水某电站拦河坝工程设计

Fujian College of Water Conservancy and Electric Power 2013届毕业设计报告设计题目: 某水电站拦河坝工程设计（水工建筑物设计）所属系别: 水利工程系专业: 水利水电工程管理班级: 水管1031班2013年1月《某水电站拦河坝工程设计》毕业设计开题报告姓名：陈闽超学号：1139101707 班级：水管1031班专业：水利水电工程管理目录摘要第一章基本资料 (1)1．绪言 (1)2．水文资料 (1)3．库区工程地质 (2)第二章工程布置及建筑物 (4)1．设计依据 (4)1.1工程等别及建筑物级别 (4)1.2设计洪水标准 (4)2．坝址、坝轴线、坝型选择及工程总体布置 (5)2.1坝址选择 (5)2.2坝轴线选择 (5)2.3坝型选择 (6)3．工程总体布置 (7)4．挡水及泄水建筑物 (7)4.1大坝布置 (7)第三章非溢流坝设计计算 (8)1．坝顶高程确定 (8)1.1上游水水位的计算 (8)1.2下游水位的计算 (12)1.3 坝顶高程的确定 (8)2.重力坝断面设计 (13)2.1坝宽的确定 (16)2.2坝面坡度的确定 (16)2.3坝基防渗与排水设施的拟定 (17)3.重力坝荷载计算 (17)3.1设计洪水位 (22)3.2校核洪水位 (17)第四章溢流坝断面设计 (29)1.溢流前缘总长度的确定 (29)2.溢流坝断面设计 (29)2.1溢流堰的堰面曲线 (29)2.2反弧半径的确定 (30)3.泄流能力校核 (31)3.1坝面过水能力验算 (31)3.2泄流能力校核表 (33)4.溢流坝抗滑稳定计算 (33)5、底流式消能防冲的水力计算 (42)5.1水流衔接状态的判别 (42)5.2消力池的水力计算 (43)致谢.................................................................................................................. 错误！未定义书签。

参考文献. (58)摘要某水电站位于漳平市溪南镇尖祠村，是九龙江北溪的支流溪南梯级开发的第七级水电站，坝址以上集雨面积6452km。

本工程为设计中，基于给定的地质及水文气象等资料，首先进行了重力坝的坝型选择，选取了混凝土实体重力坝坝型；然后进行了水库水位演算，计算得上游设计洪水位170.90m，下游设计洪水位160.0m，上游校核洪水位173.44m，下游校核洪水位161.38m；还对挡泄水建筑物的剖面进行设计，确定坝高为20m，采用m3 表孔10溢流，并对挡水坝段进行了抗滑稳定分析及坝体应力分析，结果均满足要求；最后还对溢流坝做了泄流能力校核和消能防冲的设计。

第一章基本资料1．绪言某水电站位于漳平市溪南镇尖祠村，是九龙江北溪的支流溪南梯级开发的第七级水电站，坝址以上集雨面积645km2。

溪南溪河道流域面积为655km2，主河道总长67km，河道平均坡降5.6‰。

该处原有尖祠水电站建于70年代，装机容量2×400kw，利用水头9m，水库正常蓄水位为167.35m，因该水电建设时间早，整机容量偏小，且年久失修，建筑物多处渗漏，机组严重老化，无法充分发挥效益。

为充分利用水能资源，发展地方经济，拟对原有尖祠水电站实施技改扩建，建设2×2000kW装机容量的水电站，年发电量1018万kW·h，属小型水电站，并将技改扩建后的水电站更名为本水电站。

2．水文资料本流域地处亚热带季风气候区，温暖湿润，是四季分明的山地气候，兼具大陆性和海洋性气候特点，夏长而不酷热，冬短又不严热，气候温和湿润，雨量充沛。

坝址以上流域内设有上洋、长塔、官坑、溪南等4个雨量站，最早设站时间在1958年。

按算术平均求得坝址以上流域多年平均降水量为1552.8mm。

降水年际变化较大，如溪南站实测最大年降雨量为1891.8 mm（1961年），实测最小年降水量972.9mm(1991年），前者为后者的1.94倍。

降水年内分配亦级不均匀，春夏多雨，夏秋季节受台风影响频繁，多造成洪水，4～9月份的降雨约占全年降水量的76%。

据漳平市气象站资料统计，多年平均气温为20.3℃，最高气温41.2℃，最低气温-5.6℃。

年内各月平均气温以7月最高（28.0℃），1月最低（10.6℃）。

多年平均日照时数2043h，无霜期315天，最早处霜11月5日，最迟终霜3月1日。

多全年平均水面蒸发量为1000～1100mm，年平均相对湿度77%。

全年除静止无风外，2～9月以东南风为主，其余各月多为西北风，多年平均风速1.7 m/s，最大风速18 m/s。

麦园水文站为坝址径流计算的参证站，求得麦园站多年平均流量多年平均流量17.2m3/s，径流系数0.54，Cv=0.30，Cs=2.0Cv，多年平均降水量1568.7 mm。

按面积比和多年平均降水量比，求得易缘电站坝址的多年平均径流深为836.3 mm，多年平均径流量17.10 m3/s。

坝址各频率洪水特征值，通过水文站的洪水统计参数的地区综合线，经计算易缘水电站坝址P=3.33%的设计洪峰流量1222m3/s；P=0.5%的校核洪峰流量1810m3/s。

由于坝址无泥沙资料，根据龙岩水文手册，溪南溪流域多年平均输沙模数为150t/km2，多年平均含沙量0.1kg/m3。

推移质为悬移质的30%，考虑上游已建多个梯级的拦沙作用，计算坝址的年输沙量总量为12.58万t（其中悬移质9.68万t，推移质2.50万t）。

3．库区工程地质库区呈长条形河谷，区域内多显圆形山，山坡坡度一般为30～40°，属低山～丘陵区。

山坡第四系覆盖层约2～5m，植被发育，树木杂草茂盛。

库区河谷发育已至晚期，侵蚀作用小，和弯曲呈蛇曲状，河流表现以沉积作用为主，砂卵石堆积的阶地及河漫滩发育。

本工程为河床型水库，水库四周山体高厚，无通向库外的断裂构造，也无导水的松散堆积层与库外相通，不存在水库渗漏问题。

水库岸边山体稳定，多基岩裸露，未见滑坡坍塌现象。

水库蓄水后，仅有可能发生局部阶地陡坎坍塌，产生大规模库岸再造的可能性小，回水范围仅淹没河流漫滩，未改变原有水文条件，不移民，仅淹没部分耕地、果林地和沿和种植的高杆作物，未发现有价值的矿产资源。

根据《中国地震动参数区划图》（CB1830b－2001）该区地震加速度动峰值为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度为Ⅵ度。

坝厂址区岩性单一，为三叠系的中粗——中粒灰白色砂岩、砂砾岩，具弱硅化现象，多为中层状，但在左岸下游局部见中薄层砂岩。

新鲜岩体细密坚硬。

岩体的完整性左岸较好，右岸较差。

坝厂址山体上部及沟谷部位普遍为第四系的残坡积风化层，厚度多在1～4m间。

河床为第四系全新统冲洪积砂卵石层，初估厚度一般在0.8～3.0m，局部河道凹槽或岩体破碎处将会更深。

从区域上看，本区为“龙岩山字型”的构造的东翼部位，其主控构造是北东向断层，次级构造为北向断裂。

坝厂址区内地质构造总体较简单，属于区域性次级构造带范围，但两岸也有所差异。

坝厂区的各种地质参数的建议：摩擦系数f：两岸0.65～0.75；河床0.70～0.75。

岩体允许承载力Ｒ：河床和左岸0.5～0.6MPa；右岸0.4～0.5MPa。

剪摩f′＝0.8～0.9。

抗剪凝聚力Ｃ<0.05MPa。

第二章工程布置及建筑物1．设计依据1.1工程等别及建筑物级别某水电站位于漳平市的溪南溪上，电站位于漳平市溪南乡尖祠村境内，坝址以上控制流域面积645km2，水库总库容185.13万m3，调节库容72.04万m3，死库容24.5万m3，水库调节性能为日调节。

水库正常蓄水位169.35m，最大坝高19.82m，最大水头9.98m。

厂房位于河流右岸，为河床式厂房，总装机容量4000kW，多年平均发电量963万kWh，保证出力420kw，年利用小时3009.4h。

本工程水库总库容为185.13万m3，电站装机容量4000kW。

拦河坝为闸坝，最大坝高19.6m，枢纽建筑物由两岸重力坝、泄水闸坝、冲砂坝段、发电厂房及开关站等主要建筑物组成。

按照《防洪标准》GB50201-94和《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定，本工程为Ⅳ等工程、小（1）型规模；拦河坝、厂房及开关站等枢纽主要建筑物按4级建筑物设计，次要建筑物按5级建筑物设计，临时建筑物按5级建筑物设计。

1.2设计洪水标准根据《防洪标准》GB50201-94的规定，拦河坝和厂房的防洪标准按30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。

开关站洪水标准按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。

坝址30年一遇洪峰流量为1222m3/s，200年一遇洪峰流量为1810m3/s。

2．坝址、坝轴线、坝型选择及工程总体布置2.1坝址选择根据《九龙江北溪支流（新桥溪、双洋河、溪南溪）流域综合规划报告》，本工程为溪南溪梯级开发的第七级水电站，即易缘水电站，系原有的尖祠水电站技改工程。

经大坝坝址现场踏勘和初步比选，认为坝址位于原尖祠水电站厂房下游80～140m处河段较为合适，该段河谷比较宽阔，两岸山坡地表覆盖层薄，地质条件较好，在此河段建坝，拦河坝坝轴线较长，便于布置溢流段和厂房。

在坝址河段上游，离原发电厂房太近，河床较窄，不利于布置溢流段，厂房开挖量大。

在坝址河段下游，河床较低，坝高将增加，右岸地形较高，溢流段开挖较大，工程投资将加大。

初选的坝址河谷，呈“U”型，河底高程155.4m，水深2～3m，河床为砂砾石覆盖，左岸山坡30～50°，右岸山坡30～40°，多见基岩出露，经地形测量和地质查勘分析，该坝址从地形地貌以及工程地质条件等均能满足建坝要求。

2.2坝轴线选择根据选定的坝址，结合地形、地质及水工建筑物要求，在坝址区布置A、B两条坝轴线进行比较， A坝线距B坝线约30m， A、B坝轴线均采用闸坝进行比较，两方案枢纽布置相似，但由于坝线不同，相应的厂房开挖量也不同，详细比较见表2-1。

由A、B坝轴线技术经济比较可以看出：①地形地质条件方面，A坝线右岸地形较B坝线左岸地形平坦，地面高程较低，且A 坝线河床较宽，更适合厂坝枢纽的布置。

A、B坝线工程地质条件接近，坝基均可坐落于弱风化基岩上，坝基岩体内无不良构造穿过，不存在坝基深层滑动的边界条件，坝基稳定性好。

坝基岩体承载力高，完全满足拦河坝对地基承载力的要求。

②地形上右岸较平坦、开阔，适宜布置有关建筑物，开挖量少。

坝址处左岸平直，位置狭小，不便于建筑物的布置，而坝址右岸山体有一小山沟，开挖平整后可以布置相关的建筑物，但要注意雨天时山沟的汇水现象，做好排水措施，避免对坝体和厂房的运行安全造成不利影响；③坝址B两岸均较陡，高程较高，开挖量大，对厂房及闸坝布置不利，造价高；A两岸均较宽，高程较低，开挖量小，造价低。