潘家口水库重力坝设计原始资料.docx
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潘家口水库重力坝设计原始资料
第一章工程概况及基本资料
本章主要介绍潘家口水库水利枢纽工程的概况、工程目的及设计的基本资料，包括水文分析、气象条件、工程地质、当地建筑材料、枢纽所在地的交通条件、以便在下一步设计中可依据以上情况确定坝线、坝型、枢纽布置、剖面设计、细部处理等工作。
第一节枢纽概况及工程目的
潘家口水库位于河北省唐山承德两地区交界处坝址位于迁西县洒河桥上游十公里扬查子村的栾河干流上。
控制流域面积3.37万km2，总库容为25.5亿m3。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业用水及城市人民生活用水，结合引水发电。
并兼顾防洪，要求：
尽可能使其工程提前受益，尽早建成。
根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为Ⅰ级建筑物，其它均按Ⅱ级建筑物考虑。
第二节设计基本资料
一、水文分析：
1、年径流：
栾河水量较充沛潘家口站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中汛期七、八月份。
丰水年时占全年50—60%，枯水年占30—40%，而且年际变化也很大。
2、洪水：
多发生在七月下旬至八月上旬有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水。
其中1883年最大，由洪痕估算洪峰流量约为24400—27400米3/秒，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800米3/秒。
洪峰历时三天左右，由频率分析法求得：
项目
千年一遇
洪水流量
万年一遇
洪水流量
千年一遇
三天洪量
万年一遇
三天洪量
指标
40400m3/s
59200m3/s
26.1亿m3
45.4亿m3
表1.2.1
几个重现期所对应的洪峰流量值表1.2.2
重现期（年）
10
20
50
100
洪峰流量（m3/s）
7,520
11,700
17,800
22,800
三日洪量（亿m3）
8.06
11.4
16.0
19.7
枯水期洪水过程线
时段：
9月1日至次年6月30日频率：
5%表1.2.3
日期
月、日、时
流量m3/s
日期
月、日、时
流量m3/s
日期
月、日、时
流量m3/s
6.16.2
65
6.17.2
490
6.18.2
440
4
72
4
880
4
430
6
72
6
1010
6
420
8
79
8
772
8
400
10
79
10
730
10
390
12
86
12
690
12
380
14
123
14
660
14
360
16
123
16
610
16
350
18
130
18
560
18
330
枯水期洪水过程线
时段：
9月1日至次年6月30日频率：
5%续表1.2.3
20
137
20
520
20
310
22
188
22
490
22
300
24
231
24
450
24
280
设计洪水过程线表流量：
米3/秒表1.2.4
重现期
（年）
日期
10
20
50
100
7.25.2
87
120
195
221
5
110
180
300
340
8
254
378
576
663
11
604
1170
1290
1460
14
1504
1830
1900
2290
17
1860
2630
3750
4510
20
3790
5370
7650
9200
23
5210
7350
10450
12600
7.26.2
6000
8150
11600
14000
5
6800
8830
12000
15200
8
7230
11400
16200
19600
11
7220
11700
17800
22800
14
7340
10400
14800
17800
17
5430
7700
11000
13200
7.26.20
3780
5350
7620
9160
23
2860
4040
5760
6940
7.27.2
2100
2960
4220
5030
设计洪水过程线表流量：
米3/秒续表1.2.4
重现期
（年）
日期
10
20
50
100
5
1670
2360
3360
4050
8
1440
2080
2910
3500
11
1300
1840
2620
3150
14
2270
1700
2350
2840
17
1250
1680
2200
2600
20
1100
1600
2050
2500
23
1050
1580
1830
2100
7.28.2
1000
1450
1700
2050
5
950
1350
1600
1880
8
900
1150
1550
1850
11
870
1100
1500
1800
14
850
1045
1450
1700
17
820
1000
1400
1670
3、泥沙：
本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375毫米，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份，主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825万吨多年平均含沙量7.45公斤/立方米。
推移质缺乏观测资料。
可计入前者的10%，这样总入库沙量为2010万吨。
淤砂浮容重为0.9吨/立米，内摩擦角为12度。
二、气象条件：
库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均产气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃（1969年）7月份最高月平均气温25℃，绝对最高达39℃（1955年），多年平均气温见下表。
表1.2.5
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
气温
-6.8
-3.4
3.55
12.11
19.14
22.86
25.11
24.0
16.67
10.20
2.85
-4.4
水温
10.4
17.1
21.4
24.6
23.6
18.5
11.6
3.4
本流域无霜期较短（90—180天）冰冻期较长（120—200天），潘家口站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸边可达1米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5米/秒，水库吹程D=3公里。
流域内多年平均降雨量约为400—700毫米，多年平均降水天数及降水量见表1.2.6
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
降
水
天
数
月平均
1.7
2.5
3.6
4.6
6.7
11.0
15.5
12.6
7.1
47.3
2.6
1.1
最多天数
5
9
9
8
11
17
21
20
14
11
5
4
最少天数
0
0
0
1
1
1
4
5
1
0
0
0
降
水
量
毫
米
月平均
1.4
5.6
8.2
25.7
39.0
89.1
277.3
215.2
68.8
30.1
9.2
2.0
最大
4.8
33.5
24.2
74.2
91.3
217.8
548.5
462.8
181.9
76.1
134.6
11.4
最小
0
0
0
0.9
12.5
20.0
101.1
94.2
1.7
0
0
0
多年月平均降水天数及降水量表表1.2.6
三、工程地质：
1、库区地质：
潘家口水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。
2、坝址地质：
ⅰ地貌：
坝址位于扬查子村南300米处，为低谷丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔，宽约600米上下游两公里范围内，河道顺直主河槽位于右岸，河床高程137米左右。
枯水期河床宽约100米，由于受河流侧向侵蚀两岸地形不对称。
右岸坡度较陡约60度左右，左岸较缓约20度，河床中除漫滩外，左岸还有三级阶地发育，一、二级阶地高程自140米—160米。
三级阶地与缓坡相接直达山顶。
覆盖层厚度为7—12米的砂砾卵石冲积层。
ⅱ岩性：
坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区范围内片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大。
第四大岩层（ArI4）为角闪斜长片麻岩。
具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185米左右。
3、构造：
坝址处虽然断层、裂隙较多，但大部分规模较小对工程影响不大，其中F2、F5、F11、f26、f27、f28断层对坝体有一定影响，以上各断层的特性由下表所示。
所在部分参见构造分析图。
表1.2.7
编号
走现
倾向及
倾角
宽度
（米）
性质
对建筑物的影响
F2
北东85°~
西北275°
南
70~80°
2.5~12.5
压扭
长约200米一段靠近上游坝锺。
对基础岩石力学强度及坝基完整均一性有影响。
F5
北东20°
南东
30°
1~8.0
张扭
位于溢流坝段自上游向下游斜贯2—3个坝段降低岩层力学强度。
影响完整性和均一性。
F11
北东10°
南东
75°
1.5~2.5
张扭
F11与f26两断层相距近而交汇，位于溢流坝处斜惯两个坝段且交汇带靠近下游侧又与F（压扭性）相关，对基础力学强度影响较大。
f26
北东16°
南东
75°
0.3~1.2
张扭
f27
北西320°
北东
80°
0.3~0.6
张扭
f27与f28两断层相距也较近之间有一号岩脉并与坝体成53度夹角相交，斜穿5—6个坝段，对坝体有影响地段达120米。
f28
北西320°
北东
75°
1.3
张扭
4、水文地质：
坝基的透水性总的看来不大，但不均一，主要决定断裂发育程度和性质，在平面上，一级阶地基岩透水性大于其它地貌单元。
从垂向上看河谷内单位吸水量小于0.01公升/分的顶板在83—105高程其间之透水层厚度为40—50米，若除开挖部分厚度将更薄一些，两岸透水层应以天然地下水位为下限，一般都大于50米，具体参见地质剖面图。
5、岩石物理力学性质：
岩石容重为2.68—2.70吨/立米，饱和抗压强度，弱风化和微分化岩石均在650公斤/厘米2以上，有的可达1100公斤/厘米2，混凝土与岩石的磨擦系数微分化及弱风化化下部，可取f=1.10、c=7.5kg/cm2。
6、地震：
库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微繁。
弱震仍不断发生，其中1936年和1976年两次发生6度左右地震，1977年6月国家地震局地震地质大队对本区域地震问题作了鉴定，水库的基本烈度为7度，考虑到枢纽的重要性，和水库激发地震的可能性拦河坝设防烈度采用8度。
四、当地建筑材料：
坝址附近主要砂石料场有七处，储量足以建坝，各料场的物理性质、试验指标，基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料使用。
且无大量的粘性土及砂壤土料，可供围堰防渗材料之用。
五、交通条件：
对外交通在右岸，公路、铁路均距坝址较近略加修改或扩建即可直通坝址，坝顶无重要交通要求。
六、水库水位与库容关系曲线及淤积年限见表1.2.8,1.2.9
水库水位
（米）
天然库容
（亿立米）
三角洲法
万氏法
淤积年限
十年
二十年
五十年
五十年
136.0
0
0
0
0
0
150.0
0.31
0.21
0.10
0
0
160.0
1.03
0.87
0.65
0.19
0
170.0
2.36
2.13
1.86
1.03
0
180.0
4.46
4.16
3.85
2.71
0.04
190.0
7.40
7.01
6.53
5.00
1.23
200.0
11.25
10.63
9.83
7.76
4.23
210.0
16.09
16.06
14.01
11.07
8.94
220.0
22.00
20.50
19.20
15.40
14.83
230.0
29.19
27.65
26.28
22.10
22.02
坝前淤积
高程（米）
141.2
144.0
153.8
177.5
潘家口水库位一库容关系表表1.2.8
表1.2.9
水位（米）
库容（亿立米）
水位（米）
库容（亿立米）
水位（米）
库容（亿立米）
136.0
0
164.0
1.50
192.0
8.10
139.0
0.01
166.0
1.78
194.0
8.90
141.2
0.03
168.0
2.10
195.0
9.20
143.0
0.07
170.0
2.36
200.0
11.25
145.0
0.11
172.0
2.75
210.0
16.09
147.0
0.19
174.0
3.20
220.0
22.00
148.0
0.22
176.0
3.60
150.0
0.31
178.0
4.00
152.0
0.42
180.0
4.46
154.0
0.55
182.0
5.00
续表1.2.9
水位（米）
库容（亿立米）
水位（米）
库容（亿立米）
水位（米）
库容（亿立米）
156.0
0.70
184.0
5.65
158.0
0.85
186.0
6.20
160.0
1.03
138.0
6.90
162.0
1.20
190.0
7.40
七、效益：
水库建成与下游大黑汀、邱庄、陡河等水库联合运用，承担多年调节作用，在保证率P=75%时，可调节水量20.05亿立米，计划年补给工业及城市生活用水7亿立米，并可灌溉农田一百余万亩，达到遇旱有水、电站装机3台，总容量18万千瓦，平均年发电量3.45亿度。
八、淹没损失：
库区淹没范围包括河北省承德唐山两地区的四个县（兴隆、宽城、承德和迁西），十一个公社四十一个大队，迁移人口20700人，淹没土地33400亩，房屋19100间，公路25公里。
注：
移民迁建标准：
经领导审查决定清河唐（距坝线约40公里）以下库区段按正常高水位加风浪浸没安全2米定淹没线，清河唐以上按计入淤积后以1962年洪水（相当于50年一遇）的回水线作为移民线，以五年一遇洪水的回水线作为土地征用线。
九、本工程由水电部某工程局施工，机械化程度较高。
施工作业天数，根据本地区气温及降雨等自然条件统计如表1.2.10。
全年有效施工天数统计表1.2.10
季
项目
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
合计
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
混凝土浇筑
8
11
19
27
27
24
20
21
25
26
28
15
251
土料填筑
0
0
13
25
24
20
13
17
23
25
27
10
197
其它工程
20
22
24
27
27
24
20
21
26
26
28
25
289
十、按施组织设得知，工程总工期为8年。
十一、其它：
施工期下游无供水要求，无须考虑通航、过木问题。
附录一:
水库规划及建筑特性指标
项目
单位
指标
备注
水
位
校核洪水位
米
227.2
设计洪水位
米
224.7
p=0.01%
正常蓄水位
米
224.7
p=0.1%
汛期限制水位
米
216.0
死水位（发电）
米
180.0
校核洪水位尾水位
米
156.8
设计洪水尾水位
米
152.0
正常尾水位
米
138.4
库
容
总库容
调洪库容
兴利库容
共用库容
死库容
亿立米
亿立米
亿立米
亿立米
亿立米
25.5
7.4
19.5
5.6
4.2
计入十年淤积
计入十年淤积
大
坝
坝型
坝顶高程
最大坝高
坝顶长度
坝顶溢孔数
地顶高程
每孔净宽
工作闸门尺寸
启闭机（2×70吨）
设计洪水下泄能力
校核水位下泄量
米
米
米
孔
米
米
米×米
台
米3/秒
混凝土重力坝
228.0
103.0
1024.0
19
210.0
15.0
15×15
19
32300
42900
弧形钢闸门
固定式卷扬机
限泄275003
项目
单位
指标
备注
泄
水
孔
进口底高程
米
160.0
底孔数目
孔
4
工作闸决议尺寸（宽×高）
米×米
5×7
弧形钢闸门
启闭机
台
4
设计水位泄水能力
米3/秒
4340
校核水位泄水能力
米3/秒
4430
电
站
引
水
管
道
电
站
引水管道进口底高程
米
170.0
三条引水管
管线长度
米
121.0
管径
米
5.0
最大引水流量
米3/秒
104
每条引水道
工作闸门
扇－米×米
3－5×7
平板钢闸门
工作闸门启闭机
台
3
240×70吨液压
平板检修门
米×米
5×8.5
式共用一扇
检修门启闭机
台
1
400/25吨门机
主厂房尺寸（长×宽×高）
米×米×米
72×19.1×39.00
机组间距
米
16
水轮发电机组
台
3
装机容量
万瓦
3×6=18
水轮机型号
HL702-
LJ－330
额定出力
万瓦
6.18
发电机型号
TS-750/
190－36
额定出力
万瓦
6.0
主要压器型号
SSPL-80000
/220
输电线电压
千伏
220
共3台
※如遇千年一遇洪水，水库最大泄量与区间同频率洪水相遇将超过大黑汀水库的千年一遇设计洪水。
为此需要控制下泄流量而不超过27500立米/秒以符合大黑汀水库设计标准。
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