水庫(kù)樞紐設(shè)計(jì)及壩坡穩(wěn)定分析_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、水庫(kù)樞紐設(shè)計(jì)及壩坡穩(wěn)定分析_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 水庫(kù)樞紐設(shè)計(jì)及壩坡穩(wěn)定分析 摘 要:水庫(kù)是向家壩灌區(qū)規(guī)劃的南總干渠新建囤蓄水庫(kù),位于長(zhǎng)江右岸一級(jí)支流長(zhǎng)寧河左岸碧玉溪下游,四川省宜賓市長(zhǎng)寧縣長(zhǎng)寧鎮(zhèn)境內(nèi)。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:1確定工程等別及建筑物級(jí)別;2擋水建筑物:選擇比較上中下游壩址、布置擋水建筑物、設(shè)計(jì)大壩剖面尺寸、設(shè)計(jì)擋水建筑物細(xì)部構(gòu)造;3滲流分析:選定典型剖面、計(jì)算正常運(yùn)行情況的滲流情況,校核工況下的滲流分析;4穩(wěn)定計(jì)算:選定穩(wěn)定計(jì)算的計(jì)算方法、選定計(jì)算典型剖面、計(jì)算正常運(yùn)行的穩(wěn)定安全系數(shù)、分析擬定壩坡的合理性;5泄水建筑物設(shè)計(jì);6放空排沙洞設(shè)計(jì);7引水建筑物設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞: 壩體設(shè)計(jì) 滲流 穩(wěn)定

2、 reservoirs hub design and slope stability for analysis Major:Hydraulic and hydroelectric engineering Student: Instructor: Abstract: reservoirs is the main canal New South hoard water reservoirs of the Xiangjiaba reservoir irrigation area, is located in the Yangtze river right bank the Changning riv

3、er of 1 tributary on the left bank water of yuxi downstream, in the town of Changning,Changning county, yibin city, Sichuan province.This design includs:1 The determination of the gender of the engineering and building level.2 The designing of water retaining structures:the choosing and comparing of

4、 the dam on higher,middle and lower reaches,the decorating of the water retaining structures,the designing of the size of the section in the dam and the designing of the detail structures in the water retaining structure.3 Dams foundation treatments:choosing how to treat the dam foundation and the b

5、ultments excavating.4 Seepage analysis:choosing typical section,seepage analysis at normal operation and seepage analysis at checking condition.5 The designing of the outlet structure.6 The designing of the evaction and desilting hole.7 The designing of the water diversion structure. Keywords: Dam d

6、esign;Seepage;Stability; Settlement目錄 1 基本資料4 1.1 地理位置5 1.2 水庫(kù)基本參數(shù)5 1.3 水文、氣象、泥沙資料5 1.3.1 氣象5 1.3.2 徑流6 1.3.3 洪水8 1.3.4 泥沙情況9 1.4 工程地質(zhì)10 1.4.1 區(qū)域地質(zhì)10 1.4.2 水庫(kù)區(qū)主要工程地質(zhì)問(wèn)題11 1.4.3 壩址比較及推薦意見(jiàn)11 1.4.4 渠道主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)12 1.4.5 本工程區(qū)巖、土體物理力學(xué)參數(shù)建議值12 1.4.6 天然建筑材料12 2.防洪調(diào)度13 2.1 基本資料13 2.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定15 2.3 洪水調(diào)度方式16 2.

7、4 調(diào)洪基本原理17 2.5.1 水庫(kù)水量平衡方程17 2.5.2 水庫(kù)蓄泄方程或水庫(kù)蓄瀉曲線17 2.5 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果17 3 壩址、壩型的選擇19 3.1 主壩壩址選擇19 3.1.1壩址方案擬定19 3.1.2 上、下壩址樞紐布置比較21 3.1.3 壩址選定21 4 工程等級(jí)及建筑物級(jí)別21 5 主體壩型設(shè)計(jì)22 5.1 壩頂高程22 壩體斷面設(shè)計(jì)24 5.2.1泥巖心墻石渣壩24 5.2.2溢洪道24 5.2.3放空洞25 5.2.4取水隧洞25 5.3 基礎(chǔ)處理及防滲設(shè)計(jì)26 6 大壩計(jì)算與分析26 6.1滲流計(jì)算26 6.1 .1計(jì)算斷面26 6.1.2計(jì)算參數(shù)26 6.1.

8、3 水位組合情況及計(jì)算工況27 6.1.4 計(jì)算方法及程序27 6.1.5 滲流計(jì)算模型及邊界條件28 6.1.6 滲流軟件分析圖29 6.2 穩(wěn)定計(jì)算36 6.2.1計(jì)算參數(shù)36 6.2.2軟件分析結(jié)果37 6.2.3穩(wěn)定結(jié)果總結(jié)42 7 泄洪和取水建筑物設(shè)計(jì)43 7.1溢洪道布置43 7.2 底流消能段水力計(jì)算45 7.3取水洞布置46 7.4取水洞水力設(shè)計(jì)46 7.5 取水洞建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47 8施工組織設(shè)計(jì)47 8.1 47 8.2 48 8.3 48 參考文獻(xiàn)49 致 謝501 基本資料 水庫(kù)工程的任務(wù)是灌溉及城鄉(xiāng)生活供水,結(jié)合防洪。 左干渠渠首設(shè)計(jì)引用流量為1.5m3/s,分有馬鞍

9、斗渠、謝家斗渠和開(kāi)佛斗渠,控灌面積為3.96萬(wàn)畝。 右干渠渠首設(shè)計(jì)引用流量0.1m3/s,控灌面積0.24萬(wàn)畝。 庫(kù)區(qū)控灌面積1.45萬(wàn)畝,需設(shè)置抽水泵站提水灌溉。庫(kù)區(qū)左岸提灌站布置在大壩上游1.66km處的魚塘灣(稱魚塘灣提灌站),控灌面積0.75萬(wàn)畝,泵站設(shè)計(jì)引用流量為0.30m3/s;庫(kù)區(qū)右岸提灌站布置在大壩上游1.8km處的陶家灣(稱陶家灣提灌站),控灌面積0.70萬(wàn)畝,泵站設(shè)計(jì)引用流量為0.25m3/s。 根據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)規(guī)定,本工程水庫(kù)樞紐為等工程,工程規(guī)模為中型,主要建筑物的級(jí)別為3級(jí),包括風(fēng)化泥巖心墻壩(主壩)、M10漿砌條石重力壩(副

10、壩)、開(kāi)敞式溢洪道、取水洞、放空洞等,次要建筑物為4級(jí)。根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50288-99)的相關(guān)規(guī)定,渠系工程主要建筑物應(yīng)為5級(jí);次要建筑物和臨時(shí)性建筑物為5級(jí)。根據(jù)泵站設(shè)計(jì)規(guī)范(GB/T 50265-97)的規(guī)定,水庫(kù)左、右岸提灌站等別為等,工程規(guī)模為小(1)型、建筑物級(jí)別為4級(jí)。工程區(qū)內(nèi)50年超越概率10%地震動(dòng)峰值加速度為65cm/sec2,對(duì)應(yīng)地震基本烈度為度。根據(jù)水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,本工程抗震設(shè)防類別為丙類,設(shè)計(jì)烈度為度,可不進(jìn)行抗震計(jì)算。 1.1 地理位置。流域控制集雨面積40.1km2。流域地勢(shì)西高東低,海拔高程260330m,屬深丘過(guò)渡至淺丘地帶,形狀多系低

11、矮孤丘。,控制集水面積34.4km2。占碧玉溪河全流域控制集雨面積的85.8%。壩址地理坐標(biāo):東經(jīng)104°5354,北緯28°3538。 碧玉溪河流域內(nèi)上游支流龍洞碥河上已建有土地坡水庫(kù),其控制集雨面積3.50km2,總庫(kù)容104萬(wàn)m3,有效庫(kù)容55.3萬(wàn)m3。李端河已建有龍門橋水庫(kù),其集雨面積為5.38km2,總庫(kù)容為121萬(wàn)m3,有效庫(kù)容51.0萬(wàn)m3。 1.2 水庫(kù)基本參數(shù) 水庫(kù)位于磁灶鎮(zhèn)村。攔截九十九溪干流下灶溪支流上的福埔山麓的官前溪。1958年12月動(dòng)工興建,翌年3月竣工。集雨面積9.48平方公里,總庫(kù)容468萬(wàn)立方米,其中興利庫(kù)容269.7萬(wàn)立方米。壩頂高程3

12、3.5米,壩高13米,壩頂長(zhǎng)度207米,壩頂寬5.5米。副壩壩高8.5米,壩頂長(zhǎng)1.83米,壩頂寬6.0米。 1979年10月1981年6月進(jìn)行保壩,設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇,24小時(shí)雨量315毫米,洪水總量271萬(wàn)立方米,洪峰流量137秒立方米,校核標(biāo)準(zhǔn)500年一遇,24小時(shí)雨量450毫米,洪水總量400萬(wàn)立方米,洪峰流量312秒立方米,防洪庫(kù)容166.8萬(wàn)立方米,死庫(kù)容31.5萬(wàn)立方米。 1.3 水文、氣象、泥沙資料 1.3.1 氣象 水庫(kù)地處長(zhǎng)寧河流域,該流域?qū)倥璧貋啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū),具有冬暖夏熱,夏無(wú)酷暑,氣候終年溫暖,雨量充沛,蒸發(fā)量大,無(wú)霜期長(zhǎng),四季分明,雨熱同季的特點(diǎn)。流域內(nèi)常

13、出現(xiàn),冬干春旱、夏旱和伏旱、洪澇等自然災(zāi)害。 長(zhǎng)寧河流域內(nèi)降雨量豐沛,年降雨量9731757mm,自上游至下游呈遞減趨勢(shì)。根據(jù)流域內(nèi)龍頭水位站、興文縣氣象站、長(zhǎng)寧縣氣象站及江安縣氣象站四站至2010年的降雨量資料統(tǒng)計(jì)分析,多年平均降雨量:龍頭站1221.2mm、興文站1142.3mm、長(zhǎng)寧站1066.2mm、江安站1096.7mm。其中59月為雨季,降雨量約點(diǎn)全年雨量的80%左右,大暴雨多發(fā)生在7、8兩月。根據(jù)流域內(nèi)各氣象站資料統(tǒng)計(jì):興文縣最大一日降雨量為172.1mm(1979年8月3日),龍頭站最大一日降雨量為160.1mm(1979年8月2日),長(zhǎng)寧站最大一日降雨量為229.4mm(19

14、80年7月30日),龍頭水位站多年平均最大24小時(shí)暴雨值為115.8mm。(1991年12月28日),多年平均降雨量1053.7mm,最大年降雨量1519.7mm(1979年),最小年降雨量為787.7mm(1972年)。多年平均蒸發(fā)量1111.7mm,多年平均無(wú)霜期363天,年平均日照1042.6h,多年平均相對(duì)濕度83%。最大風(fēng)速17.0m/s(1971年5月2日),相應(yīng)風(fēng)向NNE。多年平均風(fēng)速0.7m/s,相應(yīng)風(fēng)向NW。多年平均最大風(fēng)速7.3m/s。 降雨在年內(nèi)分配很不均勻,雨量集中于汛期,59月降雨量占年雨量的72.7%,而68月三個(gè)月降雨量占年雨量的50.9%,春灌期的35月份占20

15、.2%,而122月枯水期僅占6.93%。干旱類別多且發(fā)生頻繁。 長(zhǎng)寧縣是一個(gè)干旱頻繁的多發(fā)區(qū),冬干春旱、夏旱和伏旱是水庫(kù)灌區(qū)常遇到的干旱類型,春旱頻率在55%、伏旱出現(xiàn)頻率在50%,長(zhǎng)寧縣降雨無(wú)論是年際、年內(nèi)、時(shí)間、空間的分配都表現(xiàn)出不均勻性的特征,因此造成長(zhǎng)寧縣干旱類別多,且發(fā)生頻繁,各類干旱在年際間均有不同程度的發(fā)生,并有連續(xù)出現(xiàn)初夏旱或夏伏旱等持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的連旱特點(diǎn)。如1952年、1959年、1972年、1994年、2006年遭春旱并繼以夏旱和伏旱。特別是1994年遭特大干旱,夏伏旱持續(xù)長(zhǎng)達(dá)145天;2006年從3月9月上旬,遭遇持續(xù)的春旱和夏旱連伏旱,旱旱相連,干旱的另一特點(diǎn)連年發(fā)生,如

16、19581960年連續(xù)3年、19711972年連續(xù)2年、19771978年連續(xù)2年、19931994年連續(xù)2年、20092010年連續(xù)2年。 1.3.2 徑流 區(qū)內(nèi)徑流為降水補(bǔ)給型,年內(nèi)徑流時(shí)空分布與降水情勢(shì)基本一致。徑流年際變化大,同時(shí)受降水因素影響,徑流年內(nèi)分布不均,以汛期徑流為主,枯期徑流僅占年均徑流總量的20%以下。受降水、蒸發(fā)等氣候因素影響,水庫(kù)壩址多年平均流量為0.776m3/s,年徑流總量2446.1萬(wàn)m3。 由于水庫(kù)位于長(zhǎng)寧河一級(jí)支流碧玉溪河下游,流域無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料,本次徑流計(jì)算只能間接推求。結(jié)合水庫(kù)所在位置和水文氣象特性分析,水庫(kù)集雨面積與各參證站有一定差異,其降水也具有差異

17、,因此以插補(bǔ)延長(zhǎng)后的敘永站和龍頭站為依據(jù)站,采用面積比加降雨量修正的方法,移用兩參證站的年徑流計(jì)算成果。并進(jìn)行比較分析后,推薦采用以系列長(zhǎng),精度較高的敘永站為依據(jù)站的年徑流成果。敘永站歷年各時(shí)段設(shè)計(jì)徑流成果表見(jiàn)表1-2-1。敘永站設(shè)計(jì)徑流成果表 表1-2-1時(shí) 段均值Q(m3/s)徑流深H(mm)CvCs/Cv各頻率設(shè)計(jì)值Qp(m3/s)p5%p25%p50%p75%p95% 水庫(kù)本階段擬定了兩個(gè)壩址,上、下壩址控制集雨面積分別為: 32.3km2、34.4km2,水庫(kù)壩址以上面雨量為1006mm;而永寧河敘永站以上流域多年平均年降雨量,為1186mm;經(jīng)面積比加降雨量修正,得到水庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流

18、成果見(jiàn)表1-2-2。 水庫(kù)各壩址設(shè)計(jì)徑流計(jì)算成果表 表1-2-2設(shè)計(jì)斷面時(shí)段均值Qm3/s徑流量W萬(wàn)m3徑流深Hmm各頻率設(shè)計(jì)值Qp(m3/s)p5%p25%p50%p75%p95%下壩址 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)劃及水利計(jì)算要求,進(jìn)行系列年旬操作。水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)年徑流的年內(nèi)分配成果見(jiàn)表1-2-3。 水庫(kù)水庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流的年內(nèi)分配表 表1-2-3時(shí)段五月六月七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月四月年12-3月平均流量(m3徑流量占全年水量 由于水庫(kù)流域內(nèi),上游有兩個(gè)小型水庫(kù),流域面積共8.88km2,因此,水庫(kù)壩址處的實(shí)際來(lái)水為兩個(gè)小型水庫(kù)下泄水量加上兩小庫(kù)至水庫(kù)壩址區(qū)間的來(lái)水以及灌溉回歸水。水庫(kù)壩址處實(shí)際

19、徑流量組成及月內(nèi)分配詳見(jiàn)表1-2-4。 水庫(kù)壩址處實(shí)際徑流量組成及年內(nèi)逐月分配表 表1-2-4單位:萬(wàn)m3項(xiàng) 目五月六月七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月四月年12-3月上游水庫(kù)下泄水量4.929.430.722.920.617.319.上游水庫(kù)灌溉回歸水量18.610.33.93.96.31.91.50.20.64.53.31.155.98.5 水庫(kù)壩址實(shí)際來(lái)水量107.6流量m3/s0.819 1.090 1.113 0.843 0.703 0.650 0.534 0.402 0.381 0.444 0.412 0.562 0.664 0.409 根據(jù)灌區(qū)的自然地理概況及水文氣象特點(diǎn)

20、,灌區(qū)徑流以水庫(kù)的徑流深成果計(jì)算。水庫(kù)灌區(qū)幅員面積77.3km2,徑流深711.07mm,年徑流量5496.6萬(wàn)m3。 1.3.3 洪水 1 暴雨洪水特性 設(shè)計(jì)流域地處亞熱帶濕潤(rùn)性氣候區(qū),夏季受來(lái)自太平洋的暖氣攜帶大量的水汽影響,常有大雨或暴雨發(fā)生,因此流域洪水主要由暴雨形成,雨洪關(guān)系密切。水庫(kù)控制流域面積較小,一般暴雨都能籠罩整個(gè)控制流域。大洪水多發(fā)生在69月,多為單峰洪水,由于流域面積小,河道流程短,坡降較大,具有明顯的陡漲陡落、峰型尖瘦、歷時(shí)較短的特點(diǎn)。年最大洪水過(guò)程一般持續(xù)0.51.0天,洪水的大小及過(guò)程與暴雨的大小及過(guò)程密切相關(guān)。 2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算 水庫(kù)流域內(nèi)無(wú)實(shí)測(cè)水文資料,對(duì)壩址上

21、下游河段進(jìn)行了洪水調(diào)查工作。由于壩址上、下游河道居民分布分散且住于山坡上,訪問(wèn)到的當(dāng)?shù)鼐用窬窃谳^高處或洪水后看到河里漲水了,對(duì)洪水位置及發(fā)生年份均印象不深刻,洪痕點(diǎn)較少,精度較差,未進(jìn)行推流和重現(xiàn)期的論證。其設(shè)計(jì)洪水根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨資料推算。 水庫(kù)擬定了兩個(gè)壩址,其中,下壩址控制流域面積34.4km2,上壩址控制流域面積32.3km2,因此,本次需計(jì)算下壩址和上壩址的設(shè)計(jì)洪水。 水庫(kù)具有防洪任務(wù),防洪對(duì)象為長(zhǎng)寧縣縣城,需對(duì)長(zhǎng)寧縣縣城斷面的設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行計(jì)算。碧玉溪河長(zhǎng)寧縣縣城斷面現(xiàn)狀行洪能力10年一遇,長(zhǎng)寧縣城城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水。為計(jì)算水庫(kù)防洪調(diào)度能力,提高縣城防洪能力,亦計(jì)算長(zhǎng)寧縣城城

22、區(qū)30年一遇洪水。 由于水庫(kù)庫(kù)區(qū)回水將回到上游兩支溝內(nèi),因此對(duì)上游兩支溝均進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。 水庫(kù)總庫(kù)容1134萬(wàn)m3,推薦壩型為泥巖心墻石渣壩,工程屬等中型工程,據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期50年一遇,校核洪水重現(xiàn)期1000年一遇。設(shè)計(jì)流域地處亞熱帶濕潤(rùn)性氣候區(qū),夏季受來(lái)自太平洋的暖氣攜帶大量的水汽影響,常有大雨或暴雨發(fā)生,因此流域洪水主要由暴雨形成,雨洪關(guān)系密切。水庫(kù)控制流域面積較小,一般暴雨都能籠罩整個(gè)控制流域。大洪水多發(fā)生在69月,多為單峰洪水,由于流域面積小,河道流程短,坡降較大,具有明顯的陡漲陡落、峰型尖瘦、歷時(shí)較短的特點(diǎn)。年最大洪水過(guò)程一般持續(xù)0.51.0天,洪水的大小及過(guò)

23、程與暴雨的大小及過(guò)程密切相關(guān)。 水庫(kù)流域內(nèi)無(wú)實(shí)測(cè)水文資料,對(duì)壩址上下游河段進(jìn)行了洪水調(diào)查工作。由于壩址上、下游河道居民分布分散且住于山坡上,訪問(wèn)到的當(dāng)?shù)鼐用窬窃谳^高處或洪水后看到河里漲水了,對(duì)洪水位置及發(fā)生年份均印象不深刻,洪痕點(diǎn)較少,精度較差,未進(jìn)行推流和重現(xiàn)期的論證。其設(shè)計(jì)洪水根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨資料推算。 水庫(kù)擬定了兩個(gè)壩址,其中,下壩址控制流域面積34.4km2,上壩址控制流域面積32.3km2,因此,本次需計(jì)算下壩址和上壩址的設(shè)計(jì)洪水。 水庫(kù)具有防洪任務(wù),防洪對(duì)象為長(zhǎng)寧縣縣城,需對(duì)長(zhǎng)寧縣縣城斷面的設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行計(jì)算。碧玉溪河長(zhǎng)寧縣縣城斷面現(xiàn)狀行洪能力10年一遇,長(zhǎng)寧縣城城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一

24、遇洪水。為計(jì)算水庫(kù)防洪調(diào)度能力,提高縣城防洪能力,亦計(jì)算長(zhǎng)寧縣城城區(qū)30年一遇洪水。 由于水庫(kù)庫(kù)區(qū)回水將回到上游兩支溝內(nèi),因此對(duì)上游兩支溝均進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。 水庫(kù)總庫(kù)容1134萬(wàn)m3,推薦壩型為泥巖心墻石渣壩,工程屬等中型工程,據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期50年一遇,校核洪水重現(xiàn)期1000年一遇。 1.3.4 泥沙情況 長(zhǎng)寧河流域沒(méi)有開(kāi)展泥沙測(cè)驗(yàn)工作,臨近流域有實(shí)測(cè)長(zhǎng)系列泥沙資料的水文站為永寧河的敘永水文站,經(jīng)分析研究,確定以永寧河敘永水文站作為水庫(kù)泥沙分析計(jì)算的依據(jù)站。 永寧河歇灘子水文站為敘永水文站的前身,歇灘子水文站建于1956年12月,控制集雨面積1132km2,從1963年開(kāi)

25、始進(jìn)行泥沙觀測(cè),于1974年1月上遷10km,更名為敘永水文站。從1974年觀測(cè)泥沙至今,該站控制集雨面積為948km2。泥沙計(jì)算時(shí),采用了1963年至2010年共48年的實(shí)測(cè)資料。其中,1963年至1973年為歇灘子水文站的實(shí)測(cè)資料,使用時(shí),用面積比(KF敘/F歇0.837)進(jìn)行了修正。 根據(jù)敘永水文站48年的泥沙資料得出,計(jì)算得敘永水文站多年平均懸移質(zhì)沙量為56.72萬(wàn)t,敘永站水沙特征值表見(jiàn)表。敘永水文站水沙特征值表 表1-3-1項(xiàng)目數(shù) 量單 位備注多年平均流量25.1m3/s多年平均懸沙輸沙量56.72萬(wàn)t多年平均懸沙輸沙率17.98kg/s多年平均含沙量0.72kg/m3多年平均汛期

26、流量33.3m3/s5-10月多年平均汛期輸沙量52.68萬(wàn)t5-10月多年平均汛期輸沙率33.14kg/s5-10月多年平均汛期含沙量1.0kg/m35-10月 水庫(kù)壩址處集雨面積34.4km2,按面積比將敘永站的懸移質(zhì)沙量移用到本水庫(kù),計(jì)算得出水庫(kù)壩址處多年平均入庫(kù)懸沙量為2.06萬(wàn)t。 另根據(jù)四川省水文手冊(cè)上的多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)等值線圖查得,水庫(kù)所在位置的宜賓長(zhǎng)寧縣的輸沙模數(shù)為600噸/km2年。水庫(kù)壩址處集雨面積34.4km2,計(jì)算得水庫(kù)的入庫(kù)懸沙量為2.06萬(wàn)t,與上述采用敘永站資料計(jì)算的成果一致。因此,采用敘永站實(shí)測(cè)泥沙資料計(jì)算的成果是合理的。 壩址處多年平均各月輸沙量及含沙量

27、見(jiàn)表。 水庫(kù)多年平均各月輸沙量及含沙量表 表1-3-2項(xiàng) 目123456789101112年流量輸沙量沙量占的比重%0.480.480.484.855.3317.542.221.843.880.971.450.48100 由上表可以看出,泥沙主要集中在汛期6-8月,其輸沙量為1.68萬(wàn)t,占全年沙量的81.6%。7月沙量最大,為0.87萬(wàn)t,占全年沙量的42.2%,7月份平均含沙量最大,為2.48kg/m3,8月份次之,為1.71kg/m3。 水庫(kù)水沙特征值表 表1-3-3項(xiàng) 目數(shù) 量單 位備 注多年平均流量0.776m3/s多年平均懸沙輸沙量2.06萬(wàn)t多年平均懸沙輸沙率0.65kg/s多年

28、平均含沙量0.85kg/m3多年平均汛期流量1.08m3/s5-10月多年平均汛期輸沙量1.89萬(wàn)t5-10月多年平均汛期輸沙率1.19kg/s5-10月多年平均汛期含沙量1.10kg/m35-10月 1.4 工程地質(zhì) 1.4.1 區(qū)域地質(zhì) 工程場(chǎng)地在大地構(gòu)造上位于龍門山?大巴山前陸逆沖楔內(nèi)。綜合研究結(jié)果表明,區(qū)域范圍內(nèi)的迭部?舟曲斷裂、哈南?稻畦子?毛坡里斷裂帶和塔藏?cái)嗔训染憩F(xiàn)為左旋剪切運(yùn)動(dòng)為主;岷江斷裂、虎牙斷裂和龍門山構(gòu)造帶主要表現(xiàn)為走滑?擠壓沖斷性質(zhì),這些斷裂均具有比較明顯的晚更新世?全新世活動(dòng)性,存在晚第四紀(jì)以來(lái)活動(dòng)的地質(zhì)地貌及地震活動(dòng)證據(jù),具有發(fā)生7級(jí)左右地震的潛在地震能力,將不

29、同程度地對(duì)本工程場(chǎng)地的地震安全性產(chǎn)生影響。區(qū)內(nèi)其余斷裂規(guī)模較小或活動(dòng)性較弱,對(duì)工程場(chǎng)地的影響較小。 據(jù)廣元市朝天區(qū)雙峽湖水庫(kù)工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告,工程場(chǎng)地50年超越概率10%的基巖水平峰值加速度為116cm/s2,對(duì)應(yīng)的地震烈度為度,區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。 1.4.2 水庫(kù)區(qū)主要工程地質(zhì)問(wèn)題 (1)水庫(kù)區(qū)由小峽、大峽和罐罐窯溝三條支溝組成。庫(kù)盆巖體為志留系中統(tǒng)羅惹坪群砂質(zhì)頁(yè)巖和頁(yè)巖,局部夾砂巖和灰?guī)r薄層,巖層走向與庫(kù)岸斜交或直交,地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為小褶皺。 (2)上壩址庫(kù)盆封閉條件較好,不存在滲漏問(wèn)題;下壩址雖在庫(kù)首左、右?guī)彀毒袉伪》炙畮X分布,但通過(guò)分析,水庫(kù)蓄水后沿單薄分水嶺向鄰谷產(chǎn)生

30、滲漏的可能性不大。 (3)庫(kù)岸邊坡主要為巖質(zhì)邊坡,屬層狀橫向或斜向結(jié)構(gòu),整體穩(wěn)定性較好;小峽庫(kù)尾左岸分布的月田壩滑坡,天然和度地震條件下處于穩(wěn)定狀態(tài),正常蓄水和驟降條件下不穩(wěn)定,其失穩(wěn)方式將以緩慢、漸變式的坍滑為主,對(duì)大壩安全不會(huì)產(chǎn)生大的危害,滑坡附近無(wú)民房建筑物分布。 (4)庫(kù)區(qū)推移質(zhì)較少,除庫(kù)尾月田壩滑坡外,無(wú)其它固體逕流物質(zhì)來(lái)源。而月田壩滑坡體積較小,即使全部淤積在庫(kù)內(nèi),也僅占于死庫(kù)容的4.2%。 (5)水庫(kù)不存在浸沒(méi)問(wèn)題。產(chǎn)生水庫(kù)誘發(fā)地震的可能性很小。 1.4.3 壩址比較及推薦意見(jiàn) (1)壩址區(qū)位于小峽與大峽匯口下游長(zhǎng)約1.5km河段,上壩址為峽谷河段,下壩址為寬谷河段。河床及級(jí)階地

31、覆蓋層為Q4al+pl,由粘土和卵礫石土組成,厚度211m;基巖主要為S2lr層砂質(zhì)頁(yè)巖和S2lr層頁(yè)巖,風(fēng)化巖體以中等透水性為主,新鮮巖體透水性微弱。構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為一系列呈NEE向排列的褶皺,巖層走向與河流近于直交。 (2)本階段設(shè)計(jì)擬定的上、下兩比較壩址相距約400m。兩壩址均具修建當(dāng)?shù)夭牧蠅?心墻堆石壩)的地質(zhì)條件,不存在建壩成庫(kù)的地質(zhì)制約因素。相對(duì)而言,上壩址在地形、壩基覆蓋層分布及厚度、壩基巖體及強(qiáng)風(fēng)化帶厚度、地質(zhì)構(gòu)造和壩基透水巖體分布等方面,要優(yōu)于下壩址。因此,地質(zhì)上建議本階段以上壩址作為推薦壩址。 (3)推薦的上壩址建議選擇當(dāng)?shù)夭牧蠅螢橐?。壩肩邊坡總體穩(wěn)定性較好,壩肩開(kāi)挖臨空

32、后可能會(huì)影響到上部巖體的穩(wěn)定性,建議對(duì)開(kāi)挖臨空面采取必要的支護(hù)處理措施。心墻建議以弱風(fēng)化巖體作為建基面,并進(jìn)行固結(jié)灌漿處理;壩殼可以強(qiáng)風(fēng)化下部巖體作為建基面。壩基不存在深層抗滑穩(wěn)定問(wèn)題。壩基、壩肩均存在滲漏問(wèn)題,建議進(jìn)行帷幕防滲處理,防滲深度應(yīng)深入相對(duì)隔水巖體中不小于5m。 (4)溢洪道控制段建基面為弱風(fēng)化巖體,完整性差,建議固結(jié)灌漿處理;溢洪道開(kāi)挖邊坡應(yīng)結(jié)合大壩左壩肩開(kāi)挖邊坡進(jìn)行護(hù)坡處理,并分級(jí)設(shè)置馬道;消能段建基面為強(qiáng)弱風(fēng)化頁(yè)巖,抗沖刷能力差,應(yīng)采取防沖襯砌處理措施。 (5)放空洞進(jìn)出口洞臉邊坡應(yīng)采取支護(hù)處理措施。洞身段類圍巖以新鮮砂質(zhì)頁(yè)巖為主,埋深較大,成洞條件相對(duì)較好,不存在大的坍塌,

33、建議全斷面襯砌處理;類圍巖以埋深較大的新鮮頁(yè)巖為主,類圍巖為埋深淺的風(fēng)化巖體,成洞條件相對(duì)較差,建議加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù),并及時(shí)襯砌成洞。 (6)取水口地基為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖,較破碎,屬CV類,如作為地基持力層,建議進(jìn)行固結(jié)灌漿處理,提高其完整性和承載能力。 1.4.4 渠道主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià) (1)從干渠通過(guò)區(qū)地質(zhì)條件來(lái)看,渠線選擇在潛溪河左岸還是右岸,地質(zhì)上無(wú)明顯制約因素,設(shè)計(jì)通過(guò)綜合比較后選擇干渠從潛溪河右岸通過(guò)。并在潛溪河右岸擬定了引和引兩條干渠渠線進(jìn)行比較,兩渠線相距較近,地質(zhì)條件相當(dāng),主要差別在渠系建筑物的布置上,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后,選擇引線作為本階段推薦渠線,在地質(zhì)上是可行的。 (

34、2)選定的干渠引線總長(zhǎng)18.49km。其中隧洞(包括大墳埡取水隧洞)18座,累計(jì)長(zhǎng)度15.98km,占渠線總長(zhǎng)的86.4%;倒虹管共4座,累計(jì)長(zhǎng)度0.82km,占渠線總長(zhǎng)的4.4%;明渠累計(jì)長(zhǎng)度1.69km,占渠線總長(zhǎng)的9.1%。 隧洞以、類圍巖為主,穩(wěn)定性差,易產(chǎn)生坍塌、脫層等現(xiàn)象,施工中應(yīng)及時(shí)支護(hù)處理并襯砌成洞。吳家隧洞山體高大寬厚,并發(fā)育F1F4斷層,地下水活動(dòng)較強(qiáng)烈,頁(yè)巖擠壓錯(cuò)動(dòng)變形嚴(yán)重,開(kāi)挖后可能存在較大范圍坍塌和涌水等現(xiàn)象,施工中應(yīng)預(yù)以注意,并采取相應(yīng)的工程處理措施。 各倒虹管跨潛溪河左岸沖溝,溝底及岸邊臺(tái)地覆蓋薄層坡洪積塊碎石土,巖層走向與管線直交或斜交,兩岸邊坡總體穩(wěn)定性較好。

35、各管墩基礎(chǔ)建議以強(qiáng)風(fēng)化巖體作為持力層,進(jìn)、出口墩基適當(dāng)深埋。 明渠類型以填方或半挖半填為主,建議全斷面襯砌處理?？鐪咸罘角螒?yīng)設(shè)山溪涵洞疏排汛期洪水。 (3)各供水管道引用流量和直徑均較小,可以覆蓋層或強(qiáng)風(fēng)化巖體作為管墩地基。 1.4.5 本工程區(qū)巖、土體物理力學(xué)參數(shù)建議值 本工程壩址區(qū)巖、土體物理力學(xué)參數(shù)建議值見(jiàn)表1-4-1、引水線路地下洞室圍巖分類建議數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-4-2。引水線路倒虹管、渠道等建筑物地基巖體為S2lr頁(yè)巖,與壩址區(qū)相同,其物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1-4-1。Q4dl+pl塊碎石土密度1.8g/cm3,25°28°,C0,變形模量Eo20MPa,允許承載能力R0.

36、30.4MPa,開(kāi)挖坡比1:1.25;Q4al砂卵礫石密度2.1g/cm3,32°35°,C0,變形模量Eo40MPa,允許承載能力R0.40.5MPa,開(kāi)挖坡比1:1.25。 明渠位于強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖中,穩(wěn)定渠坡比建議值為1:1.25。 1.4.6 天然建筑材料×104m3。如作圍堰防滲土料使用,主要試驗(yàn)指標(biāo)中除天然含水量和塑性指數(shù)略偏高外,其余指標(biāo)基本符合質(zhì)量技術(shù)要求。采運(yùn)條件較好,但占用耕地。 (2)本階段在潛溪河、嘉陵江及安樂(lè)河上調(diào)查的九個(gè)天然砂礫石料場(chǎng),粗細(xì)骨料質(zhì)量都比較差。×104m3,巖性為二迭系下統(tǒng)(P1)厚層狀灰黑色灰?guī)r,質(zhì)地堅(jiān)硬。該料場(chǎng)可作

37、為人工骨料料源。 鑒于本工程樞紐區(qū)及引水線路區(qū)所需骨料用量都不大,設(shè)計(jì)通過(guò)比較后擬采用外購(gòu)骨料,外購(gòu)地點(diǎn)位于嘉陵江左岸朝天區(qū)上游約2km處(安樂(lè)河口對(duì)面)的采砂篩分場(chǎng),至大壩運(yùn)距30km。×104m3,運(yùn)距較近,開(kāi)采方便,建議作為筑壩石碴料的首選料場(chǎng)。×104m3,建議作為筑壩石碴料備用料場(chǎng)。 2.1 基本資料 水庫(kù)水能特征值見(jiàn)表水能特征值表 表2-1項(xiàng)目單 位數(shù) 量備 注校核洪水位m325.97校核洪水入庫(kù)洪峰流量m3/s493P0.1%校核洪水最大下泄流量m3/s338總庫(kù)容萬(wàn)m31134設(shè)計(jì)洪水位m324.95設(shè)計(jì)洪水入庫(kù)洪峰流量m3/s275P2%設(shè)計(jì)洪水最大下泄流

38、量m3/s275正常蓄水位m325.00正常蓄水位庫(kù)容萬(wàn)m31025死水位m305.00死庫(kù)容萬(wàn)m3133興利庫(kù)容萬(wàn)m3892 左干渠渠首設(shè)計(jì)流量m3/s1.50灌溉面積萬(wàn)畝3.96 水庫(kù)水位庫(kù)容曲線圖見(jiàn)下。 圖2-1 水庫(kù)水位、庫(kù)容曲線 采用手冊(cè)中推薦的概化模型計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。根據(jù)設(shè)計(jì)流域所在地區(qū)及暴雨洪水特性,分析選定采用的概化過(guò)程線模型,水庫(kù)推薦壩址設(shè)計(jì)及校核洪水過(guò)程成果見(jiàn)表2-5-5。 水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線成果表 表2-2序號(hào)p0.1%p2%p3.3%時(shí)程流量時(shí)程流量時(shí)程流量(h)(m3/s)(h)(m3/s)(h)(m3/s)100000020.87124.60.96113.70.

39、9871262.442962.691652.76414472.8763943.172203.25819183.1374683.4592613.55422793.4864933.8432753.949239104.274684.7082614.837227115.2283945.7642205.923191126.7972967.4941657.71441627.88524.630.74313.731.589121733.985037.468038.4990洪量萬(wàn)m31 水庫(kù)上游碧玉溪河流域內(nèi)上游支流龍洞碥河上已建有土地坡水庫(kù),其控制集雨面積3.50km2,總庫(kù)容104萬(wàn)m3,有效庫(kù)容55.3萬(wàn)

40、m3。李端河已建有龍門橋水庫(kù),其集雨面積為5.38km2,總庫(kù)容為121萬(wàn)m3,有效庫(kù)容51.0萬(wàn)m3。對(duì)水庫(kù)的洪水具有一定的削峰作用,但由于兩個(gè)水庫(kù)的設(shè)計(jì)、校核洪水標(biāo)準(zhǔn),低于水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn),因而不考慮上游兩小(一)型水庫(kù)對(duì)水庫(kù)壩址的設(shè)計(jì)、校核洪水影響。 2.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定 根據(jù)工程各類建筑物級(jí)別,按防洪標(biāo)準(zhǔn)(GB50201-1994)、水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)。主要建筑物級(jí)別及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5-1-8。 主要建筑物級(jí)別及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 表2-3建 筑 物溢洪道當(dāng)?shù)夭牧蠅瓮林亓稳∷⒎趴斩磶?kù)區(qū)泵站建筑物級(jí)別33334正常運(yùn)用洪水重現(xiàn)期(年)5050505020非常運(yùn)用

41、洪水重現(xiàn)期(年)10001000500100050消能防沖洪水重現(xiàn)期(年)30安全超高正常運(yùn)用(m)泄洪時(shí)擋水時(shí)0.70.40.4非常運(yùn)用抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)1.0(巖基)/2.31.151.0/2.31.00/2.3抗震設(shè)防烈度6 2.3 洪水調(diào)度方式 水庫(kù)的主要任務(wù)之一是防洪,水庫(kù)防洪目標(biāo)是將壩址處30年一遇洪峰流量削減為10年一遇,以提高下游長(zhǎng)寧縣城碧玉溪河段的防洪能力。水庫(kù)壩址以下到長(zhǎng)寧縣城區(qū)間集水面積5.7km2,僅占長(zhǎng)寧縣城碧玉溪匯口集水面積的14%,壩址集水面積占長(zhǎng)寧縣城碧玉溪匯口集水面積的絕大部分,為86%。因此,要使長(zhǎng)寧縣城防洪能力提高到30年一遇洪水,主要考慮水庫(kù)發(fā)生同頻率(3

42、0年一遇)洪水(洪峰流量239m3/s),區(qū)間發(fā)生相應(yīng)洪水(洪峰流量19m3/s),長(zhǎng)寧縣城過(guò)流能力174m3/s,水庫(kù)安全下泄流量為155m3/s。 綜上,水庫(kù)防洪調(diào)度運(yùn)用方式擬定為固定泄量方式。以長(zhǎng)寧縣城斷面10年一遇洪峰流量174m3/s控制,扣除區(qū)間相應(yīng)洪水(P3.33%)得出允許水庫(kù)安全下泄流量為155m3/s,進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪,計(jì)算發(fā)生30年一遇洪水要求水庫(kù)的防洪庫(kù)容為78萬(wàn)m3。水庫(kù)汛期限制水位324m,相應(yīng)水庫(kù)庫(kù)容941萬(wàn)m3,防洪庫(kù)容78萬(wàn)m3,防洪高水位下庫(kù)容1018萬(wàn)m3,防洪高水位為324.91m。防洪高水位接近正常蓄水位325m。 水庫(kù)屬等工程,工程規(guī)模為中型。樞紐設(shè)計(jì)洪

43、水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇,洪峰流量為275m3/s;校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇,洪峰流量為493m3/s。 經(jīng)調(diào)洪計(jì)算水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位為324.95m,最大泄量275m3/s;水庫(kù)校核洪水位為325.97m,最大泄量338m3/s。 2.4 調(diào)洪基本原理 水庫(kù)調(diào)洪是在水量平衡方程和動(dòng)力平衡方程即圣維南方程組的連續(xù)方程和運(yùn)動(dòng)方程的支配下進(jìn)行的。水量平衡用水庫(kù)水量平衡方程表示,動(dòng)力平衡可用水庫(kù)蓄瀉方程或蓄瀉曲線來(lái)表示。調(diào)洪計(jì)算就是從起調(diào)開(kāi)始,逐段連續(xù)的求解這兩個(gè)方程。 2.5.1 水庫(kù)水量平衡方程 在某一時(shí)段t內(nèi),入庫(kù)水量減去出庫(kù)水量,應(yīng)等于該時(shí)段內(nèi)水庫(kù)增加或減少的蓄水量。水庫(kù)平衡方程為 2-1 式中:

44、Q1、Q2-時(shí)段t始、末的入庫(kù)流量,m3/s;q1、q2-時(shí)段t始、末的出庫(kù)流量,m3/s;V1、V2-時(shí)段t始、末的水庫(kù)蓄水量,m3;t-計(jì)算時(shí)段,s,其長(zhǎng)短的選擇,應(yīng)以能較準(zhǔn)備地反映洪水過(guò)程線的形狀為原則。陡漲陡落的,t取短些;反之,取長(zhǎng)些。 2.5.2 水庫(kù)蓄泄方程或水庫(kù)蓄瀉曲線 水庫(kù)通過(guò)溢洪道泄洪,其泄流量大小,在溢洪道型式、尺寸一定的情況下,取決于堰頂水頭H,即。對(duì)于無(wú)閘獲閘門全開(kāi)的表面式溢洪道,下泄流量可按堰流公式計(jì)算;深水式泄洪孔的下泄流量可按有壓管流公式計(jì)算。當(dāng)水庫(kù)內(nèi)水面坡降較小,可視為靜水面時(shí),其泄流水頭H只是庫(kù)中蓄水量V的函數(shù),即,故下泄成為蓄水量q的函數(shù),即 2-2 或 2-3 式2-3是假設(shè)庫(kù)水面為水平時(shí)的水庫(kù)泄流方程。該曲線由靜庫(kù)容曲線和泄流計(jì)算公式綜合而成。 對(duì)于狹長(zhǎng)的河川使水庫(kù),在通過(guò)洪水流量時(shí),由于回