設(shè)計方案（優(yōu)秀3篇）
為保障事情或工作順利開展，常常需要預(yù)先準(zhǔn)備方案，方案是書面計劃，具有內(nèi)容條理清楚、步驟清晰的特點。那么我們該怎么去寫方案呢？下面是小編為大家整理的設(shè)計方案3篇，希望能夠幫助到大家。
設(shè)計方案 篇1
傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)計周期、硬件和軟件的開發(fā)是分開進(jìn)行的，并在硬件完成后才將系統(tǒng)集成在一起，很多情況下，硬件完成后才開始進(jìn)行實時軟件和整體調(diào)試。軟硬件聯(lián)合仿真是一種在物理原型可用前，能盡早開始調(diào)試程序的技術(shù)。
軟硬件聯(lián)合仿真有可能使軟件設(shè)計工程師在設(shè)計早期著手調(diào)試，而采用傳統(tǒng)的方法，設(shè)計工程師直到硬件設(shè)計完成才能進(jìn)行除錯處理。有些軟件可在沒有硬件支持的情況下完成任務(wù)的編碼，如不涉及到硬件的算法。與硬件相互作用的編碼在獲得硬件之前編寫，但只有在硬件上運行后，才能真正對編碼進(jìn)行調(diào)試。通過采用軟硬件聯(lián)合仿真技術(shù)，可在設(shè)計早期開始這一設(shè)計調(diào)試過程。由于軟件的開發(fā)通常在系統(tǒng)開發(fā)的后段完成，在設(shè)計周期中較早的開始調(diào)試有可能將使這一項目提早完成，該技術(shù)會降低首次將硬件和軟件連接在一起時出現(xiàn)意外而致使項目延期完成所造成的風(fēng)險。
在取得物理原型前，采用軟硬件聯(lián)合仿真技術(shù)對硬件和軟件之間的接口進(jìn)行驗證，將使你不會花太多的時間在后期系統(tǒng)調(diào)試上。當(dāng)你確實拿到物理原型開始在上面跑軟件的時候，你會發(fā)現(xiàn)經(jīng)過測試的軟件部分將會正常工作，這會節(jié)省項目后期的大量時間及努力。
軟硬件聯(lián)合仿真系統(tǒng)由一個硬件執(zhí)行環(huán)境和一個軟件執(zhí)行環(huán)境組成，通常軟件環(huán)境和硬件環(huán)境都有自己的除錯和控制界面，軟件通過一系列由處理器啟動的總線周期與硬件的交互作用。本文以一個MiniWeb卡的開發(fā)介紹一種軟硬件聯(lián)合仿真系統(tǒng)。
該方案的核心是采用一個51單片機仿真引擎GoldBullISS51（以下簡稱ISS51），ISS51是51單片機開發(fā)環(huán)境KeiluVision2的一個插件，ISS51具有連接Keil和硬件仿真環(huán)境Modelsim的接口，可以實現(xiàn)軟硬件同步仿真。在該系統(tǒng)中，Keil作為軟件調(diào)試界面，Modelsim作為硬件仿真和調(diào)試界面，ISS51負(fù)責(zé)軟件執(zhí)行、監(jiān)控軟件斷點、單步執(zhí)行、內(nèi)存和寄存器數(shù)據(jù)返回給Keil、CPU總線時序產(chǎn)生和捕獲、內(nèi)部功能模塊（如定時器，串口）的運行等功能。
MiniWeb卡介紹
MiniWeb卡是一個運行在單片機上的Web服務(wù)器，提供網(wǎng)口連接，有大容量文件系統(tǒng)，提供TFTP和HTTP服務(wù)。盡管軟件系統(tǒng)比較復(fù)雜，但優(yōu)化編譯后，執(zhí)行代碼還不足25K，為后續(xù)升級留下了足夠空間。
51CPU采用SST89系列，這種CPU具有ISP功能，可以通過RS232串口，直接將目標(biāo)碼下載到CPU。
DMA控制邏輯是一個可編程邏輯器件，采用的是ALTERA的CPLDEPM240，主要功能是實現(xiàn)外圍器件之間的DMA傳遞。因為51CPU進(jìn)行IO訪問是很低效的，需要24個時鐘周期才能進(jìn)行一
次IO訪問，在外圍設(shè)備之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)則需要更多的時鐘周期，使用DMA控制邏輯可以達(dá)到3個時鐘周期就能轉(zhuǎn)移一個字節(jié)。本系統(tǒng)中處理多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，需要大量報文收發(fā)和文件系統(tǒng)訪問，采用DMA可以極大地提高51單片機的數(shù)據(jù)處理速度。DMA通道主要有MAC芯片與RAM之間的數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)移，SMARTMEDIA和RAM之間的數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)移。
網(wǎng)卡芯片采用的是AX88796，主要的優(yōu)點是可以和51CPU方便地接口；支持100M以太網(wǎng)，速度高；有較大的`接收報文緩存，能夠平滑網(wǎng)絡(luò)流量，減少因51CPU處理速度慢導(dǎo)致的報文丟棄和重發(fā)。
SMARTMEDIA是一個移動存儲卡，主要用于存儲文件，MiniWeb卡支持8M到256M的SMD卡。
文件系統(tǒng)是MiniWeb卡的新開發(fā)模塊，文件系統(tǒng)的測試主要通過TFTP來進(jìn)行，為此MiniWeb卡上的TFTP服務(wù)程序進(jìn)行了特殊設(shè)計，支持格式化SMARTMEDIA，獲取剩余空間，獲取文件名列表，上傳、下載和刪除文件。
軟硬件聯(lián)合仿真的必要性：
MiniWeb卡軟件模塊多，軟件開發(fā)風(fēng)險較大。軟件對硬件的依賴較強，F(xiàn)LASH存儲器的訪問驅(qū)動、網(wǎng)卡驅(qū)動、DMA驅(qū)動，需要軟硬件協(xié)同調(diào)試。
文件系統(tǒng)的開發(fā)，在仿真環(huán)境下更容易和快捷。比如在仿真結(jié)束時，可以將SMARTMEDIA仿真模型中的數(shù)據(jù)倒換到磁盤文件中，在仿真開始時，將磁盤文件中的數(shù)據(jù)加載到SMARTMEDIA仿真模型中，在定位文件系統(tǒng)的問題時，這一個功能很有用。
采用軟硬件聯(lián)合仿真，便于系統(tǒng)前期設(shè)計。51單片機的外部RAM訪問效率較低，內(nèi)存拷貝、外部器件之間的數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)移很浪費時間。將大量數(shù)據(jù)的拷貝操作或數(shù)據(jù)塊校驗、比較操作在CPLD內(nèi)實現(xiàn)，可以大大改進(jìn)51單片機處理數(shù)據(jù)的能力。通過軟硬件聯(lián)合仿真，可以評估CPLD處理數(shù)據(jù)對性能的改進(jìn)。
MiniWeb卡軟硬件聯(lián)合仿真系統(tǒng)：
軟硬件聯(lián)合仿真主要解決的問題是系統(tǒng)功能設(shè)計與驗證，它不解決電源、濾波電容、總線電平兼容問題。
做系統(tǒng)仿真，首先要對硬件系統(tǒng)建模。我們關(guān)注的是系統(tǒng)設(shè)計的正確性和可執(zhí)行性。
系統(tǒng)中的串口只是用來支持ISP下載軟件，軟件部分沒有對串口做任何操作，所以系統(tǒng)仿真可以不必考慮。
網(wǎng)卡芯片AX88796，廠商沒有提供仿真模型。它與CPU的接口符合ISA接口標(biāo)準(zhǔn)，軟件對AX88796的操作是根據(jù)NE20xx標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡芯片設(shè)計的，由此我們建立了一個網(wǎng)卡芯片的仿真模型。我們設(shè)計了一個MACBFM來仿真網(wǎng)卡芯片的ISA接口，NE20xx定義的寄存器在C模型中實現(xiàn)，MACBFM與NE20xx寄存器C模型通過PLI接口交換數(shù)據(jù)。
SRAM仿真模型是很容易獲取的，很多器件生產(chǎn)商都提供Verilog仿真模型，但器件生產(chǎn)商提供的Verilog仿真模型都包含復(fù)雜的延時控制代碼，這會影響仿真速度。根據(jù)經(jīng)驗，我們可以確保SRAM在單板設(shè)計中被正確應(yīng)用，不會產(chǎn)生時序問題，所以我們可以采用一個簡化的SRAM仿真模型，這是我們自己設(shè)計的，有效代碼只有十幾行。
51CPUBFM負(fù)責(zé)單片機管腳時序的產(chǎn)生和捕獲。51CPUBFM是與ISS51緊密捆綁的，由ISS51安裝程序提供。
SMARTMEDIA是三星公司提供的仿真模型，我們使用的也是三星公司的同類型存儲卡。該模型可以用于驗證軟件操作SMARTMEDIA的正確性和DMAController的接口時序。
DMAController是MiniWeb卡硬件開發(fā)的一部分，將邏輯設(shè)計代碼應(yīng)用于仿真，既能檢測邏輯設(shè)計的正確性，又能使整個仿真系統(tǒng)得以正常運轉(zhuǎn)。
虛擬網(wǎng)卡
做系統(tǒng)仿真，必須輸入來自真實世界的激勵，并將仿真系統(tǒng)的輸出傳遞到真實世界。即便是不能連接到真實世界，也應(yīng)該提供模擬真實世界的輸入，并對仿真系統(tǒng)的輸出進(jìn)行檢測和分析。
對于MiniWeb卡來說，它和真實環(huán)境是通過網(wǎng)口連接的。使用虛擬網(wǎng)卡技術(shù)，能夠?qū)D3中的MACCModel與虛擬網(wǎng)卡進(jìn)行通訊。
對于運行在Windows系統(tǒng)上的應(yīng)用程序來說，它并不知道網(wǎng)卡是虛擬的還是真實的，應(yīng)用程序通過虛擬網(wǎng)卡收發(fā)數(shù)據(jù)，事實上是與仿真系統(tǒng)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。
這樣就可以使用TFTP向MiniWeb卡仿真系統(tǒng)傳遞網(wǎng)頁文件，使用IE瀏覽MiniWeb卡仿真系統(tǒng)中的網(wǎng)頁，MiniWeb卡的所有功能都能夠被檢驗。
使用網(wǎng)絡(luò)臭探器Sniffer可以監(jiān)控虛擬網(wǎng)卡的報文流，方便協(xié)議調(diào)試。
仿真加速技術(shù)
軟硬件聯(lián)合仿真，影響仿真速度的瓶頸在HDL代碼部分的仿真。如果不設(shè)法提高HDL代碼部分的仿真速度，軟件調(diào)試就非常低效。
提高硬件仿真速度的方法之一是軟件硬件仿真采用事件同步，只在CPU訪問IO時保持軟件和硬件是同步的。
仿真加速方法之二是硬件仿真系統(tǒng)時鐘休眠。對于MiniWeb卡來說，只
有DMAController是受時鐘控制的，軟件沒有操作DMAController的期間，DMAController的運作是毫無意義的，所以可以在非DMA操作期間，對時鐘進(jìn)行休眠；ISS51在每次IO訪問時，給出與上次IO訪問的時間差，這個時間差經(jīng)過處理可以作為時鐘休眠的時間段。如果ISS51連續(xù)進(jìn)行IO訪問，就不會產(chǎn)生時鐘休眠了。DMAController工作于查詢方式，可以采用時鐘休眠技術(shù)，而不會導(dǎo)致仿真與真實結(jié)果的不一致。
方法之三是，縮短SMARTMEDIA仿真模型中的一些長延時的時間參數(shù)。因為在等待SMARTMEDIA進(jìn)入就緒狀態(tài)時，CPU必須連續(xù)查詢IO，影響仿真速度。我們主要用于軟件功能驗證，這種修改也是可以接受的。
方法之四，在軟件設(shè)計上，謹(jǐn)慎使用外部中斷，因為一旦中斷啟動，ISS51需要在每個機器周期查詢是否有中斷信號，導(dǎo)致軟件仿真和硬件仿真在每個指令上都進(jìn)行同步，影響仿真速度。如果一定要使用外部中斷，建議用C模型代替Verilog模型，這樣可不影響仿真速度；或者由用戶根據(jù)外部模塊產(chǎn)生外部中斷的時機，使用ISS51的控制命令，在恰當(dāng)時刻使能ISS51的中斷模塊。
在一個普通PC（CPU為AMD速龍1000，SDRM512M133），運行MiniWeb卡仿真系統(tǒng)，使用PING命令測試MiniWeb卡仿真系統(tǒng)的響應(yīng)速度：
Replyfrom10.10.112.76:bytes=32time=64msTTL=128
使用IE打開MiniWeb卡仿真系統(tǒng)中的網(wǎng)頁文件，感覺和撥號上網(wǎng)的速度差不太多。創(chuàng)建多個TFTP連接，同時向仿真系統(tǒng)傳遞或下載網(wǎng)頁文件，同時使用IE進(jìn)行網(wǎng)頁瀏覽，都無響應(yīng)中斷現(xiàn)象出現(xiàn)。
總結(jié)
使用軟硬件聯(lián)合仿真，MiniWeb卡不需要硬件就能進(jìn)行全部功能的仿真，增強了系統(tǒng)設(shè)計成功的信心。軟硬件聯(lián)合仿真方便系統(tǒng)設(shè)計調(diào)整，可以在設(shè)計前期評估性能，方便軟件和硬件的debug，是一個值得推廣的技術(shù)。
設(shè)計方案 篇2
教學(xué)目標(biāo)
1、能有感情地朗讀課文，重點讀好課后作業(yè)第2題中的兩個句子，并體會句子的意思。
2、學(xué)會本課13個生字，掌握“偏僻、勉強、資助、嘗試、實踐、熟練”等詞語；理解“才”在本課幾個句子中的意思。
3．復(fù)習(xí)鞏固用把意思相近的段落歸并在一起的方法給課文分段。
4、了解童第周青年時期發(fā)憤學(xué)習(xí)，勇攀科學(xué)高峰的事跡，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情感。
教學(xué)重點與難點
重點：通過體會童第周當(dāng)時的思想感情，有感情地朗讀課文，重點讀好課后作業(yè)中的兩個長句子。
難點：
�、袤w會兩句話不同的思想感情。
�、诶斫狻安拧痹诓煌渥又械牟煌x。
教學(xué)準(zhǔn)備：錄音機，課文錄音磁帶
教學(xué)時間：3課時
第1課時
教學(xué)目標(biāo)
1、學(xué)會本課13個生字，理解“偏偏、勉強、資助”等詞語的意思。
2、復(fù)習(xí)鞏固用把意思相近的段落歸并在一起的方法給課文分段，理解課文第1段。
3、初步了解童第周發(fā)憤學(xué)習(xí)、勇攀科學(xué)高峰的事跡。
重點難點復(fù)習(xí)
鞏固用把意思相近的段落歸并在一起的方法給課文分段。 初步了解童第周發(fā)憤學(xué)習(xí)、勇攀科學(xué)高峰的事跡。
教學(xué)準(zhǔn)備錄音機、課文錄音磁帶。
教學(xué)環(huán)節(jié)具 體 設(shè) 計設(shè)計意圖
談話揭題
�。�1）出示課題。
2、一定要爭氣看了課題，請你說說題中的中心詞是什么？ “爭氣”是什么意思？該用什么語氣讀？文中寫誰“一定要爭氣”？他為什么要“爭氣”？
�。�2）簡單介紹童第周。童第周是我國著名的生物學(xué)家，他為了新中國的富強放棄了國外優(yōu)裕的生活，勤奮工作三十多年，為我國的分子生物研究跨入世界先進(jìn)行列，作出了很大的貢獻(xiàn)。這篇課文講的是童第周青年時期的事情。
聽課文錄音帶上面的問題聽課文錄音，了解課文內(nèi)容。
自學(xué)課文
�。�1）讀通課文，生字多讀幾遍，記記字形。（2）劃出生字所在的新詞，用，聯(lián)系上下文的方法理解詞義，完成課堂作業(yè)第1題。
檢查自學(xué)
�。�1）認(rèn)讀生字詞，正音，重點指導(dǎo)：礎(chǔ) 授 貧 認(rèn)讀多音字：降、強、差偏僻 基礎(chǔ) 期末 平均 勉強資助 貧窮 熟練 嘗試 實踐（2）運用工具書或聯(lián)系上下文理解“偏僻、勉強、資助、發(fā)奮、嘗試”的意思。（3）比一比，口頭組詞。 末（ ） 勉（ ） 貪（ ） 僻（ ） 未（ ） 免（ ） 貧（ ） 壁（ ）
指導(dǎo)分段
�。�1）再讀課文，思考課后問題1：課文寫了童第周哪兩個時期的事？哪幾個自然段是寫同一件事的？（2）要求按童第周的童年時期、中學(xué)時期、留學(xué)期間的時間順序把課文分成三段。（3）交流、反饋。第一段：（第一自然段） 第二段：（第2、3自然段） 第三段：（第4、5 自然段）
學(xué)習(xí)課文第一段
（1）指名讀第一段。有幾句，每句講了什么？重點講什么？（2）比較句子：A 童第周一面幫家里做農(nóng)活，一面跟父親念點書。B 丁丁一邊聽音樂，一邊看書。討論：“一面……一面……”和“一邊……一邊……”在用法上有什么不同？（“一面……一面……”是指在一個較長的時間內(nèi)，有時做一種事，有時做另一種事；“一邊……一邊……”是指在同一時間干兩件事。）（3）聯(lián)系上下文思考：童第周童年的窮苦生活會關(guān)系到什么？（家里窮，無法學(xué)習(xí)，所以文化基礎(chǔ)差。）
�。�4）齊讀課文第一段。
作業(yè)完成課堂作業(yè)第2題。
教學(xué)反思
第2課時
教學(xué)目標(biāo)
1．理解課文2、3段，進(jìn)一步理解“勉強、發(fā)憤、地位、熟練”等詞語的意思。2．理解“才”在幾個句子中的意思。3、抓住重點句體會人物感情，有感情地朗讀課文。深人體會童第周發(fā)憤學(xué)習(xí)、勇攀科學(xué)高峰的事跡，培養(yǎng)學(xué)生的'愛國主義情感。
重點難點理解課文2、3段，理解“才”在幾個句子中的意思。抓住重點句體會人物感情，有感情地朗讀課文。
教學(xué)準(zhǔn)備錄音機、課文錄音磁帶。
教學(xué)環(huán)節(jié)具 體 設(shè) 計設(shè)計意圖
復(fù)習(xí)引入
（1）朗讀詞語：偏僻 基礎(chǔ) 期末 平均 勉強資助 貧窮 熟練 嘗試 實踐
�。�2）指名有感情朗讀課文第一段。
學(xué)習(xí)課文第二段
�。�1）默讀第二段，思考：童第周為什么要“爭氣”？他怎樣“爭氣”？結(jié)果怎樣？
�。�2）為什么要“爭氣”？——學(xué)習(xí)第2自然段。這個自然段中用了三個：“才”字，分別表示什么意思？
�、俪鍪揪渥樱和谥�17歲才進(jìn)中學(xué)。
A 童第周17歲進(jìn)中學(xué)，晚不晚？
B 哪個詞強調(diào)進(jìn)中學(xué)時間晚？（才）
C “才”可以換什么詞的意思不變？（剛剛）
D 朗讀，重音落在“17歲”、“才”。
②用同樣的方法理解第2句話中的“才”強調(diào)學(xué)習(xí)成績差，可以換成“只有”。朗讀指導(dǎo)，重音落在“差、吃力、才、45分”，速度稍慢。
�、塾猛瑯臃椒ɡ斫獾�3句話中“才”強調(diào)校長的態(tài)度勉強，可以換成“總算、方才”。朗讀指導(dǎo)。
（3）完成《作業(yè)本》第四題。
（4）怎樣爭氣？結(jié)果怎樣？——學(xué)習(xí)第3自然段。
①默讀第三段按照“時期、原因、做法、結(jié)果、感想”的記敘順序找出重點詞句。
�、� 抓住重點詞“天不亮、路燈下、不注意、溜”等詞語，體會童第周勤奮學(xué)習(xí)的精神。
�、� 出示句子： 一定要爭氣。我不比別人笨，別人能辦到的事，我經(jīng)過努力，一定也能辦到。
A、聯(lián)系上文，說說童第周作了哪些努力，哪些事實說明“別人”能辦到的事，我經(jīng)過努力，一定也能辦到。
B、童第周堅定的信心和決心在句子中哪幾個詞中突出體現(xiàn)出來。（兩個“一定”。）
C、指導(dǎo)朗讀（重音：一定 語速：稍慢 有力）。自由朗讀——指名朗讀——齊讀朗讀課文第3自然段。
感情朗讀有感情地朗讀第二段
作業(yè)課堂作業(yè)第5（1）、6題。
教學(xué)反思
第3課時
教學(xué)目標(biāo)
1．能有感情朗讀全文，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神。2．能用總分法寫一段話。3．能用“再三請求、發(fā)憤”各寫一個句子。
重點難點
學(xué)會體會人物感情，有感情朗讀課文。 能用總分法寫一段話。
教學(xué)準(zhǔn)備
錄音機、課文錄音磁帶。
教學(xué)環(huán)節(jié)
具體設(shè)計意圖
復(fù)習(xí)聽寫偏僻
基礎(chǔ) 期末 平均 勉強資助 貧窮 熟練 嘗試 實踐
學(xué)習(xí)第三段
�。�1）默讀第三段，哪句話也是寫童第周下決心要爭氣？用“ ”劃出。
（2）讀讀議議。
�、佟巴鈬苏J(rèn)為難辦的事”是指什么？（剝掉青蛙卵外膜）找出有關(guān)句子讀一讀，理解“嘗試”。
�、谀男┑胤秸f明童第周經(jīng)過努力也辦到了？（刻苦鉆研、反復(fù)實踐、終于）理解：反復(fù)、實踐。
�、蹫槭裁凑f童第周做成功了這項實驗，為中國人爭了氣？讀句子：“舊中國貧窮落后……瞧不起中國同學(xué)”。你還知道這樣的例子嗎？說一說。
④這一次爭氣和上一次爭氣有什么不同？（上一次是為自己不甘落后，這一次是為國家，維護國家尊嚴(yán)，說明了童第周具有強烈的愛國主義精神。）
�、葜笇�(dǎo)朗讀。語速稍慢、堅定有力、重音落在“一定，也能辦得到”。
（3）有感情地讀課文第三段。
總結(jié)全文
（1）有感情地朗讀全文。
�。�2）說說課文中最讓你感動的地方，你從童第周身上學(xué)到了什么？（我們要向童第周學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)他刻苦學(xué)習(xí)，不甘落后，為國爭光的精神。）
指導(dǎo)造句仿寫一段話
A
�。�1）出示原句，理解“再三請求、發(fā)憤”在句子中的意思。
�。�2）想想什么情況下需要“再三請求、發(fā)憤”。
�。�3）口頭造句。
�。�4）完成課堂作業(yè)第6題。
B
�。�1）讀第3自然段，知道這是總分寫法的一段話。說說課文從哪幾方面說明童第周發(fā)憤學(xué)習(xí)（①每天天不亮②夜里同學(xué)們都睡了）
�。�2）用“學(xué)習(xí)十分認(rèn)真”或“××真關(guān)心人”寫一段話。
�、賹忣}，明確題意，找出總起句中的中心詞。
�、谡f說準(zhǔn)備從哪幾方面來說明總起句。
�、蹖懸粚�。
�、芙涣髟u議。
作業(yè)聽寫生字、詞語
教學(xué)反思
板書：
2一定要爭氣
發(fā)奮學(xué)習(xí) 一
童 中學(xué) 我并不比別人笨 定
弟 夜以繼日 要
周 刻苦鉆研 爭
留學(xué) 中國人并不比外國人笨 氣
反復(fù)實踐
設(shè)計方案 篇3
南沙河水庫所處的地理位置非常重要，下游是迎澤區(qū)，是省城太原的主城區(qū)、商貿(mào)中心，水庫一旦潰壩將威脅庫區(qū)下游29個村，49.16萬人，眾多學(xué)校工礦企業(yè)和石太鐵路、環(huán)城高速路等的安全。
除險加固方案設(shè)計
1大壩加固方案
水庫大壩為均質(zhì)土壩，現(xiàn)已成為連接兩岸的主要交通道路，大壩上下游壩坡均未防護，雜草叢生，且大壩下游壩坡大量傾倒垃圾致使壩頂寬度由6m增加到18m，無壩坡排水系統(tǒng)，下游壩坡非常陡。大壩經(jīng)安全鑒定，上下游壩坡在各種工況下是穩(wěn)定的，但下游壩坡目前垃圾堆積、變形嚴(yán)重，產(chǎn)生大面積滑坡危險性高。針對大壩存在的問題，大壩加固改造方案為：上下游壩坡進(jìn)行防護，新增排水設(shè)施，重修壩頂路面。上游壩坡防護：防護前首先清除壩坡表面垃圾、雜草及腐殖土，壩坡高程910m以下防護型式仍采用干砌石，厚0.4m，下設(shè)150mm厚砂礫石墊層、土工布。壩坡910m以上采用干砌石防護，厚0.4m，下設(shè)150mm厚碎石墊層，護砌至壩頂。下游壩坡防護：下游壩坡防護范圍為整個壩下游坡，壩面長160m。首先將壩坡表面垃圾、雜草灌木、樹木及腐殖土清除干凈，然后按坡度1∶2.5進(jìn)行削坡及培厚，在削坡時對壩體上的孔穴全斷面挖除并回填黏土夯實，壓實度不小于0.98。其后對壩坡采用草皮護坡，由壩頂護砌至貼坡排水頂部。排水設(shè)施：下游增設(shè)壩面排水，下游壩腳河床部位增設(shè)壩體排水。在大壩壩頂下游側(cè)及左右兩岸順壩體與岸坡結(jié)合處設(shè)岸坡排水溝，在壩體排水下游設(shè)一縱向排水溝，與岸坡排水溝相連，排出兩岸山坡和壩坡積水。下游壩體排水采用貼坡排水。貼坡排水頂部高于壩體浸潤線出溢點1.0m，貼坡干砌石厚0.5m，下部分別設(shè)0.2m厚的砂礫石反濾層和0.2m厚的粗砂墊層。排水底部設(shè)排水溝，排出壩腳滲水。根據(jù)地勘資料，大壩修筑時未做地基處理，壩基覆蓋層主要為卵石混合土、級配不良礫夾級配不良砂，層厚0～3.5m，結(jié)構(gòu)松散，分選性較差，不均勻系數(shù)為10.9～137.7，其滲透系數(shù)為11～22m/d，為強透水層，存在壩基覆蓋層滲漏問題。左右壩肩巖體中節(jié)理裂隙較發(fā)育，且有不同程度的張開，具中等透水性，級配不良礫和砂巖巖層為庫水滲漏層位，左右壩肩存在繞壩滲漏問題。從目前情況來看，在水庫大壩下游養(yǎng)魚池有泉水出逸現(xiàn)象，水位隨庫水位變化較小，較為穩(wěn)定，出溢點沒有出現(xiàn)過異常情況，滲漏未對大壩穩(wěn)定構(gòu)成大的威脅�？紤]到長期的滲漏有可能對大壩安全產(chǎn)生一定程度的不利因素，對壩體下游滲水處設(shè)反濾體。考慮到南沙河水庫為緩洪庫，不進(jìn)行壩基防滲處理，結(jié)合壩體排水增設(shè)壩基反濾層，將貼坡排水反濾層深入壩基砂礫層底部。壩頂路面：壩頂為瀝青混凝土路面，厚50mm，下設(shè)300mm厚石灰粉煤灰碎礫石上基層，其下為200mm厚的水泥穩(wěn)定粒料墊層。路面設(shè)2%外傾坡，上下游側(cè)設(shè)欄桿。
2溢洪道改造方案
溢洪道進(jìn)口由于大量傾倒垃圾，致使目前抬高2m。溢洪道出口4孔橋式涵洞已有1孔全部堵塞。溢洪道橋墩為漿砌石，橋拱由磚石壘砌而成，年久失修，破壞嚴(yán)重，不滿足泄洪及防洪搶險要求。溢洪道泄槽為梯形土渠，出口段廠房、倉庫遍布，無消能設(shè)施，并且堆積較多生活垃圾。根據(jù)大壩安全鑒定結(jié)論，溢洪道未襯砌，抗沖能力低，出口無消能設(shè)施，應(yīng)進(jìn)行改造。由于溢洪道泄槽段涉及到大面積的倉庫、廠房需要拆遷，且位于太原市區(qū)，所需資金及實施難度太大，短期內(nèi)實施全部溢洪道的疏通不現(xiàn)實。故受資金及拆遷等各種因素的`制約，且時間緊、任務(wù)急，本除險加固方案未對整個溢洪道進(jìn)行改建，僅對溢洪道控制段進(jìn)行改造，拆除原溢洪道控制段，在原位新建。根據(jù)實際情況及安全鑒定結(jié)論，溢洪道改造內(nèi)容主要包括新建10.5m長進(jìn)水渠、控制段溢流堰原位改建、泄槽段防護73m。為保證控制段溢流堰進(jìn)水順暢，新建進(jìn)水渠段長10.5m，進(jìn)口采用喇叭口型式，渠首底寬7.8m，末端底寬12.0m，底坡為2‰的逆底，渠首底高程910m，末端底高程909.979m。邊墻采用M7.5漿砌石直立式擋墻，擋墻頂高程由915.2m降至911.179m。底板采用M7.5漿砌石防護，厚0.5m。溢流堰為寬頂堰，2孔，每孔凈寬3.7m，前緣凈寬7.8m，堰頂高程910m，總長20.0m。堰體材料為C25鋼筋混凝土，墊層采用100厚C15素混凝土。為連接兩岸交通，溢流堰采用橋涵式溢流堰，頂、底板及側(cè)壁厚均為0.4m，交通橋底高程同大壩壩頂高程為915.2m，設(shè)計汽車荷載等級采用公路-Ⅱ級。泄槽防護段總長73.0m。前10.0m為過渡段，邊墻采用M7.5漿砌石直立式擋墻，底板采用M7.5漿砌石防護，厚0.5m。其后為漸變段，長10.0m，與泄槽已砌護段順接。漸變段后為73m砌護段，采用M7.5漿砌石防護，厚0.5m，邊坡1∶1。
3大壩安全監(jiān)測方案
南沙河水庫從建成至今已運行50多年，但大壩一直沒有安全監(jiān)測設(shè)施，其現(xiàn)狀既無法滿足大壩自身安全監(jiān)測的實際需要，也不滿足《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的要求。為確保水庫大壩的安全運行，建立一套比較完善的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的。本次除險加固設(shè)計增設(shè)必要的大壩安全監(jiān)測設(shè)施，安全監(jiān)測的內(nèi)容主要包含壩體垂直與水平位移觀測、滲流監(jiān)測等。垂直與水平位移觀測：為觀測土壩沉陷與變形，共布置3條縱斷面12個觀測樁，并相應(yīng)布設(shè)工作基點12個。壩體滲流觀測：布設(shè)3條橫斷面，觀測孔12個。
南沙河水庫除險加固方案主要對上下游壩坡、溢洪道等進(jìn)行了設(shè)計，解決了大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)不足，壩坡、壩基滲透穩(wěn)定等問題，但由于拆遷、清障、資金等原因，除險加固后仍存在以下問題：一是泄洪洞下游仍有障礙物，不能正常泄洪。二是溢洪道泄槽段及下游均為臨時建筑，溢洪道無法正常泄洪。三是南沙河水庫下游河道過洪斷面不足，無法安全渲泄水庫下泄洪水。四是大壩在第一次蓄水運用，當(dāng)水深蓄至7m時（蓄洪量約為55萬m3），土壩發(fā)生嚴(yán)重管涌和局部脫坡等險情。本次設(shè)計增設(shè)了大壩下游壩坡排水設(shè)施，壩基砂卵石層增設(shè)了反濾層，滲透穩(wěn)定可以滿足要求，但由于計算依據(jù)數(shù)據(jù)為本次地勘資料，而大壩壩體質(zhì)量存在一定差異性，故在實際運行中必須加強觀察監(jiān)測。建議建設(shè)單位積極與相關(guān)部門協(xié)調(diào)資金及拆遷事宜，盡快對溢洪道下游進(jìn)行清障，完善溢洪道泄槽、消能防沖設(shè)施；盡快對泄洪洞下游進(jìn)行清障，確保洪水安全下泄；拓寬南沙河水庫下游河道，加強汛期安全監(jiān)測，確保水庫安全運行。
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