水利工程施工组织课程设计报告.docx
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水利工程施工组织课程设计报告
水利工程施工组织
课程设计
1.工程基本资料概述
1.1.工程条件
长沟水利枢纽工程位于绥芬河上游绥芬河与道芬河汇合口以下300m处，行政区划隶属于汪清县罗子沟镇，坝址距罗子沟镇约20km。
拟建公路直达坝址，交通方便。
长沟水利枢纽工程的任务是以防洪、发电为主，结合城镇供水及灌溉。
长沟水利枢纽工程为Ⅲ等工程。
挡水坝、溢流坝为3级建筑物，防洪标准按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核；坝后发电厂房为5级建筑物，按30年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核。
水库总库容为6265.27×104m3。
装机6000kw。
本工程枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物及坝后式电站厂房等组成。
施工用主要建筑材料及所需大宗材料和设备，主要由购买地经公路运输或由铁路运输至汪清镇，然后改公路运输至工地仓库及堆存场。
施工及消防用水采用河水，生活用水采用地下水。
施工用电从罗子沟电站63kv变电站降压后引入，经工地10kv临时变电站降压后使用。
工期要求。
根据建设单位意见及工程实际情况，初步拟定工程施工期为三年。
1.2．水文、气象条件设计资料
1.2.1.坝址附近河道水位流量关系
1.2.2.水库水位——库容关系
表1长沟水库水位——面积、库容关系曲线表
H
F
V
H
F
V
m
104㎡
104m3
m
104㎡
104m3
462
0
0
500
487.24
5059.94
470
12.7
21.17
505
557.13
7668.91
475
24.70
113.02
510
750.57
10926.17
480
94.6
392.42
515
848.20
14920.61
485
123
935.42
520
1134.94
19861.09
490
233.4
1812.46
525
1280.87
25896.94
495
293.81
3127.59
1.2.3.春汛、秋汛、大汛不同频率的洪峰流量过程线
分期洪水时段如下：
春汛：
4月1日～5月31日
大汛：
6月1日～9月24日
秋汛：
9月25日～11月30日
表2长沟坝址春汛施工设计设计洪水过程线单位：
m3/s
年份
月日时
Q
P（%）
5
10
20
1986
4223
58
74
56.9
45.9
6
90
118
88.1
60.5
9
126
167
136
87.6
12
142
188
144
92.4
15
178
208
152
99.9
18
164
204
150
96.8
21
148
197
145
96
24
134
192
141
92.5
233
120
184
136
92
6
105
182
134
89.1
9
94
172
126
86.6
12
88
161
117
82.5
15
81
144
109.5
78.5
18
74
125
99.5
65.5
21
66
110.2
88.5
58.6
24
58
95.4
72.8
51.8
243
53
86.1
64.1
47.5
6
50
80.6
59.1
44.9
9
47
75
58.1
41.3
12
45
71.3
52.4
39.6
15
43
67.6
49.8
37.9
18
41
63.9
47.1
38.2
21
39
60.2
45.4
34.5
24
37
56.5
42.7
33.7
表3长沟坝址秋汛施工设计设计洪水过程线单位：
m3/s
年份
月日时
Q
P（%）
5
10
20
1986
10263
18
32
27.6
25.9
6
18.5
37.7
30.5
27.6
9
21.5
47.1
36.7
29.3
12
25.5
56.5
42.8
31.7
15
36.5
65.9
52.1
35
18
42.5
85.3
58.9
38.3
21
47.5
95.7
64.3
42.2
24
48.5
98.8
69.6
44.5
273
49.4
99.8
70.3
44.9
6
48.5
97.8
69.6
44.5
9
48
96.6
69
44.2
12
47.5
94.5
78
43.9
15
47
93.5
67.5
43.7
18
46.5
92
67
43.5
21
46
91
66.5
43.2
24
43.9
90
66
42.9
283
42
89
65.5
42.6
6
41
88
65
42.3
9
40
87
64
42
12
39
85.2
62.4
41.7
15
38.5
82.7
61.4
41.4
18
38
82
60.4
41
21
37.3
80
59.4
40.3
24
37
77.3
58.4
40
表4长沟坝址大汛设计洪水过程线单位：
m3/s
年份
月日时
Q
P（%）
0.5
1
2
5
10
20
1986
8293
33.1
39.1
37.1
35
31.7
28.7
25.3
6
35.1
41.6
39.4
37.2
33.5
30.2
26.4
9
39.8
47.9
45.2
42.4
37.9
33.9
29.3
12
47.5
57.9
54.4
50.8
45
39.8
33.8
15
61.8
76.7
71.8
66.6
58.3
50.8
42.3
18
90.6
114
106.4
98.2
84.8
72.9
59.2
21
152
195
180
166
141
120
95.4
24
330
428
395
361
306
257
201
303
732
1410
1165
930
636
430
250
6
882
1714
1404
1104
725
471
255
9
737
1419
1173
937
640
432
250
12
646
1242
1027
820
561
380
222
15
540
1038
858
686
470
319
187
18
492
945
781
625
428
291
171
21
435
833
689
552
379
258
153
24
407
740
613
491
337
230
137
313
339
730
595
483
330
223
132
6
317
728
611
468
326
215
131
9
293
692
584
460
319
209
130
12
274
647
546
439
307
201
128
15
255
592
509
419
286
196
126
18
240
546
459
384
278
194
124
21
225
510
428
370
261
191
121
24
212
480
404
350
247
182
120
1.2.4.多年平均气温、风向、风速
绥芬河流域属寒温带大陆季风气候区，受西伯利亚高压和太平洋副高压影响，气候较湿润多雨，季节变化明显。
各季气候特征：
春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬季寒冷而漫长。
以罗子沟气象站为代表站，进行气象要素统计，资料系列为1958—2000年。
该站多年平均降水量为490.7mm，降水量年内分布不均匀，主要集中在夏季6--9月份，占全年降水总量的71.7％。
多年平均蒸发量为754.7mm（E601）。
多年平均气温3.1ºC，极端最高气温35.6℃，极端最低气温-36.6ºC。
多年平均风速2.6m／s，最大风速28m／s。
多年平均日照时数2546.4h。
最大冻土深度为213cm。
1.3.地质条件资料
水库区为中低山区，河谷呈不对称“U”字型，河谷内发育有一级阶地、河漫滩。
建筑物区的地形地貌按其成因类型及形态特征分为：
河漫滩、一级阶地和中低山斜坡。
河漫滩：
断续分布在绥芬河两岸，滩面较平坦，宽度小于30m，地面高程463～465m，高出河水面1～2m，组成岩性为全新统冲积砂砾卵石，厚度为1.3—3.5m。
一级阶地：
断续分布在绥芬河两岸，阶面较平坦，宽度小于50m，地面高程465～468m，高出河水面2～5m，组成岩性为全新统冲积壤土、中砂和砂砾卵石，厚度为3～5.7m。
中低山斜坡：
分布在绥芬河两岸，一般左岸坡度较缓，右岸坡度较陡，表层局部被第四系崩坡积物和坡洪积物所覆盖，其下为斜长花岗岩，两岸均生长有人工次生林。
地层岩性按其成因由新至老如下：
第四系全新统崩坡积堆积、第四系全新统坡洪积堆积、第四系全新统冲积堆积、华力西晚期斜长花岗岩、华力西晚期闪长玢岩。
1.4.天然建筑材料资料
长沟水利枢纽工程混凝土浇筑总量13.08×104m3，石方填筑总量（包括临工程）4.19×104m3。
1.4.1.D1料场
D1料场位于坝上游0．1—0．65km的河漫滩上，宽40～60m，为新近冲积堆积砂砾卵石，岩性以斜长花岗岩为主，局部有细砂或壤土层覆盖。
有用层厚3—4m，有用层储量10×104m3，水上、水下有用层储量分别为4×104m3、6×104m3。
漂石约占10％，卵石约占50％，砾石约占30％，砂约占10％，砂砾卵石多呈棱角状。
质量满足围堰堰壳料填筑质量要求。
同时该料场还可作为混凝土骨料场。
料场无用层薄，有堆料场地，可沿河向上游扩大开采，宜枯水期及冬季机械开采，需修运料道路。
建议内摩擦角：
水上34º，水下32º；凝聚力=0；控制干密度1.9～2.0g/㎝3,渗透系数K=1×10-2㎝/s.
1.4.2.D2料场
D2料场位于坝下游0．2～1．2km的河漫滩上，宽40～65m，为新近冲积堆积砂砾卵石，岩性以斜长花岗岩为主，局部有细砂或壤土层覆盖。
有用层厚3～4m，有用层储量15×104m3，水上、水下有用层储量分别为5×104m3、10×104m3。
其中漂石约占10％，卵石约占50％，砾石约占30％，砂约占10％，砂砾卵石多呈次圆～次棱角状。
质量满足围堰堰壳料填筑质量要求。
同时该料场还可作为混凝土骨料场。
料场无用层薄，有堆料场地，宜枯水期及冬季机械开采，需修运料道路。
建议内摩擦角：
水上34º，水下32º；凝聚力=0；控制干密度1.9～2.0g/㎝3,渗透系数K=1×10-2㎝/s。
1.4.3.Bl料场
B1料场位于太平沟村西北约0.5km，绥芬河右岸一级阶地及高漫滩上，距坝址15km，无用层平均厚0．73m，有用层平均厚2m，局部含有害夹层（砂壤土、壤土）。
料场无用层及扣除层9．71X104m3，料场有用层储量26．44X104m3，砂石比为1：
0．54。
除细骨料堆积密度和孔隙率不合格外，其它指标均满足混凝土粗、细骨料质量要求。
地形较平坦，地面高程397～401．7m，采，交通条件较好，有乡路通往坝址。
1.4.4.B2料场
部分为耕地，宜枯水期机械和人工开采B2料场位于太平沟村西南约0．5km，绥芬河右岸一级阶地及高漫滩上，距坝址14．5km，无用层平均厚0．7m，有用层平均厚2．42m，局部含有害夹层（砂壤土、壤土）。
料场无用层及扣除层5．46X104m3，料场有用层储量18．78X104m3，砂石比为l：
0．85。
除细骨料堆积密度和孔隙率不合格、含泥量略高外，其它指标均满足混凝土粗、细骨料质量要求。
地形较平坦，地面高程396～399．89m，开采，交通条件较好，有乡路通往坝址。
D1和D2料场部分为耕地，宜枯水期机械和人工D1和D2即前述围堰用堰壳料场，料源各项指标基本满足混凝土粗、细骨料质量要求。
长沟水利枢纽工程混凝土总量为13．08X104m3，细骨料总的需要开采量为7．42X104m3，粗骨料总的需要开采量为22．24XX104m3。
总的筛分强度为158．7m3／h。
料场选择，根据储量、开采条件、质量评价以及场地情况综合分析，初步选定B2、D1、D2料场作为混凝土粗、细骨料场。
B1料场需修临时路1．7km。
料场占地14．17X104㎡（含堰壳料开采占地）。
1.4.5C1料场
C1料场位于东南岔河与绥芬河交汇处，东南岔河上游左岸，距坝址0．6km。
有天然露头，露头宽400m，高50m，纵深100m，有效储量200X104m3，可开采储量120X104
m3。
岩性为斜长花岗岩，灰白色，呈弱～微风化及新鲜，节理较发育，开采块径几十厘米到一米，占用林地。
料石质量除软化系数略低外，其它指标均满足设计要求。
料场至坝址间需修临时道路。
1.4.6.C2料场
C2料场位于绥芬河下游右岸，距坝址0．5km。
有天然露头，露头宽500m，高50m，纵深80m，有效储量200X104m3，可开采储量120XX104m3。
岩性为斜长花岗岩，灰白色，呈弱～微风化及新鲜，节理较发育，开采块径几十厘米到一米，占用林地。
料石各项指标均满足设计要求。
1.4.7.A粘土料场
A粘土料场位于长沟坝址上游500m处，储量和质量均满足设计要求。
天然含水量6.7KN/m3，干容重15.5KN/m3,湿容重16.5KN/m3，渗透系数K=0.009m/s。
2.施工导流设计
2.1.施工导流方案选择及导流标准确定
根据本工程的实际水文地质条件，河流流量小，河床较宽的特点，选择采用二期分段围堰的导流方案。
第一期，先围右岸，包括右岸挡水坝段和一流坝段，进行一期基坑内施工；第二期，围左岸部分，包括厂房坝段和挡水坝段，进行二期基坑施工。
本工程根《水利水电工程施工组织设计手册》，以及本工程的级别和围堰工程规模，选定施工导流建筑为V级。
根据《水利水电工程施工组织设计手册》，以及导流建筑物的级别，选定导流建筑物的洪水标准为：
5年一遇。
2.2.施工导流时段的划分
根据本工程的水文地质条件，采用分段围堰法导流，中后期采用导流底孔导流来修建大坝。
划分为三个时段：
第一时段，拟定度大汛，在河流右岸修建一期围堰，河水由束窄河床通过；第二时段，拟定度春汛，在河流左岸修建二期围堰，河水通过一期挡水坝段预留的导流底孔下泄；第三时段，坝体全面升高，先有导流底孔临时下泄，待泄水建筑物建成之后，封堵底孔，河水由泄水建筑物下泄，也可部分或全部的拦蓄在水库中，直到工程完建。
2.3.导流设计流量及河床水位的确定
根据导流设计洪水标准和围堰分期施工，选定施工导流设计流量Q=255m3/s
由水位流量关系曲线，采用内插法得当通过流量为255m3/s时水位为465.20m。
2.4.导流建筑物（围堰）的设计
2.4.1.第一期上、下游围堰高程的确定
当通过设计流量Q=255m3/s时，水位为465.20m，根据规范选定超高为0.5m,
则下游围堰高程可选定为H1下=465.70m。
根据枢纽布置布置图，剖得过水断面为：
由图可计算出当通过设计流量Q=255m3/s时的的过水断面面积为A1=135.08m2,选定一期河床束窄系数为50%，则束窄断面面积A2=67.54m2。
因此可以求的行进流速V0：
V0=
束窄流速Vc：
Vc=
雍高Z：
取上游超高为0.7m
则上游围堰高程H1上：
H上=465.20+0.83+0.7=466.73m
根据《水利水电工程施工组织设计手册》查得一期上下游围堰迎水面坡度为：
1：
2.5，背水面坡度为：
1：
2
一期纵向围堰见附图
2.4.2.第二期上、下游围堰高程的确定
根据导流方案，拟定一期时在溢流坝段中部设置一个导流底孔，用于二期宣泄水流，底孔高程为463.00m，导流底孔尺寸拟定为：
宽
高=4m
6m。
则由宽顶堰计算公式：
m——流量系数（一般取0.32——0.35）
b——导流底孔宽度，m
H——堰前水头，m
则可以计算出不同上游水位相应的下泄流量q，见表5：
表5：
水位——库容——下泄流量关系曲线
V
H
q
0.00
462
0.00
2.65
463
0.00
5.29
464
6.02
7.94
465
17.04
10.59
466
31.30
13.23
467
48.19
15.88
468
67.35
18.52
469
88.54
21.17
470
111.57
78.24
471
136.31
86.94
472
162.65
95.63
473
190.50
104.33
474
219.77
113.02
475
250.41
305.22
476
282.36
327.02
477
315.56
348.82
478
349.97
370.62
479
385.54
392.42
480
422.24
二期拟定度春训，相应的来水过程线见表2：
通过对二期设计时段的来水过程线和泄水过程线的对比分析可知，来水>泄水，因此需进行调洪演算来确定二期上下游围堰高程。
调洪演算见表6：
表6调洪演算表
时间（年，月，日，时）
Q（m3/s）
Q平均（m3/s）
q（m3/s）
q平均（m3/s）
△V（104m3）
V（104m3）
z（m）
备注
1986
4
21
24
0.00
0.00
2.65
463.00
22
3
45.90
22.95
45.92
22.96
10.25
12.90
466.87
6
60.50
53.20
88.14
67.03
5.58
18.48
468.98
9
87.60
74.05
96.20
92.17
0.95
19.43
469.34
12
92.40
90.00
114.47
105.33
3.96
23.39
470.12
15
99.90
96.15
115.03
114.75
0.43
23.82
470.14
18
96.80
98.35
116.96
116.00
1.46
25.28
470.18
•库水位最大
21
96.00
96.40
115.66
116.31
-0.98
24.30
470.17
泄流量最大
24
92.50
94.25
113.66
114.66
-1.52
22.77
470.09
23
3
92.00
92.25
111.67
112.66
-1.53
21.25
470.00
6
89.10
90.55
108.26
109.96
-0.44
20.80
469.86
9
86.60
87.85
105.93
107.09
-0.26
20.54
469.76
12
82.50
84.55
102.00
103.96
-0.45
20.10
469.59
15
78.50
80.50
97.88
99.94
-0.47
19.62
469.42
18
65.50
72.00
86.59
92.23
-1.33
18.29
468.91
21
58.60
62.05
77.56
82.07
-1.11
17.18
468.49
24
51.80
55.20
72.11
74.84
-0.69
16.49
468.23
24
3
47.50
49.65
66.53
69.32
-0.72
15.77
467.96
6
44.90
46.20
64.40
65.46
-0.28
15.49
467.85
9
41.30
43.10
60.72
62.56
-0.49
14.99
467.67
12
39.60
40.45
58.69
59.71
-0.28
14.72
467.56
15
37.90
38.75
57.19
57.94
-0.21
14.51
467.48
18
38.20
38.05
56.97
57.08
-0.03
14.48
467.47
21
34.50
36.35
54.40
55.68
-0.36
14.12
467.34
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