大连理工大学网络教育学院
本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目： 辽南水库土石坝工程设计
层 次： 专科起点本科
专 业： 工程管理
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2022年4月29日
大坝有着悠久的建设历史，早在100多年以前，丹佛重力坝作为世界上第一座大坝修建完成。之后坝工建设迅速发展，单我国目前就已建各类水库大坝10万余座，数量居于世界首位。大坝在发电、灌溉、供水和防洪减灾等国民经济建设的发展中发挥着极其重要的作用。由于这些特殊性决定了其一旦发生事故，下游将会有灾难性的后果。辽南水库控制流域面积122.8 km2，占l河总流域面积的84％。水库上游为山区，下游距60万人口的城市及经由该市的铁路干线39km。本文基于辽南水库土石坝工程，首先进行坝体的设计，包括坝体剖面设计、心墙的设计、防渗料的设计、反滤层及过渡层设计。然后使关于溢洪道的设计，进行了溢洪道堰面曲线设计，包括顶部曲线段、中间直线段和反弧段三部分，顶部曲线的型式论文选取采用WES曲线。
关键词：土石坝；溢洪道；设计；辽南水库；WES曲线
目 录
引 言
土石坝是指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压方法堆筑成的坝，是历史最为悠久的一种坝型，是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型，全世界所建的百米以上高坝中，土石坝所占的比重在呈逐年增长趋势，20世纪50年代以前为30%，60年代接近40%，70年代接近60%，至80年代后增至70%以上。据不完全统计，我国兴建的各种类型的坝共有8.48万余座，其中95%以上为土石坝[1]。由于土石坝工程施工简单、地质条件要求低、造价便宜，并可以就地取材且料源丰富，因此土石坝在我国的高坝中所占的比重也在逐年增加，目前已建成的天生桥一级面板堆石坝，高178m，在建的瀑布沟砾石土心墙堆石坝，高186m，在建的水布垭面板堆石坝，高233m，在建的扎糯渡心墙堆石坝，高261.5m。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，我国土石坝坝高开始向300m级高度研发和建设。目前世界最高的土石坝，同时也是世界最高的水坝是位于塔吉克斯坦共和国阿姆河支流瓦赫什河上的罗贡坝，最大坝高335m，坝顶长660m，坝顶宽20m，底宽1500m，坝体体积7550万m3，库容133亿dm3，水电装机360万k辽南，工程主要任务是灌溉与发电[2]。世界第二高坝是位于塔吉克斯坦境内瓦赫什河的布利桑京峡谷的努列克土质心墙土石坝。最大坝高300m，坝顶长704m，库容105亿m3，为季调节水库。
随着石方填筑质量的提高，面板接缝以及面板与岸坡和坝基连接结构的改进， 钢筋混凝土斜墙结构的完善，现代混凝土面板堆石坝得到了大力推广。因为混凝土面板堆石坝不但具备了土石坝的基本特点，而且在采用同等施工技术条件下，该坝型的填方量和防渗结构的工程量最小，是所有土石坝中最经济的坝型，结构也较为合理，目前成为当前土石坝发展的主要趋势[3]。
土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝、以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。土石坝是历史最为悠久的一种坝型。近代的土石坝筑坝技术自20世纪50年以后得到发展，并促成了一批高坝的建设。目前，土石坝是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。土石坝按坝高可分为：低坝、中坝和高坝[4]。土石坝按其施工方法可分为：碾压式土石坝；冲填式土石坝；水中填土坝和定向爆破堆石坝等。应用最为广泛的是碾压式土石坝。按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类，碾压式土石坝可分为以下几种主要类型[5]：
1、均质坝。坝体断面不分防渗体和坝壳，基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成。
2、土质防渗体分区坝。即用透水性较大的土料作坝的主体，用透水性极小的黏土作防渗体的坝。包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝。防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙坝。防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝，是高、中坝中最常用的坝型。
3、非土料防渗体坝。防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料建成的坝。按其位置也可分为心墙坝和面板坝。
1 设计基本资料
1.1 工程兴建原由
辽南水库控制流域面积122.8 km2，占l河总流域面积的84％。水库上游为山区，下游距60万人口的城市及经由该市的铁路干线39km。
平原区是重要农业基地，沿河及铁路支线两侧为重要工矿区，工业用水量大。
流域雨量分布十分不均，年雨量的60％集中于几场暴雨，丰水年与枯水年相差悬殊，使旱涝灾害频繁。市段的安全泄流量为11000m3/s，市以下仅为5000 m3/s，行洪能力较差，危及辽南市及工矿区人民生命财产安全。枯水期则农田及城市、工矿区最低限度的用水得不到保证，枯水年尤为严重，对两岸工农业生产及今后发展极为不利。
辽南水库任务主要是与l水库联合运用达到：确保辽南市及工矿区的防洪标准达到百年一遇，辽南市以下农田防洪标准达到二十年一遇；满足下游50万亩良田灌溉及工业与城市的用水需要[6]。鉴于温泉河水质良好，本水库应确保城市生活用水及辽南石化厂等大型企业的用水需要；兼顾发电、养鱼，尽可能综全利用水资源。
1.2 水文、气象
流域地处寒温带，多年平均年降水量为840mm，坝址以上多年平均年径流量为3.49亿m3。汛期多年平均最大风速：南偏东7.4m/s，相应最大吹程：D＝3.5km；南偏西8.6m/s，相应最大吹程：D＝6.5km。
1.3 地形
水库处于山区与低山丘岭区的过渡区。坝区河谷呈V形，谷底宽280-450米。两岸山体高均在100米左右，右岸坡稍陡，高程120米以下约为1:0.4-1:0.8，左岸坡稍缓，相应坡度为1:0.8-1:1.5。坝址区河道平均坡降为10.4‰。
1.4 工程地质
库区地质条件较好。分水岭山体较厚，未发现跨流域渗漏通道。库岸稳定，不存在大体积岩体塌落入库的可能性。
坝区基岩以古老的花岗岩为主，岩性坚硬，比较完整，节理不甚发育，抗风化能力较强，弱风化岩单体抗压强度在750公斤/厘米2左右[7]。坝址区位于新华夏系构造带辽南大断裂东侧，经有关部门鉴定，坝址区地震烈度为7度。
1.5 当地建筑材料
经查勘，坝址区附近当地筑材料储量如表1所示：
