工程布置及建筑物.docx

1、工程布置及建筑物5 工程等别、建筑物级别5.1设计依据5.1.1 工程等别、建筑物级别一、工程等别西河二级电站与西河一级电站尾水衔接，坝前正常发电引水位确定为427.40m。西河二级电站正常发电尾水位维持在368.00m，西河三级电站与西河二级电站尾水衔接，则其正常引水位为368.00m。装机容量24000kw。西河二级电站为引水式电站，与西河一级电站尾水衔接，其压力前池最高水位为427.40m，正常发电运行水位421.80m，最大水头61.30m，最小水头53.00m。考虑到本电站无调节性能，额定水头按汛期满发临界水头确定。电站汛期满装机发额定出力时净水头为53.00m。因此，西河二级电站水

2、轮机的额定水头选择为53.00m。根据水利电力部规定，本工程为等工程，规模为小（1）型。二、建筑物级别主要建筑物包括拦河溢流坝、泄洪冲沙闸，进水闸、沉沙池、引水渠道、压力前池、压力管道、主副厂房、变电站及尾水渠等主要建筑物均按4级建筑物设计;次要建筑物按5级设计，施工临时建筑物按5级设计。三、洪水标准根据（SL252-2000）规范，采用洪水标准见表5-1-1表5-1-1 设计洪水重现期（年）校核洪水重现期（年）进水口1002005.1.2设计基本资料一、 水文西河一级电站、西河二级电站和西河三级电站坝址多年天然平均流量分别为17.2m3/s、20.3m3/s、23.8m3/s。考虑到星溪沟岩

3、溶天然渗漏水量为0.34m3/s，天然在二、三级电站之间河段出露，经过防渗堵漏措施处理后，水库建成后西河一级电站、西河二级电站和西河三级电站坝址多年平均流量分别为17.5m3/s、20.6m3/s、23.8m3/s。二、气候大宁河流域属亚热带暖湿季风区，受秦岭和大巴山影响，流域内气候温和湿润，全流域多年平均降雨量为 。 根据巫溪县气象站资料统计，近区多年平均气温 ，气温随地面高程变化较大。 流域内雨量充足，尤其巫溪以上流域多年平均年降雨量为 。堵河流域属于北亚热带湿润性气候，受季风环流影响，气候交替明显。 与同纬度相比，具有冬无严寒、夏无酷暑、云多雾大、日照较少、雨量充沛、风力较小等特征。 由

4、于北有秦岭为屏障，南又与巴山相隔，这样既有利于东南季风的深入，又可削弱北方冷空气的侵袭。 因此区内四季分明，光热资源丰富，雨热同步，空气湿润。 春季增温快，冷暖多变；夏季气温高，降水集中；秋季降温迅速，多有阴雨；冬季降水少。 区内潮湿多雨，多年平均降雨量为 。三、工程地质大宁河流域地貌景观特色，总体切割强烈，崇山峻岭连绵不断，悬崖峡谷到处可见，地形高低悬殊，地貌结构比较复杂。 主要呈现出三个特点：一是地势起伏大，层状地貌分明。 最高处大巴山的川鄂岭海拔 ，大多为海拔 以上的山地；由于地貌发育的阶段差异和新构造运动间歇性大面积抬升，形成多级层状地貌。 二是地貌类型多样，以山地为主。 北部为大巴山

5、山区，东部、东南部和南部则属巫山、大娄山山区。 三是喀斯特地貌分布广泛，发育典型的石林、峰林、洼地、残丘、落水洞、溶洞、暗河、峡谷等喀斯特景观。地质构造简单，断层不发育，岩层产状270310/SW5070，节理主要有330345/NE5055顺坡向发育节理和290300/NE2530缓倾角节理，两组节理组合切割，对边坡稳定有不利影响。大由于西河二级电站地处喀斯特地区，地质条件复杂，河床成v字型分布。四 、主要特征水位进水闸设计正常水位：1054.500m前池正常水位：1046.450m厂房尾水位：963.000m五、建筑材料及设计参数（一）容重砼：（2.32.4）t/m3钢筋砼：2.4t/m3

6、浆砌块石：2.2t/m3浆砌砖：1.8t/m3钢材：7.85t/m3（二）泊桑比砼：1/6;钢材：0.3。（三）砼防渗标号：不低于W6。砼和钢材的线膨胀系数、弹性模量、强度均见有关规范。六、安全系数（一）抗滑稳定安全系数1、重力式建筑物（溢流坝）岩基：基本组合1.05，特殊组合1.0软基：基本组合1.15 特殊组合1.052、挡土墙基本组合：1.3 特殊组合：1.2（二）抗倾稳定安全系数1、重力式建筑物（溢流坝）基本组合：1.3 特殊组合1.12、挡土墙基本组合：1.5 特殊组合1.2（三）压力钢管镇、支墩抗滑抗倾稳定安全系数基本组合：1.3 特殊组合：1.1（四）压力钢管抗外压稳安全系数不小

7、于2七、设计中采用的主要设计规范（一）水利水电工程可行性研究报告编制规程DL5020-93。（二）小型水电站设计规范。（三）水电站引水渠及前池设计规范（DL/T5079-1997）。（四）水工建筑物抗震设计规范（DL5073-2000）。（五）沉沙池设计规范（DL/T5107-1999）。（六）水工砼设计规范（SL/T1991-96）。5.2 工程选址5.2.1 坝址的确定西河二级无调洪能力，正常发电水位与西河一级尾水位相同。考虑经济因素，因此二级坝体应靠近一级电站。坝址比较在相对较短的500-1000m河段范围内。其下水文地质情况十分相近，由于近处成本较低 。选为500米处。5.3 工程总体

8、布置5.3.1坝型的确定工程区流域内岩体十分破碎，崩塌体丰富，在暴雨时极易产生泥石流，坝址上游0.5km西河一级电站，该河段河道比降仅8.34左右，河床为v字分布。根据以上情况，该河段无条件修建调节水库。故坝型确定为自由泄水。从地形、气候、建筑材料、经济与施工方便等角度。采用面板堆石坝与自由低溢流坝结合型。5.4 主要建筑物电站工程由取水枢纽建筑物、渠系建筑物和厂区枢纽建筑物组成5.4.1 取枢纽建筑物取水枢纽包括拦河坝、泄洪冲沙闸、进水闸、连接渠、沉沙池及节制闸等建筑物。（一）建筑物布置溢流坝采用WES曲线型实用堰，堰高7.00m，溢流坝段长为40.00m ，总的坝轴线线长101.50m，非

9、溢流坝段最大高度为18.00m，坝顶高程为439.00m，采用C10毛石砼砌筑，外包C25砼，并用M10浆砌条石护面抗冲（条石强度大于30Mpa）。厚均为1.8m，中墩厚2.4m，在溢流坝右边布置泄洪冲沙闸2孔，为潜孔式，其孔口尺寸44.5m，左右闸墩为增强冲沙效果，在冲沙槽与溢流坝之间布置26.0m长的束水墙。与右岸上游边墙及进水口拦沙坎形成冲沙槽，以增大冲沙时槽内纵向流速。束水墙用M7.5浆砌块石砌筑，迎水面用C25钢筋砼防冲，冲沙槽底板用C10毛石砼砌筑，迎水面用0.8m厚C30钢筋砼护面抗冲。溢流坝和冲沙闸下游均布置消力池消能，下游消力池长均为20.0m，溢流坝下游消排水孔，孔力池深1

10、.0m，泄洪冲沙闸下游消力池深1.5m，分别用M10浆砌块石和C10毛石砼砌筑，迎水面均用C30钢筋砼护面抗冲，池底设距2.0m。消力池后设海漫长18m，用M10浆块石砌筑。1、坝顶高程：西河二级电站为引水式电站，与西河一级电站尾水衔接，其压力前池最高水位为427.40m，正常发电运行水位421.80m。由于无调节能力，正常蓄水位h等于发电水位。坝体按4级建筑物设计，安全加高A=0.5米风浪雍高e近似为1.5米为了取水口能够取到足够的水量以保证发电，经计算比选后选定堰顶高程为428.00m。2、坝顶宽度：坝顶宽度根据运行、施工、交通地震等方面综合确定按规定高坝顶可选10-15m,中低坝顶可选用

11、5-10m。经综合考虑，本坝顶选10m宽。3、坝顶的高程：由实用堰的流量公式采用实用堰流的基本公式进行计算，则：Q = mb2g H3/2计算得由校核洪水Q得到H=9.00m 则非溢流坝段的设计标高H1=A+e+H+P=19.00m4、坝坡已建成面板堆石坝大多没做稳定分析，上下游坡度可参照类似工程，一般采用1:1.3-1:1.4.当1:1.3接近自由卸堆石体休止角。所以1:1.3-1:1.4具有足够的安全度。上游坡体长期处于饱和状态，加之水位可能下降，使坡体稳点处于不利地位，上游可放缓。坝坡上下游均采用1:1.4坡度。 （二）水力计算1、泄洪计算取水口100年一遇洪水流量为2130m3/s，2

12、000年一遇洪水为2610m3/s，由溢流坝和冲沙闸分担泄洪，分别采用宽顶堰和实用堰流进行计算，其成果见表5-4-1。挡水建筑物泄流成果表表5-4-1 坝上水头（m）溢流坝过流量（m）冲沙闸过流量（m）总流量（m）P=3.3%8.949812351216P=0.5%10.23137525016252、消能计算1）冲沙闸闸下游设计洪水位1051.98m，校核洪水位1052.72m，设计洪水时过闸流量为235m3/s、单宽流量29.4m3/s，校核洪水时过闸流量为250m3/s，单宽流量31.25m3/s。经计算，需设消力池、消力池长20m、深1.5m。2）溢流坝溢流坝下游洪水位与冲沙闸同，设计洪

13、水时过坝流量为981m3/s，单宽流量15.1m3/s，校核洪水时过坝流量1375m3/s，单宽流量21.2m3/s，经计算需设消力池，池深1.0m，池长20.m。3、渗流计算拦河建筑物地基中的砂土、粉土层完全清除、用砂卵砾石回填并压实，渗流计算时拦河建筑物基础按砂卵砾石基础计算。砂卵砾石层的允许水力坡降0.120.15。拦河建筑物渗透途径为52.0m（坝基按直线计算），最高水头6.48m，渗透坡降0.125,在允许坡降范围内。（四）稳定及应力计算溢流坝和冲沙闸的基础换基后为砂卵砾石层、溢流坝、冲沙闸的稳定、应力计算见表5-4-2、5-4-3。抗滑稳定计算成果表表5-4-2荷载组合计算工况泄洪

14、冲沙闸溢流坝计算允许计算允许基本组合正常挡水位4.253.01.781.2特殊组合校核洪水位4.302.501.371.15特殊组合校核洪水位加地震3.522.301.281.05应力计算结果表表5-4-3荷载组合计算工况泄洪冲沙闸溢流坝允许压力manminmanmin基本荷载组合完建情况下0.300.270.320.170.3-0.4正常挡水位0.270.150.290.110.3-0.4特殊荷载加地震校核水位加地震0.240.130.210.080.3-0.4二、进水闸及连接渠（一）地形地质条件进水闸及连接渠均置于右岸冲洪积台地上，地形坡度58，上段为含土漂块砾石层，厚78m，结构稍密实。

15、中段为粉土、砂土层、厚68m，其下有23m的粘土碎石层，下段为厚层砂卵砂石层，建筑物基础置于含土漂块砾石层上。基础条件较好。（二）建筑物布置进水闸布置在河床右岸，取水口轴线与坝轴呈60布置，闸前缘设拦河坎，坎高3.2m，闸底高程1051.900m，进水闸为胸墙潜孔式，闸孔宽6.0m，闸孔高2.6m，取水流量31.5m3/s，闸前正常水位为1054.500m，设计洪水位1058.250m，校核洪水位1059.200m，闸顶高程1059.900m，闸顶上布置闸门检修平台和闸房。进水闸室总长26m。进水闸墙和地均用C10毛石砼砌筑，迎水面用C20砼防冲，闸门检修平台用C25钢筋砼浇注，闸房为C25钢

16、筋砼框架结构。连接渠位于进水闸和沉沙池之间，长76.9m即渠线里程桩0+0260+102.9，进水闸在正常运行情况下，为宽顶堰流，洪水位情况下为孔口出流。连接渠的过水断面按正常运行时的取水流量设计，过水断面为矩形，渠底宽6.0m，比降1/1000、水深2.5m、流速2.35m/s。在连接渠后段左边墙上布置溢流堰，堰顶溢流长度28.0m，在洪水时将多余流量泄置河中，溢流水头0.35m。连接渠墙和底均用M7.5浆砌块石砌筑，迎水面用C20砼防渗。三、沉沙池及节制闸（一）地形地质条件沉沙池布置于右岸级阶地上，上段为6.58.0m的含土漂块碎石层，中段为砂土、粉土层厚7.0m，下段为砂卵砾石层。建筑物

17、基础置于含土漂块碎石层中，距粉土层24m，承载力满足建筑物设计要求。（二）建筑物布置黑水河为多泥沙河流，多年平均含沙量1.37kg/m3，需在连接渠后布置沉沙池，即沉沙池总长133.7m，其中渐变扩散段长30m，静水栅室长3.0m，陡坡长6.0m、池厢工作长度70m、冲沙闸室长4.7m，收缩段长20m，池厢断面为矩形，采用定期冲沙，直线单室沉沙池。1、渐变扩散段（0+102.90+132.9）扩散段长30m，由6.0m扩散成20m，扩散角13，扩散段底高程1051.60m。2、静水栅室段（0+132.90+135.9）由于水流的自然扩散角只有1012，而本工程扩散角大于该值，故设静水格栅，使水

18、流得到良好的扩散，有利于沉淀池沉沙。静水栅室长3.0m、宽20m、分5墩6孔、墩厚1.0m，孔宽2.5m，墩顶高程与池厢同1055.500m。3、陡坡段（0+135.90+141.9）池厢首端设计水位1054.100m,水深H=4.5m，底高程1049.600m，静水栅室底高程1051.600m，高差2.0m，衔接形成陡坡，陡坡段长6.0m，底坡1:3。4、池厢（0+141.90+211.9）本电站设计水头79m。沉淀大于0.35mm粒径的泥沙，设计池厢流速0.45m/s，池首水深4.5m、设计流量50m3/s，设计冲沙闸前淤积高度1.2m，池首工作深度3.3m、设计沉沙粒径0.35mm，泥沙

19、沉淀速度0.034m/s，经计算池厢长70m、宽20m，池首底高程1049.600m，池未底高程1048.900m。池厢底作砼分水墙厚0.55m，分为三道分水槽，各为6.3m，缩底宽为1.0m，两边为1:2.21斜坡。5、冲沙闸及冲沙廊道（0+211.90+216.6）池厢分水槽未端设冲沙闸孔，其孔口尺寸1.01.0m，闸后由三孔冲沙廊道合并为一主廊道，与闸孔轴线呈60，由排沙主廊道泄至黑水河中，主廊道长8.5m，为厢型暗渠，其断面尺寸1.81.8m，底坡1/100。6、渐变收缩段（0+216.60+236.6）沉沙池池厢与下游渠道相连，由宽变窄，呈渐变收缩段，长20m，由池厢未底高程1048.900m，提高至1050.700m，由池厢宽20m收缩为下游渠道宽4.2m。7、沉沙池出口节制闸（0+236.60+242）为控制渠道的进水流量，在沉沙池未设节制闸，闸底宽4.2m，挡水高度3.8m。（三）沉沙池结构计算沉沙池基础置于含土漂块砾石层上，允许承载力0.3Mpa，沉沙池墙和底均用C10毛石砼砌筑，迎水面用C20钢筋砼防冲，设计采用大脚挡土墙型式，最大墙高6.6m。经计算，抗倾安全系数2.85，抗滑安全系数1.85，最大应力0.96Mpa，最小应力0.08Mpa，均满足规范要求。