沙河抽水蓄能电站上水库设计任务书.doc

沙河抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝毕业设计任务书1 工程概况沙河抽水蓄能电站位于溧阳市区18公里的沙河水库东岸，以沙河水系为下水库，利用山沟荒地为上水库。本抽水蓄能电站下水库为已运行30多年的沙河水库，正常蓄水位19米以下库容为5970万m3。拟建的上水库最大坝高43米，在正常蓄水位136米时,总库容位58.55万m3。沙河抽水蓄能电站在系统中的主要作用为调峰填谷，缓和系统高峰时供电不足，低谷时供电又有富裕的矛盾，改善电厂运行条件，节省燃料消耗。除调峰填谷时取得静态效益外，根据机组特性，电网需要时还可担任调频、调相，和利用10%的备用库容，担任紧急事故备用，为电网取得动态效益。根据现行水利水电枢纽等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）以及防洪标准GB50201-94条款6.1及6.2之规定,本工程属三等工程,工程规模属中型;其主要建筑物如上水库的主副坝、输水系统、电站厂房及高压出线系统等为三级建筑物，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。上水库主、副坝防洪标准为百年一遇设计、两百年一遇校核；厂房防洪标准根据下水库（沙河水库）资料按百年一遇设计，两百年一遇校核。2.设计基本资料（见附录）3.设计任务和基本要求3.1 设计任务(1) 下水库调洪演算：主要设计任务: 根据下水库概况以及径流特性，进行下水库调洪演算，得出下水库设计洪水位和校核洪水位；根据上水库自然条件以及库盆开挖工程特性，通过开挖平衡计算，使库盆设计的开挖量和填筑量基本平衡。(2) 工程总体布置：主要设计任务: 详细做出上水库挡水建筑物的设计，包括主坝和副坝的坝型坝址选择和断面设计以及一些细部构造，如防浪墙、面板、趾板、分缝止水等的设计，并说明地基处理及防渗措施。(3) 其他主要建筑物设计：主要设计任务:输水系统布置、尾水渠设计、厂房设计。3.2 基本要求(1)设计者必须发挥独立思考能力，创造性地完成设计任务，在设计中应遵循设计规范，尽量利用国内外先进技术与经验；（2）设计者对待设计计算、绘图等工作应具有严肃认真一丝不苟的工作作风，以使设计成果达到较高的水平；（3）设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在规定时间内圆满完成要求的设计内容，成果包括：设计说明书一份（按规范格式）A1图纸4-5份（文本版+光盘）。4.设计成果 设计成果包括：设计说明计算书（可合并或分开编写）、设计图纸。4.1 设计说明计算书编写原则（1）按章节叙述，先拟好提纲再编写，要体现出清晰的设计思路；（2）包括基本资料和基本数据；（3）说明设计标准、设计情况及设计依据；（4）阐述设计思想、原则及方法（包括所采用的基本理论和公式说明，采用条件及原因，所考虑问题的挺像因素）（5）对具体设计要说明设计的前提、设计原理、方法、主要步骤、主要过程及阶段性成果、最后成果，成果尽量以表格的形式给出；（6）对成果的分析及结论：对成果的分析一定要有分析和判断，给以评价，分析存在问题的原因和改进措施；（7）要求简明扼要，思路清晰，用语简练。4.2 设计图纸（1）枢纽布置图1张（2）调洪演算图1张（3）厂房布置图1张（4）细部构造图1张（5）趾板图1张要求图面布置合理，设计正确，整洁清晰，图的比例、线条、标注、尺寸、符号和说明等均按工程制图标准。5.时间按排按教学大纲要求，设计时间一般为15周，13周为学生自己完成任务的时间，1周参观实习，1周为集体分组个人答辩时间，由答辩委员会根据设计成果和答辩情况给定每位学生的成绩为优秀、良好、中等、及格和不及格五种。表1 时间分配计划表项目工作阶段内容周数1参观实习12熟悉、分析资料1.53工程枢纽布置24调洪演算计算25其他输水系统设计26库盆计算17细部构造布置计算28设计文件成果整理2.59毕业答辩110总计15 说明：45张大图绘图时间控制在15天，其余时间为分析计算（包括看资料）、编写计算书、设计说明书，准备个人答辩内容和提纲。目前为每周双休日，如果同学们要圆满完成任务，在校多学些专业技术知识，只有保证足够的时间，才是完成任务的前提，希望每位同学每天学习时间在10小时以上，不早退、不旷到，当遵守纪律的模范，在历时四年大学学习中作最后的冲刺。附录：沙河抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝毕业设计基本资料 1工程概况沙河抽水蓄能电站位于溧阳市区18公里的沙河水库东岸，以沙河水系为下水库，利用山沟荒地为上水库。本抽水蓄能电站下水库为已运行30多年的沙河水库，正常蓄水位19米以下库容为5970万m3。拟建的上水库最大坝高43米，在正常蓄水位136米时,总库容位58.55万m3。沙河抽水蓄能电站在系统中的主要作用为调峰填谷，缓和系统高峰时供电不足，低谷时供电又有富裕的矛盾，改善电厂运行条件，节省燃料消耗。除调峰填谷时取得静态效益外，根据机组特性，电网需要时还可担任调频、调相，和利用10%的备用库容，担任紧急事故备用，为电网取得动态效益。根据现行水利水电枢纽等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）以及防洪标准GB50201-94条款6.1及6.2之规定,本工程属三等工程,工程规模属中型;其主要建筑物如上水库的主副坝、输水系统、电站厂房及高压出线系统等为三级建筑物，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。上水库主、副坝防洪标准为百年一遇设计、两百年一遇校核；厂房防洪标准根据下水库（沙河水库）资料按百年一遇设计，两百年一遇校核。2水文分析(1) 下水库水文特征值根据沙河水库专用水文站34年实测资料的分析计算，该水库有关水文特征值如表2-1所列。表2-1 下水库水文特性表序号名 称单 位数 量备 注1坝址以上流域面积Km2148.52多年平均年降水量mm1176.53多年平均年径流量104m38096.94设计洪水标准（P）%0.2(原设计标准)5设计洪峰流量m3/s11336设计洪量（三天）104m365457校核洪水标准（P）%0.05(原设计标准)8校核洪峰流量m3/s13499校核洪量（三天）104m37906(2)洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大，涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水，其中1883年最大由痕估算洪峰流量约为2440027400米/秒，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800米/秒，洪峰历时三天左右，由频率分析法求得。表2 洪水流量指标项目千年一遇洪水流量万年一遇洪水流量千年一遇三天流量万年一遇三天流量指标40400/米秒59200米/秒26.1亿立米45.4亿立米 表3 几个重现期所对应的洪峰流量值重现期（年）102050100洪峰流量（米/秒）7520117001780022800三日洪量（亿）米8.0611.416.019.7表4枯水期洪水过程线时段：9月1日至次年6月30日，频率：5日期（月日时 ）流量（米/秒）日期（月 日 时 ）流量（米/秒）日期（月 日 时 ）流量（米/秒）6.16.2656.17.24906.18.244047248804460672610106420879877284001079107301039012861269012380141231466014360161231661016350181301856018330201372052020310221882249022300242312445024280重现期日期表5 设计洪水过程线表 流量 米/秒1020501007.25.2871201952215110180300340825437857665311604117012901460141504183019002290171860263037504510203790537076509200235210735010450126007.26.2600081501160014000568008830126001960087230114001620015200117520117001780022800147340104001480017800175430770011000132002037805350762091602328604040576069407.27.2210029604220508051670236033604050814402080291035001113001840262031501412701700235028301712501680220026002011001600205025002310501580183021007.28.2100014501700205059501350160018808900115015501850118701100150018001485010451450170017820100014001670表6施工洪水频率分析成果表 流量 米/秒十月十一月十二月一月上中下上中下上中下上中下Q977672605243322722101818重现期50410251199253110104976825561551522476202881911581789558467556374554324139610203146127125806714595502376342328319二月10.15.3110.16.1510.166.159.16.30上中下Q182224146180165356重现期36960761267010709811400315484492457645502101027238941311382350726表7 坝址水位.流量关系曲线表00.10.20.30.40.50.60.70.80.9137371219284160881381201552195243293348404460518575139630700760830890960103011001160123014013001370144015101580165017301800188019501412030211021902280236024402530262027002790142288029403100320033103420354036603780390014340204140426043904510463047604890501051401445290543055905750591060706240640065706750145690071007300750077007900810083008500870014689009120934095609780100001020010400107001090014711100114001160011900121001240012800130001330013500148137001400014300146001490015200155601580016200165001491680017100175001780018200185001880019200195001990015020200206002090023100216002200022400228002310023500151152153154155156米239002770031500354003940043500米/秒(3)泥沙：根据沙河水库管理处1996年7月经重新核实后的沙河泥沙资料：多年平均输沙量2.315万t，多年平均含沙量为0.286kg/m3。本抽水蓄能电站下库为沙河水库，总库容1.09亿m3,电站下游出（进）水口，在河流入库下游约5km处，根据水库工程运行实践和具体分析，泥沙对电站运行无影响。3 气象条件 库区年平均气温为10左右，一月份最低月平均气温为零下6.8，绝对最低气温达零下21.7，（1969），7月份最高月平均气温25，绝对最高达39，（1955年），多年月平均气温及水温见下表。表8 多年平均气温及水温表月份123456789101112气温-6.8-3.43.5512.1119.1422.8625.1124.016.710.22.85-4.4水温10.417.121.424.523.618.511.63.4本流域无霜期较短（90180天），冰冻期长（120200天），德山站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约为70100天，冻厚0.40.6米，岸边可达1米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七.八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大，夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5米/秒，吹程D=3公里。 流域内多年平均降雨量约400700毫米，七.八月雨量较大，约占全年的60左右，多年月平均降水天数及降水量见表1.8。表9 多年平均月降水天数及水量表月份123456789101112降雨天数月平均1.72.53.64.66.71115.512.67.14.32.61.1最多天数590811172120141154最少天数000111451000降雨量毫米月平均1.45.68.225.7398927721568.830.19.22.0最大4.833.522.474.29121754846218276.118411.4最小0000.91220101941.70004 工程地质(1)库区地质：德山水库库区属中高山区，河谷大部分为峡谷地形，只有西城至北台子一带较为宽阔沿两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。(2)坝址地质：1）地貌：坝位于杨查子村南300米处，为低山丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔，宽约600米，上下游两公里范围内，河道顺直，主河槽低于右岸，河床高程137米左右，枯水期河床宽约100米，由于受河流侧向侵蚀两岸的地形不对称，右岸坡度较陡，约60度左右，左岸较缓，约20度，河床除漫滩外，左岸还有三级阶地发育，一，二阶地高程自140160米。三阶地与缓坡相接直达山顶，覆盖层厚度为712米的砂砾卵石冲积层。2）岩性：坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区内范围片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一.四.六层岩性较好，但第一.六层因受地形限制，建坝工程量大，第四层为角闪斜长片麻岩，具粗中粒至中间细粒纤状花岗岩变晶结构，主要矿物为斜长石，石英，角闪石，本层岩体呈厚层块状，质地均一，岩性坚硬，抗风化能力强，工程地质条件好，总厚为185米左右。(3)构造：坝址处虽然断层，裂隙较多，但大部分规模较小，对工程影响不大，其中F2.F5.F11.F26.F27.F28。断层对坝体有一定影响，以上各断层的特征由下表1.9所示，所在部位参见构造分析图。表10各断层的特征编号走向倾向角宽度（米）性质对建筑物的影响F2北东85西北275南70802.512.5压扭长约200米一段靠近上游坝踵，对岩基力学强度及坝基完整均一性有影响。F5北东20南东8013.0张扭位于溢流坝段自上游向下游斜贯23个坝段降低岩层力学强度，影响完整性和均一性。F11北东10南东751.52.5张扭两断层相距近而交汇，位于溢流坝处斜贯两个坝段且交汇带靠近下游侧又与F12（压扭性）相交，对地基力学强度影响较大。F26北东16南东750.31.2张扭F27北西320北东800.30.6张扭两断层相距较近，之间有一号岩脉并与坝体成53夹角相交斜穿56个坝段对坝体有影响地段达120米。F28北西320北东801.3张扭水文地质：坝基的透水性总的看来不大，但不均一，主要决定断裂发育程度和性质，在平面上，一阶地基岩透水性大于其它地貌单元，从垂向上看河谷内单位吸水量小于0.01公斤/分的顶板在83105之间透水层厚度为4050米，若除开挖部分厚度将更薄一些，两岸透水层厚度应以天然地下水位为下限，一般要大于50米，具体见地质剖面图。岩石物理力学性质：岩石容重约为2.682.70吨/立米，饱和抗压强度，弱风化和微风化岩石均在650公斤/立方厘米以上，有的可达1100公斤/立方厘米，混凝土与岩石摩擦系数微风化及弱风化下部。可取f=1.10，c=7.5公斤/立方厘米。地震：库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微震，弱震仍继续发生，其中1963年和1976年两次发生6度左右地震，1977年6月国家地震局地质大队对本区域地质问题作了鉴定为；水库的基本烈度为7度，考虑到枢纽的重要性和水库激发地震的可能性，拦河坝段设防烈度采用8度。5 当地建筑材料 坝址附近主要砂石料场有七个，储量足以筑坝，各料场的物理性质，试验指标，基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料使用，且无大量的粘性土及砂壤土料，但有足够的粘质壤土，可供围堰防渗材料使用。6 交通条件对外交通在右岸，公路、铁路均距坝址较近，稍加修改或扩建即可直通坝址，坝顶无重要交通要求。7 水库水位与库容关系曲线及淤积年限表表11 淤积年限表水库水位（米）天然库容 亿立方米三角洲法万氏法淤积年限十年二十年五十年五十年136.000000150.00.310.210.1000160.01.030.870.650.190170.02.362.131.861.030180.04.464.163.852.710.04190.07.407.016.534.001.23200.011.2510.639.887.764.32210.016.0915.0614.0111.078.94220.022.0020.5019.2015.4014.83230.029.1927.6526.2822.1022.02坝前淤高高程（米）141.2144.0152.8177.5表12 德山水库水位库容关系表水位（米）库容（亿立米）水位（米）库容（亿立米）水位（米）库容（亿立米）136.00164.01.50192.08.10139.00.01166.01.78194.08.90141.00.03168.0