长江水利枢纽毕业设计.docx
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长江水利枢纽毕业设计
第一章枢纽任务及枢纽基本资料
A江是我国东南地区的一条河流，根据流域规划拟建一水电站。
其基本资料和设计要求如下。
一、枢纽任务
本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。
（1）发电
水电站装机容量为20万kw，多年平均发电量5.09亿度。
本电站4台5万千瓦机组。
正常蓄水位为184.25m，汛期限制水位为182m，死水位164m，4台机满载流量338立方米/秒，相应尾水位103.5米。
厂房型式为坝后式，主厂房平面尺寸为81×18平方米，发电机层高程114.8米，尾水底板高程90.8米，厂房顶高程130.5米。
副房平面尺寸为66×10平方米。
安装场尺寸为21×18平方米。
开关站尺寸为20×75平方米。
（二）灌溉
本工程建成后，可增加保灌面积50万亩。
（三）防洪
减轻洪水对A市和A平原的威胁，在遇到5000年一遇和1000年一遇的洪水时，经水库调洪后，洪峰流量由原来的14900立方米/秒、11700立方米/秒分别削减为7550立方米/秒、6550立方米/秒。
要求设计洪水时最大下泄流量限制为6550立方米/秒。
其他参数见表1.1。
表1.1洪水标准的调洪成果
洪水标准
来流量峰值（m3/s）
泄流量（m3/s）
上游水位（m）
下游水位（m）
设计（0.1%）
11700
6645.1
186.40
114.40
校核（0.02%）
14900
6924.6
189.28
115.70
（四）渔业
正常蓄水位时，水库面积为35.60平方公里，可为发展养殖创造有利条件。
（五）过木
根据林业部门的要求，木材过坝量每年为33.3万立方米。
其木材最大长度12米，大头直径为115厘米。
（六）其它
五年完工。
二、A江水利枢纽基本资料说明
（一）自然地理
1.流域概况
A江是我国东南一条河流，流向自西向东，流经A省南部地区，汇人东海，干流全长153公里，流域面积4860平方公里。
坝址以上流域面积2761平方公里，流域境内为山区，平均海拔高度为662米，最高峰达1921米，流域境内气候湿润，雨量充沛，属热带气候。
径流主要来自降雨，小部分由地下水补给，每年4~9月为汛期，其中5、6两月为梅雨季节，河道坡降上游陡，下游缓，平均坡降6.32~0.97%，因河道陡，调蓄水能力低，汇流快，由暴雨产生的洪水迅速涨落，一次洪水过程线尖瘦，属典型的山区性河流。
流域境内，以农林为主，森林茂盛，植被良好，水土流失不严重，枢纽下游为A省的重要农付业生基地A平原。
坝址下游约50公里有县级城市两座，在河流入海处，有省辖市一座。
2.气候特性
（1）气温
坝址处的多年平均气温为17.3℃，月平均最低气温5℃（1月份）、最高29℃（7月份）。
实测极端最低气温-8.2℃（1月份）、最高气温为40.6℃（7月份）。
（2）湿度
年平均相对湿度为79%左右，其中6月份87%为最大，1月份72%为最小，日变化较大。
（3）降雨量
坝址以上流域的年平均降雨量为1860毫米，实测最大降雨量为2574毫米，最少为1242毫米。
雨量在年内分配不均，其中4~9月份占全年雨量的80%，5~6月占全年雨量的1/3，往往形成起伏多峰的洪水。
各月降雨量的雨型及日数统计如表1.2。
表1.2各月降雨量的雨型及日数统计表
月份项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
实际天数
31
23
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
0.3-10mm雨日
3
4
5
7
12
12
10
9
8
7
6
4
10-30mm雨日
2
3
4
5
8
9
6
5
4
3
2
1
30m以上雨日m
9
1
1
8
5
6
3
2
2
1
0
0
（4）蒸发量
坝址处多年平均蒸发量为1349毫米，其中以7月份为最大，月蒸发量为217毫米，2月份为最小，月蒸发量为45.5毫米。
（5）风向风力
实测最大风速为17米/分，风向西北偏西，吹程4.5公里。
多年平均最大风速成为：
汛期为12米/分，非汛期为13米/分。
风向向基本垂直坝轴线，吹程4公里。
3.水文特性
（1）正常径流
根据资料分析，坝址处的多年平均流量为100m3/s，多年平均总量为31.5亿m3，各频率的月平均量见表1.3。
表1.3各频率的平均量（单位：
m3/s）
月
频率
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
多年
平均
1
116
267
324
490
689
679
36
263
331
102
121
113
186
5
78
179
235
364
510
537
352
177
210
73
77
73
150
50
21
49
89
141
216
277
78
44
44
26
16
16
97
80
8
19
47
73
127
184
22
15
12
13
4
5
74
95
2
5
22
36
69
121
5
4
2
6
1
1
55
（2）洪峰流量及总量
据水文资料推算，坝址处的洪峰流量及总量如下。
①洪峰流量
Q=3310m3/s，Cv=0.45，Cs=4Cv，皮Ⅲ型线。
各频率流量如表1.4所示。
表1.4各频率流量表
频率（%）
0.02
0.1
0.2
1
2
5
10
20
备注
流量（m3/s）
14900
11700
②洪峰总量
三日洪水总量的均值W=3.5亿m3，Cv=0.38，Cs=3Cv，皮IV型线。
各频率洪流量如表1.5所示。
表1.5各频率洪流量表
频率（%）
0.02
0.1
0.2
1
2
5
10
20
备注
△总量WP
7.94
6.58
亿m3
△可能最大三日洪量为15.4亿m3。
③施工期各设计洪水频率流量见表1.6。
表1.6施工期各设计洪水频率流量表
时段
频率（%）
10~4月
9~6月
10~3月
11~6月
11~2月
12~2月
备注
5
2087
1772
1367
1367
884
824
10
1673
1410
1072
1072
654
596
20
1275
1045
784
784
434
332
（3）固体径流量及水库淤积
据水文站实测资料分析，年固体径流总量为331万吨，百年后水库淤积高程115m。
淤沙浮容重为8.5kN/m3，内摩擦角为100。
（4）其它
本坝址地震烈度为70。
（二）工程地质
1.坝址工程地质
（1）地貌
坝址处的河床宽度约100m。
河底高程约100m，水深1~3m。
河床覆盖层由大块石、卵石组成。
厚度约5~6m，两岸山坡为第四系覆盖层，厚度为5~10m左右。
河谷近似梯形，两岸约400~600。
（2）岩性和工程地质
坝基为花岗斑岩，风化较浅，岩性均一，新鲜坚硬完整，抗压强度达120~200mPa。
坝址的地质构造简单，无大的地质构造，缓倾角节理延伸短，整体滑动可能性很小。
但陡倾角节理较发育，以构造节理为主，左右岸各有走向互相垂直的二组节理。
其中一组近于平行山坡等高线，方向见地形图，节理倾角约350~900，节理面无夹泥存在。
坝址处的水文地质较简单，未发现裂隙承压水。
（3）岩石的物理力学性质
岩石的物理力学性质见表表1.7。
表1.7岩石的物理力学性质表
岩性
或
地质
构造
容重
（kN/m3）
孔
隙
率
（%）
抗压强度（mPa）
弹性
模量
（mPa）
摩擦系数
粘着力
（mPa）
泊松比（u）
抗剪系数
抗剪断系数
干
湿
干
饱和
混凝土与基岩
基岩
内部
混凝土
与基岩
基岩内部
花岗
斑岩
27.3
28.1
2.3
210
190
2.2×104
0.70
0.75
0.75
1.20
0.5
基岩与砼
0.20
节理面
0.65
0.75
1.0
基岩内
相对隔水层离基岩表面深15m。
2.库区工程地质
库区岩性以火山岩和沉积岩为主，皱褶规模不大，均为背斜，两翼地层平缓，且不对称。
有较大的断层二条，这些皱褶和断层呈北东向展开，以压扭性为主，倾角较陡，延伸长度达几到几十公里，断层单宽1米左右，个别达10米以上。
断层破碎都已胶结。
库区水文地质简单，以裂隙水为主，地下分水岭高程均高出库水位以上。
（三）筑坝材料
1.石料
坝区大部分为花岗斑岩，基岩埋深浅，极易开采，且河床覆盖层中的块石、卵石亦可利用，因此筑坝石料极易解决。
2.砂料
在坝下游勘探6个砂料场，最远料场离坝约9公里，以石英破碎带的料料场为主，初估砂料储量约430万m3。
经质量检验，砂石料符合规范要求。
坝址处缺乏筑坝的土料。
（四）库区经济
库区除有小片盆地外，其余多为高山峡谷地带。
耕地主要分布在小片盆地上，高山上森林茂密。
在正常蓄水位时，需迁移人口21444人，拆迁房屋19240间，淹没、浸没耕地16804亩，淹没森林面积18450亩，淹没县乡建造的二座小型水电站（装机2210kW）等，共需赔偿费4120万元。
（五）其他
1.对外交通
本坝址上游左岸30公里处有铁路干线、车站，另有公路与坝址下游50公里的两座县于相通，两县城有公路和水路与河流入海处的省辖市相连，对外交通较为方便。
2.附属工厂和生活建筑区
坝址下游两岸有较大的冲积台地，地形平缓面积较大，适宜布置附属工石和生活建筑区。
3.负荷位置
本电站主要供应坝下游A平原的农村生产用电及省辖市的工业用电，并担负A电网的部分调峰任务。
4.坝顶有双线公路布置的要求。
第二章建筑物形式的选择
一、枢纽的建筑物组成
本枢纽的主要任务是防洪发电，主要建筑物有挡水建筑物，泄水建筑物，引水建筑物，过鱼过木建筑物和电站建筑物。
二、工程等别和建筑物级别
根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》以及该工程的一些指标确定工程等级如下：
（1）各效益指标等别
根据枢纽灌溉面积50万亩，判断属于Ⅱ等工程；根据电站装机容量20万千瓦，判断属于Ⅲ等工程；根据保护城镇的重要性，判断属于Ⅱ等工程。
（2）水利枢纽等级
根据规范规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效益指标分属不同的等别时，整个工程的等级应按其最高的等别确定，故本水利枢纽为Ⅱ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，Ⅱ等工程的主要建筑物为2级水工建筑物，所以本枢纽中挡水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段、电站坝段及其建筑物为2级水工建筑物，次要建筑物为3级水工建筑物。
注1：
水利水电工程分等指标见表2.1。
表2.1水利水电工程分等指标
工程等别
工程
规模
水库总库容（108m3）
防洪
治涝
灌溉
供水
发电
保护城镇及工矿企业重要性
保护
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