朱家滩水电站设计水工建筑物课程设计 精品.docx

1、朱家滩水电站设计水工建筑物课程设计 精品第一章 基本资料1.1 工程概况朱家滩水电站选择枢纽布置在朱家滩村上游300m的渭河主干流上，上游距小水河汇入口1.8km。宝鸡峡林家村引水枢纽以上陕西境内渭河干流长70km，平均比降3.5，地处深山峡谷，河道蜿蜒曲折，蕴藏着丰富的水能资源，朱家滩是该段渭河干流上的梯级开发中的水电站之一，电站坝址以上控制流域面积是29874.80km2。电站工程南靠310国道，北邻陇海铁路对外交通便利、快捷。随着改革开放的深入发展，经过20多年的建设，当地经济也得到了长足的发展，但与东部、南部省市相比，与全国平均水平相比仍有较大的差距。在中央西部大开发战略决策感召下，宝

2、鸡市各县（区）、乡各级政府，决心开发当地资源，把资源优势转化为经济优势，确定新的经济增长点，带领群众实现奔小康目标。而朱家滩水电站工程就是陈仓区、宝鸡市政府确定的招商引资项目，为该项目的建设提供了多项优惠政策和方便条件。1.2 工程规模朱家滩是座低坝引水式电站，有日调蓄能力。电站拦水坝顶高程687.5m，尾水位674.74m，设计水头12.16m。按长系列分析确定的典型年逐日计算出力和发电量，最终确定装机容量9600kw，多年平均发电量3859万kwh，年利用小时数为3850h。1.3 流域概况朱家滩水电站位于北纬3423，东经10651之间，枢纽布置在陕西省宝鸡市陈仓区坪头镇上游3.2km的

3、渭河主流上，上游距小水河汇入口1.8km，电站坝址以上控制流域面积29874.80km2，电站处于渭河干流及其流域的中部。渭河发源于甘肃省渭源县的乌鼠山，流经甘肃、宁夏、陕西三省26个县（市），全长818km，总流域面积6.24万km2。渭河由宝鸡风阁岭流入陕西境内，于陕西潼关港口东汇入黄河，是黄河的最大一级支流，也是陕西关中的母亲河。陕西境内渭河干流长502km，流域面积3.32万km2，分别占渭河全长和总流域面积的61.4%和53.2%。坝址以上渭河干流长分别为373.5km，平均比降3.5。林家村水位站控制流域面积30661km2，渭河流经甘肃、宁夏、陕西三省（区），甘肃省境内流域面积占

4、林家村以上总面积的85%，宁夏占11.07%，陕西境内占1.3%。1.4 气象资料多年平均气温12.9，最高气温41.6（1973.8.8），最低气温-13.9（1977.1.30）；多年平均降雨量683.4mm，实测最大降雨量948.6mm（1964），实测最小降雨量434.5mm（1977）；多年平均陆地蒸发量550mm，水面蒸发量800mm。流域内降雨显著的特征是时空分布不均，降雨量随地形海拔高程垂直变化大，山区高而川道低，二是年内分配不均衡，7、8、9、10四个月降雨量占全年的59.7%；三是年际丰枯变化大，丰枯比为2.26。1.5 水文资料朱家滩枢纽布置在坪头镇上游3.2km的渭河主

5、干流上，在小水河汇入口下游1.8km处。电站坝址以上控制流域面积29874.80km2，其下游28Km处有林家村水文站，控制流域面积30661km2，该区间流域面积786.2km2 ，占林家村水文站以上流域面积的2.56%。林家村水文站建于1934年，至今已有68年的径流、洪水、泥沙系列资料（19342001年）。朱家滩处无实测资料，但其控制流域面积与林家村水文站控制流域面积仅相差2.56%，就以林家村水文站为参证站来分析该座水电站的水文特性，朱家滩水电站进行水文分析。1.5.1洪水坝址以上渭河干支流上未建大型蓄水工程，故林家村洪水不需要进行还原计算，直接采用该站实测洪水资料。洪峰流量选样的方

6、法采用年最大值法，即每年只选取最大一次的瞬时洪峰流量作为频率计算样本。作年最大洪峰流量与历时关系图（图2-3），在1944-2001年的58年系列中，大洪水有1954年、1959年、1981年，一般洪水有1949年、1988年；而干旱年有1982年、1974年、1994年。历年洪水丰枯交替出现，变幅较大。一般间隔3-4年，多者7-8年就会出现一次丰水年。根据林家村（19442001）58年系列洪水资料，加1933年历史调查洪水Q=6890 m3/S，进行频率分析采用皮-型频率曲线目估适线，得出林家村水文站不同频率的洪峰流量，再用面积比拟法换算到朱家滩水电站坝址处，其洪水成果详见表。表11 洪峰

7、流量成果表站名各种频率年径流量（亿m3）0.10%0.33%0.50%1%2%3.30%10%林家村9782799573786356534646263072朱家滩96147858725162475254454730191.5.2泥沙林家村水文站每年平均悬移质输沙量为1.5771亿t，推移质输沙量为0.0287亿t。1.5.3河道水位流量关系曲线天然情况下各断面水位流量关系曲线采用均匀流计算公式：式中： A断面过水面积R水力半径C谢才系数，C=R1/6/n，n为糙率i河道断面处纵向比降坝址河段纵比降i=3.5，河床糙率n=0.057，原河段天然河床断面水位流量关系曲线如下图。根据各站坝址处河段纵

8、向比降i和n，可得各站坝址水位流量关系曲线。见图11。图11 原河段天然河床断面水位流量关系曲线1.6 地质资料本区属稳定性较差地区，区内次级构造活动痕迹明显，在基岩山体中，“X”型节理和小的褶曲较发育，在多期岩浆侵入活动影响下，岩体非常破碎。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）规定，工程区抗震设防烈度为7，设计基本地震加速度为0.2g。1.6.1坝址区工程地质概况（1）地形地貌工程区位于秦岭中低山区，渭河蛇曲发育，自西向东流经本区，地面高度675m（渭河河谷）1243.8（强家山）。渭河两岸山体陡峻，基岩大都裸露，局部表层覆盖少量坡积物和第四系黄土及黄土状土。渭河河道宽度20

9、0400m，两岸阶地呈不对称发育，左岸大多数被侵蚀，右岸残留一级、二级及三级阶地，一级阶地高出河床45m，最宽可达400500m，二、三级阶地仅残存一小部分。河谷两岸支流分布有一级阶地，阶地堆积物二元结构清晰，上部黄土、壤土夹碎石，下部卵（砾）石。（2）地层岩性上坝址引水枢纽位于码头村东北渭河干流上，该段河谷部宽150300m，宽3845m，河床高程679683m，河漫滩表面高程682.31686.59m，河床漫滩堆积的卵石层厚度13.022.1m。左坝肩山坡岩石体裸露，坡面倾角4050度。右坝山坡高呈687.0m以下岩体裸露，岸坡陡立，以上为黄土斜坡，坡面角度20度左右，无不良物理地质现象。

10、地质特性从上至下概况如下：中沙层（Q4a1+p1）：黄褐色，长石、石英质，均粒结构，稍湿饱和，松散稍密状态，层厚1.6-6.5m。卵石层（Q4a1+p1）：由石英岩、花岗岩碎块组成，亚园形，一般粒径5-8cm，最大30cm，充填沙15%。该层遍布场地，稍密状态，层厚3.9-14.7m。漂石层（Q4a1+p1）：由石英岩、花岗岩碎块组成，亚园形，一般粒径20-25cm，最大90cm，充填沙10%，松散稍密，分布广，层厚1-13.6m。园砾层（Q4a1+p1）：由石英岩碎块组成，亚园形，一般粒径2-15mm，最大约50cm，充填沙10%，夹卵石薄层，松散稍密状态，在左岸呈凸镜体分布，层厚2-5.1

11、m。基岩层（r5）：花岗岩，浅褐色，主要矿物为长石，石英岩次之，或黑云母，中粒结构，块状结构，少量裂隙，中等风化。基岩埋深17-26.3m，岩石分类为类。坝址处地层强透水层，渗透系数K=85.6m/天。中砂层有振动液化的可能，应挖去。1.6.2坝址基岩物理力学参数坝基砂卵石层物理、力学指标建议值表如下表12。 表12 砂卵石层物理力学指标建议值表地貌地层渗透系数(m/d)允许水力坡降（i）承载力基本值f0 (kpa)变形模量E0 (Mpa)摩擦系数f6砂卵石550.1380260.55两坝肩弱风化花岗岩岩体裂隙发育，比较破碎，岩石和饱和单轴抗压强度Rb=90100MPa，岩体纵波速度Vp=20

12、003750m/s，完整系数Kv=0.110.39，岩体的基本质量指标BQ=237378，基本质量级别IIIIV级，岩体物理、力学指标建议值如下表13。 表13 坝基岩体力学指标建议值表 岩石名称密度抗剪断强度变形模量泊桑比fcg/cm3MpaGpa花岗岩2.450.80.650.3第二章 工程总体布置根据水利水电工程等级划分及防洪标准（SL252-2000）规定，朱家滩装机9600kw，为五等工程，即小（2）型水电工程，其主要建筑物为5级建筑物。故朱家滩水电站枢纽设计洪水标准为10年一遇，相应洪峰流量Q=3019 m3/s，校核洪水标准为50年一遇，相应洪峰流量为Q=5254 m3/s，厂区

13、防洪标准为30年一遇洪水设计，相应洪峰流量Q=4547 m3/s，50年一遇洪水校核，相应洪峰流量Q=5254 m3/s。经多方案比较，朱家滩水电站选择枢纽布置在朱家滩村上游300m的渭河主干流上，上游距小水河汇入口1.8km。进水闸、冲砂闸布置在左岸，厂区布置在朱家滩下游100m渭河一级阶地上，该处的主流靠左岸，河岸开阔有利于布置水电站建筑物。本引水枢纽工程由三大部分组成，拦河溢流坝、冲沙闸及进水闸，附属工程有上游防渗、下游消能工程，包括消力池、海漫、防冲槽，工程范围内的两岸翼墙及护岸工程。右岸为进水闸，与溢流坝轴线夹角为34，闸底板表面高程为681m，闸孔宽为2.5m，设胸墙顶部高程为69

14、5m，底部高程为685m,胸墙高10m。闸室用C30砼浇筑，闸门为宽2.5m，高4m的平面铸铁闸门。坝轴线垂直河道，坝布置在河中及左岸。溢流坝长130m，坝高14m，坝底宽15.3m，坝顶高程687.5m，坝底高程678.0m。坝体内填充M7.5浆砌石，表面为C15混凝土。冲沙闸布置在右岸靠近进水口一侧，冲沙闸3孔，每孔宽4m。冲沙闸为敞开式，上部设11m高胸墙，闸门为45m的平面铸铁闸门，四扇。左边墩厚2m，中墩宽2m，右边墩宽2m。闸底板顶面高程679m，闸关闭后闸门顶高程684m，。闸室顶部高程700m，工作闸门闸墩净高16m，上设启闭机及启机房；检修闸门闸墩净高11m。坝、冲沙闸下游均

15、采用底流消力池消能，在坝址下游设消力池,消力坎等,促使水流在限定范围内产生水跃,通过水流内部的旋涡、摩擦、掺气和撞击消耗能量。消力池底高程678.0m，池长39m，深2m，池尾槛高程为680.0m，池用C25混凝土浇筑。有关设计规范见表5-1。表2-1 有关设计规范序号名称标准编号1水利水电工程等级划分及洪水标准SL25220002防洪标准GB50201943水利工程水利计算规范SL104954水利水电工程设计洪水计算规范SL44935水工建筑物荷载设计规范DL507719976建筑结构荷载规范GB5000920017水工混凝土结构设计规范SL/T19120088水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）SDJ20789堤防工程设计规范GB502869810城市防洪工程设计规范CJJ509211水利水电工