畢業(yè)設(shè)計論文-積石峽水電站樞紐布置及混凝土重力壩設(shè)計x

1、積石峽水電站樞紐布置及混凝土重力壩設(shè)計摘要本設(shè)計題目來源于黃河上游干流龍青段梯級規(guī)劃的第五個水電站。樞紐由攔河大壩,泄洪建筑,水電站，發(fā)電站廠房等建筑物組成。主要任務(wù)就是蓄水發(fā)電。積石峽水利工程是等大2型，大壩是1級建筑物，泄水建筑物、引水發(fā)電及廠房均是2級建筑物。課題屬于工程設(shè)計。此次設(shè)計的主要內(nèi)容有：1在給定的地質(zhì)及水文氣象等資料的條件下分析壩址并結(jié)合壩址地形進(jìn)行樞紐的布置，利用單輔助線半圖解法來進(jìn)行調(diào)洪演算，根據(jù)以上分析就可以確定出各個特征水位與泄水建筑物的布置和尺寸。2.進(jìn)行大壩建筑物的設(shè)計。非溢流壩段的設(shè)計，溢流壩段的設(shè)計和底孔壩段的設(shè)計。非溢流壩段設(shè)計的主要內(nèi)容是壩基面確實定，壩頂

2、高程確實定和壩頂?shù)膶挾取Ｒ缌鲏味蔚脑O(shè)計主要內(nèi)容是堰頂高程確實定，溢流面水面線確定、消能防沖的設(shè)計、溢流壩段閘門尺寸選擇。3.排沙底孔的設(shè)計。選擇底孔的形式，確定底孔高程以及進(jìn)口橢圓曲線。4.在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的根底上用材料力學(xué)法進(jìn)行1800m高程面在正常蓄水位以及地震情況下的穩(wěn)定分析以及應(yīng)力計算。5.進(jìn)行壩頂防浪墻，廊道系統(tǒng)，排水系統(tǒng)等構(gòu)造設(shè)計和地基處理的設(shè)計。此次設(shè)計是對我四年大學(xué)學(xué)習(xí)的一次綜合性考核，也是一次綜合了工程實際，系統(tǒng)的有機(jī)的解決了工程實際問題中的實踐性的教學(xué)。通過這次設(shè)計我已經(jīng)根本掌握了設(shè)計水利樞紐工程的內(nèi)容。通過這次畢業(yè)論文的設(shè)計，使我對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的專業(yè)知識有了更多的了解，并且

3、提高了我解決實際工程的能力以及動手的能力，為以后的工作積累了豐富的經(jīng)驗。關(guān)鍵字:混凝土重力壩 飛溢流壩 溢流壩 底孔 穩(wěn)定及應(yīng)力分析 壩基處理Design of station layout and the concrete gravity dam of Jishixia HydropowerABSTRACTThis design sources of fifth hydropower in the Yellow River upstream hydropower planning station long Qing period. The hub River dam, building hy

4、dropower station, release flood waters, power station and other buildings. The main task is to generate electricity. Jishi Gorge Water Conservancy Project II (2). The dam is 1 level of buildings, spillway, diversion and workshop are level 2 building. The subject belongs to engineering design.The mai

5、n contents of the design are:1. Under the conditions of given geological and hydrological and meteorological data analysis of dam site and binding site terrain hub layout, and then use the auxiliary dual line semi graphic method to adjust the routing according to the above analysis to determine the

6、layout and size of each characteristic water level and discharge structures.2 .the design of dam building. The design of non overflow dam, spillway design and the design of the dam section. The main content of the non overflow dam design is to determine the dam foundation, and determine the width of

7、 the crest crest elevation. Overflow section, the main contents of design is the determination of top elevation of the weir overflow of water surface line, energy dissipation and erosion control design, the spillway segment gate size selection.3. the design of the bottom outlet. Select the bottom fo

8、rm, determine the bottom elevation and the import of elliptic curve.4. the stability analysis and stress calculation of the 1800m height surface under normal water level and earthquake condition by using material mechanics method based on the electric power industry standard.5.wave wall, corridor sy

9、stem, drainage system and other structural design and foundation treatment design.This design is a comprehensive assessment for my four years of university studies, but also a practical teaching of engineering practice for the practical problems of the system. Through this design I have mastered the

10、 content of the project of the design of water conservancy project. Through this graduation thesis design, so I have more understanding of four years of university study specialized knowledge, and improve the I solve practical engineering ability and hands-on ability, accumulated a wealth of experie

11、nce for future work.KEY WORDS: concrete gravity dam spillway dam underport flying stability and stress analysis of dam foundation treatment目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc421895000 第1章 工程概述 PAGEREF _Toc421895000 h 1 HYPERLINK l _Toc421895001 1.1 工程概況 PAGEREF _Toc421895001 h 1 HYPERLINK l _Toc4218

12、95002 1.2 工程特性表 PAGEREF _Toc421895002 h 1 HYPERLINK l _Toc421895003 第2章 水文 PAGEREF _Toc421895003 h 3 HYPERLINK l _Toc421895004 2.1 流域概況 PAGEREF _Toc421895004 h 3 HYPERLINK l _Toc421895005 2.2 氣象 PAGEREF _Toc421895005 h 3 HYPERLINK l _Toc421895006 2.3 水文根本資料 PAGEREF _Toc421895006 h 3 HYPERLINK l _Toc

13、421895007 2.4 徑流 PAGEREF _Toc421895007 h 4 HYPERLINK l _Toc421895008 2.4.1 徑流系列插補(bǔ)延長 PAGEREF _Toc421895008 h 4 HYPERLINK l _Toc421895009 2.4.2 年徑流頻率計算 PAGEREF _Toc421895009 h 4 HYPERLINK l _Toc421895010 2.5 洪水 PAGEREF _Toc421895010 h 5 HYPERLINK l _Toc421895011 2.5.1 洪水特性及成因 PAGEREF _Toc421895011 h 5

14、 HYPERLINK l _Toc421895012 2.5.2 循化水文站天然設(shè)計洪水 PAGEREF _Toc421895012 h 5 HYPERLINK l _Toc421895013 2.5.3 區(qū)間洪水 PAGEREF _Toc421895013 h 6 HYPERLINK l _Toc421895014 2.5.4 受上游水庫調(diào)蓄后的積石峽水庫頻率洪水 PAGEREF _Toc421895014 h 7 HYPERLINK l _Toc421895015 2.5.5 入庫設(shè)計洪水過程線 PAGEREF _Toc421895015 h 7 HYPERLINK l _Toc42189

15、5016 2.5.6 施工導(dǎo)流及渡汛流量 PAGEREF _Toc421895016 h 7 HYPERLINK l _Toc421895017 2.6 泥沙 PAGEREF _Toc421895017 h 8 HYPERLINK l _Toc421895018 2.6.1 入庫懸移質(zhì)泥沙及特性 PAGEREF _Toc421895018 h 8 HYPERLINK l _Toc421895019 2.6.2 入庫推移質(zhì)泥沙 PAGEREF _Toc421895019 h 9 HYPERLINK l _Toc421895020 第3章 調(diào)洪演算 PAGEREF _Toc421895020 h

16、9 HYPERLINK l _Toc421895021 3.1 調(diào)洪計算的目的 PAGEREF _Toc421895021 h 9 HYPERLINK l _Toc421895022 3.2 調(diào)洪計算的原理 PAGEREF _Toc421895022 h 9 HYPERLINK l _Toc421895023 3.3 調(diào)洪計算的過程 PAGEREF _Toc421895023 h 10 HYPERLINK l _Toc421895024 3.3.1 設(shè)計洪水位計算 PAGEREF _Toc421895024 h 13 HYPERLINK l _Toc421895025 3.3.2 校核洪水位計

17、算 PAGEREF _Toc421895025 h 16 HYPERLINK l _Toc421895026 第3章 工程地質(zhì) PAGEREF _Toc421895026 h 19 HYPERLINK l _Toc421895027 3.1 區(qū)域地質(zhì)概況 PAGEREF _Toc421895027 h 19 HYPERLINK l _Toc421895028 3.1.1 地層巖性 PAGEREF _Toc421895028 h 19 HYPERLINK l _Toc421895029 3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造和地震 PAGEREF _Toc421895029 h 19 HYPERLINK l _T

18、oc421895030 3.2 庫區(qū)工程地質(zhì)條件 PAGEREF _Toc421895030 h 20 HYPERLINK l _Toc421895031 3.2.1 庫區(qū)地質(zhì)概況 PAGEREF _Toc421895031 h 20 HYPERLINK l _Toc421895032 3.2.2 水庫滲漏及固體徑流 PAGEREF _Toc421895032 h 20 HYPERLINK l _Toc421895033 3.2.3 水庫誘發(fā)地震 PAGEREF _Toc421895033 h 20 HYPERLINK l _Toc421895034 3.2.4 水庫主要工程地質(zhì)問題 PAGE

19、REF _Toc421895034 h 20 HYPERLINK l _Toc421895035 3.3 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件 PAGEREF _Toc421895035 h 21 HYPERLINK l _Toc421895036 3.3.1 地形條件 PAGEREF _Toc421895036 h 21 HYPERLINK l _Toc421895037 3.3.2 地層巖性 PAGEREF _Toc421895037 h 21 HYPERLINK l _Toc421895038 3.3.3 地質(zhì)構(gòu)造 PAGEREF _Toc421895038 h 22 HYPERLINK l _Toc42

20、1895039 3.3.4 水文地質(zhì) PAGEREF _Toc421895039 h 22 HYPERLINK l _Toc421895040 3.3.5 巖體風(fēng)化卸荷特征 PAGEREF _Toc421895040 h 22 HYPERLINK l _Toc421895041 3.3.6 壩址區(qū)巖體質(zhì)量分類及物理力學(xué)性質(zhì) PAGEREF _Toc421895041 h 22 HYPERLINK l _Toc421895042 第4章 樞紐布置 PAGEREF _Toc421895042 h 23 HYPERLINK l _Toc421895043 4.1 壩址選擇 PAGEREF _Toc4

21、21895043 h 23 HYPERLINK l _Toc421895044 4.2 壩型選擇 PAGEREF _Toc421895044 h 23 HYPERLINK l _Toc421895045 4.3 樞紐布置 PAGEREF _Toc421895045 h 23 HYPERLINK l _Toc421895046 第5章 樞紐建筑物專題設(shè)計 PAGEREF _Toc421895046 h 24 HYPERLINK l _Toc421895047 壩頂高程確實定 PAGEREF _Toc421895047 h 24 HYPERLINK l _Toc421895048 5.2 壩基高程

22、確實定 PAGEREF _Toc421895048 h 26 HYPERLINK l _Toc421895049 5.3 初擬壩體剖面 PAGEREF _Toc421895049 h 27 HYPERLINK l _Toc421895050 5.4 溢流壩段設(shè)計 PAGEREF _Toc421895050 h 28 HYPERLINK l _Toc421895051 溢流壩面體型設(shè)計 PAGEREF _Toc421895051 h 28 HYPERLINK l _Toc421895052 5.5 消能防沖計算 PAGEREF _Toc421895052 h 31 HYPERLINK l _To

23、c421895053 閘門與閘墩 PAGEREF _Toc421895053 h 32 HYPERLINK l _Toc421895054 5.7 溢流壩面水面線計算 PAGEREF _Toc421895054 h 33 HYPERLINK l _Toc421895055 5.8 泄洪排沙底孔設(shè)計 PAGEREF _Toc421895055 h 37 HYPERLINK l _Toc421895056 第6章 非溢流壩段抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力計算 PAGEREF _Toc421895056 h 39 HYPERLINK l _Toc421895057 6.1 壩基面上的計算 PAGEREF _Toc4

24、21895057 h 40 HYPERLINK l _Toc421895058 6.1.1 荷載計算 PAGEREF _Toc421895058 h 40 HYPERLINK l _Toc421895059 6.1.2 荷載組合 PAGEREF _Toc421895059 h 45 HYPERLINK l _Toc421895060 6.1.3 壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力計算 PAGEREF _Toc421895060 h 46 HYPERLINK l _Toc421895061 6.2 高程為1800m處截面上的計算 PAGEREF _Toc421895061 h 51 HYPERLINK l _To

25、c421895062 6.2.1 荷載計算 PAGEREF _Toc421895062 h 51 HYPERLINK l _Toc421895063 6.2.2 荷載組合 PAGEREF _Toc421895063 h 55 HYPERLINK l _Toc421895064 6.2.3 1800高程面穩(wěn)定及應(yīng)力計算 PAGEREF _Toc421895064 h 55 HYPERLINK l _Toc421895065 第7章 構(gòu)造設(shè)計 PAGEREF _Toc421895065 h 58 HYPERLINK l _Toc421895066 7.1 壩頂構(gòu)造 PAGEREF _Toc4218

26、95066 h 58 HYPERLINK l _Toc421895067 7.2 廊道系統(tǒng) PAGEREF _Toc421895067 h 59 HYPERLINK l _Toc421895068 7.2.1 壩基灌漿廊道 PAGEREF _Toc421895068 h 59 HYPERLINK l _Toc421895069 7.2.2 檢查和壩體排水廊道 PAGEREF _Toc421895069 h 59 HYPERLINK l _Toc421895070 7.3 防滲與排水系統(tǒng) PAGEREF _Toc421895070 h 60 HYPERLINK l _Toc421895071 7

27、.4 橫縫構(gòu)造 PAGEREF _Toc421895071 h 60 HYPERLINK l _Toc421895072 7.5 壩體材料分區(qū) PAGEREF _Toc421895072 h 61 HYPERLINK l _Toc421895073 第8章 地基處理 PAGEREF _Toc421895073 h 62 HYPERLINK l _Toc421895074 8.1 壩基開挖及處理 PAGEREF _Toc421895074 h 62 HYPERLINK l _Toc421895075 8.2 帷幕灌漿與固結(jié)灌漿 PAGEREF _Toc421895075 h 62 HYPERLI

28、NK l _Toc421895076 8.2.1 壩基固結(jié)灌漿 PAGEREF _Toc421895076 h 62 HYPERLINK l _Toc421895077 8.2.2 壩基的帷幕灌漿 PAGEREF _Toc421895077 h 63 HYPERLINK l _Toc421895078 8.3 壩基排水 PAGEREF _Toc421895078 h 63 HYPERLINK l _Toc421895079 8.4 斷層、軟基夾層處理 PAGEREF _Toc421895079 h 63 HYPERLINK l _Toc421895080 參考文獻(xiàn)： PAGEREF _Toc4

29、21895080 h 66第1章 工程概述1.1 工程概況積石峽水電站位于青海省循化縣境內(nèi)積石峽出口處，是黃河上游干流的龍青段梯級規(guī)劃的第五個大型梯級電站，距循化縣城區(qū)30km處，距西寧市區(qū)206，距民和縣城100。積石峽水電站主要任務(wù)是發(fā)電。該工程水庫為日調(diào)節(jié)水庫，正常蓄水位1856m，工程規(guī)模為等大2型，大壩為1級建筑物，泄水建筑物、引水發(fā)電及廠房均為2級建筑物。大壩、泄水、引水發(fā)電建筑物按照500年一遇洪水設(shè)計，5000年一遇洪水校核的，其入庫洪峰流量分別為5850 m3 /s和7550 m3 /s。廠房按200年一遇洪水設(shè)計，考慮機(jī)組參與泄洪，廠房也按5000年一遇洪水校核，泄水建筑物

30、的消能防沖按50年一遇設(shè)計。積石峽水電站施工采用全年圍堰擋水、隧洞導(dǎo)流、基坑全年施工的導(dǎo)流方式。1.2 工程特性表工程名稱積石峽水利樞紐工程建設(shè)地點青海省循化縣境內(nèi)積石峽出口處所在河流黃河上游干流水文特征壩頂軸線全長345.25m 流域面積146749km2地震烈度7度設(shè)計洪峰流量)5850m3/s二.泄洪建筑物校核洪峰流量)7550m3/s1.溢流壩水庫特征堰頂高程1849m 正常蓄水位1856m 每孔凈寬12m 設(shè)計洪水位(P=1)1854.3m 孔數(shù)5個校核洪水位)1859m 最大泄量(設(shè)計)7425m3/s死水位1852m消能方式挑流消能最大庫容以下)26910萬m32.底孔死庫容(1

31、852m以下)19340萬m3孔口尺寸5m6m.主要建筑物進(jìn)口底部高程1780m 一.大壩孔數(shù)3個壩型溢流重力壩最大泄量(設(shè)計)3/s壩頂高程1860.08m 3.閘門及啟閉型式壩基面高程1758m底孔工作門弧形、油壓啟閉機(jī)最大壩高102.08m 事故檢修門平板門、卷揚式啟閉機(jī)表1-1 積石峽水利樞紐工程特性第2章 水文2.1 流域概況偉大的黃河發(fā)源于青海巴顏喀拉山北麓各恣各雅山，經(jīng)過青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東等九個省區(qū)，在山東省懇利、利津兩縣之間流入渤海，全長5464km，流域面積752443km2。積石峽水電站壩址位于積石峽峽谷出口處，距河源1938km。壩址以

32、上流域面積146749 km2，占全流域面積的19.5%，而水量站全流域水量38.8%。積石峽壩址的上游有已建有龍羊峽、拉西瓦、李家峽和公伯峽等水電站，首先龍羊峽水庫是一個擁有多年調(diào)節(jié)性能的巨大型水庫，總庫容到達(dá)了275108m3。龍羊峽水電站和下游的劉家峽水庫聯(lián)合一起調(diào)度運用，使積石峽徑流年內(nèi)分配數(shù)量趨于均勻，提高了積石峽的最大發(fā)電效益，同時大大的削減積了積石峽的入庫洪水，很好的減小了積石峽水庫的設(shè)計洪水位和校核洪水位。2.2 氣象在壩址區(qū)各氣象要素均是以上游30km處的循化氣象站作為設(shè)計代表站，在壩址附近和以上的流域氣候枯燥，雨量較少，是高原半干旱型氣候。多年最高氣溫到達(dá)了，多年最低氣溫低

33、到了，多年平均最高氣溫是，多年平均最低氣溫是，多年平均氣溫是8.7。多年各月最大風(fēng)速是24m/s，最大風(fēng)速是32m/s，多年各月最多風(fēng)向是ESE，多年各月平均風(fēng)速是。多年平均年降雨量是，多年平均年蒸發(fā)量是。 2.3 水文根本資料在黃河的上游干流安寧渡以上面有黃河沿、吉邁、瑪曲、康乃亥、貴德、上詮、蘭州、安寧度等各個水文站。上述的水文站均是國家的根本測站，觀測的系列較長，資料精度也較高，資料整編很標(biāo)準(zhǔn)。其中蘭州站觀測的年限最長，開始于1934年。循化水文站位于積石峽壩址的上游約30km，控制流域面積到達(dá)了145459 km2，與積石峽以上流域的面積相差只有0.9%。循化水文站測量斷面的上下河流根

34、本是順直、水流流態(tài)較為順暢，1945年開始建站觀測至今。2.4 徑流2.4.1 徑流系列插補(bǔ)延長這次的工程是以循化水文站作為設(shè)計的代表站。該站自從1945年10月至今有實測的水文資料，其中實測最大月的平均流量是3530m3 /s，這次發(fā)生在1981年的9月，歷年實測的最小月平均流量是157m3 /s，發(fā)生在1960年的1月。設(shè)計的徑流系列采用的是19192000年共81年的資料，其中1來自9191945、1949年年、月徑流的是通過循化和蘭州站月徑流相關(guān)插補(bǔ)得到的?？紤]到1980年以后受龍羊峽和李家峽水庫的調(diào)蓄影響，特采用的是考慮河道演算合成流量法對貴德站和循化站流量的資料進(jìn)行復(fù)原，然后再統(tǒng)計

35、得到循化站年和月的天然徑的流量。2.4.2 年徑流頻率計算依據(jù)循化水文站19192000總共81年的水文年徑流系列，進(jìn)行頻率的計算，用矩法估算參數(shù)，P-III 型曲線的適線，并經(jīng)過上、下游參數(shù)的平衡，得到循化水文站多年的平均流量703m3 /s，4，Cs=2Cv，年徑流頻率計算的成果見表2-1。表2-1 循化水文站年平均流量頻率計算表 流量單位：m3 /s均值CvCv/Cs各種頻率設(shè)計值 %資料年限及說明1020507590957032926840690583497450191920002.5 洪水 2.5.1 洪水特性及成因黃河上游的大洪水是因為大尺度天氣系統(tǒng)造成長歷時，大面積的連續(xù)降雨形成

36、的，局部暴雨造洪影響不是很大。黃河上游的洪水特性一般就是暴雨特性在地面上的反映，所形成得洪水多由大面積的降雨所致，洪水漲落的較緩，一次洪水過程大約需要40天左右，洪型矮胖，歷時較長，峰形多以單峰為主，峰、量關(guān)系對應(yīng)的較好，在實測的較大洪水中洪峰出現(xiàn)在9月份占40%，出現(xiàn)在7月份占36%。1946、1967、1981年洪峰都出現(xiàn)在9月份，1964年和調(diào)查的1904年歷史洪水洪峰出現(xiàn)在7月份。2.5.2 循化水文站天然設(shè)計洪水根據(jù)循化水文站19462000年延長后的洪水系列，參加1904年歷史洪水，1981年洪水作特大值處理，采用P-III 型曲線適線，再次對循化站洪水進(jìn)行復(fù)核，得出循化水文站天然

37、設(shè)計洪水成果表2-2。表2-2 循化水文站天然設(shè)計洪水成果表 工程均值CvCv/Cs各種頻率設(shè)計值 %125Qm2520488208340768071806680552049904280W154W1542071961821711601331221062.5.3 區(qū)間洪水貴循區(qū)間洪水龍積區(qū)間是洪水的主要局部。區(qū)間洪水采用的特征河長法和馬斯京根法進(jìn)行流量演算與用貴德、循化站水文站每場洪水錯開傳播時間相減法計算貴循區(qū)間洪水，使區(qū)間洪水考慮河槽調(diào)蓄作用與洪水傳播時間后更為準(zhǔn)確合理。貴德、循化站水文資料延長十年后設(shè)計成果與原成果根本一致。貴循區(qū)間洪水成果見表2-3。項目 均值CvCv /Cs各種頻率設(shè)計

38、值 %12510Qm40033080285023002070154013101010788Q日平均23031530142011601050798688543433W15d3W3d3表2-3 貴循區(qū)間洪水成果表 公積區(qū)間洪水計算：采用貴循區(qū)間及龍李區(qū)間設(shè)計洪水按面積比折算法綜合確定，見表2-4。表2-4 公積區(qū)間設(shè)計洪水成果表工程 各種頻率設(shè)計值 %12510Qm1060800661603464404327267W1李積區(qū)間洪水計算：采用貴循區(qū)間洪水按面積比直接推得李積區(qū)間洪水，見表2-5。工程均值CvCv/Cs各種頻率設(shè)計值 %12510Qm33932610241019501750130011

39、10855667Q日平均195313001200982889668583460367W3d3表2-5 李積區(qū)間洪水成果表2.5.4 受上游水庫調(diào)蓄后的積石峽水庫頻率洪水龍羊峽水庫為一巨型多年調(diào)節(jié)水庫，其投入運行后已使下游天然設(shè)計洪水特性發(fā)生較大變化。積石峽水電站不同頻率入庫洪水的洪峰流量見表2-6。工程各種頻率設(shè)計值 %12520Qm75506050585056005400499042803160表2-6 積石峽水電站不同頻率入庫洪水洪峰流量表2.5.5 入庫設(shè)計洪水過程線積石峽水庫設(shè)計洪水受上游龍羊峽、李家峽、公伯峽三庫調(diào)洪影響，所以其設(shè)計洪水不但要考慮龍羊峽水庫而且要考慮李家峽、公伯峽兩庫

40、的調(diào)洪作用。，得到積石峽水電站的入庫設(shè)計洪水過程線見表2-7。2.5.6 施工導(dǎo)流及渡汛流量積石峽施工期可以分為三個階段，第一階段是導(dǎo)流洞開挖，巖坎擋水，渡汛標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為10年一遇洪水；第二階段是導(dǎo)流洞導(dǎo)流，圍堰擋水，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為20年一遇洪水；第三階段是壩體擋水，渡汛標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為100年一遇洪水。 積石峽水施工洪水為10年一遇洪水2380 m3 /s，20年一遇的洪水2530 m3 /s，一百年一遇的洪水3260 m3 /s.對于非汛期，積石峽施工期是達(dá)不到設(shè)計水平年的，所以采用的上游李家峽的水電站機(jī)組過的流能力1460 m3 /s作為積石峽非汛期施工洪水的設(shè)計值，見表2-8。月份洪水標(biāo)準(zhǔn)%1251

41、016/1460146071032602730253023801112/14601460表2-8 積石峽分期施工洪水成果表2.6 泥沙積石峽工程以循化水文站作為設(shè)計的依據(jù)站。水庫入庫泥沙是由上游公伯峽水庫出庫沙量和公積區(qū)間來沙量兩局部共同組成。2.6.1 入庫懸移質(zhì)泥沙及特性積石峽上游公伯峽水庫多年平均出庫沙量為34104t。公伯峽和積石峽區(qū)間無大支流匯入，區(qū)間懸移質(zhì)輸沙量由區(qū)間輸沙模數(shù)和區(qū)間積水面積計算，公伯峽和積石峽壩址區(qū)間多年平均輸沙量為683104t。那么積石峽水庫多年平均入庫懸移質(zhì)沙量為717104t。積石峽入庫沙量年內(nèi)分配很不均勻，主要集中在汛期，汛期69月沙量占全年入庫沙量的91

42、.9%。多年平均含沙量為，泥沙干容重采用1.16 t/m3。積石峽水庫入庫泥沙顆粒級配采用循化站實測資料統(tǒng)計結(jié)果，其懸沙的中值粒徑為，平均粒徑。2.6.2 入庫推移質(zhì)泥沙公伯峽及上游的梯級水庫攔截了黃河干流的推移質(zhì)泥沙，積石峽入庫推移質(zhì)泥沙僅來自于公伯峽積石峽壩址區(qū)間。采用干流區(qū)間推移質(zhì)輸沙模數(shù)計算得積石峽年入庫推移質(zhì)沙量為104t。推移質(zhì)泥沙干容重采用t/m3。第3章 調(diào)洪演算3.1 調(diào)洪計算的目的在水庫的規(guī)劃階段和以建造水庫的管理運用夾斷，掌握水庫的調(diào)洪能力是必須要知道的。但是，由于在不同的時間段遇到的問題情況是不一樣的，因此我們計算調(diào)洪的額目的也不是一樣的。水庫在規(guī)劃階段，我們往往是根據(jù)

43、水庫的設(shè)計洪水的下泄流量擬定出很多個泄洪的措施和方案，然后在通過調(diào)洪演算，我們可以求出下泄洪水的過程，防洪的特征庫容，壩頂?shù)母叱桃约翱梢运愠稣麄€工程的投資和后續(xù)會產(chǎn)生的效益問題。在調(diào)洪產(chǎn)生知需要了解的數(shù)據(jù)之后，我們可以合理的整理資源，通過綜合比擬，選擇技術(shù)上可行并且在經(jīng)濟(jì)上是合理的水庫高程、泄水建筑物尺寸、以及下游的防洪工程的規(guī)模和相關(guān)的參數(shù)。在水庫的運用階段，庫容和泄水建筑物的尺寸是定值，這時的調(diào)洪計算那么是根據(jù)其中某種頻率的入庫下泄流量的最大值，為了編制防洪調(diào)度規(guī)程、制定防洪措施提供科學(xué)依據(jù)，既要盡可能的滿足下游的防洪要求，又要保證 水工建筑物的平安。3.2 調(diào)洪計算的原理水庫調(diào)洪是在水量

44、平衡和動力平衡即水力學(xué)所說的連續(xù)方程和運動方程的原理下進(jìn)行的。水量平衡可以表示為水庫水量平衡方程，動力平衡可由水庫蓄泄方程或蓄泄曲線來反映。從起調(diào)水位開始，逐時段連續(xù)求解這兩個方程即可由入庫流量過程Qt，求得出庫流量過程qt,這就是水庫調(diào)洪計算所遵循的根本原理。在某t時段內(nèi)，入庫水量減去出庫流量，應(yīng)等于時段內(nèi)增減或減少的蓄水量，對此可寫出如下的水量平衡方程式。根據(jù)水庫的水量平衡原理和水庫的蓄泄關(guān)系式組成方程組 用設(shè)計或校核的入庫洪水過程線Qt,由起調(diào)水位開始，逐時段連續(xù)求解方程組，從而求得水庫出流過程qt,這就是調(diào)洪演算的根本原理。 9這里采用單輔助曲線半圖解法， 將式其改寫成 式中V/t、q

45、/2、V/t-q/2和V/t+q/2均可與庫水位Z建立函數(shù)關(guān)系。因此，可以選定的計算時段t值、的水庫水位容積曲線，以及根據(jù)水力學(xué)公式算出的水位下泄流量關(guān)系曲線，繪制曲線組：V/t-q/2f(z)、以及qf(z),其中qf(z)即水位下泄流量關(guān)系曲線，其余兩曲線是所介紹的兩根輔助線。從起調(diào)水位開始每一個水位，對應(yīng)一個Q1、V1、q1,而對于下一時段，上時段末的Q2、V2、q2即為本時段初的Q1、V1、q1，于是重復(fù)同樣步驟，又可求的下一時段末的Z2、q2。如此逐時段連續(xù)計算，便可求得水庫泄流過程qt。3.3 調(diào)洪計算的過程初步擬定大壩用底孔和溢流壩聯(lián)合泄流，溢流壩段設(shè)閘門，堰頂高程為1849 m

46、,溢流壩段總凈寬為60m，分為5孔，每孔凈寬12m。底孔設(shè)3個,進(jìn)口底檻高程1780m,孔口尺寸為5*6m。大壩的庫水位庫容ZV關(guān)系曲線如圖3-1。圖3-1 積石峽水庫水位-庫容關(guān)系曲線首先計算在個各水位條件下的溢流堰流量、底孔泄流量以及V/t、q/2、V/t-q/2和V/t+q/2等參數(shù)。取t=1H即t=3600s。a溢流堰泄洪表孔泄流能力的計算溢流堰泄洪表孔下泄流量按?混凝土重力壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?SL319-2005計算Q= 式中: Q流量，m3/s； B溢流孔凈寬(m)； Hz溢流堰頂作用水頭(m)； C上游面坡度影響修正系數(shù)，當(dāng)上游面為鉛直面時，C ??；側(cè)收縮系數(shù)，根據(jù)墩厚度及墩頭形狀而定，

47、?。籱淹沒系數(shù)，m=1； mZ流量系數(shù)，取；b底孔泄流能力的計算底孔泄水能力按?混凝土重力壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?SL319-2005)計算： 式中： Q下泄流量，m3/s； AK出口處的面積，m2； HW自由泄流時為孔口中心線處的作用水頭，淹沒泄洪時為 上、下游水位差，m； 孔口或管道的流量系數(shù)，根據(jù)?水工設(shè)計手冊?第六冊 知由以下公式取得：； g 重力加速度，2.。各水位下下泄Zq以及水庫Z V/t+q/2、Z V/t-q/2輔助曲線計算表如表3-1，表3-1下泄Zq及水庫輔助曲線計算表庫水位Z(m)堰頂水頭Hm)庫容V*104m3堰上庫容Vt (m3/t)q (m3/s)q/2m3/s)V2/t+q

48、2/21854021450002193048018551224009502301015601856223690224024400295018573249203470256204170185842625048002692054701859527580613028210676018606288907440通過上述水庫Z V/t+q/2輔助曲線計算以及水位Z和泄量q關(guān)系可繪制調(diào)洪計算所需輔助曲線如圖3-2。 圖3-2 調(diào)洪計算單輔助線上圖可分別用設(shè)計洪水過程線以及校核洪水過程線結(jié)合上述輔助曲線，可用辦圖解法求得水庫泄流過程qt。從起調(diào)水位開始，每一個水位，對應(yīng)一個Q1、V1、q1,如此逐時段連續(xù)計算

49、，便可求得水庫泄流過程qt。繪制出水庫泄流過程qt曲線后，在相應(yīng)洪水過程中存在一個最大的下泄流量q，此時對應(yīng)的水位即為所求的相應(yīng)設(shè)計及校核水位。3.3.1 設(shè)計洪水位計算設(shè)計洪水過程線如圖3-3所示P=0.2%圖3-3 設(shè)計洪水過程線設(shè)計洪水計算過程如下表表3-2 設(shè)計洪水計算過程表時間h入庫流量m3/s平均入庫流量qV/t+q1/2z55618563765548558375540554485532553695517105509551311552555171255175521135509551314550155051555015501165509550517551755131855175517

50、195532205563215579557122557955792356022456025602255850572626565657532756492856255637295602設(shè)計305587315587558732558755873355875587345587558735560236560256023756253855943956105602由上表可繪制設(shè)計情況下Q-t和q-t曲線以及庫水位變化曲線 圖3-4 設(shè)計情況Q-t和q-t曲線 圖3-5 下泄流量與水位曲線 從圖中可以得出，設(shè)計洪水位時的最大泄量qm=4876m3/s,由水位Z變化曲線查得，設(shè)計洪水位Z設(shè)計。3.3.2 校核洪

51、水位計算校核洪水計算過程如下表：表3-3 校核洪水計算過程表時間h入庫流量m3/s平均入庫流量qV/t+q1/2z57110710567120711577120712087140713097180716010720071901172007200127230721513723072301475507390157300742516729072951772607275187230724519721072202072107210217210721022721072102372107210247230722025723072302672607245校核18592772207240287240723029

52、722072303072407230317240724032721072253371907200347170718035715071603671507150377150715038715071503971507150由上表可繪制校核洪水情況下Q-t和q-t曲線以及庫水位變化曲線 圖3-6 校核情況Q-t和q-t曲線 圖3-7 校核情況下庫水位變化曲線從圖中可以得出，校核洪水位時的最大泄量qm=7425m3/s,由水位Z變化曲線查得，設(shè)計洪水位Z設(shè)計=1859m。調(diào)洪計算成果匯總表如表3-4：表3-4調(diào)洪計算成果匯總表調(diào)洪計算成果匯總表P(%)Zmmqmm3/s下游水位m0.2(設(shè)計校核1859

53、第3章 工程地質(zhì)3.1 區(qū)域地質(zhì)概況3.1.1 地層巖性前震旦系(AnZ)：僅出露上亞群，分布于庫區(qū)鎖通坡及壩址區(qū)以南關(guān)門至馬爾坡一帶。巖性以暗綠色黑云角閃片巖、斜長角閃片巖為主，偶夾石英巖及不純的大理巖。白堊系K：僅出露下統(tǒng)河口群，分布于壩址區(qū)和索通至循化川一帶，是庫壩區(qū)的主要地層。巖性為紫紅紫灰色礫巖、含礫砂巖、砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖等。3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造和地震本區(qū)在大地構(gòu)造單元上隸屬于與松潘、甘孜印支褶皺系交界地帶的祁連加里東褶皺帶的拉脊山優(yōu)地槽內(nèi)，南與雙朋西清水隆起帶為鄰，北與拉脊山褶皺帶相連，阿勤卡金山當(dāng)蕊五臺山隆起帶以NW345方向恒于地區(qū)中部，東側(cè)為民和臨夏盆地，西側(cè)為化隆

54、盆地。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造線方向以NWW向和NNW向為主，且河西系構(gòu)造行跡表現(xiàn)尤為明顯，控制著庫址區(qū)構(gòu)造發(fā)育的方向和規(guī)模。NWW向斷裂主要有拉脊山活動斷裂帶和隆務(wù)河大夏河斷裂，全新世以來無明顯的活動跡象或斷裂活動顯著減弱。NNW向斷裂主要有大河家關(guān)灘斷裂、馬爾坡烏龍溝斷裂、協(xié)拉斷裂、循化斷裂，自晚更新世中晚期以來活動性已明顯降低。積石峽工程場址位于化隆與臨夏兩盆地之間當(dāng)蕊五臺山隆起中。對關(guān)門斷層和鎖通斷層距壩址較近，對工程區(qū)穩(wěn)定有重要意義，為此進(jìn)行專門的研究。關(guān)門斷層F15位于壩址下游的關(guān)門忖附近，總體走向SNW6570,北端被北西向斷裂所截，延伸長約20余。斷層破碎帶寬數(shù)十米，巖性破碎，擠壓特征明顯。

55、該斷裂晚更新世以來無明顯活動。鎖通斷層F13位于壩址上游約5處鎖通坡，總體走向NW300，呈一向南西凸出的弧形，可見長度缺乏10。該斷層規(guī)模較小，與北鄰兩條斷層組成一小型“帚狀構(gòu)造，涉及范圍僅132。該斷層自晚更新世以來已進(jìn)入相對穩(wěn)定的狀態(tài)。積石峽工程根本場址地震根本烈度為七度，壩址50年超越概率5%和100年超越概率2%的根本水平加速度峰值分別為和。3.2 庫區(qū)工程地質(zhì)條件3.2.1 庫區(qū)地質(zhì)概況當(dāng)正常蓄水位1856m時，水庫回水全長約3，庫盆由峽谷和川地兩局部組成。3.2.2 水庫滲漏及固體徑流積石峽電站水庫兩岸山體雄厚，無通向下游的大斷裂，無低于庫水位的鄰谷和低地。黃河為區(qū)域最低排泄基準(zhǔn)

56、面，兩岸地下水補(bǔ)給河水。周邊均為不透水巖層，封閉條件良好。3.2.3 水庫誘發(fā)地震庫區(qū)內(nèi)無發(fā)真構(gòu)造的地質(zhì)背景，屬外圍地震涉及影響區(qū)。除庫尾有循化沖斷層分布外，庫區(qū)其它部位無區(qū)域性斷裂通過。3.2.4 水庫主要工程地質(zhì)問題庫岸穩(wěn)定和水庫區(qū)的浸沒、塌岸問題是水庫兩大主要的工程地質(zhì)問題。庫岸穩(wěn)定問題庫區(qū)發(fā)育有7處較大的滑坡，分布在峽谷段，其中庫首段有、滑坡，庫中段分布有、 、及滑坡。從滑坡外表地形、滑床形態(tài)、物質(zhì)組成、剪出口位置、穩(wěn)定計算等方面綜合分析認(rèn)為：水庫蓄水后，庫區(qū)滑坡是整體穩(wěn)定的，但岸邊再造不可防止，破壞方式均以小方量的崩塌形式為主，在水庫內(nèi)不可能形成大的涌浪及二道壩。即使按極端情況考慮，

57、假定、 、及滑坡一次性最大方量崩塌同時入庫，產(chǎn)生的水庫涌浪傳遞到壩時的最大浪高只有，對大壩的平安不構(gòu)成危害。3.3 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件3.3.1 地形條件積石峽選定上壩址，積石峽峽谷出口河道轉(zhuǎn)彎處，該處河流流向自SW200轉(zhuǎn)向SE160，形成左凸右凹的河灣，河灣下游河道相對順直。3.3.2 地層巖性壩址區(qū)出露基巖主要為白堊系下統(tǒng)河口群，按巖性組合共分五大層K11 K51 。巖層走向NE2430，傾向SE，傾角1112，在壩址區(qū)呈平緩皺曲，上壩址傾左岸偏下游。K11 層：深灰色雜色礫巖，上部夾粗中粒砂巖。主要分布在上游木場村一帶。K21 層：紫紅色中細(xì)砂巖，磚紅色泥質(zhì)粉砂巖，磚紅色泥鐵質(zhì)粉砂巖，

58、灰色礫巖。該層巖性軟弱，力學(xué)強(qiáng)度較低，軟弱夾層及裂隙較發(fā)育，主要分布于壩址區(qū)河床及兩岸較低部位及木場村一帶。3.3.3 地質(zhì)構(gòu)造白堊系地層構(gòu)造變動輕微，巖層傾角變化724內(nèi)，上、下壩址間巖層似呈一不完整的寬緩向斜褶曲，即上壩址傾左岸偏下游，下壩址傾左岸偏上游。壩址區(qū)共有斷層29條，規(guī)模較小，一般長在100140m，個別大于400m，無順河向斷層。3.3.4 水文地質(zhì)經(jīng)壩趾區(qū)兩岸地下水位觀測孔觀測，地下水位均高于河水，為地下水補(bǔ)給河水。壩基巖體的滲水性具有一定的規(guī)律，河床地帶由于二次應(yīng)力集中，在一定深度內(nèi)最大主應(yīng)力近于水平，垂直于河床方向上的最小主應(yīng)力呈現(xiàn)一定范圍的拉應(yīng)力區(qū)，河床巖體卸荷，加之?dāng)?/p>

59、裂切割和風(fēng)化等影響，透水性較強(qiáng)。3.3.5 巖體風(fēng)化卸荷特征壩址巖體風(fēng)化卸荷除受河谷下切、斜坡回彈和風(fēng)化應(yīng)力的影響外，還受到壩區(qū)各結(jié)構(gòu)面與斜坡的交切關(guān)系控制。左岸巖體巖層傾向岸坡內(nèi)，卸荷及風(fēng)化程度較輕。3.3.6 壩址區(qū)巖體質(zhì)量分類及物理力學(xué)性質(zhì)壩址區(qū)巖體為白堊系砂礫巖層，巖向變化較大，巖體質(zhì)量差異顯著，根據(jù)巖層厚度、斷裂發(fā)育程度，結(jié)合巖體單軸和飽和抗壓強(qiáng)度、縱坡速度等將壩區(qū)巖體分為四類。其中類、類分布較少，類較多，類次之。第4章 樞紐布置4.1 壩址選擇積石峽選定上壩址，積石峽峽谷出口河道轉(zhuǎn)彎處，該處河流流向自SW200轉(zhuǎn)向SE160，形成左凸右凹的河灣，河灣下游河道相對順直。壩址區(qū)河谷斷面

60、呈開闊“V字，兩岸不對稱，右岸陡峭，自然邊坡6080。左岸較緩，除壩線處岸坡較陡外，其余部位都較緩，自然邊坡3060，殘留、級侵蝕階地的臺面，其高程18001820m，寬約100m。平水期河水位17831782m，水面寬6070m，水深917m，正常蓄水位1856m時，河谷寬255291m。壩址區(qū)兩岸山頂巖石高出水面200400m。4.2 壩型選擇通過比擬重力壩、拱壩、土石壩三種壩型所要求的地形地質(zhì)條件和各自的優(yōu)缺點選擇本次設(shè)計的壩型：1重力壩有以下幾方面的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)作用明確、設(shè)計方法簡單、平安可靠；對地形、地質(zhì)的適應(yīng)性都較強(qiáng)；樞紐泄洪問題容易得到解決；便于施工導(dǎo)流。在施工期可以用壩體導(dǎo)流，一