华北水利水电大学毕业设计石阡县花山水利枢纽工程

华北水利水电大学毕业设计 -安光胜勤奋 严谨 求实 创新毕毕 业业 设设 计计题题 目目 ： 石石 阡阡 县县 花花 山山 水水 利利 （ 枢枢 纽纽 ） 工工 程程函 授 站： 贵 州 专 业： 水利水电工程 学 号： 52140620038 学生姓名： 安 光 胜 指导老师： 刘 幼 凡 2016 年 2 月华北水利水电大学毕业设计 -安光胜前 言毕业设计是大学本科教学计划中最后一个重要的教学环节，是对自身综合应用所学的水利水电基础理论的培养，也是进行水利水电工程设计或科学研究的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是培养自身综合素质和工程实践能力的重要阶段。毕业设计的目的在于使我们受到水利水电工程所必须的综合训练，有利于在工作岗位上更好地利用所学的专业知识。 本毕业设计课题为石阡县花山水利（枢纽）工程设计 ，要求对花山水库进行施工设计方案，基本确定工程的总体布置；基本设计标准；基本确定设计方案；确定工程施工措施及工程施工方案等。本设计根据本人所工作的石阡县花山水利枢纽工程项目，依据前期的地质勘察资料，根据地形、地貌及使用等要求进行结构尺寸和构造设计，以确保能够满足安全使用要求。 本设计的内容涉及了灌溉及农村人畜饮水为主，并兼顾发电。 ，全面地包含了水利水电工程专业所学知识，是一次全面的初步设计演练。同时，设计的内容具有相当的难度，是对设计人员的几大技能的综合考核。设计应达到的技术要求为满足实际施工要求，即所设计的内容正确、可行和经济。为此，设计过程中要以设计标准、规范为准绳，严格控制各设计内容满足规范和相关条例的要求。限于时间和经验等方面的原因，在设计中难免有不尽合理和完善之处，敬请指正。华北水利水电大学毕业设计 -安光胜目 录1 基本资料 . 1 1.1 枢纽概况 .1 1.2 工程任务 .1 2 设计标准 .2 2.1 工程等别 .2 2.2 建筑物级别 .2 2.3 洪水标准 .2 2.4 地震及抗震设防标准 .2 3 设计依据 .4 3.1 与工程有关的专业性技术文件 .4 3.2 国家颁布的现行规范和行业标准 .4 4 设计方法 .44.1 工程总体布置 .44.2 坝址径流计算 .54.3 水文站设计洪水计算 .114.4 入库洪水计算 .124.5 坝址区工 程地质条件 .145 工程施工方案 .175.1 挡 水建筑物施工 .175.1.建筑物的特征 .175.1.2 土石方开挖 .175.2 坝体砌筑施工 .186 分析及结论 .19华北水利水电大学毕业设计 -安光胜- 0 -1 基本资料1.1 工程概况花山水电站位于贵州省东部铜仁地区石阡县，水库枢纽建在长江流域乌江一级支流余庆河下游河段，距石阡县城 85.5km，余庆河总流域面积 1502km2，多年平均流量为 12.3m3/s。主河道全长119km，工程区域内有贵阳至铜仁的 302 省道通过，交通十分便利。该水库为中型水库，工程规模属中型，工程等别为 III 等工程。大坝、溢洪道等主要建筑物为 3 级建筑物；引水系统、厂房为 4 级建筑物；临时性水工建筑物为 5 级建筑物。厂房等洪水标准按 30 年一遇（P=3.33%）洪水设计，100 年一遇（P=1%）洪水校核；施工导流按 5 年一遇（P=20%）洪水设计。1.2 工程任务灌溉及农村人畜饮水为主，并兼顾发电。灌区灌溉面积为31342 亩，另解决灌区内 12979 人及 14249 头大牲畜的人畜饮水问题。附属电站总装机容量为 33200 kW。主要建设内容为大坝、坝顶溢流堰、引水系统、发电厂房等。石阡花山灌区共涉及本庄镇及河坝场乡 2 个乡镇，由于灌区内干旱缺水，水利化程度低，农灌及人畜用水十分紧缺，灌区内人均保灌面积仅为 0.17 亩。石阡花山水利工程建成后，可大大提高灌区内水利化程度，灌区内人均保灌面积可由现在的 0.17 亩提高到 0.54 亩，灌溉保证率将达到 85。因此，兴修石阡花山水利工程，使之成为全县农业人口人均有效灌溉面积达到 0.5 亩以上的骨干工程是十分必要的。根据上述理由，拟建的石阡花山水利工程的任务是灌溉及农村人畜饮水为主，并兼顾发电。华北水利水电大学毕业设计 -安光胜- 1 -2 设计标准2.1 工程等别石阡花山水利工程由于上、下线坝线距离比较近，所以洪水调节计算成果基本相同，上、下坝线正常蓄水位 501.00m，相应库容567 万 m3，校核洪水位 508.88m，总库容 1110 万 m3。根据水利水电工程等级划分及防洪标准 （SL252-2000）及灌溉与排水工程设计规范 （GB50288-99）规定，该水库为中型水库，工程规模属中型，工程等别为 III 等工程。2.2 建筑物级别根据防洪标准 （GB50201-94） 、 水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000） ， 灌溉与排水工程规范 （GB50288-99）规定，水库蓄水、泄水和取水等主要建筑物为 3 级建筑物，次要建筑物为 4 级，临时建筑物为 5 级。灌溉渠道最大引用流量3.44m3/s5m3/s，根据 GB50288-99，SL252-2000 中有关规定确定为5 级，见表 2-1：表 2-1 建筑物级别工程规模 建筑物名称 建筑物级别蓄水建筑物 3泄水建筑物 3取水建筑物 3主要输水渠道 5消能防冲建筑物 3输水支管 5灌排建筑物(水闸、渡槽、倒虹吸、涵洞、渠道、钢管、隧洞、排水沟)5永久性水工建筑物次要挡土墙、护岸建筑物 4导流建筑物 5III等中型临时建筑物 其他临时建筑物 5华北水利水电大学毕业设计 -安光胜- 2 -2.3 洪水标准本 工 程 地 处 山 区 ， 根 据 工 程 等 级 及 建 筑 物 级 别 ， 相 应 的 洪 水标 准 如 下 ： 重 力 坝 、 拱 坝 、 溢 洪 道 等 洪 水 标 准 按 50 年 一 遇（ P=2%） 洪 水 设 计 ， 500 年 一 遇 （ P=0.2%） 洪 水 校 核 ； 引 水 系 统及 厂 房 等 洪 水 标 准 按 30 年 一 遇 （ P=3.33%） 洪 水 设 计 ， 100 年 一 遇（ P=1%） 洪 水 校 核 ； 渠 道 、 渠 系 建 筑 物 按 10 年 一 遇 （ P=10%） 洪水 设 计 ； 施 工 导 流 按 5 年 一 遇 （ P=20%） 洪 水 设 计 ； 渡 汛 标 准 ： 砌石 拱 坝 及 重 力 坝 为 10 年 一 遇 （ P=10%） 。 根 据 溢 洪 道 设 计 规 范 （ SL253-2000） 中 2.5.2 条 规 定 ， 消 能 防 冲 的 设 计 洪 水 标 准 ， 3 级建 筑 物 按 30 年 一 遇 洪 水 设 计 。2.4 区域地质及抗震设防标准测区地处黔中山原地带北东段，属溶蚀侵蚀类型岩溶低山中山沟谷地貌，一般山顶高程 10001100m，库段河面高程465500m，相对高差 450600m。测区地层以碳酸盐岩类、碎屑岩相间分布为特征，区内出露地层由第四系至寒武系、寒武系至三叠系地层组成。测区构造体系属扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区南部（I 1A2） ，工程区位于河坝向斜 SE 翼西南部，小高王断层 NW 盘，区内构造线以北东向为主。与工程有关的主要构造有：河坝向斜、小高王断层（F1） 。查中国地震动参数区划图GB183062001，该区地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度度；场地属类中硬场地区，地震动反应谱特征周期为 0.35s。查石阡县志 ，石阡历史上无超过4 级的地震记录，工程区位于完整稳定地块上，无地震史，区域构造较稳定。测区广泛分布碳酸盐岩，构造对测区岩溶发育控制明显，沿断层影响带，节理裂隙发育较密集，给地下水的渗入和运移提供了有华北水利水电大学毕业设计 -安光胜- 3 -利条件，导致岩溶发育岩溶发育普遍，由于可溶岩与非可溶岩相间分布，限制了碳酸岩盐岩溶的纵向发育，地下水以横向补给河水为主。华北水利水电大学毕业设计 -安光胜- 4 -3 设计依据3.1与工程有关的专业性技术文件(1) 贵州省石阡花山水利工程项目建议书(2) 贵州省石阡花山水利工程可行性研究报告(3) 贵州省石阡花山水利工程可行性研究投资估算3.2国家颁布的现行规范和行业标准（1） 水利发电工程地质勘察规范GB502872006；（2） 防洪标准GB502012014；（3） 水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000；（4） 水利水电工程设计工程量计算规定SL3282005；（5） 水工建筑物抗震设计规范DL 50732000；（6） 水工建筑物荷载设计规范DL 50771997；（7） 水工隧洞设计规范SL2792002；（8） 锚杆喷射混凝土支护技术规范GB500862011；（9） 水工混凝土结构设计规范SLl912008；（10） 溢洪道设计规范 （SL253-2000） 。(11)水文情报预报规范SL2502000：(12)水文自动测报系统技术规范SL612003(13)水利水电工程水情自动测报设计规定DL/T50511996：(14)水文站网规划技术导则SL34-92：(15)水文自动预报系统通信电路设计规定SL199-97：(16)计算机质量管理和质量保证标准ISO9000-3-97：4 设计方法4.1 工程总体布置根据选定的坝线及坝型，枢纽布置为砌石双曲拱坝，坝型采取华北水利水电大学毕业设计 -安光胜- 5 -C15 一级配砼砌毛石双曲拱坝。坝顶高程 509.84m，大坝基础高程449.0m；最大坝高 60.84m，坝顶宽度 4.0m，坝底宽度 12m；顶拱外半径 63m，中心角 107.688，底拱外半径 41.456m，中心角37.197；溢洪道布置在河床段坝顶中部，堰顶高程 501m，采用无闸门控制自由溢流，溢流前沿净宽 60m，溢流堰堰面曲线采用 WES曲线，溢流堰顶部不设交通桥。东、西部灌区及发电站取水口布置水库左岸，距离左坝肩约 43m 处，进口底板高程为 486.9m，取水口设计流量 43.294m3/s。喇叭型进口，进口布置有检修闸门竖井，设置 4.04.0m 事故检修闸门及相应的启闭设备，通过直径为 4.0m 的圆形有压隧洞引水至下游发电厂房，隧洞长度 184.731m，隧洞后接压力钢，主管直径 4.0m，长 18.8m，进水管中心高程 471.70m，压力管道后接叉管，叉管共分为三根支管，其中有两根支管进入发电厂，管径 2.8m，总长 28.42m，另一根支管伸出地表接灌溉渠道，管径 1.0m，长 38.35m。取水口设计流量 43.294m3/s，其中灌溉引用设计流量为 1.373m3/s。放空底孔布置在左坝段 0+093.166 处，进口底板高程为477.55m，喇叭型进口，进口布置有检修闸门竖井，设置 2.52.5m事故检修闸门及相应的启闭设备，出口设 2.52.0（宽高）弧形闸门一道水力设计4.2 坝址径流计算本次初步设计阶段初选有上、下坝线，两坝线相距不足 50m，都位于石阡县河坝乡，上下坝线控制集水面积均为 1371km2，因此，以上坝线集水面积进行径流计算的成果可以代表下坝线径流成果，上下坝线径流成果一致。按照水利水电工程水文计算规范 ，其径流成果可采用水文比华北水利水电大学毕业设计 -安光胜- 6 -拟法结合降水修正计算。将余庆水文站的天然径流采用水文比拟法，比拟至方竹电站处，径流修正系数 1.755(其中面上降水修正系数为1.027)。经方竹水库调节后的径流再加上方竹电站至花山水库区间的径流（仍采用水文比拟法比拟余庆水文站径流计算）即为花山水库坝址处径流。各断面径流计算成果，方竹电站调节后径流过程、方竹电站天然径流过程、花山至方竹区间径流过程和花山水库坝址径流过程表 1 各断面径流计算成果表方竹电站天然径流计算成果统 计 参 数 不同频率设计值（m 3/s）统计时段 均值（m 3/s） Cv Cs/Cv P=10% P=50 P=90%水文年（54月） 21.6 0.27 2 29.3 21.1 14.5114 月 11.5 0.46 2