重力坝毕业设计.doc

洪峰单位过程线重力坝毕业设计基本资料1.1自然条件及工程1.1.1 流域概况及枢纽布置区的地理位置江北河为我国某一大河的支流，全长约为170km，中、上游曲折流经于山地间，两岸高地环列，到坝址处缩窄成瓶口，河宽仅百余m，坝址至下游6km一段，河床窄，水流急，经3km以后，河槽渐宽，水流变缓，经7km以后，河道又转陡，自坝址至下游50km，落差达150m，且集中于三处，为本河流梯级开发创造了有利条件。宁溪枢纽即列为第一梯级。坝址下游至河口河长20km左右为河口平原。流域面积共3200km2，计有人口65万人，中、上游地处山脉丘陵地带，大部分以农业为主，在流域内无主要的矿产及工业城市。仅在河口有一中等城市，有轻工业及加工业，高坝址90km处之珞城，是我国一大工业城市，所发电力与珞城、河口及附近小的电站组成电力系统。1.1.2水文气象特征本河流域以降雨为洪水之成因，一般在五月间即开始涨水。最大洪水量多发生在七月，每年5，6、7三个月降水占全年48%，比较集中，洪水期为5 10月，1 3月为最枯水期，P = 5%洪水量仅为120m3/s，P = 10%，洪水流量为85m3/s；11 4月间p = 5%的洪水量为420m3/s，P = 10%的洪水流量为360m3/s。本区域气候属于温和地区，植物全年均可生长，甚少降雪，冬季平均温度为8.5，河水无冰冻现象，夏季平均温度为27.4，7、8月最高平均为28.6,河流较清、淤沙较少，含资料见大图。(蓝图) 1.2坝址与地形情况坝址处河床狭窄，其宽度仅为160m（普通洪水流量时）死河滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地势较高，左岸地势较低，有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深3 4m，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物。无侵蚀地下水。附近曾发生6级地震，设计应按7级进行考虑。1.3工程枢纽任务与效益本枢纽经过技术经济调查阶段，以及水利、水能计算，提出了如下参数，作为进行建筑物设计的依据。正常高水位：345.00m设计洪水位348.10m校核洪水位349.20m特征水位：发电死水位（最低工作水位）333m死水位（淤积结果）320m最有利工作深度12m水电站资料：装机容量27000千瓦台数3台水轮机容量HL123 每台引用流量30?m3/s水库下游防洪标准，安全泄量：3500m3/s水库防洪限制水位350m厂房尺寸：（机组三 + 装配间）主厂房长40m。宽11m发电机底板距屋顶高18m本枢纽的电站装机，除考虑相应的运转备用及重复容量外，且承担系统的事故备用任务。2枢纽布置2.1枢纽组成建筑物及其等级2.1.1根据枢纽的任务确定枢纽组成建筑物根据宁溪水库枢纽的主要任务，宁溪水库的效益主要是发挥梯级电站效益和防洪，故需的永久建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、开关站。为便于施工，还需要导流建筑物、施工围堰等临时建筑物2.1.2确定建筑物等(水利水电枢纽工程的分等指标)水利水电枢纽工程的分等指标根据已知条件：正常蓄水位345m,对应库容4.630亿m3知水库总库容大于4.630亿m3 水库装机2.7万kw，按表知水库属等大（2）型工程，主要建筑物拦河坝、溢流堰、拉沙底孔为2级建筑物，按100年一遇设计，枢纽流量4050m3/s，1000年一遇校核，相应最大流量7000 m3/s，引水道、消能防冲、导墙、挡墙为3级，厂房按装机也属3级，导流围堰、明渠等临时建筑物为4级2.2坝线、坝型选择坝型、坝址选择是水利枢纽设计的重要内容，二者相互联系，不同的坝址可以选用不同的坝型，同一个坝址也应考虑几种不同的枢纽布置方案并进行比较。在选择坝型，坝址时，应研究枢纽附近的地形地质条件、水流条件和建筑材料、施工条件、枢纽布置等：(1)地质条件。地质是坝址、坝型选择的主要依据之一。拱坝、重力坝需建在岩基上；土石坝则岩基，土基均可修建。坝址选择应该注意一下几个方面的问题：对断层破碎带，软弱夹层要查明其产状、宽度（厚度）、充填物和胶结情况，对垂直水流方向的陡倾角断层应尽量避开，对具有规模较大的垂直水流方向的断层或是存在活断层的河岸，均不应选择坝址；在顺向河谷（指岩层走向与河流方向一致）中，总有一岸指与岩层倾向一致的顺向坡，当岩层倾角小于地形坡角，岩层又有软弱结构面时，在地形上存在临空面，这种岸坡极易发生滑坡，应当注意；对于岩溶地区，要掌握岩溶发育规律，特别要注意潜伏溶洞、暗河、溶沟和溶槽，必须查明岩溶对水库蓄水和对建筑物的影响；对土石坝，应尽量避开细砂、软粘土、淤泥、分散性土、湿陷性黄土和膨胀土等土基。(2)地形条件。河谷狭窄，地质条件良好，适宜修建拱坝；河谷宽阔，地质条件较好，可选用重力坝或支墩坝；河谷宽阔、河床覆盖层深厚或是地质条件较差，且土石、沙砾等当地材料储量丰富，适宜修建土石坝。在高山峡谷区布置水利枢纽，应尽量减少高边坡开挖。坝址选在峡谷地段，坝轴线短，坝体工程量小，但不利于泄水建筑物等的布置，因此需综合考虑。(3)筑坝材料。坝址附近应有足够的符合要求的天然建筑材料。(4)施工条件。便于施工导流，坝址附近特别是其下游应有开阔地形，便于布置施工场地；距离交通干线近，便于交通运输；可与永久电网连接，解决施工用电问题。(5)综台效益。选择坝址应综合考虑防洪、灌溉、发电、航运、旅游、环境等各部门的经济效益。坝址选择与地形、地质条件、坝型、枢纽布置和施工导流等因素有关，在满足枢纽布置和施工导流要求的前提下，坝轴线应尽可能短，以节省工程量。从地质条件看，坝址应选在地质构造简单，无大的地质构造的地方。2.2.1坝址选择根据坝区水文气象以及地质条件，宁溪水库枢纽可行性研究阶段，在选择坝型、坝址时，初选了上、下两个坝址，下坝址距上坝址6km。（1）地形条件与水工枢纽布置。上、下坝址地形稍有差异，上坝址处河床狭窄，其宽度仅为160m（普通洪水流量时）死河滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急.有小瀑布，右岸地势较高，左岸地势较低，有起伏之山头。上坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重深达3 4m，且夹有页岩。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物，且无侵蚀地下水。而下坝址处两边岸坡比较平缓，但由于宁溪水库枢纽的正常高水位为345mm，而上坝址的两岸有山头超过350mm，坝体可以依靠与山而建，减少工程量。下坝址处的开挖量较大，且下坝址位于河道弯道段，流态对枢纽泄流不利，不适合做坝址。故上坝址地形条件较优。（2）施工条件。上、下坝址处沿河均有公路可通，交通方便。但上坝址距离珞城较近，施工时期调配人手，运输材料运距较短，而且工程完成后，输送电至珞城较近。施工条件上坝址优于下坝址。经综合必选后，上、下两个坝址的地形、水工枢纽布置和施工条件等诸多因素，以上坝址较优，故选定上坝址，见图1。2.2.2坝型比较与选择由基本资料知坝址千年校核洪水洪峰流量7000m/s，百年设计流量4050m/s，洪水来量大，要求泄水建筑物有较大的过水能力，由于本水库除满足千年一遇的防洪标准外，尚需要承担下游防洪任务，所以单宽流量不宜过大，必须有足够的溢流前缘宽度。坝区水文气象和工程地质条件具备了修建5060m,坝高及成库条件，特别是坝址处河床狭窄，其宽度仅为160m（普通洪水流量时）死河滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地势较高，左岸地势较低，有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达3 4m，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物，无侵蚀地下水。首先考虑重力坝、土石坝、拱坝三种基本坝型。（1）从地质来看，重力坝是用混凝土或石料等材料修筑、主要依靠坝身自重保持稳定的坝，对地形、地质适应性强。任何形状的河谷都可以修建重力坝。在土基上也可修建高度不高的重力坝。拱坝坝体的稳定主要依靠两岸拱段的反力作用，不像重力坝那样依靠自重维持稳定。因此拱坝对坝址的地形、地质条件要求较高，对地基处理要求也较严格。再者由于左右岸岩性不均一，不适于建拱坝。土石坝能适应不同的地形、地质和气候条件。除极少数例外，几乎任何不良地基，经处理后均可修建土石坝。但因洪水泄量及导流和渡汛流量大的特点，不适合修建土石坝。故考虑地质条件以修建混凝土坝较为适宜。（2）地形条件。河谷狭窄，地质条件良好，适宜修建拱坝；河谷宽阔，地质条件较好，可选用重力坝或支墩坝；河谷宽阔、河床覆盖层深厚或是地质条件较差，且土石、沙砾等当地材料储量丰富，适宜修建土石坝。由于坝址处河床狭窄但地质条件较差，且左右 岸岩性不均一，不适于建拱坝，若是修建拱坝，开挖量较大，不符合经济效益。同时在高山峡谷区布置水利枢纽，应尽量减少高边坡开挖。因洪水泄量及导流和渡汛流量大的特点，坝址处不适宜修建土石坝。故此处修建重力坝最为适宜。（3）筑坝材料。土石坝可用任何土石料筑坝，坝址附近有足够的符合要求的天然建筑材料，可以就地、就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，以减少工地的外线运输量。重力坝和拱坝因建坝材料的不同可分为多种类型，但都不及土石坝，能就地取材。经综合考虑，选定重力坝。再考虑以下几种重力坝坝型：常态混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝、混凝土宽缝重力坝、混凝土空腹重力坝。（1）因全河道泄洪，溢流坝堰顶会定的很低，空腹重力坝和宽缝重力坝节省投资有限，且这两种坝型结构复杂，钢筋和模板用量较多，施工难度大，渡汛过水较困难，故放弃这两种坝型。（2）因为本工程洪水泄量大，所以非溢流坝段长度较小，溢流坝段长度所占比例较大，且堰顶高程较低，除去基础部位和坝体外部的常态混凝土以外，碾压混凝土的方量较少，如采用此坝型，还需要增设碾压施工设备，拌和楼的容量也要扩大，就近又没有粉煤灰，经比较，放弃此坝型。（3）常态混凝土重力坝相对以上坝型，坝身泄洪安全可靠，坝体结构简单，施工期便于过水渡汛，施工速度快。综上，根据宁溪坝址的地形、地质及洪水特点，选则常态混凝土重力坝比较合适。2.3枢纽布置2.3.1布置原则：根据坝址的建坝条件，枢纽布置主要考虑以下原则：（1）坝址洪水洪峰流量大，且河谷狭窄，所以要求尽可能加宽溢流前缘，减少单宽流量，以便泄洪安全可靠，上下游流态好，不影响个建筑物的正常运行。（2）应积极稳妥地采用先进技术，尽量减少工程量，节省工程投资，以便加快施工进度，缩短施工工期，争取提前发电。（3）在枢纽布置时，引水系统应优先考虑坝式进水口，做到管理运行方便，缩短引水隧洞长度，尽可能不设调压井，厂房尽可能布置在完整的基岩上，特别要注意厂后边坡的稳定。2.3.2枢纽的总体布置拦河坝在水利枢纽中占主要地位。在确定枢纽工程位置时，一般先确定建坝河段，再进一步确定坝轴线，同时还要考虑拟采用的坝型和枢纽中建筑物的总体布置，合理解决综合利用要求。一船地，泄洪建筑物和电站厂房应尽量布置在主河床位置。供水建筑物位于岸坡。(一)溢流坝的布置。溢流坝的位置应使下泄洪水、排冰时能与下游平顺连接不致冲淘坝基和其他建筑物的基础，其流态和冲淤不致影响其他建筑物的使用。(二)泄水孔的布置。泄水孔一般设在河床部位的坝段内，进口高程、孔数、尺寸、形式应根据主要用途来选择。狭窄河谷泄水孔宜与溢流坝段相结合，宽敞河谷二者可分开；排沙孔应尽量靠近发电进水口，船闸等需要排沙的部位。(三)非溢流坝的布置。非溢流坝一般布置在河岸部分并与岸坡相连，非溢流坝与溢流坝或其他建筑物相连处，常用边墙、导墙隔开。连接处尽量使迎水面在同一平面上，以免部分建筑物受侧向水压力作用改变坝体的应力。在宽阔河道上以及岸坡覆盖层、风化层极深时，非溢流坝段也可采用土石坝。2.3.3布置方案（一）、方案拟订1、坝型：常态混凝土重力坝2、厂房型式：本坝址因泄洪流量大，要求尽可能加宽溢流前缘，减少单宽流量以便妥善解决消能防冲问题，所以不宜采用坝后厂房，在左岸布置地下或窑洞式厂房是可能的，但洞挖工程量大，施工较复杂，进度较慢，由于本工程系地方等筹资兴建的工程，应力求简单、易行，所以不宜采用。由此，厂房只能布置成左右岸引水式地面厂房。3、方案：方案一：混凝土重力坝右岸引水式厂房；方案二：混凝土重力坝左岸引水式厂房；（二）、方案比较引水道与厂房布置方案一：厂房的位置较开阔，地势平缓，便于施工开挖和水电站各设施的布置，只是尾水管水流与下游河道有一定的夹角，需要做好下游的消能防冲措施。方案二：左岸地势陡峭，不便于厂房的布置，同时需要较大的土石方开挖，于