本科畢業(yè)論文-某水電站首部樞紐可行性設(shè)計(jì)(終稿)

1、西昌學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄1 概述11.1 基本情況11.2 工程任務(wù)和建設(shè)必要性12 水文32.1 水文32.2 水位流量關(guān)系93 工程地質(zhì)113.1 區(qū)域地質(zhì)概況113.2 水庫區(qū)工程地質(zhì)條件113.3 樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件123.4 首部樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件123.5 天然建筑材料134 工程規(guī)模164.1 水利動能計(jì)算164.2 洪水調(diào)節(jié)及防洪特征水位184.3 正常蓄水位擬定184.4 死水位擬定195 工程布置及建筑物205.1 設(shè)計(jì)依據(jù)205.2 樞紐布置235.3 擋水建筑物255.4 泄洪建筑物406 結(jié)語50參考文獻(xiàn)51致謝詞52獨(dú)撰聲明53某水電站首部樞紐可行性設(shè)計(jì)摘 要：該設(shè)計(jì)

2、是盤河口水電站的首部樞紐可行性設(shè)計(jì)。我們根據(jù)水文、泥沙資料確定了該水電站的防洪特征水位，擬定了正常蓄水位、死水位。根據(jù)指導(dǎo)老師提供的地質(zhì)、地形資料確定了該水電站的工程級別，并選擇了混凝土閘壩；壩型尺寸的確定、進(jìn)水閘、沖沙閘、取水口的設(shè)計(jì)都嚴(yán)格按照水工設(shè)計(jì)規(guī)范手冊的相關(guān)規(guī)定；大壩的地基處理按照水工地基處理相關(guān)方法進(jìn)行；大壩的穩(wěn)定分析、滲透計(jì)算都按照水工建筑物中的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行。關(guān)鍵詞：首部樞紐 閘壩設(shè)計(jì) 地基處理 穩(wěn)定分析the feasibility design of first hub for a hydropower stationming-yuan tang yong yang yu-q

3、in zhou abstract: the feasibility design of first hub for pan he kou hydropower station was completed. according to the hydrological data and sediment conditions, the restricted stage for flood prevention of this hydropower station, the normal high water level and dead water level were determined. t

4、his hydropower stations grade of project and the concrete sites dam were selected according to the guidance of geological and topography information that provided by the teacher. the dam type size, inlet sluice, flush sluice and the intakes were designed in strict accordance with the relevant provis

5、ions of the hydraulic design specification manual; the treatment of dam foundation was achieved in accordance with the relevant hydraulic foundation treatment methods; the dams stability analysis and the seepage calculation were calculated in accordance with the experience of the formula of hydrauli

6、c structures.key words: head hinge gate dams design foundations treatment stability analysis 1 概述1.1 基本情況南汀河是怒江左岸的一級支流，發(fā)源于臨滄博尚水庫西側(cè)涼山。臨滄市位于云南省西南部，東經(jīng)9840 10034，北緯23052502之間，全市國土面積24469 km2。臨滄市東部、東南部與思茅市相鄰，東北部與大理市相連，西北部緊靠保山市，西部和西南部與緬甸接壤。全市南北最大長度約200.4 km，東西最大寬度約176.4 km，全境98為山區(qū)，壩區(qū)僅占2。市政府設(shè)在臨翔區(qū)，距云南省會昆明市公

7、路距離573 km。盤河口水電站位于幸福壩子馬鹿田壩下游盤龍河口河段，本河段水電站開發(fā)受幸福壩子淹沒控制，水電站水庫正常蓄水位以不影響幸福壩子為上限。該河段長13.54 km，集中落差102 m，平均比降約為7.53，河段比降較為均勻，并有耿清公路從右岸通過，宜采用混合式開發(fā)。具有日調(diào)節(jié)性能，該電站設(shè)計(jì)水頭84.5 m，裝機(jī)容量32 mw，多年平均發(fā)電量1.4706億kwh，保證出力0.3012萬kw，多年平均年利用小時(shí)數(shù)4595 h。幸福壩子馬鹿田壩高程在910.000 m930.000 m，最低建筑物高程在950.000 m以上。因此，電站正常蓄水位以不淹沒幸福壩子馬鹿田壩為前提確定為90

8、2 .000 m，正常蓄水位902.000 m以下庫容101.58萬m，調(diào)節(jié)庫容44.13萬m，庫容系數(shù)0.04%，電站具有日調(diào)節(jié)性能，為南汀河梯級規(guī)劃的龍頭水庫馬鹿田水庫。盤河口水電站對外交通目前有二級公路，根據(jù)現(xiàn)場及現(xiàn)有公路狀況，電站對外交通路線：昆明楚雄祥云云縣羊頭巖幸福盤河口水電站，公路總里程約568 km。從昆明祥云為高等級公路；祥云云縣羊頭巖幸福盤河口水電站為二級公路。1.2 工程任務(wù)和建設(shè)必要性1.2.1.開發(fā)任務(wù) 盤河口電站規(guī)劃河段內(nèi)無重大的村莊、工農(nóng)業(yè)設(shè)施，無防洪要求；支流發(fā)育，無大面積壩子，沿江農(nóng)田的灌溉取水可以從支流取水，無灌溉要求。因此，盤河口電站無航運(yùn)、過木等要求；電

9、站為河道引水徑流式開發(fā)，無承擔(dān)下游防洪、灌溉、供水等綜合利用的能力；開發(fā)的任務(wù)單一，河段的開發(fā)任務(wù)是以水力發(fā)電為主要任務(wù)，同時(shí)在開發(fā)建設(shè)過程中兼顧一定的生態(tài)用水。1.1.2.建設(shè)的必要性為了滿足臨滄市20102015年用電負(fù)荷的需求，本次開發(fā)將閑置的水能資源得到充分利用。并且盤河口水電站的建設(shè)符合云南省關(guān)于加快建設(shè)一批中小水電站的戰(zhàn)略決策，同時(shí)也符合臨滄市的能源建設(shè)思路。確保電力建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，使臨滄市的水能資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益，并拉動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。盤河口水電站將成為臨滄市電網(wǎng)的骨干電站，將提供優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的電能，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，建設(shè)盤河口水電站是十分必要的。2 水文2.1 水文2.1

10、.1.流域概況南汀河是怒江左岸的一級支流，發(fā)源于臨滄博尚水庫西側(cè)涼山，河源高程2320 m。南汀河流域面積8097 km2，多年平均流量為201 m3/s。河道長約273 m，天然落差1860m，平均比降6.8，水力資源理論蘊(yùn)藏量平均功率為462.3 mw，年電量為40.5億kwh。南汀河干流沿途流經(jīng)臨翔區(qū)、云縣、永德縣、鎮(zhèn)康縣、耿馬縣及滄源縣。上游由眾溪流匯合而成，過博尚水庫后由南向北流入臨翔區(qū)境內(nèi)，經(jīng)云縣，轉(zhuǎn)向西南流，出云縣后為永德縣與耿馬縣的界河，后為鎮(zhèn)康縣與耿馬縣界河，在耿馬縣孟定農(nóng)場東北進(jìn)入耿馬境內(nèi)，過孟定壩在耿馬縣清水河農(nóng)場以南出境，出境處高程約460 m，入緬甸后匯入薩爾溫江。南

11、汀河自源頭至羊頭巖為上游段，從羊頭巖至河底崗河與干流匯口為中游段，河底崗河匯口至南汀河出口為下游段。從地震動峰值加速度區(qū)劃及外圍地震震中分布圖中可以看出，本規(guī)劃河段處于耿馬一瀾滄強(qiáng)震帶內(nèi)，其外圍被保山一龍陵強(qiáng)震帶、中甸一大理強(qiáng)震帶及思茅一普洱強(qiáng)震帶所包圍。根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的 1:4000000中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(gb18306-2001)確定工程區(qū)地震動峰值加速度為0.2g，對應(yīng)的地震基本烈度為度。本電站開發(fā)河段位于南汀河中游，云縣鎮(zhèn)，擬定的盤河口水電站壩址集水面積為1505 km。廠址以上集水面積為262 km。南汀河流域水見圖2-1。2.1.2.氣象概況南汀河流域氣候類型主體屬

12、南亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，氣候溫和，降雨豐沛，干濕季節(jié)分明，多年平均氣溫1722，降水量年內(nèi)分配不均勻。流域水汽主要來源于西部印度洋的孟加拉灣，其次為南海的北部灣，多年平均降雨量為1502 mm，降雨分布由西南向東北遞減，其變化范圍一般為1200 mm2000 mm。降水量由上游往下游逐漸增大，大文站多年平均降水量為1191 mm，姑老河站多年平均降水量為1894 mm。多年平均氣溫從上游往下游逐漸升高，如上游的臨滄氣象站多年平均氣溫為17.5 。圖2-1 南汀河流域水系圖下游的耿馬氣象站多年平均氣溫為19 ，匯口附近的孟定氣象站多年平均氣溫達(dá)21.7；極端最高氣溫以下游的孟定氣象站最高，為41.

13、2。南汀河及鄰近流域氣象站氣象特征值統(tǒng)計(jì)成果見表2-1。18表2-1 南汀河及鄰近流域氣象站氣象特征值統(tǒng)計(jì)成果表站名測站地理位置降水量(mm)溫度()相對濕度(%)蒸發(fā)量(mm)日照時(shí)數(shù)(h)風(fēng)速(m/s)經(jīng)度緯度高程(m)多年平均6月10月占(%)一日最大年平均極端最高極端最低多年平均最小多年平均最大臨滄1000523531502.4116378.597.47.534.1-1.37261773.42105.31.111974.8.271979.6.11974.1.2永德 991424021606.21270.572.591.97.531.706941810.5 2246.12.1161980

14、.6.301979.5.231986.3.3耿馬992423331104.41338.275.3118.8936.6-3.27881647.3 2207.80.914.71982.6.131979.5.311974.1.2孟定99052334511.41530.480.11491.741.22.28091626.3 2140.50.7252.1.3.徑流南汀河徑流補(bǔ)給來源主要是降水。徑流的年內(nèi)分配與降水量的年內(nèi)分配基本一致，如姑老河站6月10月徑流量占全年徑流量的69.6%，以臨滄氣象站為代表，其同期降水量占全年降水量的75.3。徑流年內(nèi)分配不均勻，汛期比例大，枯期比例小，以大文水文站為例，6

15、月10月徑流量占全年徑流量的67.8。徑流的年際變化比較穩(wěn)定，大文站實(shí)測年平均流量最大值與最小值之比為3.4。隨著流域面積的增加，徑流的年際變化亦越趨穩(wěn)定，姑老河站實(shí)測最大年平均流量與最小值之比為2.6。大文站與姑老河站年徑流頻率計(jì)算參數(shù)值亦反映了此變化規(guī)律。降水量從上游往下游逐漸增大，流域的單位面積產(chǎn)水模數(shù)隨流域面積的增加而增大，例如大文站單位面積產(chǎn)水量為67.2萬m/ km，姑老河站單位面積產(chǎn)水模數(shù)為69.3萬 m/ km。本階段推算電站壩址徑流，主要依靠大文水文站及姑老河水文站的流量資料并參照相似工程的設(shè)計(jì)成果和地區(qū)綜合分析成果來進(jìn)行驗(yàn)證。大文水文站及姑老河水文站皆位于南汀河流域內(nèi)，資料

16、條件較好、系列長，具有較好的代表性，故此次設(shè)計(jì)采用大文水文站及姑老河水文站為參證站。盤河口水電站設(shè)計(jì)年徑流量通過水文比擬法與等值線法兩種方法計(jì)算。并對成果進(jìn)行合理性分析，選擇最優(yōu)方法，即水文比擬法進(jìn)行計(jì)算。壩址徑流計(jì)算：(1)圖表查算法壩址徑流計(jì)算通過查云南省水利廳2007年6月出版的云南省水資源綜合規(guī)劃水資源調(diào)查評價(jià)專題報(bào)告(水資源四級區(qū))及配套降水、徑流深等值線圖，查得盤河口水電站壩址以上多年平均年徑流深為613.6 mm，折算為多年平均流量29.3 m3/s。(2)水文比擬法壩址徑流計(jì)算盤河口電站壩址位于大文站與姑老河站之間，其壩址徑流系列的推求采用大文站與姑老河站徑流系列根據(jù)面積內(nèi)插推

17、求得到，其計(jì)算公式為：q壩 = q姑(q姑q大)/(f姑f大)(f姑f壩) (2-1)將下列各參數(shù)代入公式2-1，即可計(jì)算出盤河口水電站壩址多年平均流量32.7 m/s。q壩 盤河口電站壩址多年平均流量；q姑 姑老河水文站多年平均流量，92.0 m/s；q大 大文水文站多年平均流量，14.0 m/s；f姑 姑老河水文站集水面積，4185 km；f大 大文水文站集水面積，657 km；f壩 盤河口水電站壩址以上集水面積，1505 km；其多年平均月徑流成果見表2-2。分析計(jì)算結(jié)果見表2-3。 表2-2 盤河口水電站壩址多年平均流量成果表 單位 ：m3/s月678910111212345年均流量2

18、5.956.972.661.8 52.4 37.9 23.417.714.3 10.6 8.111.2 32.7 %6.6014.4818.4815.72 13.35 9.65 5.954.503.65 2.71 2.062.86100 表2-3 盤河口水電站壩址設(shè)計(jì)徑流成果表位置流域面積(km)統(tǒng)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)年徑流(m/s)q均值(m/s)cvcs/cv10%50%90% 平均大文65714.00.242.018.413.79.89 10.50姑老河418592.00.222.0 11990.567.292.23盤河口150532.70.222.0 42.232.223.932.7設(shè)計(jì)年徑流

19、年內(nèi)分配采用典型年同倍比放大法分配到日。典型年選取實(shí)測徑流資料完整、徑流年內(nèi)分配符合本地區(qū)的徑流特性、對電站未來運(yùn)行較為不利的年份。經(jīng)分析比較，在姑老河水文站實(shí)測徑流系列中選取1999年6月2000年5月作為豐水代表年(p = 10%)，1996年6月1997年5月作為平水代表年(p = 50%)，1988年6月1989年5月作為枯水代表年(p = 90%)。將3個(gè)典型年的日平均流量縮放后得到本電站壩址的設(shè)計(jì)年徑流日分配過程盤河口水電站壩址設(shè)計(jì)平水年逐月平均流量計(jì)算結(jié)果見表2-4。2.1.4.洪水根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范(sl 44-2006)中的要求，壩址及其上、下游地點(diǎn)具有30年以

20、上實(shí)測資料和插補(bǔ)延長洪水資料，并有調(diào)查歷史洪水時(shí)，應(yīng)采用頻率分析法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水。 表2-4 盤河口水電站壩址設(shè)計(jì)平水年逐月平均流量表 單位： m/s保證率6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月年10%14.951.590.996.649.775.536.124.619.413.810.423.042.250%18.650.488.060.751.141.121.115.514.311.99.24.5632.290%11.536.156.550.341.627.419.614.310.87.465.385.8323.9我們采用姑老河水文站1980年2010年(31年)的洪水資料進(jìn)

21、行頻率分析計(jì)算，推算出姑老河水文站頻率洪水計(jì)算成果。盤河口水電站壩設(shè)計(jì)洪水成果的推求以姑老河水文站頻率洪水計(jì)算成果為基礎(chǔ)，按照面積比的0.5次方搬到壩址。通過計(jì)算得出壩址設(shè)計(jì)洪水成果，見表2-5。 表2-5 盤河口水電站壩洪水成果表 單位： m/s斷面頻率p()0.050.10.20.5123.351020壩址1615 1485 1356 1184 1053 923 826 749 617 484 為滿足盤河口水電站大壩施工要求，施工洪水計(jì)算分期時(shí)段為12月1日翌年4月30日。通過分析計(jì)算得盤河口水電站壩址施工設(shè)計(jì)洪水成果，見表2-6。 表2-6 盤河口水電站壩址施工洪水成果表 單位： m/s

22、壩址頻率p()5 10 20 33.3 姑老河站181 156 128 107 盤河口水電站91.5 78.9 64.7 54.1 2.1.5.泥沙 南汀河干流大文、姑老河站均有泥沙觀測資料。根據(jù)兩站實(shí)測輸沙率系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，南汀河流域泥沙空間分布不均勻，總的趨勢是上游小下游大，大文站含沙量為1.48kg/m，姑老河站為3.24 kg/m。泥沙年內(nèi)變化較大，主要集中在汛期，據(jù)大文站多年 資料系列統(tǒng)計(jì)表明，汛期6月10月沙量占全年沙量的85.4，4月份最小，僅占l；而姑老河站汛期6月10月沙量占全年沙量的90.1，最小月4月僅占0.275。泥沙年際變化大，大文站實(shí)測最大年沙量為119.8萬t

23、(1966年)，實(shí)測最小年沙量為10.35萬t (2003年)，兩者之比為11.6；姑老河站實(shí)測最大年沙量為2450萬t (2000年)，實(shí)測最小年沙量僅為256萬t (1967年)，兩者之比為9.57。經(jīng)計(jì)算，大文站實(shí)測懸移質(zhì)多年平均輸沙量為68萬t，多年平均輸沙模數(shù)為1035 t/k m；姑老河站實(shí)測懸移質(zhì)多年平均輸沙量為1068萬t，多年平均輸沙模數(shù)為2551 t/k m。盤河口水電站壩址處的懸移質(zhì)多年平均來沙量，以姑老河站和大文站的分析成果為依據(jù)，用面積內(nèi)插法推求，考慮到南汀河流域內(nèi)螞蟻堆附近支流頭道水河等屬泥石流高發(fā)區(qū)，則推移質(zhì)按懸移質(zhì)的20計(jì)算，盤河口水電站壩址年輸沙量成果見表2-

24、7。壩址以上流域侵蝕模數(shù)為2267 t/kma。表2-7 盤河口水電站壩址年輸沙量成果表項(xiàng)目懸移質(zhì)(萬t )推移質(zhì)(萬t )總輸沙量(萬t )盤河口水電站284.3256.86341.192.2 水位流量關(guān)系盤河口水電站壩址所在位置無實(shí)測水位、流量資料。壩址水位流量關(guān)系曲線，是根據(jù)河道縱剖面、橫剖面資料，采用水力學(xué)公式計(jì)算，公式如下：q = n-1 r2/3 j1/2a (2-2)式中: q 洪峰流量，m3/s； a 有效過水?dāng)嗝婷娣e，m2； n 河床糙率； r 水力半徑，m； j 水面比降。根據(jù)河道形狀、河床組成、水流情況、邊壁條件，壩址河段選定糙率為0.04。經(jīng)計(jì)算，壩址水位流量關(guān)系曲線見

25、表2-8及圖2-2。表2-8 盤河口水電站壩址、廠址水位流量關(guān)系表壩址廠址斷面匯口以下較窄斷面水位(m)流量(m/s)水位(m)流量(m/s)水位(m)流量(m/s)887.30.00806.550.00802.270.0088826.78075.278034.0488919880844.080447.7890513809112805210891923810252806481892142081145080783589319918127568081265894263181311298091767895333481415688102337896409581520098112974897490981

26、626138123676898576981732848134443 圖2-2 盤河口水電站壩址水位流量關(guān)系曲線本次水位流量關(guān)系受資料條件限制，精度不高，建議在壩址河段進(jìn)行臨時(shí)性的、不同水位級的水位、流量觀測，積累一定資料后，下階段在實(shí)測大比例縱、橫斷面資料的基礎(chǔ)上對水位流量關(guān)系進(jìn)行復(fù)核。3 工程地質(zhì)3.1 區(qū)域地質(zhì)概況南汀河流域處于滇西縱谷山區(qū)之臨滄中山盆地亞區(qū)與保山巖溶中山盆地亞區(qū)地貌單元的交接地帶。工程區(qū)位于南汀河中段，地貌形態(tài)為侵蝕、溶蝕中高山深切峽谷及構(gòu)造斷陷盆地地貌。區(qū)內(nèi)物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，主要表現(xiàn)為河流深切、巖體風(fēng)化、中小型滑坡、崩塌、泥石流等。其中以中上游段兩岸及沖溝兩側(cè)淺表滑坡、

27、崩塌、泥石流較為發(fā)育。幸福鎮(zhèn)兩岸支流及沖溝泥石流較為嚴(yán)重，電站工程區(qū)范圍內(nèi)僅引水系統(tǒng)地表淺部見小型崩塌和滑坡，規(guī)模不大，其余地段物理地質(zhì)現(xiàn)象總體較發(fā)育。本區(qū)地層出露較全，沉積巖除白堊系外其余各時(shí)代地層均有出露；侵入巖、噴出巖及變質(zhì)巖在區(qū)內(nèi)也廣泛分布。工程區(qū)及周圍地層以下古生界瀾滄群：絹云片巖、二云石英片巖、微晶片巖夾變質(zhì)砂巖、變粒巖及第四系沖積、沖洪積、坡積、殘坡積、崩積、泥石流堆積沉積的砂、卵、礫石巖層為主。工程區(qū)大地構(gòu)造單元主要隸屬于昌寧-孟連褶皺帶。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造以北東向的斷裂為主體，其次為北西向的斷裂，以及近南北向斷裂構(gòu)造。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，工程區(qū)地殼運(yùn)動劇烈，地震地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜。根

28、據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(gb18306-2001)，盤河口水電站工程區(qū)的地震動峰值加速度為0.2g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，相對應(yīng)的地震基本烈度為度，區(qū)域穩(wěn)定性較差。3.2 水庫區(qū)工程地質(zhì)條件擬建電站攔河壩最大壩高約21.0 m，規(guī)劃電站無蓄水調(diào)節(jié)庫容，壩前回水長度約2.084 km?；厮秶鷥?nèi)兩岸山體穩(wěn)定，坡度較緩，不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育，右岸振清公路邊坡存在棄、掛渣，水庫蓄水后可能發(fā)生塌滑，對公路可能有一定影響。建議對近壩區(qū)水庫右岸 (公路外邊坡) 進(jìn)行適當(dāng)范圍的擋墻處理，保證公路運(yùn)行安全；擬建水庫區(qū)存在一定的淤積，以上游庫區(qū)段淤積量大，近壩區(qū)較小，對水庫的正常

29、運(yùn)行有一定影響；庫區(qū)未分布有文物古跡、旅游風(fēng)景區(qū)、具開采價(jià)值的礦產(chǎn)，無耕地、民居點(diǎn)，故無淹、浸沒問題及壓覆礦產(chǎn)、移民搬遷問題，不具有誘發(fā)地震條件。庫區(qū)總體工程地質(zhì)條件好。3.3 樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件工程區(qū)位于南汀河中游，引水系統(tǒng)及廠房布置于河流右岸。南汀河屬當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，河谷深切，呈“v”字型，兩岸山體坡陡山高，地勢南北兩側(cè)高中間低，大勢呈東高西低之特征。樞紐區(qū)以構(gòu)造侵蝕中山地貌為主，河谷中為河流侵蝕堆積地貌。巖性僅分布有下古生界瀾滄群 (pzlln) 變質(zhì)巖地層；河床及階地分布沖洪積層；山坡淺表局部分布坡積、坡崩積層。工程區(qū)地處南汀河斷裂構(gòu)造帶內(nèi)，位于東、西支主干斷裂的夾持地帶，距離西支

30、較近，約8 km；東側(cè)邊緣有屬南汀河斷裂的次級組成斷裂總河口斷裂通過；引水隧洞后段有南汀河斷裂西支主干斷裂的次級組成斷裂f12通過，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，根據(jù)地面泉水調(diào)查和工程區(qū)勘探資料，兩岸地下水均高于河水，地下水補(bǔ)給河水，層間地下水的水力聯(lián)系差，巖層富水性弱中等。工程樞紐及庫區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為巖體風(fēng)化、小型滑坡、泥石流等。區(qū)內(nèi)主要不良物理地質(zhì)現(xiàn)象的分布，多集中于引水隧洞區(qū)間的公路沿線人工邊坡、山溝上部山坡及庫區(qū)上游區(qū)外圍，對工程建設(shè)影響較小。3.4 首部樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件壩區(qū)近河床兩岸高度20 m以下段強(qiáng)、弱風(fēng)化基巖出露，兩壩肩處分布第四系坡積含碎石粉質(zhì)粘土薄層，厚度約12 m；河床中分

31、布沖積漂卵礫砂層，厚度15 m17.5 m。壩區(qū)基巖為下古生界瀾滄群上段 (pz1lnc) 變質(zhì)巖，巖性為砂質(zhì)板巖、二云母石英片巖，分布于全壩區(qū)，以f101斷層為界，河床及左岸分布片巖、右岸分布板巖。壩區(qū)共分布有3條斷層，其中：f101寬度約2 m，自壩區(qū)上游的右岸山坡處延伸進(jìn)河，在壩址處沿河床分布，于壩下游側(cè)過河，延伸至左岸山坡，屬級結(jié)構(gòu)面，對壩址工程影響較大的斷層；f102、f103寬度均小于0.3 m，主要見于右岸邊，與f101斷層相交，均屬級結(jié)構(gòu)面，對壩址工程影響較小。壩區(qū)除上述3條斷層外，無其它較大地質(zhì)構(gòu)造，以分布級以下小斷層、擠壓帶及節(jié)理裂隙為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎。左岸壩址上

32、游出露基巖分布一小褶皺，巖層揉皺較明顯，傾角變緩，倒轉(zhuǎn)傾向下游側(cè)，對壩基穩(wěn)定不利。右岸據(jù)公路開挖揭露也分布一小型褶皺，褶皺附近巖體破碎，級結(jié)構(gòu)面的小斷層發(fā)育。壩區(qū)存在壩基及繞壩滲漏，壩基巖體完整性較差、巖(土)體強(qiáng)度偏低、存在滲透穩(wěn)定及抗滑穩(wěn)定問題，建議進(jìn)行防滲處理及壩基固結(jié)灌漿處理。防滲形式可采用帷幕灌漿及上游鋪蓋防滲，灌漿深度須深入弱透水層頂板2 m3 m以下，長度應(yīng)向兩側(cè)山體延長20 m25 m。本工程兩岸壩肩均不存在大面積開挖邊坡情況。兩岸強(qiáng)、弱風(fēng)化基巖出露，巖層傾向有利于邊坡穩(wěn)定，天然穩(wěn)定性較好，故無兩岸壩肩邊坡穩(wěn)定問題。右岸振清二級國防公路通過，為保證公路安全運(yùn)行，開挖邊坡應(yīng)及時(shí)進(jìn)

33、行支護(hù)。3.5 天然建筑材料引水隧洞開挖出的微風(fēng)化至新鮮基巖通過機(jī)械加工后可以作為混凝土的粗骨料?；鶐r主要為薄至中層狀石英片巖，夾變質(zhì)砂巖、板巖等，強(qiáng)度可以滿足要求。可用的洞渣料占35%開挖料(約13萬m) 。經(jīng)地質(zhì)調(diào)查，壩、廠區(qū)南汀河及盤河中天然砂礫料非常豐富，儲量巨大，通過對現(xiàn)場的實(shí)地調(diào)查共查明2個(gè)砂礫石料場，一個(gè)位于首部樞紐附近，另一個(gè)位于廠區(qū)附近。1號天然砂礫料場位于首部樞紐區(qū)的上游，現(xiàn)在為兩個(gè)不連續(xù)的河漫灘沿河分布。河漫灘高程為890.000 m。砂礫料母巖為板巖、片巖及千枚巖，卵礫石含量占55%左右，較堅(jiān)硬的卵礫石以次圓狀扁平狀為主，軟弱的卵礫石以不規(guī)則片狀扁平狀為主。由于受上游沖

34、溝的影響，砂中泥含量高。砂礫料層厚3 m4 m。砂礫料的平均含砂率為28.5，砂的細(xì)度模數(shù)(f.m)為2.60，平均粒徑為0.371 mm，屬中砂，顆粒級配見表3-1和圖3-1。試驗(yàn)成果表明砂礫料的含泥量超標(biāo)(7.3%)，需進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚?。其它主要質(zhì)量指標(biāo)符合作混凝土細(xì)骨料的基本要求。該料場加工過程中需篩選不穩(wěn)定的、巖性較軟的礫石料，同時(shí)對砂料進(jìn)行清洗處理。卵礫石可以用來加工粗骨料，干凈的河床砂及細(xì)礫可以作為細(xì)骨料。2號天然砂礫料場位于4號支洞下游900 m，距廠房1.3 km的南汀河右岸。砂礫料場分布高程810.000 m820.000 m。砂礫料母巖為片巖、變質(zhì)砂巖，卵礫石含量約占50

35、%，卵礫石以次圓狀為主。砂礫料的平均含砂率為29.9，砂的細(xì)度模數(shù)(f.m)為2.63，平均粒徑為0.390 mm，屬中砂，顆粒級配見表3-1和圖3-1。試驗(yàn)成果表明砂礫料的含泥量超標(biāo)(7.7%) ，需進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚?。其它主要質(zhì)量指標(biāo)符合作混凝土細(xì)骨料的基本要求。該料場的加工可以向廠區(qū)及隧洞工程提供粗細(xì)骨料。圖3-1 天然砂礫料顆分曲線圖南汀河中游流域兩岸下游巖耿三級站附近分布良好的建筑石料場田房石料場及光木林石料場。田房石料場，為修建振清公路廢棄石料場，現(xiàn)剩余儲量520萬m,巖性為凝灰質(zhì)灰?guī)r，中至厚層狀，距盤河口水電站廠房約25 km左右，交通便利。在開采時(shí)，由于料場位于臨近公路的高處，

36、開挖時(shí)盡可能選擇靠近山內(nèi)一側(cè)，防止?jié)L石等因素影響公路運(yùn)行。壩址開挖邊坡穩(wěn)定坡比建議值如下：地表覆蓋層及全風(fēng)化巖體邊坡 1:1.2強(qiáng)風(fēng)化巖體邊坡 1:0.751:1.1弱風(fēng)化巖體邊坡 1:0.31:0.5表3-1 天然砂礫料試驗(yàn)成果匯總表取 粗樣 度編 模號 數(shù)顆粒級配細(xì) 平 吸 孔 表 堆度 均 水 隙 觀 積模 粒 率 率 密 密數(shù) 徑 (%) (%) 度 度f.m dm(mm) (g/cm3) (g/cm3)吸水率(%)空隙率(%)表觀密度(g/cm3)堆積密度(g/cm3)粒徑(mm)5.02.5 2.51.25 1.250.63 0.630.315 0.3150.16 0.16篩余百分

37、率(%)1號料 7.35 19.3 20.6 13.0 13.1 16.5 17.5 2.60 0.371 1.3 44.3 2.68 1.51場7.3519.320.613.013.116.517.52.600.3711.344.32.681.512號料 7.30 17.8 21.0 15.6 14.3 13.9 17.4 2.63 0.390 1.8 43.1 2.69 1.52場7.3017.821.015.614.313.917.42.630.3901.843.12.691.52 4 工程規(guī)模4.1 水利動能計(jì)算4.1.1.徑流調(diào)節(jié)計(jì)算盤河口水電站為日調(diào)節(jié)徑流式開發(fā)，徑流調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)采用

38、三個(gè)代表年的日平均流量資料進(jìn)行計(jì)算?；举Y料(1)設(shè)計(jì)保證率根據(jù)小水電水能設(shè)計(jì)規(guī)程(sl 76-2009)和電站供電范圍電力系統(tǒng)的具體情況，盤河口水電站設(shè)計(jì)保證率取90%。(2)徑流系列盤河口水電站壩址徑流采用1960年2009年共49年的徑流系列，壩址多年平均流量為32.7 m/s。通過對長系列徑流過程各年的年平均流量、枯期11月次年5月平均流量和連續(xù)最枯五個(gè)月平均流量分析，綜合選擇豐、平、枯三個(gè)代表年為：豐水年(p=10%): 1999.62000.5平水年(p=50%): 1996.61997.5枯水年(p=90%): 1988.61989.5豐、平、枯三個(gè)代表年的年平均流量分別為42.

39、2 m3/s、32.2 m/s、23.9 m3/s，三年平均流量為32.8 m3/s，與長系列多年平均流量32.7 m3/s相差不大。鑒于盤河口水電站工程為日調(diào)節(jié)徑流引水式電站，徑流調(diào)節(jié)計(jì)算采用三個(gè)代表年日平均流量進(jìn)行計(jì)算。(3)非發(fā)電用水盤河口水電站開發(fā)任務(wù)單一，主要為水力發(fā)電，電站開發(fā)方式為閘壩式開發(fā)，徑流調(diào)節(jié)計(jì)算只需扣除多年平均流量的10%(即3.27 m/s)的生態(tài)用水。(4)出力系數(shù)根據(jù)盤河口水電站擬選水輪機(jī)組的相關(guān)資料，出力系數(shù)暫取8.6。(5)上游水位盤河口水電站為日調(diào)節(jié)徑流引水式電站，由于壩前水位消落深度不大，雖然設(shè)置可消落的死水位，但由于盤河口水電站流量小，運(yùn)行時(shí)上游水位盡量

40、維持在正常蓄水位，徑流調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)，不像一般常規(guī)類似情況上游水位采用正常蓄水位與死水位之間的平均水位，而是上游水位直接采用正常蓄水位，其計(jì)算按日流量來水發(fā)電。(6)庫容曲線根據(jù)本階段實(shí)測1/1000的電站庫區(qū)地形圖量算，盤河口水電站水位容積曲線圖見圖4-1。圖4-1 盤河口水電站水位庫容曲線圖4.2 洪水調(diào)節(jié)及防洪特征水位根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)(gb50201-94)和水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)(dl5180-2003)擬定盤河口水電站工程等別為等小(1)型工程，取水閘、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力鋼管道、主副廠房及升壓站為4級建筑物；尾水邊墻等次要建筑物為5級建筑物。臨時(shí)性建筑物為5級。取水壩按50年

41、一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核。水電站首部確定設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位主要是為了確保首部攔河閘壩的安全。水電站首部樞紐各頻率洪水對應(yīng)洪水位見表4-1。表4-1 盤河口水電站各頻率洪峰對應(yīng)洪水位表設(shè)計(jì)洪水校核洪水消能防沖頻率(%)20.25洪峰流量(m3/s)9231356749洪水位(m)902.600903.600902.150由表4-1可知，盤河口水電站設(shè)計(jì)洪水位為902.600 m，校核洪水位為903.600 m。4.3 正常蓄水位擬定正常蓄水位是水電站水庫的重要特征值，它直接影響整個(gè)工程的規(guī)模以及有效庫容、調(diào)節(jié)流量、裝機(jī)容量、綜合利用效益的指標(biāo)。它直接關(guān)系到工程投資、水庫淹沒損失、移

42、民規(guī)劃以及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等重大問題。現(xiàn)根據(jù)正常蓄水位與綜合利用各水利部門效益間的關(guān)系以及有關(guān)的工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題及水庫淹沒面積情況。經(jīng)調(diào)查，上壩軸線處壩右岸的二級路路面高程為905.000 m左右，庫區(qū)正常蓄水位可到902.000 m左右，而下壩軸線處壩右岸的二級路路面高程僅為895.000 m左右，考慮到公路的安全，庫區(qū)正常蓄水位只能到892.000 m左右。從本電站總體經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，選擇上壩軸線作為推薦的壩軸線。因此，從減少庫區(qū)淹沒、方案經(jīng)濟(jì)性及差額投資收益、減小風(fēng)險(xiǎn)等方面綜合分析，又能合理利用河段水能資源的條件下，推薦盤河口水電站正常蓄水位為902.000 m。4.4 死水位擬定盤河口水電

43、站采用引水式開發(fā)，工程任務(wù)為發(fā)電。水庫死水位應(yīng)在滿足電站開發(fā)任務(wù)要求的基礎(chǔ)上選擇，選擇的死水位既能滿足電站進(jìn)水口取水要求，又能滿足電站進(jìn)行日調(diào)節(jié)的要求。(1)電站進(jìn)水口取水要求根據(jù)水工專業(yè)進(jìn)水口設(shè)計(jì)成果，采用有壓引水，正常蓄水位902.000 m時(shí)，為有壓引水引水隧洞不進(jìn)氣、并能滿足電站滿發(fā)流量過流，進(jìn)水口必須滿足最小淹沒深度，經(jīng)計(jì)算最小淹沒深度為2.36 m，考慮安全因素，取2.5 m，進(jìn)水口孔口尺寸為5 m5 m閘底高程為890.500 m，則死水位應(yīng)不低于898.000 m。(2)日調(diào)節(jié)運(yùn)行要求根據(jù)盤河口水電站的開發(fā)任務(wù)及供電對象的供電要求，需設(shè)置一定的日調(diào)節(jié)庫容，滿足電站進(jìn)行日調(diào)節(jié)的要

44、求，電站枯期按日調(diào)節(jié)方式運(yùn)行，以提高枯季電力供應(yīng)的保證率，緩解枯季電力短缺狀況。日調(diào)節(jié)庫容應(yīng)根據(jù)日調(diào)節(jié)計(jì)算反推，并考慮水庫庫尾泥沙淤積庫容損失等因素。根據(jù)盤河口水電站成庫條件及壩址多年平均來水情況，考慮設(shè)置一定的日調(diào)節(jié)庫容，枯期按日調(diào)節(jié)方式運(yùn)行，以提高枯季電力供應(yīng)的保證率，緩解枯季電力短缺狀況。采用3個(gè)典型年組成的日徑流系列中保證率為90%的日徑流量進(jìn)行日調(diào)節(jié)計(jì)算，按照20 mw、32 mw的調(diào)峰容量調(diào)峰運(yùn)行，可分別工作4 h和2 h，約需32萬m3的日調(diào)節(jié)庫容?？紤]庫容損失及庫尾泥沙淤積庫容損失等因素，為增加電站日調(diào)節(jié)運(yùn)行的靈活性，本階段日調(diào)節(jié)庫容暫按35萬m3左右考慮。按照上述死水位擬定原

45、則及要求，擬定盤河口水電站正常蓄水位為902.000 m，死水位不低于898.000 m，相應(yīng)日調(diào)節(jié)庫容為44.13萬m3。5 工程布置及建筑物5.1 設(shè)計(jì)依據(jù)5.1.1.工程級別和建筑物級別盤河口水電站(即南汀河一級水電站)壩址位于南汀河上，廠址位于盤河左岸，為引水式開發(fā)。裝機(jī)容量216.0 mw，多年平均發(fā)電量1.4706億kwh，裝機(jī)容量年利用小時(shí)4595 h。擋水建筑物最大壩高21.0 m，額定水頭84.5 m，設(shè)計(jì)引用流量44.0 m/s。根據(jù)水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)(dl5180-2003)的規(guī)定，盤河口水電站裝機(jī)容量32.0 mw，工程規(guī)模為小(1)型，工程等別為等，主

46、要建筑物為4級，次要建筑物、臨時(shí)性水工建筑物級別均為5級。5.1.2.洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)永久性水工建筑物級別和結(jié)構(gòu)類型，確定各主要建筑物設(shè)計(jì)保證率和特征水位及相應(yīng)洪峰流量，見表5-1。表5-1 主要建筑物特征水位及流量 建筑物洪水設(shè)計(jì)保證率(%)洪峰流量(m/s)上游水位(m)下游水位 (m)壩址正常蓄水位902.000設(shè)計(jì)洪水位2923902.600891.001校核洪水位0.21356903.600891.872消能防沖建筑物5749902.150890.5765.1.3.地震烈度根據(jù)1:400萬中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(gb18306-2001)，盤河口水電站 (即南汀河一級水電站)工程區(qū)的地震動

47、峰值加速度為0.2g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，相對應(yīng)的地震基本烈度為度。5.1.4.設(shè)計(jì)參數(shù)(1)氣象、水文南汀河流域?qū)俑邅啛釒駶櫄夂?，氣候溫和，降雨豐沛，干濕季分明，多年平均氣溫1722。流域水汽主要來源于西部印度洋的孟加拉灣，其次為南海的北部灣，多年平均降雨量為1502 mm，降雨分布由西南向東北遞減，其變化范圍1200 mm2000 mm。多年平均氣溫從上游往下游逐漸升高，如上游的臨滄氣象站多年平均氣溫為17.5 ，下游的耿馬氣象站多年平均氣溫為19 ，匯口附近的孟定氣象站多年平均氣溫達(dá)21.7 ；極端最高氣溫以下游的孟定氣象站最高，為41.2 。多年平均輸沙量341.19

48、萬t，壩址斷面多年平均徑流量32.7 m/s。(2)地質(zhì)壩區(qū)河流由北西南東流向，河床寬度43 m50 m，河床縱坡小于5%，兩岸山坡體基本對稱，右岸略陡，自然坡度2564，近河床陡峻，為陡坎或陡崖，斷面呈“v”型，地貌單元為構(gòu)造侵蝕斜坡地貌及河床堆積地貌。工程區(qū)位于南汀河中游，引水系統(tǒng)及廠房布置于河流右岸。南汀河屬當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，河谷深切，呈“v”字型，兩岸山體坡陡山高，地勢南北兩側(cè)高中間低，大勢呈東高西低之特征，河流由北東轉(zhuǎn)北北西流向，引水隧洞截彎取直布置。區(qū)內(nèi)海拔最低點(diǎn)為盤河口804 m，最高點(diǎn)為工程區(qū)北側(cè)的山頂1500 m，谷峰高差約700 m。地貌形態(tài)屬淺中等切割中山地貌。樞紐區(qū)巖

49、 (土) 體物理力學(xué)參數(shù)建議值，見表5-2各類壩基巖體力學(xué)參數(shù)建議值、表5-3隧洞圍巖物理力學(xué)參數(shù)建議值。表5-2 各類壩基巖體力學(xué)參數(shù)建議值巖體類別混凝土與巖體抗剪斷及抗剪強(qiáng)度巖體抗剪斷及抗剪強(qiáng)度變形模量e0(gpa)允許承載力r 0(mpa)fc(mpa)f fc(mpa)f 0.71.00.71.00.600.500.60.950.71.20.55462.03.50.70.550.40.60.500.400.400.600.30.50.401.54.01.52.00.450.550.10.20.400.300.300.400.050.100.300.50.30.5表5-3 隧洞圍巖物理力

50、學(xué)參數(shù)建議值圍巖類別密度(g/cm)內(nèi)摩擦角()凝聚力c(mpa)變形模量e (gpa)泊松比單位彈性抗力系數(shù)k0 (mpa/cm)2.52.735400.7c1.52e80.230.2920k0502.42.630350.1c0.30.5e1.50.290.355k0202.430c0.1e0.50.35k055.1.5.壩址確定 5.1.5.1 壩址地形地質(zhì)條件壩區(qū)河流由北西南東流向，河床寬度43 m50 m，河床縱坡小于5%，兩岸山坡體基本對稱，右岸略陡，自然坡度2564，近河床陡峻，為陡坎或陡崖，斷面呈“v”型，地貌單元為構(gòu)造侵蝕斜坡地貌及河床堆積地貌。壩區(qū)近河床兩岸高度20 m以下段

51、強(qiáng)、弱風(fēng)化基巖出露，兩壩肩處分布第四系坡積含碎石粉質(zhì)粘土薄層，厚度約1 m2 m；河床中分布沖積漂卵礫砂層，厚度15 m17.5 m。壩區(qū)基巖為下古生界瀾滄群上段 (pz1lnc) 變質(zhì)巖，巖性為砂質(zhì)板巖、二云母石英片巖，分布于全壩區(qū)。以f101斷層為界，河床及左岸分布片巖，右岸分布板巖。片理產(chǎn)狀。左岸：走向n 20 e，傾向se，傾角12，傾向下游偏左側(cè)山體；右岸：走向n 60 e，傾向nw，傾角46，傾向上游偏向山內(nèi)。河床中分布厚度17.5 m沖積漂卵礫石夾砂層，稍密中密。其強(qiáng)度基本可滿足建壩要求，但存在滲漏及滲透穩(wěn)定，須進(jìn)行防滲及固結(jié)灌漿處理；河床中縱向分布有寬度約2.0 m的斷層f101，其破碎帶及兩側(cè)巖體完整性差，強(qiáng)度偏低，須進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。5.1.5.2 壩址選擇 本電站為低水頭電站，壩軸線的選擇考慮兩處，在上壩軸線處壩右岸的二級路路面高程為905.000 m左右，庫區(qū)正常蓄水位可到902.000 m左右，而下壩軸線處壩右岸的二級路路面高程僅為895.000 m左右，考慮到公路的安全，庫區(qū)正常蓄水位只能到892.000 m左右。從本電站總體經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，因此選擇上壩軸線作為推薦的壩軸線?？紤]各方面要求、以及指導(dǎo)老師工程經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)一認(rèn)為在馬鹿田壩河口