海南省XX江XX坝水利水电二期(灌区)工程初步设计报告(5-6部分).doc

5 工程布置及建筑物院长：总工程师：设计总工程师：专业总工程师：校核：编写：5 工程布置及建筑物5.1 设计依据5.1.1 工程等级及建筑物级别xx枢纽工程以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合效益。水库正常蓄水位54.00m，水库总库容1.22亿m3，总灌溉面积64.55万亩，枢纽电站装机容量80mw，最大坝高34m。根据中华人民共和国防洪标准(gb50201-94)及水利水电工程等级划分及洪水标准(sl252-2000)规定，本工程属等大(2)型工程。永久性主要建筑物有：拦河坝(混凝土坝、土坝)、泄水建筑物、xx枢纽发电厂房、灌溉进水口等属2级建筑物。低干渠首电站厂房属4级建筑物。永久性次要建筑物有：厂区挡土墙、消能建筑物中导墙属3级建筑物。5.1.2 设计洪水标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准(sl252-2000)，应采用的洪水标准为：设计洪水标准重现期采用100年，校核洪水标准重现期采用：混凝土重力坝为1000年一遇，土坝为2000年一遇。泄水建筑物的消能防冲设计洪水标准重现期采用50年。低干渠首电站正常运用洪水标准重现期采用20年，非常运用洪水标准重现期采用100年。5.1.3 地震烈度根据gb18306-2001中国地震区域烈度划分图，坝区地震基本烈度为6度，按水工建筑物抗震设计规范(试行)dl5073-2000规定，可不进行抗震计算。5.1.4 各灌区灌溉面积及设计引用流量(设计加大流量)中干渠灌溉面积31.15万亩，设计引用流量30m3/s。低干渠灌溉面积16.9万亩，设计引用流量15.5m3/s。xx干渠灌溉面积16.5万亩，设计引用流量18.0m3/s。xx干渠设计引用流量中包括了2m3/s向叉河供水所需的流量。中干渠设计引用流量中包括5m3/s向八所供水的流量。5.1.5 设计基本资料5.1.5.1 水文气象 坝址控制流域面积 4082km2多年平均降雨量 1540mm多年平均流量 115m3/s历史最大洪水流量(宝桥站) 25400m3/s多年平均含沙量 0.213kg/m3多年平均输沙量 75.12万 t多年平均输沙率 23.82kg/s历年最高气温 40.2(1980-04-23)历年最低气温 0.1(1974-01-02)多年平均气温 23.9多年平均风速 2.8m/s流域平均相对湿度 80%5.1.5.2 水库特征 正常蓄水位 54.00m 设计洪水位(p=1%) 54.00m 校核洪水位(p=0.05% 土坝) 58.80m 校核洪水位(p=0.1% 混凝土坝)57.37m 死水位 48.00m 总库容 1.48亿m3 坝址水位及下泄量见表5.1.5-1表5.1.5-1 上 下 游 水 位 及 下 泄 量水 位上游水位(m)下泄流量(m3/s)下游水位(m)正常蓄水位54.0027.61死水位48.00设计洪水位(100年一遇)54.002480038.50校核洪水位(1000年一遇)57.373760041.21校核洪水位(2000年一遇)58.804110042.0250年一遇洪水位54.002100037.5020年一遇洪水位54.001600035.5475年一遇洪水位54.00880033.305.1.5.3 动能指标(括号内数据为低干渠首电站指标) 单机容量与机组台数 2x40mw(21.0mw) 台 多年平均发电量 1.094(0.0704) 亿kw.h 保证出力 mw 年利用小时数 1368 (3726) 小时 机组特征见表5.1.5.3表5.1.5.3 机 组 特 性 表项 目单 位枢纽机组低干渠机组机组安装高程m23.431.0单机额定流量m3/s205.727.97机组最大水头m27.119.8机组最小水头m18.212.4机组额定水头m22.515.05.1.5.4 地基特性与设计参数坝址区岩层为前震旦系抱板群(ptb)(抱板混合岩体的部分注入混合岩带)。岩性以黑云斜长片麻岩为主，混合岩化花岗岩及角砾状混合岩次之；酸性及基性岩以岩脉状产出，且以长英质岩脉为主。坝址区地处抱板向斜的南翼，片麻岩为主，产状为走向4060，倾向nw，倾角5060。坝址上距xx断裂2km左右，下距xx-琼海断裂15km左右，断层较为发育。坝基岩石物理力学指标，建基面混凝土和基岩抗剪及抗剪断强度参数建议值见表5.1.5.4-1。考虑到缓倾角节理集中发育坝段的最大连通率为45%。故假设坝基滑动面由45%的节理面及55%的混凝土岩石作用面组成，该复合浅层滑动面力学指标的加权平均值为f=0.83、c=0.62mpa。土料物理力学指标见表5.1.5.4-3。表5.1.5.4-1 岩 石 物 理 力 学 指 标 岩石名称项目名称黑云斜长片 麻 岩花岗片麻 岩含角闪黑云斜长片麻岩含石榴黑云斜长片麻岩含石榴二云片麻岩混合岩化花 岗 岩密度pd(g/cm3)2.732.712.722.812.792.62sa(%)0.150.210.210.160.290.27饱和极限抗压强度rw(mpa)97.7069.7656.0745.3029.2951.55软化系数kr0.850.760.750.740.61静弹模e50(gpa)38.5640.1634.2944.7522.2420.54动弹模ed(gpa)59.5365.8966.9670.7646.0141.52泊松比0.230.250.250.200.220.28表5.1.5.4-2 坝基岩石抗剪强度建议值表磨 擦 面抗 剪 强 度抗 剪 断 强 度fc(mpa)fc(mpa)混凝土/岩石(新鲜)0.710.151.121.05岩石/岩石1.573.76缓倾角节理面0.480.11表5.1.5.4-3 土 料 物 理 力 学 指 标项 目单 位坝 体 填 土坝基风化土设计干密度dg/cm31.521.64(天然)最优含水量au%2318.4(天然)孔隙比e0.830.64孔隙率n%45.339天然容重g/cm31.871.94饱和容重mg/cm31.972.00浮容重bg/cm30.971.00渗透系数kcm/s6.210-65.010-4临界坡降j2.3抗剪强度总应力法u()17.925.5cukpa58.010.2cu()18.4ccukpa34.0有 效应力法()29.529.5ckpa13.013.0表5.1.5.4-4 开 挖 边 坡 参 考 值岩体风化程度临时边坡临时边坡备 注全风化1111.25边坡高度大于10m需设马道1.5m强风化10.510.75弱风化10.310.5微风化10.2510.255.1.5.5 设计采用的主要技术规范 dl5021-93水利水电工程初步设计报告编制规程 sl252-2000水利水电工程等级划分及洪水标准 dl5073-2000水工建筑物抗震设计规范 sl253-2000溢洪道设计规范 sl319-2005混凝土重力坝设计规范 sd303-88水电站进水口设计规范 sl285-2003水利水电工程进水口设计规范 sl266-2001水电站厂房设计规范 dl/t5057-1996水工混凝土结构设计规范 sd134-84水工隧洞设计规范 gbj86-85锚杆喷射混凝土支护技术规范 dl/t5178-2003混凝土坝安全监测技术规范 dl5023-93土坝安全监测技术规范5.2 坝型、坝线选择5.2.1 坝型选择xx坝址枯水期河床宽约310m，河面宽阔，两岸地形不对称，右岸坡稍陡，约35，左岸地势开阔，岸边有高程约36m的级阶地，阶地上为坡度约10的山坡。两岸风化程度不一，右岸强风化下限3.59m，左岸强风化下限513m，风化较深，不具备修建拱坝的地形条件。河床基岩裸露，厚12m的弱风化岩石下为微风化新鲜黑云斜长片麻岩、混合岩化花岗岩及角砾状混合岩，岩性致密较坚硬，适宜建混凝土重力坝。因雨季强热带风暴产生的暴雨强度大、历时长、笼罩面广、洪量集中，枢纽本身洪峰流量大，需布置具有渲泄大洪水能力的泄水建筑物。库区内无垭口可布置泄水建筑物，只有在河床中布置泄水建筑物。根据地形、地质条件和泄洪要求，河床宜布置混凝土重力坝，以满足泄洪要求。由于坝高不大，且溢流坝段和厂房坝段基本占据整个河床，因此不宜采用碾压混凝土坝，故推荐河床采用常态混凝土重力坝。右岸坝型做了砼坝与土坝两种坝型的比较。右岸坡有f4与f10断层相交成宽5060m(沿坝轴线方向)、深1025m的风化槽。槽内岩石破碎，地震波速vp3600m/s，风化最深处强透水层高程达25m，单位吸水率至10100l/min.m.m，透水性十分强烈，不论建土坝还是混凝土坝，都必须挖除该部分风化岩石。挖除强风化岩石后的风化槽下为中等透水的弱风化层岩石，单位吸水率约5.110l/min.m.m，可通过帷幕灌浆处理，因此可建混凝土坝和当地材料坝土坝。强风化槽右侧约50m为山脊，物探结果表明：该处基岩出露高程在51m左右，如采用混凝土坝与岸坡直线相接，则没有接坡地形地质条件，必须采用土坝和岸坡接坡；如坝轴线向上游偏转，基岩出露高程增高，具备混凝土坝与岸坡相接的条件。如采用土坝，需要约70m 长的混凝土插入接头才能满足接头处渗透稳定要求，右岸余下约100m长、坝高约10m的土坝挡水，该段采用土坝比采用混凝土坝虽然工程静态投资低约163万元，但坝体本身及插入式接头施工程序较混凝土坝复杂得多，同时增加了交叉工程面和施工难度。综合分析比较，右岸岸坡坝段推荐采用常态混凝土重力坝，且坝轴线向上游偏转。河床式厂房左侧坝段需布置低干渠进水口，弱风化下限埋深约8m，因低干渠渠首电站布置需要，其挡水坝段只能采用混凝土重力坝。低干渠坝段以左岸坡坝段，覆盖层厚0.52.5m，基岩风化深度逐步加大，为全一强风化黑云斜长片麻岩、混合岩化花岗岩(土)，厚513m。该处地形平缓开阔，地面高程3675m，坡角1015。全风化土层属中压缩性低液限粘性土，渗透系数k5.810-46.710-5cm/s，具较好防渗性能，可作为土坝基础。左岸坝型做了砼坝、土坝和浆砌石坝3个方案的比较，采用土坝比混凝土坝将节约静态投资2000万元以上；土坝比浆砌石坝将节约投资400万元以上，故左岸岸坡坝段采用土坝。5.2.2 坝线选择5.2.2.1 坝轴线比选的前提 1) 在xx坝水利水电二期工程(灌区)可研审查批准的xx坝址的基础上进行坝线比选。 2) 在上述选定的坝型上进行比选。3) 水库正常蓄水位54.00m，死水位48.00m。4) 装机规模为2x40mw台，厂房为河床式厂房。5) 泄水建筑物为开敞式溢流低堰。5.2.2.2 坝轴线的拟定 a) 拟定坝轴线的范围xx坝址位于昌化江xx峡谷的出口，河床宽300m左右，右岸坡较陡，左岸坡平缓。该坝址范围河床有一座已建20多年、坝高约8m的浆砌石滚水坝。滚水坝直接座落在基岩上，其左侧为低干渠混凝土闸首，再往左为均质土坝。该坝上游库内已淤沙45m深，长年提供低干渠灌溉和低干渠沿程生活用水及坝后小电站的发电用水。为满足低干渠灌溉和低干渠沿程生活用水要求，xx枢纽施工期间不能断流，故施工期不能拆除滚水坝。滚水坝的右岸上、下游各10m范围内有基岩出露，其下游100m后，河床变宽。虽然从滚水坝往下游500m长河床的地质条件差异不大，但右岸号冲沟往下游河谷呈喇叭型撒开，河床变宽，工程量会增大。滚水坝往下游两岸坡地形逐渐变缓，尤其是左岸号冲沟下游地形较缓，而且零乱。两岸坝肩受冲沟的发育影响较大。左岸不宜靠近号冲沟，更不宜再往下游；右岸发育的、号冲沟都切割较深，号冲沟紧靠滚水坝头，切割相对较浅，虽然该冲沟下游侧为f4和f10断层组合形成的破碎风化深槽，据zk9和zk10钻孔揭露，深槽底强风化带下限高程达27m左右，对坝肩的稳定和处理工程量会有一定的影响，但其范围有限，对坝线选择并未起控制条件。因此坝轴线的选择只能在滚水坝下游约100m的范围内进行。b) 拟定坝轴线根据地形地质条件，坝轴线宜靠近已建的滚水坝，这样，可以利用滚水坝作为上游围堰的一部分，既可以减少围堰工程量加快施工进度，同时也可以保证施工期下游灌溉和生活用水的供给。在此段坝址内，左岸和河床的地形地质条件变化不大，确定坝轴线的主要因素是右岸的地形地质条件。右岸已建滚水坝下第条冲沟下游地形较为平缓，基岩高程较低，坝体长度增加，坝体工程量相应增加较大。冲沟上游越靠近滚水坝地势越陡，基岩高程相对较高。第条冲沟上部的山脊，呈马鞍形，马鞍底部(低于59m高程)延伸70m左右，影响着右坝坝头的接头。所以坝轴线宜尽可能向滚水坝靠近。但由于需加宽、加高原滚水坝做施工围堰，又需留出一定的施工场地。综合确定：河床坝轴线选在原滚水坝下游30m处。右岸坝轴线比较了两个方案：方案一是从坝右0+425.00m重力坝开始，坝轴线右段向上游偏30，接滚水坝上游山脊，此时挡水建筑物大部分落在挖除风化碎石后的f10和f4断层交汇带的基础上，基础呈上游高下游低的不利地质条件，不利于坝体稳定；另一方案为河床坝轴线直线向右顺延至坝右0+530.00m，然后向上游偏37.07，虽岸坡接头距离稍长，但此时挖除风化碎石后的f10和f4断层交汇带的基础形状呈“v”型，有利于重力坝稳定，所以最终选定方案二。左岸地形平整，地质条件较为均一，确定坝轴线走向相对简单。受低干渠进水口位置的控制，河床直线坝轴线延伸至左岸低干渠进水口左侧以后，向上游偏折，偏角24。综上所述，坝轴线选定在原滚水坝滚水坝下游30m处，左岸延伸一定的距离后，向上游偏折24的角度，右岸坝轴线直线延伸过挖除后的f10和f4断层交汇带基础再向上游偏折37.07的角度。坝轴线布置形式见枢纽总体布置图。“昌戈-水工-03”。5.3 工程总体布置方案比选根据上阶段可研审查意见，在推荐坝址xx坝址和本阶段选定的坝轴线基础上进一步比较枢纽布置。枢纽建筑物的组成有：挡水建筑物、泄水建筑物、发电厂房、中干渠进水口、低干渠进水口及渠首电站。两个干渠进水口布置相对较为固定，影响枢纽布置的只有泄水建筑物和xx电站厂房的布置。5.3.1 比选方案的工程总体布置昌化江的洪水主要由台风雨形成，峰高量大。xx水库本身的调蓄库容有限，因此，泄水建筑物的布置是枢纽各建筑物中首先要考虑的问题。xx库区无天然垭口可布置泄水建筑物，泄水建筑物只能布置在河床上。因此枢纽布置方案比选可归纳为左岸厂房和右岸厂房两个方案。5.3.1.1 方案1左岸厂房方案该方案在河床右侧布置泄水建筑物，左侧布置厂房，其枢纽布置详见左岸厂房方案枢纽平面总布置图“昌戈-水工-01。”该方案混凝土坝坝顶高程58m，各坝段长由右岸至左岸依次为：右岸混凝土重力坝段长166.7m，分10个坝段；11孔溢流坝段长235.50m；厂房坝段长41.40m；左岸混凝土重力坝段长136.4m，分7个坝段，其中厂房左侧第六个坝段为低干渠坝段；左岸土坝和混凝土坝插入式接头长75.00m，分4个坝段；左岸土坝段长437m，坝顶高程58.70m。坝顶总长1092m。中干渠进水口位于坝左0+270.00m，埋管穿过土坝基础部位。溢流坝布置在河床中间，为11孔开敞式溢流堰，中孔坝段长21m，右边孔坝段长12m，左边孔坝段长13.5m，总长235.5m，堰面曲线为幂曲线，横缝设在孔口中间。溢流堰为wes实用堰。主厂房为河床式厂房，亦是挡水建筑物，紧靠左侧溢流堰布置于左侧河床中。主厂房顺水流方向长59.85m，主机间净宽17.6m。主厂房垂直水流方向长74.80m，其中主机段长41.40m，一机一缝，机组段长22.20m，机组段长19.20m。110kv开关站布置在主变压器场下游挡水墙左侧，地面高程34.70m，开敞式布置，平面尺寸为40.00m45.00m,开关站设备可直接用汽车运进站内。进厂公路沿左岸挡水坝下游坡角布置，左端出口与上坝公路相连，右端与回车场相接，回车场布置在安装间左侧(高程34.70m)，与开关站同高。中干渠进水口首部枢纽建筑物包括进水口及其引水建筑物，位于左岸土坝坝左0+270.00m处。塔式进水口的塔体位于土坝前坡脚线以外，塔前为扩散式引水渠，进口处高程41.0m，渠底反坡为1:0.03。钢筋混凝土引水管为土坝坝下埋管，内径为4m，设平板工作闸门。低干渠渠首建筑物分为进水口部份及电站部份。进水口设在厂房左侧第六个混凝土重力坝内，中心桩号为坝右0+024.0m，为坝式进水口。渠首电站布置在110kv开关站左侧。在主厂房上游侧布置有闸门控制室，下游侧布置有副厂房和主变，左侧为安装间。厂区排水采用自流方式，雨水汇集后流入尾水渠。5.3.1.2 方案2右岸厂房方案该方案在河床左侧布置泄水建筑物，右侧布置厂房，其枢纽布置详见右岸厂房方案枢纽平面总布置图“昌戈-水工-02”。坝顶高程58m，各坝段长由右岸至左岸依次为：右岸混凝土重力坝段长166.7m，分10个坝段；厂房坝段长41.40m；11孔溢流坝段长235.50m；左岸混凝土重力坝段长136.4m，分7个坝段，其中厂房左侧第六个坝段为低干渠坝段；左岸土坝和混凝土坝插入式接头长75.00m，分4个坝段；左岸土坝段长437m。坝顶总长1092 m。中干渠进水口位于坝左0+270.00m，埋管穿过土坝基础部位。河床厂房、11孔溢洪道、两岸混凝土坝和土坝、低干渠渠首建筑物及中干渠进水口结构布置皆同于左岸厂房方案。5.3.2 工程总体布置方案比较两个方案的枢纽布置综合比较结果见下表5.3.2-1。5.3.2.1 地形地质条件比较 两方案岸边坝段和河床溢流坝段的地形、地质条件基本相同。但方案1因厂房布置在左岸，只有规模很小的f6断层通过厂房基础，且左岸岸坡平缓，基础处理和开挖量较小；方案2中由于规模较大的f4和f10断层交汇带从右岸厂房基础下通过，且右岸岸坡较左岸陡峻，基础风化深，故基础处理和开挖工程量相对方案2要增大。表5.3.2-1 工程总体布置方案综合比较表项 目单位方案1，左岸厂房方案方案2，右岸厂房方案工程总体布置坝顶长度m1052最大坝高m36(砼坝)22(土坝)36(砼坝)22(土坝)施工导流导流方式分 期一 期左岸厂房+左侧六孔溢流孔右岸厂房+右侧六孔溢流孔二 期右侧五孔溢流孔左侧五孔溢流孔主要工程量土石方明挖万m348.36152.311土石方填筑万m339.26236.988混凝土万m338.01438.68钢 筋万t68257266帷幕灌浆m41004100固结灌浆m2010021000工 期第一台机组发电工期月3年2月3年2月总工期月3年3月3年3月投 资静态投资万元69055698785.3.2.2 水力学条件方案2的溢流坝段稍微偏右岸，方案2的溢流坝段则在河道的中间。经最初整体水工模型试验验证：两方案溢流堰泄洪时，下泄水流归槽条件都较好；两方案的溢流坝溢洪时，均未在尾水渠处产生迥流，不会出观尾水渠因泄洪产生的淤积问题。因此，两方案的水力学条件基本相同。5.3.2.3 管理运行xx电站的生活区，电站的对外交通、通讯联系均在左岸，电站与海南省西部公路主干线的联接也在左岸，同时低干渠渠首电站也位于左岸。为综合管理和方便管理，将厂房布置于左岸对电站的运行管理较有利。5.3.2.4 工程量及投资比较左右岸厂房方案的工程量见表5.3.2.4-1。从表中可以看出，两方案的主要差别是：因右岸厂房进厂公路处经过断层f4与f10的交汇带，其边坡处理工程量较左岸大，同时该断层交汇带向下游延长经过厂房尾水渠，基础处理工程量也相应增加，具体增加的工程量为：增加了开挖量3.95万m3、混凝土0.67万m3、钢筋441t。填筑总方量，左岸厂房比右岸厂房方案要多2.274万m3。其它工程量相差甚微。主体建筑物工程的投资，左岸厂房方案为69055万元，右岸厂房方案为69878万元，左岸厂房方案相对减小827万元。见表5.3.2-2。总工期两方案基本相同。表5.3.2-2 左右岸厂房方案工程量汇总表方案部 位土石方(万m3)土 坝填 筑(万m3)混凝土(万m3)钢筋钢材(t)浆砌石(万m3)回填土(万m3)帷幕灌浆(万m)固结灌浆(万m)金属结构(t)左岸厂房方案坝、溢洪道33.1236.4628.9532200.350.411.813718进水口1.4350.4944220.05190厂 房13.8062.8028.5731830.440.21241合 计48.36139.26238.01468250.840.412.015149右岸厂房方案坝、溢洪道33.1436.4628.96332200.350.411.813718进水口1.4350.4944220.05190厂 房17.7360.52839.22336240.3850.371241合 计52.31136.98838.6872660.7850.412.15149注：1. 表中工程不包括临时工作的工程量；2. 厂房工程量包括副厂房及开关站工程量。表5.3.2-3 左右岸厂房方案主体建筑物工程的投资表项 目单 位左岸厂房方案右岸厂房方案主体建筑工程万元2275523262机电设备及安装工程万元68286828金属结构设备及安装工程万元45304530水库淹没补偿万元783783合 计万元34896354035.3.2.5 施工条件左岸厂房方案第一期导流：第1年11月至第2年5月围左岸厂房、6孔溢流坝，由右岸缩窄河床导流，第2年5月底前加高发电厂房围堰，形成全年挡水的厂房基坑，汛期由右岸缩窄河床和已建至溢流堰顶高程37.50m以上的6孔泄水闸及左侧坝段内高程27.037.5m预留的5个4.5m4.5m(bh)导流底孔导流。第二期导流：第2年11月至第3年5月围右岸5孔溢流坝，由一期溢流坝内预留的5个4.5m4.5m导流底孔导流。同时，安装一期已建溢流坝的6扇弧形钢闸门。第3年11月至第4年1月安装右岸5孔溢流坝的弧形闸门，第4年1月下旬封堵导流底孔，水库蓄水，第4年2月底第一台机组发电。右岸厂房方案第一期导流：第1年11月至第2年5月围右岸厂房、6孔溢流坝，由左岸缩窄河床导流，第2年5月底前加高发电厂房围堰，形成全年挡水的厂房基坑，汛期由左岸缩窄河床和已建至溢流堰顶高程37.50m以上的6孔泄水闸及右侧坝段内高程27.037.5m预留的5个4.5m4.5m(bh)导流底孔导流。第二期导流：第2年11月至第3年5月围左岸5孔溢流坝，由一期溢流坝内预留的5个4.5m4.5m导流底孔导流。同时，安装一期已建溢流坝的6扇弧形钢闸门。第3年11月至第4年1月安装右岸5孔溢流坝的弧形闸门，第4年1月下旬封堵导流底孔，水库蓄水，第4年2月底第一台机组发电。两方案的施工导流条件、工程量和施工总进度基本相同，但因地形、地质条件限制和混凝土人工骨料场位于坝轴线下游400m以下的左岸河滩中，且施工企业均只能布置在左岸，因此，左岸厂房方案的施工条件相对较好。经综合比较分析左、右岸厂房方案的优缺点，从枢纽总体布置、施工布置、施工进度和电站管理运行等方面的综合考虑，枢纽总体布置选定左岸厂房方案。5.3.3 推荐方案的枢纽布置推荐方案混凝土坝坝顶高程58.50m，土坝坝顶高程59.0m，各坝段长由右岸至左岸依次为：右岸10个坝段，混凝土重力坝段长166.7m；12孔溢流坝段长256.50m；电站厂房坝段长41.40m；左岸6个坝段，混凝土重力坝段长115.5m，其中厂房左侧第六个坝段为低干渠坝段；左岸土坝和混凝土坝插入式接头长75.00m，分4个坝段；左岸土坝段长437m，坝顶高程59.00m。坝顶总长1092 m。中干渠进水口位于坝左0+270.00m，埋管穿过土坝基础部位。溢流坝布置在河床中间，为12孔开敞式溢流堰，中孔坝段长21m，右边孔坝段长12m，左边孔坝段长13.5m，总长256.5m，堰面曲线为幂曲线，横缝设在孔口中间。溢流堰为wes实用堰。厂房为河床式厂房，亦是挡水建筑物，紧靠左侧溢流堰布置于左侧河床中。主厂房顺水流方向长59.85m，主机间净宽17.6m。主厂房垂直水流方向长74.80m，其中主机段长41.40m，一机一缝，号机组段长22.20m，号机组段长19.20m。主机间尺寸为：41.40m17.60m44.925m(长净宽高)，安装间位于主机间左侧，其尺寸为：33.40m17.60m24.40m(长净宽高)，其地面高程同于发电机层。上游副厂房布置在安装间与其上游挡水坝段之间，分5层布置，与安装间同长。下游副厂房布置在主机间下游侧的尾水管顶板上。110kv开关站布置在主变压器场下游挡水墙左侧，地面高程34.70m，开敞式布置，平面尺寸为40.00m45.00m,开关站设备可直接用汽车运进站内。进厂公路沿左岸挡水坝下游坡角布置，左端出口与上坝公路相连，右端与回车场相接，回车场布置在安装间左侧(高程34.70m)，与开关站同高。中干渠塔式进水口布置在左岸均质土坝坝段，中心线位于坝左0+270.0m处。坝下管道为内径5m的钢筋混凝土埋管，长120.0m。在坝轴线下游77.5m处布有闸门室，设弧形闸门控制入渠流量。低干渠渠首建筑物结合渠首电站进行布置。坝式进水口设在距左岸坝轴线拐点a右侧24.0m的混凝土重力坝段上，由直径为2.6m的坝内埋管引水灌溉、发电。坝后管道在距厂房机组中心线上游21.66m处采用非对称y型分岔成1条灌溉管与2条发电引水管，引水灌溉管长82.184m，灌溉管末端设弧形闸门控制水流，发电引水管正交进入地面发电厂房。厂房布置在坝轴线下游约60m已建低干渠左侧。主厂房长18.0m，宽14.6m，机组间距7.0m，厂内安装2台1000kw贯流轴伸水轮发电机组，单机设计引用流量7.97m3/s，额定水头15m，安装间长8.8m，与主厂房同宽。副厂房布置在其右侧。电站尾水发电后汇入灌溉渠内。表5.3.3 推 荐 方 案 工 程 量 汇 总 表项 目单位混凝土坝土坝发电厂房干渠引水工程施工临时工程合 计土石方明挖万m327.367.813.173.1914.8352.9978土石方填筑万m341.2062.541.2725.90045.0133混凝土、钢筋混凝土万m332.1110.0758.92910.91334.298942.0284钢材、钢筋t418237326402098554固结灌浆万m1.9230.020.0662.189帷幕灌浆万m0.4150.415浆砌石万m30.230.160.030.371.161.95土工织物万m31.921.925.4 挡水建筑物挡水坝包括：左岸均质土坝、插入式混凝土坝接头、左、右岸混凝土重力坝和12孔河床开敞式溢流坝段及厂房坝段。5.4.1 挡水坝的结构设计5.4.1.1 坝顶高程计算水库区的多年平均最大风速为22.23m/s，设计风速为38m/s，校核风速为23m/s，最大吹程1.2km。依据调洪演算成果，正常蓄水位54m起调洪水时，设计洪水位为54m(p=1%),混凝土坝校核洪水位(p=0.1%)为57.37m，土坝校核洪水位(p=0.05%)为58.80m。混凝土坝防浪墙顶高程按混凝土重力坝设计规范(dl5108-1999)附录二中的官厅水库公式计算风浪波长、波高、波浪中心线至水库静水位的高度。坝顶防浪墙顶高程为正常蓄水位或校核洪水位加上相应的高差，取两者中的较大值。混凝土坝坝顶高程应高于校核洪水位。相应的高差为：h=h1%+hz+hc。土坝坝顶高程按碾压式土石坝设计规范第5.3.3及附录a中的莆田试验站公式公式计算风浪波高、波长、最大风壅水面高度、最大波浪爬高。坝顶超高y=r + e + a，混凝土坝顶高程计算结果见表5.4.1-1，土坝坝顶高程计算结果见表5.4.1-2。表5.4.1-1 混凝土坝坝顶高程计算结果汇总表正常蓄水位工况校核洪水位工况水位(m)5457.37高差h安全超高hc(m)0.50.4波浪爬高hz(m)0.40.28波高h1%(m)1.641.12h1%+hz+hc2.541.8计算坝顶防浪墙顶高程(m)56.5459.17表5.4.1-2 土坝坝顶高程计算结果汇总表设计洪水位工况校核洪水位工况水位(m)5458.80坝顶超高y安全加高a(m)10.7最大风壅水面高度e(m)0.0140.004最大波浪爬高r1%(m)1.7240.846r1%+a+e2.7381.35计算坝顶防浪墙顶高程(m)56.7460.186根据坝顶高程计算结果，结合坝顶结构布置，在保证坝顶结构不阻水的情况下，确定混凝土坝坝顶高程58.50m，防浪墙顶高程59.70m。土坝坝顶高程59.00m，防浪墙顶高程60.20m。5.4.1.2 左岸均质土坝结构设计土坝坝顶高程59.00m，坝顶宽6m，上游设高1.2m防浪墙，下游设高0.2m石缘。上游边坡坡比为：l2.8、13.0，变坡处高程为45m。坡面45m高程以上护坡采用三层结构，依次设有0.7m厚抛石、0.3m厚碎石和土工织物。下游边坡坡比为：12、1:2.25，在高程45m处变坡，变坡处设2m宽马道，马道内侧设纵向水平排水沟，下游护坡采用草皮护坡。土坝坝基为风化土，坝体内部设有2m厚垂直中粗砂排水和2m厚、宽20m、间距100m水平排水条带以控制坝体的坝基渗流。排水条带中部为1.2m厚碎石，上部和下部分设0.3m，0.5m厚的反滤层，排水条带间设0.5m厚的砂基。最大坝高21.50m。垂直排水砂带顶部高程47.00m，水平排水层位于坝基并设置反滤。左岸土坝下游坝脚不设棱体。坝体填土的设计干容重为1.60g/cm3，最优含水量=22%，有效强度指标c=8kpa、28，总强度指标cu29kpa、u=17，渗透系数110-5cm/s 110-6cm/s。坝基土的指标，除渗透系数为8.510-4cm/s6.410-5cm/s，干容重和强度指标可采用填土值。采用水电部天津勘测设计院编制的k-1土石坝边坡稳定分析程序计算土坝上、下游边坡稳定安全系数，并用北京理正程序验证。由土坝的坝坡稳定计算公式采用简化有效应力法的瑞典圆弧法，得出上下游各种工况的边坡稳定安全系数如下表5.4.1-3。表5.4.1-3 土坝最大剖面上、下游边坡稳定安全系数计算工况上游边坡下游边坡规范要求值校核洪水位58.80m(p=0.05%)1.931.58正常蓄水位(54m)1.691.51正常蓄水位骤降至死水位1.4施工期1.401.69从以上计算可知，土坝坝坡的稳定安全系数满足规范要求。5.4.1.3 土坝沉降计算竣工后总沉降量按1%坝高估算，土坝顶预留沉降超高0.25m。5.4.1.4 混凝土重力坝结构设计重力坝段最大坝高33.5m，坝顶宽6m。坝上游面铅直，下游面坡度1:0.70，起坡点高程51.00m。用于灌浆、排水及交通的坝内廊道宽2.5m，高3m，呈城门洞型，廊道距上游坝面3m，距基岩3m。右岸非溢流坝从右至左10个坝段长分别为：16.7m、15m、20m、20m、15m、15m、20m、20m、20m、12m。左岸非溢流坝从右至左11个坝段长分别为：20.7m、20.7m、20m、20m、20m、20m、15m、20m、20m、20m、15m。坝体混凝土材料分区为：建基面上1.5m范围，上游3m厚防渗体、廊道周边1m范围、下游1.5m厚坝体外部混凝土及其高程49.4m以上范围采用强度等级为龄期28天 c20的混凝土，抗渗标号为w6，抗冻标号f50。其余部位采用强度等级为龄期28天c10的混凝土，抗渗标号为w2，抗冻标号f50混凝土容重24kn/m3。各坝段间设永久分缝，坝体上游迎水缝面均设一道铜止水，止水离缝面1.5m，下游设一道斜止水，止水距下游混凝土结构表面1.5m，上游止水至坝顶，下游止水高出相应的校核洪水位1m。选取坝高最大的典型剖面分别计算坝体沿坝基面的稳定和应力、沿缓倾角节理面稳定。计算工况为： 基本组合(正常蓄水位情况)上游正常蓄水位54m，下游无水。荷载组合：自重+上、下游静水压力+扬压力+淤沙压力+浪压力+坝顶桥上活荷载 偶然组合(校核洪水情况)上游水位57.37m，下游水位41.21m。荷载组合：自重+上、下游静水压力+弧门启闭力+扬压力+淤沙压力+浪压力+坝顶桥上活荷载+上、下游水重 因坝址区存在缓倾角节理面，勘测统计出共分如下3组，(一) n3555w，sw515(二) n6575e，nw512(三) n6080w，ne1015。缓倾角节理的线连通率为30%40%，面连通率为45%；深槽右侧地带线连通率为30%左右，面连通率30%35%；其他部位的连通率为15%左右。坝基可能滑动面有沿建基面和浅层缓倾角结构面两种型式。设计保守取组与组节理面组合，节理缓倾角10，节理发育深度为15m，节理连通率为50%计算混凝土重力坝体沿坝基缓倾角结构面的稳定、应力。混凝土坝体与基岩接触面抗滑稳定采用抗剪断强度公式计算，坝基抗剪断摩擦系数fr=0.9、抗剪断粘聚力cr=0.8mpa。缓倾角节理面抗剪断摩擦系数fr=0.48、抗剪断粘聚力cr=0.1mpa。计算结果见表5.4.1-4。从表中可见，抗滑稳定安全系数和坝基面垂直应力均满足规范要求。表5.4.1-4 混凝土重力坝抗滑稳定及应力计算成果表荷载组合计算情况坝基面垂直应力与稳定计算缓倾角节理面稳定计算应力(mpa)安全系数k安全系数k上下基本组合正常蓄水位0.1730.695.9063.782设计洪水位0.1590.5537.0913.935偶然组合校核洪水位0.0020.8535.9233.765.4.1.5 左岸土坝与混凝土坝接头结构设计左岸土坝与混凝土坝间接头分为插入重力式混凝土接头和外裹土坝两部分。插入重力式混凝土接头分4个坝段，从右至左坝段顶部长分别20m、20m、20m、15m，共75m。计算先拟定插入式接头各坝段安全坡比，然后根据整个接头结构设计要求，微调各坝段坡比。再选取坡比最小、填土高度最高的坝左0+070.000桩号剖面验算稳定、应力，最后确定接头的合理坡比。选定后的混凝土接头上游面从坝左0+020.000桩号至坝左0+070.000桩号由垂直坡渐变为10.1的坡，起坡点高程31m至高程56m。接头下游面从坝左0+020.000桩号至坝左0+070.000桩号，下游坡比由10.70渐变为10.50，起坡点高程为51m。坝左0+070.000桩号至坝左0+075.000桩号为插入接头末端，其上游坡比为10.1，下游坡比为10.50，左侧坡比为10.3，起坡点高程分别为58m、51m、58m。插入式接头外侧下游面为圆锥形的土坝裹头，坡比同土坝下游坡。为避免波能集中，接头上游面土坝部分结构为：以坝左0+070.000桩号与坝轴线交点o为起点，以土坝左端部为轴线，向河床设30o圆锥裹头，坡比同土坝上游侧。30o圆锥裹头后，54m高程以上坡度渐变与坝轴线相交，每隔15o圆锥角处坡度分为：12.899、13.233、13.96、15.600；45m高程与54m高程间，每隔15o圆锥角处坡度分为：12.745、12.713、12.829、13.049；45m高程以下以13.00放坡同基础相交。因地形限制，同时避免坝轴线处接头外裹土坝坡脚延伸太远，在坝右0+000.000处设置顶高为41.5m的挡土墙。接头外裹头土坝填土性状同土坝部分。为防止接触渗漏破坏，土坝与混凝土坝接触面填料采用3m厚粘土。接头采用强度等级为龄期28天c20的混凝土，抗渗标号为w6，抗冻标号f50。混凝土容重24kn/m3。各坝段间设永久分缝，坝体上游迎水缝面均设一道铜止水，止水离缝面1.5m，下游设一道斜止水，止水距下游混凝土结构表面1.5m，上游止水至坝顶，下游止水高出相应的校核洪水位1m。接头各坡比剖面在下列工况的稳定、应力计算成果见表6.4.1.5。计算工况为： 基本组合(正常蓄水位情况)上游正常蓄水位54m，下游无水。荷载组合：自重+静水压力+扬压力+淤沙压力+上游静止土压力+下游静止土压力+上游土重+下游土重+上游水重 偶然组合(校核洪水情况)上游水位58.80m，下游水位42.02m。荷载组合：自重+静水压力+弧门启闭力+扬压力+淤沙压力+浪压力+上游静止土压力+下游静止土压力+上游土重+下游土重+上游水重+下游水重坝基岩石与接头混凝土接触面抗滑稳定采用抗剪断强度同非溢流坝。计算结果见表5.4.1-5。表5.4.1-5 插入式接头抗滑稳定、应力计算应力计算成果表计算工况正 常 蓄 水 位校 核 洪 水 位计算项目应力(mpa)抗滑稳定抗力函数作用效应函数应力(mpa)抗滑稳定抗力函数作用效应函数计算位置坝踵坝趾knkn坝踵坝趾knkn坝左0+020.0000.1237.6426025-33720.00697.6195809-4062坝左0+040.0000.0697.2727046-2903-0.0457.3689946-3591坝左0+055.0000.0927.0988269-2233-0.05247.0538114-2921坝左0+070.0000.2666.4728800-9660.0856.8811012116055.4.1.6 河床溢流坝结构设计溢流坝段布置在右侧河床，从右至左依次分为：同右岸非溢流坝连在一起右边坝段、11个中坝段、靠近左侧厂房的左边坝段，各坝段长分别为：右边坝段长12m，中坝段长21m，左边坝段长13.5m，总溢流坝段长256.5m，共13个坝段。溢流坝段顺水流长35m。伸缩缝布置在孔口中央，最大坝高34m。溢流堰为wes实用堰，堰顶高程37.5m。上游面铅直，堰顶上游为三圆弧曲线，以堰顶为坐标原点