水利工程钟吕水利枢纽堆石坝设计说明书.docx

1、水利工程钟吕水利枢纽堆石坝设计说明书（水利工程）钟吕水利枢纽堆石坝设计说明书摘 要本次设计主要是为了开发利用B江流域的水利资源，建设一个以发电为主，同时兼顾灌溉、供水、防洪及养殖等综合利用效益的跨流域开发的水利水电枢纽工程。在毕业设计指导书和老师的指导下，进行了水利枢纽的设计，枢纽的概况如下：B江水利枢纽为复合土工膜防渗堆石坝最大坝高54.7m，装机6400kW，电站设计水头174米，保证出力1461kW，装有两台3200kW机组，正常蓄水位276.3m，主坝长214.5米左右，上游边坡1：1.5，下游边坡250m高程以下1：1.55，250m高程以上1：1.52。本次设计主要内容为：经洪水调

2、节确定坝顶高程和泄洪道高程；坝型的比选，确定为复合土工膜防渗堆石坝；第一主要建筑物的设计，进行了坝轴线定线，坝坡稳定分析，副坝设计，趾板设计，工程量计算等工作；施工组织设计，其中有导流隧洞布置，施工总进度计算等工作；泄水建筑物的设计。重点对本次设计专题投标报价书进行了计算及编写。复合土工膜防渗堆石坝是一种新的坝型，其防渗材料-复合土工膜的设计、施工、质量控制是该类坝型的技术关键，在本设计说明书第六章第三节有详细说明。本次设计以一般混凝土面板堆石坝和一些已建复合土工膜堆石坝为参考，在注重各细部独立分项设计的同时，综合考虑了整体工程的统一性。在专题的编写中参考其他工程的的投标文件，按照规范对投标报

3、价书进行了完整有序的编写。在设计过程中既充分运用了所学知识，如水力学、静力学、水工钢结构、工程施工等，又运用了许多研究方法，如高切林法、试算法等。广泛参考了堆石坝设计、施工等相关书籍，并在规范规定内设计，体现了本设计的科学性、规范性、严谨性。关键词：复合土工膜；堆石坝；调洪演算；边坡稳定；导流；施工组织设计；投标报价AbstractThe purpose of this design is to develop the water resources of B Jiang Basin， constructing a power-based， taking into account irriga

4、tion， water supply， flood protection and aquaculture Etc. of comprehensive utilization efficiency， such as the development of inter-basin water conservancy and hydropower project.With the guide book of graduation project， the water control project has been designed， summarized as follows:B Jiang Pro

5、ject is a composite geomembrane impermeable rock-fill dam height of 53.0m，installed 6400kW，the design head of power station is 174m， the firm capacity is 1461kW，with two engine unit of 3200Kw，the normal water level is 276.5m，the length of the main dan is about 227m，the upstream slope and downstream

6、slope both are 1:1.52.The primary coverage of the design is: ascertain the crest elevation;Pa-selection， Impermeable composite geomembrane rockfill dam has been indentified; the first major building design，the dam axis has been alignmented， Auxiliary design， Plinth design and Engineering Calculation

7、 has been finished; construction organization design; Discharge structure design. Calculation and preparation of the book for tender offer which is The focus of this design has been prepared.Impermeable composite geomembrane rockfill dam is a new type of dam， the impermeable materialcomposite geomem

8、branethe design， construction， quality control is the dam of such key technology in the design of Chapter VI of the third statement Festival are explained in more detail.The design is refer to the general CFRD and some of geomembrane rockfill dam which has been build . Pay attention to the detail de

9、sign of the independent sub-item ，at the same time， considering the unity of the overall project.In the design of the topic ， referencing the tender documents that had build， the book for tender offer has been prepared under standards. In the design process which is full use of the knowledge，for exa

10、mple Hydraulics， Statics， Engineering Construction and so on and the methods which has been used， for example Test Algorithm and so no. Extensive reference to the dam design， construction and other related books， and design within the provisions regulating， the design reflects the scientific， standa

11、rdized and tne Rigor.Key words: composite geomembrane; rockfill dam; flood routing; slope stability; tender documents; the diversion; tender offer第一章 综合说明 -1-1.1 工程特性表 -1-1.2 建设目的和依据 -3-1.3 建设的条件 -3-1.4 建设的规模及综合利用效益 -4-第二章 自然地理条件 -5-2.1 地形条件 -5-2.2 水文特性 -5-2.3 工程地质条件 -6-2.4 气象、地震及其他 -10-第三章 设计条件和设计依

12、据 -11-3.1 设计任务 -11-3.2 设计依据 -11-第四章 洪水调节计算 -12-4.1 洪水调洪演算 -12-4.2 洪水标准分析 -14-4.3 洪水建筑物的型式选择 -14-4.4 调洪演算及泄水建筑物尺寸（孔口尺寸/堰顶高程）的确定 -15-第五章 主要建筑物型式选择及枢纽布置 -20-5.1 枢纽等别及组成建筑物级别 -20-5.2 坝型选择 -20-5.3 泄水建筑物型式选择 -26-5.4 水电站建筑物 -27-5.5 枢纽方案的综合比较 -27-第六章 第一主要建筑物设计 -28-6.1 大坝轮廓尺寸及防浪墙设计 -28-6.2 堆石料设计 -40-6.3 复合土工

13、膜设计 -42-6.4 大坝稳定分析 -45-6.5 副坝设计 -48-6.6 细部构造设计及地基处理 -53-6.7趾板设计 -56-6.8工程量计算 -59-第七章 施工组织设计 -65-7.1基本资料分析 -65-7.2施工导流 -66-7.3主体工程施工 -70-7.4施工交通运输道路布置 -79-7.5施工总进度 -80-第八章 第二建筑物设计 -81-8.1泄水建筑物形式选择 -81-8.2泄水建筑物的设计 -82-8.3边墙计算及稳定演算 -89-专题 投标报价书 -95-参考文献 -118-第一章 综合说明1.1 工程特性表表1-1 工程特性表序号及名称单 位数 量一、水库流域

14、面积km233正常高水位m276.3死水位m248.5汛前限制水位m276.3设计洪水位m277.53校核洪水位m278.98设计泄洪流量m3/s207.5校核泄洪流量m3/s297.5总库容万m32242.1782死库容万m3200.0兴利库容万m31725.0有效库容万m31950.0二、大坝坝型复合土工膜防渗堆石坝坝顶高程m279.2防浪墙顶高程m280.4坝顶宽度m5.0最大坝高m54.7上游坝坡11.55下游坝坡11.52和11.55主坝坝轴线长m214.5副坝型式重力式挡墙副坝坝轴线长m94.07导流洞型式圆形续表1-1 工程特性表导流洞进口底高程m227.5导流洞出口底高程m22

15、6.5导流洞半径Rm2.4导流洞长度m330三、溢洪道溢流前缘净宽m10堰顶高程m273设计流量m3/s207.5校核流量m3/s297.5闸门型式平板闸门尺寸（宽高）m2106四、厂房系统1动能指标最大净水头m174.0额定水头m174.0最小水头m143.0引用流量m3/s5.0额定出力kW6400保证出力kW14612厂房厂房型式地面式厂房面积m231.515.7主厂房宽度m10.8机组台数2机组安装高程m103.0水轮机型号HL110-WJ-76发电机型号SFW-J3000-6/1480开关站面积m211.527.25五、引水系统进水口型式塔式进水口高程m244.7压力钢管直径m1.2

16、续表1-1 工程特性表管壁厚度mm10有压隧洞洞径m1.8衬砌厚度cm50钢衬厚度mm4调压井最高涌浪水位m280.0调压井最低涌浪水位m226.32五、工程量1主坝基础开挖量m368507堆石料填筑量m3465547混凝土方量(L型挡墙)m3894混凝土方量（趾板）m3583混凝土方量（现浇混凝土保护层）m313682副坝基础开挖量m31282混凝土方量m329641.2 建设目的和依据B江水利枢纽工程是以发电为主，同时兼顾了灌溉、供水、防洪及养殖等综合利用效益的跨流域开发的水利枢纽工程。1.3 建设的条件建设资金基本到位，施工准备工作已经就绪。1.4 建设的规模及综合利用效益1.4.1 建

17、设规模本电站装机6400 kW，保证出力1461kW。厂房总面积为31.515.7。开关站尺寸为11.527.25。水库总库容（校核洪水位以下的全部库容）为2322.4360万m3。1.4.2 综合利用效益1.4.2.1 发电装机6400kW，电站设计水头为174m，多年平均发电量为1700104kWh，保证出力为1461kW。本电站装2台3200kW机组，正常蓄水位为276.3m，引水式发电，引水隧洞布置在右岸山体中，最大引用流量为5m3/s。厂房位于段莘水江湾湖山村左岸下游340m处，地面式，总面积为31.515.7，其中主厂房宽10.8m，主厂房内安装二台HL110-WJ-76，配SFW

18、-J3000-6/1480的水轮发电机组，机组安装高程为103m，开关站位于厂房的左上侧，尺寸为11.527.25。1.4.2.2 灌溉下游利用发电尾水灌溉，上游增加灌溉面积1.0万亩。1.4.2.3 供水供钟吕村及其下游村民生活用水。1.4.2.4 防洪可减轻洪水对钟吕村及下游江湾镇的威胁，要求设计洪水最大下泄量限制为255m3/s。1.4.2.5 渔业水库蓄水后，正常蓄水位时水库面积1.09km2，为发展养鱼等水产养殖业创造了有利条件。第二章 自然地理条件2.1 地形条件钟吕水库位于江西婺源县乐安河一级支流晓港水的钟吕村上游约160m处，坝址以上控制流域面积33km。晓港水在钟吕村上游约3

19、00m处，由两支水系汇合而成，其中东支发源于石耳山，南支发源于清湾头尖，河流在晓港村汇入乐安河，本流域上游为中低山区，山势陡峭，中下游为低山丘陵区，山体凌乱，冲沟发育。2.2 水文特性据水文资料推算，坝址处多年平均流量1.28m/s，多年平均总径流量4040万m，p=0.1%的洪峰流量为551.5m/s，三日洪量为1569万m，p=2%的洪峰流量为364.5m/sec，三日洪量为965万m。流域多年平均降雨值2047.7mm。正常蓄水位276.3m，对应库容V=1943.44万m。死水位248.5m，对应V死=185.0万m。流域河段多年平均输砂量为0.29万吨，泥沙容重估算为1.3t/m。估

20、计水库淤积年限与高程关系（见表2-1）：表2-1 淤积年限与高程关系表淤积年限（年）泥沙淤积量（万m）淤积高程（m）5011.05236.0810022.1237.78水库水位库容关系曲线（见表2-2）：表2-2 水库水位库容关系曲线表水位（m）227.5236.08237.78248276278.11库容（104m）011.0522.1172.01910.02145.2坝址水位-流量关系曲线（见表2-3）：水位(m)227.5228.0228.5229.0229.5230.0230.5流量(m/s)06.028.966.77121.97196.05281.78表2-3 坝址水位-流量关系曲线

21、表2.3 工程地质条件2.3.1库区工程地质库区属构造剥蚀低山地貌，山势陡峭，分水岭雄厚，地形封闭，植被良好， 未见滑坡等不良物理地质现象。组成库岸及库盆的地层岩性主要为前震旦系板溪群的千枚状绿泥绢云母板岩，千枚岩和变质砂岩。库区岩石受多次构造运动的影响，断层和裂隙发育，岩石的褶皱和挠曲也很常见，构造行迹以北东向压扭性为主，常见有北西向张扭性断裂和近东西向平推断层，未见有较大的导水断裂连通库外。库区地下水类型主要为第四系松散堆积物孔隙潜水和基岩裂隙水，受大气降水补给，排泄于河谷与河床，库岸山体地下水位较高，一般在300m高程以上，组成库岸及库盆的岩石表部透水性强，但深部岩石透水性微弱，属相对不

22、透水层。库区工程地质良好，水库蓄水后，不存在永久渗漏、岸边再造、浸没及水库诱发地震等问题。2.3.2坝址工程地质2.3.2.1 地貌 坝址区属构造剥蚀低山地貌，山顶高程为280450m，坝区河床较宽，约2050m，为一“U”型河谷，两岸山坡不对称，左岸山体雄厚，山坡角3040度，右岸山体较为单薄，山坡角2030度，且在右岸有一低矮垭口，顶高程约276m，坝址区冲沟发育，且切割较深，未见滑坡等不良物理地质现象，自然边坡稳定。2.3.2.2 地质岩性坝址区出露的地层岩性为前震旦系板溪群第四段绿泥绢云母千枚岩夹变质砂岩，第四系松散堆积物及变质辉常岩，其岩性特征为：（1） 泥绢云母千枚岩：灰绿色，主要

23、矿物成分为绢云母、石英、长石、绿泥石等，千枚状构造，其余碎屑显微鳞片状构造，岩石挠曲和褶皱常见，片理极发育，岩层产状N4060E，NW3860。（2） 质砂岩：青灰色，主要矿物成分未石英、长石及岩屑等，中细砂粒结构，层状构造，有轻微的变质，岩石结构致密，岩性坚硬。（3） 第四系松散堆积物主要为冲击砂卵石，漂石，厚11.5m，分布于河床部位，残坡积壤土、碎块石土，厚16m，分布于两岸山坡及冲沟部位。（4） 质辉长岩：暗绿、深绿色，主要矿物成分为绿泥石、绿帘石、纤闪石及少量石英，辉长结构，块状构造，微具定向构造，岩石质地坚硬，在坝址区呈岩株或岩脉产出。2.3.2.3 地质构造坝址区地处华夏系及新华

24、夏系构造复合部位，出露的地层古老，经历了多次构造运动，坝址区断层裂隙发育，岩石破碎，岩层褶皱和挠曲常见。在初步设计阶段共发现断层20条。坝基开挖后，在坝基部位新发现小断层14条及两条风化夹层，但密度均较小。（1）主要断层：F5压扭性断层：产状N35，NW80，宽0.1 0.15m，主要由片状岩、碎性岩组成，构造岩强风化，性状较差，出露于左岸趾板齿槽228m高程附近。F12压扭性断层：产状N40E，NW66，宽0.20.4m，主要由片状岩组成，构造岩呈强风化，性状较差，出露于左岸趾板齿槽236m高程附近。F22层间挤压破碎带：产状N55E，NW55，宽0.10.25m，主要由片状岩、石英脉组成，

25、构造岩强风化，性状较差，出露于左岸趾板齿槽260m高程附近。F29压扭性断层：产状N25E，NW70，宽0.080.1m，主要由碎裂岩组成，见0.51.5cm厚的断层泥继续分布，断层间较平，构造岩呈强风化，性状差，出露于河床趾板齿槽部位。（2）裂隙：坝址区岩石裂隙发育，岩石破碎，坝基开挖后，对坝基岩石裂隙作了统计，主要有两组发育方向：一是NE向层面，裂隙产状N4060E，NW3860，裂面稍扭，普遍见Fe、Mn质浸染，表面张开或微张，局部见次生泥充填，延伸长，极发育；二是NW3050W，SW或NE4080，裂面光滑平整，见Fe、Mn质浸染，间距一般20cm，延伸较短，发育。（3）风化夹层：坝基

26、开挖后，在河床右侧趾板齿槽部位发现了两条风化夹层WJ1，WJ2，产状N42E，NW0.7弱风化岩石0.55饱和抗压强度：微新岩石40MPa弱风化岩石25MPa表2-4 堆石试验参数表组别试验干密度（g/cm）C(KPa)KnRfGFDA2.104738.586800.350.820.460.201.5B2.056037.726000.320.810.430.181.8 复合土工膜试验参数（见表2-5）表2-5 复合土工膜试验参数表项 目单 位量 值备 注单位面积质量g/m211001300350/0.4/350350/0.6/350膜 厚250m高程以上mm0.4250m高程以下mm0.6周边缝等处mm0.8周边缝、水平缝、分缝处宽条纵向拉伸强度kN/m1518350/0.4/350350/0.6/350伸长率%50窄条纵向拉伸强度kN/m1518350/0.4/350350/0.6/350伸长率%50摩 擦 系 数与水泥砂浆0.577与现浇砼0.6粘 结 力kg/cm20.1渗 透 系 数cm/s110-112.3.3 引水发电隧洞工程地质条件引水发电隧洞通过地段属低山地貌区，山顶高程300400m相对高程100200m