畢業(yè)論文E江水利樞紐工程設(shè)計說明書及計算書

1、目錄1 工程概況11.1 工程概況11.2 設(shè)計任務(wù)簡述21.3 工程特性表22 設(shè)計基本資料52.1流域概況52.2氣候特性52.3 水文特性62.4 工程地質(zhì)72.5 建筑材料102.6 經(jīng)濟(jì)資料133 工程等別及建筑物級別143.1 工程等級143.2 建筑物級別143.3 永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)144 調(diào)洪演算154.1 設(shè)計洪水與校核洪水154.2 調(diào)洪演算與方案選擇155 壩型選擇及樞紐布置185.1 壩址及壩型選擇185.2 樞紐組成建筑物185.3 樞紐總體布置186第一主要建筑物大壩設(shè)計206.1 土石壩壩型選擇206.2大壩輪廓尺寸的擬定216.3 土料設(shè)計236.4 滲

2、流計算256.5 穩(wěn)定分析計算296.6 基礎(chǔ)處理306.7 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計317 泄水建筑物設(shè)計337.1 泄水方案選擇337.2 隧洞選線與布置337.3 隧洞的體型設(shè)計337.4隧洞的水力計算347.5隧洞的細(xì)部構(gòu)造377.6 放空洞設(shè)計388 水土保持及環(huán)境影響分析398.1 主要環(huán)境影響398.2 環(huán)境保護(hù)措施398.3 綜合分析結(jié)論409施工導(dǎo)流419.1 施工導(dǎo)流方式419.2施工控制性進(jìn)度41總結(jié)42致謝42參考文獻(xiàn)42附錄42計算書43摘要適當(dāng)修建大壩可以實(shí)現(xiàn)一個流域地區(qū)發(fā)電、防洪、灌溉的綜合效益e江位于我國西南部地區(qū)，通過對其地形地質(zhì)、水文資料、氣候特征的分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?/p>

3、材料，設(shè)計適合的樞紐工程來幫助流域地區(qū)實(shí)現(xiàn)很好的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)防洪要求，對水庫進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計算，確定壩頂高程及泄洪建筑物尺寸；通過分析，對可能的方案進(jìn)行比較，確定樞紐組成建筑物的形式、輪廓尺寸及水利樞紐布置方案；詳細(xì)作出大壩設(shè)計，通過比較，確定壩的基本剖面與輪廓尺寸，擬定地基處理方案與壩身構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計算；對泄水建筑物進(jìn)行設(shè)計，選擇建筑物的形式、輪廓尺寸，確定布置方案，擬定細(xì)部構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計算。水庫建成后，可建裝機(jī)容量約為24mw的水電站，多年平均發(fā)電量可達(dá)1.05億度；可增加灌溉面積約10萬畝；水庫配合下游河道整治等措施，可以很大程度的減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠礦、農(nóng)村、公路、鐵

4、路以及旅游景點(diǎn)的威脅；可為發(fā)展養(yǎng)殖創(chuàng)造有利條件。關(guān)鍵字：壩型選擇 樞紐布置 大壩設(shè)計 基礎(chǔ)處理summaryproper construction of the dam can implement a comprehensive benefits of watershed areas of power generation, flood control, irrigation e river is located in southwestern region of china, by its topographic analysis of geological, hydrological da

5、ta, climate, local building materials, designed to fit the project to help watershed areas to achieve good economic efficiency. according to flood control requirements, on reservoir for flood regulation calculation, determines dam top elevation and the flood buildings size; through analysis, on may

6、of programme for comparison, determines hub composition buildings of forms, and outlines size and the project layout programme; detailed made dam design, through comparison, determines dam of basic profile and outlines size, developed foundation processing programme and dam body constructed, for hyd

7、raulic, and static force calculation; on discharge buildings for design, select buildings of forms, and outlines size, determines layout programme, elaboration of detail structure, hydraulic, static calculations.after being completed, is able to build capacity around the 24mw hydropower station, mul

8、ti-annual average generating capacity of up to 105 million; to increase the irrigation area is about 100,000 acres; lower reservoirs combined with measures such as treatment, can greatly alleviate flooding downstream towns, factories, rural areas, highways, railways and tourist attractions of the th

9、reat can create favourable conditions for the development of aquaculture.key words: dam dam design for project layout of type selection for foundation treatment 1 工程概況1.1 工程概況e江位于我國西南地區(qū)，流向自東向西北，全長約122km，流域集雨面積2558km2，最大年降水量為1213mm，最小年降水量617mm，多年平均降水量為905mm。正常蓄水位2821.4m, 死水位2796.0m ，正常蓄水位時，水庫面積為15.6

10、km2。根據(jù)e江河流規(guī)劃，擬建一水電站，壩址以上集雨面積780 km2，設(shè)計裝機(jī)24mw，多年平均發(fā)電量為1.05億度，三臺機(jī)滿載時的流量44.1m3/s，尾水位2752.2m。增加保灌面積10萬畝，可減輕洪水對下游兩岸的威脅，安全泄量應(yīng)控制在q900 m3/s以內(nèi)。本工程同時兼有發(fā)電、灌溉、防洪、漁業(yè)等綜合利用。1.1.1 發(fā)電水電站裝機(jī)容量為24mw，多年平均發(fā)電量為1.05億度。電站裝機(jī)3臺8mw機(jī)組。正常蓄水位2821.4m，死水位2796.0m，三臺機(jī)滿載時的流量44.1m3/s，尾水位2752.2m。廠房型式為引水式廠房，廠房面積尺寸為32m13 m，發(fā)電機(jī)層高程：2760m，尾水

11、管度高程：2748m，廠房頂高程：2772m。副廠房平面尺寸36m6 m。開關(guān)站尺寸為30m20 m。1.1.2 灌溉工程建成后將增加保灌面積10萬畝。1.1.3 防洪為了減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠房和農(nóng)村的威脅，根據(jù)防洪要求，設(shè)計洪水時最大下泄流量限制為900 m3/s。1.1.4 漁業(yè)正常蓄水位時，水庫面積為15.16km2，為發(fā)展養(yǎng)魚及其水產(chǎn)養(yǎng)殖創(chuàng)造了有利條件。1.1.5其它引水隧洞進(jìn)口底高程2789m，出口高程2752.3m；引水隧洞直徑4m，壓力鋼管直徑2.3m，調(diào)壓井直徑12.0m；放空洞直徑2.5m，可放空庫水位至2770.00m。1.2 設(shè)計任務(wù)簡述（1）根據(jù)防洪要求，對水庫進(jìn)行洪

12、水調(diào)節(jié)計算，確定壩頂高程及泄水建筑物尺寸。（2）通過分析，對可能的方案進(jìn)行比較，確定樞紐組成建筑物的形式、輪廓尺寸及水利樞紐布景方案。（3）詳細(xì)做出大壩設(shè)計，通過比較，確定壩的基本剖面與輪廓尺寸，擬定地基處理方案與壩身構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計算。（4）對泄洪隧洞進(jìn)行設(shè)計；選擇建筑物的形式與輪廓尺寸，確定布置方案；擬定細(xì)部構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計算。1.3 工程特性表表1-1 工 程 特 性 表序號項 目 名 稱單 位數(shù) 值備 注一水文特性1壩址以上流域面積km27802多年平均流量m3/s3代表性流量4p=0.05%洪峰流量m3/s23205p=1%洪峰流量m3/s16806p=2%洪峰流量m3/

13、s14207p=10%洪峰流量m3/s10408多年平均含沙量kg/ m30.5二水庫特性1校核洪水位（p=0.05%）m2824.162設(shè)計洪水位（p=1%）m2822.993正常蓄水位m2821.44汛期限制水位2821.45死水位2796.06庫容系數(shù)%7設(shè)計洪水位時最大下泄流量m3/s5848校核洪水位時最大下泄流量m3/s687三水能特性及電站指標(biāo)1電站下游最高尾水位m2755.182電站下游正常尾水位m2752.23電站最大水頭m4電站平均水頭m5電站最小水頭m6裝機(jī)容量mw247電站設(shè)計流量m3/s44.18多年平均發(fā)電量億千瓦時1.059裝機(jī)利用小時小時4375續(xù)上表 工 程

14、特 性 表分類項目名稱單位數(shù)值備 注四淹沒指標(biāo)1淹沒耕地畝2遷移人口人3房屋間五主要建筑物1大壩壩型：粘土斜心墻壩壩頂高程m2826.7最大壩高m79壩頂長度m444.2風(fēng)浪墻高m122泄洪方式：隧洞泄洪隧洞型式城門洞型進(jìn)口堰頂高程m2812隧洞斷面(進(jìn)口)m2815.09隧洞斷面(中部)m2811長度m3廠房地面式主廠房面積m23213副廠房m23664升壓站m23020六水電站主要設(shè)備1水輪機(jī)臺3單機(jī)容量kw84212發(fā)電機(jī)臺3單機(jī)容量kw80003主變壓器2 設(shè)計基本資料2.1流域概況e江位于我國西南地區(qū)，流向自東向西北，全長約122km，流域面積2558km2，在壩址以上流域面積為78

15、0 km2。本流域大部分為山嶺地帶，山脈和盆地相互交錯于其間，地形變化劇烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)性河流。地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象。本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少。全區(qū)農(nóng)田面積占總面積的20%，林木面積約占全區(qū)面積的30%，其種類有松、杉等，其余為荒山及草皮覆蓋。2.2氣候特性2.2.1氣溫年平均氣溫約為12.8，最高氣溫為30.5，發(fā)生在7月份，最低氣溫-53，發(fā)生在1月份。月平均氣溫統(tǒng)計表見表2，各月平均溫度日數(shù)見表3。表2-1 月平均氣溫統(tǒng)計表（）123456789101112平均4.88.311

16、.214.816.318.018.818.316.012.48.65.912.8表2-2 平 均 溫 度 日 數(shù)月份日數(shù)平均溫度123456789101112061.20.3000000003.10302526.830.7303130313130313027.9300000000000002.2.2濕度本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年11月至次年4月特別干燥，其相對濕度在51%73%之間，夏季因降雨日數(shù)較多，相對濕度隨之增大，一般變化范圍為6786%。2.2.3降水量最大年降水量可達(dá)1213mm，最小為617mm，多年平均降水量為905mm，各月降雨天數(shù)見表4。表2-3 各月降雨日數(shù)統(tǒng)計表月份日

17、數(shù)平均降雨量12345678910111230mm0000000000002.2.4風(fēng)力及風(fēng)向一般14月份風(fēng)力較大，實(shí)測最大風(fēng)速為19.1m/s，相當(dāng)于8級風(fēng)力，風(fēng)向為西北偏西。水庫吹程為15km。2.3 水文特性e江徑流的主要來源為降水，在此山區(qū)流域內(nèi)無湖泊調(diào)節(jié)徑流。根據(jù)實(shí)測短期水文氣象資料研究，一般是每年五月底至六月初河水開始上漲，汛期開始，至十月以后洪水下降，則枯水期開始，直到次年五月。e江洪水形狀陡漲猛落，峰高而瘦，具有山區(qū)河流的特性，實(shí)測最大流量為700m3/s，而最小流量為0.5 m3/s。2.3.1年日常徑流壩址附近水文站有實(shí)測資料8年，參考臨近測站水文記錄，經(jīng)延長后有22年水文

18、列，多年平均流量為17 m3/s。2.3.2洪峰流量經(jīng)頻率分析，求得不同頻率的洪峰流量見表5，各月不同頻率洪峰流量見表6。表2-4 不同頻率洪峰流量表（m3/s）頻 率0.05%1%2%5%10%流量（m3/s）23201680142011801040表2-5 各月不同頻率洪峰流量（m3/s）月頻率1234567891011121%4619121960012401550121067039023372%3617111553011201360109060031023335%23149114208501100830480250162810%19117937076098072041021015232.

19、3.3固體徑流e江為山區(qū)性河流，含沙量大小均隨降水強(qiáng)度及降水量的大小而變化，平均含沙量達(dá)0.5kg/ m3?？菟畼O少，河水清澈見底，初步估算30年后壩前淤積高程為2765m。2.4 工程地質(zhì)2.4.1水庫地質(zhì)庫區(qū)內(nèi)出露的地層有石灰?guī)r、玄武巖、火山角礫巖與凝灰?guī)r等。經(jīng)地質(zhì)勘探認(rèn)為庫區(qū)滲漏問題不大。但水庫蓄水后，兩岸的坡積與殘積等物質(zhì)的坍岸是不可避免的，經(jīng)過勘測，估計可能坍方量約為300萬m3。2.4.2壩址地質(zhì)壩址位于e江中游地段的峽谷地帶，河床比較平緩，坡降不太大，兩邊高山聳立，構(gòu)成高山深谷的地貌特征。壩址區(qū)地層以玄武巖為主，間有少量火山角礫巖和凝灰?guī)r穿構(gòu)，對其巖性分述如下：（1）玄武巖：一般

20、為深灰色、灰色，含有多量氣孔，為綠泥石、石英等充填，成為杏仁狀構(gòu)造，并間或有方解石脈，石英脈等貫穿其中，這些小脈都是后來沿裂隙充填進(jìn)來的。堅硬玄武巖應(yīng)為不透水層。但因節(jié)理裂縫較發(fā)育，透水性也會隨之增加，其礦物成份為普通輝石、檢長石，副成份為綠泥石、石英、方解石等。由于玄武巖成份不甚一致，風(fēng)化程度不同，力學(xué)性質(zhì)亦不同?？煞譃閳杂残鋷r、多孔玄武巖、破碎玄武巖、軟弱玄武巖、半風(fēng)化玄武巖和全風(fēng)化玄武巖，其物理力學(xué)性質(zhì)見表7、表8。滲透性：經(jīng)試驗得出k值為4.147.36米/晝夜。表2-6 壩基巖石物理力學(xué)試驗表巖石名稱比重gs容重kn/m3建議采用抗壓強(qiáng)度mpa半風(fēng)化玄武巖3.0129.650破碎玄

21、武巖2.9529.25060火山角礫巖2.9028.735120軟弱玄武巖2.8527.01020堅硬玄武巖2.9629.2100160多氣孔玄武巖2.8527.870180表2-7 全風(fēng)化玄武巖物理力學(xué)試驗表天然含水量w%干容重kn/m3比重gs液限wl塑限wf塑性指數(shù)wn壓縮系數(shù)浸水固結(jié)塊剪00.5cm3/kn34cm3/kn內(nèi)磨擦角凝緊力kpa2.516.32.9747.332.2616.90.05970.015123.3824.0（2）火山角礫巖：角礫為玄武巖，棱角往往不明顯，直徑為215cm，膠結(jié)物仍為玄武巖質(zhì)，膠結(jié)緊密者抗壓強(qiáng)度與堅硬玄武巖無異，其膠結(jié)程度較差者極限抗壓強(qiáng)度低至35

22、0mpa。（3）凝灰?guī)r：成土狀或頁片狀，巖性軟弱，與砂質(zhì)粘土近似，風(fēng)化后成為粘土碎屑的混合物；遇水崩解，透水性很小。（4）河床沖積層：主要為卵礫石類土，砂質(zhì)粘土與砂層均甚少，且多呈透鏡體狀，并有大漂石滲雜其中。卵礫石成分以玄武巖為主，石灰?guī)r和砂巖占極少數(shù)。沿河谷內(nèi)分布：壩基部分沖積層厚度最大為32m，一般為20 m左右。靠岸邊最少為幾米。顆粒組成以卵礫石為主，砂粒和細(xì)小顆粒為數(shù)很少。卵石最小直徑一般為10100mm，礫石直徑一般為210mm；砂粒直徑0.050.2mm；細(xì)小顆粒小于0.1mm。河床沖積層剪力試驗成果見表9。表2-8 沖積層剪力試驗成果表土壤名稱代號項目計算值容重(控制)kn/m

23、3含水量(控制)三軸剪力(快剪)應(yīng) 變(浸水固結(jié)快剪)內(nèi)摩擦角凝聚力kpa內(nèi)摩擦角凝聚力kpa含粒中的量礫細(xì)石次 數(shù)17128822最大值24.38.66471537.0324310.5最小值22.24.27353012.017550平均值23.086.47403418.225255.3小 值平均值37320.148備注三軸剪刀土樣系篩去大于4mm顆粒后制備的。試驗時土樣的容重為控制容重。應(yīng)變控制土樣的容重系篩去大于0.1mm顆粒后制備的。以上兩種試驗的土樣系擾動的。沖積層的滲透性能：經(jīng)抽水試驗后得滲透系數(shù)k值為310-2cm/s110-2cm/s。（5）坡積層：在水庫區(qū)及壩址區(qū)山麓地帶均可見

24、到，為經(jīng)短距離搬運(yùn)后，形成粘土與碎石的混合物質(zhì)。2.4.3地質(zhì)構(gòu)造壩址附近無大的斷層，但兩岸露出的巖石，節(jié)理特別發(fā)育，可以分為兩組，一組走向與巖層走向幾乎一致，即北東方向，傾向西北；另一組的走向與巖層傾向大致相同。傾角一般都較大，近于垂直，裂隙清晰，且為鈣質(zhì)泥質(zhì)物所充填。節(jié)理間距密者0.5m即有一條，疏者35m即有一條，所以沿岸常見有巖塊崩落的現(xiàn)象。上述節(jié)理主要在砂巖、泥灰?guī)r與玄武巖之類的巖石內(nèi)產(chǎn)生。2.4.4水文地質(zhì)條件本區(qū)地形高差大，表流占去大半，缺乏強(qiáng)烈透水層，故地下水不甚豐富，對工程比較有利。根據(jù)壓水試驗資料，玄武巖中透水性不同，裂隙少、堅硬完整的玄武巖為不透水層，其壓水試驗的單位吸水

25、量小于0.011(minm)。夾于玄武巖中的凝灰?guī)r，以及裂隙甚少的火山角礫巖都為不透水性良好的巖層。至于節(jié)理很發(fā)育的破碎玄武巖、半風(fēng)化與全風(fēng)化玄武巖都是透水性良好的巖層。正因為這些隔水的與透水的玄武巖的存在，使玄武巖區(qū)產(chǎn)生許多互不連貫的地下水。一般砂巖也是細(xì)粒至微粒結(jié)構(gòu)，除因構(gòu)造節(jié)理裂隙較發(fā)育，上部裂隙水較多外，深處巖層因隔水層的層次多，難于形成泉水。石灰?guī)r地區(qū)外圍巖石多為不透水層。滲透問題也不存在。2.4.5地震烈度本地區(qū)地震烈度定為7度，基巖與混凝土之間磨擦系數(shù)取0.65。2.5 建筑材料1、料場位置和儲量根據(jù)壩區(qū)地形、地質(zhì)剖面圖以及地質(zhì)勘測資料分析。河床部位沖積層主要為碎石和礫石，砂質(zhì)粘

26、土與砂層均甚少，且多呈透鏡體狀，并有大漂石摻雜其中。碎礫石成分以玄武巖為主，石灰?guī)r和砂巖石占極少數(shù)，沿河谷內(nèi)分布，壩基附近最大沖積層厚度為30多m，一般為20m左右，靠岸邊厚度逐漸減少。在壩址上下游各有四個砂礫料料場，儲量比較豐富，總量達(dá)1850萬m3。粘性土料料場上游有三個，下游有二個，有一定儲量，總量為190萬m3。料場離壩址均在2km左右。壩址上下游均有石料場(堅硬玄武巖)，離壩址較近，開采條件較好。2、物理力學(xué)性質(zhì)：（1）土料：土料料場的物理力學(xué)性質(zhì)見表10表13。（2）石料：堅硬玄武巖可作為堆石壩石料，儲量較豐富，在壩址附近有石料場一處，覆蓋層淺，開采條件好表2-9 粘土的物理力學(xué)性

27、質(zhì)料場名稱物 理 性 質(zhì)滲透系數(shù)（10-6cm/s）力 學(xué) 性 質(zhì)化學(xué)性自然含水量（%）自然容重比重孔隙率孔隙比稠 度飽和度顆粒級配（成分%，粒徑d）擊實(shí)剪力固結(jié)壓縮系數(shù)（cm2/kg）有機(jī)含量灼熱法（%）可溶鹽含量（%）濕干流限（%）塑限（%）塑性指數(shù)礫砂粘土最大干密度（g/cm3）最優(yōu)含水量（%）內(nèi)摩擦角（o）凝聚力kpa（kn/m3）粗中細(xì)粉2mm2-0.5mm0. 5-0.05mm05-0.005mm0.005mm1#下24.818.9115.162.6742.260.73442.6023.1419.460.937.475.9517.8735.4833.231.6022.074.317

28、24.6724.00.0211.730.0702#下24.218.9115.182.6741.900.72143.9022.2021.700.917.254.1514.3541.7532.251.6521.024.8025.5023.00.0201.900.0191#上25.617.3513.032.6549.800.99049.5725.0024.570.878.838.0017.5031.0034.671.5622.301.9023.1725.00.0262.200.1102#上26.316.3712.842.7452.301.03949.9026.3023.500.694.504.332

29、0.6736.2034.301.5423.803.9621.5038.00.0330.250.1103#下15.919.1116.642.7037.000.58034.0020.0014.000.676.409.0012.0035.0019.601.8016.903.0028.0017.00.0101.900.080表2-10 砂礫石的顆粒級配直徑顆粒含量%料場300100(mm)10060(mm)6020(mm)202.5(mm)2.51.2(mm)1.20.6(mm)0.60.3(mm)0.30.15(mm)0.15(mm)1#上5.218.621.412.318.613.95.44.60

30、.32#上4.817.820.314.117.814.84.65.30.53#上3.815.418.515.316.420.53.56.20.44#上6.018.319.416.415.616.74.82.50.31#下4.514.120.123.214.97.28.67.20.22#下3.919.222.418.719.18.35.72.80.13#下5.023.119.114.218.48.96.34.10.94#下4.122.418.714.117.914.44.13.60.7表2-11砂礫石的物理性質(zhì)名稱1#上2#上3#上4#上1#下2#下3#下4#下容重（kn/m3）18.617.9

31、19.119.018.618.518.418.0比重2.752.742.762.752.752.732.732.72孔隙率（%）32.534.731.031.532.532.232.533.8軟弱顆粒（%）2.01.50.91.22.50.81.01.2有機(jī)物含量淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色注：各砂礫石料場滲透系數(shù)k值為2.010-2cm/s左右。最大孔隙率0.44,最小孔隙率0.27。表2-12各料場天然休止角料場名稱最小值最大值平均值1#上34o3035o5035o102#上35o0037o1036o003#上34o4036o4035o404#上35o1037o4036o301#下34

32、o1036o3035o202#下35o2038o0036o403#下34o3037o1035o504#下36o0038o2037o102.6 經(jīng)濟(jì)資料2.6.1庫區(qū)經(jīng)濟(jì)流域內(nèi)都為農(nóng)業(yè)人口，多種植稻米、玉米等。庫內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有價值可開采的礦產(chǎn)，淹沒情況見表14。表2-13各高程淹沒情況高 程 （米）280728122817282228272832淹沒人口（人）350036403890406053207140淹沒土地（畝）3000322034103600460061002.6.2交通運(yùn)輸壩址下游120km處有鐵路干線通過，已建成公路離壩址僅20km，因此交通尚稱方便。3 工程等別及建筑物級別3.1

33、工程等級根據(jù)水利部發(fā)布的水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)sl252-2000的規(guī)定，綜合考慮水庫總庫容，防洪效益，灌溉面積，電站裝機(jī)容量，工程規(guī)模等控制。e江水利樞紐工程正常庫容4.2億m3，總庫容4.4億m3，屬大（2）型，工程等別為等工程。3.2 建筑物級別水庫庫容屬大（2）型,工程等別為等工程,主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。3.3 永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)永久性水工建筑物級別為等工程，其洪水標(biāo)準(zhǔn)為：正常運(yùn)用(設(shè)計)洪水重現(xiàn)期100年；非常運(yùn)用(校核)洪水重現(xiàn)期2000年。4 調(diào)洪演算4.1 設(shè)計洪水與校核洪水本河流屬典型山區(qū)河流，洪水暴漲暴落。根據(jù)表5不同頻率洪

34、峰流量表及洪水標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計洪峰流量q設(shè)=1680m3/s（p=1%），校核洪峰流量q校= 2320m3/s（p=0.05%）。采用以峰控制的同倍比放大法對典型洪水單位過程線進(jìn)行放大，得設(shè)計洪水與校核洪水過程線分別見附圖1、2。具體計算見計算書一 設(shè)計洪水、校核洪水過程線推求計算表。4.2 調(diào)洪演算與方案選擇1、泄洪方式及水庫運(yùn)用方式本樞紐攔河大壩初定為土石壩，需另設(shè)壩外泄水建筑物。由于壩址兩岸山坡陡峻，如采取開敞溢洪道的方案，可能造成開挖量太大而不經(jīng)濟(jì)，因而采用隧洞泄洪，并考慮與施工導(dǎo)流洞結(jié)合。水庫運(yùn)用方式：洪水來臨時用閘門控制下泄洪量等于來水流量，水庫保持汛前限制水位不變；當(dāng)來水流量繼續(xù)加大，

35、則閘門全開，下泄流量隨水位的升高而加大，流態(tài)為自由泄流。2、防洪限制水位的選擇根據(jù)樞紐任務(wù)要求，取防洪限制水位與正常蓄水位相等。這是防洪庫容與興利庫容完全不結(jié)合的情況。因為山區(qū)河流特點(diǎn)是暴漲暴落，整個汛期內(nèi)大洪水隨時都可能出現(xiàn)，任何時刻都預(yù)留一定的防洪庫容是必要的。3、調(diào)洪演算設(shè)計、校核洪水過程線推求：本設(shè)計擬定四組方案進(jìn)行比較，調(diào)洪演算成果見表15，具體演算過程見計算書二 調(diào)洪演算計算表。表4-1 設(shè)計、校核洪水調(diào)洪演算計算成果表方案孔口尺寸工況q(m3/s)v(106m3)上游水位z(m)超高z(m)單寬流量q/b1h=2811mb=7m設(shè)計校核583.0677.0420.34443.04

36、2822.972824.161.572.7683.396.72h=2812mb=7m設(shè)計校核529.0618.0424.60448.082823.192824.431.793.0375.688.33h=2812mb=8m設(shè)計校核584.0687.0420.55442.762822.982824.151.582.7573.085.94h=2813mb=8m設(shè)計校核528.0624.0425.02448.192823.212824.431.813.0366.078.0注：發(fā)電引水流量q=44.1m3/s，與總泄流量相比較小，調(diào)洪演算時沒有考慮這部分的影響，僅作為安全儲備，z為正常蓄水位以上超高。4

37、、方案選擇以上方案均能滿足泄流量q900m3/s的要求，同時考慮上游水位限制水位（按照庫區(qū)淹沒情況考慮，選定為2825m，因為超高2825m后，淹沒損失為快速增加）。從這個角度上看四種方案都是可行的，因而方案的選擇主要通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定（這里只作定性分析），同時考慮與導(dǎo)流洞結(jié)合的問題。一般說來z大，壩增高，大壩工程量加大；b大則增加隧洞的開挖及其他工程量；而q/b越大消能越困難，襯砌要求也高。（1）第一、三兩種方案比較：兩者的z、q基本相同，第一方案的q/b比第三方案大13%，第一方案的b比第三方案小13%，經(jīng)綜合考慮將第一種方案排除在外。（2）第二、四兩種方案比較，兩者的z、q基本相同，第

38、二方案的q/b比第四方案大13%，第二方案的b比第四方案小13%，同上所述考慮將第二種方案排除在外。（3）剩下的第三、四兩種方案比較，兩者的b相同，第三方案的q/b比第四方案大10%，第三方案的z比第四方案小9%。第三方案的水頭較小，可降低閘門及啟閉設(shè)備的造價，而且淹沒損失及壩體工程量比第四方案小。經(jīng)綜合分析考慮，采用第三種方案，即堰頂高程h=2812m，溢流孔口凈寬b=8m。該方案設(shè)計水位2822.98m，設(shè)計泄洪量584m3/s；校核水位2824.15m，校核泄洪量687.0m3/s。5 壩型選擇及樞紐布置5.1 壩址及壩型選擇1、壩址選擇經(jīng)過比較選擇地形圖所示河彎地段作為壩址，并選擇-、

39、-兩條較有利的壩軸線，兩軸線河寬基本相近，從而大壩工程量基本相近。從地質(zhì)剖面圖上可以看出：-剖面，河床覆蓋層厚平均為20m，河床中部最大達(dá)32m，壩肩除10m左右范圍的風(fēng)化巖外，還有數(shù)十條的破碎帶，其余為堅硬玄武巖，地質(zhì)構(gòu)造總體良好(對土石壩而言)。-剖面除與-剖面具有大致相同厚度的覆蓋層及風(fēng)化巖外，底部玄武巖破碎帶縱橫交錯，若將壩建于此壩基及繞壩滲流可能較大，進(jìn)行地基處理則工程量太大，綜合考慮以上因素，壩軸線選在-處。2、壩型選擇所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖透水性強(qiáng)，基巖強(qiáng)度低，且不完整。從地質(zhì)條件看不宜修建拱壩。支墩壩本身應(yīng)力較高，對地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也

40、是不可行的。較高的混凝土重力壩也要求建在巖石地基上。通過對各種不同的壩型進(jìn)行定性分析，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩方案。5.2 樞紐組成建筑物1、擋水建筑物：土石壩。2、泄水建筑物：包括泄洪隧洞和放空洞，均與導(dǎo)流隧洞綜合。3、水電站建筑物：包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站等。5.3 樞紐總體布置1、擋水建筑物土石壩，按直線布置在河灣地段，-壩址處。2、泄水建筑物泄洪隧洞泄洪采用隧洞方案，為縮短長度、減小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸，這樣對流態(tài)也較為有利?？紤]到引水發(fā)電洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠(yuǎn)離壩腳和廠房為宜。為減少泄洪時影響發(fā)

41、電，進(jìn)出口相距80100m以上。3、水電站建筑物引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，在泄洪隧洞與大壩之間，由于風(fēng)化巖層較深，廠房布置在開挖后的堅硬玄武巖上，開關(guān)站布置在廠房旁邊。綜合考慮各方面因素，最后確定樞紐布置見附圖3樞紐平面布置圖。6第一主要建筑物大壩設(shè)計6.1 土石壩壩型選擇影響土石壩壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價，最后選定技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本次設(shè)計只作定性分析確定土石壩壩型選擇。均質(zhì)壩材料單一，施工簡單，但壩身粘性較大，雨冬季施工

42、較為不便，且無足夠適宜的土料來作均質(zhì)壩（經(jīng)探時壩址附近可筑壩的土料只有190萬m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求），故而均質(zhì)壩方案不可行。堆石壩壩坡較陡，工程量減小。堆石壩施工干擾相對較小。壩址附近有堅硬玄武巖石料場一處，儲量達(dá)450萬m3，開采條件較好，可作為堆石壩石料，從材料角度可以考慮堆石壩方案。但由于河床地質(zhì)條件較差，沖積層最大達(dá)32m，平均也有20m，作堆石壩可能導(dǎo)致大量開挖，此方案也不予考慮。塑性斜墻壩（用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻）的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對較小，工期較短，但對壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫。塑性心墻壩（以砂礫料作為壩殼，以粘土

43、料作防滲體設(shè)在壩剖面的中部做心墻）與斜墻壩相比工程量相對較小，適用不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時上升，施工干擾大、工期長。從筑壩材料來看，由于壩址上下游5km內(nèi)有可供筑壩的土料190萬m3作為防滲體之用，又有1250萬m3的砂礫料作壩殼，心墻壩和斜墻壩都是可行的。本地區(qū)為地震區(qū)，基本烈度為7度，從抗震性能及適應(yīng)不均勻變形來看宜采用心墻壩；從施工及氣候條件來看宜采用斜墻壩。由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，以薄心墻、薄斜墻較有利，又因壩基條件復(fù)雜、處理工程量大、工期長，以采用斜墻為宜。經(jīng)綜合考慮斜墻壩與心墻壩各自的優(yōu)缺點(diǎn)，擬采用斜心墻壩。斜心墻壩

44、綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)點(diǎn)：斜心墻有足夠的斜度，壩殼對心墻的拱效應(yīng)作用減弱；斜心墻對下游支承棱體的沉降不如斜墻那樣敏感，斜心墻應(yīng)力狀態(tài)較好，因而最終選擇斜心墻壩方案。6.2大壩輪廓尺寸的擬定大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、防滲體及排水設(shè)備等。1、壩頂寬度根據(jù)交通要求及施工條件、防汛搶險的需要及以往工程的統(tǒng)計資料，本設(shè)計壩頂寬度采用10m。2、壩坡與戧道根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（sl274-2001）有關(guān)規(guī)定，上游坡率取2.5，下游每隔25m左右變坡一次，變坡處設(shè)馬道，坡率自下而上依次為2.75、2.50、2.25。設(shè)置馬道有利壩坡穩(wěn)定，便于觀測和檢修、設(shè)置排水設(shè)備，也可作為

45、交通之用，考慮這些因素馬道寬度取2.0m。3、壩頂高程壩頂高程分別按設(shè)計和校核兩種情況計算，取兩者之大者，并預(yù)留一定的沉降值，壩頂高程計算成果見表16，具體計算詳見計算書三壩頂高程計算書。壩頂高程由設(shè)計情況控制，設(shè)計壩頂高程取2828.8 m。表6-1 壩頂高程計算成果表序號計算情況計算項目設(shè)計情況校核情況備注1上游靜水位（m）2822.982824.152河底高程（m）275027503壩前水深h(m)72.9874.154吹程d（km）15155風(fēng)向與壩軸線夾角()20206風(fēng)速v(m)28.6519.107平均波高h(yuǎn) m (m)1480968平均波長lm（m）4562959護(hù)坡糙率系數(shù)0

46、90910上游平均壩坡系數(shù)27327311風(fēng)浪引起壩前壅高e(m)0.0400212平均波浪沿壩坡爬高(m)25516513設(shè)計波浪沿壩坡爬高(m)56936814安全超高a(m)1.00.5015壩項高程加風(fēng)浪墻高(m)28297128283416壩項高程加0.4%沉陷再加風(fēng)浪墻高 (m)283001282864其中風(fēng)浪墻高1.2m4、壩體排水本地區(qū)石料比較豐富，采用堆石棱體排水比較適宜。按規(guī)范棱體頂面高程高出下游最高水位1.0m為原則。下游校核洪水時下游水位2755.06m，最后取為2756.06m。參考以往工程，堆石棱體內(nèi)坡取1:1.5，外坡取1:2.0，頂寬2.0m，下游水位以上用貼坡

47、排水。5、防滲體（1）壩的防滲體：壩防滲體的尺寸以滿足構(gòu)造、施工以及防止開裂等要求為原則，并滿足穩(wěn)定的要求。斜心墻頂高程以設(shè)計水位加0.6m超高并高于校核洪水位的原則，最后取2826.50m，上留有2.30m的保護(hù)層。壩的防滲體為粘土斜心墻，其頂部最小厚度取5m（滿足規(guī)范要求的3m以上機(jī)械化施工要求）；底部最小厚度根據(jù)粘土的允許滲透坡降確定，本設(shè)計允許滲透坡降取j=5，承受最大水頭74.15m，斜墻底厚需大于14.83m，本設(shè)計取斜心墻上游坡為1:0.6，下游坡為1:0.2，底寬34.6m滿足規(guī)范要求。（2）壩基防滲體：河床中部采用混凝土防滲墻，兩岸因施工施工不便及沖積層逐漸減薄的改用粘土截水

48、墻，根據(jù)混凝土防滲墻的強(qiáng)度和防滲、耐久性要求，墻厚度取0.9m。防滲墻插入斜心墻的深度按1/10壩高取為7.5m，滲徑長度為15.9m，另根據(jù)上下游水位差68.15m需要的滲徑長度為l=68.15/5=13.63m也滿足。防滲墻位置在心墻底面中心偏上，底部嵌入巖基0.5m。岸坡截水墻底厚度按承受最大水頭及粘土允許坡降j=5取用，沿岸坡厚度逐漸變化，大壩剖面圖見附圖4、5、6。6.3 土料設(shè)計筑壩材料的設(shè)計與土壩結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工方法以及工程造價有關(guān)，按照壩體內(nèi)材料分區(qū)盡量簡單，就地、就近取材，因材設(shè)計。土料設(shè)計主要任務(wù)是確定粘土的填筑干容重、含水量，礫質(zhì)土的礫石含量、干容重、含水量，砂礫料的相對密度和干容重等指標(biāo)。1、粘性土料設(shè)計（1）計算公式。粘壤土用南京水利科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀做擊實(shí)試驗，求得最大干容重、最優(yōu)含水量(一般采用25擊，其擊實(shí)功能為86.3tm/m3)。最優(yōu)含水量確定原則以使土樣最優(yōu)含水量接近其塑限含水量，據(jù)此確定擊數(shù)，得出多組平均最大干容重max和平均最大優(yōu)含水量，具體試驗成