沙洲水电站枢纽设计说明书.doc

本科毕业设计说明书 题题 目目 沙洲水电枢纽拱坝设计（含体型比较）沙洲水电枢纽拱坝设计（含体型比较） 学学 院院 水利水电学院水利水电学院 专专 业业 水利水电工程水利水电工程 学生姓名学生姓名 000000 学学 号号 000000000000000000000000000000 年级年级 20072007 级级 指导教师指导教师 qqqqqq 二二 0 0 一一一一 年年 六六 月月 二日二日 沙洲水电枢纽拱坝设计（含体形比较） (水利水电工程专业) 学生：000 指导老师：000 摘摘 要：要：沙洲水电枢纽是木里河干流开发的最后梯级，位于木里河中下游。主要开 发任务是发电，采用混合式开发，兼顾下游生态用水。枢纽建筑物主要由双曲薄拱坝、 坝身泄洪孔、引水隧洞、地面厂房组成。依据水利水电工程设计规范，以及参考各种 资料文献，对沙洲水电枢纽大坝进行了初步设计，首先，在充分收集资料的基础上， 依据规范等确定工程等级及洪水标准，并利用列表法及程序法进行调洪演算，确定拱 坝泄水建筑物的形式、尺寸及设计洪水位、校核洪水位等特征水位。其次进行拱坝的 设计，包括单曲拱坝和双曲拱坝。接着利用拱冠梁法进行应力分析，并通过刚体极限 平衡法进行拱座三维块体的稳定分析。根据应力、稳定计算结果，并结合拱坝的平面、 剖面形式进行体型比选，选定双曲拱坝为最终布置形式。最后，在各项设计均符合规 范的基础上，对拱坝进行了细部构造的设计。设计的重点落在拱坝枢纽布置和体型比 选两大方面。提交的成果有说明书、计算书各一份，工程图纸四张。 关键词：关键词：单曲拱坝；双曲拱坝；体型比选；拱圈；拱冠梁；应力分析；稳定验算 Design for Shazhou Hydropower Project of Muli River Designed by aaa Tutor:aaa Abstract: Shazhou hydropower project is the last cascade of Muli main river, which is located between the midstream and downstream of Muli.Its primary function is power generation. It adopts hybrid exploitation and is mainly composed by concrete arch dam, outlets in dam body, derivation tunnel and ground workshop. According to the design standards of water resource and hydroelectric engineering, the Handbook of Hydraulic Structure Design, as well as other references, the preliminary arch dam has been carried on. Firstly, relying on the basic design material, the gradation of the Shazhou hydropower project has been segmented, and the return period of flood has been obtained. Then compute the design flood level, the exception flood level and the size of the outlet holes by reservoirrouting which is carried on by schedule method and computer. Secondly, design the curvature arch dam shape, including the design of single arch dam and double- curvature. The stress analysis is carried on by multi-arch beam method while the analysis of stability against sliding is carried on by limit equilibrium method for rigid block. By analyse the results of the stress analysis, the analysis of stability against sliding and the profile drawings, double- curvature arch dam has been chosen as the ultimate arch dam type. Finally, when all the design has met the codes standard, design the arc dams detail structure.The emphasis of the design falls on the general layout of the arc dam and the comparison and selection of dam type. The produces submitted includes the introduction booklet, the calculation book, six pieces of project drawing. Key words: single arch dam；double-curvature arch dam; comparison of the arch dam shapes; crown cantilever; stress analysis；the analysis of stability against sliding 目 录 1 工程概况工程概况.0 1.1 概述 0 1.1.1 地理位置.0 1.1.2 枢纽任务.0 1.2 地形条件 0 1.3 地质条件 1 1.3.1地质概况1 1.3.2 地层岩性.1 1.3.3 地震.2 1.3.4 地质参数.2 1.4 水文气象 4 1.4.1 气象特征.4 1.4.2 水文特征.6 1.4.3 坝、厂址水位流量关系.10 1.4.4 泥沙.11 1.5 筑坝材料及运输.12 1.5.1 建筑材料.12 1.5.2 开采及运输条件.12 2 洪水调节计算洪水调节计算12 2.1 枢纽等别和建筑物级别.12 2.2 防洪标准.13 2.3 调洪演算 13 2.3.1 调洪演算的任务.13 2.3.2 调洪演算的基本原理.13 2.3.3 调洪演算.14 3 混凝土拱坝设计混凝土拱坝设计19 3.1 坝型选择 19 3.1.1坝址、坝轴线选择19 3.1.2坝型初选19 3.2 拱坝设计 20 3.2.1 坝顶高程及坝高的确定.20 3.2.2 拱冠梁的形式和尺寸.21 3.2.3 水平拱圈的布置.24 3.3 混凝土拱坝应力分析（电算）.27 3.3.1 计算方法.27 3.3.2 荷载组合及计算.28 3.3.3应力计算及其结果30 3.3.4应力控制标准及结果分析34 3.4 拱坝坝肩岩体稳定分析（手算）.35 3.4.1 基本假设及计算方法.35 3.4.2双曲拱坝抗滑稳定演算37 3.4.3单曲拱坝抗滑稳定演算41 4 体型比选体型比选.42 5 泄洪建筑物布置泄洪建筑物布置44 5.1 表孔设计 45 5.1.1 堰面曲线.45 5.1.2 侧曲线.46 5.2 中孔设计 46 5.2.1 进口段.47 5.2.2 闸门段.48 5.2.3 渐变段.48 5.3 泄水孔平面布置.48 5.4 消能防冲设计.49 5.4.1 坝顶溢流段.49 5.4.2 挑坎.50 5.4.3 水垫塘与二道坝.50 5.5 闸门及闸墩 52 5.5.1 闸门设计.52 5.5.2 闸墩.53 5.6 廊道系统 53 5.7 坝体排水 53 1 工程概况工程概况 1.1 概述 1.1.1 地理位置 沙洲水电站坝址处位于木里河中下游河段。木里河是雅砻江中游右岸的一级支流， 发源于甘孜藏族自治州理塘县以北的沙鲁里山脉。其上游为无量河，中游叫木里河， 下游与卧落河汇合后称为小金河，最后于洼里附近注入雅砻江。沙洲水电站是木里河 梯级开发中的最后一级水电站，水库回水与固增水电站厂房尾水衔接，下游是锦屏一 级水电站库区。 坝址区自然条件较差，气候较为恶劣。坝址距木里县城约 83km，省道 S216 通往坝 址区附近及水库区博科以上的库段。厂址区距离木里县城 65km，有林区公路相通，交 通较便利。但因汛期雨水及冬季冰雪的影响，交通条件极差，常有交通中断的现象。 目前沿河公路已基本贯通，交通条件有了较大改善。 1.1.2 枢纽任务 沙洲水电站是木里河流域开发的大型水电工程之一，采用混合式开发，从沙洲岩 子引水至呷古发电，坝址处控制流域面积为 8603km2，坝址区多年平均流量 131m3/s。 电站正常蓄水位 2088m，死水位 2068m。开发任务以发电为主，兼顾下游生态用水。 1.2 地形条件 测区位于青藏高原东南缘，地处横断山脉，属剥蚀、侵蚀、强烈切割高山区。木 里河由 NWSE 斜穿全区，其主要地貌特征是，从北西到南东三级古夷平面形成的三级 梯状地貌，由西到东多级冰川地貌及沿河及支流零星分布的多级滑坡地貌，沿岸点缀 着一系列阶地、台地地貌。 测区发育三级古夷平面。第一级海拔高程在 4300m 左右，现今地貌主要表现为为 平顶山、分水岭或等高峰面，其间分布着一系列大小不一的高原海子，而散布的残丘 高程在 43004400m 左右。第二级海拔在 4000m 左右，现今地貌为缓坡狭长状草原、 宽阔山谷及少量残存等高峰面，其间也分布一些高原海子，呈 NW 高 SE 低的极缓倾斜 状。第三级海拔在 32003700m 左右，现今地貌多为缓坡狭长状草原、平顶山，呈 N 高 S 低极缓倾斜状。 测区的冰川地貌主要分布于中西部瑞环山、西南部给波沿尼邦盖一带。平均海 拔 4200m，以冰蚀地貌为主，包括角峰、刃脊、冰斗、U 型槽谷、悬谷，尤其以冰斗及 角峰、刃脊为甚。 测区木里河两岸可见级河流阶地发育，河流阶地分布零星，多遭到破坏， 其中、级阶地为堆积阶地，级均为基座阶地。 库区河段主要由干流河段（立洲至利念段）和右岸支流（新安定桥至夺比）组成。 其中干流河段的回水长 20.7km，平均水力比降 4.8，支流河段回水长 2.2km。 库区河谷多为“V”型，安定桥以北河流总体呈 SN 向，安定桥以南河流总体呈 S40E。库区深切冲沟主要有桃巴乡沙湾沟及博科前山沟，其中沙湾沟总体流向为北 东向，长度分别为 17km，博科前山沟总体流向为南西向，长度约 22km。 1.3 地质条件 1.3.1 地质概况 工程区位于松潘甘孜褶皱系木里弧形构造带的西翼，主要发育北西向和北东向 的断裂，地震地质背景复杂。根据地震安全性评价成果，坝址、厂址及引水隧洞中点 50 年超越概率 10%的基岩水平地震动峰值加速度为 107cm/s2111cm/s2，相应的地震 基本烈度为度。 上坝址河谷狭窄，断面呈“U”型，两岸地形基本对称，河床覆盖层厚度一般约 10m15m，基岩以中厚层坚硬中等坚硬的大理岩化灰岩为主。坝址区发育多条断层 及层间剪切带，其中 F10 断层横河展布，f5 断层斜切坝址区，节理裂隙发育，以北东 东向、北西西向为主。两岸无强风化岩体，弱风化岩体的水平深度一般为 20m50m。 强卸荷岩体水平深度一般小于 5m，最大可达 41m；弱卸荷岩体水平深度一般约为 30m。 近坝库岸发育有、号崩塌堆积体。坝址岩体弱透水中等透水，沿断层 f2 和坝址 下游横河向断层 F10 存在绕坝渗漏的可能。上坝址具备修建混凝土坝及当地材料坝的 地形地质条件。 下坝址地形相对开阔，呈不对称的“U”型，右岸为阶地缓坡平台，河床覆盖层厚 约 7.3m9.3m，基岩为砂岩和泥岩，岩体均一性较差，发育顺河断层 f3，两岸强风化 岩体水平深度约 10m，弱风化岩体水平深度约 30m60m。右岸边坡存在基岩拉裂变形 体。坝址多属弱透水岩体。下坝址具备布置当地材料坝的地形地质条件，但坝址区基 岩相对软弱，两岸风化、卸荷较深，顺河分布的断层、右岸拉裂变形体等对建坝的影 响较大。 1.3.2 地层岩性 本区属于义敦中甸地层分区的木里地层小区，地层岩性以深海或滨海相碎屑岩、 碳酸盐岩及火成岩为特征。该区古生界至新生界部分出露，地层缺失较多，顶底多被 破坏，其中以三叠系（T）和奥陶系（O）的出露最为广泛。 1.3.3 地震 工程场地附近及其外围地区曾发生过多次中、强破坏性地震，这些地震对工程场 地均造成了不同程度的影响，但影响烈度均不超过度。历史地震对工程场地的影响 烈度表见表 1-1。 表 1- 1 历史地震对工程场地的影响烈度表 对各工程场地影响烈度 序号发震时间震中位置震级 震中烈 度坝址厂址 11515.6.17云南永胜8.0度 21536.3.29西昌北7.5度 31786.6.1 康定、泸定磨西 间 7.75度 41850.9.12西昌、普格间7.5度 51913.8冕宁小盐井6 61944.8.3九龙、洼里间5.75 71948.5.25理塘7.25 81948.6.18九龙南西5.75 91952.9.30冕宁石龙6.75 101954.7.21盐源西北5.25 111955.4.14康定折多塘7.5 121955.9.29木里一带4.75 131975.1.15康定六巴6.2 141975.1.16康定、九龙间4.8 15 1976.11.7 1976.12.1 3 盐源、宁蒗一带 6.7 6.4 161980.2.2木里附近5.8 171986.8.7理塘5.6 181996.2.3云南丽江7.0 192008.5.12四川汶川8.0 地震危险性概率分析结果表明，立洲水电站坝址及厂址在未来 50 年内超越概率为 10%的基岩水平动峰值加速度值在 0.1070.111g 的范围内，相应地震基本烈度均为 度。 1.3.4 地质参数 上坝址、厂址及隧洞区岩体物理力学参数建议值见表 1-2； 上坝址灰岩结构面抗剪（断）建议值见表 1-3； 下坝址土层物理力学参数建议值见表 1-4； 表 1- 2 上坝址、厂址及隧洞区岩体物理力学参数建议值 抗剪断 岩/岩岩/砼 地层 代号 地层岩性 密度 g/cm 3 比 重 饱 和 抗 压 Mpa 软化 系数 泊松 比 承载力 （MPa ）ff cfc 变模 Gpa 弱2.65360.25 3.50.55 0.8 0.60.80.6 8 P k 厚层状 灰岩 、 大理岩 微新 2.7 2.7 5 520.73 0.23 5.50.65 1.2 11.05 0.9 12 强2.4580.8 弱2.652020.5 0.42 D1yj 极薄、 薄层炭 硅质板 岩千枚 岩 微新 2.67 2.7 4 400.65 0.3 3.50.8 0.75 强2.45 5 8 0.50 .8 0.5 0.05 弱2.652020.55 0.32 T2- 3wT3 q 中厚层 状硅质 板岩砂 岩 微新 2.67 2.7 4 400.65 0.3 3.50.8 0.75 强2.5 50.4 0.5 0.2 0. 3 J1-2l 紫红色 泥岩 弱2.6 150.35 1.50.35 0.20.30.15 1 微新 2.752.8 250.5 0.3 20.6 0.35 0.55 0.3 3 弱2.65453.50.8 0.60.70.6 7厚层状 变质石 英砂岩 微新 2.68 2.7 3 700.64 0.28 5.51.25 1.05 12 非溶 蚀带 2.64300.3 0.70.25 3 Mb 厚层状 大理岩 化灰岩 溶蚀 2.62150.32 0.45 0.08 0.5 上坝址灰岩结构面抗剪（断）建议值见表 1-3； 下坝址土层物理力学参数建议值见表 1-4； 表 1- 3 坝址灰岩结构面抗剪（断）建议值表 抗剪断强度 结构面 类型 结构面性状 f c（MP a） 变形模 量 （GPa ） 备 注 泥化层面0.450.05岩屑夹泥二叠系 灰岩层 面 一般层面0.700.10 无充填或岩 屑 fj1 及 fj2 层间 剪切带 岩屑充填型0.650.08 fj3、fj 4 层间剪 切带 岩屑夹泥型0.450.03 泥质充填0.200.005 黄色粘土夹 少量碎石， 软塑状 （L285） 溶蚀扩张0.350.450.05岩屑夹泥 陡倾裂 隙 一般裂隙0.650.08 无充填或少 量方解石薄 片或泥膜充 填 陡倾裂卸荷微0.350.450 张 隙裂隙 张 开 00 L1、L2 裂隙带 裂隙多紧密或少量 方解石薄片或泥膜充 填 0.650.0634 L1 裂隙带宽 约 80cm，L2 裂隙带宽约 30cm 碎裂结 构 0.800.705微新岩体 左岸 碎块状 结构 0.500.050.5弱风化岩体 F10断层 及影响 带 右岸 碎块状 结构 0.500.050.5 f4、f5断 层 岩屑夹泥充填型0.450.0534 表 1- 4 下坝址右岸土层物理力学参数建议值 抗剪强度岩 层 代 号 地层岩性 干密度 (g/cm 3) 允许承 载力 R(kPa) 变形模量 Eo (MPa)C(MPa) 渗透系 数 K(cm/s) 备 注 块碎石夹 粘土 2.22. 4 45055 0 303503035 0.11. 0 不 均 匀 碎石土 1.82. 0 20025 0 202501822 0.010 .1 不 均 匀 碎石、砂 砾石夹块 石 1.92. 0 25035 0 253002225 0.010 .1 不 均 匀 1.4 水文气象 1.4.1 气象特征 木里河地处青藏高原和云贵高原的过渡地带，受其复杂多样地貌类型的影响，气 候垂直变化十分明显，从低到高依次出现暖温带、温带、亚寒带等气候类型。高空西 风南支气流、西南印度洋季风及东南太平洋季风是影响该流域的主要天气系统。 各环流系统随着季节变化交替地起着不同的作用：冬半年（11 月至次年 4 月）主 要受高空西南风南支气流控制，因西风急流来源于阿拉伯、伊朗高原，经过干旱的印 度西北塔尔沙漠，而北方西伯利亚冷空气南下又受到北部青藏高原和重重叠叠的高山 等天然屏障的阻挡，使得该流域冬半年天空晴朗，云层不多，气候干燥，降水极少， 日照充足，形成明显的干季。 夏半年（510 月）高空西风急流北移，南支急流逐渐结束，而印度洋与太平洋副 高北上加强，流域上空转为由深厚、温暖、潮湿的西南气流控制，带来充沛的水汽， 此气流与西北不断南下的冷空气相遇，形成大量降水，从而形成该流域的雨季。 流域降雨量从上游往下游呈递增趋势。上游濯桑水文站多年平均降雨量为 526.1mm，下游呷姑水文站多年平均降雨量为 679.1mm。 根据木里县气象站（高程：2666.6m）19611990 年的资料统计，该地多年平均气 温为 11.5，极端最高气温为 34.1（1983 年 7 月 3 日），极端最低气温为-10.6 （1982 年 12 月 31 日）。 多年平均降雨量 839.9mm，多年平均降雨天数为 133.4d，最大日降雨量 59.9mm（1981 年 7 月 25 日），多年平均年蒸发量 1955.7mm（20cm 蒸发皿观测值）， 多年平均相对湿度 57，最小相对湿度接近于 0，多发生于春季。多年平均风速 1.8m/s，最大积雪深度 13.0cm。 表 1- 5 木里县气象站（19611990）气象特征值 项目 月 份 123456789101112 全 年 多年 平均 1.5 3.9 5.7 15.3 47.3 153 220 198 136487.8 3.9 840 降雨量 （mm)历年 最大 911.4 7.8 28.9 21.4 49.8 59.9 59.4 41.7 43.9 15 15.8 59. 9 蒸发 (mm) 多年 平均 150 178 239 243 251 162 132 127 106 124 122 123 195 5.7 气温多年4.2 6.2 9.4 12.9 16.5 17.1 17 16.4 15127.3 4.4 11. 平均5 极端 最高 21.1 23.4 26.7 28.9 32.5 33 34.1 29.3 27.3 24.5 23.2 20 34. 1 （） 极端 最低 -9.9 -7.6 -6.6 -2.8 1.4 5.4 7.6 6.2 3.9-5 -7.5 - 10.6 - 10. 6 续表 1- 6 木里县气象站（19611990）气象特征值 多年 平均 36363843517180808070564457 相对湿度（） 历年 最小 001351517262110000 风速(m/s) 多年 平均 2.1 2.8 2.9 2.5 2.1 1.5 1.1 1.1 1.1 1.2 1.4 1.5 1.8 最大积雪深度 （cm) 10878000000111313 霜日数（d） 15. 2 4.8 2.1 0.4000002.3 18. 7 21. 4 64.8 1.4.2 水文特征 坝址控制流域面积为 8603km2，多年平均径流量为 41.14 亿 m3，多年平均流量 131m3/s，多年平均汛期（610 月）流量为 238m3/s。 多年平均枯期（11 月翌年 5 月）流量 53.6m3/s。立洲坝址多年各月平均流量见 表 1-6。 表 1- 7 拱坝多年各月平均流量表 月份12345678 月平均流量（m3/s）43.640.241.345.857.1133284317 径流量（亿 m3）1.141.061.081.21.53.487.47 8.3 4 占全年（）2.782.572.642.933.658.4618.2 20. 3 月份91011121234 月平均流量（m3/s）29216488.958.213123853.6 径流量（亿 m3）7.684.322.341.5341.1431.299.86 占全年（）18.710.55.683.721007624 木里河流域洪水主要由暴雨形成，但其雨强不大，洪水多由长时间降雨造成。年 最大洪水一般发生于 610 月，其中，7、8、9 月发生的次数最多，洪水以单峰为主， 洪水历时一般 58 天，复峰洪水历时一般大于 10 天。据濯桑、呷姑水文站的资料统 计，濯桑站年最大流量最早出现于 6 月 30 日（1989 年），最晚出现于 10 月 6 日 （1979 年）；呷姑站的年最大流量最早出现在 6 月 21 日（1994 年），最晚出现于 10 月 7 日（1979 年）。濯桑、呷姑水文站年最大流量各月出现时间见表 1-7 表 1- 8 濯桑、呷姑最大洪峰出现时间统计 测站资料年限月份6 月7 月8 月9 月10 月 19612006出现次数1191961 濯桑 N=46占2.1741.3041.3013.042.17 19592006出现次数2172171 呷姑 N=48占4.1735.4243.7514.582.08 濯桑站实测年最大洪峰流量的最大值为 519m3/s（1970 年 7 月 17 日），最小值 136m3/s（1994 年 8 月 25 日）；呷姑站实测最大洪峰流量的最大值为 1400m3/s（1974 年 8 月 30 日），最小值为 326m3/s（1994 年 6 月 21 日）。据多年实测资料统计，两 站年最大流量发生时间基本相应。上海院、成勘院为开发雅砻江收集洪水资料，于 1966 年 3 月，1978 年 11 月先后在呷姑河段进行了两次历史洪水调查，调查到 1924、1974、1962、1965、1904、1938 等年份的历史洪水，但 1904 年及和 1938 年的 洪水未调查到洪痕。在洪水调查资料整编时，以 1959、1968、1972、1974 年的水位流 量关系曲线进行延长来推求历史洪水洪峰流量，成果见表 1-8。 表 1- 9 呷姑河段历史洪水调查情况表 年份1924197419621965 水位（m）22.0521.6121.3320.80 流量（m3/s）1550140013101140 可靠程度较可靠可靠可靠可靠 沙洲水电站的坝址位于木里河中下游，与呷姑水文站较近，坝址各频率洪水的设 计值可通过呷姑水文站各频率洪水设计值按面积指数进行缩放得到。面积指数采用呷 姑与濯桑峰量均值面积比指数，洪峰、一天洪量、三天洪量、五天洪量和七天洪量的 面积指数分别为 0.970、0.970、0.975、0.982、0.995。沙洲水电站厂址位于呷姑水文 站下游 570m，集水面积相差很小，可直接采用呷姑水文站的洪水设计成果。具体见表 1-9 和 1-10. 表 1- 10 立洲电站坝址洪水设计成果 各频率设计值 项目单位 0.020.050.10.20.330.5 洪峰流 量 m3/s230021402010189018001720 一天洪 量 亿 m31.931.791.691.581.51.44 三天洪 量 亿 m35.064.714.444.173.973.81 项目单位125102050 洪峰流 量 m3/s1590145012601120951705 一天洪 量 亿 m31.331.221.060.9360.8010.591 三天洪 量 亿 m33.523.232.832.52.151.6 表 1- 11 沙洲水电站厂址洪峰设计成果 项目单位各频率设计值 0.020.050.10.20.330.5洪峰 流量 m3/s 244022702140201019101830 125102050洪峰 流量 m3/s 16901540134011901010749 选用 1962 年的洪水作为沙洲水电站坝址典型洪水。坝址处设计洪水过程线见表 1- 11 和图 1-1。 表 1- 12 沙洲水电站坝址设计洪水过程线表 五千年 一遇 二千年 一遇 千年 一遇 五百年 一遇 二百年 一遇 百年 一遇 五十 年 一遇序号 典型 1962 P=0.02 % P=0.05 % 0.10%P=0.2%P=0.5%P=1%P=2% 110501620151014301340122011301040 210701650154014501370125011601060 310801660155014601380126011601070 410901670156014701390127011701080 510901690157014801390127011801080 续表 1- 13 沙洲水电站坝址设计洪水过程线表 序号 典型 1962 五千年 一遇 二千年 一遇 千年 一遇 五百年 一遇 二百年 一遇 百年 一遇 五十 年 一遇 P=0.02 % P=0.05 % 0.10%P=0.2%P=0.5%P=1%P=2% 711101710159015001410129011901090 811101710160015101420129012001100 911201720160015101420130012001100 1011201730161015201430131012101110 1111201720160015101420130012001100 1211101710160015101420129012001100 1311101710159015001410129011901090 1411001700158014901400128011901090 1511101710160015101420129012001100 1611201730161015201430131012101110 1711301740163015301440132012201120 1811401760164015501460133012301130 1911901830170016101510138012801170 2012301900177016701570143013301220 2112501930180017001600146013501240 2212701960183017201620148013701260 2313002000186017601650151014001280 2413202040190017901690154014301310 2513302050191018101700155014401320 2613402070193018201710156014501340 2713402080194018401730158014601350 2813302090196018601740159014801360 2913202100197018801770161014901370 3013202120199019001780163015101390 3113102140201019201790163015201400 3213102150202019301790164015301390 3313002170203019301790165015201390 3412902180203019201790164015201380 3512902180203019201790164015201380 3612802180203019201790164015201380 续表 1- 14 沙洲水电站坝址设计洪水过程线表 序号 典型 1962 五千年 一遇 二千年 一遇 千年 一遇 五百年 一遇 二百年 一遇 百年 一遇 五十 年 一遇 P=0.02 % P=0.05 % 0.10%P=0.2%P=0.5%P=1%P=2% 3812702180203019201790164015101380 3912702190203019201800164015101380 4012802200204019201800164015201380 4112902210205019401810165015201380 4213002220206019601830167015301390 4313302240207019701840168015501410 4413502260209019801850169015501420 4513602270210019901860170015601420 4613702280211019901870170015701440 4713802290213020001880172015901440 4813902300214020101890172015901450 4913802300214020001890172015801450 5013702290213020001880171015801450 5113602290213020001880171015801440 5213502280212019901870170015701440 5313402270211019801860170015701430 5413302260209019701850168015501420 5513102240206019401830166015301400 5613002080194018001710154014501340 5712802000185017401630150013801270 5812501920183016901590145013501240 5912101870178016501550141013101200 6011801840174016001510138012701170 6111701810170015901490136012601160 6211601790167015701480135012501150 6311501780165015601470134012401140 6411401760164015501460133012301130 6511301740163015301440132012201120 6611201730161015201430131012101110 6711101710159015001410129012001100 续表 1- 15 沙洲水电站坝址设计洪水过程线表 序号 典型 1962 五千年 一遇 二千年 一遇 千年 一遇 五百年 一遇 二百年 一遇 百年 一遇 五十 年 一遇 P=0.02 % P=0.05 % 0.10%P=0.2%P=0.5%P=1%P=2% 6910801670155014701380126011701070 7010701650154014501370125011601060 7110601640152014401350124011401050 7210501620151014301340122011301040 7310401610150014101330121011201030 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 171319253137434955616773 时段（h） 流 量 （m3/s） 从从上上到到下下依依次次是是： 五千年一遇 两千年一遇 千年一遇 五百年一遇 两百年一遇 百年一遇 五十年一遇 1962年典型 1.4.3 坝、厂址水位流量关系 坝址、厂址的水位流量关系见表 1-12，1-13： 表 1- 16 坝址水位流量关系表（天然） 水位（m）流量(m3/s)水位（m）流量(m3/s) 1988.027.81994748 1988.552.81995904 1989.091.319961060 1989.514419971240 1990.019719981420 1990.526019991600 1991.032420001810 1991.538920012020 1992.045920022240 1992.552920032470 水位（m）流量(m3/s)水位（m）流量(m3/s) 1993.060020042720 1993.5671 表 1- 17 厂址水位流量关系表（天然） 锦屏一级 1880m 运行时下厂址 HQ锦屏一级 1879m 运行时下厂址 HQ 水位 （m） 流量 （m3/s ） 水位 （m） 流量 （m3/s ） 水位 （m） 流量 （m3/s ） 水位 （m） 流量 （m3/s ） 188001885101018790.001884.5838 续表 1- 18 厂址水位流量关系表（天然） 锦屏一级 1880m 运行时下厂址 HQ锦屏一级 1879m 运行时下厂址 HQ 水位 （m） 流量 （m3/s ） 水位 （m） 流量 （m3/s ） 水位 （m） 流量 （m3/s ） 水位 （m） 流量 （m3/s ） 1880.510.01885.512201879.54.3018851010 188123.01886146018809.501885.51220 1881.566.01886.517201880.518.418861460 188213818871980188138.81886.51720 1882.52361887.522701881.592.718871980 18833581888260018821711887.52270 1883.54991888.529201882.527318882600 18846591889322018833941888.52920 1884.58201889.535501883.55341889322053550 水位、库容（面积）关系见表 1-14： 表 1- 19 水位库容（面积）关系表 水位（m）库容（亿 m3） 面积（km2）水位（m）库容（亿 m3） 面积（km2） 19900020500.4702.05 20000.0050.1520600.7052.66 20100.0310.3820701.0053.36 20200.0820.6720801.3774.08 20300.1671.0620901.8254.89 20400.2941.4921002.3625.86 1.4.4 泥沙 木里河流域有四合水文站一年多的泥沙资料，另外相邻卧落河流域的沙拉地及小 金河流域的列瓦水文站有较短的泥沙资料。根据以上资料可推求，沙洲水电站坝址天 然情况下丰、平、枯三个典型年悬移质多年平均输沙量约 172104t，多年平均含沙量 为 0.397kg/m3。 本次泥沙淤积所采用的泥沙级配为 2006 年 6 月所采集的沙样而得，根据分析成果 得：最大粒径为 1.00mm，中值粒径 0.033mm，平均粒径 0.0618mm，其中粒径大于 0.25mm 的沙重占 4.5%。 1.5 筑坝材料及运输 1.5.1 建筑材料 根据设计要求，本工程所需混凝土人工骨料约为 85104m3。 工程区天然砂砾石料零星分布，储量较少，不便于开采及运输。 由于隧洞区岩相变化极大，岩性极不均一且多呈混杂状态，除 Pk 灰岩外，其余 JT 地层的隧洞开挖料质量均难以控制，利用较为困难。 因此在坝区、厂区各初选一个料场，二者均为灰岩料场，其中坝址区的八科石料 场位于八科索桥桥头，厂址区石料场主要分布在地面厂房对岸的吉里岩子一带。 1.5.2 开采及运输条件 料场的后坡为横向坡，下游侧为逆向坡，建议开挖综合坡比为 1:0.5；上游侧为顺 向坡，建议开挖坡角小于该地岩层倾角，按规定设置马道，并对局部不稳定块体进行 清除处理。料场虽然距厂址区较近，但其所处位置较高，且无公路相通，需新修公路。 另外，所选石料场位于厂房对岸，现有索桥难以满足石料运输的要求，因此需新修一 座桥作为联系两岸的通道。 2 洪水调节计算洪水调节计算 2.1 枢纽等别和建筑物级别 水利水电工程的等别，应根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性，并按 照水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的有关规定进行确定。由沙 洲水电站的设计基本资料可知，从立（沙）洲岩子引水至呷古发电，坝址处控制流域 面积为 8603km2，坝址区多年平均流量 131m3/s。电站正常蓄水位 2068m，死水位 2048m，该水库总库容约 1.735 亿立方米，发电装机容量 351MW，下游无灌溉、供水、 防洪等要求。开发任务以发电为主，兼顾下游生态用水。根据规范规定的水利水电 工程分等指标，综合考虑该水电枢纽的水库总库容、发电装机容量、防洪灌溉供水等 因素，可以确定沙洲水电站工程水工建筑物级别如下表 2-1： 表 2-1 沙洲水电站工程水工建筑物级别 永久性建筑物级别 工程等别 主要建筑物次要建筑物 临时性建筑物级别 2 3 4 2.2 防洪标准 水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准，应按山区、丘陵区和平原、滨海区 分别确定。结合设计基本资料，永久性水工建筑物的洪水标准按表 2-2 确定。 表 2-2 山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准 永久性建筑物级别项 目 12345 设 计10005005001001005050303020 土石坝10000500 0 500020 00 200010 00 100030 0 300200校 核 混凝土坝、 浆砌石坝 50002000200010 00 100050 0 500200200100 永久性水工建筑物洪水标准为：正常运用（设计标准） 洪水重现期：100 年；非 常运用（校核标准）洪水重现期：1000 年 2.3 调洪演算 2.3.1 调洪演算的任务 水库是控制洪水的有效工程措施，其调节洪水的作用在于拦蓄洪水，削减洪峰， 延长泄洪时间，使下泄流量能安全通过下游河道。调洪计算的任务是在水工建筑物或 下游防护对象的防洪标准一定的情况下，根据已知的实际入库洪水过程线、水库地形 特性资料、拟定的泄洪建筑物型式的尺寸、调洪方式，通过调洪计算，推求出水库出 流过程、最大下泄流量、防洪库容和水库相应的最高水位。 2.3.2 调洪演算的基本原理 2.3.2.1 水量平衡方程 水库调洪演算的基本原理是水量平衡。即在某一时段计算时段内，入库水量与 t 出库水量之差等于该时段内水库蓄水量的变化，即 （2-1） 122121 ) 2 1 ) 2 1 VVtqqtQQ（ 式中： ，计算时段初、末的入库流量，； 1 Q 2 Qsm / 3 ，计算时段初、末的下泄流量，； 1 q 2 qsm / 3 ，计算时段初、末的水库蓄水量，； 1 V 2 Vsm / 3 计算时段，其长短视入库流量的变化程度而定，一般取 16 小时，s。t 2.3.2.2 蓄泄方程 沙洲水电枢纽工程拟采用坝身表孔、中孔联合泄流的方法泄洪，表孔、中孔的泄 量和发电引用流量的总和就是水库的下泄流量。 发电引用流量可根据已知资料得到；表、中孔的下泄流量可根据混凝土拱坝设 计规范 SL282-2003所给公式求出。 根据以上公式，可以求出某一时刻泄洪水头 H 与下泄流量的关系曲线，进而可以 换算出该时刻水库水位 Z 与水库泄量 q 的关系。而根据水库的容积特性，即 )(Zfq 水位库容关系，又可求出任一库水位 Z 对应的水库蓄水量 V。于是可以得 )(ZfV 到下泄流量 q 与库容 V 之间的函数式，即蓄泄方程 （2