渭河紧水滩水电站挡水建筑物初步设计.docx

渭河紧水滩水电站挡水建筑物初步设计目录摘 要： 4第一章 基本资料 51.1工程背景 51.2水文资料 51.2.1径流量 51.2.2 洪水 61.2.3 泥沙 61.3工程地质 61.4工程任务和规模 61.4.1工程任务 61.4.2工程规模 61.4.3主要建筑物 71.5 建筑材料 7第二章 工程的总体布置 82.1设计依据 82.2工程总体布置 82.2.1坝轴线选择 82.2.2挡水方案选择 92.2.3坝型 92.3工程总体布置 92.3.1闸坝布置 92.3.2主要建筑物特征值和设计参数 9第三章 冲沙闸设计 133.1冲沙闸的位置 133.2冲沙闸的型式选择 133.3冲沙闸的组成 143.4闸孔尺寸的设计 153.4.1底板高程确定 153.4.2设计流量 153.4.3闸孔尺寸的确定 153.5冲沙闸防渗及排水 163.5.1底板 163.5.2厚度 163.5.3铺盖 163.5.4排水、止水 163.5.5防渗长度验算 173.5.6闸底轮廓布置图 173.6闸室布置 173.6.1闸底板 173.6.2闸墩 173.6.3胸墙 183.6.4闸门和启闭机 183.6.5工作桥、检修便桥 193.6.6闸室的分缝和止水 203.6.7上下游连接建筑 203.7水力计算 203.7.1渗流计算 203.7.2消能防冲设计 213.8闸室稳定计算 243.8.1设计情况及相应荷载组合 243.8.2荷载计算及地基应力计算 25第四章 溢流坝设计 314.1 泄水方式的选择 314.2 溢流坝剖面拟定 314.3消能防冲设计 334.3.1 确定消能形式 334.3.2消力池的设计 344.4溢流坝的荷载组成和稳定计算 374.4.1荷载计算 374.4.2坝体抗滑稳定计算 384.5溢流坝应力分析 38第一章 基本资料1.1工程背景渭河是黄河最大的一级支流，源于甘肃省渭源县的乌鼠山，途经甘肃的陇西、甘谷、天水、自风阁岭进入陕西境内，流经甘肃、宁夏、陕西三省26个县（市），全长818km，总流域面积6.24万km2。

于陕西潼关港口东汇入黄河，是黄河的最大一级支流，也是陕西关中的母亲河陕西境内渭河干流长502km，流域面积3.32万km2，分别占渭河全长和总流域面积的61.4%和53.2%它是关中地区最主要的地表水资源河流 渭河流经甘肃、宁夏、陕西三省（区），甘肃省境内流域面积占林家村以上总面积的87.59%，宁夏占11.07%，陕西境内占1.3%宝鸡峡林家村引水枢纽以上陕西境内渭河干流长70km，平均比降3.5‰，地处深山峡谷，河道蜿蜒曲折，蕴藏着丰富的水能资源，紧水滩是该段渭河干流上的梯级开发中的水电站之一，电站坝址以上控制流域面积是29874.80km2电站工程南靠310国道，北邻陇海铁路对外交通便利、快捷110kv输电线路和10kv供电线路均通过或到达电站区域，电站并网和施工用电方便河道中工程建设所需的石子、砂子储量丰富，可以就近采用，而邻近的山体均为花岗岩，亦可就地开采使用因此，地材价格低，可降低工程造价有线已到达工程所在地附近，通讯工程造价低由于陇海复线和310国道施工时建有大量临设，稍加修整即可使用，也可降低临设费用总之，该水电站的开发建设，经营管理所需的基本条件已经具备随着改革开放的深入发展，经过20多年的建设，当地经济也得到了长足的发展，但与东部、南部省市相比，与全国平均水平相比仍有较大的差距。

在中央西部大开发战略决策感召下，宝鸡市各县（区）、乡各级政府，决心开发当地资源，把资源优势转化为经济优势，确定新的经济增长点，带领群众实现奔小康目标而紧水滩水电站工程就是陈仓区、宝鸡市政府确定的招商引资项目，为该项目的建设提供了多项优惠政策和方便条件1.2水文资料紧水滩枢纽布置在坪头镇上游3.2km的渭河主干流上，在小水河汇入口下游1.8km处电站坝址以上控制流域面积29874.80km2，其下游28Km处有林家村水文站，控制流域面积30661km2，该区间流域面积786.2km2 ，占林家村水文站以上流域面积的2.56%林家村水文站建于1934年，至今已有68年的径流、洪水、泥沙系列资料（1934～2001年）我们可以林家村水文站作为参证站，对紧水滩水电站进行水文分析1.2.1径流量采用水利年（10～9月）对林家村水文站进行径流分析，经径流还原后，用皮-Ⅲ曲线适线再将林家村水文站径流分析成果按面积比拟法折算到紧水滩水电站坝址处，紧水滩水电站径流成果详见表1-1表1-1 年径流成果表站名统计参数各种频率年径流量（亿m3）WCVCS20%30%50%70%80%90%林家村23.70.40.831.127.622.41815.612.6紧水滩23.090.40.830.3026.8921.8317.5415.2012.281.2.2 洪水根据林家村（1944～2001）58年系列洪水资料，加1933年历史调查洪水Q=6890 m3/S，进行频率分析采用皮-Ⅲ型频率曲线目估适线，得出林家村水文站不同频率的洪峰流量，再用面积比拟法换算到紧水滩水电站坝址处，其洪水成果详见表1-2。

表1-2 洪峰流量成果表站名各种频率年径流量（m3）0.1%0.33%0.5%1%2%3.3%10%林家村9782799573786356534646263072紧水滩96147858725162475254454730191.2.3 泥沙林家村水文站每年平均悬移质输沙量为1.5771亿t，推移质输沙量为0.0287亿t1.3工程地质电站工程区域无大的地质构造坝址处河道为砂卵石覆盖层，基岩埋深17～26.7m，其岩性为花岗岩；两坝肩为花岗岩山体，坝基磨擦系数为0.45～0.5该段河谷部宽150~300m，常水河靠右岸发育，宽38~45m，河床高程679~683m，河漫滩表面高程682.31~686.59m，河床漫滩堆积的卵石层厚度13.0~22.1m左坝肩山坡岩石体裸露，坡面倾角40~50度右坝山坡高呈687.0m以下岩体裸露，岸坡陡立，以上为黄土斜坡，坡面角度20度左右，无不良物理地质现象工程区抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.2g建筑场地类别为Ⅱ类1.4工程任务和规模1.4.1工程任务 充分开发利用水能资源,带动当地经济发展；电站所发电量输入国家电网，在增加当地电力电量的同时，电站也取得一定的经济效益。

1.4.2工程规模 紧水滩是座低坝引水式电站，有日调蓄能力电站拦水坝顶高程689.0m，尾水位675.74m，设计水头13.4m按长系列分析确定的典型年逐日计算出力和发电量，最终确定装机容量9600kw，多年平均发电量4083万kwh，年利用小时数为4192h根据SL252—2000《水利水电工程等级划分及防洪标准》和GB50201—94《防洪标准》规定，紧水滩水电站装机容量为9600kW，为五等工程，即小（二）型水电工程，其主要建筑物为5级建筑物1.4.3主要建筑物拦水溢流坝：重力式溢流坝，坝顶高程689.0m，坝底高程679.0m，溢流坝面长度155m泄水建筑物：冲沙闸进口底板高程679.0m，闸孔5.0×4.5m1.5 建筑材料砼骨料：石子和砂石子：坝区及尾水附近河道中储有丰富的石子，只要加以筛选即可取得工程所需少量的破口石，将河床中的漂石粉碎而成河中卵石其岩性为石英岩及花岗岩，质地坚硬，理想的砼骨料砂子：采于工程区河道中，只要加以筛选就可得到砂子储量丰富，就近采用块石：工程区附近山体均为花岗岩，储量丰富，开采方便，运距小第二章 工程的总体布置2.1设计依据根据《防洪标准》（GB50201—94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）规定，紧水滩水电站装机9600kw，为小（2）型水电工程，工程为Ⅴ类工程，该工程中溢流坝、冲沙闸、引水洞、电站工程等主要建筑物为5级、次要建筑物及临时建筑物亦为5级。

溢流坝挡水高度低于15m，且上、下游水头差小于10m，其洪水标准按“平原区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准”选定为：紧水滩水电站枢纽设计洪水标准为10年一遇，相应洪峰流量Q=3019m3/s，校核洪水标准为20～50年一遇，相应洪峰流量为4019～5254m3/s本次设计时校核洪水标准取30年一遇，相应洪峰流量Q=4547m3/s2.2工程总体布置2.2.1坝轴线选择根据已确定的坝线比选河段的地形地质条件，经过实际考察，在现场选定了三条坝轴线如图2-1图2-1 坝轴线拟定现分析如下： 2—2坝轴线，该坝轴线右岸较深，左岸平缓，宽度约188米，河床为沙卵石基础 3—3坝轴线，该坝轴线右岸较深，左岸平缓，宽度约175米，河床为沙卵石基础 4—4坝轴线，该坝轴线在2—2、3—3坝轴线上游，宽度约154米，位于河道转弯处，左岸较深，右岸平缓，水流湍急，水面横向坡度较大 经综合分析认为：3—3坝轴线作为优选方案，该处河面宽度较小，水流平缓，对于修建低坝，地基不需要过大的开挖，左岸便于冲沙闸、引水闸的布设拟定的3—3坝址，控制点坐标为：左岸X左＝6156.5187m，Y左＝4622.4119m；右岸X右＝5981.5187m，Y右＝4625.2503m。

2.2.2挡水方案选择经水文资料分析及技术经济比较，确定电站挡水建筑物的正常挡水位为689.00m,采用溢流坝挡水具体布置为:坝闸轴线总长度175m,左岸为冲沙闸和进水闸，冲沙闸段长20.0m,闸台顶高程694.6m；河槽溢流坝段长155.00m，溢流坝顶高程689.00m2.2.3坝型紧水滩水电站坝址处于河段的转弯段，河道宽畅，基岩覆盖深厚，山体雄厚，洪水流量大，因而不具备修建堆石坝面板或土石坝的条件建造目前流行的溢流坝具有明显优势，考虑到渭河泥沙量大以及洪水特性，溢流坝在类似河流上没有修建的先例鉴于上述原因，本阶段选择混凝土重力坝作为本阶段的推荐坝型2.3闸坝布置2.3.1闸坝布置紧水滩水电站位于宝鸡市陈仓区坪头镇周川村的，电站厂区位于渭河左岸，距上游枢纽约1.5km， 工程区河段形成了一个“Ω”形弯道，因此左岸和厂区其实为一单薄山梁所隔，在大坝上游沿左岸山梁底部开凿引水隧洞即可将上游来水引至厂房由大坝将河床水位抬高6.9m,采用引水隧洞可取得3.5m毛水头，这样，既充分开发了渭河的水力资源，又充分利用了河流在这里形成弯道这一有利条件进行“裁弯取直”，这种开发方式合理，工程投资节省。

根据工程区的地形地质条件和选定的主要建筑物形式，确定的工程总体布置为:大坝为混凝土重力坝，左岸为冲沙闸；左坝肩上游布置无压式进水口，由隧洞经进水闸和压力管道引水至厂房 2.3.2主要建筑物特征值和设计参数（1）河道上游水位流量关系曲。