhì)條件入手，弄清研究溢洪邊坡及消能池段巖土結(jié)構(gòu)特征，選用相應(yīng)的穩(wěn)定性評價模型，溢洪道邊坡及消能池穩(wěn)定性分析研究。1閱讀有關(guān)專業(yè)文獻資料，了解國內(nèi)外在溢洪道邊坡及消能池穩(wěn)定領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及動態(tài)；2明確研究方向與內(nèi)容，收集擬建水庫工程設(shè)計和溢洪道區(qū)工程地質(zhì)條件資料；3分析研究區(qū)工程地質(zhì)勘察資料，有條件時參于必要的室外內(nèi)試驗測試工作；4開展邊

12、坡及消能池抗滑、抗沖穩(wěn)定分析評價，完成研究論文編寫工作。四、研究工作條件研究工作在吉林省東部安圖縣長興鄉(xiāng)境內(nèi)展開，該研究得到了安圖縣水利局和吉林大學建設(shè)工程學院室內(nèi)實驗室的支持，并且對工作現(xiàn)場進行踏查, 并采用工程地質(zhì)測繪、鉆探、坑探、物探，原位測試，取樣、室內(nèi)試驗等綜合勘察方法，對安圖縣長興水利樞紐工程進行了可行性研究的地勘工作，主要查明工程區(qū)的環(huán)境工程地質(zhì)條件，建筑物區(qū)各巖土體工程地質(zhì)特性。其次，學校圖書館藏書十分豐富，可以十分方便的借閱有關(guān)書籍和資料，為論文的編寫工作提供了豐富的輔助資料來源。學校方面還專門設(shè)有論文研究經(jīng)費，主要用于研究工作中的實地考察與調(diào)研之用。五、預期目標及研究進度計

13、劃預期研究工作將完成吉林省東部安圖縣長興鄉(xiāng)長興水庫周邊自然地質(zhì)環(huán)境條件的調(diào)查工作、長興水庫的溢洪道邊坡及消能池穩(wěn)定性評價工作、提出有關(guān)該水庫溢洪道以及消能池設(shè)計的改善措施及建議，合計論文一篇。進度安排： 2011年11月1日3月6日：在老師的指導下，確定論文方向，收集相關(guān)文獻資料，并了解相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外動態(tài) 2012年3月6日3月15日：進行文獻閱讀、水利工程資料收集與分析，完成論文開題報告編寫； 2012年3月15日4月31日：進入現(xiàn)場實習，參與或了解有關(guān)水利工程地質(zhì)勘察、試驗測試、理論分析，完成論文大綱，完成論文初稿； 2012年6月1日6月5日：進行論文修改； 2012年5月1日5月30日：編寫論文答辯題綱，完成畢業(yè)論文打印裝訂； 2012年6月6日6月16日：進行畢業(yè)論文答辯。六、參考文獻1 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范GB50487