水电站水库工程蓄水安全鉴定报告.doc

1 47 报告编号 水电站水库工程蓄水安全 鉴 定 报 告 院院 二二 七七年年四四月月 2 47 水电站大坝上游全景 水电站大坝下游侧面 3 47 大坝右坝肩 水库进水口 1 47 目目 录录 1 1 蓄水安全鉴定工作概况及工程建设概况蓄水安全鉴定工作概况及工程建设概况 1 1 1 1 工作任务和工作范围 1 1 1 1 工作任务 1 1 1 2 工作范围 1 1 2 工程概况 1 1 3 工程特性表 1 1 4 工程等级与建筑物级别 4 1 5 工程进度 4 1 6 重大设计变更 4 2 2 工程地质工程地质 5 5 2 1 坝址地质概况 5 2 1 1 地形地貌 5 2 1 2 地层岩性 5 2 1 3 地质构造 5 2 1 4 岩体风化 7 2 1 5 水文地质 7 2 1 6 坝址工程地质评价 8 2 2 隧洞进水口 8 2 2 1 地层岩性 8 2 2 2 地质构造 8 2 3 结论 8 3 3 防洪标准复核防洪标准复核 9 9 3 1 流域概况及水文气象特征 9 3 2 洪水复核 9 3 2 1 设计暴雨计算 9 3 2 2 设计洪水 10 2 47 3 2 3 洪水调节计算 11 3 3 挑流消能复核 12 3 4 坝顶高程复核 13 4 4 坝体应力分析坝体应力分析 1515 4 1 拱坝基本情况 15 4 1 1 大坝等级和设计标准 15 4 1 2 拱坝轴线及拱坝体型设计 15 4 1 3 计算采用的参数 16 4 2 拱坝设计应力分析 17 4 2 1 拱坝应力分析方法 17 4 2 2 设计计算工况组合 17 4 2 3 拱坝应力计算成果 17 4 3 蓄水安全鉴定拱坝应力分析 17 4 3 1 拱坝应力分析方法 17 4 3 2 蓄水安全鉴定拱坝应力复核计算运行工况组合 18 4 3 3 运行工况线性计算数据成果 18 4 3 4 应力计算成果分析 21 4 3 5 拱坝封拱温度 24 4 4 评价 24 5 5 拱座稳定分析拱座稳定分析 2525 5 1 拱座稳定分析方法 25 5 2 荷载及组合 25 5 2 1 荷载计算 25 5 2 2 荷载组合 25 5 3 抗滑稳定计算公式 25 5 3 1 抗滑稳定计算公式 25 5 3 2 允许抗滑稳定安全系数 26 5 4 1 蓄水安全鉴定复核计算方法及结果 26 5 4 2 拱座稳定分析结论 27 3 47 6 6 坝体质量情况坝体质量情况 2828 6 1 基础开挖及处理 28 6 1 1 坝基开挖 28 6 1 2 坝基基础处理措施 28 6 1 3 坝基帷幕灌浆处理 29 6 1 4 坝基固结灌浆处理 29 6 1 5 断层破碎带处理 30 6 1 6 基础开挖及处理施工质量评价 30 6 2 坝体砌筑 31 6 2 1 原材料质量 31 6 2 2 坝面砌筑 31 6 2 3 坝身砌筑 31 6 2 4 溢流堰砼浇筑 32 6 2 5 大坝砌体挖坑试验成果 32 6 2 6 坝体砌筑的温度控制 32 6 2 7 坝体外观质量 33 6 3 坝体施工期间受台风影响情况 33 6 4 坝体工程质量评价 33 7 7 现场检查情况现场检查情况 3434 7 1 大坝结构 34 7 1 1 大坝检查情况 34 7 1 2 坝顶溢洪道 34 7 1 3 引水系统 34 8 8 金属结构金属结构 3535 8 1 大坝排砂放空钢管 35 8 2 发电输水隧洞进水口 35 9 9 蓄水安全鉴定结论及建议蓄水安全鉴定结论及建议 3636 9 1 蓄水安全鉴定结论 36 9 2 建议 36 1 47 1 1 蓄水安全鉴定工作概况蓄水安全鉴定工作概况及工程建设概况及工程建设概况 1 11 1 工作任务和工作范围工作任务和工作范围 1 1 11 1 1 工作任务工作任务 受 水电开发公司的委托 由 省 院负责并组织专家组对 水电站工 程进行蓄水安全鉴定 为水库蓄水验收提供依据 1 1 21 1 2 工作范围工作范围 本次蓄水安全鉴定的工作范围为浆砌石拱坝 发电输水隧洞进水口 导流 底孔等 1 21 2 工程概况工程概况 市 水电站位于 市 镇 村 为引水式水电站 坝址位于 村上游约 1km 的 村溪谷 经过 3 595km 引水隧洞至 镇 村下游约 500m 的厂房发电 电站装 机容量 2 2500kw 工程枢纽由拦河坝 引水系统 发电厂房及升压开关站等 组成 水电站以发电为主 坝址距 市区 23km 水电站水库坝址以上控制流域面积 39km2 主流长度 7 85km 水库总库 容 543 0 万 m3 正常蓄水位 290 0m 库容 421 万 m3 死库容 22 万 m3 拦河坝 采用双曲浆砌石拱坝 最大坝高 46 7m 上下游面为 M10 水泥砂浆砌条石 坝 基开挖高程 248 50m 拱冠梁底厚度 11 02m 厚高比 0 24 溢流段设在坝顶中 部 采用坝顶开敞式自由溢流 鼻坎挑流消能 溢流堰顶高程 290 0m 放空孔 设在高程 261 0m 处由闸阀控制 导流底孔布置采用 2 5 3 0m 的城门型断面 1 31 3 工程特性表工程特性表 水电站工程特性见表 2 1 2 47 表表 1 11 1 水电站工程特性表水电站工程特性表 序序 号号名名 称称单单 位位数数 量量备备 注注 一 流域特性 1 流域面积 坝址以上 km239 厂址以下 km248 2 多年平均径流总量万 m3 5850 多年平均流量 m3 s1 86 水库设计洪水 P 3 33 m3 s663 水库校核洪水 P 0 5 m3 s990 电站厂址设计洪水 P 3 33 m3 s673 电站厂址校核洪水 P 2 m3 s763 施工导流标准及量 P 3 33 m3 s260 11 月 4 月 二 水库特性 1 水库水位 校核洪水位 m294 51 设计洪水位 m293 43 正常蓄水位 m290 00 发电死水位 m278 00 淤沙水位 m261 00 2 水库容积 总库容 104m3543 正常库容 104m3421 死库容 104m322 3 47 表表 1 11 1 水电站工程特性续表水电站工程特性续表 序序 号号项项 目目单单 位位数数 量量备备 注注 三 大坝 1 拦河坝 坝 型浆砌石拱坝 最大坝高 m46 7 坝顶弧长 m158 序号项 目单位数量备 注 坝顶厚度 m2 693 拱冠梁坝底厚 m11 02 2 泄水建筑物 堰顶高程 m290 消能方式挑流 3 进水口 型式斜卧式 底板高程 m261 7 闸门型式 尺寸及数量定轮钢闸门 四引水系统 型式 圆形 长度 m3595 066 圆形铸铁门 断面直径 m2 6 最大流量 m5 15 衬砌型式不衬砌 4 47 1 41 4 工程等级工程等级与建筑物级别与建筑物级别 水电站水库属小 一 型水库 根据 水利水电工程等级划分及洪水标 准 SL252 2000 规定 确定 水电站工程为 等工程 大坝为 4 级建筑物 输水隧洞 发电厂房及施工导流等建筑物均为 5 级建筑物 大坝按三十年一遇 洪水设计 二百年一遇洪水校核 根据 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 本区地震动峰值加速度 为 0 05g 对应地震基本烈度为 度 根据 水工建筑物抗震设计规范 DL5073 2000 本工程建筑物不进行抗震设计复核 1 51 5 工程进度工程进度 大坝工程与 2003 年 11 月 2 日破土动工 2004 年 2 月 22 日 大坝一期基 础开挖到位并通过验收 2004 年 5 月 11 日一期导流明渠位置的开挖完成并通 过验收 2004 年 11 月 15 日大坝砌至 268 5m 高程 坝基 270 285m 高程的基础 开挖工作 2005 年 1 月 9 日通过验收 2005 年 7 月 25 日大坝砌至 283 5 高程 时 坝基进行 285 295m 高程的基础开挖工作 2005 年 8 月 20 日通过验收 至 2006 年 6 月 30 日工程完工 1 61 6 重大设计变更重大设计变更 水电站原设计为浆砌石双曲拱坝 坝顶高程 295 0 最大坝高 50m 拱冠 梁底厚 11 022m 坝顶厚度 2 693m 厚高比 0 24 溢流堰高度 40m 在坝基开 挖过程中 根据 水利局 水 2002 458 号文 初设技术审查文件 的精神 及施工单位开挖的实际情况 设计单位采用了单心园等厚方案 二心园等厚方 案 和对数螺旋线变厚方案的不同线型分别进行计算和优化 最后采用二心园 变厚砌石拱坝方案 经过优化后的坝基开挖高程为 248 0m 垫层高程 248 50m 最大坝高 46 7m 溢流堰净宽度 48m 5 47 2 2 工程地质工程地质 2 12 1 坝址地质概况坝址地质概况 2 1 12 1 1 地形地貌地形地貌 坝址位于 溪河段 溪流两岸 山高谷深 河床多见基岩裸露 植被较好 沟谷纵横 河流坡降大 地形相对高差常达 150 200m 整个河谷地形呈现不 对称 U 形谷 属构造侵蚀低山区 2 1 22 1 2 地层岩性地层岩性 坝址地层为上侏罗系南园组晶玻屑凝灰岩 第四系地层为坡残积层和冲洪 积层 1 流纹质晶玻屑凝灰岩 J3nb 岩性均一 呈浅灰色致密坚硬 由少 量晶屑 玻屑和大量火山灰物质组成 该岩在地表多数呈坚硬的弱风化状态 岩体完整性较好 遭受风化和区域动力作用均较弱 岩体抗压强度高 2 坡残积层 dlQ elQ 广泛分布岸坡 为含碎石砂质粘土 一般厚 1 2 5m 左岸坡下半部的坡积和残积层厚度较大 可达 4 6m 残积层下伏全 强 弱风化凝灰岩 3 冲洪积层 alQ plQ 分布河底 由漂 卵石和少量砂砾组成 漂石 和卵石大小常达 0 15 1 0m 厚度 0 5 2 5m 2 1 32 1 3 地质构造地质构造 本区域地质构造形式主要表现为小断层和裂隙 沿河两岸坡下部卸荷裂隙 发育 小断层 f 规模不大 断层宽度在 0 01 0 35m 之间 长度 15 46m 不 等 挤压破碎不甚强烈 近似破碎型裂隙 由破裂岩 压碎岩等组成 结构较 为紧密 坚实 呈舒缓波状或折曲状 走向主要有北东向与北西向两组 倾角 多数直立 裂隙 节理 裂隙不甚发育 裂隙多数短小 闭合 呈舒缓波状 主要两 6 47 组 以 SN NNE 一组为主 EW 向一组为次 倾角均很大 卸荷裂隙 发育于河床及两岸坡 裂面一般粗糙 干净或充填少量泥质 部分裂面渗水 一般沿走向延伸 10 25m 长度即尖灭 个别断续延伸长达 44m 与 50m 表表 2 12 1 断层特征表断层特征表 编编 号号充充填填物物特特征征宽宽度度 m m 产产 状状备备 注注 F1 全 强风化岩 碎裂岩及泥质 0 4 1 5 N40 46 W NE 82 右岸坝肩 F2 碎裂岩及泥质 0 4 0 8 N40 65 W NE 75 河床 F3 全 强风化岩 碎裂岩及泥质 0 4 1 5 N40 46 W NE 82 右岸坝肩 f1 碎裂岩及铁锰质染 0 05 0 08 N25 W NE 85 右岸坝肩 f2 碎裂岩及铁锰质染 0 04 0 08 N45 E SW 68 河床 f3 碎裂岩及方解石 0 05 0 1 N15 E NE 74 左岸坝肩 f4 碎裂岩及泥土 0 05 N22 E 直立左岸坝肩 f5 碎裂岩 0 05 0 08 N43 E NE 79 左岸坝肩 f6 碎裂岩 0 04 0 08 N2 E 直立左岸坝肩 f7 碎裂岩及铁锰质染 0 05 0 07 N51 E NE 79 左岸坝肩 表表 2 22 2 裂隙特征表裂隙特征表 编编 号号充充填填物物特特征征宽宽度度 c cm m 产产 状状备备 注注 J1 无 2 N58 W NEE 72 右岸坝肩 J2 无闭合N35 W NE 81 右岸坝肩 J3 泥质及铁锰质染闭合N5E 直立右岸坝肩 J4 泥质及铁锰质染 1 2 N40 W NE 73 右岸坝肩 J5 碎裂岩及铁锰质染 2 4 N42 W 直立右岸坝肩 J6 铁锰质染 0 5 1 N37 W NE 75 右岸坝肩 J7 无基本闭合N20 W 直立右岸坝肩 J8 无闭合N28 W 直立右岸坝肩 J9 碎裂岩 1 2 N45W NE 86 右岸坝肩 J10 无闭合N8 W 直立左岸坝肩 J11 无闭合N15 W NE 74 左岸坝肩 7 47 J12 无闭合N18 W NW 83 左岸坝肩 J13 无闭合N49 E SW 76 左岸坝肩 J14 铁锰质染 0 5 N61 W SW 77 左岸坝肩 J15 泥土 2 3 N24 E SE 72 左岸坝肩 J16 无闭合N18 W 直立右岸坝肩 J17 无闭合N6 E SE 55 左岸坝肩 J18 无闭合N57 W NE 75 右岸坝肩 J19 无闭合N51 W NE 72 右岸坝肩 J20 无闭合N67 W NE 78 右岸坝肩 J21 无闭合N59 W NE 77 右岸坝肩 J22 铁锰质染 0 5 N71 W NE 69 右岸坝肩 J23 碎裂岩 1 2 N56 W NE 71 右岸坝肩 J24 碎裂岩 2 3 N28 W NE 81 右岸坝肩 J25 泥土 2 3 N47 E NE 75 左岸坝肩 J26 碎裂岩 1 5 2 5 N38 E NE 75 左岸坝肩 J27 碎裂岩 2 3 N40 W NE 82 左岸坝肩 J28 碎裂岩 1 2 N62 W NE 85 左岸坝肩 L1 铁锰质染 0 5 N74 W NE 5 10 右岸坝肩 L2 铁锰质染 0 5 N28 E SE 5 10 左岸坝肩 L3 碎裂岩 1 2 N55 E SE 10 15 左岸坝肩 2 1 42 1 4 岩体风化岩体风化 坝区岩体风化受地形和构造断裂的控制 强风化带一般埋深右岸为 0 5 3 0m 左岸为 3 0 9 0m 弱风化带一般埋深右岸为 0 5 5 0m 左岸为 3 0 9 0m 弱风化带一般埋深右岸为 0 5 5 0m 左岸为 4 0 11 0m 河床为弱 风化基岩 局部有第四系覆盖层 2 1 52 1 5 水文地质水文地质 地表松散堆积物薄 坝基地下水主要为基岩裂隙水 受大气降雨补给 循 环与岩石裂隙 排泄于溪中 也有从卸荷裂隙渗出地表 由于地形 地貌和地 8 47 质构造原因 地表松散堆积层富水性差 而透水性和排泄条件良好 9 47 2 1 62 1 6 坝址工程地质评价坝址工程地质评价 坝址区处于火山基座隆起而相对稳定的地带 火山岩层单一 没有侵入岩 体岩脉 没有大断裂构造 区内完整性好抗压强度高 没有不稳定滑坡 冲沟 等不良物理地质现象 库岸边坡稳定 区内岩性单一 为上侏罗系南园组第二 段晶玻屑凝灰岩 岩石致密坚硬 断裂构造一般规模不大 倾角较陡 水库无 永久性渗漏之忧 库岸稳定无大量固体径流来源 没有侵没问题 水库坝址工 程地址条件良好 2 22 2 隧洞进水口隧洞进水口 2 2 12 2 1 地层岩性地层岩性 引水隧洞洞线穿越侏罗系上统南园组第三段英安流纹质熔结凝灰岩 侵入 岩为辉绿岩岩脉 2 2 22 2 2 地质构造地质构造 洞内进水口段无断层 节理裂隙较不发育 大多数为闭合 无充填或钙膜 充填 贯穿性结构面一般为钙质 硅质 岩屑等充填 整体结构为灰绿色熔结 凝灰岩 岩石坚硬 围岩稳定 洞壁基本干燥 2 32 3 结论结论 1 工程区区域稳定性较好 地震动反应谱周期 0 35s 地震动峰值加速 度为 0 05g 对应地震烈度为 度 建筑物不做抗震复核 2 水库无永久性渗漏之忧 库岸稳定无大量固体径流来源 没有侵没问 题 水库坝址工程地址条件良好 3 隧洞进水口段节理裂隙较不发育 大多数为闭合 无充填 整体结构 为灰绿色熔结凝灰岩 岩石坚硬 围岩稳定 10 47 3 3 防洪标准复核防洪标准复核 3 13 1 流域概况流域概况及水文气象特征及水文气象特征 水电站位于 溪流域 溪水库上游的 溪支流河段 坝址位于 市 峰村 溪 村下游约 200m 处 电站厂址位于 村下游约 500m 处的 溪左岸 坝址以上 控制流域面积 39 km2 河流长度 7 85 km 主河道坡降 40 12 多年平均流量 为 1 86m3 s 多年平均径流总量为 5850 万 m 多年平均径流深为 1500mm 本 工程所在区域属亚热带海洋性季风气候 雨量充沛 湿度大 本工程流域面积 内有 溪雨量站及邻近 雨量站 观测年限为 1964 1993 年 有 30 年资料 多年平均降雨量分别为 2148 7mm 1985 3mm 3 4 月份期间约占 17 20 5 6 份约占全年 25 28 7 9 月份受台风雨影响降水占全年 31 39 10 2 月占全年的 18 21 降雨量在年际变化受大气环流影响 呈 4 5 年 丰 枯周期波动 两站年降水量 CV值均为 0 20 溪雨量站实测最大降水量为 最小年降水量 2 32 倍 表表 3 13 1 主要气象要素表主要气象要素表 平均气温 18 5 最大风速 m s34 绝对湿度 hpa18 4 最高温度 40 6 平均最大风速 m s14 相对湿度 79 最低温度 4 3 年平均风速 m s16 平均蒸发量 mm1157 3 23 2 洪水复核洪水复核 3 2 13 2 1 设计暴雨计算设计暴雨计算 由于设计流域内业主无法提供实测水文观测资料 本次复核为采用部分设 计结果 并评价其合理性 并采用 省 市暴雨等值线图集推求设计洪水 并据此复核大坝防洪标准 水电站坝址以上流域面积 F 39km2 小于 200 km2 成洪暴雨历时采用 24h 设计暴雨分别采用查算暴雨等值线图集方法计算 查暴雨等值线图集得流域各历时暴雨参数见下表 11 47 表表 3 23 2 水电站各历时暴雨参数水电站各历时暴雨参数 项目 H24CV24H6CV6H60 CV60 数值 2090 601100 55500 50 备注 CS 3 5CV 由以上参数推求各频率设计雨量见表 3 3 表表 3 33 3 各频率各频率 2424 小时暴雨量推算表小时暴雨量推算表 设计频率 P 0 20 5123 331050 实测资料 H24P 853 1747665 2583 4534 5391 2185 6 查算图表 H24P 877 8756 6668 8576 8525 0369 9169 3 3 2 23 2 2设计洪水设计洪水 1 1 采用实测资料试算采用实测资料试算 根据流域条件因素 估计流域汇流时间在 1 24h n2值取 0 5 经各参数计 算 并进行洪峰流量试算 各频率设计洪峰流量见表 3 4 表表 3 43 4 坝址设计洪水成果 推理公式 坝址设计洪水成果 推理公式 设计频率 P 断面流域面积 km2 0 53 33 坝址 391100745 2 2 采用查采用查 市暴雨等值线图集试算市暴雨等值线图集试算 坝址以上集雨面积 39km2 属小流域 本次采用推理公式法进行计算 推理 公式如下 F h Q t m 278 0 式中 汇流时间 h ht 某时段净雨量 mm F 库区范围集雨面积 km2 Qm 某时段洪峰流量 m3 s 汇流时间 采用试算确定 公式如下 Q J m m LL 4 1 3 1 278 0 278 0 v 12 47 本工程设计洪水采用推理公式方法进行复核 表表 3 53 5 坝址设计洪水成果表坝址设计洪水成果表 各频率各频率 P P 设计洪水 设计洪水 断面断面 0 50 53 333 33 洪峰流量 m3 s 990663 洪水模数 m3 s km2 25 417 0 因查 市暴雨等值线图集试算法计入雨型分配及地下 地表组合 并考虑 到暴雨高值区等因素 故最终采用复核洪水成果见表 3 5 3 2 3 2 3 3 洪水调节计算洪水调节计算 1 1 设计标准设计标准 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 规定 水电站 水库总库容 543 万 m3 坝高 46 7m 为小 一 型水库 大坝为四级建筑物 设计防洪标准按 30 年一遇洪水设计 200 年一遇洪水校核 符合规范要求 2 2 调洪演算基本资料调洪演算基本资料 库容曲线根据实测库区地形图量绘 成果见表 3 9 表表 3 63 6 水库库容曲线表水库库容曲线表 Z m 285286287288289290291292293294295296297 V 万 m3 310 8 330 8 352 5 374 2 397 6 421 446 2 471 3 498 4 525 5 554 7 583 8 615 1 本工程采用坝顶溢流和挑流消能的泄流型式 溢洪道布置在河床中部 为 坝顶自由溢流 堰顶高程 290 0m 溢流堰宽 48m 堰面曲线采用 WES 堰型 依 据 混凝土拱坝设计规范 SL 282 2003 过流能力公式为 H gBmQ 0 2 3 m 流量系数 计入水流向心的影响 侧收缩系数 m 淹没系数 取 1 B 堰顶宽度 m H0 堰上水头 m 按照上式计算溢洪道泄流能力 成果见表 3 10 表表 3 73 7 溢流堰水位泄量关系溢流堰水位泄量关系 13 47 Z m 290290 5291291 5292292 5293293 5294294 5295295 5 Q m3 s 0349617627137849762776691310701234 3 3 调洪原则调洪原则 溢洪道为无闸门自由溢流 洪水调节时不考虑预报预泄和发电下泄流量 起调水位即为正常蓄水位 290m 当库水位超过此水位时 水库开始溢流 自然 消减下泄流量 4 4 调洪计算成果调洪计算成果 根据基本资料及调洪原则 经调洪演算 水库设计洪水调洪计算成果见表 3 7 表表 3 83 8 洪水调节成果表洪水调节成果表 频率 P 设计 P 3 3 校核 P 0 5 洪峰 m3 s 663990 库水位 m 293 43294 51 下泄流量 m3 s 610915 相应库容 万 m3 510540 3 33 3 挑流消能复核挑流消能复核 挑流消能的水力要素计算按照 溢洪道设计规范 SL253 2000 中的水舌 挑距估算公式复核 委托方未提供下游水位流量关系曲线 在挑流计算时下游水深取值为 5m LLL 2sincoscossin 1 21 22 11 1 2 hhgvvv g L tanTL 01 21 11 1gHvv coscos cos 1 Bv Q v q hh 式中 L 冲坑最深点到坝下游垂直面的水平距离 m L 坝下游垂直面到挑流水舌外缘进入下游水面后与河床面交点的 水平距离 m 14 47 L 水舌外缘与河床交点到冲坑最深处的水平距离 m V 坎顶水面流速 m s 按鼻坎处平均流速 v 的 1 1 倍计 H0 水库水位至坎顶的落差 m 鼻坎的挑脚 h1 坎顶平均水深 h 坎顶平均水深 h2 坎顶至床面高河差 m 堰面流速系数 T 最大冲坑深度 由河床面至坑底 m 水舌外缘与下游水面的夹角 最大冲坑水垫厚度按下式计算 25 0 5 0 Hkqtk 式中 tk 最大冲坑水垫厚度 m 由水面算至坑底 若换算为最大冲坑 深度 则应由河床面算至坑底 Q 出口断面单宽流量 m3 s m H 上下游水位差 m K 冲坑系数 取 1 1 表表 3 93 9 溢洪道挑流消能复核计算成果表溢洪道挑流消能复核计算成果表 洪水标准洪水标准 单宽流量单宽流量 q q m m3 3 s m s m 挑流射程挑流射程 L L m m 冲坑水深冲坑水深 t tk k m m 冲坑深度冲坑深度 T T m m L TL T 设计洪水位 12 724 79 72 79 1 校核洪水位 19 138 512 05 07 7 根据我国实践经验 拱坝挑流消能冲坑不会影响坝趾基岩及岸坡稳定 溢洪道消能设施满足规范要求 3 43 4 坝顶高程复核坝顶高程复核 依据 混凝土拱坝设计规范 SL282 2003 坝顶应不低于校核洪水位 坝顶上游侧防浪墙顶高程与水库正常蓄水位的高差或与校核洪水位的高差 可 按下式计算 应选择两者中防浪墙顶高程的高者作为最终选定高程 h hb hz hc 15 47 h 防浪墙顶与水库正常蓄水位或校核洪水位的高差 m hb 波高 m hz 波浪中心线至水库正常蓄水位或校核洪水位的高差 m hc 安全超高 m 浪高 波长按官厅水库公式计算 公式如下 0 2 0 0076 0 0 3 1 12 1 2 v gD v v hb g 0 2 0 331 0 0 15 4 15 7 2 v gD v v Lm g 此处 D 风区长度 取 300m V0 多年平均最大风速 取 14m s hb 当 gD v02 20 250 时 为累积频率 5 的波高 m 当 gD v02 250 1000 时 为累积频率 10 的波高 Lm 平均波长 m 波浪中心线至水库静水位的高差 hz按下式计算 L H L h h mm z cth 1 2 10 5 2 H1 坝前水深 坝顶高程计算详见表 3 9 表表 3 103 10 坝顶高程计算成果比较表坝顶高程计算成果比较表 工工 况况 项项 目目 设计洪水位设计洪水位 正常运用正常运用 校核洪水位校核洪水位 非常运用非常运用 静水位 m 293 43294 51 波高 hb m 0 500 30 波浪中心线至静水 位高差 hz m 0 130 07 坝顶超高 安全超高 hc m 0 30 2 地震安全超高 m 0 000 00 合计超高 m 0 930 57 要求坝顶高程 m 294 42295 08 现状坝顶高程 m 295 00 项 目工 况 16 47 根据上表计算结果 设计及校核频率洪水位加相应超高 要求坝顶高程 295 08m 比现状坝顶高程 295 0m 略高 0 08m 可认为现状坝顶高程防洪能力 基本满足现状规范要求 建议增设防浪墙 17 47 4 4 坝体应力分析坝体应力分析 4 14 1 拱坝基本情况拱坝基本情况 4 1 14 1 1 大坝等级和设计标准大坝等级和设计标准 水电站浆砌石拱坝最大设计坝高 50m 总库容为 543 0 万 m3 属小 一 型水库 根据 防洪标准 CB50201 94 及 水利水电工程等级划分及洪水标 准 SL252 2000 规定 确定 水电站工程为 等工程 大坝为 4 级建筑物 大坝按 30 年一遇洪水设计 200 年一遇洪水校核 4 1 24 1 2 拱坝轴线及拱坝体型设计拱坝轴线及拱坝体型设计 水电站大坝为浆砌石双曲拱坝拱坝体形几何尺寸见表 4 1 表表 4 14 1 拱坝体形几何尺寸表拱坝体形几何尺寸表 拱端厚度 拱端厚度 m m 拱冠曲率半径拱冠曲率半径 m m 半中心角度半中心角度 高程高程 m m 拱冠梁拱冠梁 上游面上游面 坐标坐标 m m 拱冠上游拱冠上游 面坐标面坐标 m m 左岸左岸右岸右岸左岸左岸右岸右岸左岸左岸右岸右岸 295 000 0002 0002 0002 00084 00086 00056 77950 101 290 000 0002 5002 5002 50083 75085 75052 28446 310 285 00 1 3332 9052 9052 90577 65079 03651 97746 605 280 00 2 4243 3023 4673 46771 77972 59351 15446 696 275 00 3 2483 7724 1494 14966 13366 41549 91746 525 270 00 3 7804 3974 8364 83660 70660 49448 20646 023 265 00 3 9965 2585 7845 78455 49454 82045 96444 133 260 00 3 8726 4377 0817 08150 49249 38743 13141 621 255 00 3 3828 0168 8188 81845 69644 18637 92035 981 251 50 2 8099 40310 34310 34342 45840 68033 87731 125 248 50 2 16010 80011 34011 34039 76037 76025 48224 419 注 拱冠梁上游面参数为相对于坝踵水平距离 坝顶处为 0 指向下游为 正 18 47 4 1 34 1 3 计算采用的参数计算采用的参数 1 1 气温气温 据 市气象资料分析 多年平均气温 18 5 多年月平均气温见表 4 2 表表 4 24 2 市多年月平均气温市多年月平均气温 月份 123456789101112 年 平均气温 8 79 112 0 16 9 21 0 24 9 28 2 27 8 25 2 20 5 15 9 11 0 18 5 2 2 坝区基岩物理力学参数坝区基岩物理力学参数 坝区基岩物理力学参数见表 4 3 表 4 4 表表 4 34 3 物理力学参数 物理力学参数 基岩基岩坝体坝体 弹性模量 1 5 104MPa 1 25 104MPa 泊松比 0 20 22 容重 2 4KN m3 热线胀系数 8 10 6 抗剪断摩擦系数 1 1 抗剪断凝聚力 1 3Mpa 表表 4 44 4 特征水位及特征高程特征水位及特征高程 最大坝高 50 0m 正常蓄水位 290 0m 坝底高程 245 0m 校核洪水位 294 51m 坝顶高程 295 0m 设计洪水位 293 43m 溢流堰顶高程 290 0m 死水位 267 0m 淤沙高程 261 0m 3 3 温度参数温度参数 多年平均气温 日照影响 18 5 气温年变幅 温降 日照影响 10 0 气温年变幅 温升 日照影响 11 0 库底温度 12 0 计算封拱温度 16 0 施工时控制温度 16 0 19 47 4 4 允许应力 拱梁分载法 允许应力 拱梁分载法 按照 砌石坝设计规范 SL25 2006 附录 A 0 7 选用 允许压应力 基本 荷载组合 4 1MPa 特殊荷载组合 4 8 MPa 4 24 2 拱坝设计应力分析拱坝设计应力分析 4 2 14 2 1 拱坝应力分析方法拱坝应力分析方法 拱坝应力分析方法采用拱梁分载法计算 计算程序采用 水电勘测设计院开 发的拱坝计算程序 4 2 24 2 2 设计计算工况组合设计计算工况组合 基本组合一 工况 1 正常水位 坝体自重 淤沙压力 温降 基本组合二 工况 2 校核洪水位 淤沙压力 坝体自重 温升 基本组合三 工况 3 死水位 淤沙压力 坝体自重 温降 特殊组合一 工况 4 死水位 淤沙压力 坝体自重 温升 4 2 34 2 3 拱坝应力计算成果拱坝应力计算成果 表表 4 54 5 各工况应力计算成果汇总表各工况应力计算成果汇总表 主拉应力主拉应力 计算计算 工况工况 拱冠梁底拱冠梁底其他部位其他部位 主压应力主压应力 1 1 13 上游面 0 87 拱冠 251 50m 上游 面 3 18 拱冠 248 50m 下游面 2 1 12 上游面 0 89 拱冠 251 50m 上游 面 4 18 拱冠 290 00m 下游面 3 0 17 上游面 0 66 左岸 265 00m 下游 面 1 44 拱冠 265 50m 下游面 4 0 30 上游面 1 11 左岸 270 00m 下游 面 1 83 拱冠 265 50m 下游面 4 34 3 蓄水安全鉴定拱坝应力分析蓄水安全鉴定拱坝应力分析 4 3 14 3 1 拱坝应力分析方法拱坝应力分析方法 拱坝应力分析方法采用拱梁分载法计算 计算程序采用 大学开发的 拱坝计算程序 20 47 4 3 24 3 2 蓄水安全鉴定拱坝应力复核计算运行工况蓄水安全鉴定拱坝应力复核计算运行工况组合组合 第一工况 正常蓄水位 自重 泥沙压力 温降 基本荷载组合 第二工况 死水位 自重 泥沙压力 温升 基本荷载组合 第三工况 校核洪水位 自重 泥沙压力 温升 特殊荷载组合 4 3 34 3 3 运行工况线性计算数据成果运行工况线性计算数据成果 封拱高程 295 0 米 第 1 种荷载组合下单位拱圈高度 对于河床结点为单位宽度 作用于坝基上的力 每一行上的七个数分别表示 从左岸顶拱拱端起的基础节点序号 径向力 单位 吨 米 沿半径方向朝下游为正 切向力 吨 米 沿拱圈轴线朝右岸为正 绕竖向弯矩 吨 米 米 按右手法则 朝下为正 绕切向弯矩 吨 米 米 按右手法则 朝右岸为正 竖向力 吨 米 朝下为正 岸坡角 度 1 1921E 01 7652E 02 3257E 01 0000E 00 0000E 00 53 56 2 4571E 01 4293E 02 1322E 01 7410E 01 2459E 02 51 93 3 6273E 01 7536E 02 3259E 01 2945E 02 9754E 02 52 35 4 4360E 01 1824E 03 4054E 02 1067E 03 1484E 03 52 85 5 2859E 02 2839E 03 1618E 03 1273E 03 1847E 03 52 21 6 8542E 02 4651E 03 4164E 03 3278E 02 2284E 03 51 88 7 1767E 03 4311E 03 7853E 03 1629E 03 2794E 03 49 53 8 2855E 03 5934E 03 1324E 04 4981E 03 3838E 03 52 94 9 4965E 03 2937E 03 1879E 04 1156E 04 4855E 03 52 47 10 5968E 03 1587E 03 2332E 04 1790E 04 5465E 03 59 94 11 3172E 03 6477E 01 6308E 03 1489E 04 2436E 03 90 00 12 5201E 03 1766E 02 4887E 02 2863E 04 3345E 03 90 00 13 3286E 03 1705E 03 6177E 03 6017E 03 6401E 03 90 00 14 6148E 03 3617E 03 2044E 04 1601E 04 9102E 03 58 53 15 5229E 03 4773E 03 1870E 04 1320E 04 5648E 03 55 65 16 3268E 03 2526E 03 1280E 04 5201E 03 4183E 03 52 17 17 2093E 03 3837E 03 8565E 03 2977E 03 2822E 03 47 63 18 1129E 03 2231E 03 4828E 03 6673E 02 2085E 03 47 14 19 5063E 02 2021E 03 2573E 03 2231E 02 1446E 03 43 58 20 1200E 02 1084E 03 1090E 03 2909E 01 1107E 03 45 00 21 6241E 00 3302E 02 3598E 02 1148E 02 7163E 02 44 37 22 4063E 01 3609E 02 1501E 02 1510E 02 2865E 02 46 13 23 2668E 01 1006E 03 4751E 01 0000E 00 0000E 00 48 99 封拱高程 295 0 米 第 2 种荷载组合 每个结点上的六个数分别表示 上游坝面第一主应力 应力单位 a 第二主应力 角度单位 主应力方向 受压 受拉 下游坝面第一主应力 第二主应力 第一应力方向 0 主应力方向 左岸 右岸 高程 米 46 40 26 14 09 05 02 00 00 00 00 00 00 00 00 00 03 09 17 23 36 48 63 00 00 00 00 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