钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计说明书Word文档下载推荐.docx
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流域面积
km2
33
正常高水位
m
死水位
2
汛前限制水位
275
设计洪水位
校核洪水位
设计泄洪流量
m3/s
校核泄洪流量
300
总库容
万m3
2267
死库容
200
兴利库容
1879
有效库容
2055
二、大坝
坝型
复合土工膜防渗堆石坝
坝顶高程
280
防浪墙顶高程
坝顶宽度
6
最大坝高
53
上游坝坡
1∶
下游坝坡
主坝坝轴线长
208
副坝型式
重力式挡墙
副坝坝轴线长
导流洞型式
圆形
导流洞进口底高程
导流洞出口底高程
导流洞半径R
导流洞长度
400
三、溢洪道
溢流前缘净宽
10
堰顶高程
272
设计流量
校核流量
闸门型式
平板
闸门尺寸〔宽×
高〕
m2
10×
四、厂房系统
1.动能指标
最大净水头
174
额定水头
最小水头
143
引用流量
5
额定出力
kW
6400
保证出力
1461
2.厂房
厂房型式
地面式
厂房面积
×
主厂房宽度
机组台数
机组安装高程
103
水轮机型号
HL110-WJ-76
发电机型号
SFW-J3000-6/1480
开关站面积
五、引水系统
进水口型式
塔式
进水口高程
压力钢管直径
管壁厚度
mm
有压隧洞洞径
衬砌厚度
cm
50
钢衬厚度
4
调压井最高涌浪水位
调压井最低涌浪水位
五、工程量
1.主坝
根底开挖量
m3
88419
堆石料填筑量
477257
混凝土方量(L型挡墙)
混凝土方量〔趾板〕
混凝土方量〔现浇混凝土保护层〕
1545
2.副坝
1.2建设目的和依据
B江水利枢纽工程是以发电为主,同时兼顾了灌溉、供水、防洪及养殖等综合利用效益的跨流域开发的水利枢纽工程。
1.3建设的条件
建设资金根本到位,施工准备工作已经就绪。
1.4建设的规模及综合利用效益
1.4.1建设规模
本电站装机6400kW,保证出力1461k×
27.25㎡。
水库总库容〔校核洪水位以下的全部库容〕为2267万m3。
综合利用效益
1.4.2.1发电
装机6400kW,电站设计水头为174m,多年平均发电量为1700×
104kW·
h,保证出力为1461kW。
本电站装2台3200kW机组,正常蓄水位为275.5m,引水式发电,引水隧洞布置在右岸山体中,最大引用流量为5m3/s。
厂房位于段莘水江湾湖山村左岸下游340m×
15.7㎡,其中主厂房宽,主厂房内安装二台HL110-WJ-76,配SFW-J3000-6/1480的水轮发电机组,机组安装高程为103m×
1.4.2.2灌溉
下游利用发电尾水灌溉,上游增加灌溉面积1.0万亩。
.3供水
供钟吕村及其下游村民生活用水。
1.4.2.4防洪
可减轻洪水对钟吕村及下游江湾镇的威胁,要求设计洪水最大下泄量限制为255m3/s。
1.4.2.5渔业
水库蓄水后,正常蓄水位时水库面积2,为开展养鱼等水产养殖业创造了有利条件。
第二章自然地理条件
2.1地形条件
钟吕水库位于江西婺源县乐安河一级支流晓港水的钟吕村上游约160m处,坝址以上控制流域面积33km²
。
晓港水在钟吕村上游约300m处,由两支水系集合而成,其中东支发源于石耳山,南支发源于清湾头尖,河流在晓港村汇入乐安河,本流域上游为中低山区,山势陡峭,中下游为低山丘陵区,山体凌乱,冲沟发育。
2.2水文特性
据水文资料推算,坝址处多年平均流量³
/s,多年平均总径流量4040万m³
%的洪峰流量为³
/s,三日洪量为1569万m³
,p=2%的洪峰流量为³
/sec,三日洪量为965万m³
流域多年平均降雨值。
正常蓄水位275.5m,对应库容V正=1879.0万m³
死水位248.5m,对应V死=185.0万m³
流域河段多年平均输砂量为0.29万吨,泥沙容重估算为³
估计水库淤积年限与高程关系〔见表2-1〕:
表2-1淤积年限与高程关系表
淤积年限〔年〕
泥沙淤积量〔万m³
〕
淤积高程〔m〕
100
水库水位—库容关系曲线〔见表2-2〕:
表2-2水库水位—库容关系曲线表
水位〔m〕
248
276
库容〔104m³
坝址水位-流量关系曲线〔见表2-3〕:
水位(m)
流量(m³
/s)
表2-3坝址水位-流量关系曲线表
2.3工程地质条件
库区工程地质
库区属构造剥蚀低山地貌,山势陡峭,分水岭雄厚,地形封闭,植被良好,未见滑坡等不良物理地质现象。
组成库岸及库盆的地层岩性主要为前震旦系板溪群的千枚状绿泥绢云母板岩,千枚岩和变质砂岩。
库区岩石受屡次构造运动的影响,断层和裂隙发育,岩石的褶皱和挠曲也很常见,构造行迹以北东向压扭性为主,常见有北西向张扭性断裂和近东西向平推断层,未见有较大的导水断裂连通库外。
库区地下水类型主要为第四系松散堆积物孔隙潜水和基岩裂隙水,受大气降水补给,排泄于河谷与河床,库岸山体地下水位较高,一般在300m高程以上,组成库岸及库盆的岩石表部透水性强,但深部岩石透水性微弱,属相对不透水层。
库区工程地质良好,水库蓄水后,不存在永久渗漏、岸边再造、浸没及水库诱发地震等问题。
坝址工程地质
.1地貌
坝址区属构造剥蚀低山地貌,山顶高程为280~450m,坝区河床较宽,约20~50m,为一“U〞型河谷,两岸山坡不对称,左岸山体雄厚,山坡角30~40度,右岸山体较为薄弱,山坡角20~30度,且在右岸有一低矮垭口,顶高程约276m,坝址区冲沟发育,且切割较深,未见滑坡等不良物理地质现象,自然边坡稳定。
.2地质岩性
坝址区出露的地层岩性为前震旦系板溪群第四段绿泥绢云母千枚岩夹变质砂岩,第四系松散堆积物及变质辉常岩,其岩性特征为:
〔1〕泥绢云母千枚岩:
灰绿色,主要矿物成分为绢云母、石英、长石、绿泥石等,千枚状构造,其余碎屑显微鳞片状构造,岩石挠曲和褶皱常见,片理极发育,岩层产状N40°
~60°
E,NW<
38°
〔2〕质砂岩:
青灰色,主要矿物成分未石英、长石及岩屑等,中细砂粒结构,层状构造,有轻微的变质,岩石结构致密,岩性坚硬。
〔3〕第四系松散堆积物主要为冲击砂卵石,漂石,厚1~1.5m,分布于河床部位,残坡积壤土、碎块石土,厚1~6m,分布于两岸山坡及冲沟部位。
〔4〕质辉长岩:
暗绿、深绿色,主要矿物成分为绿泥石、绿帘石、纤闪石及少量石英,辉长结构,块状构造,微具定向构造,岩石质地坚硬,在坝址区呈岩株或岩脉产出。
.3地质构造
坝址区地处华夏系及新华夏系构造复合部位,出露的地层古老,经历了屡次构造运动,坝址区断层裂隙发育,岩石破碎,岩层褶皱和挠曲常见。
在初步设计阶段共发现断层20条。
坝基开挖后,在坝基部位新发现小断层14条及两条风化夹层,但密度均较小。
〔1〕主要断层:
F5压扭性断层:
产状N35°
,NW<
80°
,宽0.1~,主要由片状岩、碎性岩组成,构造岩强风化,性状较差,出露于左岸趾板齿槽228m高程附近。
F12压扭性断层:
产状N40°
66°
,宽0.2~,主要由片状岩组成,构造岩呈强风化,性状较差,出露于左岸趾板齿槽236m高程附近。
F22层间挤压破碎带:
产状N55°
55°
,宽0.1~,主要由片状岩、石英脉组成,构造岩强风化,性状较差,出露于左岸趾板齿槽260m高程附近。
F29压扭性断层:
产状N25°
70°
,宽0.08~,主要由碎裂岩组成,见0.5~厚的断层泥继续分布,断层间较平,构造岩呈强风化,性状差,出露于河床趾板齿槽部位。
〔2〕裂隙:
坝址区岩石裂隙发育,岩石破碎,坝基开挖后,对坝基岩石裂隙作了统计,主要有两组发育方向:
一是NE向层面,裂隙产状N40°
,裂面稍扭,普遍见Fe、Mn质浸染,外表张开或微张,局部见次生泥充填,延伸长,极发育;
二是NW<
30°
~50°
W,SW或NE<
40°
~80°
,裂面光滑平整,见Fe、Mn质浸染,间距一般20cm,延伸较短,发育。
〔3〕风化夹层:
坝基开挖后,在河床右侧趾板齿槽部位发现了两条风化夹层WJ1,WJ2,产状N42°
,厚分别为2m和,风化夹层为强风化岩石和强风化至弱风化上部岩石。
〔4〕岩体风化
坝区岩体风化,主要受地形、岩性、构造等因素影响,一般表现为外表的均匀风化,沿断层有风化加深现象。
坝址左岸240m高程以上为强风化中下部岩石,240m高程以下为弱风化岩石,235~270m高程为强风化岩石,270m高程以上为全风化岩石。
局部残留有0~1.5m厚第四系残坡积壤土。
.4水文地质条件
坝址区地下水类型主要为第四系松散堆物孔隙潜水和基岩裂隙水,主要受大气降水补给,排泄于河床及河谷,地下水动态类型属降水-径流型。
鉴于本坝址的工程地质条件差,适用于当地材料坝。
坝址区岩石的透水性及相对不透水埋深经先导孔压水试验,左岸山坡相对不透水层埋深10~24m,上部透水岩层q值一般为6.7~196.7Lu,大者达341.7Lu,属中等—严重透水层;
河床部位相对不透水层埋深11~17m,上部透水岩层q值一般为7~29.9Lu,属中等—严重透水层;
右岸山坡相对不透水层埋深19~27m,上部透水岩层q值一般为5.6~50.3Lu,大者达127.3Lu,属中等—较严重透水层,中间夹严重透水层透镜体。
.5建基面岩体有关地质参数建议值
〔1〕与基面岩石接触面之间的摩擦系数:
〔2〕坝基岩体结构面之间的摩系:
〔3〕岩石的弹性模量:
弱风化千枚岩:
E=(0.8~1.0)×
104MPa
〔4〕岩石泊松比:
µ
〔5〕试验参数
①堆石试验参数〔见表2-4〕
饱和抗压强度:
微新岩石>
40MPa
弱风化岩石>
25MPa
表2-4堆石试验参数表
组别
试验干密度〔g/cm³
C(KPa)
Φ。
K
n
Rf
G
F
D
A
47
80
B
60
②复合土工膜试验参数〔见表2-5〕
表2-5复合土工膜试验参数表
项目
量值
备注
单位面积质量
g/m2
>
1100
1300
膜厚
250m高程以上
250m高程以下
周边缝等处
周边缝、水平缝、分缝处
宽条纵向拉伸
强度
kN/m
15
18
伸长率
%
窄条纵向拉伸
摩擦系数
与水泥砂浆
与现浇砼
粘结力
kg/cm2
渗透系数
cm/s
<
1×
10-11
引水发电隧洞工程地质条件
引水发电隧洞通过地段属低山地貌区,山顶高程300~400m相对高程100~200m,隧洞区冲沟发育,山体切割较深且较零乱,地表植被发育,未见有不良物理地质现象。
隧洞围岩由绢云母千枚岩、变质粉砂岩、凝灰质千枚岩与粉砂质板岩Ұ层。
绢云母千枚岩偶夹粉砂质板岩及粉砂质板岩等组成。
岩石层面裂隙极发育、褶皱、挠曲严重,断层发育切规模大,性状差,其中绢云母千枚岩、凝灰质千枚岩水理性质较差,且遇水易软化,软化系数低,凝灰质千枚岩成分复杂,还易于风化。
绢云母千枚岩与凝灰质千枚岩在洞线出露的长度占洞线总长的19%,说明洞线围岩大局部由绢云母千枚岩与凝灰质千枚岩构成。
根据工程类比可知:
千枚岩的单轴饱和抗压强度为16~40Mpa,软化系数0.63~0.93,属半坚硬—较软化,抗水性较差的片状〔薄层状〕岩体。
2.4气象、地震及其他
气象、地震
流域内气候:
流域内多年平均气温℃,以一月份平均气温℃为最低,七月份平均气温28℃为最高,历年极端最高气温41℃,极端最低气温-11℃。
风速及吹程:
多年平均最大风速/s,吹程。
地震烈度:
坝址及库区地震烈度属Ⅵ度以下,设计时可不考虑地震荷载。
降雨量:
流域多年平均降雨均值。
天然建筑材料
.1砂砾石料
坝址流域砂砾石料贫乏,但在江湾水和段莘水流域有梨苗场和古玩料场,距大坝约10~15km,有公路相通,运输方便。
梨苗场、古玩料场均为砂卵〔砾〕石混合料,砂卵〔砾〕石储量丰富,质量良好,满足工程要求。
.2堆石料
坝址附近广泛分布绿泥绢云母千枚岩,弱至微风化岩石,岩性较坚硬,力学强度较高,质量较好,储量丰富,可作为大坝堆石料。
坝址附近粘土很少,坝址上下游有一定的粘土分布,均为当地农民耕地。
第三章设计条件和设计依据
3.1设计任务
在对原始材料进行综合分析的根底上,并结合本次设计的专题研究,要求:
〔1〕根据防洪要求,对水库进行洪水调节计算,确定坝高程及岸坡溢洪道尺寸;
〔2〕通过分析,对可能的方案进行比拟,确定枢纽组成建筑物型式,轮廓尺寸及水利枢纽布置方案;
〔3〕详细做出大坝设计,通过比拟,确定坝的根本剖面与轮廓尺寸,拟定地基处理方案和坝身结构,进行水力、静力计算;
〔4〕进行施工组织设计:
决定枢纽的施工导流方案,安排施工的控制性进度,大坝主体工程量的计算,编制施工投标文件。
3.2设计依据
包括相关参考文献、主要设计标准以及上级机关批文。
第四章洪水调节计算
4.1洪水调洪演算
4.1.1洪水调洪演算原理
洪水在水库中运行时,水库沿程的水位、流量、过水断面、流速等均随时间而变化,其流态属于明渠非恒定流。
根据水力学,明渠非恒定流的根本方程,即圣维南方程组为:
连续性方程:
〔4-1〕
运动方程:
〔4-2〕
式中:
—过水断面面积(m2)
t—时间〔s〕;
Q—流量〔m3/s〕;
s—沿水流方向距离〔m〕;
Z—水位〔m〕;
g—重力加速度(m/s2);
v—断面平均流速(m/s);
K—流量系数(m3/s)。
一般采用简化的近似解法,长期以来,普遍采用瞬时法,即用有限差值来代替微分值,并加以简化,以近似地求解一系列瞬时流态。
瞬时流态法将式(4—1)进行简化而得出根本公式,再结合水库的特有条件对根本公式进行简化,得出用于水库调洪计算的实用公式:
(4-3)
—分别为计算时段初、末的入库流量(m3/s);
—计算时段中的平均入库流量(m3/s)
=(
+
)/2;
q1,q2—分别为计算时段初、末的下泄流量(m3/s);
—计算时段中的平均下泄流量(m3/s)
;
V1,V2—分别为计算时段初、末水库的蓄水量(m3);
—V1与V2之差;
—计算时段。
公式(4-3)表示为一个水量平衡方程式,说明:
在一个计算时段内,水库水量与下泄水量之差即为该时段中水库蓄水量的变化。
显然,公式中并未计入洪水入库处至泄洪建筑
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