水利水电工程与管理系统毕业设计

1、word一、综述平山水库位于省某县平山河中游，该河系睦水长辽的支流的主要支流，全长284m，流域面积为5562，坝址以上控制流域面积4912；平山河是山区河流，河床比降为0.3%，沿河有地势较为平坦的小平原，最低高程为62.5m左右。枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪、航运养殖、给水等任务进展开发。1)2) 设计洪水位：113.10m；3) 校核洪水位：113.50m；4) 死水位：105.0m发电极限工作深度8m；5) 灌溉最低库水位：104.0m；6) 3；7) 3；8) 3/s，相应下游水位63.20m；9) 发电最大引用流量Qmax=28 m3/s，相应下游水位68.65m；10) 通过调洪演算，溢洪道下泄流量Q1%=840 m3/s，相应下游水位72.65m。11) 校核情况下，溢洪道下泄流量Q0.1%=1340 m3/s，相应下游水位74.30m。12) 水库淤积高程85.00m。二、坝址水文特性暴雨洪峰流量Q0.05%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1480m3/s。33。多年平均最大风速10m/s，水库吹程8km，多年平均降雨次数48次/年

2、，库区气候温和。三、枢纽与库区地形地质条件3.1坝址、库区地形地质与水文地质平山河流域多为丘陵地区，在平山枢纽上游均为大山区，河谷山势陡峭，河谷边坡一般为6070，地势高差都在80120m，河床宽一般为400m，河道弯曲很厉害，尤其枢纽布置处更为显著形成S形，沿河沙滩与两岸坡积层发育，坝址处两岸河谷呈马鞍形，其覆盖物较厚，基岩产状凌乱。靠近坝址上游是泥盆纪五通砂岩，坝下游为二迭纪石炭岩，坝轴线位于五通砂岩上面。在平山咀以南，即石灰岩与砂岩分界处，发现一大断层，其走向近东西，倾向大致向北西，在坝轴线左岸的五通砂岩特别破碎，产状凌乱，岩石隐裂隙很发育。岩石的渗水率都很小，两岸多为 0.0010.01升/分，坝址处沿坝轴线是1.5-5.0m厚的覆盖层，k=10-4cm/s，浮=10kN/m3，=35坝区地震为56度，设计时可不考虑。枢纽大坝采用当地材料筑坝，据初步勘察，土料可以采用坝轴线下游1.53.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用。砂料可在坝轴线下游13公里河滩围与平山河出口处两岸河滩开采。石料可以用采石场开采，采石场可用坝轴线下游左岸山沟较适宜，其石

3、质为石灰岩、砂岩，质量良好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开采。材料的性质与各项指标如下表所示土壤类别干容重 (KN/m3)最优含水率%孔隙率%摩擦角粘 着 力 (KPa)渗透系数 (cm/s)壤土154224湿20干12110-5黏土252520湿18干37110-6山皮土233922湿33干7.5湿10干110-3覆盖层350110-4砂料40300110-3堆石33380基岩允许抗压强度2MPa,混凝土与基岩摩擦系数f=0.58。基岩的摩擦系数f=0.7，粘着力C=0.5MPa，容重r=26kN/m3四、枢纽建筑物选型与枢纽总体布置4.1工程等级与主要建筑物的级别、洪水标准1枢纽建筑物组成根据水库枢纽的任务，该枢纽组成建筑物主要包括：拦河大坝、水电站建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、水库放空隧洞拟利用导流洞作放空洞等。2)工程等级与主要建筑物的级别、洪水标准根据所给资料发电、防洪、库容、灌溉面积，对照水利水电枢纽工程等级划分与设计标准SL252-2000确定枢纽等别(先确定分项等级，再按最大者确定枢纽等级)和建筑物级别。1各效益指标等别：根据电站装机容量9000千瓦即9MW，小于1

4、0MW，属等工程；根据总库容为2.00亿m3，在101.0亿m3，属等工程。 2水库枢纽等别：根据规规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效益指针分属不同等别时，整个工程的等别应按其最高的等别确定，故本水库枢纽为等工程。 3水工建筑物的级别：根据水工建筑物级别的划分标准，等工程的主要建筑物为2级水工建筑物，所以本枢纽中的拦河大坝、溢洪道、水电站建筑物、灌溉管道、水库放空隧洞为2级水工建筑物；次要建筑物筏道为3级水工建筑物。确定枢纽建筑物的的等级的目的是要确定设计和校核洪水标准，从而通过调洪演算来进一步确定设计洪水位和校核洪水位。1坝轴线的选择坝轴线综合考虑地形地质条件，土石坝坝轴线一般选在河道转弯下游处，地质条件良好，且与料场的距离适宜。2枢纽各建筑物选型1挡水建筑物在岩基上有三种类型：重力坝、拱坝、土石坝。 a、重力坝方案 从枢纽布置处地形地质平面图与坝轴线地质剖面图上可以看出，坝址基岩为上部为五通砂岩，下面为石英砂岩和砂质叶岩，覆盖层沿坝轴线厚1.55.0m，五通砂岩厚达3080m，假如建重力坝清基开挖量大，修建重力坝所需水泥、钢筋等材料运输不方便，且不能利用当地筑坝材料，故修建重

5、力坝不经济。b、拱坝方案 修建拱坝理想的地形条件是左右岸地形对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的河谷段；而且坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。该河道弯曲相当厉害，尤其枢纽布置处更为显著形成S形，1#坝址处没有雄厚的山脊作为坝肩，左岸陡峭，右岸相对平缓，峡谷不对称，成不对称的“U型，下游河床开阔，建拱坝的造价过高，不宜修筑。 c、土石坝方案土石坝对地形、地质条件要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，且施工技术简单，可实行机械化施工，也能充分利用当地建筑材料，覆盖层也不必挖去，因此造价相对较低，所以采用土石坝方案。2泄水建筑物型式的选择土石坝最适合采用岸边溢洪道进展泄洪，在坝轴线下游300m处的两岸河谷呈马鞍形，右岸有马鞍形垭口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽与堰上水流方向一致，水流平顺，泄洪能力大，结构简单，运行安全可靠，适用于各种水头和流量。3水电站建筑物 因为土石坝不宜采用坝式水电站，而宜采用引水式发电，又因装机容量为9000kw,装机容量小，台数为三台，故采用单元供水式引水发电。4放空建筑物施工导流洞与水库放空洞，均采用有压式。为便于检修大坝和其它建筑物，拟利用导

6、流隧洞作放空洞，洞底高程为70.00m，洞直径为5.0m。根据枢纽布置的根本原如此，结合本工程的市级情况，主要确定各建筑物的相对位置，并绘制平面布置图。 挡水建筑物土石坝包括副坝在放在主河床，布置呈直线；泄水建筑物溢洪道布置在大坝右岸的天然垭口处；灌溉引水建筑物引水隧洞紧靠在溢洪道的右侧布置；水电站建筑物引水隧洞、电站厂房、开关站等布置在右岸凸岸，在副坝和主坝之间，厂房布置在开挖的基岩上，开关站布置在厂房旁边；水库放空洞布置在右岸的山体。综合考虑各方面因素，最后确定枢纽布置直接绘制在蓝图上地形地质平面图。五、土坝设计影响土石坝坝型选择的因素有：1.坝高；2.筑坝材料；3.坝址区的地形地质条件；4.施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、运输条件、初期度汛等施工条件；5.枢纽布置、坝基处理型式、坝体与泄水引水建筑物等的连接；6.枢纽的开发目标和运行条件；7.土石坝以与枢纽的总工程量、总工期和总造价。枢纽大坝采用当地材料筑坝，据初步勘察，土料可以采用坝轴线下游1.53.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用。砂料可在坝轴线下游13公里河滩围与

7、平山河出口处两岸河滩开采。石料可以用采石场开采，采石场可用坝轴线下游左岸山沟较适宜，其石质为石灰岩、砂岩，质量良好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开采。 从建筑材料上说，均质坝、心墙坝、斜墙坝均可。 1均质坝。坝体材料单一，施工工序简单，干扰少；坝体防渗局部厚大，渗透比降比拟小，有利于渗流稳定和减少通过坝体的渗流量，此外坝体和坝基、岸坡、与混凝土建筑物的接触渗径比拟长，可简化防渗处理。但是，由于土料抗剪强度比用在其他坝型坝壳的石料、砂砾和砂等材料的抗剪强度小，故其上下游坝坡比其他坝型缓，填筑工程量比拟大。坝体施工受严寒与降雨影响，有效工日会减少，工期延长，故在寒冷与多雨地区的使用受限制。 2斜墙坝。由于不透料土料位于上游，不便于土料上坝；土质斜墙靠在透水坝壳上，如果坝壳沉降大，将使斜墙开裂；与岸坡与混凝土建筑物连接不如心墙坝方便，斜墙与地基接触应力比心墙小，同地基结合不如心墙坝；断面较大，特别是上游坡较缓，坝脚伸出较远，填筑工程量较心墙大。 3心墙坝。用作防渗体的土料位于坝下游1.53.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用；用作透水料的砂土可从坝上下游

8、0.33.5公里河滩上开采，储量多，可供筑坝使用，这样便于分别从上下游上料，填筑透水坝壳，使施工方便，争取工期。心墙坝的优点还有：心墙位于坝体中间而不依靠在透水坝壳上，其自重通过本身传到根底，不受坝壳沉降影响，依靠心墙填土自重，使得沿心墙与地基接触面产生较大的接触应力，有利于心墙与地基结合，提高接触面的渗透稳定性；当库水位下降时，上游透水坝壳中水分迅速排泄，有利于上游坝坡稳定，使上游坝坡比均质坝或斜墙坝陡；下游坝壳浸润线也比拟低，下游坝坡也可以设计得比拟陡；在防渗效果一样的情况下，土料用量比斜墙坝少，施工受气候影响相对小些；位于坝轴在线的心墙与岸坡与混凝土建筑物连接比拟方便。 由于土石坝的地基适应性强，理论上说，这几类坝都可以选用，具体考虑到当地两岸的坝坡较陡峭，因此选用较能够适应陡峭坝坡地形的心墙坝作为首选坝型。土石坝的剖面设计指坝坡、坝顶宽度、坝顶高程。1坝顶高程坝顶高程等于不同运行情况下的水库静水位加上超高之和，并分别按以下运用情况计算，取较大值：设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高；校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高 d=风吹的壅高e+波浪爬高ha+安全加高波浪的平均波高坝坡坡率，初拟时取3；坝坡护面糙率，干砌块石护坡0.0275，浆砌块石护坡取0.025，沥青和混凝土0.0155，本设计采用砌石块石护坡由水电站公式v多年平均最大风速，正常运行时取1.5-2.0倍，非正常运行时取v=10m/s，非正常运行时取v=18m/s。D风的有效吹程D=8mH1坝前的平均水深坝前水位壅高 综合摩阻系数，其值变化在1.55.010-3；v设计风速D吹程，单位km风向与水域中线或坝轴线的法线方向的夹角。安全加高，m，根据坝的等级和运用情况，按表1-1确定。 安全加高 单位：m运用情况坝的级别、正常非常两种情况计算成果如下设计情况校核情况上游静水位(m河底高程(m68坝前水深(m)上游坡率3上游糙率风速(m10吹程(m8平均波高(m波浪爬高波浪壅高安全加高1坝顶高程2坝顶宽度坝顶宽度应满足交通要求、施

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