毕业设计（论文）-贵州樱子水电站设计.doc

本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：学 院：土木建筑工程学院专 业：水利水电工程班 级：081 学 号：080807110079学生姓名：指导教师：2012 年 6 月 12 日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 V 页 目录摘要IVAbstractV前言1第一章 工程概况及基本资料21.1 工程概况21.2 水 文21.2.1 流域概况21.2.2 气 象21.2.3 参证站选择31.2.4 径 流31.2.5 洪水51.2.6泥沙61.2.7 设计代表断面水位流量关系61.2.8水面蒸发分析71.2.9 水质监测评价成果71.2.10 水情自动测报系统71.3 地 质71.3.1 区域地质概况71.3.2 水库区工程地质条件81.3.3 坝址区工程地质条件91.3.4 引水系统工程地质条件91.3.5 厂房及开关站工程地质条件91.3.6 天然建筑材料101.3.7 主要工程地质结论101.4 工程任务和规模11第二章坝体的型式及布置132.1工程选址、选线及布置132.2坝型比较162.3拱坝体型的确定182.3.1坝高的确定182.3.2堰顶高程的确定192.3.3拱坝的型式和尺寸21第三章 应力的计算233.1应力分析方法综述233.2应力计算的步骤233.2.1画坝基开挖线233.2.2拱系布置243.2.3梁系布置253.2.4拱坝的选型253.3拱冠梁型式的比较273.3.1双曲拱坝273.3.2单曲拱坝283.4坝肩稳定计算303.4.1拱坝的失稳型式303.4.2地质节理裂隙资料303.4.3稳定分析方法313.4.4改善拱坝稳定的措施32第四章 溢流坝设计334.1拱坝坝身泄水方式334.1.1自由跌流式334.1.2鼻坎挑流式334.1.3滑雪道式334.1.4坝身泄水孔式334.2拱坝的消能与防冲344.3顶部曲线段344.4反弧段354.5枢纽工程36第五章 冲沙孔设计375.1泄水孔的型式375.1.1有压泄水孔375.1.2无压泄水孔375.2进口曲线375.3渐变段38第六章 引水建筑物设计396.1进水口的型式396.1.1竖井式396.1.2塔式396.1.3岸塔式396.1.4斜坡式396.2进水口的高程396.3进口段组成部分406.3.1 进水喇叭口406.3.2 通气孔416.3.3 拦污栅416.3.4 渐变段416.4引水隧洞及管线布置41第七章 水电站厂房设计437.1主厂房的剖面设计437.1.1水轮机安装高程437.1.2主厂房基础开挖高程437.1.3水轮机层地面高程437.1.4发电机装置高程437.1.5发电机层楼板高程437.1.6起重机的安装高程447.1.7屋顶高程447.2主厂房的平面设计447.2.1主厂房的长度457.2.2主厂房的宽度477.3厂房辅助设备布置477.3.1油系统设备的布置477.3.2压缩空气系统设备的布置487.3.3供水系统设备的布置487.3.4排水系统的布置487.4副厂房的布置487.5沉降缝49第八章 调压室508.1调压室的作用及其工作原理508.2调压室的设置条件50第九章 机电及金属结构529.1水力机械及主要附属设备529.1.1机组选型选择529.1.2蝶阀、调速器、桥机及主变压器529.1.3油、汽、水系统529.2采暖通风539.3接入系统方式及电气主接线539.4消 防53第十章 施 工5410.1施工条件5410.2导流、度汛标准及导流方案54第十一章 环境保护5511.1环境影响评价5511.2环境保护措施55参考文献58致谢59附录一：计算书60附录二：设计图纸60贵州樱子水电站设计（大坝、厂房部分）之七(正常蓄水位：1387.60m)摘要本设计为贵州樱子水电站初步设计。樱子电站位于新房乡与阳长镇交界处的三岔河上游骂仲河段上，坝址以上集雨面积2534km2,多年平均流量41m3/s，兴利库容95万m3，校核洪水位1389.21m,总库容813万m3，正常蓄水位1387.60m，为日调节水库；电站装机容量1.6万kW，保证出力1496kW，多年平均发电量6470万kWh，设计引用流量46.0m3/s，设计水头39.8m。水库及电站均属小(1)型，工程等别为等。主要建筑物包括大坝、取水口、引水隧洞、冲沙底孔、大坝主副厂房，升压站。樱子水电站为日调节径流式电站，采用浆砌石双曲拱坝拦截水位形成发电水头，利用左岸隧洞引水发电，厂房和开关站均为地面式。本次毕业设计内容主要有：大坝布置及应力和稳定计算、冲沙底孔布置、引水隧洞布置、水电站厂房设计、工程总枢纽布置。关键词：双曲拱坝，浆砌石，取水建筑物，厂房The Design of Yingzi Hydropower station of Guizhou Province (Normal water level is 1387.60 meters)AbstractThe design is the preliminary design of hydropower station in Guizhou Clara.Yingzi Hydroppower station located in the Sancha River upstream called Zhonghe section,which is at the junction of Xinfang county and Yangchang Town.Above that,rain collection area is 2534KM2,average annual flow is 41 m3/s, Hennessy capacity is 950 thousand M3,check flood level is 1389.21m, Total capacity is 8.13 million M3, Clara station is the daily regulation run-of-power plants.Installed capacity of power station is 160 thousand KW, guaranteed outputis 1496KW, average annual energy output is 64.7 million KW.H, design flow is 46.9 m3/s,design head is 39.8M. Power stations and reservoirs are small (1),level of engineering is Grade IV. its main buildings includes dams, water intake, diversion tunnel, Alluvial, dam main and plant, booster station. The main task of this graduation project are: stress and stability calculations of the dam,arching dam arrangement,diversion tunnel layout, hydropower plant design, general project layout. Keywords: Double curvature arch dam，Stone masonry，Water intake structure，Power house. 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 61 页 前言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计进一步巩固、加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握，使所学的知识进一步系统化、综合化。使学生获得从事科研工作的初步训练，培养学生的独立工作、独立思考和综合运用已学知识解决实际问题的能力，尤其注重培养学生独立获取新知识的能力。培养学生在制定设计方案、设计计算、工程绘图、实验方法、数据处理、文件编辑、文字表达、文献查阅、计算机应用、工具书实用等方面的基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法、使学生树立具有符合国情和生产实际的正确设计思想和观点；树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识、善于与他人合作的工作作风。本组毕业设计题目为贵州樱子水电站设计（大坝、厂房部分）之七(正常蓄水位：1387.60m)。在毕业设计前期，我温习了水力学、水工建筑物、水电站厂房等知识，并查阅了水利水电工程等级划分及洪水标准、水电站厂房设计规范、混凝土拱坝设计规范等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。本组全体成员齐心协力、互助合作，发挥了积极合作的团队精神。在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电子排版整理，并得到老师的审批和指正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢。毕业设计的三个多月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了各种建筑制图软件，以及多种结构设计软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。由于涉及的知识面广，工程量大，个人能力有限，在设计与计算的过程中难免存在一定的问题，敬请各位老师批评指正。第一章 工程概况及基本资料1.1 工程概况樱子电站位于纳雍县西南部新房乡小骂仲村境内，距纳雍县城45km，电站属三岔河干流(黔中水利枢纽以上)规划电站的第五梯级，主要任务为发电。供电经过新房变、化乐变、三家寨变对水城县东部三乡供电，剩余电量由双水变送入水城主干网。樱子电站位于新房乡与阳长镇交界处的三岔河上游骂仲河段上，坝址以上集雨面积2534km2,多年平均流量41m3/s，水库正常蓄水位1388.00m，兴利库容95万m3，校核洪水位1389.21m,总库容813万m3，为日调节水库；电站装机容量1.6万kW，保证出力1496kW，多年平均发电量6470万kWh，设计引用流量46.0m3/s，设计水头39.8m。水库及电站均属小(1)型，工程等别为等。1.2 水 文1.2.1 流域概况三岔河位于东经104018106018,北纬2601827000之间，发源于威宁县香炉山乡银洞村，河流流经威宁二塘、水城、纳雍、六枝、普定、织金、平坝县境，于清镇市、黔西县、织金县交界处的化屋基与乌江主要支流六冲河汇流，再流经鸭池河段后始称为乌江。三岔河属长江流域乌江水系的干流，流域内水系发育，支流众多，呈羽状分布。沿河两岸汇入的主要一级支流共有17条，其中：左岸7条，右岸10条。三岔河干流全长325.6km，总落差1397.9m，平均比降4.29，流域面积7264km2。樱子电站位于纳雍县新房乡小骂仲村的骂仲河段，属三岔河干流(黔中水利枢纽以上)规划电站的第五梯级，坝址以上河流长度120km，平均比降6.93，流域面积2534km2，占三岔河流域面积的34.9%。1.2.2 气 象流域除西部的威宁县属暖温带外，其余地区属于亚热带季风气候区。气候随着海拔和纬度的变化而变化，气温由西向东、由北向南，随着海拔的降低而升高。降雨在地理位置与时空上分布不均，由西北向东南递增。汛期多暴雨和阵雨，暴雨多发生在510月，以67月最为集中，一次暴雨历时约912h。本次初设（代可研）中采用水城气象站地面气象要素进行统计，统计结果：多年平均气温13.8，极端最低气温-11.7，极端最高气温32.4；多年平均降水量1031.7mm；多年平均相对湿度82%；多年平均日照时数1495.4h；多年平均风速2.4m/s，最大风速15.7m/s，风向为WNW；多年平均水温以下游木浪站资料统计为16.5。1.2.3 参证站选择三岔河流域干流上曾先后建有水文站8个，其中干流上游河段上建有向阳水文站、牛吃水水文站和阳长水文站，樱子电站坝址位于向阳水文站与牛吃水水文站之间。因向阳水文站属于明显的岩溶区非闭合流域，本次设计中仅作为分析站用。牛吃水水文站于1957年10月由贵州省水文总站设立，1991年受到水毁，1992年下迁至阳长，改称阳长水文站。牛吃水水文站至河口距离197km，控制集雨面积2560km2。常年测验工作以流速仪常测法为主施测，观测项目有降水、水位、流量、泥沙等，资料年限19581992年；阳长水文站位于原牛吃水水文站下游2.5km处，控制集雨面积2696km2。常年测验工作以以流速仪、浮标法施测，观测项目仍然有降水、水位、流量、泥沙等，资料年限从1993年1月1日起至今。经对水文站资料进行复核，其资料系列较长，代表性、一致性较好，精度较高，满足本阶段水文计算精度要求，故选之作为参证站。1.2.4 径 流樱子电站坝址位于牛吃水水文站上游3.92km处，集水面积仅比牛吃水站小1.02%，径流计算中,将阳长水文站资料系列按面积修正系数0.95比拟到牛吃水水文站，以牛吃水水文站19582008年水文年径流系列作为计算依据，统计得参证站多年平均流量为41.2m3/s、Cv=0.23、Cs/Cv=2，114月平均流量13.8m3/s、Cv=0.2、Cs/Cv=2，最小月平均流量8.0m3/s、Cv=0.25、Cs/Cv=2。樱子电站坝址以上集雨面积2534km2，仅比牛吃水站小26km2，按水文比拟法直接移用牛吃水水文站成果，求出樱子电站坝址处径流成果为：多年平均流量41m3/s，多年平均径流深510mm，Cv=0.23,Cs/Cv=2。114月平均流量13.9m3/s、Cv=0.2、Cs/Cv=2，最小月平均流量8.07m3/s、Cv=0.25、Cs/Cv=2，径流设计成果见表1.1。表1.2 樱子电站坝址径流设计成果表保证率（%）5102050809095年平均流量（m3/s）57.653.448.640.332.929.526.8枯水期平均流量（m3/s）18.717.516.113.711.510.59.63点绘牛吃水水文站年平均流量差积累曲线，根据差积曲线反映的丰、平、枯变化趋势，选择19992000年作为P=10%丰水典型年，20002001年作为P=50%平水典型年，19901991年作为P=90%枯水典型年。对牛吃水水文站各典型年逐日流量进行排序计算，再乘以面积修正系数0.9898，得到樱子电站坝址处不同历时平均流量成果见表1-2。表1.2 牛吃水水文站及樱子电站坝址历时流量成果表历时天数设计代表年历时流量(m3/s)牛吃水水文站樱子电站坝址丰水年平水年枯水年多年平均丰水年平水年枯水年多年平均1天647420353473640 416 349.4 468.2 30天16114361122159 142 60.4 120.8 60天10510342.783.6104 102 42.3 82.7 90天6163.133.352.560.4 62.5 33.0 52.0 120天34.443.827.435.234.0 43.4 27.1 34.8 150天26.634.121.227.326.3 33.8 21.0 27.0 180天20.723.11619.920.5 22.9 15.8 19.7 210天17.115.513.615.416.9 15.3 13.5 15.2 240天14.412.411.412.714.3 12.3 11.3 12.6 270天1210.610.110.911.9 10.5 10.0 10.8 300天10.78.668.639.310.6 8.57 8.54 9.21 330天9.116.896.727.69.02 6.82 6.65 7.50 最 小6.375.295.305.656.31 5.24 5.25 5.59 备 注樱子电站坝址处P=90%多年平均保证流量为7.51m3/s樱子电站坝址以上流域径流主要由降雨补给，历年径流量的年内变化相对稳定，但由于降水量在年内分配不均，致使径流在年内的变化较大，510月径流量占全年的84.9%，枯水期的6个月水量仅占全年的15.1%。坝址处年内径流分配成果见表1-3。表1.3 樱子电站坝址处径流年内分配表月 份567891011121234全年月平均流量（m3/s）37.213411734.635.456.924.714.610.49.488.177.7241占全年%7.726.924.27.27.111.85.03.02.11.81.71.51001.2.5 洪水1、设计洪水三岔河流域洪水主要由暴雨形成，影响流域暴雨的主要天气形势是两高切变型。流域510月为汛期，洪峰主要是由一日暴雨形成，一次洪水过程的洪量主要集中在三日内。三岔河牛吃水河段的历史洪水曾进行过两次调查，以1950年洪水较可靠，洪峰流量为1110m3/s。实测较大洪水两次：1991年洪峰流量1960m3/s；1999年洪峰流量1230m3/s。经分析，1991年洪水重现期为165年，1999年洪水重现期为50年，1950年洪水重现期为36年。对牛吃水站的洪水计算，将1991年及1999年洪水从实测资料中提出作为历史洪水，以历史洪水和实测系列共同组成不连序系列进行排频计算。樱子电站洪水计算采用面积比拟法(指数：洪峰流量为0.67，一日洪量为0.85，三日洪量为0.90)将牛吃水站洪水计算成果修正到坝址处，求出不同设计频率下的洪峰流量和洪量成果见表1-4。表1.4 樱子电站设计洪水成果表项 目均值CvCs/Cv设计频率P(%)0.20.5123.3351020牛吃水洪峰流量(m3/s)6110.4842120 1851 1652 1453 1314 1194 995 794 一日洪量(亿m3)0.370.463.51.19 1.05 0.95 0.84 0.77 0.70 0.60 0.48 三日洪量(亿m3)0.850.433.52.562.282.071.851.691.561.341.10 樱子洪峰流量(m3/s)607 0.4842106 1839 1641 1443 1305 1186 989 789 一日洪量(亿m3)0.3660.463.51.171.040.940.830.760.70.590.48三日洪量(亿m3)0.842 0.433.52.532.262.051.841.681.551.321.092、施工洪水根据工程施工要求和洪峰出现时间，作出牛吃水水文站四个月，五个月，六个月，七个月6个分期时段的频率计算洪水成果。然后将牛吃水站施工分期洪水成果按面积比修正（修正系数为0.67）到樱子电站坝址处，即得樱子电站坝址处施工设计洪水成果，见表1-5。表1.5 樱子电站天然状况下施工设计洪水成果表分期频率四个月五个月六个月七个月12.13.311.14.3011.13.3112.14.3011.14.3010.14.3011.15.3110%(m3/s)37.9101.390.6101.3126.1304.9387.320%(m3/s)30.760.867.264.291.8219.5244.31.2.6泥沙樱子电站坝址处悬移质泥沙计算以牛吃水站51个日历年的输沙率系列资料为依据。经统计计算得樱子电站坝址处悬移质泥沙主要特征值如下：多年平均含沙量1.63kg/m3，多年平均输沙率66.9kg/s，多年平均年输沙量211104t，多年平均输沙模数832t/km2。推移质沙量采用悬移质泥沙输沙量的8%进行估算，考虑到上游金狮子（二级）水库以上的推移质已被拦截，实际进入樱子水库的推移质仅为金狮子（二级）至樱子水库区间98km2的推移质，经计算，每年推移质为0.65104t。水库运行40年后，悬移质泥沙淤积总量559万m3，坝前淤沙高程为1369.00m，水平淤沙高程为1380.30m。1.2.7 设计代表断面水位流量关系根据实测的樱子电站坝、厂址河道纵、横断面图和采用牛吃水水文站实测水位流量关系反算的河道糙率，按计算，得出樱子电站坝址及厂址水位流量关系曲线，成果见表1-6，表1-7。表1.6 樱子站坝址水位流量关系曲线表水位Z（m）1342.51343.51344.51345.51346.5流量Q（m3/s）042.1141292497水位Z（m）1347.51348.51349.51350.51351.5流量Q（m3/s）7821120150019302390表1.7 樱子电站厂址水位流量关系曲线表水位Z（m）13421343134413451346流量Q（m3/s）05.4252.0144330水位Z（m）13471348134913501351流量Q（m3/s）63810401520206028401.2.8水面蒸发分析经计算，樱子水库多年平均水面蒸发量为938mm，水库正常蓄水位1388.00m对应的水面面积为32.5万m2，水库建成后蒸发损失约为30.5万m3，占正常蓄水位以下库容的3.9%。水库修建造成水库蒸发增量很小。1.2.9 水质监测评价成果2007年10月，业主委托贵州省黔水科技有限公司对樱子电站坝址上游5km、坝址处、彭家沟支流汇口以下300m及1km处共4个断面取水样对水温、PH值、DO、COD、高锰酸盐指数、BOD5、TP、TN、NH3-N、挥发酚、氟化物、氰化物、硫化物、粪大肠菌群、石油类、硒、镉、六价铬、砷、铅、锌、铜、汞，另加测悬浮物，共24个参数作了监测。评价项目范围内，四个断面水质都达不到功能要求的类水水质标准，主要是粪大肠菌群超标，可见该水域所受污染主要是生活污染。1.2.10 水情自动测报系统施工期考虑在金狮子二级电站厂址处设立一水位站，为樱子电站的施工建设单位提供水情数据，以保证施工安全。运行期考虑普定电站水情自动测报系统建成并使用，该系统覆盖了樱子电站以上流域，樱子电站水情自动测报系统不考虑坝址以上流域遥测站网的建设，仅考虑在电站设一中心站，坝上设雨量水位遥测站、厂址尾水水位站，中心站用于接收今后三岔河流域水情自动测报系统中樱子电站以上流域各遥测站及坝上、厂址尾水水位站的水情信息。樱子电站水情自动测报系统投资估算金额为45万元。1.3 地 质1.3.1 区域地质概况樱子电站位于纳雍县西南部新房乡与阳长镇交界处的三岔河上游骂仲河段上，流域地处中国二级梯形地带的贵州高原西北部山区，总体地势西高东低。区内地貌从分水岭至河谷依次形成了大娄山期、山盆期和乌江期（即峡谷期）等三期剥夷面和多级阶地，地形起伏较大，多呈山高坡陡之势，以中山地形为主。工程区河谷为高山峡谷，多为溶蚀、侵蚀形成岩溶河谷地貌。工程区出露地层主要有石炭系下统摆佐组(C1b),中统黄龙群(C2hn)，上统马平群(C3mp)；二叠系下统梁山组(P1L)、栖霞组(P1q)、茅口组(P1m)，上统峨嵋山玄武岩组(P2)、龙潭组(P2L)、长兴组(P2c)及大隆组(P2d)；三叠系下统飞仙关组(T1f)和永宁镇组(T1yn)，中统关岭组(T2g)；工程区内未发现下第三系(E)地层；地表面为各种成因零星分布的第四系(Q)覆盖层。工程区域所属大地构造单元的一级构造单元为扬子准地台，二级构造单元为扬子台褐带，三级构造单元为六盘水断陷和遵义断拱，四级构造单元为威宁北西向构造变形区和毕节北东向构造变形区；整个工程区位于毕节北东向构造变形区西南部，临近威宁北西向构造变形区东北部。区内无活动断层分布，地震基本烈度为度，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，区域地质构造稳定性良好。1.3.2 水库区工程地质条件樱子电站库区出露地层主要为上古生界二叠系地层，分别为下统茅口组（P1m）和上统峨嵋山玄武岩组（P2）及零星分布的第四系覆盖层，灰岩分布河段以岩溶地貌为主；玄武岩分布河段地形地貌以侵蚀切割形成的平缓脊状山岭与浑圆状缓丘地貌为主。水库建成后，库水面将处于深切的峡谷之中，属峡谷型水库。库区位于阳长向斜南西翼，中坝背斜南东翼，区内无滑坡、泥石流等不良物理地质现象存在，也无区域性断裂地质构造通过。区域性不明原因断裂构造F1、F2 、F3、F4、F5和F6距离库区较近,库区还发育有次一级的地质构造，但对成库地质条件影响不大。库区岩溶的发育按岩性可分为岩溶化地层和非岩溶化地层。岩溶化地层为二叠系下统茅口组(P1m)的灰岩地层，岩溶主要发育在两岸受地表水和地下水侵蚀的灰岩体中，岩溶形式有岩溶漏斗、溶蚀洼地、溶沟、溶槽以及溶蚀裂隙等，岩溶形态变化较大。在立火杆至吴家寨的库区右岸有串珠状岩溶漏斗发育，并有天生桥在库区右岸连续展布,水库不存在库中库问题。非岩溶化岩层为二叠系上统峨嵋山玄武岩组(P2)地层，为水库区相对隔水层，分布于库区灰岩地层下游的库首位置，玄武岩地层整体倾向河床下游，对水库向邻谷发生地下分水岭渗漏能起到良好的阻隔作用。樱子电站整个库区处在深切河谷之中，沿岸无低洼邻谷，地表及地下分水岭高大雄厚，库首出露地层为二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2）玄武岩，向两岸延伸较远，隔水性能良好。库区虽然大部处于茅口组（P1m）灰岩地层中，但不存由灰岩地层通往大坝下游河床的岩溶通道，水库建成后，除可能沿坝址岩石裂隙内产生向下游的绕坝渗漏外，不存在其它渗漏问题。库区两岸山体大部分基岩裸露，岩性主要由灰岩及玄武岩组成，岩石坚硬，整个库区内无大的滑坡、泥石流等潜在不良物理地质现象存在。两岸除在局部峡谷岸坡见有裂隙切割形成即将失稳的危岩体，以及在局部河段由于构造断裂影响存在局部崩塌，在河床上见小规模崩塌岩块外，大部分岸坡稳定性很好。在库首玄武岩分布地段,水库蓄水以后，由于库首及库区下游两岸为裸露坚硬玄武岩，柱状节理裂隙和岩石风化对库岸稳定影响不大，整个库区内库岸总体比较稳定，也不存在岸边再造问题。水库蓄水后，库水引起的地下水位抬升对四周山坡上的农作物耕种不会造成影响，也不会引起四周耕种土地产生土壤盐渍化，大坝下游和邻谷不存在浸没问题。整个库区处于地质构造稳定性较好的区域内，水库建成后，不会出现水库诱发地震。1.3.3 坝址区工程地质条件推荐坝址区河谷深切，两岸坡地形坡度较陡，呈基本对称的“V”形谷，左岸山体坡角48，右岸山体坡角46。坝址区出露地层为二叠系上统峨嵋山玄武岩(P2)，河床内第四系冲积覆盖层厚5m，两岸坡面上第四系残坡积覆盖层厚02m，强风化层在河床部位厚3.6m，左岸坡厚7.5m，右岸坡厚8m，弱风化层在河床部位厚3m，左岸坡厚4m，右岸坡厚3.5m。坝址区无断裂地质构造发育，两岸无剧烈的不良物理地质现象。表层玄武岩中节理裂隙发育，主要有NE和NW向两组，强风化层较厚。坝址区无不良地质构造破碎带，无岩溶现象，水文地质条件简单，采取适当措施处理后，宜建当地材料坝。1.3.4 引水系统工程地质条件发电引水线路位于坝址左岸，岸坡地形较陡，系统由取水口、压力引水隧洞和压力管道共同组成，均处于二叠系上统峨嵋山玄武岩(P2)地层中，无破坏性地质构造和严重不良物理地质现象。有压隧洞洞身临河距离大于20m，斜直段埋深在2535m之间，埋深较大，围岩分类为-类，成洞条件具备；压力管道较短，可直接利用玄武岩强风化层及弱风化层基岩面作地基持力层，基础稳定。1.3.5 厂房及开关站工程地质条件经方案比选，发电厂房位于三岔河骂仲河段左岸，距坝轴线下游约200m，开关站布置在紧靠发电厂房左后侧的小山包上，厂房位置第四系覆盖层相对较深,开关站基岩裸露，厂房及开关站出露地层均为二叠系上统峨嵋山玄武岩(P2)，岩性为灰绿色隐晶或拉斑玄武岩，岩性坚硬, 岩体稳定。岩石强风化层厚7.5m，弱风化层厚4m，建议直接利用玄武岩强风化层及弱风化层基岩面作地基持力层，工程地质条件均可满足建设要求。1.3.6 天然建筑材料天然石料场位于坝址左岸上游山体内，距坝址约400m, 运距较短。出露地层为二叠系下统茅口组(P1m)灰岩地层，岩性为灰色厚层块状灰岩，岩石坚硬致密，强度高，质纯，不存在碱活性反应问题。料场区坡面基岩大部裸露，第四系覆盖层较薄。可开采范围：长345m，宽120m,有用层储量经计算达157万m3。辅助料场位于坝址区下游左岸，紧靠纳雍县新房乡营盘乡公路旁，距坝址4.5km，出露地层为三叠系下统永宁镇组(T1yn)灰岩，岩性为灰岩夹泥质灰岩及钙质泥页岩，有用层储量30万m3。其储量、质量完全能满足工程砂石骨料取料要求。土料场选择在位置三岔河与彭家沟交汇处下游主河道左岸小山坡中部，距坝址约250m。土料场地表为耕植土，厚0.5m，下为可塑状粘土，厚46m，土质良好，开采方便，可开采范围：长351m，宽24m,，储量达5万m3以上，能满足土料取料要求。1.3.7 主要工程地质结论(1) 工程区域的一级构造单元为扬子准地台，二级构造单元为黔北台隆，三级构造单元为遵义断拱和六盘水断陷，四级构造单元为威宁北西向构造变形区和毕节北东向构造变形区。区内无活动断层分布，地震基本烈度为度，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，区域地质构造稳定性良好。 (2) 库区两岸基岩裸露，岸坡陡峭，库岸稳定，淹没损失小，地表分水岭高大雄厚，无低凹邻谷。区域性断裂构造距库区相对较远，无活动性断裂构造通过，无滑坡、泥石流等不良物理地质现象存在。虽然库区内灰岩地层中岩溶发育，但受库首玄武岩地层分布控制，岩溶管道与下游的连通性较差，成库条件好。(3) 坝址为基本对称的“V”形河谷，出露主要地层为二叠系上统峨嵋山玄武岩(P2)，河床内第四系冲积覆盖层厚5m，两岸坡面上第四系残坡积覆盖层厚02m。坝址区无断裂地质构造发育，两岸无剧烈的不良物理地质现象。表层玄武岩中节理裂隙发育，主要有NE和NW向两组，强风化层较厚。坝址区水文地质条件简单，工程地质条件良好。(5) 发电引水线路处于二叠系上统峨嵋山玄武岩(P2)地层中，无破坏性地质构造和严重不良物理地质现象。有压隧洞洞身临河距离大于20m，埋深较大，成洞地质条件具备；压力管道较短，基础稳定。(6) 厂房及开关站出露地层均为二叠系上统峨嵋山玄武岩(P2)，厂房基础第四系覆盖层相对较深, 开关站基岩裸露，工程地质条件均可满足建设要求。(7) 施工围堰地段河床堆积砂、砾、卵石层，结构松散，厚度大，透水性特强，建议采用土石围堰，以堆积层作基础持力层，同时对地基作帷幕防渗处理。(8) 施工导流隧洞位于坝址左岸，穿过地层为二叠系上统峨嵋山玄武岩，无破坏性地质构造和严重不良物理地质形象，稳定性较好。主要工程地质问题是：进出口段处于风化带，建议对洞身衬砌和清除洞脸边坡表层松动岩石；洞身位置较低，建议作好施工排水。(9) 天然石料场选择两处，分别位于坝址左岸上游500m和坝址左岸下游4.5km，总有用层储量不少于187万m3。两处石料场均易于开采，储量丰富，岩质好，能满足工程建设需要。1.4 工程任务和规模根据国家电力公司贵阳勘测设计研究院1995年编制的三岔河干流(普定以上)水利水电规划报告成果，普定以上梯级开发方案为八级开发：下扒瓦出水洞狮子口阳长一级阳长二级木底河湾河阿珠。樱子电站(规划成果中称为阳长一级)为第四级，第三级狮子口电站原规划为高坝方案开发，由于水库淹没损失过大等原因，现已改为分两级低坝开发，原址改名金狮子(二级)电站，按梯级编序，金狮子(二级)电站为三岔河干流上的第四梯级，相应地樱子电站变为三岔河干流上的第五梯级。此外，樱子电站下游原规划中的第六梯级木底河电站现已更名为“黔中水利枢纽”，已建成的阳长二级电站将被其淹没。2005年8月，贵州省水利水电勘测设计研究院编制完成了三岔河干流（普定以上）水利水电开发规划报告，最终获得审查通过，为该河流的开发依据，推荐的梯级开发方案为：下扒瓦出水洞金狮子(一级)金狮子(二级)樱子黔中水利枢纽湾河阿珠共8级开发。按三岔河干流(普定以上)水利水电规划报告，三岔河干流开发方针为：“以供水为主兼顾发电”，“各梯级的主要开发任务应具体分析确定”。根据规划成果及从目前三岔河开发形式分析，下扒瓦、黔中水利枢纽以供水为主要开发任务，其它梯级主要以发电为主。樱子电站水库无防洪、航运、灌溉等任务，电站建成后，主要任务为发电，还可为库周发展农业灌溉、养殖等提供有利条件，促进地区经济发展。第二章 坝体的型式及布置2.1工程选址、选线及布置(1) 坝址选择设计中选择了蜂子岩坝址、骂仲河坝址和吴家寨坝址进行比较。经对峰子岩坝址和骂仲河坝址进行比较，峰子岩坝址因坝体方量大；坝基、坝肩防渗处理难度较大；库区淹没比骂仲河坝址多淹没田120亩，土380亩，搬迁农户16户65人，淹没年产煤15万t小型煤矿一座，首先否定。吴家寨坝址引水因引水系统较长，布置了有压引水和无压引水方案进行比较，比较结果，无压引水方案比有压引水方案投资少1915.21万元，因此推荐无压引水方案作为该坝址的发电引水方案。表2.1 上坝址引水系统有压与无压引水方案投资比较表 单位：万元序号比较部位有压方案无压方案备注一取水口273.53211.7661.77二引水隧洞及施工支洞5890.923286.882604.03三调压井（压力前池）592.341340.214-747.88四压力钢管231.84246.79-149.46五合 计7000.855085.641915.21吴家寨坝址(上坝址)工程总体布置方案为：在三岔河干流第四梯级金狮子二级电站厂房下游约750m处建砼重力坝挡水，大坝坝顶高程1394.50m，最大坝高19m。岸塔式取水口位于坝址左岸上游20m处，孔口尺寸4.54.5m，取水口有压短洞后接消力池，城门洞形，底宽为7m，高从5.6m渐变至6.52m，总长34.60m。消力池后接城门型无压隧洞，断面尺寸59.02m，总长2985.77m，比降1/1000。引水隧洞未端通过扩散段接压力前池，扩散段长52m，压力前池长50m，宽27m。压力前池未端分别引两根长度为68.41m的2800压力钢管向发电厂房供水。骂仲河坝址(中坝址)经方案比选(见坝线、坝型选择段落)后推荐工程总体布置为：在骂仲河坝址兴建细石砼埋块石双曲拱坝拦河蓄水，紧靠左坝肩上游建岸塔式取水口，接有压引水隧洞和压力管道输水进入水轮机组，在推荐厂址建厂房发电，供水方式为联合供水。经比较，上坝址主要建筑物大坝比中坝址低40.7m，工程量（含泄洪、冲沙及消能设施）远比中坝址少，但其引水系统线路比中坝址长2.8km，导致工程总投资反而比中坝址大。经概算，上坝址工程总投资6882.29万元，比中坝址多2330.64万元，因此，本次设计，选择中坝址作为推荐坝址。(2) 厂址选择在推荐坝址河段末端，左岸有彭家沟，右岸有大骂仲小支流汇入主河道，两汇口处均可布置厂房。经比较，左岸厂址与右岸厂址相比，具有引水线路短、厂房土石方开挖量少、开关站及上坝公路更易于布置等优点，故本次设计中选定影子渡口现有跨河人行索桥左岸下游50m的彭家沟小支流汇口处为推荐厂址。(3) 坝线选择推荐坝址河段短，两岸坡地形较陡，地质条件较好，可以满足拱坝和重力坝，布置多条坝线进行比较，分别是索桥上游分别为130m、120m、110m、100m、90m、80m、70m七处坝线剖面作为参考。首先，坝线上移的可行性差，因距影子渡口现有跨河人行索桥上游约240m处即为玄武岩与灰岩地层的地表分界线，且距索桥上游140m处的右岸坡发育有一小冲沟，将地面线切割成“V”形，如将坝轴线及上游施工围堰置于灰岩地层上，工程地质可以满足建设要求，但水文地质条件较差，将存在坝基和坝肩岩溶渗漏，防渗帷幕灌浆工程量将大为增加且处理难度较大，引水隧洞线加长，造成工程投资增加；又如将坝轴线置于小冲沟与前述分界线之间100m的河段内，因有冲沟影响，对拱坝右坝肩稳定不利。其次，坝线下移，虽可缩短发电引水隧洞长度，但由于左岸山脊地形高度逐渐降低，不能满足建坝要求，且因与河流方向近于平行的岸坡地形线走向发生外向突变，对拱坝左坝肩稳定不利，所以，初选索桥上有130m至70m之间的位置为坝线。经过进一步做剖面分析，索桥上游大于90m的位置，河谷剖面因为冲沟存在，形成左岸陡，右岸缓的不对称现象，所以取距索桥90m至70m在进行细化比较，得出87m处的河谷剖面对称相对较好，地质条件符合建坝要求。鉴此，本次设计中坝轴线位于影子渡口索桥上游约87m处，紧靠右岸小冲沟下游侧。图2.1 最优坝线剖面图图2.2 工程地形图2.2坝型比较（1）重力坝重力坝是用混凝土或石料等材料建筑，主要依靠坝体自身自重产生的抗滑力保持稳定的坝；同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由水压力所引起的拉应力。重力坝的优点：（1）结构作用明确，设计方法简便，安全可靠。（2）对地形、地质适应性强。（3）枢纽泄洪问题容易解决。（4）便与施工导流。（5）施工方便。重力坝的缺点：（1）剖面尺寸大，材料用量多。（2）坝体应力较低，材料的强度不能充分发挥。（3）坝体与地面接触面大，扬压力大，对稳定不利。（4）体积大，水化热与收缩会产生应力，需要严格控制。（2）拱坝拱坝是固接与基岩的空间壳体结构，在平面上呈现凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游突出的曲线形。坝体结构既有拱作用又有梁作用，其承受的荷载一部分通过拱的作用压向两岸，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩，与其他坝型相比，具有以下特点：（1）依靠两岸拱端得反作用力，对坝址的地形、地质条件要求较高，对地基处理的要求也较严格。（2）拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高，当外荷载增大或坝体的一部分局部裂开时，坝体的拱和梁作用将会自行调整，使坝体应力重新分配。（3）拱坝的坝体不设永久伸缩缝，温度变化和基岩变形对坝体应力的影响较显著，必须考虑温度作用的荷载。本工程所属大地构造单元的一级构造单元为扬子准地台，二级构造单元为扬子台褐带，三级构造单元为六盘水断陷和遵义断拱，四级构造单元为威宁北西向构造变形区和毕节北东向构造变形区；整个工程区位于毕节北东向构造变形区西南部，临近威宁北西向构造变形区东北部。区内无活动断层分布，地震基本烈度为度，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，区域地质构造稳定性良好。坝址区河谷深切，两岸坡地形坡度较陡，呈基本对称的“V”形谷，左岸山体坡角48，右岸山体坡角46。坝址区出露地层为二叠系上统峨嵋山玄武岩