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第九章 水工建筑物枢纽布置设计 教学目标： 了解设计阶段的划分以及各阶段的主要任务 了解枢纽布置的原则 了解枢纽布置中各类建筑物的关系。 教学重点及难点： 如何满足各类建筑物的要求并协调好各类建筑物之间的关系。 §1水利枢纽设计阶段的划分 1.1设计所需要的基本资料： 自然地理；地质；水文；气象；社会经济；相关规程与规范。 1.2设计阶段的划分： 预可行性研究、可行性研究、招标设计、施工详图设计 （原先：可行性研究报告、初步设计、招标设计和施工图设计） 可行性研究报告阶段：论证拟建工程在技术上的可能性、经济上的合理性、以及开发次序上的迫切性。包括以下内容：初拟主要水文参数，查清主要地质问题，选定工程地址；估算淹没补偿和对环境的影响；初定工程等别、建筑物级别，主要建筑物的形式、轮廓尺寸和枢纽布置方案，装机容量和机型；估算主要工程量，初拟施工导流方案、主体工程的施工方法、施工总体布置和总进度；估算工程总投资，进行经济分析和评价，阐明工程效益。 初步设计阶段：包括确定拟建工程的等别和主要建筑物的级别；选定各种特征水位；选定坝型、输水线路、主要建筑物的形式、轮廓尺寸及枢纽布置；确定装机容量，选择机组型号和其他机电设备；确定施工导流方案及主体工程的施工方法、施工总体布置及总进度、对外交通和施工设施；提出建筑材料、劳动力和风、水、电的需要量；论证对环境的影响及环境保护；进行经济分析，阐明工程效益。 招标设计阶段：合同文件和工程文件。前者包括：投标须知和合同条款、合同格式和投标格式；后者包括技术规范和图纸。 施工祥图阶段：建筑物地基开挖图、地基处理图、建筑物结构图、钢筋混凝土结构的钢筋图、金属结构及机电设备的安装图等。 §2蓄水枢纽 2.1坝址与坝型选择 坝址、坝型选择和枢纽布置三者是互相联系的，不同的坝轴线可以选用不同的坝型和枢纽布置。如河谷狭窄，地质条件良好，宜于修建拱坝；河谷宽阔，地质条件较好，可以修建重力坝或支墩坝；河谷复盖层厚或地质条件较差且土料含量丰富，宜于修建土石坝。对同一条坝轴线，还可以考虑几种不同的坝型和枢纽布置方案。在选择坝址、坝型和枢纽布置中不仅要研究枢纽附近的自然条件，而且还要考虑枢纽的施工条件、运行条件、总和效益、投资指标及远景规划等，这是水利枢纽设计中贯穿在各个阶段的一个十分重要的问题。 在选择坝址、坝型时，需要考虑以下几个方面的问题。 1、地质条件 坝址地质条件是水利枢纽设计中的重要条件之一。 坝址选择中要对以下几个方面的地质问题引起足够的重视： 坝址选择中要对以下几个方面的地质问题引起足够的重视： 1）、断裂问题。 特别要注意与坝轴线几乎平行的断层及顺河大断层，了解断层破碎带中胶结情况，是否有裂隙承压水存在等，以便提出合理的处理措施； 2）、河间地块（指两段河流之间的区域）作为坝址比较理想但河流的弯曲往往与构造因素有关，因此必需注意河间地块的构造问题； 3）、在顺向河谷（指岩层走向和河流的流向一致）中，总有一岸是雨岩层倾向一致的顺向坡。当岩层倾角小于地形坡角，岩层中在地形上存在凌空面，这种岸坡极易发生滑动，应当注意； 4)、对于岩溶地区，要掌握岩溶发育的规律，特别要注意潜伏溶洞，溶沟和溶槽，查明岩溶对水库蓄水和对建筑物的影响，并提出有效的处理措施。 2、地形条件 坝址选在峡谷地段，坝轴线较短，坝体工程量小；但不利于泄水建筑物的布置、施工导流和施工场地的布置，因此需要综合考虑。选用土石坝时，应注意库区有无垭口可供岸边溢洪道；上、下游有无开阔地区，可供布置施工场地，对于有泥沙及有漂木要求的河道，还应注意水流的形态，在选择坝址时，应当考虑到泥沙和漂木进入取水建筑物。对于有通航要求的枢纽，则应注意通航建筑物于河道的连接。 3、建筑材料 坝址附近应有足够数量符合质量要求的建筑材料。对于料场分布、开采条件、埋藏深度、施工期淹没问题应认真考虑。 4、施工条件 要便于施工导流；要求坝址附近特别是下游有较开阔的地形，以便布置施工场地；距交通干线较近，对外交通方便；可与永久电网连接，解决施工用电的困难。 5、综合效益 对不同坝址要综合考虑防洪、灌溉、发电、航运、过木和旅游等各部门的经济效益。 2.2、枢纽布置 枢纽布置就是枢纽中各个水工建筑物的相互位置，是枢纽设计中的一项重要内容，由于这项工作需要考虑的因素多，涉及面广，因此，需要从设计、施工、运行管理、经济等各方面进行全面论证，综合比较，最后从若干个比较方案中选定最好的枢纽布置方案。 1、枢纽布置的一般原则 1）、坝址、坝型选择和枢纽布置应与施工导流、施工方法和施工期限等结合考虑，要在较顺利的条件下缩短工期。 2）、枢纽布置应满足个建筑物在布置上的要求，保证各个建筑物在任何工作条件下都能正常工作。 3）、在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总造价和年运转