群安水库枢纽工程设计 毕业设计说明书.doc

群安水库枢纽工程设计群安水库枢纽工程设计 the qunan reservoir key project designs 总计 毕业设计（论文） 110 页 表 格 24 个 目目 录录 摘摘 要要. i abstract.ii 第一章第一章 基本资料基本资料 1 1 1.11.1 水文气象水文气象 1 1 1.1.1 流域概括1 1.1.2 气象1 1.1.3 径流2 1.1.4 洪水3 1.1.5 设计施工导流及度汛洪水3 1.1.6 泥沙3 1.21.2 工程地质工程地质 7 7 1.2.1 区域构造及其稳定7 1.2.2 水库区工程地质条件8 1.2.3 坝址区工程地质条件9 1.31.3 建筑材料建筑材料 1111 1.3.1 天然建筑材料.11 1.3.2 三材.12 第第二二章章 调洪演算调洪演算 1616 2.12.1 工程等级规模工程等级规模 1616 2.22.2 防洪标准防洪标准 1616 2.32.3 调洪演算调洪演算 1616 2.3.1 洪水过程线计算.16 2.3.2 泄洪方式.16 2.2.3 泄洪能力.16 2.3.4 调洪演算.17 第第三三章章 大坝设计大坝设计 1919 3.13.1 坝型选择坝型选择 1919 3.23.2 坝顶高程坝顶高程 2121 3.2.1 坝顶超高计算.22 3.2.2 平均波高及波长计算.22 3.2.3 平均波浪爬高23 m r 3.2.4 风浪壅高计算.24 3.2.5 最终坝顶高程确定.25 3.33.3 坝顶构造坝顶构造 2626 3.3.1 坝顶宽度计算 26 3.3.2 坝顶的铺设26 3.43.4 坝坡及相关设计坝坡及相关设计 2626 3.4.2 坝面排水27 3.4.3 护坡设计28 3.53.5 大坝其他构造大坝其他构造 2828 3.5.1 防渗体选择28 3.5.2 坝体排水设计29 3.5.3 反滤层和过滤层30 3.5.4 筑坝材料选择与填筑要求30 3.5.5 土料的储量 31 3.5.6 土料场的选择31 3.5.7 坝壳料场的选择32 3.5.8 填筑标准设计32 第四章第四章 泄水建筑物泄水建筑物 3232 4.14.1 方案比较方案比较 3333 4.24.2 溢洪道的布置溢洪道的布置 3333 4.2.1 引水渠布置 34 4.2.2 控制段布置 34 4.2.3 泄槽 34 4.2.4 消能防冲设施布置 34 4.2.5 出水渠布置 35 4.34.3 结构设计结构设计 3535 4.3.1 引水渠 35 4.3.2 控制段 35 4.3.4 挑流消能 36 4.3.5 边墙结构设计 36 4.44.4 地基及边坡处理设计地基及边坡处理设计 3636 4.4.1 地基开挖 36 4.4.2 边坡开挖及处理 36 4.54.5 混凝土的强度、防渗、抗冻指标混凝土的强度、防渗、抗冻指标 3636 4.64.6 溢洪道水力设计溢洪道水力设计 3737 4.6.1 控制段 37 4.6.2 泄流能力计算：37 4.6.3 泄槽的水力计算39 4.6.4 波动掺气水深计算43 4.6.5 挑流消能计算.44 4.74.7 校核情况校核情况 4545 第五章第五章 输水建筑物输水建筑物 4646 5.15.1 方案比较方案比较 4646 5.25.2 隧洞选线与布置隧洞选线与布置 4646 5.35.3 闸门在隧洞中的布置闸门在隧洞中的布置 4646 5.45.4 洞型尺寸洞型尺寸 4646 5.55.5 隧洞结构设计隧洞结构设计 4747 5.5.1 衬砌厚度 47 5.5.2 分缝 48 5.5.3 隧洞的灌浆、排水48 5.5.4 混凝土的强度、抗渗、抗冻、抗磨和抗侵蚀 49 参考文献参考文献 5050 1 摘摘 要要 群安水库枢纽工程设计分说明书和计算书两部分。水库以灌溉和工业供水为主，兼 顾防洪，工程兴建后可以向地区工业供水。水库枢纽建筑物由主坝、溢洪道、放水洞组 成。 设计的主要任务是确定主要建筑物的级别，选定适宜的坝址、工程总体布置、主要 建筑物形式和控制性尺寸；选择水库的各种特征水位；选择施工导流方案、主要建筑物 的施工方法、施工进度及总布置、天然建筑材料来源、对外交通及主要设备，及施工总 概算进行技术经济分析，对各种主要建筑物进行确定，并通过水利计算验证所设尺寸对 泄流及输水、消能防冲等方面的要求。根据建筑物各部位用料和技术要求，各料场的分 布高程、数量和质量、开采运输及加工条件、受洪水及冰冻影响的情况。 水库枢纽的主要建筑物级别为 3 级，次要建筑物为 4 级，临时建筑物为 5 级。永久 性建筑物设计洪水标准为 50 年标准，校核洪水标准为 1000 年标准，工程规模为中型。 关键字：关键字：群安水库枢纽工程 主要建筑物 施工组织设计； 第一章 基本资料 2 abstract the qunan reservoir key project designs explains things the ming edition and the account book two parts. the reservoir irrigates and the industrial water supply primarily, proper attention to both flood prevention, after project construction, may to the area industrial water supply. the reservoir key position building by the main dam, the spillway, puts the water tunnel to be composed. the designs primary mission is the determination main buildings rank, the designation being suitable dam site, the project general arrangement, the main building form and the control size; chooses the reservoir each kind of characteristic water level; the choice construction conduction current plan, the main buildings job practice, the construction progress and always arrange, the natural building material to originate, the external communication and the major installation, and constructs the rough estimate to carry on the technical economy analysis, carries on the determination to each main building, and supposes the size through the water conservation computation confirmation to the aerial drainage and the water distribution, disappears can against flush and so on aspect requests. according to the building various spots needed materials and the specification, the various materials yards distributed elevation, quantity and the quality, the mining transportation and the working condition, and freeze the flood the influence the situation. the reservoir key positions main building rank is 3 levels, the secondary building is 4 levels, the temporary building is 5 levels. the permanent building design flood standard was 50 year standard, the examination flood standard is in 1000 the standard, the project scale for medium. key word ：qunan reservoir key project designs；the main building；construction organization plan 1 第一章第一章 基本资料基本资料 1.1 水文气象 1.1.1 流域概括 群安河位于某省群安盆地以北，东部天山山脉哈尔里南坡，地理位置介于东经 90 579419，北纬 43024311，流域内地形大部属中高山地形，地势北高南低，由东 北向西南倾斜，海拔 3600 米以上为冰川和永久积雪覆盖区，海拔 25003600 米区间为 径流形成区，海拔 13002500 米属中低山区，河流全长 31 公里，坝址以上集水面积 324 平方公里，径流来源于高山冰雪融水，夏季的直接降水和季节性积雪融水，河道纵坡 25%30%。 1.1.2 气象 群安河流域地处欧亚大陆腹地，属典型的大陆性气候，其特点是光照充足，夏季炎热， 冬季寒冷，干燥少雨，蒸发量大，春季多风。流域内盛行东北、东风，全年大风日数 24 天。库区内一般多出现顺河向风，多年平均年最大风速 12m /s，风向基本上与坝轴线正交， 吹程 d=2.12km。 库坝区多年平均降水量 143.9 毫米，多年平均蒸发量 1232.3 毫米，多年平均蒸发量见 表 11。 表表 11 多年平均蒸发量多年平均蒸发量 月份123456789101112全年 蒸发量 (mm) 26.442.2102.7190287.5279.3272.9263.3226.8135.352.826.41905.6 库坝区多年平均温度 7.5，一月平均气温-5.2，7 月平均气温 21.1，极端最高气 温 32.5（1986 年 7 月 15 日） ，极端最低气温-22.5（1984 年 1 月 17 日） ，年日照时数 在 3000 小时以上。气温详见表 12。 根据坝址处 19551995 年的冰情观测资料，最大河心冰厚 0.44m，最大岸边冰厚 0.45m。最大冻土深度 80cm。 第一章 基本资料 2 表表 12 多年月平均气温（多年月平均气温（） 月 项目 123456789101112全年 月平均-5.5-4.33.0915.319.421.120.213.53.4-0.8-4.47.5 最 高-10.1-8.018.722.925.729.732.530.126.120.18.07.132.5 最 低-22.5-13.9-6.69-3.4-0.49.813.84.84.7-9.4-7.5-16.3-22.5 1.1.3 径流 群安河径流来源于高山冰雪融水，夏季的直接降水和季节性的积雪融水，径流的年际 变化不大，但年内分配不均，据库址水文站 18 年（19791996）的实测资料，再加上断 面上游引水渠引走的还原水量，年最大径流量 64.65106m3（1990 年） ，年最小径流量 36.27106m3（1985 年） ，汛期 59 月径流量占全年径流量的 86.5%，其中 68 月径流量 占全年的 68.6%，枯水期 11 月至次年 3 月径流量占全年的 7.4%。多年平均径流量 49.51106m3，p=50%径流量 49.20106m3，p=75%径流量 40.81106m3，p=90%径流量 33.74106m3，p=95%径流量 29.64106m3。 表表 13 多年平均流量频率计算成果多年平均流量频率计算成果 cv频 率 p（%） 项目均值 计算采用 cs/cv 25102050758090 平均流量 (m3/s) 1.570.260.2622.462.262.11.911.561.291.231.07 表表 14 p=10%每月最大来流量表每月最大来流量表 月份123456789101112 3 q(m3/s)0.650.510.4416.829.737.649.242.58.531.990.920.61 1.1.4 洪水 群安河的洪水可分为暴雨洪水、融雪洪水、降水和冰雪融水混合洪水三种类型的洪 水，其中融雪洪水大多出现在 4 月中旬至 5 月份，洪水的大小取决于冬春季山区积雪面 积和积雪深度以及春季气温辐射条件，这类洪水涨落缓慢，变幅较小，对水库的威胁不 及夏洪大。夏季暴雨洪水多发生在 7 月中下旬及 8 月上中旬，这类洪水主要由大降水生 成，其中大范围的暴雨洪水在群安流域出现频次虽少，但量级并不低，1961 年 7 月 21 日 测得日雨量 93.4mm，调查最大洪峰流量 199m3/s，最大一日洪量 12.94106m3，另外有雨 水和冰雪融水混合形成的洪水在本流域内也时有发生，这类洪水对水库安全、运用较为 不利。因此，选择 1998 年 8 月上、中旬的一次洪水过程线作用为群安水库设计洪水的典 型过程线（见表 15） 。 1.1.5 设计施工导流及度汛洪水 根据规范，施工导流洪水频率为 p=10%，拦洪度汛洪水频率为 5%，仍以 1998 年为 典型年，洪水过程线见表 16。截流设计流量可选用截流时期内 10频率的月平均流量， 见表 1-7。 表表 17 p=10%每月平均来流量表每月平均来流量表 1.1.6 泥沙 群安河泥沙来源于融雪洪水和暴雨洪水对流域表面强烈的冲刷和侵蚀，根据实测资料 （19962005 年）分析，群安河输沙量年际变化较大，年内分配极不均匀，汛期 58 月 输沙量占年输沙量的 83.8%，49 月占年输沙量的 100%。最大年输沙量 2.10104吨 （2000 年） ，最小年输沙量 0.3104吨（2002 年） ，最大年输沙量是年最小的 7 倍。多年 平均年输沙量为 1.14104吨，其中推移质泥沙为 0.17104吨，悬移质泥砂为 0.97104吨。 月份123456789101112 q(m3/s)0.20.10.153.44.15.88.26.42.01.20.50.3 第一章 基本资料 4 表表 1-5 群安水库设计洪水过程线计算表群安水库设计洪水过程线计算表 p=0.1%p=2% 时间典型估量 m3/s 放大倍比 放大流量 m3/s 修匀流量 m3/s 典型估 量 m3/s 放大倍比 放大流量 m3/s 修匀流量 m3/s 7 日 0:003.4911.138.738.73.494.1514.514.5 4:003.7711.141.841.83.774.1515.615.6 8:004.4011.148.848.84.404.1518.318.3 12:004.0311.144.744.74.034.1516.716.7 16:003.4911.138.738.73.494.1514.514.5 19:003.2411.136.036.03.244.1513.413.4 8 日 0:006.2811.1/10.969.7/68.562.06.284.15/3.9626.1/24.927.0 2:186.2810.968.577.06.283.9624.922.0 4:009.0210.998.398.39.023.9635.735.7 8:005.5310.993.093.08.533.9633.833.8 17:005.8510.963.963.95.863.9623.223.2 20:007.1510.977.977.97.153.9628.328.3 22:009.0210.998.398.39.023.9635.735.7 9 日 2:0014.3010.9156.0156.014.303.9656.656.6 6:0015.4010.9/8.1568.0/126.0145.015.403.96/2.5961.0/39.950.4 7:3017.108.15139.0139.017.102.5944.344.3 8:0021.308.15174.0174.021.302.5955.255.2 11:1247.608.15388.0388.047.602.59123.0123.0 11:4248.808.15/6.84398.0/334398.048.802.59/2.17126.0/106.0126.0 13:0040.908.15333.0355.040.902.59106.0113.0 13:3741.508.15338.0355.041.502.59107.0113.0 13:5446.408.15378.0350.046.402.59120.0107.0 14:1240.208.15328.0340.040.202.59104.0106.0 5 14:4242.808.15349.0330.042.802.59111.0104.0 15:0031.608.15258.0300.031.602.5981.895.0 16:3928.808.15235.0235.028.802.5974.670.0 17:1228.808.15235.0235.028.802.5974.670.0 20:0023.908.15195.0195.023.902.5961.961.9 21:0018.408.15150.0185.018.402.5947.759.0 21:1826.608.15217.0180.026.602.5968.959.0 21:4222.808.15186.0175.022.802.5959.158.0 22:0024.908.15203.0175.024.902.5964.557.0 22:4218.408.15150.0170.018.402.5947.756.0 10 日 0:00 19.808.15161.0160.019.802.5951.355.0 6:0014.108.15/10.915.0/154.0135.014.102.59/3.9636.5/55.848.0 8:0013.1010.9143.0132.013.103.9651.945.0 19:547.7210.984.184.07.723.9630.630.6 20:007.7210.984.184.07.723.9630.630.6 11 日 0:00 7.3310.9/11.180.4/81.980.07.383.96/4.1529.2/30.629.2 4:006.7411.174.874.86.744.1528.028.0 8:006.4411.171.571.56.444.1526.726.7 17:124.9711.155.255.24.974.1520.620.6 20:004.7711.152.952.94.774.1519.819.8 21:34.3811.148.648.64.384.1518.218.2 12 日 0:00 4.5711.150.748.04.574.1519.019.0 表表 16 群安水库施工期洪水过程线计算表群安水库施工期洪水过程线计算表 时间p=5%p=10% 第一章 基本资料 6 典型估量 m3/s 放大倍比 放大流量 m3/s 修匀流量 m3/s 典型估量 m3/s 放大倍比 放大流量 m3/s 修匀流量 m3/s 23 日 20:006.402.7217.417.41.7811.411.4 21.128.992.7224.524.51.7816.016.0 24 日 4:0010.602.7228.828.81.7818.918.9 8:0011.102.7230.230.21.7819.819.8 12:5313.002.72/2.0535.4/26.735.41.78/1.1623.1/15.123.1 14:0016.402.0533.639.51.161924.1 15:3024.202.0549.642.01.1628.124.5 15:4024.202.0549.642.51.1628.124.6 16:1221.402.0543.943.91.1624.824.8 16:2022.002.0545.145.11.1625.525.5 17:1228.202.05/2.3557.8/66.366.31.16/1.3232.7/37.237.2 17:2728.202.0557.865.51.1632.736.8 18:3825.302.0551.953.41.1629.330.6 19:0026.002.0553.353.31.1630.230.2 20:0024.402.0550.050.01.1628.328.3 21:1822.402.0545.947.81.162627 22:0024.602.0550.446.71.1628.526.4 23:2421.702.0544.544.51.1625.225.2 25 日 0:0023.102.0547.447.41.1626.826.8 1:0023.302.0548.848.81.1627.627.6 2:0023.802.0548.848.81.1627.627.6 4:0020.502.0542.042.01.1623.823.8 8:0016.502.72/2.0533.833.81.1619.122.0 8:2316.502.7233.833.81.1619.121.8 12:3513.402.7236.4/27.532.01.78/1.1623.9/15.520.0 16:0011.302.7230.730.71.7820.118.5 18:309.822.7226.726.71.7817.517.5 7 20:009.822.7226.726.71.7817.517.5 26 日 0:0010.302.7228.028.01.7818.318.3 4:009.822.7226.726.71.7817.517.5 8:008.502.7223.123.11.7815.115.1 12:006.712.7218.318.31.7811.911.9 20:005.592.7215.215.21.789.9510.0 1.2 工程地质 1.2.1 区域构造及其稳定 工程区位于天山东段块体内，北部为巴里坤塔格八大石隆起块体，南部为群安盆地 （沉降带） 。其北面是天山东西向构造与阿尔泰北面构造的交汇部位，除近东西向及北西 北西西构造较发育外，还见有少量的北北西向断裂及北东东向断裂，各种不同方向的 断裂将本区分割成大小不同的构造块体。 1. 主要构造形迹 （1）巴里坤塔格天山庙大断裂 该断裂总长 300 公里以上，西段走向近东西较平直，天山庙以东走向北西西，再往东 转北东东，形成往南突出的弧形，断裂北倾，倾角 7076。 （2）南山口西断裂 走向 333，地表出露长度 10 公里，为具右旋特征的剪切断裂，此组方向的断层开成 时间晚，截割了其他方向的断裂，是第四纪以来的活断层。 （3）东沟断裂 东沟断裂是库坝区附近的一条断裂，是在花岗岩体中发育的一条北东东走向的断裂， 断裂的东段沿群安河谷分布，成东西向延伸，东段在河谷南侧不远的基岩中通过，总长 度约 25 公里，断裂倾角较陡，在 75左右，且多朝南倾，为一条右旋走滑断层，它对库 区地形及地质构造起到一定的影响。 2 活动断裂与地震 （1）达板果勒断裂 达板果勒裂东端在未来 100 年内发生 67 级左右地震的可能性最大，但其最近的可 能震源距库区在 20 公里以上，按地震影响场的衰减系数，对库区的影响裂度也在 7或 7 以下。 第一章 基本资料 8 （2）东沟断裂 该断裂长约 25 公里，历史上很少有地震活动，活动量也不大，本区尚未发现北东东 向断裂发生过 ms5 级地震的先例，因而估计未来百年内发生 ms6 级地震的可能性很小， 按照某省地区断层长度与发生最大地震的经验关系式，该断裂可能发生的最大震级 ms=6.2，即使发生 6.2 级地震，其烈度也只有 7。 3. 区域稳定评价 坝库区位于天山东段构造块体内，尽管附近有东沟断裂存在，经自治区地震局论证鉴 定，活动量不大，它不是本区地震活动的控制性断裂，因此，区域构造环境较好，库坝 区处于较稳定的块体内。 据自治区地震局论证鉴定，区外达板果勒断裂东端发生 67 级左右地震的可能性最 大，但对库区的最高影响烈度为 7。 1.2.2 水库区工程地质条件 1. 库区地质概况 群安水库在大地构造单元上属北天山地向斜褶皱带,哈尔里克复背斜,出露的地层有泥 盆系中统大南湖级第三亚组和不同成因类型的第四系地层。 现将库区出露地层由老到新分述如下： （1）泥盆系中统大南湖组第三亚组 大理岩：出露于库区西北部，为库区最老地层，分布面积 0.08 平方公里，岩石呈 白色、灰白色，花岗变晶结构，产状 9646。 粉砂质凝灰岩：出露于坝址区河流西侧，分布面积 0.4 平方公里，岩石呈灰色、灰 绿色，风化面为灰黑色，层状构造，由正常碎屑和胶结物组成，岩层产状倾向东，倾角 7080。 凝灰质粉砂岩：出露于坝址以东，面积 1.8 平方公里，由于断层与小褶曲的影响， 产状变化较大。岩石呈灰色，风化面黑色，板状层状构造，由正常碎屑和火山碎屑组 成。 （2）第四系地层 冲积层：由河流冲积作用形成的松散堆积物，分布在河床和河流形成的阶地上， 沿河带状分布，厚度变化于 213.2m，在坝址附近厚约 25m。岩性为砂、卵石。 坡积碎石土层：主要分布在坝址两岸阶地上，厚度 013m，其成分为碎石和粉土， 9 碎石含量 60%左右，粉土含量 40%左右。 2. 构造 库区的内共有大小断层 20 条，最长达 5.5 公里，最短的仅几十米，以走向 6070 的最发育，主要断层有 f1、f17、f18。 f1 断层：纵贯整个库区，属逆断层，长 5.5 公里，断层东段走向 43，中段 72，西 段 60，倾向南东，倾角 6288，中段倾角陡，破碎带宽 610 米，破碎带由内向外依 次有断层泥、糜棱岩、角砾石和压碎岩，断层破碎带连续，从坝址左坝肩穿过。 f17 断层：位于坝址右岸，为一正断层，长 1 公里，断层面倾向南西，走向 62，倾 角 80，破碎带宽 0.51 米，可见断层角砾岩。 f18 断层：位于坝址上游 0.7 公里处，接近南北走向。 坝址区主要裂隙有 7 条，以北东向为主，南北向次之，最长达 300m，小的只有几十 米，裂隙倾角 7080，裂隙张开宽度 15cm，最大不超过 10cm，裂隙面粗糙，有碎 石、粘土物充填。 3. 库岸稳定 水库基底岩石为凝灰岩，河谷及两侧岸坡为厚度不大的松散堆积物覆盖，进入坝址附 近因岸坡变陡，大部分范围基岩裸露，基岩完整。未发现滑坡体，位于坝址南侧的 f1 断 层，向南倾斜，在坝址附近倾角 82，出露在库区回水标高范围以上，水库建成蓄水后不 存在滑动、坍塌问题。 4. 库区渗漏 库区处于高山峡谷区，两岸山势陡峻，山体雄厚，河谷深切，10 公里范围内为最低 侵蚀基准面，库区岩性由花岗岩和凝灰岩组成，除发育有近东西，近南北向两级小规模 断裂外，无规模较大的区域性断裂通过，故水库不会产生邻谷渗漏。 5. 水库淹没及浸没 库区内无工矿企业、居民点，仅有 5 亩耕地，1.3 万余株野生乔灌木及 268 亩天然草 场，故无大的淹没损失，岩质库岸也不存在浸没问题。 1.2.3 坝址区工程地质条件 1. 地质概况 坝址区位于群安河谷近出山口地段，属低中山地貌，海拔 14801883m，比高 第一章 基本资料 10 400m。 坝区河流呈近东西走向，河流以下切为主，河谷呈“v”字形，现代河床宽 2750m， 河流弯急，流速大。坝址区上下游两岸冲沟发育，呈梳状展布，以近南北向者居多，冲 沟具有延伸长、两岸陡立、切深大等特点，给选择坝线带来一定困难。 坝址区出露岩层主要有粉砂质凝灰岩、凝灰质粉砂岩、大理岩、第四系冲积物及坡积 物，冲积物厚度 25m，坡积物厚度 014m。 坝址区河谷两岸不对称，阶地亦不对称，河谷右岸较发育，阶地可见、级， 级阶地不发育，级阶地在右岸呈带状分布，高出河水位 30m 左右，级阶地高出河 水位 4050m。 坝址区内无大的断裂构造发育，只发育有几条规模较小的断层和两级裂隙，现简述如 下： f1 断层：位于左岸，走向 43，倾向南东，倾角 82，总长 5.5 公里，破碎带宽度 610m，在左坝肩高出回水线以上 300m 出露，距左坝肩水平距离 300m，对建坝影响不 大。 f17 断层：位于右岸，走向 62，倾向南西，倾角 80，总长 1 公里，破碎带宽度 0.5m，在右坝肩高出回水线以上 100m 出露，距右坝肩水平距离 200m，对建坝影响 不大。 f19 断层：位于左坝肩，总长 50m，走向 6265，倾角直立。在左坝肩高出回水线 以上 100m 出露，距左坝肩水平距离 120m，对建坝影响不大。 第一组裂隙：倾向 258305，倾角 6075。 第二级裂隙：倾向 3207，倾角 5889。 两组节理相交呈“x”型，其中第一组裂隙位于右岸坝脚附近，长 20m，张开宽度约 10cm，因规模较小，易于处理。 1.2.4 坝址工程地质条件评价 坝址区两岸山体雄厚，基岩裸露，主要为粉砂质凝灰岩和凝灰质粉砂岩，岩石坚硬较 完整，岩层产状 35010，ne 或 se6580，倾向上游对建坝有利。两岸及坝基工 程地质条件分述如下： （1）左坝肩 现代河床陡崖高 13m，陡崖之上为级阶地，级阶地之上为坡积碎石覆盖，南北向 分布宽度 70m，坡度 2530，厚 013m，结构疏松，透水性强，需全部清除，在此之 11 上岸坡变陡，为 6575，未发现有大的不稳定体和缓倾角滑移面，出露岩石较完整， 坚硬，强风化层厚度 13m，弱风化层厚度 510m，工程地质条件较好。 （2）右坝肩 右岸岸边有 2040m 高的陡坡，在 1985m 高程以上地形坡度 50左右，右坝肩未发 现有大的不稳定岩体和缓倾角滑移面，但在 19802055m 高程范围有一段地层较破碎， 产状紊乱，风化深度 20m 左右，该段上部岩石破碎是由于表部风化裂隙发育，较软弱， 风化强烈现象造成。 右岸坝轴线上游，无第四系坡积物覆盖，坝轴线下游阶地之上为第四系坡积物覆盖， 分布范围南北向宽 100m，东西向长 160m，最大厚度 7m。 若在右岸布置溢洪道，应考虑清除破碎岩石及坡积物。 （3）坝基工程地质条件 坝基位于现代河槽，宽度 27m 左右，根据钻孔及探坑揭露，坝轴线附近覆盖层厚 2m，之下基岩完整、坚硬，河流基本下切至新鲜岩面，基础处理较易。 根据洞探揭露，两岸坝肩由河床岸边深入岩体内部 10m 以后，大部分岩石坚硬完整， 节理裂隙不发育，岩层走向与河流走向呈大交角，围岩稳定性较好，均可布置导流洞和 放水洞。 1.3 建筑材料 1.3.1 天然建筑材料 群安水库天然建筑材料位于坝址下游 7 公里范围内，主要岩性为第四系崩坡积物和冲 洪积物。为满足设计要求，共选择了 7 个料场，各料场情况如下： （1）c6 料场 水库大坝坝体填筑料场，位于群安沟口右岸级阶地和该级阶地质沿相连接的山前堆 积层，料场距大坝 5 公里，该处沉积层巨厚，贮量丰富，测算料场储量在 100 万立方米。 颗料级配较好，颗粒磨园度由棱角状、次棱角状，直至滚圆状都有。从分布情况看，阶 地前沿多为冲、洪积堆积物，卵、砾石磨圆度好呈滚圆，夹有大量漂石，多数砾石直径 500mm，个别有超过此粒径的向阶地后沿发展,主要是山前洪积堆积层，分选及磨圆度都 较差，颗粒以棱角状和次棱角状为主，最大颗料直径 250 至 350mm，山前个别漂砾大于 800mm。堆积物母岩成分以花岗岩、灰岩为主，颗料间充填物由砂、砾和土组成，山前 堆积物中土含量较大，而阶地前沿冲，洪积堆积冲填而以砂、砾为主。该料场物理力学 指标见表 1-8、表 1-9。 第一章 基本资料 12 （2）c1 砂石料场 c1 砂石料场位于群安沟口河滩，距水库大坝 4.5 公里,此处沉积较厚,为冲、洪积沉积 物，分布成扇形，半径 244m，堆积厚度 2 至 17m，储量约 20.5 万立方米,料场紧邻基岩 山坡有部分坡积物混合堆积,分选较差,其中卵、砾石磨圆度较好,呈滚圆状,砂子有大部分 因为搬运距离不远，磨圆较差，呈次棱角状，砂 子成分中正长石含量较大。 （3）c2 砂石料场 c2 砂石料场位于东沟村东南 300 米的冲沟沟口，距水库大坝 5.5 公里，冲洪积沉积 与堆积混合堆积，洪积扇地貌，堆积厚度大于 20m，扇轴长 400m，储量约 94.5 万立方米， 此处山沟水量较小，搬运及沉积物以细颗粒居多，粗颗粒相对减少，卵砾石磨圆度较好， 砂子磨圆较差，砂子成分含量中以正长石为主。 （4）c3 土料场 该料场位于水库大坝上游，距大坝约 3 公里，料场沿沟底分布，长约 1000m，宽约 600m，储量约 88.2 万立方米。该料场土料的压缩系数为 0.266mpa，属中等压缩性土，粘 粒含量高，达 48.1%，可塑性好，塑性指数为 14.37，属品质较好的心墙土料。 （5）c4 土料场 c4 土料场位于出山口以西冲沟沟口，距水库约 5.5 公里，呈条带分布，长约 960m， 宽约 60m，储量约 28.8 万立方米，该料场土料物理力学指标见表 1-10、表 1-11。 （6）c5 砂石料场 c5 砂石料场位于群安沟口以西冲沟沟口，距水库大坝约 6.5 公里，料场顺沟底呈条 带分布，长约 1320m，宽约 200m，探坑深度 5m，储量约 132 万立方米。该料场主要为 附近基岩风化堆积，成分以正长石为主，磨圆及分选较差、砂、砾均为次棱角状。 （7）c7 石料场 石料场位于群安沟口河漫滩，距水库大坝约 5 公里，该处 200mm 至 600mm 漂石储量 丰富，收集方便，运距较近，预测储量 5 万立方米，并且卵石、漂石磨圆度好，石质坚 硬，主要成分为花岗岩，是很好的砌石材料。 1.3.2 三材 （1）水泥 群安地区当地有数家水泥生产厂，产品质量稳定，可满足工程需要。 （2）钢筋与木材 均可通过铁路、公路运输，满足工程需要。 13 第一章 基本资料 14 表表 1-8 各料场沙砾料颗粒级配汇总表各料场沙砾料颗粒级配汇总表 表表 1-9 各料场砂砾料场理学实验成果表各料场砂砾料场理学实验成果表 内摩擦角渗透 料场比重 天然密度 (g/cm3) 含泥量 （）干燥（度）饱和（度） 渗透系数 （cm/sec） 临界坡降 c1 2.692.290.0541.539.58.410-20.87 c2 2.692.261.4040.137.98.410-20.78 c5 2.672.300.6839.833.38.410-20.75 c6 2.682.310.7542.941.68.410-20.85 粒径含量（%） 料场 200（ mm） 200150 （mm） 150100 （mm） 10060 （mm） 6020 （mm ） 205（ mm） 52（ mm） 20.5（ mm） 0.50.25（ mm） 0.250.1（ mm） 0.1（ mm） 有效粒 径 （mm ） 不均匀 系数 曲率 系数 c18.03.022.031.016.510.09.50.18187.010.30 c21.53.712.317.626.513.53.37.710.42.30.70.37137.85.82 c50.23.09.318.230.312.22.17.811.05.00.90.28171.46.03 c60.93.111.316.427.412.42.38.412.93.61.30.31154.82.58 15 表表 1-10 土料基本性质试验成果表土料基本性质试验成果表 表表 1-11 土料化学分析成土料化学分析成 颗粒组成（）击实 不固结不排水 剪 uu 固结不排水剪 cu 固结排水剪 cd 料 场 天然 湿密 度 (g/cm3) 天然 干密 度 (g/cm3) 天然 含水 量 （ ） 土粒 比重 gs 流限 wl 塑限 wp 塑性 指数 ip 细粒 沙 0. 05 粉粒 0.050.0 05 粘粒 0. 005 最优 含水 量 wop 最大 干容 重 dmax 渗透 系数 k (cm/s) （度） c （kpa ） （度） c （kpa ） （度） c （kpa ） c 3 1.44 1.8 1 1.23 1.6 0 9.2 14.61 2.70 2.7 6 36.66 22.62 9 14.378.7043.248.1 16.5 25. 5 1.6 1.7 n10- 8 16.5019.0022.5016.3325.5010.00 c 4 0.32 1.6 4 1.15 1.4 1 7.9 16.8 2.70 2.7 2 33.6521.1412.5116.047.037.0 16.0 24. 0 1.65 1.7 n10- 7 19.889.2524.6317.5028.508.00 料场易溶盐（）中溶盐（）难溶盐（）有机质（） c3 0.2880.5812.4330.458 第一章 基本资料 16 c4 0.5850.3191.6320.421 17 第二章 调洪演算 18 第二章第二章 调洪演算调洪演算 2.1 工程等级规模 群安水库位于某省某地区群安河河谷出山口地段，水库控制流域面积 714 平方公里， 库容 900104m3。 水库以灌溉和工业供水为主，兼顾防洪，工程兴建后可以向地区工业年提供水量 2160104m3，向灌区年供水 1782104m3，全年供水 3942104m3，改善灌溉面积 14.32104亩。 水库枢纽建筑物由主坝、溢洪道、放水洞组成。根据工程规模及其在国民经济中的作 用，按水利水电工程等级划分及洪水标准sl2522000，水库永久性建筑物设计洪水 标准为 50 年标准，校核洪水标准为 1000 年标准。根据水库库容灌溉规模及供水要求， 正常高水位 1g994.7m，库容 900 万 m。水库枢纽的工程等别为等，工程规模为中型。 水库枢纽的主要建筑物级别为 3 级，次要建筑物为 4 级，临时建筑物为 5 级。 2.2 防洪标准 该工程主要建筑物级别为 3 级，根据防洪标准 （gb50201-94）规定 3 级建筑物土石坝 的防洪标准采用 50 年（p=2%）一遇设计，1000 年（p=0.1%）一遇校核，临时建筑物防洪 标准采用 20 年一遇标准。 2.3 调洪演算 2.3.1 洪水过程线计算 根据资料现在设计洪峰流量和坝址处水文站的单位洪水流量过程线，故本次设计洪水 过程线采用以洪峰控制的同倍比放大法对典型洪水进行放大，分别得设计洪水过程线与 校核洪水过程线。根据所给的群安水库设计洪水过程线计算表，选用两小时为时差，用 内差法进行计算，求得时差为 2 小时的洪水过程线表。 （详见计算书） 2.3.2 泄洪方式 设计枢纽拦河大坝初定为土石坝，所以要设坝外泄水建筑物岸边溢洪道。本枢纽初步 选定用开敞式溢洪道，溢流堰采用 wes 实用堰。 2.2.3 泄洪能力 根据确定的泄流方式，进行泄流能力分析。对于无侧收缩的自由出流实用堰水力计算公 q=mbh03/2(水力学第四版吴持恭主编 p295) （2-1）g2 南昌工程学院毕业设计 19 式中： m自由出流系数，取 0.485； b溢流孔宽，取 25 米； h0h0=h+av2/2g，h 为堰上水头。 计算时忽略堰上流速水头。求得水库水位库容下泄能力见计算表。 2.3.4 调洪演算 1. 调洪演算原理 根据水库水量平衡方程：在某一时段内，入库水量减去出库水量，应等于该时段内 水库增加或减少的蓄水量。水量平衡方程为 t-t=0.5（q1+q2）t-0.5（q1+q2）t=v2-v1 qq （2-2） （水资源规划及利用（中国水利水电出版社）p157） 式中 q1计算时段始的入库流量，m3/s；t q2计算时段末的出库流量，m3/s；t 计算时段平均入库流量，m3/s；q q1 计算时段初下泄流量，m3/s； q 2 计算时段末下泄流量，m3/s； 计算时段平均下泄流量，m3/s；q v1 计算时段始的水库蓄水量，m3/s；t v2计算时段末的水库蓄水量，m3/s；t 计算时段，一般取16小时，以秒为单位。本次调洪t为2小时，7200t 秒。 当已知水库入库洪水过程线时，式（2-2）中的q1，q2，均为已知；v1，q1是计算q 时段开始时的初始条件，未知数有两个（v2和q 2）， 需增加一个方程才能求解。假定t 暂不考虑自水库取水的兴利部门泄向下游的流量，则q应是泄水建筑物泄流水头h的函数。 当泄洪建筑物尺寸，型式等已定时，有 q=f（h）=ahb (2-3) （水资源规划及利用（中国水利水电出版社）p157） 第二章 调洪演算 20 式中 ： a-系数，与建筑物形式和尺寸，闸孔开度以及淹没系数有关系， b-指数，对于堰流一般为 3/2 。 式（2-3）最终可用下泄流量q与库容v的关系曲线来代替，即 q=f（v） (2-4) (水资源规划及利用（中国水利水电出版社）p158 ) 式（2-2）和式（2-4）组成一个方程组，可求出未知数q 2和v2，然后以此作为下一时段初 的数值继续计算。用两个公式调洪计算的方法很多，常用试算法和半图解法。本设计中 采用试算法。 由于该溢流堰不