大顶子山航电枢纽毕业设计

目录TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc112728534"摘要2HYPERLINK\l"_Toc112728535"前言3HYPERLINK\l"_Toc112728536"第一章基本资料1HYPERLINK\l"_Toc112728537"第一节工程概况及工程目的1HYPERLINK\l"_Toc112728538"第二节基本资料4HYPERLINK\l"_Toc112728539"第二章枢纽布置15HYPERLINK\l"_Toc112728540"第一节坝轴线选择15HYPERLINK\l"_Toc112728541"第二节枢纽总体布置17HYPERLINK\l"_Toc112728542"第三章坝工设计22HYPERLINK\l"_Toc112728543"第一节设计依据22HYPERLINK\l"_Toc112728544"第二节坝型比选27HYPERLINK\l"_Toc112728545"第三节坝体结构设计28HYPERLINK\l"_Toc112728546"第四节设计计算42HYPERLINK\l"_Toc112728547"第五节基础处理49HYPERLINK\l"_Toc112728548"第四章泄洪闸设计57HYPERLINK\l"_Toc112728549"第一节泄洪闸选型57HYPERLINK\l"_Toc112728550"第二节水利计算59HYPERLINK\l"_Toc112728551"第三节泄洪闸的消能防冲60HYPERLINK\l"_Toc112728552"第五章结论61HYPERLINK\l"_Toc112728553"参考文献错误！未定义书签。摘要xx干流xx航电枢纽工程为大（1）型工程，工程等别为一等。洪水标准为100年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。枢纽总平面布置从右至左为：船闸、10孔泄洪闸、河床式水电站、28孔泄洪闸、砼过渡坝段、土坝及坝上公路（桥）等，坝线全长3249.78m。其中土坝布置在左岸滩地上，全长1959.70m，为粘土均质坝。坝顶高程121.50m，坝顶宽度12m，最大坝高14.20m。泄洪闸分两组分别布置在右汊左岸、左汊及左岸滩地，即河床式水电站的两侧，船闸和河床式水电站之间布置10孔，河床式水电站左侧布置28孔。前言水资源的利用和开发是世界最为关注的内容，进入二十世纪九十年代以来，受上游工农业用水量不断增长、人类活动和自然因素影响，xx哈尔滨江段来水量大幅度减少、水位严重下降。由于xx干流上无大型控制性航电枢纽，部分河段因缺水断航，通航期断航天数逐年增加。尤其近4年的连续枯水，哈尔滨航段通航期的断航天数累计达451天，占通航总天数的54%，为优化配置和合理利用水资源，为彻底改变环境恶化的现状，应采取必要的工程措施拦蓄径流壅高水位，改善因xx水位过低而引起的水量、水质、水环境及生态环境恶化等问题。基本资料工程概况及工程目的一、工程地理位置xx航电枢纽工程位于xx干流哈尔滨下游46km处，地理位置为东经12706至12715，北纬4558至4503，北岸属于呼兰县，南岸属于宾县。工程对外交通便利。水路有xx航运至坝址。陆路自哈尔滨出发两岸均有公路通往枢纽坝址，左岸有主要公路88km至票河，一般公路10km至杨林乡，乡村道路13km至坝址；右岸有主要公路26km至宾西，一般公路45km至满井，乡村道路9km至坝址。铁路有滨北线途经呼兰火车站。二、工程任务xxxx航电枢纽工程是xx流域水资源综合开发利用的重要组成部分，是北水南调规划方案实施后保持xx航道畅通的重要保证。枢纽工程的建设将从根本上解决xx航道碍航问题，解决哈尔滨市水环境恶化问题，促进xx两岸经济发展。xx航电枢纽工程是一项航运与生态环境、航运与发电、航运与交通、航运与旅游、航运与供水、航运与灌溉、航运与水产养殖等互相结合的综合利用工程，经济效益、社会效益显著。xx的建设将对哈尔滨市经济发展产生深远影响，将带动黑龙江省经济建设加速发展，推动振兴老东北工业基地战略目标的实现。三、工程兴建缘由a）保证xx航运持续发展xx是连接黑龙江、乌苏里江、第二xx和嫩江航运的纽带，水量充沛，水运条件优越，是国家内河水运主要通道之一，黑龙江省完成的水运量80%左右发生或通过xx干流。xx水运在腹地内的运输体系中起着不可缺少的作用，可直接地促进沿江各市县经济的发展，并对促进黑龙江省的其它地区、吉林、内蒙部分地区及俄罗斯远东沿江地区经济发展起着重要的作用。然而，进入二十世纪九十年代以来，受上游工农业用水量不断增长、人类活动和自然因素影响，xx哈尔滨江段来水量大幅度减少、水位严重下降。由于xx干流上无大型控制性航电枢纽，部分河段因缺水断航，通航期断航天数逐年增加。尤其近4年的连续枯水，哈尔滨航段通航期的断航天数累计达451天，占通航总天数的54%，经济损失3.25亿元，严重影响了航运经济的发展。xx航道面临着间断断航和全面断航的危险。为此，需尽快在xx干流上建设大型控制性航电枢纽工程，确保航运的畅通。为优化配置和合理利用水资源，1994年国家批准了《辽河、xx流域水资源综合规划》及有关部门对该规划的审查意见，规划提出2000年建设尼尔基水库，向辽河调水27.81×108m3，2010年建设哈达山水库，两水库向辽河调水65.67×108m3，为解决调水后的xx航运问题，审查意见同意xx哈尔滨断面的通航流量为550m3/s，配合航道整治和局部渠化等措施为基础方案，同时指出，北水南调工程对xx水系航运条件的影响应深入研究，要抓紧松干航道整治和依兰航运枢纽的建设。目前，嫩江上游的尼尔基水库已于2000年开工建设，在2005年之前即可竣工投入运行。按计划2015年调水工程建成后，向流域外调水16.97×108m3，加上流域内工农业及生态环境用水量的大幅度提高，哈尔滨江段多年平均径流量将由现403×108m3减少到264×108m3。为保证xx干流的正常通航，按规划方案应在修建尼尔基水库的同时尽快实施配套的xx局部渠化和航道整治工程，以保证调水量和调水后航道的畅通。根据1995年交通部审查通过的《xx干流航运规划报告》，xx干流按Ⅲ级航道标准建设，在“八五”和“九五”期间完成佳木斯至同江（252km）河段和三姓浅滩（41km）二期整治工程的基础上，2000年前重点整治哈尔滨至佳木斯河段，提高航道通航保证率，2001年～2010年继续对三岔河至同江河段进行全面整治，结合北水南调工程实施局部渠化方案，使松干全线达到Ⅲ级航道标准。拟建xx航电枢纽是xx干流局部渠化方案中确定的哈尔滨～依兰航道大顶子、洪太、依兰三个航运梯级中的上游梯级。xx航电枢纽的修建可以渠化上游128km航道，彻底改善哈尔滨区段的通航条件，并通过补水调节下游航道流量，保证坝下550m3/s的通航流量（保证率95%），确保哈尔滨至依兰河段航道整治所需最小流量，实现哈尔滨～同江全线达到Ⅲ级航道标准。b）促进哈尔滨经济建设哈尔滨市是黑龙江省省会，市区面积1637平方公里，市区人口311.8万人，是沟通东北亚、欧洲和太平洋这些大陆大洋的重要连接点，是中国东北部经济文化的中心，一座以冰雪旅游、避暑度假为主要特色的多功能旅游文化名城。哈尔滨市是黑龙江省政治、经济、文化、科技和商贸中心，2000年国民生产总值550亿元，占全省国民生产总值的16.9%，在黑龙江省经济发展中有着举足轻重的作用。xx水抚育壮大了哈尔滨，并且今后也是哈尔滨经济社会可持续发展道路的依托。然而，受上游工农业用水量不断增长、人类活动和自然因素影响，xx哈尔滨江段来水量大幅度减少、水位下降，自1999年以来，连续4年创历史最低水位记录。为哈尔滨市工业和居民生活供水的主要水源一、二水源地，取水塔上层取水口完全露出水面，下层取水口与水面持平，自来水公司启用应急取水工程仍无法保证全市人民生活用水，居民正常生活受到限制，部分工厂因缺水而停产，城市绿化用水及生态环境用水遭到破坏。长期持续的枯水不仅导致供水不足，而且由于来水量少，水体自净能力差，水质严重恶化。长期枯水使水面窄小，滩地长期裸露，自然及生态环境也日益恶化。xx、太阳岛等著名的旅游景区也失去昔日那种碧水白帆、绿树成荫、环境舒适、气候宜人的景色。xx持续枯水恶化了环境，严重影响哈尔滨市人民正常生活和经济发展。为彻底改变环境恶化的现状，应采取必要的工程措施拦蓄径流壅高水位，改善因xx水位过低而引起的水量、水质、水环境及生态环境恶化等问题。xx航电枢纽建成蓄水后，抬高了枯水期水位，增加了江道水面。一方面可以从根本上改变取水条件，遇95%～98%的特枯水年，该江段水位不低于115.00m，比水源地取水工程设计水位112.00m高3.00m，不仅完全可以满足水源地取水的水位要求，还增加枯水期和枯水年的城市供水量。另一方面可解决市区沿江公园因干旱少水而带来的风沙弥漫、环境恶化等问题，而且还可结合市区排污工程改造，建设人工河渠、湖泊，改造现有河沟，引水入市区，建设水网化园林生态城市，以生态建设促城市建设，实现生态效益与经济效益的协调发展，使哈尔滨市早日建成现代化的国际都市。第二节基本资料一、水文1、气象xx流域属中温带季风气候区，冬季严寒干燥，长达半年之久；春季蒸发量大，湿度小，多风沙；夏季炎热；秋季降温急骤历时短，年内温差较大。降雨多集中在季风控制的夏秋季节，尤其集中在7月～8月。流域多年平均降水量为400mm～750mm，以第二xx、拉林河雨量最高，可达750mm，个别地点可达900mm，一般地区在500mm左右，干旱的西南地区只有400mm。总的变化趋势为山区雨量要高于平原。哈尔滨市及其邻近地区，大陆性气候特点十分明显，冬季严寒漫长，春季干燥多风，夏季降雨集中，秋季降温急骤，常有冻害发生。据宾县气象站统计，本地区多年平均气温为4.3℃，最大冻土深度2.05m。多年平均降水量为583.4mm，年内降水极不均匀，6月～9月降水量占年降水量的76%左右。多年平均风速为3.8m/s，6月～10月的多年平均最大风速为14.8m/s，累年最大风速为24m/s，相应风向SSW。2、径流a）径流系列xx、辽河年迳流系列代表性问题，经查阅《xx流域规划》、《修订辽河流域规划》、《xx、辽河水资源综合开发利用规划》（以下简称三大规划）及后来的历次专项规划后，采用的代表段为1951年～1982年32年径流系列，平均流量为1210m3/s。b）坝址径流根据xx航电枢纽工程所在位置和径流组成特点，坝址径流计算以xx干流哈尔滨水文站和呼兰河兰西水文站为参证站。哈尔滨水文站控制面积为38.98×104km2，占坝址集水面积（43.21×104km2）的90.2%，是xx坝址径流的主要来源。哈尔滨～xx坝址区间集水面积4.23×104km2，主要支流有呼兰河和阿什河，其中呼兰河为最大，集水面积3.57×104km2，占区间集水面积的84.4%，是区间径流的主要来源。xx坝址年径流情况见表1.2-1。表1.2-1xx坝址年径流设计成果表断面位置项目均值设计值5%25%50%75%90%95%xx坝址(F==4321100kmm2)Q0(m3/s)15502600190014801140842714W0(108m3)489820599467360266225c）枯水流量xx哈尔滨水文站畅流期最小流量出现在4月下旬至6月。有些年份出现在7月份。哈尔滨站1951年～1982年累年实测最小流量为215m3/s，时间为1979年4月21日，该值受丰满水库调蓄影响。3、洪水a)暴雨特性暴雨是形成本流域洪水的主要原因，xx流域的暴雨成因有冷锋、气旋、蒙古低压、贝加尔湖低压、台风等，但华北气旋及西南系统的江淮气旋及台风，一般只能到达北纬45°以南。由于本流域面积积大，流域域内各地区区在地形上上也有很大大差异，暴暴雨在流域域内分布不不均匀，暴暴雨的天气气系统可分分为三个区区域。第一区为流域的的东南部，本本区大部分分为山区，即即第二xxx、牡丹江江、拉林河河等xx南岸一一些河流，地地理位置偏偏南，正处处在西南来来的暖湿空空气控制下下，水汽来来源充沛，且且大部分地地带处于迎迎风坡，有有较好的地地形抬升条条件，因此此暴雨的次次数较多，其其暴雨多为为台风和气气旋降雨，雨雨量大而集集中，笼罩罩范围广，雨雨势凶猛，一一般产生涨涨势凶猛的的大洪水。第二区为嫩江流流域，嫩江江汛期多受受北来系统统影响，如如蒙古低压压、贝加尔尔湖低压、冷冷涡等系统统，这些系系统降雨特特点是连阴阴雨天，雨雨强不大。但但由于在连连阴雨中易易出现暴雨雨，而且影影响范围广广阔，因此此也能造成成大洪水。如1998年洪水，降雨主要集中在6月中旬至8月中旬，共出现3次大的降雨过程，其中8月份的降雨使xx流域产生特大洪水。其它年份1969年、1988年也是类似的天气系统和暴雨特征，造成嫩江流域的特大洪水。第三区是大兴安安岭的东南南坡和xxx北岸的一一些河流，地地处西风带带的背风坡坡，西南来来的气流难难以形成大大暴雨，故故本地区的的暴雨一般般是大型天天气系统内内中小尺度度的气旋扰扰动，使小小股湿空气气逆向受地地形抬升而而形成，因因此暴雨笼笼罩面积较较小、强度度不大。b)洪水特性性xx流域的洪水水主要由暴暴雨产生，由由于流域面面积大，气气象条件复复杂，流域域内大洪水水过程多由由几次暴雨雨洪水迭加加形成。年年最大洪峰峰流量多发发生在7月～9月，少数数发生在5月、6月或者10月。xx干流的洪水水主要来自自嫩江和第第二xx。洪水水受河槽调调蓄的影响响，洪水传传播时间较较长，年最最大洪峰出出现在8月～9月份的较较多，年最最大洪峰出出现在7月～9月占83.77%，出现在在其它月份份的占16.33%。根据实测资料分分析，嫩江江支流洪峰峰年内发生生次数较少少，一般为为1次～2次。第二二xx暴雨出出现次数较较多，洪峰峰年内可出出现2次～3次，个别别年份可出出现4次～5次。嫩江干流、xxx干流由于于受河槽调调蓄影响，洪洪水过程多多为单峰型型。xx流域一次洪洪水历时，大大支流一般般为20天～30天，嫩江江和第二xxx为40天～60天，xx干流一一次洪水历历时较长，可可达到90天甚至更更长一些，洪洪水过程线线比较平缓缓，呈现大大馒头形，洪洪量分布在在较长时段段内，因此此短时段洪洪量所占的的比重较小小。哈尔滨滨站15天洪量占60天洪量的32.88%～44.99%，30天洪量占60天洪量的56.44%～71.66%。c)xx坝址址设计洪水水采用xx流域防防洪规划中中有丰满水水库影响的的哈尔滨、通通河站的设设计洪峰和和设计洪量量成果，并并分别建立立有丰满水水库影响的的哈尔滨、通通河站的设设计洪峰和和洪量与集集水面积单单对数关系系图，按xxx坝址集集水面积在在关系图上上查出对应应设计频率率的设计值值，即为xxx坝址的的设计洪水水。查《xxx流域防防洪规划》得得xx坝址设设计洪峰流流量见表1.2--2。表1.3-2xxx坝址设设计洪峰流流量表单位：m3/sP(%)0.33%0.5%1%2%3.33%4%5%10%20%50%Qm(m3/s)23200216001880016100140001330012400960068303210坝址设计洪水过过程线按典典型年法峰峰比放大。典典型年采用用哈尔滨站站的1956年、1957年和1998年，经演演进后作为为坝址的典典型洪水过过程线（演演进参数采采用《xxx流域防洪洪规划》里里的：X==0.3,,k=244h），按按计算的缩缩放倍比推推求出各设设计频率的的设计洪水水过程线。d)分期设计计洪水xx干流xx航航电枢纽工工程分期设设计洪水是是根据暴雨雨洪水的季季节变化特特点，结合合xx航电枢枢纽工程的的施工情况况，在可研研成果的基基础上重新新进行了分分析计算，各各分期划分分时间如下下：汛前期：4月11日～7月15日；主汛期：7月115日～10月15日；汛后期：10月月15日～11月30日；枯水期：12月月1日～3月31日。由于每年汛期洪洪水开始与与结束，常常有提前和和错后情况况，在施工工过程中应应注意当年年的水情发发展变化情情况，采取取必要的防防汛措施。按照上述各分期期的时段划划分，首先先采用哈尔尔滨水文站站19533年～20002年（共50年）有丰丰满影响（现现状）的实实测洪水资资料，按年年最大值法法取样（其其中汛前期期和汛后期期各跨期5天取样，主主汛期采用用工程设计计洪水成果果），分别别统计出各各分期最大大流量系列列，进行频频率计算，采采用经验频频率计算成成果。然后后按xx坝址和和哈尔滨站站的面积比比进行放大大后作为xxx坝址的的分期洪水水成果。xxx坝址分分期洪水各各设计频率率的洪峰流流量见表1.2-3。表1.3-3xxx坝址分分期洪水设设计表单位:m3/s设计频率汛前期4月1日~7月15日大汛期7月15日~10月15日汛后期10月15日~~11月30日枯水期12月1日~3月31日P=0.5%67202160063002060P=1%61101880057401900P=2%54901610051901730P=5%46401240044101500P=10%3980960038101310P=20%3280683035101110P=50%224032102340810e)洪水地区区组成和遭遭遇xx流域洪水主主要由暴雨雨产生，由由于流域集集水面积大大，气象条条件多种多多样，各地地区地形又又有很大差差异，所以以整个流域域由一次暴暴雨产生大大洪水的年年份很少，大大部分是地地区性的洪洪水汇合而而成，所以以洪水峰量量组成比较较复杂。eq\o\ac(○,1)哈尔滨站洪水组组成和遭遇遇xx干流哈尔滨滨站洪水，是是由嫩江、第第二xx和拉林林河来水组组成。哈尔尔滨站历史史上发生的的大洪水，就就是上述三三水组合遭遭遇的结果果。人们常说：哈尔尔滨的洪水水是嫩江打打底，第二二xx加码，拉拉林河戴帽帽，就是说说在嫩江水水量较丰的的基础上，如如果再与第第二xx和拉林林河的较大大洪峰遭遇遇，三水的的恶劣组合合，就会使使哈尔滨形形成大洪水水或特大洪洪水。也有有嫩江和第第二xx洪水遭遭遇或仅是是嫩江干流流来水特大大，而形成成哈尔滨较较大洪水的的。解放以来，哈尔尔滨站出现现过8次洪峰流流量大于88000mm3/s以上的大大洪水，洪洪峰组成有有以下几种种类型：1）嫩江、第二xxx、拉林林河同时发发生洪水，这这种洪水造造成哈尔滨滨大洪水的的年份较多多，如表中中1956年、1960年属这种种类型的洪洪水。再如如，解放前前1932年、1934年洪水亦亦是此种类类型。2）哈尔滨洪峰主主要由第二二xx、嫩江江洪水组成成，拉林河河洪水较小小，如1953年、1957年即为此此种类型。3）哈尔滨洪峰主主要来自嫩嫩江，即嫩嫩江洪水特特大，第二二xx、拉林林河洪水均均较小。如如1969年、1998年即为此此种类型。哈尔滨洪量主要要来自嫩江江，嫩江大大赉站60天洪量占占哈尔滨60天洪量的42.00%～84%，也就是是说，嫩江江来水是组组成xx哈尔滨滨洪水的主主要水量。eq\o\aac(○,2)xx坝址洪洪水组成和和遭遇xx航电枢纽工工程位于xxx干流呼呼兰河口下下游46km处。在在哈尔滨水水文站至xxx航电枢枢纽坝址区区间，左岸岸有支流呼呼兰河汇入入，呼兰河河是xx的主要要支流之一一，流域面面积3.577×1044km2，是哈尔尔滨～xxx坝址区间间洪水的主主要来源。通通过分析，在1932年～1998年67年系列中，呼兰河发生大洪水的前5位年份分别是1932年、1962年、1985年、1961年和1945年，与哈尔滨前5位大洪水相比，仅1932年洪水同时发生，但洪峰并不遭遇。4、水位～流量关系系曲线根据xx航电枢枢纽工程坝坝址所处位位置，高水水部分采用用《xx流域防防洪规划》中中的洪水水水面线，中中低水部分分参照黑龙龙江航道局局测量大队队近几年的的实测流量量成果进行行综合分析析定线，推推求出xxx坝址水位位～流量曲曲线见表1.3--4。表1.3-4xx坝址水水位～流量量曲线Z(m)Q(m3/s))Z(m)Q(m3/s))Z(m)Q(m3/s))Z(m)Q(m3/s))107.20110110.001400113.004260116.0012800107.70260110.501750113.505000116.5015400108.00400111.002200114.006030117.0018200108.50536111.502650114.507230117.6523600109.00816112.003150115.008560117.0018200109.501080112.503650115.5010400117.6523600注：各站高程系系统为黄海海基面5、泥沙a）哈尔滨站来沙沙量哈尔滨站的悬移移质输沙量量是从19953年至至2001年统计的的哈尔滨站站多年平均均悬移质输输沙量为6665×1004t，哈尔滨滨站无推移移质输沙量量资料，取取悬移质输输沙量的110%估算算，即推移移质输沙量量为66..5×104t。则哈尔尔滨水文站站多年平均均来沙量为为732×104t。b）xx坝址来沙量量xx坝址的悬移移质输沙量量按哈尔滨滨断面的悬悬移质输沙沙量加上哈哈尔滨～xxx区间悬悬移质输沙沙量进行计计算。哈尔尔滨～xxx区间输沙沙量采用呼呼兰河兰西西水文站的的多年平均均悬移质输输沙模数（43.33t/kmm2）计算，其其多年平均均悬移质输输沙量为183××104t，计算的的xx坝址多多年平均悬悬移质输沙沙量为848××104t，推移质质输沙量取取悬移质输输沙量的110%估算算，即推移移质输沙量量为84.88×104t。则xx坝址多多年平均来来沙量为933××104t。c）水库泥沙淤积积分析xx枢纽属径流流式电站，经经水库泥沙沙数学模型型计算分析析，整个库库区呈缓慢慢淤积态势势，至水库库运用20年，水库库淤积趋于于平衡，达达到67188.0万m3。6、冰情根据哈尔滨水文文站冰情资资料统计，多多年平均封封江日期为为11月24日，开江日日期为4月9日，平均封封冻时间为为135日，春春季开江流流冰时间平平均为7日左右，最最大冰厚为为1.255m（19577年3月），平平均流冰速速度1.005m/s。另据哈尔尔滨站19956～2001年（36年）冰情情资料统计计，典型的的武开江未未发现，文文开江占333年，介于于文开江与与武开江之之间的半武武开江有33年。xx航电枢纽库库区涝洲至至坝址江段段，河道顺顺直，比降降平缓，排排冰行洪断断面宽阔，最最窄的哈尔尔滨市江段段天然情况况下排冰断断面也在7700m以以上。根据据实测资料料统计分析析，开江期期平均水位位变幅1..61m，最最大水位变变幅为2..47m（1957年），开开江形势基基本上为文文开江和半半武开江。考考虑到施工工期由于施施工导流，使使河道束窄窄，应在流流冰期进行行冰情观测测，视需要要可及时采采取工程措措施进行排排冰。7、水库水面蒸发增增损xx建库后的蒸蒸发增损按按水体蒸发发与陆面蒸蒸发的差值值计算，水水体蒸发量量采用距坝坝址较近的的二龙山水水库蒸发实实验站成果果，多年平平均水体蒸蒸发量为7731mmm，陆面蒸蒸发量按降降水量与径径流量的差差值计算。哈尔滨站多年平平均降水量量为5455mm，多年年平均径流流深为300mm，经计计算，蒸发发增损为2216mmm，各月分分配按二龙龙山水库多多年平均月月分配比计计算。二、工程地质1、区域地质概况a)地形地貌貌及地层岩岩性工作区位于xxx中游，地地处松嫩平平原东南部部。工作区区的东南部部和东北部部边缘为张张广才岭和和小兴安岭岭余脉，属属构造剥蚀蚀低山丘陵陵地形，地地面高程2250m～665m。由华力力西期和燕燕山期侵入入岩、古生生代变质岩岩系和中生生代白垩系系沉积岩等等组成，地地面起伏较较大。西部部及西北部部广阔的松松嫩平原，为为二级侵蚀蚀堆积阶地地或称之为为岗阜状高高平原，地地面高程1135m～190m沟谷发育育，相对切切割深度110m～40m，组成物物质主要为为第四系中中、上更新新统冲积层层。xx及其支支流在其间间流过，河河谷开阔，漫漫滩发育，宽宽度一般11km～4km，最宽宽处可达115km，地面面高程在1113m～117m，组成物物质为第四四系全新统统冲积层。在岗阜状高平原与漫滩之间，呈条带状分布有一级侵蚀堆积阶地，地面高程在120m～140m，组成物质主要为第四系上更新统冲积层。b)地质构造造与区域稳稳定性新华夏系构造是是该区的主主控构造，一一级构造表表现为第二二巨型沉降降带（松嫩嫩平原）和和第二巨型型隆起带（张张广才岭西西坡和小兴兴安岭西坡坡），主要要构造形迹迹为北北东东向的断裂裂及其次级级断裂。其其它与本工工程密切相相关的地质质构造，有有新华夏式式构造的二二级断裂构构造依兰—舒兰断裂裂构造带、纬纬向构造体体系的三级级断裂构造造巴彦—虎头断裂裂构造带（西西段为xxx断裂）。工作区附近在挽挽近期有过过活动的断断裂带仅有有依兰—舒兰断裂裂带，其位位于坝址东东南侧，距距坝址最近近距离在770km以上。在在库区范围围内xx断裂从从坝址通过过，根据断断层泥绝对对年龄鉴定定结果，挽挽近期无明明显活动。工程区的地震动动峰值加速速度为0..05g；；地震基本本烈度为6度。工程区地壳总体体是稳定或或基本稳定定的。c)水文地质质条件区内地下水根据据赋存条件件划分为分分布在低山山丘陵区的的基岩裂隙隙水和分布布在河漫滩滩、阶地、岗岗阜状平原原区的第四四系松散岩岩类孔隙水水两大类型型。基岩裂裂隙水赋存存于岩石裂裂隙中主要要的补给来来源为大气气降水的入入渗，排泄泄于山前台台地和河谷谷阶地、漫漫滩中。第第四系松散散堆积物中中孔隙水主主要分布在在漫滩、阶阶地和岗阜阜状平原区区，受大气气降水的入入渗和侧向向径流补给给，侧向径径流和垂直直排泄为主主。2、坝址区的工程地地质条件a)地质概况况坝址处河谷呈宽宽阔不对称称的“U”字型，由由河谷漫滩滩和二级阶阶地构成，缺缺失一级阶阶地。左岸岸较缓，坡坡度约20°左右，为为高平原前前缘斜坡,右岸较陡陡，坡度为为50°左右，为为丘陵前缘缘斜坡；河河谷宽约33170mm，河床靠靠右侧，左左侧漫滩宽宽度约22250m。河漫滩、河床发发育有第四四系全新统统冲积层（Q42al），由细砂及中、粗砂组成，呈松散~稍密状态。二级阶地发育有第四系上更新统哈尔滨组冲洪积层（Q3al），左岸上部为可塑状粉质粘土、粉土，下部为细砂及中、粗砂，右岸为粉质粘土。基岩为白垩系泥岩。根据区域地质资资料和钻探探、物探成成果，确定定xx断裂（F5）自坝轴轴线桩号11+5888以北土坝坝坝段通过过坝址，断断裂带顶界界面纵波速速度20000m/s~22000m/s，其波波速值表现现出节理发发育的断层层影响带性性质。除此此之外，坝坝址区未发发现其他较较大的断层层破碎带，仅仅于钻孔中中发现数条条宽度在5cm~15cmm的陡倾角角规模微小小的断层，对对水工建筑筑物不构成成影响。坝址区基岩地层层呈近水平平产出，主主要发育二二组陡倾角角节理，节节理面多平平直光滑。层层间软弱夹夹层一般不不发育，其其中在船闸闸部位，软软弱夹层较较多，但连连续性较差差，一般宽宽度2cm~4cm，主要要由灰色泥泥夹岩块组组成。b)泥岩工程程地质特征征各枢纽建筑物除除土坝外，均均坐落在白白垩系嫩江江组泥岩上上，为一套套湖相沉积积地层，层层理发育，易易于沿层理理面分离。矿矿物成分以以次生矿物物石英、方方沸石和粘粘土矿物为为主，其中中粘土矿物物以伊利石石和混合层层型的蒙脱脱石-伊利石为为主。通过过点荷载强强度试验，按15天强度计算，径向强度约降低了45%，轴向强度约降低了19%。在迅速失水条件下数小时内样品表面即出现龟裂现象；在干湿交替条件下，岩石发生崩解破坏。因此，各水工建筑物基础和永久边坡应采取保护措施。枢纽布置第一节坝轴轴线选择一、坝线比选本设计中比较了了两条坝线线，即下坝坝线（Ⅰ线）和上上坝线（Ⅳ线）。上上坝线位于于下坝线上上游1344m。两条坝线相距较较近，地形形、地质条条件基本相相同，左坝坝肩均为上上更新统细细砂及粗砂砂，都存在在绕坝渗漏漏问题；右右坝肩均为为嫩江组泥泥岩陡坡，属属弱~微透水岩岩体，都不不存在绕坝坝渗漏问题题，但下坝坝线右坝肩肩坡顶高程程在1588m左右，上上坝线右坝坝肩坡顶高高程约为165mm~1733m，下坝坝线可减少少右坝肩和和坝顶公路路接入段的的明挖工程程量。两条坝线土坝段段均坐落于于第四系全全新统冲洪洪积砂层上上，都存在在坝基渗漏漏、渗透稳稳定和基坑坑排水问题题，都有xxx断裂带带在坝下通通过。两坝坝线其他枢枢纽建筑物物部位基岩岩均为嫩江江组泥岩，岩岩体的完整整性、渗透透性和风化化状态等条条件基本一一致，仅上上坝线船闸闸部位存在在f66-11、f66-22、f141--1三条小小断层，将将对船闸基基坑边坡构构成不利影影响。综上所述，下坝坝线的工程程地质条件件略优于上上坝线，故故选则下坝坝线为坝轴轴线。二、各水工建筑物工工程地质条条件a）土坝坝段土坝坐落于松散散地层上，主主要工程地地质问题为为坝基砂性性土的震动动液化问题题和坝基渗渗漏、绕坝坝渗漏问题题及其渗透透稳定问题题。建议设设计时采取取适当的防防渗加固措措施，基岩岩部分桩号号0+000m~0++330mm垂直防渗渗处理深度度基岩面以以下3m，0+3330m~11+9911.42mm段基岩面面以下166m。b）混凝土重力坝坝段和二十十八孔泄洪洪闸混凝土重力坝段段和二十八八孔泄洪闸闸布置在河河漫滩南部部、右侧河河床和江心心洲左半部部，覆盖层层厚4.50mm~10.60m，岩性性主要为级级配不良细细砂、级配配不良中砂砂、级配不不良粗砂，均均呈松散~稍密状态态，且厚度度分布不均均。基岩为为白垩系泥泥岩，岩面面高程在1102.88m~103.7m，表部强强风化带岩岩体厚度0.0m~~2.5m，岩石破破碎，且已已大部变色色。设计坝、闸建基基高程1000.5mm，坐落于于弱风化泥泥岩下部，岩岩体质量多多为Ⅳ类，属中中等透水岩岩体，厚度度8m~~12m，其其下为弱~微透水岩岩体，建议议防渗处理理深度133m~14m。c）发电厂房发电厂房位于江江心洲右半半部，江心心洲地面高高程在112m~113m。覆盖层层厚10.80m~111.90m，岩性性主要为级级配不良细细砂和级配配不良粗砂砂，均呈松松散~稍密状态态。建基高高程91..5m，坐落于于微风化~新鲜带泥泥岩内，岩岩体质量为为Ⅳ类，基坑坑周围岩体体为中等透透水岩体，应应注意基坑坑排水。厂厂房段基岩岩属微透水水岩体，可可不进行垂垂直防渗处处理。d）十孔泄洪闸十孔泄洪闸布置置在江心洲洲右侧河床床上，地面面高程在1104.442m~1106.661m。覆覆盖层厚1.50mm~3.665m，岩岩性主要为为级配不良良细砂和级级配不良中中砂，均呈呈松散~稍密状态态。基岩为为白垩系泥泥岩，岩面面高程在1102.76m~103.21m，表部岩岩体呈中等等风化状态态。设计十孔泄洪闸闸建基高程程101..0m，坐落于于弱风化带带泥岩内，岩岩体质量多多为Ⅳ类，岩基基属弱透水水岩体，弱弱透水岩体体厚度5m~10mm，透水率率5.1LLu~8..0Lu，其其下为微透透水岩体，建建议防渗处处理深度111m~12m。e）船闸船闸由上、下闸闸首和闸室室构成，上上、下闸首首建基高程程98.55m，闸室建建基高程1100.33m，均坐落落于中等风风化~微风化泥泥岩上，岩岩体较完整整，强度低低，岩体质质量为Ⅳ类。闸基以下10mm~15m范围围内，属弱弱~中等透水水岩体，渗渗透系数建建议值k==0.3m/dd~0.6mm/d。坝轴轴线上船闸闸及右岸连连接段岩基基属弱透水水岩体，厚厚度5m~10mm，透水率率5.1LLu~8..0Lu，其其下为微透透水岩体，建建议防渗处处理深度111m~12m。第二节枢纽纽总体布置置一、工程等别和标准准xx干流xx航航电枢纽工工程为大（1）型工程程，工程等等别为一等等。洪水标标准为100年一遇洪洪水设计，300年一遇洪洪水校核。主要建筑物有船船闸、泄洪洪闸、河床床式水电站站、土坝、过过坝公路（桥桥）等。船船闸上闸首首按1级水工建建筑物设计计，下闸首首、闸室按按2级水工建建筑物设计计，导航墙墙、靠船墩墩、隔流堤堤按3级水工建建筑物设计计。泄洪闸闸、河床式式水电站、土土坝等级别别为2级。地震基本烈度为为6度，主要要建筑物设设计烈度为为6度。二、枢纽总体布置1、枢纽总布置方案案比选本设计以满足通通航要求为为原则，按按船闸和河河床式水电电站可能布布置的位置置，对以下下的枢纽布布置方案一一、方案二二进行比较较。方案一：船闸布布置在xxx干流主河河道右叉右右岸侧，河河床式水电电站紧挨船船闸布置，河河床式水电电站左侧依依次为40孔泄洪闸闸、砼过渡渡坝段、土土坝及坝上上公路（桥桥）等。方案二：船闸布布置在xxx干流主河河道右叉右右岸侧，船船闸左侧为为10孔泄洪闸闸，河床式式水电站布布置在江心心岛上，河河床式水电电站左侧依依次为30孔泄洪闸闸、砼过渡渡坝段、土土坝及坝上上公路（桥桥）等。船闸、泄洪闸、砼砼过渡坝段段和土坝及及坝上公路路（桥）等等的结构布布置以及枢枢纽地基处处理两方案案相同。从枢纽整体水工工模型试验验看，方案案二的泄流流能力和通通航水流条条件、水流流流态均好好于方案一一。从枢纽纽布置整体体协调性来来看，方案案一比方案案二布置拥拥挤，与周周围环境协协调不好。综合上述分析，选选方案二为为最后枢纽纽布置方案案。2、推荐的枢纽总平平面布置通过对比选确定定的xx航电枢枢纽布置进进一步优化化设计，推推荐方案的的枢纽总平平面布置从从右至左为为：船闸、10孔泄洪闸闸、河床式式水电站、28孔泄洪闸闸、砼过渡渡坝段、土土坝及坝上上公路（桥桥）等，坝坝线全长33249..78m。a）船闸本布置为平面布布置比选后后的推荐方方案，在工工可推荐方方案的基础础上进行了了优化，船船闸布置在在xx干流主主河道右叉叉右岸侧，上上闸首作为为枢纽挡水水建筑物的的一部分，上上闸首顶高高程同坝顶顶高程。闸闸室净宽228.00mm，闸室长长180..00m。船船闸上、下下游引航道道采用不对对称布置型型式，船舶舶进出闸方方式为曲线线进闸，直直线出闸。引引航道底宽宽78.000m，直直线段长4450.000m，其其中导航段段兼调顺段段270..00m，停停泊段1880.000m。上下下游引航道道与泄洪闸闸之间均设设隔流堤，上上下游各6650.000m，避避免泄流时时影响通航航。b）泄洪闸结合河道在该断断面分为左左右两汊的的地形，泄泄洪闸分两两组分别布布置在右汊汊左岸、左左汊及左岸岸滩地，即即河床式水水电站的两两侧，船闸闸和河床式式水电站之之间布置10孔，河床床式水电站站左侧布置置28孔。1）右汊左岸100孔泄洪闸闸右汊左岸10孔孔泄洪闸，每每孔净宽220.000m，堰顶顶高程1006.000m，堰型型为折线堰堰。中墩宽宽3.000m，底长长33.990m，顶顶长43..30m，右右边墩宽44.00mm，底长333.90mm，顶长433.30mm，左边墩墩宽7.000m，底底长33..90m，顶顶长43..30m，兼兼作厂房环环厂公路；；闸墩顶高高程为1221.500m。闸室室长33..90m；；工作为弧弧门，检修修门为平板板钢闸门。闸闸室上部设设交通桥、电电缆廊道和和门机轨道道，交通桥桥总宽122.00mm。泄洪闸闸的消能工工为底流消消能，长440.000m，厚1.000m，布布置φ28的锚筋，间间、排距为为2.0mm，深入岩岩石8.550m。左左导流墙利利用厂房的的边墙，右右导流墙利利用泄洪闸闸与船闸的的连接墙。2）左汊及左岸滩滩地28孔泄洪闸闸左汊及左岸滩地地28孔泄洪闸闸，每孔净净宽20..00m，堰堰顶高程1107.000m，堰堰型为折线线堰。中墩墩宽3.000m，底底长33..90m，顶顶长43..30m，左左右边墩均均宽4.000m，底底长33..90m，顶顶长43..30m；；闸墩顶高高程为1221.500m。闸室室长33..90m；；工作为弧弧门，检修修门为平板板钢闸门。闸闸室上部设设交通桥、电电缆廊道和和门机轨道道，交通桥桥总宽122.00mm。泄洪闸闸的消能工工位戽式底底流消能，长长11.449m，厚厚1.000m，布置φ28的锚筋，间间、排距为为2.0mm，深入岩岩石8.550m。右右导流墙利利用厂房的的边墙，左左导流墙接接边墩，长长11.449m，墙墙顶高程为为121..50m。为了不影响泄流流，江心岛岛及江心岛岛两侧的泄泄洪闸上、下下游地面开开挖至1008.000m高程；；左侧滩地地的泄洪闸闸上、下游游地面开挖挖至1088.00mm高程，上上游开挖长长度约1000.000m，下游游开挖长度度约3000.00mm。c）河床式水电站站河床式水电站布布置在江心心岛上，左左右与泄洪洪闸相连，主主要建筑物物由拦沙坎坎、引水渠渠、电站厂厂房、交通通桥、尾水水渠及开关关站组成。电电站厂房内内装有六台台贯流式灯灯泡机组，单单机容量111MW，总总装机容量量66MW。厂厂房基础建建基面高程程约为911.0m左右右，座落在在弱风化泥泥岩下部，强强度较高，透透水性微弱弱，地基抗抗压抗滑稳稳定性较好好。厂房为为挡水坝段段的一部分分，采用钢钢筋混凝土土封闭式结结构，厂房房纵轴线与与坝轴线平平行，方位位角为NW3552°477′1″，与主河河道流向夹夹角约30°，尾水渠渠略向右侧侧转弯，即即可与主河河道平顺衔衔接。厂房房沿水流方方向依次布布置进水操操作平台、主主机间及安安装间、交交通桥、尾尾水操作平平台和尾水水渠。生产产副厂房布布置在主机机间下游侧侧交通桥下下层。开关关站采用GGIS与出出线场结合合的方式，两两台主变压压器和GIIS布置在在安装间下下游侧。考考虑大件设设备的运输输、安装及及检修，在在高程1221.500m坝顶平平面设置一一台跨度为为24.00m，起重重量为2×10000kNN双向门机机。厂外交通为除有有xx航运之之外，其公公路右岸可可由哈尔滨滨市经居仁仁镇、满井井乡到达坝坝址，左岸岸可由哈尔尔滨经呼兰兰至杨林乡乡到达坝址址，再经坝坝（闸）上上公路（桥桥），进入入厂区。为了满足消防和和交通的需需要，在安安装间侧沿沿导流墙设设一条宽度度6.0m道路，可可直接由公公路桥通过过厂房屋顶顶进入厂区区，在高程程110..20m从从厂房下游游侧进入厂厂内；在#1机组断端端部设一条条宽度为77.0m道道路与尾水水平台相接接，使得在在厂房周围围形成环形形通道。考虑主变压器进进厂检修，在在安装场设设置一“L”型主变搬搬运道。在在安装间下下游侧主变变搬运道对对应位置设设置一进厂厂大门，门门口尺寸为为(宽×高)6.00×5.55m。d）砼过渡坝段在泄洪闸与土坝坝之间设448.000m长重力力式挡水坝坝段，分两两个坝段，上上游为直坡坡，下游坡坡比为1：0.7，坝顶宽宽12.000m，坝坝顶高程为为121..50m，坝坝后为出线线场和回车车场；坝前前为门库。坝坝基位于泥泥岩的强风风化带下限限。e）土坝土坝布置在左岸岸滩地上，全全长19559.700m，为粘粘土均质坝坝。坝顶高高程1211.50mm，坝顶宽宽度12m，最大坝坝高14..20m，上上、下游坡坡均为单级级坡，坡比比1：3.0。考考虑土坝在在设计洪水水位及校核核洪水位工工况下上、下下游水头差差相差不大大，土坝上上、下游均均设混凝土土板护坡，其其中上游护护坡厚度225cm，下游游护坡厚度度20cm，护坡坡下设碎石石垫层300cm。考虑风浪及防冻冻要求，粘粘土填筑区区顶高程为为119..30m，顶顶宽12..0m，顶顶轴线与坝坝轴线重合合，上下游游边坡均为为1：3.0。粘土心心墙两侧设设50cm厚中粗砂砂反滤过渡渡带，反滤滤过渡带外外坝壳保护护料为级配配碎石。为便于排水，防防止浸润线线出逸处渗渗透变形和和冰冻破坏坏，同时防防止泄洪洪洪水对坝脚脚淘刷，坝坝下游坡设设贴坡排水水，贴坡排排水顶高程程除背江段段为1100.00m外，其余余均为1114.000m，顶宽宽为2.55m，以1：4坡向下游游坝脚。坝顶设交通公路路，与闸上上交通桥连连接，交通通公路按22级公路设设计，路面面为沥青混混凝土路面面，厚度110cm。基层层为半刚性性，上基层层为6%水泥稳定定砂砾石整整平层，最最小厚度115cm、下下基层为5%水泥稳定定砂砾石层层15cmm；坝上公公路行车道道与路肩之之间设有路路缘石，上上设防护栏栏杆。坝上上公路设有有照明设施施。土坝位于河漫滩滩区，坝基基座落于级级配不良细细、中、粗粗砂层，其其透水性属属中等透水水—强透水，下下伏白垩系系泥岩，为为强风化—弱风化，属属微透水—中等透水水。坝基防防渗采用混混凝土防渗渗墙。混凝凝土防渗墙墙位于坝轴轴线上游66m处。防防渗墙顶插插入粘土均均质坝内22.0m，底底部嵌入泥泥岩强风化化层内1..0m，遇构造造破碎带嵌嵌入2.00m。防渗渗墙厚度为为40cm。根据据土工试验验成果，坝坝基级配不不良中、细细砂相对密密度较低，较较松散，同同时该地区区地下水较较丰富，级级配不良中中、细砂长长期处于饱饱和状态，存存在液化可可能性。而而本工程作作为大（Ⅰ）型工程程，工程等等别为一等等，其下游游有通河、依依兰等重要要城镇，同同时作为哈哈尔滨市五五环路的坝坝顶公路又又属于生命命线工程，为为此应对松松散地基进进行加密处处理。设计计采用振冲冲加固处理理方法。处处理范围为为土坝上、下下游坝脚以以外各三排排，上、下下游坝脚以以内各7排，共计10排。振冲冲深度根据据坝基地质质、地层条条件确定。f）岩基处理船闸上闸、泄洪洪闸首先进进行固结灌灌浆，然后后帷幕灌浆浆；发电厂厂房基岩只只进行固结结灌浆；土土坝基岩只只进行帷幕幕灌浆。固固结灌浆排排距和孔距距为3.000m，船船闸上闸首首孔深8..00m，发发电厂房、泄泄洪闸基岩岩孔深5..00m。帷帷幕灌浆采采用单排，孔孔距为2..00m，防防渗帷幕体体透水率的的控制标准准为不大于于5Lu，10孔泄洪闸闸和船闸及及与坝肩连连接段自建建基高程起起防渗处理理深度11.000m~12.000m；28孔泄洪闸闸坝段自建建基高程起起防渗处理理深度13.000m~14.000m；发电厂厂房及右坝坝肩不做防防渗处理；；土坝段桩桩号0+000~0+3330自基岩面面起防渗处处理深度33.00mm，桩号0+3330~1++959..70自基岩面面起防渗处处理深度116.000m。第三章坝工设设计第一节设计计依据一、水文本设计确定泄水水闸及其下下游消能防防冲设施、混混凝土过渡渡坝段、土土坝的建筑筑物级别为2级，设计计洪水标准准为1000年一遇，校校核洪水标标准为300年一遇。设设计洪水水水位1177.38m，最大泄泄量183335m3/s，相应应下游设计计洪水水位位117..02m；校核洪洪水水位1118.000m，最大大泄量222704mm3/s，相应应下游校核核洪水水位位117..54m。二、地质a）地形条件坝址处河谷呈不不对称的“U”字型，左左岸较缓，坡坡度约20°左右，为为高平原前前缘斜坡，土土坝段处在在河床左侧侧的漫滩，地地面高程在在111..6m~1113.99m，地形形较平坦，相相对高差在在1m~3mm，沼泽湿湿地、牛轭轭湖、砂丘丘、砂垄发发育，河道道迂回曲折折，江心洲洲、边滩较较多，在漫漫滩上发育育有北（汊汊）江，宽宽度在700m左右。b）工程地质条件件选定坝址位于田田家堡河段段。坝址区区地层主要要为第四系系和白垩系系，右汊堆堆积物较薄薄，主要是是级配不良良中细砂和和含砂低液液限粘土，左左汊堆积物物稍厚，主主要是粘土土质细砂，含含细粘土细细砂，级配配不良中、粗粗砂。河滩滩地堆积物物较厚，主主要是有机机质土，粉粉土质细砂砂，含细粒粒土细砂，含含砂低液限限粘土和级级配不良中中、粗砂。河河床下部基基础均为泥泥岩，呈灰灰色及紫红红色，泥质质胶结，岩岩面高程在在102m左右，全全强风化厚厚度在1～3m。具体地地层岩性见见工程地质质报告。c）地质构造及区区域稳定性性xx断裂可能穿穿过坝址，但但其隐伏在在第四系之之下，坝址址处大面积积被第四系系覆盖，根根据物探解解译资料，在在桩号1+2550~1++500处基岩波波速较低，在在18000m/ss~19900m//s，而土坝坝段其他部部位基岩波波速在20000mm/s~~22000m/s，推测该该部位可能能是构造破破碎带。d）水文地质条件件土坝段地下水主主要为河漫漫滩区的第第四系松散散层孔隙潜潜水，含水水层岩性为为级配不良良细砂、中中砂、粗砂砂等，属中中等~强透水层层，水量较较丰富，勘勘探期间漫漫滩区地下下水埋深在在1.500m~3..00m，地地下水水位位在109..20m~~111..50m。主主要接受大大气降水补补给和侧向向径流补给给，以蒸发发和径流的的形式排泄泄，与地表表水水力联联系密切。e）各层土的物理理力学性质质：各层土的颗分成成果见表8.4－4，各层土土的物理力力学性质指指标见表8.4－5，白垩系系泥岩的物物理力学指指标见表8.4－6。表8.4－4各层土的的颗粒分析析成果统计计表层号岩性名称统计组数颗粒组成百分数数（粒径以以mm计）砾粒砂粒粉粒粘粒粗细粗中细60~2020~22~0.50.5~0.250.25~0.0750.075~0.050.05~0.005<0.005①低液限粘土0.213.622.744.319.2②级配不良细砂90.85.0③级配不良细砂221.17.718.469.92.9④级配不良中砂88.027.331.632.01.1⑤级配不良粗砂923.529.819.326.41.0⑥低液限粘土132.064.04.0⑦含细粒土细砂28.782.39.0⑧级配不良细砂813.323.360.03.4⑨级配不良中砂222.741.833.52.0⑩级配良好粗砂415.047.518.418.01.1表8.4－5各层土的的物理力学学试验成果果统计表层号岩性名称统计组数含水率湿密度干密度比重孔隙比饱和度孔隙度液限塑限塑性指数液性指数垂直渗透系数饱和固结饱、固、快压缩系数压缩模量凝聚力内摩擦角组%g/cm3%%%%cm/sMPa-1MPakPa度①低液限粘土624.31.931.572.680.758894330.117.812.30.541.51×100-60.1949.9037.721.0②级配不良细砂92.67③级配不良细砂222.66④级配不良中砂82.65⑤级配不良粗砂92.65⑥低液限粘土111.21.931.742.660.530563525.516.39.2<02.34×100-60.1609.7037.321.6⑦含细粒土细砂22.67⑧级配不良细砂82.66⑨级配不良中砂22.66⑩级配良好粗砂42.65]表8.4－6泥岩的物物理力学指指标统计表表岩性名称取样深度试验组数容重比重单向抗压强度软化系数弹性模数自然状态饱和状态自然状态饱和状态弹性模量泊桑比平均值波动范围平均值波动范围m~m组g/cm3MPaMpa泥岩13.98~188.5311.851.972.6~5.000.6522.20~224.000922.316.412.3~200.50.745.60×10030.34第二节坝型型比选一、坝型比选根据坝址区的地地形、地质质及当地天天然建筑材材料的分布布、储量、物物理力学特特性和施工工、运用及及坝基处理理等条件，并并考虑到利利用电站、船船闸、泄洪洪闸等建筑筑物开挖料料的可能性性来选定坝坝型。初选粘土均质坝坝、土质防防渗体分区区坝（粘土土心墙砂壳壳坝）、沥沥青心墙砂砂壳坝及砼砼防渗墙砂砂壳坝4个坝型进进行方案比比较。坝基基防渗处理理为混凝土土截渗墙方方案，对于于以上4种坝型均均适用，因因此，基础础防渗均采采用混凝土土截渗墙方方案进行坝坝型方案比比较。从施施工、投资资等方面综综合分析，选选择粘土均均质坝为本本设计坝型型。二、选定方案土土坝布置土坝布置在左岸岸滩地上，全全长19559.700m，为粘粘土均质坝坝。坝顶高高程1211.50mm，坝顶宽宽度12m，最大坝坝高14..20m，上上、下游坡坡均为单级级坡，坡比比1：3.0。考考虑土坝在在设计洪水水位及校核核洪水位工工况下上、下下游水头差差相差不大大，土坝上上、下游均均设混凝土土板护坡，其其中上游护护坡厚度225cm，下游游护坡厚度度20cm，护坡坡下设碎石石垫层300cm。考虑风浪及防冻冻要求，粘粘土填筑区区顶高程为为119..30m，顶顶宽12..0m，顶顶轴线与坝坝轴线重合合，上下游游边坡均为为1：3.0。粘土心心墙两侧设设50cm厚中粗砂砂反滤过渡渡带，反滤滤过渡带外外坝壳保护护料为级配配碎石。为便于排水，防防止浸润线线出逸处渗渗透变形和和冰冻破坏坏，同时防防止泄洪洪洪水对坝脚脚淘刷，坝坝下游坡设设贴坡排水水，贴坡排排水顶高程程除背江段段为1100.00m外，其余余均为1114.000m，顶宽宽为2.55m，以1：4坡向下游游坝脚。坝顶设交通公路路，与闸上上交通桥连连接，交通通公路按22级公路设设计，路面面为沥青混混凝土路面面，厚度110cm。坝顶顶公路利用用坝身作路路基，行车车道宽度99.0m，双双向坡均为为1.5％；两侧侧路肩宽度度均为1..5m，坡坡比3%。基层为为半刚性，上上基层为6％水泥稳稳定砂砾石石整平层，最最小厚度115cm、下下基层为5%水泥稳定定砂砾石层层15cmm；路肩上上层设100cm砂土土改善罩面面。坝上公公路行车道道与路肩之之间设有路路缘石，上上设防护栏栏杆。坝上上公路设有有照明设施施。土坝位于河漫滩滩区，坝基基座落于级级配不良细细、中、粗粗砂层，其其透水性属属中等透水水—强透水，下下伏白垩系系泥岩，为为强风化—弱风化，属属微透水—中等透水水。坝基防防渗采用混混凝土防渗渗墙。混凝凝土防渗墙墙位于坝轴轴线上游66m处。防防渗墙顶插插入粘土均均质坝内22.0m，底底部嵌入泥泥岩强风化化层内1..0m，遇构造造破碎带嵌嵌入2.00m。防渗渗墙厚度为为40cm。根据据土工试验验成果，坝坝基级配不不良中、细细砂相对密密度较低，较较松散，同同时该地区区地下水较较丰富，级级配不良中中、细砂长长期处于饱饱和状态，存存在液化可可能性。而而本工程作作为大（Ⅰ）型工程程，工程等等别为一等等，其下游游有通河、依依兰等重要要城镇，同同时作为哈哈尔滨市五五环路的坝坝顶公路又又属于生命命线工程，为为此应对松松散地基进进行加密处处理。设计计采用振冲冲加固处理理方法。处处理范围为为土坝上、下下游坝脚以以外各三排排，上、下下游坝脚以以内各7排，共计10排。振冲冲深度根据据坝基地质质、地层条条件确定。第三节坝体体结构设计计根据上述的坝型型比较成果果，坝型采采用均质土土坝坝型。a）坝顶高程的确确定1）风速风速采用宾县气气象台1973年～1999年5月～10月实测风风速进行统统计。其结结果见表8.4-7。宾县气象台风标标距地面高高度为8..0m，风标高高度修正系系数为HZ=1.004，修正值值见表8.4-7。考虑气象台站隐隐蔽情况及及气象台站站所在地的的地形高低低取K1·K2=1.11×1.66＝1.76，求得库库面风速，见见表8.4--7。表8.4-7库面风速风向单位NSWWSWWWNWNWNNW气象台风速m/s6.010.158.729.749.798.088.19修正后风速m/s6.2410.569.0710.1310.188.408.52库面风速m/s11.1316.4314.6615.8115.9113.8313.94计算风速设计情情况取库面面风速的1.5倍，校核核情况取库库面风速的的1.0倍。2）风区长度风区长度采用等等效风区长长度，其中中对坝顶高高程影响最最大的风向向为WNW方向。3）风区内水域平平均水深HHm沿风向作作出地形剖剖面图求得得，计算水水位与相应应设计情况况下的静水水位一致。4）波浪的平均波波高和平均均波周期采采用莆田实实验站公式式计算：式中：hm—平平均波高，（m）；Tm—平均波周期，（s）；W—计算风速，（mm/s）；D—风区长度，（mm）；Hm—水域平均水深，（m）；g—重力加速度（mm/s2）。平均波长按下式式计算：对于深水波，既既当Hm≥0.5Lm公式可简简化成下式式。式中：Lm———平均波长长，(m);H——坝迎水面前水深深，(m)。5）风壅水面高度度按下式计计算：式中：e—计算算点处的风风壅水面高高度，(m)；D—风区长度，(mm)；K—综合摩阻系数，取取K=3.6××10-66；β—计算风向与坝轴轴线法线的的夹角，((°)。6）正向来波的平平均波浪爬爬高按下式式计算：式中：Rm—平平均波浪爬爬高，(m)；KΔ—斜坡的糙率渗透透系数，砼砼板护坡取取KΔ=0.990；KW—经验系数；m—单坡的坡度系数数。1～3级坝设计波浪爬爬高值应采采用累计频频率为1%的爬高值值R1%。7）坝顶在静水位位以上的超超高值按下下式计算：：式中：y—坝顶顶超高，(m)；R—最大波浪在坝坡坡上的爬高高，(m)；A—安全加高，(mm)。设计坝体断面为为：坝顶宽宽度为12m，上游边边坡为1：3.0，上游边边坡采用砼砼板护砌。土土坝坝顶超超高由WNW风向控制制，计算成成果详见表表8.4--8。表8.4-8坝顶超高高计算成果果表计算情情况风浪要素WNW风向单位设计洪水校核洪水计算静水位m117.38118.00吹程m85098524计算风速m/s23.8715.91平均波浪高度m0.730.52平均波浪周期s3.793.20平均波浪长度m21.5415.88风壅水面高度m0.180.07波浪平均爬高m1.370.87累积波浪爬高((p=1%%)m2.851.94安全加高m1.00.7坝顶超高m4.032.71计算坝顶高程m121.41120.71由计算可知，坝坝顶高程由由设计洪水水位控制，计计算坝顶高高程为1221.411m，设计计取为1221.500m。b）坝体结构设计计土坝位于左岸滩滩地上，全全长19990.422m，为粘粘土均质坝坝。1）断面设计：均均质坝坝顶顶高程1221.500m，坝顶宽宽度12m，最大坝坝高14..20m，上上、下游坡坡均为单级级坡，坡比比1：3.0。坝轴线与粘土填填筑区顶轴轴线重合，粘粘土填筑区区顶宽122.0m，顶顶高程为1119.330m，与与坝顶高差差2.2mm，满足本本地区最大大冻土深度度2.055m的要求求，上下游游边坡均为为1：3.0。土坝上、下游均均设砼板护护坡，其中中上游坡厚厚度为255cm，下游游坡厚度为为20cm，砼板板下设碎石石垫层300cm。粘土土心墙两侧侧设0.550m厚中中粗砂反滤滤过渡带，反反滤过渡带带外坝壳料料为级配碎碎石。为便于排水，防防止浸润线线出逸处渗渗透变形和和冰冻破坏坏，同时防防止泄洪洪洪水对坝脚脚淘刷，坝坝下游坡设设贴坡排水水，贴坡排排水顶高程程除背江段段为1100.00m外，其余余均为1114.000m，顶宽宽为2.55m，以1：4坡向下游游坝脚。坝顶设交通公路路，交通公公路按2级公路设设计，与规规划的哈尔尔滨市五环环路相接，坝坝顶路面为为沥青混凝凝土路面。2）护坡设计：护坡型式比较护坡型式的不同同影响到坝坝顶高程的的不同，将将直接影响响坝体的投投资。本次次设计比较较了混凝土土板护坡及及干砌块石石护坡两种种型式。混凝土板护坡布布置见上述述，砌石护护坡方案为为：通过计计算复核，上上、下游砌砌石厚度均均为40ccm，垫层层布置同混混凝土板护护坡。护坡坡型式比较较工程量及及投资见表表8.4－9。表8.4-9护坡型式式比较土坝坝工程量及及主要工程程项目投资资护坡型式式工程项目单位比较单价（元）混凝土板护坡干砌块石护坡1、坝顶高程m121.50121.102、工程量（1）粘土填筑m335613715613715（2）反滤过渡带m31606361663616（3）坝壳碎石料m345180242161994（4）混凝土板护坡坡m346724315（5）干砌石护坡m323047096（6）护坡垫层m31453839738397（7）土方开挖m31013584183654、工程造价（工工程直接费费）万元5627.85553.2由上表可见，砌砌石护坡与与混凝土板板护坡工程程投资相差差不大。但但由于坝址址附近缺乏乏块石料，护护坡所需块块石料需外外运，而xxx采石场场及少陵山山采石场距距坝址较远远且交通不不便利，上上述两采石石场主要供供应哈尔滨滨市、绥化化市、呼兰兰县及巴彦彦县建筑材材料市场，料料源供应及及价格波动动都将影响响施工进度度。同时上上述两采石石场所生产产的块石块块径较小，抗抗老化能力力较差，而而护坡厚度度较厚需双双层砌石进进而增加了了施工难度度及工期。因因此在两方方案经济性性相差不大大的基础上上，考虑材材料、施工工及美观等等方面因素素，护坡型型式采用混混凝土板护护坡。护坡计算按照《碾压式土土石坝设计计规范》SL2774-20001进行设计计。护坡砼板厚度按按下式计算算：式中：—系数，对于整体体式大块护护面板取为为＝1.0；b—沿波向板长（mm）；—混凝土容重（kkN/m3）,=24kN/m3；—水的容重（kNN/mm3）；=10kN//m33；m—坝坡坡率，m＝＝3.0；—波浪长度（m）；；hp—设计波浪高度（m），设计计波浪高度度取累计概概率p=1%的波浪高高度h1%。选取典型断面进进行护坡厚厚度计算，计计算成果详详见表8.4－10。表8.4－10护坡计算算成果表项目平均波高累积频率波高波浪长度护坡厚度单位mmmm设计0.731.6821.540.196校核0.521.2015.880.126根据计算成果，考考虑冰冻要要求，选取取上游护坡坡厚度为225cm，下下游护坡厚厚度20ccm，强度度等级为C20,抗冻标号F200。护坡砼砼板分缝尺尺寸为2mm×2m，分缝缝材料取为为三毡四油油，护坡下下设碎石垫垫层30ccm。3）坝顶结构设计计土坝坝顶宽度为为12.00m，上设设交通公路路，坝上交交通公路全全长19990.422m，按2级公路设设计，与闸闸上交通桥桥连接。坝坝上公路利利用坝身作作路基，计计算行车速速度80kkm/h，其其中行车道道宽度9..0m，双双向坡均为为1.5％；两侧侧路肩宽度度均为1..5m，坡坡比3％。坝顶顶路面为AC－13Ⅰ型沥青混混凝土路面面，厚度110cm，采用用重交通道道路沥青AH－110，路面石石料采用洁洁净、强度度高的花岗岗岩，沥青青粘附等级级4级；基层层为半刚性性，上基层层为6％水泥稳稳定砂砾石石整平层，最最小厚度115cm、下下基层为5％水泥稳稳定砂砾石石层15ccm，路面面基层用水水泥为425#普通硅酸酸盐水泥；；路肩上层层设10ccm砂土改改善罩面。坝上公路行车道道与路肩之之间设有路路缘石，上上设防护栏栏杆。路缘缘石每355m设一排排水口。坝顶迎水面侧每每50m设一一照明灯。灯灯座为500cm×50cmm×100ccm的砼基基座，在砼砼基座内设设预埋件。沿沿照明一侧侧坝肩部分分埋设电缆缆沟。c）坝料设计（1）粘土料设计根据坝体断面设设计，均质质坝粘土料料填筑总方方量为600.2万m3。坝址区区内粘土料料储量丰富富，所选料料场位于xxx北岸田田堡村以北北杨林至田田堡村公路路东侧，距距坝址左端端点约5kkm，有田田堡村至xxx左岸滩滩地的土路路自料场附附近通至坝坝址附近，雨雨季无法通通行，需要要修建临时时道路。料料场占地面面积为48×1004m2，占地类类型为旱田田。料场为为河谷左岸岸的高平原原，地面高高程在122mm~1655m，岩性性自上而下下主要有①有机质土土：黑褐色色，含大量量有机质，为为耕植层，厚厚0.300m左右，为为剥离层；；②低液限粘粘土：黄褐褐色，湿，粘粘粉粒含量量较高，厚厚1.500m~4..70m，为为本料场的的有用层。③级配不良良细砂：黄黄褐色，湿湿，松散，厚厚度不详，分分布在②层之下，为为无用层。本料场地形起伏伏较大，剥剥离层平均均厚0.550m，弃弃土量为25×1004m3，有用层层平均厚33.88mm，储量为186..4×1004m3，可以满满足工程建建设的需要要。储量计计算成果见见表8.4－11。表8.4－11储量计算算成果表（平平均厚度法法）勘探点数量剥离层厚度剥离层平均厚度有用层厚度有用层平均厚度面积剥离层体积有用层储量mmmm104m2104m3104m3500.500.501.3~4...503.884824.8186.4粘土料场土的土土工试验成成果见表88.4－12。表8.4－12粘土料场场土的土工工试验成果果统计表统计项目天然状态下土的的物理性指指标液限塑限塑性指数液性指数颗粒组成（%）控制密度控制状态下土的的力学性指指标击实试验可溶盐含量有机质含量含水率湿密度干密度比重孔隙比饱和度孔隙度砂粒粉粒粘粒垂直渗透系数固结试验抗剪强度最大干密度最优含水率中细(饱和)(饱·固·快)粒径以mm计压缩系数压缩模量凝聚力内摩擦角ωρρdGsesrnωLωpIPIL0.5-0.250.25-0.0750.075-0.050.05-0.005<0.005ρ控Kvav(1～3))Escφρdmaxω%g/cm3%%%g/cm3cm/sMPa-1MPakPa度g/cm3%%%统计组数252525252525252525252515151515151515151515平均值24.31.941.562.7029.619.310.35.05.549.440.11.686.05×100-70.17210.2015.820.41.7116.30.00590.43最大值29.32.061.712.7233.451.48×100-60.24516.5828.923.11.7918.40.01120.57最小值20.11.801.462.6926.721.36×100-70.0956.778.617.71.6514.10.00360.30注：控制密度为为最大干密密度的0.98倍，天然然状态下土土的物理性性指标统计计组数为25组，其它它各项试验验指标的统统计组数为为15组。本料场土的各项项试验指标标除粘粒含含量和含水水率偏高外外其他各项项指标均能能满足均质质坝土料的的质量要求求，可以用用作均质坝坝的筑坝土土料。施工工中应加强强质量控制制，严格控控制填筑时时粘土含水水量，避免免出现碾压压不密实，以以确保坝体体安全运行行。根据《碾压式土土石坝设计计规范》（SL2774-20001），含砾砾和不含砾砾的粘性土土的填筑标标准应以压压实度和最最优含水量量作为设计计控制标准准。本工程程土坝为二二级建筑物物，设计压压实度98%。从粘土土料场击实实试验看，其其最大干密密度为（1.65－1.79）g/cmm3，平均最最大干密度度，最优含含水量为14.1％－18.8％，平均均最优含水水量，土料料平均塑限限为19.3％，比高3％，而土土料平均天天然含水量量偏高，比比平均塑限限高5％，比高8%。如果采采用挖沟、适适当晾晒以以降低天然然含水量的的措施，势势必产生增增加