某水电站拦河坝工程设计.docx

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某水电站拦河坝工程设计

FujianCollegeofWaterConservancyandElectricPower

2013届毕业设计报告

设计题目:

某水电站拦河坝工程设计

（水工建筑物设计）

所属系别:

水利工程系

专业:

水利水电工程管理

班级:

水管1031班

姓名:

学号:

1139101707

指导教师:

2013年1月

《某水电站拦河坝工程设计》毕业设计开题报告

姓名：

陈闽超学号：

1139101707班级：

水管1031班专业：

水利水电工程管理

子课题名称

水工建筑物设计

指导老师

姜英芳

本课题要解决的问题及采用的研究方法：

根据大坝工程设计的相关资料与参考文献，如：

《混凝土重力坝设计规范》、《水力计算手册》等，设计重力坝，确定大坝工程的设计方案。

（正常蓄水位为：

169.35m）

1、设计标准选择和工程总体布置：

根据工程规模拟定工程设计等别和主要水工建筑物、水工建筑物总体布置；

2、根据给定的地形图，拟定坝轴线，计算坝址下游水位流量关系曲线，计算波浪要素和安全超高；

3、重力坝设计：

坝型、坝轴线选择，非溢流坝剖面设计和溢流坝剖面、尺寸拟定，消能设计，稳定和应力计算；

4、施工导流设计：

按频率法确定导流标准，选择导流设计流量，进行导流方法选择，计算上、下游水位，确定围堰型式，围堰高度。

毕业设计完成进度计划：

第1周：

熟悉工程资料，选择坝址、坝轴线，枢纽总体布置；

第2～3周：

上下游设计洪水位、校核洪水位的水位计算；确定重力坝的调程和断面设计，并完成非溢流坝稳定计算和应力计算；

第3～4周：

拟定溢流坝剖面尺寸，泄流能力校核，并完成溢流坝稳定计算；消能防冲的设计；施工导流设计；

第5周：

绘制相关的图纸；

第6周：

整理成果，并编写设计报告书等。

摘要

第二章工程布置及建筑物4

1．设计依据4

1.1工程等别及建筑物级别4

1.2设计洪水标准4

2．坝址、坝轴线、坝型选择及工程总体布置5

2.1坝址选择5

2.2坝轴线选择5

2.3坝型选择6

3．工程总体布置7

4．挡水及泄水建筑物7

4.1大坝布置7

摘要

某水电站位于漳平市溪南镇尖祠村，是九龙江北溪的支流溪南梯级开发的第七级水电站，坝址以上集雨面积645。

本工程为设计中，基于给定的地质及水文气象等资料，首先进行了重力坝的坝型选择，选取了混凝土实体重力坝坝型；然后进行了水库水位演算，计算得上游设计洪水位170.90m，下游设计洪水位160.0m，上游校核洪水位173.44m，下游校核洪水位161.38m；还对挡泄水建筑物的剖面进行设计，确定坝高为20m，采用表孔溢流，并对挡水坝段进行了抗滑稳定分析及坝体应力分析，结果均满足要求；最后还对溢流坝做了泄流能力校核和消能防冲的设计。

第一章基本资料

1．绪言

某水电站位于漳平市溪南镇尖祠村，是九龙江北溪的支流溪南梯级开发的第七级水电站，坝址以上集雨面积645km2。

溪南溪河道流域面积为655km2，主河道总长67km，河道平均坡降5.6‰。

该处原有尖祠水电站建于70年代，装机容量2×400kw，利用水头9m，水库正常蓄水位为167.35m，因该水电建设时间早，整机容量偏小，且年久失修，建筑物多处渗漏，机组严重老化，无法充分发挥效益。

为充分利用水能资源，发展地方经济，拟对原有尖祠水电站实施技改扩建，建设2×2000kW装机容量的水电站，年发电量1018万kW·h，属小型水电站，并将技改扩建后的水电站更名为本水电站。

2．水文资料

本流域地处亚热带季风气候区，温暖湿润，是四季分明的山地气候，兼具大陆性和海洋性气候特点，夏长而不酷热，冬短又不严热，气候温和湿润，雨量充沛。

坝址以上流域内设有上洋、长塔、官坑、溪南等4个雨量站，最早设站时间在1958年。

按算术平均求得坝址以上流域多年平均降水量为1552.8mm。

降水年际变化较大，如溪南站实测最大年降雨量为1891.8mm（1961年），实测最小年降水量972.9mm（1991年），前者为后者的1.94倍。

降水年内分配亦级不均匀，春夏多雨，夏秋季节受台风影响频繁，多造成洪水，4～9月份的降雨约占全年降水量的76%。

据漳平市气象站资料统计，多年平均气温为20.3℃，最高气温41.2℃，最低气温-5.6℃。

年内各月平均气温以7月最高（28.0℃），1月最低（10.6℃）。

多年平均日照时数2043h，无霜期315天，最早处霜11月5日，最迟终霜3月1日。

多全年平均水面蒸发量为1000～1100mm，年平均相对湿度77%。

全年除静止无风外，2～9月以东南风为主，其余各月多为西北风，多年平均风速1.7m/s，最大风速18m/s。

麦园水文站为坝址径流计算的参证站，求得麦园站多年平均流量多年平均流量17.2m3/s，径流系数0.54，Cv=0.30，Cs=2.0Cv，多年平均降水量1568.7mm。

按面积比和多年平均降水量比，求得易缘电站坝址的多年平均径流深为836.3mm，多年平均径流量17.10m3/s。

坝址各频率洪水特征值，通过水文站的洪水统计参数的地区综合线，经计算易缘水电站坝址P=3.33%的设计洪峰流量1222m3/s；P=0.5%的校核洪峰流量1810m3/s。

由于坝址无泥沙资料，根据龙岩水文手册，溪南溪流域多年平均输沙模数为150t/km2，多年平均含沙量0.1kg/m3。

推移质为悬移质的30%，考虑上游已建多个梯级的拦沙作用，计算坝址的年输沙量总量为12.58万t（其中悬移质9.68万t，推移质2.50万t）。

3．库区工程地质

库区呈长条形河谷，区域内多显圆形山，山坡坡度一般为30～40°，属低山～丘陵区。

山坡第四系覆盖层约2～5m，植被发育，树木杂草茂盛。

库区河谷发育已至晚期，侵蚀作用小，和弯曲呈蛇曲状，河流表现以沉积作用为主，砂卵石堆积的阶地及河漫滩发育。

本工程为河床型水库，水库四周山体高厚，无通向库外的断裂构造，也无导水的松散堆积层与库外相通，不存在水库渗漏问题。

水库岸边山体稳定，多基岩裸露，未见滑坡坍塌现象。

水库蓄水后，仅有可能发生局部阶地陡坎坍塌，产生大规模库岸再造的可能性小，回水范围仅淹没河流漫滩，未改变原有水文条件，不移民，仅淹没部分耕地、果林地和沿和种植的高杆作物，未发现有价值的矿产资源。

根据《中国地震动参数区划图》（CB1830b－2001）该区地震加速度动峰值为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度为Ⅵ度。

坝厂址区岩性单一，为三叠系的中粗——中粒灰白色砂岩、砂砾岩，具弱硅化现象，多为中层状，但在左岸下游局部见中薄层砂岩。

新鲜岩体细密坚硬。

岩体的完整性左岸较好，右岸较差。

坝厂址山体上部及沟谷部位普遍为第四系的残坡积风化层，厚度多在1～4m间。

河床为第四系全新统冲洪积砂卵石层，初估厚度一般在0.8～3.0m，局部河道凹槽或岩体破碎处将会更深。

从区域上看，本区为“龙岩山字型”的构造的东翼部位，其主控构造是北东向断层，次级构造为北向断裂。

坝厂址区内地质构造总体较简单，属于区域性次级构造带范围，但两岸也有所差异。

坝厂区的各种地质参数的建议：

摩擦系数f：

两岸0.65～0.75；河床0.70～0.75。

岩体允许承载力Ｒ：

河床和左岸0.5～0.6MPa；右岸0.4～0.5MPa。

剪摩f′＝0.8～0.9。

抗剪凝聚力Ｃ<0.05MPa。

第二章工程布置及建筑物

1．设计依据

1.1工程等别及建筑物级别

某水电站位于漳平市的溪南溪上，电站位于漳平市溪南乡尖祠村境内，坝址以上控制流域面积645km2，水库总库容185.13万m3，调节库容72.04万m3，死库容24.5万m3，水库调节性能为日调节。

水库正常蓄水位169.35m，最大坝高19.82m，最大水头9.98m。

厂房位于河流右岸，为河床式厂房，总装机容量4000kW，多年平均发电量963万kWh，保证出力420kw，年利用小时3009.4h。

本工程水库总库容为185.13万m3，电站装机容量4000kW。

拦河坝为闸坝，最大坝高19.6m，枢纽建筑物由两岸重力坝、泄水闸坝、冲砂坝段、发电厂房及开关站等主要建筑物组成。

按照《防洪标准》GB50201-94和《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定，本工程为Ⅳ等工程、小

（1）型规模；拦河坝、厂房及开关站等枢纽主要建筑物按4级建筑物设计，次要建筑物按5级建筑物设计，临时建筑物按5级建筑物设计。

1.2设计洪水标准

根据《防洪标准》GB50201-94的规定，拦河坝和厂房的防洪标准按30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。

开关站洪水标准按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。

坝址30年一遇洪峰流量为1222m3/s，200年一遇洪峰流量为1810m3/s。

2．坝址、坝轴线、坝型选择及工程总体布置

2.1坝址选择

根据《九龙江北溪支流（新桥溪、双洋河、溪南溪）流域综合规划报告》，本工程为溪南溪梯级开发的第七级水电站，即易缘水电站，系原有的尖祠水电站技改工程。

经大坝坝址现场踏勘和初步比选，认为坝址位于原尖祠水电站厂房下游80～140m处河段较为合适，该段河谷比较宽阔，两岸山坡地表覆盖层薄，地质条件较好，在此河段建坝，拦河坝坝轴线较长，便于布置溢流段和厂房。

在坝址河段上游，离原发电厂房太近，河床较窄，不利于布置溢流段，厂房开挖量大。

在坝址河段下游，河床较低，坝高将增加，右岸地形较高，溢流段开挖较大，工程投资将加大。

初选的坝址河谷，呈“U”型，河底高程155.4m，水深2～3m，河床为砂砾石覆盖，左岸山坡30～50°，右岸山坡30～40°，多见基岩出露，经地形测量和地质查勘分析，该坝址从地形地貌以及工程地质条件等均能满足建坝要求。

2.2坝轴线选择

根据选定的坝址，结合地形、地质及水工建筑物要求，在坝址区布置A、B两条坝轴线进行比较，A坝线距B坝线约30m，A、B坝轴线均采用闸坝进行比较，两方案枢纽布置相似，但由于坝线不同，相应的厂房开挖量也不同，详细比较见表2-1。

由A、B坝轴线技术经济比较可以看出：

①地形地质条件方面，A坝线右岸地形较B坝线左岸地形平坦，地面高程较低，且A坝线河床较宽，更适合厂坝枢纽的布置。

A、B坝线工程地质条件接近，坝基均可坐落于弱风化基岩上，坝基岩体内无不良构造穿过，不存在坝基深层滑动的边界条件，坝基稳定性好。

坝基岩体承载力高，完全满足拦河坝对地基承载力的要求。

②地形上右岸较平坦、开阔，适宜布置有关建筑物，开挖量少。

坝址处左岸平直，位置狭小，不便于建筑物的布置，而坝址右岸山体有一小山沟，开挖平整后可以布置相关的建筑物，但要注意雨天时山沟的汇水现象，做好排水措施，避免对坝体和厂房的运行安全造成不利影响；

③坝址B两岸均较陡，高程较高，开挖量大，对厂房及闸坝布置不利，造价高；A两岸均较宽，高程较低，开挖量小，造价低。

综上所述，推荐A坝线作为本工程坝轴线。

A、B坝轴线技术经济比较表

表2-1

坝址

项目

A坝线

B坝线

地形

地质

河谷底高程约155.4m，底宽约40m，正常蓄水位169.35m处谷宽约75m，两岸山坡坡度约30o-40o，山坡弱风化基岩裸露，上部覆盖层分布厚小于3m，河床冲洪积砂砾卵石、漂石覆盖较厚。

坝址区出露的地层岩性主要为中粒灰白色砂岩、砂砾岩，具弱硅化现象。

坝址地质构造较简单，主要表现为节理裂隙。

河谷底高程约158m，底宽约36m，正常蓄水位169.35m处谷宽约70m，左岸山坡坡度约30o-50o，山坡弱风化基岩裸露，上部覆盖层分布厚约2m，河床地处为少量冲洪积砂砾卵石、漂石覆盖。

坝址区出露的地层岩性主要为中粒灰白色砂岩、砂砾岩，具弱硅化现象。

坝址地质构造较简