E江水利枢纽工程毕业设计说明书

河海大学函授本科 2015 级毕业设计说明书设计题目: E 江水利枢纽设计 专业年级: 河海水工 2015 级 学 号: 3120152281 姓 名: 曾致雷 指导老师: 郭海庆 福建水利电力职业技术学院继教中心2017 年 3 月E 江 水 利 枢 纽 工 程 毕 业 设 计 说 明 书 目 录 1目 录1、综合说明 .31.1 工程概况 .31.2 水文 .41.3 工程地质与水利枢纽选址 .41.4 新建水利枢纽的必要性 .51.5 大坝设计 .51.6 泄水建筑物设计 .61.7 施工组织设计 .72、水文 .92.1 流域概况 .92.2 气候特性 .92.3 水文特性 .112.4 设计洪水 .122.3 调洪演算 .133、工程地质与水利枢纽工程选址 .183.1 工程概况 .183.2 工程地质 .183.3 水利枢纽工程选址 .224、新建水利枢纽的必要性 .255、大坝设计 .265.1 土石坝坝型的选型 .265.2 大坝轮廓尺寸的拟定 .275.3 大坝防渗体 .32E 江 水 利 枢 纽 工 程 毕 业 设 计 说 明 书 目 录 25.4 土料设计 .335.5 渗流计算 .385.6 渗透稳定验算 .415.7 稳定计算 .425.8 基础处理部分 .435.9 坝肩处理 .445.10 细部构造设计 .456、泄水建筑物设计 .476.1 泄水方案选择 .476.2 隧洞选择与布置 .476.3 隧洞的体型设计 .476.4 隧洞的水力计算 .496.5 隧洞的细部构造 .526.6 放空洞设计 .547、施工组织设计 .557.1 施工导流计划 .557.2 施工控制性进度 .587.2.1 大坝施工控制性进度 .587.3 施工程序安排 .59附图：（1）E 江水利枢纽平面布置图；（2）E 江大坝横断面图、E 江大坝纵断面图；（3）E 江大坝局部详图；（4）泄水建筑物；（5）E 江水利枢纽施工总平面布置图。E 江 水 利 枢 纽 工 程 毕 业 设 计 说 明 书 1 综 合 说 明 31、综合说明1.1 工程概况E 江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约 122km，流域面积 2558km，在坝址以上流域面积为 780km。流域内大部分为山岭地带，山脉和盆地交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大。因山脉连绵，致使流域内交通不便，居民较少，全区农田面积仅占总面积的 20，林木面积约占全区的 30，其种类有松、杉等。其余为荒山及草皮覆盖。E 江水利枢纽系防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用的水利工程，该水利枢纽工程由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、引水隧洞、发电站等建筑物组成。该工程建成以后，可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁，根据下游防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为860 ，本次经调洪计算 100 年一遇设计洪水时，下泄洪峰流量为sm/3672.7 。原 100 年一遇设计洪峰流量为 1680 ，水库消减洪峰流sm/3量 1007.3 ；其发电站装机为 38000kw，共 2.4104kw；建成水库s/3增加保灌面积 10 万亩，正常蓄水位时，水库面积为 17.25km。本工程为发展养殖创造了有利条件。1.1.1 挡水建筑物土坝挡水建筑物按直线布置，土坝布置在河弯地段上。1.1.2 泄水建筑物泄洪隧洞泄洪采用隧洞方案，为缩短长度、减小工程量，泄洪隧洞布置在凸E 江 水 利 枢 纽 工 程 毕 业 设 计 说 明 书 1 综 合 说 明 4岸（右岸），这样对流态也较为有利，考虑到引水发电隧洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以远离坝脚和厂房为宜，为减少泄洪时影响发电，进出口相距 80100m 以上，冲沙放空洞位于泄洪隧洞与水电站引水隧洞之间。1.1.3 水电站建筑物引水隧洞、电站厂房布置于凸岸，在泄洪隧洞与大坝之间，由于风化岩层较深，厂房布置在开挖后的坚硬玄武岩上，开关站布置在厂房旁边。1.2 水文E 江所在区域年平均气温约为 12.8，最高气温为 30.5，发生在7 月份，最低气温为5.3，发生在 1 月份。最大年降水量可达1213mm，最小为 617mm，多年平均降水量为 905mm。气候特征是冬干夏湿，每年 11 月至次年和 4 月特别干燥，其相对湿度为 5173之间，夏季因降雨日数较多，相对湿度随之增大，一般变化范围为 6786。E 江属典型山区河流，洪水暴涨暴落。根据资料统计分析得 100 年一遇设计洪峰流量为=1680m/s，2000 年一遇校核洪峰流量为 =2320m/s。设Q校Q1.3 工程地质与水利枢纽选址1.3.1 工程地质坝址位于 E 江中游地段的峡谷地带，河床比较平缓，坡降不太大，两岸高山耸立，构成高山深谷的地貌特征。（1）坝址区地层以玄武岩为主，间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿E 江 水 利 枢 纽 工 程 毕 业 设 计 说 明 书 1 综 合 说 明 5过。（2）坝址附近无大的断层，但两岸露出的岩石，节理特别发育。（3）本区地形高差大，表流占去大半，缺乏强烈透水层，故地下水不甚丰富，对工程比较有利。（4）该场地的抗震设防烈度为 7 度，基岩与混凝土之间的摩擦系数取 0.65。1.3.2 水利枢纽选址通过各种不同的坝型进行定性的分析比较，综合考虑地形条件、地质条件、建筑材料、施工条件、综合效益等因素，最终选择土石坝的方案。根据工程功能以及满足正常运行管理要求，该枢纽由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、水电站（包括：引水隧洞、调压井、压力管道、电站厂房、开关站）等建筑物组成。本次根据工程经济性、正常运行安全稳定性以及地形地质条件等各方面因素要求，并且将冲沙放空洞和泄洪隧洞与施工导流隧洞相结合对枢纽建筑物进行了布置。1.4 新建水利枢纽的必要性E 江水利枢纽系防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用的水利工程，该水利枢纽工程由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、引水隧洞、发电站等建筑物组成。该工程建成以后，可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁。水库建成增加保灌面积 10 万亩，为发展养殖创造了有利的条件。E 江 水 利 枢 纽 工 程 毕 业 设 计 说 明 书 1 综 合 说 明 61.5 大坝设计根据方案比较分析，斜心墙坝综合了心墙坝与斜墙坝的优缺点，斜心墙有足够的斜度，能减弱坝壳对心墙的拱效应作用；斜心墙坝对下游支承棱体的沉陷不如斜墙那样敏感，斜心墙坝的应力状态较好，本次设计大坝坝型采用粘土斜心墙坝。根据计算大坝坝顶高程由校核情况控制为 2825.42m，取 2825.5m。最大坝高为 75.5m，大于 70m，属高坝，故综合各方面因素可取该土石坝坝顶宽度为 10m。根据规范规定与实际结合，上游坝坡上部取 2.5，下部取 3.0，下游自上而下均取 2.50，下游在 2800m、2775m 高程处各变坡一次。在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置 1.52宽的马道（戗道）以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通、观测、检修之用，综合上述等各方面因素其宽度取为 2.0。本次设计，大坝坝脚排水体采用棱体排水措施，按规范棱体顶面高程高出下游最高水位 1m 为原则，校核洪水时下游水位可由坝址流量水位曲线查得为 2755.22m，最后取棱体顶面高程为 2756.3m，堆石棱体内坡取 1:1.5，外坡取 1:2.0，顶宽 2.0m，下游水位以上用贴坡排水。大坝坝体防渗采用粘土斜心墙，坝基采用混凝土防渗墙。1.6 泄水建筑物设计坝址地带河谷较窄，山坡陡峻，山脊高，经过比较枢纽布置于河弯地段。由于两岸山坡陡峻，无天然垭口如采取明挖溢洪道的泄洪方案，开挖量大，造价较高，故采用了隧洞泄洪方案。隧洞布置于岸（右岸），E 江 水 利 枢 纽 工 程 毕 业 设 计 说 明 书 1 综 合 说 明 7采取“龙抬头”无压泄洪的型式与施工导流洞结合。为满足水库放空水位 2770.0m 的要求，还与导流洞结合设置了放空洞。根据调洪演算和计算比选确定溢流孔口尺寸 7m15.5m 洞身尺寸为7m 11.0m，根据以往经验溢流孔口后以 1:1 坡度连接，反弧段以 60.0m半径圆弧相连接，见图 7.1隧洞纵坡面布置。1.7 施工组织设计本工程拟定 2018 年开工，从截流开始到大坝填筑完毕计 4 年，在现有施工能力及保证质量的前提下，尽可能缩短工期，提早发挥效益。(1)截流和拦洪日期.针对该河流的水文特性，11 月开始流量明显下降，此时水深只有 1.0m 左右，因此，设计截流日期定为 2018 年 11 月1 日15 日。实际施工中，根据当时的水文、气象条件及实际水情进行调整。2019 年 5 月洪水期开始，围堰开始拦洪，围堰上升速度应以抢修到拦洪水位以上为原则。(2)封孔及发电日期，鉴于流量资料不足。为安全起见在大坝上升至泄洪隧洞进口高程以后进行封孔。斜心墙坝填筑要求粘土与砂砾同时上升。施工进度由粘土上升速度控制。按 4m/月的速度上升，至泄洪洞高程(2810m)需 15 月，即到 2021 年 7 月。因此定在 2021 年 8 月 1 日进行封孔蓄水。水库蓄水过程一般按 80%90%的保证率的流量过程线来预测，初始发电水位为 70%工作水深，即 2808.5m。根据计算从 8 月 1 日封孔蓄水，到 9 月底即可蓄到初始发电水位。因此第一台机组发电日期定为 2021E 江 水 利 枢 纽 工 程 毕 业 设 计 说 明 书 1 综 合 说 明 8年 10 月 1 日。实际发电日期根据当时水文、气象条件及水情进行调整。(3)大坝竣工日期。按 4m/月的速度上升，在 2021 年底实现大坝填筑完成。E 江 水 利 枢 纽 工 程 毕 业 设 计 说 明 书 2 水 文 92、水文2.1 流域概况E 江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约 122km，流域面积 2558km，在坝址以上流域面积为 780km。E 江流域大部分为山岭地带，山脉和盆地交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大。冲积层较厚，两岸有崩塌现象。本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占总面积的 20，林木面积约占全区的 30，其种