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威宁县xxx水库工程毕业设计

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本科毕业论文(设计)

论文(设计)题目:威宁县xxx水库工程

学院:明德学院

专业:_水利水电工程

班级:水电11151班

学号:112003111350

学生姓名:_廖举

指导教师:_陈德先

2015年 5月28日

威宁县xxx水库工程毕业设计

贵州大学本科毕业论文(设计)

诚信责任书

本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。

特此声明。

论文(设计)作者签名:

日期:

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目录

摘要 (1)

ABSTRACT (1)

前言 (2)

第一部分设计说明书 (3)

1工程概况 (3)

2水文基本资料 (3)

2.1流域概况 (3)

2.2气象 (4)

2.3泥砂 (4)

3地质基本资料 (5)

3.1地形地貌 (5)

3.2地层岩性 (5)

3.3地质构造 (5)

3.4地震及区域构造稳定性 (6)

3.5坝基物理力学指标 (6)

4设计任务和规模 (7)

4.1本次设计任务 (7)

4.2本次设计规模 (7)

5工程布置及主要建设物 (8)

5.1工程等别和洪水标准 (8)

5.2建筑物选型 (8)

5.3大坝枢纽布置 (9)

5.4挡水建筑物结构布置 (10)

5.5泄水建筑物 (12)

5.6放空、取水管的运行 (14)

5.8边坡工程 (14)

第二部分设计计算书 (16)

1挡水建筑物设计计算 (16)

1.1坝顶高程确定 (16)

1.2大坝稳定及应力计算 (18)

2泄水建筑物设计计算 (22)

2.1溢洪道设计 (22)

3放空、取水设计计算 (27)

结论 (30)

参考文献 (30)

致谢 (31)

附录 (31)

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摘要

本次设计是重力坝设计,设计的目的及意义主要在于巩固、扩大和提高所学水利水电理论知识,使其得到实际运用,并使之系统化,锻炼和培养运用所学专业基础理论知识解决工程实际,并进行设计、计算、制图的能力,提高撰写专业技术报告的水平。设计的主要内容有:挡水建筑物、泄水建筑物设计;根据给定的资料,进行大坝的剖面设计,其最大坝高43.5m,坝顶宽3.5m,坝顶长134.0m,溢洪道为无闸门控制的开敞式自由溢流型式;消能方式为挑流消能。

关键字:重力坝,应力分析,稳定分析,溢流坝,非溢流坝。

Abstract

This design is the gravity dam design, the main purpose and significance of design is to consolidate and expand and improve the water resources and hydropower theory knowledge, with a practical application, and make it systematic, exercise and develop the professional basic theoretical knowledge to solve actual engineering, and the ability of design, calculation, drawing, improve the writing level of professional and technical reports. The main content of the design are: water retaining structure, the building drainage design; According to the given data, the dam section design, 43.5 m high, its most dam crest width 3.5 m, the top 134.0 m long, no gate spillway for control of the open type of free overflow type; Energy dissipation method for flow energy dissipation.

Keywords: Gravity dam, the stress analysis, stability analysis and computation, the computation.

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前言

xxx水库位于威宁县海拉乡火箭村,坝址位于吊水岩沟银坪子上游1.0Km处, 距威宁县城公路里程129km,距海拉乡政府驻地公路里程为11km,工程地理位置为东经103°49′,北纬26°48′。水库大坝坝址拟建于吊水岩沟中游,属长江流域牛栏江横江水系右岸一级耐书河支流,流域内多年平均降雨量800mm。坝址以上集雨面积4.84km2。有通组公路通达坝区右岸的火箭村岩头村民组。

工程区位于云贵高原东部,贵州省西部,总观全区地势南高北低,海拔高程1600~2750m 之间,最高点为测区西面的龙滩坪脑包,海拔高程2750m,最低点位于测区北面的耐书河河面,海拔高程1600m,区内地势起伏连绵,沟谷纵横交错,由浑圆山顶与脊状沟谷相接而成,一般相对高差200~500m,局部相对高差大于800m,主要以溶蚀、侵蚀--构造剥蚀切割形成的中低山地貌为主。

海拉乡火箭村片区是较理想的基本烟叶生产区,大片田土适宜烤烟种植,但缺乏相应的水利灌溉设施。当地政府和群众都十分渴望本工程能早日实施。根据《威宁县烟叶生产基础设施建设规划》(2013-2015),在海拉乡火箭村片区实施烟水配套工程,工程拟在吊水岩沟中游银坪子处新建小(2)型水库,以满足灌区烟地灌溉及人畜生活用水的需求,当地群众十分拥护政府的这一惠民工程,并渴望工程项目的早日实施。工程项目的建设是非常必要的。

本设计是我在贵州拓土资源开发有限公司设计院实习期间,在陈德先老师和单位同事的细心指导下完成的。这次实习期间完成的毕业设计一方面是对前四年专业基础知识的复习和巩固,另一方面让我对水利枢纽工程的设计和具体建设有一个较全面的认识,因此这次毕业设计对与我有着更深的意义。

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第一部分设计说明书

1工程概况

威宁县海拉火箭片区烟水配套水源工程涉及威宁县海拉乡火箭村、东风村和红光村三个村,主要建筑物包括:xxx水库大坝、溢洪道、取水口等建筑物。xxx水库位于威宁县海拉乡火箭村,坝址位于吊水岩沟银坪子上游1.0Km处, 距威宁县城公路里程129km,距海拉乡政府驻地公路里程为11km,工程地理位置为东经103°49′,北纬26°48′。水库大坝坝址拟建于吊水岩沟中游,属长江流域牛栏江横江水系右岸一级耐书河支流,流域内多年平均降雨量800mm。坝址以上集雨面积4.84km2。有通组公路通达坝区右岸的火箭村岩头村民组。

海拉乡由于地缘偏僻,社会经济欠发达,民众文化水平不高,多年来,基础设施建设投入不足,农业生产一直是靠天吃饭、粗放管理、小农户经营。薄弱的基础设施导致烤烟生产抵御自然灾害能力不足,落后经营管理方式导致烟农经济收入的降低和队伍的不稳定性,农村劳动力的转移导致种烟劳动力明显的不足等,已严重影响了威宁烤烟生产的可持续健康发展。

海拉乡火箭村片区是较理想的基本烟叶生产区,大片田土适宜烤烟种植,但缺乏相应的水利灌溉设施。当地政府和群众都十分渴望本工程能早日实施。根据《威宁县烟叶生产基础设施建设规划》(2013-2015),在海拉乡火箭村片区实施烟水配套工程,工程拟在吊水岩沟中游银坪子处新建小(2)型水库,以满足灌区烟地灌溉及人畜生活用水的需求。

2水文基本资料

2.1流域概况

工程所在河流为长江流域牛栏江水系右岸一级哈喇河的支流吊水岩沟。吊水岩沟发源于威宁县海拉乡管家村刘家水井,河源高程为2510.0m,河流由西向东北经刘家水井、银坪子、大地头等地,在包谷地汇入哈喇河。吊水岩沟为山区雨源型河流,全流域面积11.02km2,河长8.49km,河道平均比降106.00‰,多年平均径流量264.48万m3。吊水岩沟为山区雨源性河流,坝址处河谷为基本对称“V”型谷。

xxx水库位于威宁县海拉乡火箭村境内,距威宁县城129km,距海拉乡政府驻地11km。本次可研设计阶段,在经过实地调查及作了相关内业工作后,选择坝址具有唯一性。坝址集雨面积为4.84 km2,河道长3.51km,占吊水岩沟全流域面积的43.92%,平均坡降为94.30‰,多年平均径流量123.42万m3。

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xxx水库流域属高原地貌,成土母岩主要是石灰岩,有山地黄棕壤、棕壤、灰泡黄泥土等三个土类;其土层浅薄,加之人为活动加剧,部分耕地水土流失较为严重,是典型的喀斯特地区。由于地形特殊,植被偏少,气候恶劣,石漠化严重,水资源匮乏,沟壑纵横,山势陡峭,切割极深。流域内部分耕地基岩裸露,土壤肥力差,酸性重,广种薄收。植被稀疏,生态环境脆弱,流域内森林覆盖率为31.70%,部分坡耕地和荒草地水土流失较为严重,生态环境较差。

2.2气象

xxx水库属亚热带季风气候区,由于海拔高、气温较低,有“高寒山区”之称。主要气候特点是四季分明,冬长夏短,昼夜温差大,干湿季节明显。流域内无气象观测资料,其气象资料参照威宁县气象站资料:多年平均气温10.4℃,最冷月1月平均1.9℃,最热月7月平均17.7℃,极端最高气温30.6℃(1963年5月29日),极端最低气温-15.3℃(1977年2月9日)。年平均相对湿度80%,最大在秋季,达85%左右,最小在春季,在73%上下,全年平均雾日数76.0d,年平均日照时数1805.4h,为贵州全省各县之冠。全年无霜期208.6d,大风日数29.3d,冰雹日数2.6d,雷暴日数66.4d,雾日天数83.7d,降雪日数32.2d,最大积雪深度27cm。多年平均风速3.2m/s,最大风速20.7m/s,全年以SE风为多,频率为17%。

流域水汽主要来自印度洋孟加拉湾,由于地势较高,多年平均相对湿度较其它地区低。流域内地表径流主要来自降雨,但降雨时空上分布不均。暴雨一般出现在5-10月,日降雨量大于100mm的暴雨主要出现在6-8月,汛期比其他地区出现晚。降雨量较其它地区少,根据威宁气象站历年实测资料统计,多年平均降雨量为899.7mm,丰水期(5-10月)平均降雨量790.4mm,占全年降雨量的87.9%,枯水期(11月至次年4月)平均降雨量109.3mm,占全年降雨量的12.1%。降水年际变化不大,而年内分配不均,多集中于夏、秋两季。最大一日降水量为130.5mm(2007年10月20日),多年平均水面蒸发量为1269.7mm(20cm蒸发皿)。

2.3泥砂

本流域的泥沙,主要来源于流域内水土流失。xxx水库无实测泥沙资料,泥沙根据相关等值线图计算。根据《贵州省地表水资源》中悬移质输沙模数分区图,xxx水库悬移质输沙模数为1000~2000t/km2,结合流域内植被情况及岩石、土壤特性,确定xxx水库悬移质输沙模数为1500t/km2。根据所取输沙模数计算,则xxx水库坝址以上悬移动质年输沙量为7260t。推移质泥沙量按悬移质泥沙量的20%估算,则坝址以上推移质年输沙量为1452t。因此,xxx水库坝址多年平均输沙总量为8712t,泥沙容重按1.3t/ m3计算,则xxx水库坝址处多年平均输沙体积为6700m3,多年平均悬移质含沙量为 6.3kg/m3。

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3地质基本资料

3.1地形地貌

本水库库区及其分水岭范围内海拔2120~2750,相对高差400~500m,库区分水岭雄厚,邻谷底部高程高于设计正常高水位,在地形上并未形成低邻谷。由于区域范围内出露地层主要为二叠系上统峨眉山玄武岩,属岩浆岩,其地貌表现为侵蚀地貌特征。所在河谷呈“V”型谷,两岸坡基本对称,坡角30~50°,河床坡降较大,水库蓄水范围较短,约490m。

3. 2地层岩性

据实地调查,库区从库尾至库首下游、两岸及河床出露地层为二叠系上统峨嵋山玄武岩β)深灰、暗绿色隐晶质玄武岩,块状结构,分布于库区和左岸上游地带;右岸组(P

2

m)浅灰色厚层灰岩,岩溶发育,主要分布于右坝肩及左岸上2185m以上为下统茅口组(P

1

游地带,未见泥岩、炭质页岩及凝灰岩等夹层分布。库内地层发育以二叠系分布最广,缺失下古生界寒武系、侏罗系、奥陶系、泥盆系地层。第四系较集中分布于山间耕地及河流沿岸。

3.3地质构造

)-六盘水断陷(D-C)-普安旋扭测区构造单元属扬子准地台(Pt)-黔北台隆(Z-T2

3

构造变形区(I

B2)。据区域地质资料,该构造单元是以旋扭构造型式为主,兼有北东和

1

北北东向构造,其中石门断层为区域性北北东向构造。

石门压扭性断层(F1)起于调查区的西南侧,以北北东向延伸至区外,为一基本呈直线形延伸的区域性构造,延伸长近40公里,断层面倾向西,倾角较陡,断裂西侧均为二叠系峨眉山玄武岩组,东侧为二叠系下统茅口组。断距较大,约150m左右。

吊水岩沟断层(F2),位于水库南东侧并穿过右坝肩,为逆断层,产状135°∠21°,断层破碎带宽0.5m左右,该断层对水库蓄水有一定的不利影响。

耐书河断层(F3),位于调查区的南侧,始于袁家沟断层,走向北东,倾向南东,为逆断层。断层距水库1.1Km,对水库蓄水没有影响。

上述断裂构造除吊水岩沟断层大体沿吊水岩沟的东侧延伸距离较长外,其余断裂构造均远离坝区,对工程基本无影响。

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3.4地震及区域构造稳定性

本区地处贵州西部,挽近期新构造运动的大面积抬升与相对宁静期交替出现,但挽近期断裂活动未见全新世断裂,不构成工程意义上的活断裂影响。同时查《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区地震动反应谱特征周期参数为0.45s,动峰值加速度为0.10g,相应的地震基本烈度为Ⅶ度,区域构造稳定性较差,水工建筑物应进行地震设防。

3.5坝基物理力学指标

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4设计任务和规模

4.1本次设计任务

本次设计为重力坝,根据所给的基本资料,设计出挡水建筑物、泄水建筑物、溢流坝段、非溢流坝段,对整个坝体进行应力分析及抗滑稳定分析。

4.2本次设计规模

1、特征水位

1)、根据所给的资料,地质和水文符合建坝条件,可以形成一定的库容,其中水库坝址集雨面积为4.84 km2,死水位2156.00m,相应的库容19.1万m3;

2)、正常蓄水位2167.00m,相应库容51.55万m3;

3)、校核洪水位2168.53m,相应库容55.80万m3。

2、洪水调节

溢洪道为无闸门控制的开敞式自由溢流型式,布置于主河槽内,堰顶高程2167.00m,溢洪道宽18.0m,其中坝顶表孔前缘净宽15.0m,分两孔泄流,单孔净宽7.5m,两侧边墩厚1.0m,中墩厚1.0m;

4.1洪水调节计算成果

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5工程布置及主要建设物

5.1工程等别和洪水标准

1、工程等别

银坪子水库正常蓄水位2167.00m,死水位2156.00m,正常蓄水位以下库容51.55万m3,总库容55.8万m3。工程坝址具有唯一性,选定基本坝型为C15细石砼砌毛石重力坝,最大坝高43.5m。

根据GB50201-1994《防洪标准》和《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,本水库规模属小(2)型,工程等别为Ⅴ等。大坝、溢洪道、右坝段取水兼放空建筑物、消能防冲设施等主要建筑物级别应为5级。

2、洪水标准

重力坝:设计防洪标准重现期为30年一遇;

校核防洪标准重现期为200年一遇。

表5.1 各建筑物不同频率洪峰和下泄流量

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5.2建筑物选型

本阶段根据《水利水电工程可行性研究报告编制规程》(SL618-2013)的规定,结合地勘工作的深入,在选定坝址的基础上,进行坝型比选。

坝区河谷为对称“V”字型谷,两岸地形坡度35°~45°,相对高差400~500m,库区及其分水岭范围内海拔2130~2500m左右。水库所在位置是耐书河支流吊水岩沟中

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游。河流纵坡比降较陡,坝址以上至岩洞沟头为94‰,坝址以下的3公里平均达127‰,河谷较窄,呈狭谷状,是较为典型的山区河谷地貌,分水岭最高山顶海拔2718m。水库集雨面积范围内,左、右岸出露地层均为二叠系中统峨眉山玄武岩组地层,岩溶及岩溶地下水系不发育,以非可溶岩的侵蚀地貌为主要表现特征,由于库盆范围内由于出露地层均为二叠系中统峨眉山玄武岩组玄武岩,具有良好的隔水性,使其形成了单一的地貌特征,玄武岩分布区以侵蚀地貌为主。坝址下游无跌坎或临空面,不存在大坝向下游滑移的地形条件。当地材料坝选择修建堆石坝,阶段刚性坝用C15细石砼砌毛石重力坝为代表坝型。

5.3大坝枢纽布置

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表5.1 C15细石砼砌毛石重力坝方案的枢纽布置图

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表5.2 C15细石砼砌毛石重力坝非溢流段剖面图

本工程水库枢纽由C15细石砼砌毛石重力坝、坝顶开敞式溢洪道、放空、取水管道、取水口闸室等组成。

拦水坝为C15细石砼砌毛石重力坝,布置于主河床,坝轴线方位角为N23.8°W。坝顶高程2169.50m,垫层底部高程2126.00m,顶部高程2127.00m,最大坝高43.5m,坝顶宽3.5m,坝顶长134.0m。溢洪道为无闸门控制的开敞式自由溢流型式,布置于主河槽内,堰顶高程2167.00m,溢洪道宽18.0m,其中坝顶表孔前缘净宽15.0m,分两孔泄流,单孔净宽7.5m,两侧边墩厚1.0m,中墩厚1.0m;堰顶设置宽3.0m的交通桥。本工程为C15细石砼砌毛石重力坝,因此放空建筑物可采用坝身式和岸边隧洞形式。若考虑单独设置放空底孔,需设置相配套闸门和启闭设备,既增加了工程投资,又给后期的运行管理带来一定的困难,增加管理费用。本工程取水孔布置在右岸,进水口高程2151.0m,淤沙高程2148.35m。

5.4挡水建筑物结构布置

一、坝顶高程确定

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大坝为5级建筑物,洪水标准按30年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核。根据调洪成果,大坝设计洪水位(P=3.33%)2168.32m,最大下泄流量47.6m3/s,相应下游水位2135.88m;大坝校核洪水位(P=0.5%)2168.53m,最大下泄流量63.2m3/s,相应下游水位2136.02m;消能防冲洪水标准(P=10%)时,大坝上游洪水位2168.15m,下泄流量37.8m3/s,相应的下游洪水位2133.78m。水库正常蓄水位2167.00m,死水位2156.00m。

二、坝体剖面

遵照坝体断面尽量简单便于施工的原则,中等坝高的重力坝上游面以垂直为宜,本工程拟定坝顶宽度采用3.5m,上游坝坡仍采用了1:0.1,下游采用了1:0.75的坝坡。

坝体断面型式是在三角形基本剖面的基础上,据不同的使用要求而拟定的实用剖面,根据调洪计算及构造要求,非溢流段坝顶宽度为3.5m,坝顶高程为2169.50m,坝体上游为铅直面,下游坝坡为1:0.75,上游坝坡采用了1:0.1,起坡点高程为2142.00m,坝底最大宽度为33.38m,坝体建基面高程2126.00m,最大坝高43.5m,坝顶长134.0m。坝顶上游设置L型C20混凝土防浪墙,与坝体连为一体,墙高为 1.2m,墙顶高程为2170.70m,每隔15m间距处预留伸缩缝,并设止水。坝顶下游面设置1.2m高防护栏杆。

三、大坝抗滑稳定应力分析

(1)、大坝稳定及控制指标

坝体抗滑稳定计算主要核算沿坝建基面及深层软弱夹层滑动条件。抗滑稳定控制指标见下表。

表5.2 抗滑稳定控制指标

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注:特殊组合(1)为校核洪水位情况,特殊组合(2)为地震情况

(2)坝体应力控制指标

根据《砌石坝设计规范》SL25-2006和《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005,重力坝坝基面坝踵、坝址以及坝体的应力应符合下列要求:

(a)运行期,在各种荷载组合下(地震荷载除外),坝踵垂直应力不应出现拉应力,坝址垂直应力应小于坝基允许压应力。

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(b)施工期坝址垂直应力允许有小于0.1MPa的拉应力;

(c)运行期,坝体最大主应力不应大于砌石体的允许压应力;

(d)运行期,坝体上游面垂直应力不出现拉应力(计扬压力);

(e)施工期坝体任何截面上的主压应力不应大于砌石体的允许压应力;

(f)施工期坝体下游面允许有不大于0.2MPa的主拉应力。

(3)荷载组合

分析C15细石混凝土砌毛石重力坝抗滑稳定及坝体应力计算的荷载组合分为基本组合和特殊组合两种,荷载组合如下:

基本组合1:自重+正常蓄水位及相应下游水位+扬压力+泥沙压力+浪压力

基本组合2:自重+设计洪水位及相应下游水位+扬压力+泥沙压力+浪压力

特殊组合1:自重+校核洪水位及相应下游水位+扬压力+泥沙压力+浪压力

特殊组合1:自重+正常蓄水位及相应下游水位+扬压力+泥沙压力+浪压力+地震荷载

根据《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)本工程所处地区地震基本烈度为Ⅶ度,设计要考虑地震影响。

5.5泄水建筑物

一、溢洪道

溢洪道为无闸门控制的开敞式自由溢流型式,布置于主河槽内,堰顶高程2167.00m,溢洪道宽18.0m,其中坝顶表孔前缘净宽15.0m,分两孔泄流,单孔净宽7.5m,两侧边墩厚1.0m,中墩厚1.0m;堰顶设置宽3.0m的交通桥。溢流堰为WES型实用堰,由上游面曲线、下游面曲线、泄槽段、挑流消能等组成。堰顶上游段堰头采用三圆弧曲线,下游为幂曲线。堰面曲线定型设计水头,按高堰计算时,取Hd =(0.75~0.95)Hmax,Hmax=1.58m,Hd=1.42m。上游以椭圆三段圆弧与铅直坝面连接,三段圆弧半径分别为R1=0.711m、R2=0.284m、R3=0.057m。堰顶下游采用规范推荐的WES幂曲线,堰面曲线方程为:85.1x

y ,曲线至高程2164.95m,下接1:0.75的堰坡,采用半径为15.0m .0

3707

的反弧与挑流鼻砍衔接,挑流鼻砍高程为2136.98m,挑射角15°。溢洪道顶部设置交通桥,交通桥设置于坝顶上,为简支T形梁,宽3.0m,高0.7m。

大坝主要筑坝材料为C15细石砼砌毛石重力坝,上游面为0.3~1.4m厚的C20防渗

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混凝土,在大坝底部设1.0m厚C15砼垫层,下游溢流面为1.0m厚C25钢筋混凝土防冲蚀。溢洪道边墩、导墙采用C25钢筋混凝土。为保护下游坝基不受冲刷,下游设置短护坦,护坦为宽18m,长10m,厚1m的C25钢筋砼结构。

二、消能方式

常用的消能方式主要分为底流、挑流和面流消能等。底流消能型式为水跃消能,水跃消能适用于各类泄水建筑物,其优点有:水流条件好,消能效果好,无雾化现象,对尾水变幅的适应性较好,与下游水位衔接较好;对地质条件的要求较低,消力池基础可以是岩石,也可以是覆盖层;主要问题是修建费用相对较高。挑流消能主要是采用在泄水建筑物末端设置挑流鼻坎,利用集中急流的动能,把水股挑向下游河道,射流在足够深的水垫内进行淹没扩散消能后与下游的正常缓流衔接。挑流消能的优点有工程量小,投资较小;但是,挑流消能要求尾水较深、地质条件较好,若河道尾水深度不足,地质条件不好,将发生局部冲刷,影响下游岸坡稳定;同时,在高速水流挑射过程中,大部分能量在空中形成水雾,水流落入河床后,水花飞溅,对下游影响较大,故采用挑流消能,应远离居民及建筑物。面流消能对河床地质要求一般介于挑流消能和底流消能方式之间,但其对岸坡的稳定性要求较高;同时面流消能对尾水位变动的影响较敏感,要求下游具有较高和较稳定的水位,否则不易形成面流。

xxx水库坝址处,河床覆盖层较薄,抗冲能力强;坝址下游100m内没有居民生活区域。根据xxx水库坝址处地形、地质、对下游居民的影响等条件,故选定挑流消能为本工程泄水建筑物的消能方式。

三、放空兼引水管建筑物

挡水建筑物为C15细石砼砌毛石重力坝,因此放空建筑物可采用坝身式和岸边隧洞形式。若考虑单独设置放空底孔,需设置相配套闸门和启闭设备,既增加了工程投资,又给后期的运行管理带来一定的困难,增加管理费用。因此,在能满足水库放空要求的前提下,放空与取水建筑物相结合,采用坝身埋管形式。

坝体右岸布置取水建筑物,取水口底板高程为2151.00m,取水管直径为500mm,如果将取水管兼放空管,通过计算,只需要不到1天即可放空水库,能满足水库放空要求。综合考虑,本工程将放空建筑物和取水建筑物结合使用,不再另外设置放空建筑物。

放空、引水管取水口布置于枢纽建筑物的右岸非溢流坝段0+092.500处,结合枢纽总布置,取水设施由取水闸室、坝内埋管和下游闸阀室等组成。

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进水口型式布置成坝身式,由移动式拦污栅、喇叭口、闸门井、通气孔、渐变段等建筑物组成。取水口、闸门井均布置于重力坝坝体前,渐变段布置于坝体内,在坝顶设置取水口的启闭设备,取水口建筑物与坝体结构形成一个整体,不分结构缝。

取水口闸室段长7.55m ,宽4.0m ,采用C20钢筋砼浇筑。进口底板高程为2151.00m ,高于坝前淤沙高程2.65m ,顶部高程与坝顶齐平,为2169.50m 。闸室段底板厚1m ,底板下部采用C10埋石砼。进口边墙为两面收缩的喇叭形,其椭圆曲线方程为

10.533y 1.6x 2222=+,顶板曲线方程为10.4

y 1.8x 2

222=+。进口设置移动式拦污栅和事故检修闸门各1扇,拦污栅孔口为b×h=2.0×2.0m (宽×高),采用5t 电动葫芦启闭;事故检修闸门孔口为b×h=1.5×1.0m (宽×高),布设QPQ40启闭机1台。闸门后接φ500的坝内预埋钢管,中心线高程为2151.25m ,坝内管长14.1m ,管道周边采用0.5m 厚的C20的外包钢筋混凝土引水至大坝下游闸阀室。

5.6放空、取水管的运行

放空、取水管进水口底板高程为2151.0m ,较水库死水位2156.0m 低5.0m ,比水库淤沙高程(30年)2148.35m 高出2.65m 。水库正常运行时,将进水口闸室段拦污栅通过拉杆锁定在孔口内拦污,事故检修闸门提升至孔口以上并锁定好,大坝下游闸阀室放空管闸阀阀门关闭,仅运行供水输水管及生态放水管。当水库大坝出现重大险情或难以抗拒的自然灾害,需要将库水放空检修时,将拦污栅栅体提出孔口,并放空管闸阀阀门开启,启动放空管,在水库水位处于正常蓄水位2167.0m 时,仅需要少于1天的较短时间内,可将水库水位放空至死水位2156.0m 以下,确保下游人民生命财产的安全。

5.8边坡工程

1、边坡稳定

坝址区分布地层主要为块状隐晶玄武岩,总体属中硬岩类(BⅢ1),岩体强风化层垂向厚度2~3m 。强风化深度较浅,开挖边坡多为弱风化的岩质坡,整体稳定性较好,局部可能存在楔形体失稳问题,其深度不大,影响范围小,开挖时需清除松散危岩体,建议开挖坡比为1:0.7,并及时采取喷浆护面处理。

2、边坡稳定性评价 ①天然边坡稳定性评价

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坝址区左岸地形起伏变化较大,坡度10~60°;右岸2185m高程以下地形坡度较大,坡度30~50°,2185m高程以上地形相对平缓,6~25°;岸坡覆盖层厚度:左岸0~2.0m,右岸2.0~3.0m,河床0~4.0m,除此之外,坝址区无其他较大不良地质现象分布,自然边坡相对稳定。

②断层带工程地质评价

吊水岩沟断层位于水库东南侧并穿过右坝肩,为逆断层,产状135°∠21°,断层破碎带宽0.5m左右,经右坝肩时,坝肩与断层直线距离为26m;由于断层倾角为21°,比较缓,且向内布展,正常蓄水位以下部位低于该断层破碎带;另一方面,该断层为张扭性断层,上盘为二叠系下统茅口组(P1m)灰岩,下盘为二叠系上统峨眉山玄武岩组(P2β3)玄武岩,属平行不整合关系,其断裂面胶结好,充填较好,地下水难以传导,阻水性能好。因此,该断层基本对工程无影响。

③开挖边坡评价

坝基(肩)为(P2 3)地层,表层节理裂隙发育,坝基(肩)开挖过程中强风化岩体可能形成危岩体,应注意合理放坡及清除危岩或采取支护处理措施。两岸覆盖层较厚,开挖边坡高度均大于15.0m,应合理放坡开挖。建议按阶梯式进行放坡,土质边坡每5~6m设置一级马道,岩质边坡每10~15m设置一级马道,开挖边坡坡比见表5.3。

表5.3上坝址重力坝边坡开挖建议坡比值表

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3、边坡支护

基坑开挖边坡坡度:趾板河床部位砂卵砾石层开挖边坡1:1,基岩强风化1:0.75。两岸覆盖层土为1:1,岩石边坡1:0.75。

左坝肩边坡开挖高度约91.3m左右,分台阶开挖,在平行坝轴线方向2153.63m处开挖成3.0m宽度的台阶状;坝顶以上边坡采用喷锚支护,在平行坝轴线方向高差15m 开挖成3.0m宽度的台阶状,喷C20混凝土厚80mm。

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右坝肩边坡开挖高度约57.8m 左右,分台阶开挖,在平行坝轴线方向2147.75m 处开挖成3.0m 宽度的台阶状,坝顶以上边坡采用喷锚支护,喷C20混凝土厚80mm 。

第二部分设计计算书

1挡水建筑物设计计算

1.1坝顶高程确定

大坝为5级建筑物,洪水标准按30年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核。根据调洪成果,大坝设计洪水位(P=3.33%)2168.32m ,最大下泄流量47.6m3/s ,相应下游水位2135.88m ;大坝校核洪水位(P=0.5%)2168.53m ,最大下泄流量63.2m3/s ,相应下游水位2136.02m ;消能防冲洪水标准(P=10%)时,大坝上游洪水位2168.15m ,下泄流量37.8m3/s ,相应的下游洪水位2133.78m 。水库正常蓄水位2167.00m ,死水位2156.00m 。

根据《砌石坝设计规范》SL25-2006,坝顶高程应高于校核洪水位,墙顶高程=水库静水位+Δh ,其中Δh 为坝顶距水库静水位的高度,Δh 由下式确定:

△h = h b + h z + h c (1)

式中:△h 为防浪堤顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差(m ); h b 为波浪高(m );

h z 为波浪中心线至正常或校核洪水位的高差(m );

h c 为安全超高(m ),正常蓄水位时0.4m ,核洪洪水位时0.3m 。 (1)水库涌浪高度、爬高确定 1)风浪要素计算

风浪的平均波高和平均周期按莆田试验站的公式计算:

???????

???

??????????????? ????? ?????????????? ??=7.0245.027.022

7.013.00018.07.013.0W gH th W gD th W gH th W gh m m m

(2) 5

.0438.4m

m h T = (3) 式中:hm 为平均波高,m ;

Tm 为平均波周期,s ;