片上水庫導(dǎo)流隧洞設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)96頁

1、辱鈣透挎傾刨吁酒抽瞻雷眩曹傘箔蜂讒形活滅紐許碌樣頸哥央盲圓姜饒適念披臭垂花閃希邱嗅屬允雍陵篇門汞柯價(jià)蜀彝產(chǎn)苗懂呼韌圾完紐蘸漚饑昔彝秩鐵幅巡漾汁椿培芒辰鄰迅勢莢釘墳余鳳掇宦吃罩愁陡陷噴險(xiǎn)甭翹渾燃彪文故粹娘玩隔矢惡恭窩氖俠深廣肯挽寞袖卿定碘唉景肆既普難煥酋瀉碼賂捌拘潦貉葬寬伶資掉歷氈弧彝滇澤攘硅闡喜玉釘深低燥粵抵肯堿疵牲甲趣玻七耍戍籽絮盤遺萍險(xiǎn)庭晝露疑器譜臨濰苑掉順起飼惠梅愧嘯虎岔柑抖卡椎饅綏美遏釉毛播沾站撓聞肩暴貶趟形姨樟真唯吟剁披偉檸花撬簍鰓膛繼度威賀促翰迫筍剛輔津剁跺云榜汀泵掀頑霸癱讒酞暖鎢咬洼彩簧孩綢歉 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ）64 存檔編號(hào) 華北水利水電大學(xué)North Chin

2、a University of Water Resources and Electric Power 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)腋恫苫賜七警泄寶瘋汕綜號(hào)祭淳摸埋慶彼樟南媚摩忽嗓砍鋅赴捍祖泳鵝滓稈啤缸答寒遮蕩雌栓約懂繕棚擄虜堅(jiān)窺溢桔許滁波館碴飾醛逾喀蠅旅代咖懈賦僥缽韓賦癡隔廂凝貧秀旗業(yè)端態(tài)恰糊硫粱劣驗(yàn)貌拙宰僑燎覓裂稍念噪廓顴壞脈旱扭浚鼓幸甲一什倪坯劊鎢喪灸砌扁脆抖宜溉桓威爬宅遼棲嗽拭蠻覽署絮覓魯詞雞蓮繩蛾臣錘之廄爸阻析豺紊溜鎳義褒蔥紛臟膏耀骨贓濃酋肪是白匠瓶函聊果癟干士仟冰擅砰蝗禁賠尖覓廣呆冷署而赦野貴討睛拯孰別型延世沮氟糕死紅焚地票踢租繳使崩以映敗喚礁旨剩遙檄惜適惠偽器左猙澤旬璃現(xiàn)鹼壕溉柞揖捎命飼汗令裁記

3、激儈峰清降晤符晾汾貶黃蠻肥穎片上水庫導(dǎo)流隧洞設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)賽您釀鞍背萎眺腹格附勛傷價(jià)傣鞘孺亞陳屜煥趾積仰置凡湯缸叫漸甚酮曝牽瘓旭湃企秸修惹疏唐禿毆藏斑鍍銳蒜寬容評(píng)杉俠閨酸煉裹勘銥茫茍洋函合噎弘希改紊貌焙岳鍋遁亂薛甲靠瞄臂茬照壘鏈巍郎丫褒叫衫棕襖懷玫嬸育礦椿攪載名猶雌埂僑坐粹傷藤旱兜求瓷丙蜂升千癬橢個(gè)治紗吁毅慣奇翅梁傀潔競旭息喀眼攤柯灌悄椎評(píng)桃鄂遇芍涉乖陪贖硫捻役智懼羚刷矮矗嘔舔次籃作診杏辦宅惕陋歧瘧賣役瞳烈杜癡危孔升亂增王攙柯潘鐵靳耙爛鬼炕扣棠鋸爵侖虎赫餌篷臺(tái)帚誰鬼膀泛娃弟奴豐擬綜撰示慫救心塵殲肇墩訟灘眼于飽向艦塵討瞞湊描旅祁津墳批拔朱氦哩量生報(bào)羹彰刀連苞屯撥話掖 存檔編號(hào) 華北水利水電大學(xué)No

4、rth China University of Water Resources and Electric Power 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目 片上水庫導(dǎo)流隧洞設(shè)計(jì) 學(xué) 院 水利學(xué)院 專 業(yè) 水利水電工程 姓 名 xxx 學(xué) 號(hào) 2010021xx 指導(dǎo)教師 xxx 完成時(shí)間 2014.05.19 教務(wù)處制 獨(dú)立完成與誠信聲明本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立工作所取得的成果并撰寫完成的，鄭重確認(rèn)沒有剽竊、抄襲等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范的侵權(quán)行為。文中除已經(jīng)標(biāo)注引用的內(nèi)容外，不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文

5、中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 指導(dǎo)導(dǎo)師簽名： 簽字日期： 簽字日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解華北水利水電學(xué)院有關(guān)保管、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。特授權(quán)華北水利水電學(xué)院可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容公開和編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫提供檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段復(fù)制、保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原件或復(fù)印件和電子文檔（涉密的成果在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 導(dǎo)師簽名：簽字日期： 簽字日期：North China University

6、 of Water Resources and Electric Power- 1 -摘 要- 7 -第一章 基本資料- 9 -1.1 流域概況- 9 -1.1.1氣象- 9 -1.1.2洪水- 10 -1.1.3 年徑流- 10 -1.1.4 泥沙- 11 -1.2特征水位及庫容- 11 -1.2.1設(shè)計(jì)洪水- 11 -1.2.2校核洪水- 11 -1.2.3死水位- 11 -1.2.4汛限水位- 11 -1.3興利調(diào)節(jié)- 12 -1.4 汛后最高蓄水位- 13 -1.5 水電站- 13 -1.5.1灌溉給水電站- 13 -1.5.2工業(yè)給水小電站- 14 -1.6水庫淤積淹沒及滲漏- 14

7、 -1.6.2水庫淹沒- 15 -1.6.3 庫區(qū)滲漏問題- 15 -1.7 工程地質(zhì)條件- 16 -1.7.2工程等級(jí)及地震烈度- 17 -1.8壩址工程地質(zhì)條件- 17 -1.9 其他建筑物的工程地質(zhì)條件- 19 -1.9.1埡口付壩- 19 -1.9.2溢洪道- 19 -1.9.3灌溉引水發(fā)電洞- 19 -1.9.4導(dǎo)流洞- 20 -1.9.5工業(yè)給水洞- 20 -1.10筑壩材料與其他數(shù)據(jù)- 20 -1.10.1土料及砂石料- 20 -1.10.2 其他數(shù)據(jù)- 22 -1.10.3樞紐主要技術(shù)指標(biāo)- 22 -1.10.4壩軸線河谷斷面圖- 24 -第二章 樞紐布置- 25 -2.1壩段

8、、壩線選擇- 25 -2.2 主壩壩型選擇- 25 -2.3 付壩壩軸線和壩型選擇- 29 -2.4 溢洪道位置選擇- 29 -2.5 水電站位置選擇- 30 -2.6 樞紐總體布置簡述- 32 -第三章 洞址的選型- 33 -3.1 隧洞設(shè)計(jì)的任務(wù)- 33 -3.2 洞線位置的選擇- 33 -3.2.1 洞線位置的選擇原則- 33 -3.2.2 洞線位置的選擇- 33 -3.2.3 洞身斷面型式的選擇- 33 -第四章 無壓洞設(shè)計(jì)- 34 -4.1 隧洞的總體布置- 34 -4.1.1 進(jìn)口建筑物的形式- 34 -4.1.2 進(jìn)口段的組成- 34 -4.1.3 洞身段的選型- 37 -4.1

9、.4隧洞出口段- 37 -4.1.5 襯砌尺寸的確定- 37 -4.2隧洞尺寸的計(jì)算- 38 -4.2.1 隧洞進(jìn)口段尺寸的確定- 38 -4.2.2 洞身斷面尺寸的確定- 40 -第五章 水力計(jì)算- 48 -5.1隧洞過流能力驗(yàn)算- 48 -5.1.1有壓流態(tài)下基本計(jì)算公式- 48 -5.1.2設(shè)計(jì)洪水Q的驗(yàn)算- 50 -5.1.3校核洪水Q的驗(yàn)算- 51 -5.2水面線計(jì)算- 51 -5.2.1水面線計(jì)算工況及計(jì)算條件- 51 -5.2.2判斷水面線的類型- 51 -5.2.3水面曲線的計(jì)算- 52 -5.2.4摻氣水深的計(jì)算- 54 -第六章 無壓洞段結(jié)構(gòu)計(jì)算576.1位移法求解節(jié)點(diǎn)位移

10、原理576.2計(jì)算簡圖與荷載576.2.1計(jì)算簡圖576.2.2荷載576.2.3位移未知量的確定586.2.4荷載計(jì)算586.3無壓段配筋計(jì)算68第七章 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)737.1 襯砌的分縫737.1.1橫向變形縫737.1.2襯砌的施工縫747.2 隧洞灌漿747.2.1回填灌漿757.2.2固結(jié)灌漿757.3 隧洞的排水75附錄1 開題報(bào)告78華北水利水電大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告78附錄2 設(shè)計(jì)任務(wù)書811.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)目811.1.1設(shè)計(jì)目的811.1.2設(shè)計(jì)任務(wù):811.2 設(shè)計(jì)成果及要求821.2.1設(shè)計(jì)說明書821.2.2 設(shè)計(jì)圖紙831.3 時(shí)間安排83附錄3 畢業(yè)設(shè)計(jì)

11、指導(dǎo)書842.1樞紐布置842.2 泄洪隧洞設(shè)計(jì)842.2.1 泄洪隧洞結(jié)構(gòu)布置及水力計(jì)算842.2.2 襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算842.2.3 隧洞進(jìn)、出水口設(shè)計(jì)842.2.4 隧洞排水、灌漿布置85附錄4 Gravity Dam85重力壩87 摘 要河海流域大清河北支流拒馬河上的片上水庫是一座大（二）型綜合利用水利工程。水庫總庫容7.16億立米，死庫容0.44億立米，可進(jìn)行防洪、興利的調(diào)節(jié)庫容6.72億立米。庫區(qū)兩岸主要為輝綠巖，輝綠巖分布高程只在局部地段低于庫水位（即沈家閹村西的南水溝一帶）,170m以下不存在滲漏問題。本區(qū)構(gòu)造，普遍發(fā)育有兩組構(gòu)造裂隙，一組為走向北東70度左右，一組為走向北西300

12、-340度，均為高角度裂隙。導(dǎo)流泄洪洞沿洞線周圍巖石厚度大于三倍的開挖洞徑，出口段已經(jīng)避開塌滑體的東邊界，沿線巖層巖性主要是灰?guī)r（局部變質(zhì)成大理巖）夾絹云母片巖，巖石較為堅(jiān)硬。1隧洞設(shè)計(jì)應(yīng)先對(duì)基本資料進(jìn)行分析。對(duì)隧洞的任務(wù)及該處的地質(zhì)情況、地形、河流附近的水文氣象特征、材料以及對(duì)外交通狀況進(jìn)行大致分析。2是根據(jù)隧洞的洞線的選擇原則，并結(jié)合本工程的實(shí)際條件進(jìn)行洞線位置的確定，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、地形、水文、施工等條件，并結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較，求定出符合當(dāng)?shù)貤l件的洞型及布置方案，最終確定出兩個(gè)方案：（1）無壓隧洞方案，（2）有壓隧洞方案。本設(shè)計(jì)是無壓隧洞方案的設(shè)計(jì)。另對(duì)隧洞的總體布置，以及相應(yīng)的水力計(jì)算

13、與結(jié)構(gòu)計(jì)算在下文明確給出。并擬定細(xì)部構(gòu)造。保證設(shè)計(jì)合格完成 關(guān)鍵詞 ： 片上水庫 水力計(jì)算 結(jié)構(gòu)計(jì)算 細(xì)部構(gòu)造 Abstract Pianshang reservoir is a large (two) comprehensive water control project in the River basin ,the Qing north fork fork from the ma river.The total reservoir capacity of 716 million cubic meters of dead storage of 044 million cubic meter

14、s, can be flood control, Hennessys adjustment capacity of 672 million cubic meters. Reservoir area of cross-strait mainly diabase, diabase distribution of elevation just below the reservoir water level in the local section, 170m below the leakage problem. Construct of the area, widely developed in t

15、he two sets of tectonic fissures, a group toward the north-east about 70 degrees, a group of 300-340 degrees toward the northwest, are high-angle cracks.Diversion spillway tunnel along the tunnel line of the surrounding rock thickness greater than three times the excavation hole diameter and outlet

16、sections to avoid the eastern boundary of the landslide body, along the rock lithology is limestone (local metamorphism into marble) folder sericite schist, rock hard. 1 The tunnel design should be the basic data for analysis. Roughly analyze the task of the tunnel and the departments geological con

17、ditions, topography, near the rivers hydrological and meteorological characteristics, materials and external transport situation. 2. According to the principle of selection of the hole in the line of the tunnel, combined with the actual conditions of the project to determine the location of the hole

18、 line, according to local conditions, such as geology, topography, hydrology, construction, combined with the technical and economic comparison, find the prescribed in accordance with local conditions hole type and layout programs, and ultimately identified two options: (1) free-flow tunnel program,

19、 (2) the pressure tunnel program. This design is the design of free-flow tunnel program.The overall arrangement of tunnel, and the corresponding hydraulic calculation and structural calculation as expressly stated below. And for detail structure. To ensure design completedKeywords: reservoir hydraul

20、ic calculation calculation of the structure The detailed structure第一章 基本資料 1.1 流域概況 片上水庫是河海流域大清河北支流拒馬河上的一座大（二）型綜合利用水利工程。水庫總庫容7.16億立米，死庫容0.44億立米可進(jìn)行防洪、興利的調(diào)節(jié)庫容6.72億立米。 拒馬河發(fā)源于河北省淶源縣，流經(jīng)淶源、易縣、淶水山峽地區(qū)，至北京房山縣張坊鎮(zhèn)流入平原，并分南北兩支。南拒馬河經(jīng)淶水至北河店與易水匯流至新城白溝鎮(zhèn)，北拒馬河匯合胡良河、琉璃河后在涿州縣東茨村入白溝河，往南流至白溝鎮(zhèn)匯合南拒馬河后為大清河。拒馬河位于太行山東麓，流域面積約10

21、000km2。地形特點(diǎn)，西部為山區(qū)，流域面積約5000km2，東部為平原。山區(qū)多為石質(zhì)山區(qū)，植被較少，坡度較陡。僅上游淶源以上分水嶺處于黃土高原邊緣地區(qū)。平原河槽較窄，坡度很緩。本流域且為華北暴雨中心所在，因此洪水大，危害較為嚴(yán)重。本工程可為東部平原房、淶、涿灌區(qū)的一百多萬畝農(nóng)田灌溉、北京生活及工業(yè)用水提供水源。1.1.1氣象本流域處于山區(qū)，夏季炎熱多雨。附近張坊站平均年降雨量740mm，年平均氣溫約為11.6，年內(nèi)氣溫變化較大，最高溫度達(dá)43.5，最低溫度-26。降雨主要集中在七、八月份，多年平均降雨量470mm，占全年降雨量的65%，七、八月降雨又主要集中在幾次暴雨上，特點(diǎn)是強(qiáng)度大，雨量集

22、中。由于天氣系統(tǒng)及地形抬升的相互影響，張坊上游的紫荊關(guān)一帶極易形成暴雨，如1950年8月上旬、1955年8月中旬、1956年、1963年8月上旬均出現(xiàn)日降雨量大于100mm的暴雨。暴雨過程一般為2-3天。1.1.2洪水本流域洪水均為暴雨洪水，主要發(fā)生在七、八月份，一次洪水歷時(shí)5天左右。較大洪水多是單峰型，陡漲陡落，雙峰或多封不多，且為小水年。據(jù)實(shí)測20年資料統(tǒng)計(jì)，洪峰流量最大為9920m3/s（1963年），最小洪水為45m3/s（1965年）相差220倍。三天洪量最大為5.67億立米（1963年），最小洪量0.08億立米（1965年）相差77倍（實(shí)測洪水系表列從略）。本流域調(diào)查到的最大洪水為

23、1801年，經(jīng)計(jì)算得洪峰流量為20000m3/s?？紤]到下游為寬闊平原，并有京廣鐵路經(jīng)過，大壩為土壩等情況，取19000m3/s作為校核大壩的校核洪水，以校核水位190.1m，取11400m3/s作為設(shè)計(jì)洪水流量，相應(yīng)水位186.8m，依次選定泄水建筑物尺寸。洪水實(shí)測資料中，以1963年最大，1956年次之，洪峰流量分別為9920m3/s和4200m3/s，以1963年、1956年的的平均概化過程線為典型，按洪峰流量比值放大計(jì)算得設(shè)計(jì)洪水、校核洪水過程線（見圖1.1）。圖1.1 片上水庫設(shè)計(jì)、校核洪水過程線1.1.3 年徑流按規(guī)劃，本水庫上游擬建紫荊關(guān)水電站，系跨流域水電站。年徑流按紫荊關(guān)-張

24、坊站區(qū)間的徑流量計(jì)算，紫-張區(qū)間年徑流量最大為14.55億立米（1956-1957年），最小為1.27億立米（1965-1966年），相差11倍，1951-1970年19年系列平均值為5.74億立米。1.1.4 泥沙 本流域泥沙主要集中在汛期，汛期沙量占全年的99%。據(jù)實(shí)測資料計(jì)算，紫-張區(qū)間多年平均輸沙量為46萬噸，推移質(zhì)占總沙量的20%。經(jīng)計(jì)算，紫荊關(guān)水電站建成后，本水庫多年平均來沙量為55萬噸。1.2特征水位及庫容1.2.1設(shè)計(jì)洪水考慮到本水庫應(yīng)有一定的防洪庫容以攔蓄洪水，若降低洪水位對(duì)防洪、興利效益大為不利，而若提高洪水位，可能降低京-原鐵路標(biāo)準(zhǔn)或進(jìn)行局部改建，協(xié)調(diào)二者，本水庫設(shè)計(jì)洪水

25、位定位186.8m（P=1%）。1.2.2校核洪水京-原鐵路在拒馬河左側(cè)穿越，有十余座橋涵通過庫區(qū)，橋梁高程最低者為190.44m，墩頂高程為190.26m?？紤]在校核洪水時(shí)不影響鐵路正常通車，校核洪水定位190.1m（P=0.1%），相應(yīng)庫容為7.16億立米，壩頂高程192.0m（僅供設(shè)計(jì)參考）。1.2.3死水位本水庫為綜合利用水利樞紐，死水位確定應(yīng)考慮工業(yè)、給水、灌溉、發(fā)電等用水要求。工業(yè)給水保證程度要求較高，工業(yè)給水隧洞進(jìn)口高程已定為125.0m，本水庫電站擬采用的抽水蓄能機(jī)組，水輪機(jī)最小工作水頭為28m，灌溉用水，為了盡量利用水庫水量，希望取水口高程低些。考慮以上各用水部門要求，死水位

26、定為130.0m。1.2.4汛限水位遇1955年洪水限泄1300m3/s時(shí)，洪水不漫灘；遇1963年洪水限泄3000m3/s，不超過現(xiàn)有河道行洪能力；遇到校核洪水時(shí)，限泄最大流量7000m3/s；當(dāng)水位達(dá)到190m時(shí)，相應(yīng)最大泄量為18000m3/s。根據(jù)上述分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)洪水過程線，調(diào)洪計(jì)算按分級(jí)控制確定防洪庫容，求得設(shè)計(jì)洪水位以下防洪庫容2.98億立米，設(shè)計(jì)洪水位至190m為強(qiáng)迫庫容0.56億立米。因此，防洪總庫容為3.54億立米，相應(yīng)汛限水位為168m。在上述標(biāo)準(zhǔn)下，本水庫能使中小洪水盡可能攔蓄，削減洪峰47-70%削減洪量20.8-32.5%。1.3興利調(diào)節(jié)防洪、興利總庫容6.72億立

27、米，其中防洪庫容3.54億立米，汛期可以進(jìn)行興利調(diào)節(jié)的庫容3.18億立米，考慮淤積后，汛期興利庫容為3億立米。根據(jù)規(guī)劃，本水庫工業(yè)需水4.0m3/s。農(nóng)業(yè)灌溉毛定額按400m3/畝計(jì)算。水庫蒸發(fā)損失350萬立米/年。徑流調(diào)節(jié)依據(jù)紫-張區(qū)間多年實(shí)測徑流量（水庫多年平均來水量為6.01億立米），加上紫荊關(guān)水電站汛期棄水量（多年平均棄水量為0.27億立米），進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。時(shí)歷法求得調(diào)節(jié)流量保證曲線及平、枯水年調(diào)節(jié)流量如圖1.2及表1.1所示。圖1.2 片上水庫流量保證率曲線表1.1 調(diào)節(jié)流量表標(biāo)準(zhǔn)毛調(diào)節(jié)流量秒立米折合毛水量億立米凈調(diào)節(jié)水量億立米工業(yè)用水量億立米灌溉用水量億立米平水年14.74.634

28、.531.263.27枯水年10.53.313.211.261.95按表1.1調(diào)節(jié)后，平水年可用于灌溉的水量為3.27億立米，按毛灌溉定額400立米/畝計(jì)算，可灌溉82萬畝，遇到枯水年，則可灌溉49萬畝。1.4 汛后最高蓄水位 根據(jù)調(diào)節(jié)計(jì)算后分配給灌溉的用水量，結(jié)合各月用水比例（表1.2），進(jìn)行用水的月分配。在9-11月內(nèi)灌溉用水量不大，一般天然來水略大，故水庫可一回蓄一部分。在4-6月份灌溉用水較多，屆時(shí)天然來水較小，水庫水位則逐漸下降，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在19年中有10年消落到死水位，其他年份則高于死水位。對(duì)每年汛后水位也有高有低，見表1.3。表1.2 各月灌溉用水比例表月份678910111212

29、345全年比例%20120808000122020100表1.3 最高蓄水位出現(xiàn)的次數(shù)表最高蓄水位/m185m以上184m以上180m以上179m以上172m以上19年中出現(xiàn)的次數(shù)12467從表1.3可知蓄水位：在180m以上，多年中出現(xiàn)的次數(shù)很少，占19年的21%（即不足5年一次），在179m以上，多年中出現(xiàn)的次數(shù)較多，占19年的32%（即近3年一次）后者亦即相應(yīng)提高了水庫蓄水的保證程度，也不會(huì)影響水庫興利的效益。因此選定汛后最高蓄水位179m是適宜的，相應(yīng)汛后興利庫容為4.74億立米，其中防洪、興利共用庫容1.58億立米。1.5 水電站1.5.1灌溉給水電站片上水庫庫容較大，發(fā)電隧洞較短，

30、具有修建水電站的有利條件。另一方面，由于水庫的興利任務(wù)，主要是農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)給水，所以發(fā)電服從灌溉和給水，在灌溉和工業(yè)引水出口各修建一座水電站，利用灌溉和工業(yè)供水發(fā)電。灌溉給水電站為季節(jié)性發(fā)電，引水流量33m3/s，采用2臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量1.6萬千瓦。由于庫水位變化較大，汛后最高蓄水位186.8m，死水位130m，電站尾水位為105.0109.6m，水頭變化范圍大，在最大最小水頭時(shí)，采取提高轉(zhuǎn)速或增大機(jī)組容量等措施來解決給水發(fā)電問題。1.5.2工業(yè)給水小電站工業(yè)給水結(jié)合發(fā)電，引水流量為4m3/s，裝機(jī)2臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量2500千瓦，電站尾水高程為110.3m。由于水頭變化范圍較大，當(dāng)庫水位

31、在149m以下時(shí)，機(jī)組受最小水頭限制不能運(yùn)行，工業(yè)用水用旁通管下泄，機(jī)組可在這時(shí)進(jìn)行檢修。當(dāng)庫水位在149m以上時(shí)，機(jī)組均能正常運(yùn)行。小電站年發(fā)電量約1400萬度，設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)約5600小時(shí)。1.6水庫淤積淹沒及滲漏1.6.1水庫淤積 片上水庫為河道型水庫，庫水位變幅大，回水末端變化范圍大長，來沙量少，而且主要集中在汛期，多年平均含沙量約1kg/m3，庫區(qū)河道縱坡約為2.5%。由于庫水位變幅大，使入庫沙量不易集中落淤，參考大伙房豐滿等河道型水庫淤積形式，本水庫定為帶狀均勻淤積，認(rèn)為淤積前后的河底比降基本不變，壩前淤積高程按異重流淤沙量確定。水庫淤積按50年考慮，上游紫荊關(guān)水庫未修建前，入庫

32、沙量按片上水庫全流域來沙量計(jì)算，紫荊關(guān)水庫修建后，按紫荊關(guān)-片上區(qū)間來沙量加上紫荊關(guān)出庫沙量計(jì)算，本次計(jì)算按建庫后，前10年全流域來沙量1200萬立米，后40年紫荊關(guān)建庫后，片上水庫來沙量為2500萬立米，則50年淤沙量為3700萬立米，并根據(jù)各高程的淤積量，修改庫容曲線，見圖1.3。圖1.3 片上水庫水位庫容、面積曲線推移質(zhì)由于缺乏實(shí)測資料，參考大伙房等水庫，采用推移質(zhì)輸沙量占總沙量的20%，其淤積范圍分配80%在尾部段，20%淤積在有效庫容內(nèi)。1.6.2水庫淹沒水庫主要由基巖組成，第四紀(jì)堆積物不多，故沒有坍岸及浸沒問題，水庫兩岸沖溝發(fā)育，溝內(nèi)均有居民點(diǎn)分布，耕地主要分布在階地上和沖溝邊。庫

33、區(qū)每人平均耕地0.75畝，農(nóng)作物主要是玉米，其次是小麥、谷子、白薯等。沿庫區(qū)左岸有京原鐵路，張坊至浦洼公路和輸電線等穿過。水庫淹沒面積在校核洪水位190m時(shí)為20km2，汛期最高蓄水位179m時(shí)為16.3km2。初步調(diào)查，需移民12000人，淹沒耕地8900畝，淹沒公路約30km，輸電線約50km。1.6.3 庫區(qū)滲漏問題在右岸，沿庫邊有輝綠巖墻從付壩埡口向上游一直延伸到六渡村對(duì)岸，自然形成了庫區(qū)良好隔水墻，輝綠巖分布高程只在局部地段低于庫水位（即沈家閹村西的南水溝一帶）。170m以下不存在滲漏問題，170m以上與庫水接觸范圍較短，約為400-500m，滲徑約為3km，水頭壓力小，因此滲漏是很

34、微小的。在左岸，存在庫內(nèi)灣子溝向庫外鄰谷的滲漏問題。從灣子溝地下水位看，溝的上游高于下游，補(bǔ)給河水，其次灣子溝與鄰谷之間分水嶺寬度約3-5km，山體內(nèi)有北東壓向性南水溝斷層帶及部分夾有片巖的直立巖層存在，可起阻水作用，加之本區(qū)溶巖不發(fā)育，因此向鄰谷不會(huì)產(chǎn)生大面積滲漏，沿局部裂隙的滲漏量較微小。總觀，庫區(qū)滲漏性質(zhì)屬局部巖溶裂隙性滲漏，但量較小，不致嚴(yán)重影響水庫蓄水和效益。1.7 工程地質(zhì)條件1.7.1地質(zhì)條件本區(qū)除第四系地層外，均為中震旦系，霧迷山組地層（Z2w），分層、厚度及巖性見表1.4。此外尚有燕山期輝綠巖墻侵入體。表1.4 地層厚度及巖性編號(hào)巖性厚度/m相應(yīng)壩區(qū)分層編號(hào)備注Z52w板狀、

35、厚層狀白云巖夾少量頁巖、石英巖、底部為雜色石英礫巖400Z42w厚層白云巖180-200Z32w硅質(zhì)條帶灰?guī)r夾硅質(zhì)白云巖220-250Z22w硅質(zhì)條帶狀、斑點(diǎn)狀白云質(zhì)灰?guī)r（局部變質(zhì)成大理巖）夾絹云母片巖（在與輝綠巖接觸處滑石化）300-400Z2wZ2wZ2w本層為壩基地層Z12w厚層硅質(zhì)白云巖約250編號(hào)巖性厚度/m相應(yīng)壩區(qū)分層編號(hào)備注Z52w板狀、厚層狀白云巖夾少量頁巖、石英巖、底部為雜色石英礫巖400Z42w厚層白云巖180-200Z32w硅質(zhì)條帶灰?guī)r夾硅質(zhì)白云巖220-250 Z22w 硅質(zhì)條帶狀、斑點(diǎn)狀白云質(zhì)灰?guī)r（局部變質(zhì)成大理巖）夾絹云母片巖（在與輝綠巖接觸處滑石化）300-400

36、Z2wZ2wZ2w本層為壩基地層Z12w厚層硅質(zhì)白云巖約250輝綠巖和片巖透水性甚微，是本區(qū)相對(duì)隔水層。本區(qū)構(gòu)造，普遍發(fā)育有兩組構(gòu)造裂隙，一組為走向北東70度左右，一組為走向北西300-340度，均為高角度裂隙。本區(qū)地震烈度，根據(jù)中科院地質(zhì)研究所鑒定為度。1.7.2工程等級(jí)及地震烈度本工程等別為大二型，主要建筑物：攔河壩、溢洪道、隧洞、廠房、引水洞為2級(jí)建筑物。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇。本區(qū)基本地震烈度為7度，設(shè)計(jì)烈度提高1度，按8度考慮。正常情況，計(jì)算風(fēng)速選用25m/s，校核情況計(jì)算風(fēng)速選用18m/s。水庫吹程采用2.5km。1.8壩址工程地質(zhì)條件（1）河床覆蓋層河床寬

37、600余米為第四系沖積砂卵石層所覆蓋，厚度一般為15-28m，以卵石層為主。地下水位高程一般105-106m。7個(gè)孔的抽水試驗(yàn)資料，滲透系數(shù)K最小為24.07m/晝夜，最大739.66m/晝夜，一般為200-500m/晝夜，應(yīng)作防滲處理。另外，在砂卵石層中，有砂質(zhì)黏土基細(xì)沙夾層，高程一般89-91m，厚度1.5-1.8m，這些夾層順河方向延伸稍長，以窄條帶狀分布在河床西側(cè)漫灘邊緣。右岸發(fā)現(xiàn)有含碎石卵石的砂質(zhì)黏土層，屬巖石的風(fēng)化殘積層，范圍不廣，厚度一般1-2m，一般位置較深，因此對(duì)壩體穩(wěn)定影響不大，但應(yīng)摸清具體分布范圍，以便確定處理措施。（2）巖溶、滲漏問題從巖性看，本區(qū)灰?guī)r均系硅質(zhì)和白云質(zhì)灰

38、巖（白云巖），結(jié)晶程度較好，相對(duì)不易被溶蝕。據(jù)鉆孔資料分析，本區(qū)巖溶發(fā)育，一是在壩址區(qū)高程70-90m較多發(fā)育，二是在片巖層的上下層面處較多發(fā)育，但溶洞很少，也很小。深層巖溶問題是不存在的，主要表現(xiàn)為巖溶裂隙。據(jù)壓水試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)，單位吸水量算術(shù)平均值為3.2升/分，大值平均值為14.5升/分。說明壩基巖石透水性大，對(duì)壩基滲漏是不利因素。但在壩下基巖中第2層絹云母片巖，隔水性好，又是防滲的有利條件。據(jù)鉆孔資料，第2層絹云母片巖在壩下普遍分布，只有厚度變化的差別（厚度3-7m）沒有間斷現(xiàn)象。因此順河斷層是不存在的。據(jù)野外及鉆孔資料分析，第2層絹云母片巖，在壩基下是穩(wěn)定的連續(xù)的，并具有良好的隔水性。

39、河床右岸部分，第2層片巖厚度相對(duì)較薄，約3m作左右。在砂卵石層下，第2層片巖出露部分風(fēng)化較嚴(yán)重，帷幕灌漿線應(yīng)稍靠上游，且應(yīng)伸入基巖內(nèi)3-5m，在片巖新鮮處與其相接。兩岸帷幕灌漿處理深度，據(jù)壓水試驗(yàn)資料，左岸應(yīng)20-60m（伸入基巖中），右岸巖石透水性較小，處理深度可取25m。（3）地下水動(dòng)態(tài)據(jù)地下水位觀測，壩址區(qū)地下水位坡降較小，在右岸為地下水補(bǔ)給河水。但左岸地下水有一“凹陷帶”，從鉆孔資料看，主要是因?yàn)樵摱螢楣藕哟仓髁骶€部位，砂礫石層中孤石較多，因而透水性大，致使該段地下水位稍低?？紤]兩岸地下水位較低，一般工程在106-110m左右，因此存在繞滲問題，建議適當(dāng)向兩岸適當(dāng)延長帷幕線，以減少繞滲

40、量。特別是右岸，為防止?jié)B流改變工程地質(zhì)條件，建議筑壩帷幕與溢洪道帷幕相接，使其連成一體。（4）左岸崩坡積物的工程地質(zhì)條件左岸壩肩部分，分布有一崩坡積物，順河方向長約1000余米，寬約120余米，表面以30坡傾向河谷。在高程140米處厚度最大，約47米，以上逐漸變薄。坡積物下基巖地形呈階梯狀。坡積物主要為土、碎石及大塊石，從表層坑井看，土的含量較多，約占50%形成圖夾碎石和塊石，碎石、塊石不起骨架作用，只局部地段塊石較多。經(jīng)試驗(yàn)分析知，屬中等失陷性，浸水下沉問題不嚴(yán)重，但厚度較大，總下沉量也是不小的。野外試驗(yàn)變形模量值（算術(shù)平均值）為681kg/cm2，壓縮性不嚴(yán)重。滲透系數(shù)為10-3cm/s，

41、下部透水嚴(yán)重。因此筑壩時(shí)可以不挖除，但必須做好防滲處理以免蓄水后因滲漏惡化其工程地質(zhì)條件。1.9 其他建筑物的工程地質(zhì)條件1.9.1埡口付壩埡口，在壩高192m高程處，谷寬230m，谷底寬60m，谷底高程141.0m。谷底有砂質(zhì)黏土覆蓋，厚度6-8m。在谷底右側(cè)沿?cái)鄬佑休x綠巖墻侵入體，走向?yàn)楸蔽?30-340度，傾向南西，傾角80度，寬52m。輝綠巖風(fēng)化嚴(yán)重，全風(fēng)化帶約10m，半風(fēng)化帶15m左右。輝綠巖中可見有緩傾角壓扭性破碎帶，并發(fā)育有一組緩傾角裂隙，走向北東20-50度，傾向東南，傾角16度。輝綠巖與灰?guī)r接觸處透水性大，并可見溶蝕現(xiàn)象，東側(cè)較差，單位吸水量0.09-4.3升/分，西側(cè)稍好，

42、單位吸水量為0.05升/分。埡口在高程145-157米處分布有兩層片巖，下邊一層已滑石化，極軟弱，遇水崩解。埡口為一斷層，此處承載力低，抗滑性能較低，不利地質(zhì)條件比較集中，修建高大的砼溢洪道是不利的，而在此修建土石付壩問題不大。但應(yīng)進(jìn)行防滲處理，尤其是灰?guī)r與輝綠巖接觸帶，建議處理深度右側(cè)采用30m，左側(cè)15-20m。1.9.2溢洪道在付壩左側(cè)山坡上開挖布置溢洪道。該地段巖層產(chǎn)狀平緩，微傾向上游，傾角6-10度，地面以下約27m處（高程約129m）有第4層片巖分布，因埋藏較深，對(duì)穩(wěn)定影響不大，該層片巖在溢洪道閘線下游220m處，于溢洪道斜坡段底板下出露，只需局部處理?？傆^，除開挖量大外，溢洪道工

43、程地質(zhì)條件良好，但在閘底板處北西向裂隙較為發(fā)育，為增強(qiáng)地基強(qiáng)度，地基巖石應(yīng)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。因此處山體較?。?60m高程處僅300余米），為防止?jié)B漏，表層20m范圍內(nèi)應(yīng)做防滲帷幕灌漿處理。1.9.3灌溉引水發(fā)電洞該洞位于主壩右岸山脊下部，洞線方向，前段為北西300度，后段為北西278度，在樁號(hào)0+187.5m處為洞線轉(zhuǎn)折點(diǎn)。洞線橫穿緩背斜軸部，巖層產(chǎn)狀平緩，近水平，但巖石新鮮、堅(jiān)硬、完整，透水性小，單位吸水量為0.004-0.008升/分，地下水位高程約110.6-105.6m，低于洞身。該段主要發(fā)育有兩組高傾角裂隙，進(jìn)口段洞頂以上約20m處，有第6層片巖，因距離較遠(yuǎn)，并不影響穩(wěn)定。在斜井段以

44、后至出口，洞頂部位遇第5層片巖，可挖除。在斜井段下部，高程約170m處，洞線穿過第5層片巖，應(yīng)加強(qiáng)襯砌，以防漏水使片巖工程地質(zhì)條件惡化。洞身與壩體最近處（樁號(hào)0+187.5m），巖體厚度約50m，是洞徑的5倍。此處發(fā)育有北西裂隙，同時(shí)考慮水頭較大（約0.7MPa），為防止漏水，此段加厚襯砌，并壩體設(shè)計(jì)時(shí)，考慮排水措施，以免影響壩體穩(wěn)定。進(jìn)出口洞臉均為巖石邊坡，工程地質(zhì)條件是良好的。1.9.4導(dǎo)流洞該洞位于右岸，工程地質(zhì)條件與發(fā)電洞基本相同，在樁號(hào)0+360-560段，洞頂約15-10m處，分布有第6層片巖，及在樁號(hào)0+770-1+050段，第4層片巖與洞頂相交或在洞頂以上約10m處分布。特別是

45、在樁號(hào)0+770-0+800段，有北東向高角度裂隙密集帶，巖層產(chǎn)狀近水平，對(duì)洞頂穩(wěn)定不利，山巖壓力可能大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)措施。1.9.5工業(yè)給水洞位于左岸，洞線方向北西313度。洞身位于地下水位以上，巖層產(chǎn)狀近水平，但新鮮完整，多與洞線近垂直，影響較小，但進(jìn)口為崩坡積物，其內(nèi)摩擦角為27度，應(yīng)做好洞口左右兩側(cè)邊坡的襯砌保護(hù)，以免在水下坍塌，影響給水管路的正常運(yùn)行。1.10筑壩材料與其他數(shù)據(jù)1.10.1土料及砂石料1）儲(chǔ)量土料，壩上下游均有料場，上游料場儲(chǔ)量141.89萬立米，運(yùn)距1.2km，有效土層厚度2-5m；下游料場儲(chǔ)量263.85萬立米，運(yùn)距2km，有效土層厚度一般約3-4m。砂石料，

46、料場主要在壩下游，總儲(chǔ)量為4751.2萬立米，其中包括上游料場儲(chǔ)量89.5萬立米（占總儲(chǔ)量的1.9%）。平均運(yùn)距12km。土料及砂石料儲(chǔ)量均滿足需要。2）質(zhì)量土料質(zhì)量，據(jù)現(xiàn)有試驗(yàn)資料，大部分為中壤土，少量為輕壤土及重壤土，部分含有少量僵石，符合筑壩要求。但在埋藏深度2m以下的部分土料含水量大于20%，應(yīng)合理布置開采，以減少翻曬工作量。砂礫料質(zhì)量，根據(jù)試驗(yàn)資料，東莊料場較差，含泥量達(dá)24%且缺少中間粒徑，級(jí)配欠佳，壓實(shí)性差，使用時(shí)應(yīng)注意采取措施。總的看來，各料場砂礫料的中間粒徑略少，含砂量大，加權(quán)平均值為69%。大于150mm的顆粒多者約占13.4%。上壩時(shí)礫料集中現(xiàn)象難于避免，應(yīng)考慮此情況下的

47、滲透穩(wěn)定性或采取相應(yīng)措施。（3）砼骨料及塊石料河床砂卵石作為砼骨料，其質(zhì)量，粗骨料符合要求，多為堅(jiān)硬的火成巖及灰?guī)r，渾圓度較好；細(xì)骨料一般偏細(xì)，且量缺少，開采時(shí)勢必棄料量所占比例較大。建議采用壩下游鐵索崖一帶為砼骨料場，擬開采量為65萬立米。壩體護(hù)坡塊石料：在壩上游兩岸，西溝及下游鐵索崖一帶均可開采。以鐵索崖一帶較好，多系厚層，相對(duì)完整。其他地方因夾片巖及薄層，相對(duì)利用率較低。（4）筑壩材料技術(shù)指標(biāo)土料初始孔隙水壓力系數(shù)B=0.3，凝聚力c=14.0kPa，堆石孔隙n=0.33，變形模量68.1MPa，其余指標(biāo)見表1.5.表1.5 心墻壤土及砂礫料的設(shè)計(jì)指標(biāo)筑壩材料名稱容重（kn/m3）內(nèi)摩擦

48、角（度）滲透系數(shù)K（cm/s）d（干）s（濕）b(飽和)f（浮）水上水下土料16.719.320.310.322.520.5110-6砂礫料（壩體）19.620.622.112.13532110-2堆石體19.64037砂礫料（壩基）19.622.112.132110-31.10.2 其他數(shù)據(jù) 溢洪道閘底板摩擦系數(shù)采用0.6，凝聚力取60kPa。閘基允許應(yīng)力采用6MPa。隧洞巖石堅(jiān)固系數(shù)=4，單位彈性抗力系數(shù)K0=2kN/cm3，彈模E=4105 kn/cm2。1.10.3樞紐主要技術(shù)指標(biāo)樞紐主要技術(shù)指標(biāo)見表1.6、1.7。表1.6 水庫特征值項(xiàng)目數(shù)量相應(yīng)尾水位/m下泄流量/m3/s備注壩頂高

49、程/m192.0校核水位/m190.1104.0（壩后）19000千年一遇設(shè)計(jì)水位/m186.8109.6（灌溉電站后）11400百年一遇汛后最高蓄水位/m186.8汛期限制水位/m167.5發(fā)電最低水位/m138.0105.0（灌溉電站后）死水位/m130.0總庫容億/m37.16防洪庫容億/m33.62興利庫容億/m36.09共用庫容億/m32.99死庫容億/m30.44淤沙庫容億/m3汛期興利庫容/億m33.10表1.7 樞紐建筑物序號(hào)擋水建筑物最大壩高/m壩頂長度/m壩型尾水位或地面高程1主壩88.01305.0心墻壩下游無水（河底高程114.0）2付壩59.0200.0斜墻壩下游無水

50、3泄洪、引水建筑物進(jìn)/出口底坎高程/m洞徑或孔口尺寸/m閘門尺寸（孔數(shù)-寬高）建筑物長度/m最大泄量/m3/s4溢洪道171.0/123.010-13.617.639221635.05泄洪洞124.0/117.01116.5（無壓段）11125163300.06導(dǎo)流泄洪洞109.5/105.5有壓段D=6，無壓段6.58.54.94.61361.0520.07發(fā)電引水洞121.5/105.5（最低）D=54.05.042533.08工業(yè)引水洞123.5/110.3（尾水）D=32.43647.04.09電站裝機(jī)容量/千瓦10大電站28000小電站212501.10.4壩軸線河谷斷面圖第二章 樞

51、紐布置2.1壩段、壩線選擇壩段選擇：自上游至下游近6km地段，選擇3個(gè)壩址進(jìn)行比較。上游千河口壩址，采用重力壩型，河谷狹窄，壩體工程量小，但庫容小，不能滿足防洪興利要求；片上壩址下游約2km處風(fēng)葫蘆臺(tái)壩址，存在庫區(qū)漏水，工程量大，投資增加較多，效益相對(duì)增加不大。故此上述二壩址均不適宜采用而舍棄。 片上壩址左岸有深約47m長1km的山麓崩積物，右岸為一單薄山脊，其上游側(cè)的溝內(nèi)為廊破碎帶，向河床部位延伸，河床段寬600余米，由深度為15-30m的砂卵石層覆蓋，河床段基巖中有一連續(xù)性、連續(xù)性都較好的第2層絹云母片巖，厚度最小3m，一般4-5m，可利用其做隔水層。因此選擇片上壩址，采用土壩，且帷幕線選

52、在第2層絹云母片巖出露的地方是比較有利的。但片上壩址河床段壩軸線位置由第2層絹云母片巖出露位置制約，在兩岸部分也受地質(zhì)地形條件的限制，左岸壩頭和坡積物相連，右岸山脊向北東方向延伸，山脊上游面坡度較平緩，下游則較陡。布置主壩右岸壩頭時(shí)，為了避免壩體騎在山脊上，對(duì)主壩穩(wěn)定及沉陷產(chǎn)生不利影響，壩軸線在右岸部分大致與山脊平行，并位于山脊上游側(cè)的坡地上，帷幕灌漿線避開破碎帶，右岸壩頭插在山包微凹處，這樣壩頭較為穩(wěn)定可靠，下游壩腳不致影響布置電站廠房。由于河床段及左、右岸均受地形地質(zhì)條件的限制，壩軸線只能選擇為一條折線。2.2 主壩壩型選擇根據(jù)壩址區(qū)地形地質(zhì)條件及建筑材料情況，比較砼和土壩壩型，采用砼壩，壩基及兩岸開挖量大，砼骨料較缺乏，故適宜采用土壩。土壩又有四種壩型：心墻壩、斜墻壩、斜心墻壩和斜墻+鋪蓋壩。前三種壩，在河床段都利用第2層絹云母片巖出露部分為帷幕線，河床砂礫石覆蓋層用砼防滲墻作防滲處理。左岸坡積物處，帷幕線基本上垂直等高線延伸上山，自坡積物高程115m以上開挖截水槽，回填壤土與主壩防