E江水利枢纽工程设计说明书计算书.docx

1、E江水利枢纽工程设计说明书计算书1 工程概况1.1 工程概况E江位于我国西南地区，流向自东向西北，全长约122km，流域集雨面积2558km2，最大年降水量为1213mm，最小年降水量617mm，多年平均降水量为905mm。正常蓄水位2821.4m, 死水位2796.0m ，正常蓄水位时，水库面积为15.6 km2。根据E江河流规划，拟建一水电站，坝址以上集雨面积780 km2，设计装机24MW，多年平均发电量为1.05亿度，三台机满载时的流量44.1m3/s，尾水位2752.2m。增加保灌面积10万亩，可减轻洪水对下游两岸的威胁，安全泄量应控制在Q900 m3/s以内。本工程同时兼有发电、灌

2、溉、防洪、渔业等综合利用。1.1.1 发电水电站装机容量为24MW，多年平均发电量为1.05亿度。电站装机3台8MW机组。正常蓄水位2821.4m，死水位2796.0m，三台机满载时的流量44.1m3/s，尾水位2752.2m。厂房型式为引水式厂房，厂房面积尺寸为32m13 m，发电机层高程：2760m，尾水管度高程：2748m，厂房顶高程：2772m。副厂房平面尺寸36m6 m。开关站尺寸为30m20 m。1.1.2 灌溉工程建成后将增加保灌面积10万亩。1.1.3 防洪为了减轻洪水对下游城镇、厂房和农村的威胁，根据防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为900 m3/s。1.1.4 渔业正常

3、蓄水位时，水库面积为15.16km2，为发展养鱼及其水产养殖创造了有利条件。1.1.5其它引水隧洞进口底高程2789m，出口高程2752.3m；引水隧洞直径4m，压力钢管直径2.3m，调压井直径12.0m；放空洞直径2.5m，可放空库水位至2770.00m。1.2 设计任务简述（1）根据防洪要求，对水库进行洪水调节计算，确定坝顶高程及泄水建筑物尺寸。（2）通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽组成建筑物的形式、轮廓尺寸及水利枢纽布景方案。（3）详细做出大坝设计，通过比较，确定坝的基本剖面与轮廓尺寸，拟定地基处理方案与坝身构造，进行水力、静力计算。（4）对泄洪隧洞进行设计；选择建筑物的形式与轮

4、廓尺寸，确定布置方案；拟定细部构造，进行水力、静力计算。1.3 工程特性表表1-1 工 程 特 性 表序号项 目 名 称单 位数 值备 注一水文特性1坝址以上流域面积km27802多年平均流量m3/s3代表性流量4P=0.05%洪峰流量m3/s23205P=1%洪峰流量m3/s16806P=2%洪峰流量m3/s14207P=10%洪峰流量m3/s10408多年平均含沙量kg/ m30.5二水库特性1校核洪水位（P=0.05%）m2824.162设计洪水位（P=1%）m2822.993正常蓄水位m2821.44汛期限制水位2821.45死水位2796.06库容系数%7设计洪水位时最大下泄流量m3

5、/s5848校核洪水位时最大下泄流量m3/s687三水能特性及电站指标1电站下游最高尾水位m2755.182电站下游正常尾水位m2752.23电站最大水头m4电站平均水头m5电站最小水头m6装机容量MW247电站设计流量m3/s44.18多年平均发电量亿千瓦时1.059装机利用小时小时4375续上表 工 程 特 性 表分类项目名称单位数值备 注四淹没指标1淹没耕地亩2迁移人口人3房屋间五主要建筑物1大坝坝型：粘土斜心墙坝坝顶高程m2826.7最大坝高m79坝顶长度m444.2风浪墙高m122泄洪方式：隧洞泄洪隧洞型式城门洞型进口堰顶高程m2812隧洞断面(进口)m2815.09隧洞断面(中部)

6、m2811长度m3厂房地面式主厂房面积m23213副厂房m23664升压站m23020六水电站主要设备1水轮机台3单机容量kw84212发电机台3单机容量kw80003主变压器2 设计基本资料2.1流域概况E江位于我国西南地区，流向自东向西北，全长约122km，流域面积2558km2，在坝址以上流域面积为780 km2。本流域大部分为山岭地带，山脉和盆地相互交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区性河流。地表大部分为松软沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流含沙量较大，冲积层较厚，两岸有崩塌现象。本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少。全区农田面积占总面积的20%，林木

7、面积约占全区面积的30%，其种类有松、杉等，其余为荒山及草皮覆盖。2.2气候特性2.2.1气温年平均气温约为12.8，最高气温为30.5，发生在7月份，最低气温-53，发生在1月份。月平均气温统计表见表2，各月平均温度日数见表3。表2-1 月平均气温统计表（）123456789101112平均4.88.311.214.816.318.018.818.316.012.48.65.912.8表2-2 平 均 温 度 日 数月份日数平均温度123456789101112061.20.3000000003.10302526.830.7303130313130313027.930000000000000

8、2.2.2湿度本区域气候特征是冬干夏湿，每年11月至次年4月特别干燥，其相对湿度在51%73%之间，夏季因降雨日数较多，相对湿度随之增大，一般变化范围为6786%。2.2.3降水量最大年降水量可达1213mm，最小为617mm，多年平均降水量为905mm，各月降雨天数见表4。表2-3 各月降雨日数统计表月份日数平均降雨量12345678910111230mm0000000000002.2.4风力及风向一般14月份风力较大，实测最大风速为19.1m/s，相当于8级风力，风向为西北偏西。水库吹程为15km。2.3 水文特性E江径流的主要来源为降水，在此山区流域内无湖泊调节径流。根据实测短期水文气象

9、资料研究，一般是每年五月底至六月初河水开始上涨，汛期开始，至十月以后洪水下降，则枯水期开始，直到次年五月。E江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦，具有山区河流的特性，实测最大流量为700m3/s，而最小流量为0.5 m3/s。2.3.1年日常径流坝址附近水文站有实测资料8年，参考临近测站水文记录，经延长后有22年水文列，多年平均流量为17 m3/s。2.3.2洪峰流量经频率分析，求得不同频率的洪峰流量见表5，各月不同频率洪峰流量见表6。表2-4 不同频率洪峰流量表（m3/s）频 率0.05%1%2%5%10%流量（m3/s）23201680142011801040表2-5 各月不同频率洪峰流量（m3/

10、s）月频率1234567891011121%4619121960012401550121067039023372%3617111553011201360109060031023335%23149114208501100830480250162810%19117937076098072041021015232.3.3固体径流E江为山区性河流，含沙量大小均随降水强度及降水量的大小而变化，平均含沙量达0.5kg/ m3。枯水极少，河水清澈见底，初步估算30年后坝前淤积高程为2765m。2.4 工程地质2.4.1水库地质库区内出露的地层有石灰岩、玄武岩、火山角砾岩与凝灰岩等。经地质勘探认为库区渗漏问题

11、不大。但水库蓄水后，两岸的坡积与残积等物质的坍岸是不可避免的，经过勘测，估计可能坍方量约为300万m3。2.4.2坝址地质坝址位于E江中游地段的峡谷地带，河床比较平缓，坡降不太大，两边高山耸立，构成高山深谷的地貌特征。坝址区地层以玄武岩为主，间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿构，对其岩性分述如下：（1）玄武岩：一般为深灰色、灰色，含有多量气孔，为绿泥石、石英等充填，成为杏仁状构造，并间或有方解石脉，石英脉等贯穿其中，这些小脉都是后来沿裂隙充填进来的。坚硬玄武岩应为不透水层。但因节理裂缝较发育，透水性也会随之增加，其矿物成份为普通辉石、检长石，副成份为绿泥石、石英、方解石等。由于玄武岩成份不甚一致，风

12、化程度不同，力学性质亦不同。可分为坚硬玄武岩、多孔玄武岩、破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和全风化玄武岩，其物理力学性质见表7、表8。渗透性：经试验得出k值为4.147.36米/昼夜。表2-6 坝基岩石物理力学试验表岩石名称比重Gs容重kn/m3建议采用抗压强度Mpa半风化玄武岩3.0129.650破碎玄武岩2.9529.25060火山角砾岩2.9028.735120软弱玄武岩2.8527.01020坚硬玄武岩2.9629.2100160多气孔玄武岩2.8527.870180表2-7 全风化玄武岩物理力学试验表天然含水量w%干容重Kn/m3比重Gs液限WL塑限WF塑性指数Wn压缩系数浸水固

13、结块剪00.5cm3/kn34cm3/kn内磨擦角凝紧力kpa2.516.32.9747.332.2616.90.05970.015123.3824.0（2）火山角砾岩：角砾为玄武岩，棱角往往不明显，直径为215cm，胶结物仍为玄武岩质，胶结紧密者抗压强度与坚硬玄武岩无异，其胶结程度较差者极限抗压强度低至350Mpa。（3）凝灰岩：成土状或页片状，岩性软弱，与砂质粘土近似，风化后成为粘土碎屑的混合物；遇水崩解，透水性很小。（4）河床冲积层：主要为卵砾石类土，砂质粘土与砂层均甚少，且多呈透镜体状，并有大漂石渗杂其中。卵砾石成分以玄武岩为主，石灰岩和砂岩占极少数。沿河谷内分布：坝基部分冲积层厚度最

14、大为32m，一般为20 m左右。靠岸边最少为几米。颗粒组成以卵砾石为主，砂粒和细小颗粒为数很少。卵石最小直径一般为10100mm，砾石直径一般为210mm；砂粒直径0.050.2mm；细小颗粒小于0.1mm。河床冲积层剪力试验成果见表9。表2-8 冲积层剪力试验成果表土壤名称代号项目计算值容重(控制)kN/m3含水量(控制)三轴剪力(快剪)应 变(浸水固结快剪)内摩擦角凝聚力kPa内摩擦角凝聚力kPa含粒中的量砾细石次 数17128822最大值24.38.66471537.0324310.5最小值22.24.27353012.017550平均值23.086.47403418.225255.3小

15、 值平均值37320.148备注三轴剪刀土样系筛去大于4mm颗粒后制备的。试验时土样的容重为控制容重。应变控制土样的容重系筛去大于0.1mm颗粒后制备的。以上两种试验的土样系扰动的。冲积层的渗透性能：经抽水试验后得渗透系数K值为310-2cm/s110-2cm/s。（5）坡积层：在水库区及坝址区山麓地带均可见到，为经短距离搬运后，形成粘土与碎石的混合物质。2.4.3地质构造坝址附近无大的断层，但两岸露出的岩石，节理特别发育，可以分为两组，一组走向与岩层走向几乎一致，即北东方向，倾向西北；另一组的走向与岩层倾向大致相同。倾角一般都较大，近于垂直，裂隙清晰，且为钙质泥质物所充填。节理间距密者0.5

16、m即有一条，疏者35m即有一条，所以沿岸常见有岩块崩落的现象。上述节理主要在砂岩、泥灰岩与玄武岩之类的岩石内产生。2.4.4水文地质条件本区地形高差大，表流占去大半，缺乏强烈透水层，故地下水不甚丰富，对工程比较有利。根据压水试验资料，玄武岩中透水性不同，裂隙少、坚硬完整的玄武岩为不透水层，其压水试验的单位吸水量小于0.011(minm)。夹于玄武岩中的凝灰岩，以及裂隙甚少的火山角砾岩都为不透水性良好的岩层。至于节理很发育的破碎玄武岩、半风化与全风化玄武岩都是透水性良好的岩层。正因为这些隔水的与透水的玄武岩的存在，使玄武岩区产生许多互不连贯的地下水。一般砂岩也是细粒至微粒结构，除因构造节理裂隙较

17、发育，上部裂隙水较多外，深处岩层因隔水层的层次多，难于形成泉水。石灰岩地区外围岩石多为不透水层。渗透问题也不存在。2.4.5地震烈度本地区地震烈度定为7度，基岩与混凝土之间磨擦系数取0.65。2.5 建筑材料1、料场位置和储量根据坝区地形、地质剖面图以及地质勘测资料分析。河床部位冲积层主要为碎石和砾石，砂质粘土与砂层均甚少，且多呈透镜体状，并有大漂石掺杂其中。碎砾石成分以玄武岩为主，石灰岩和砂岩石占极少数，沿河谷内分布，坝基附近最大冲积层厚度为30多m，一般为20m左右，靠岸边厚度逐渐减少。在坝址上下游各有四个砂砾料料场，储量比较丰富，总量达1850万m3。粘性土料料场上游有三个，下游有二个，

18、有一定储量，总量为190万m3。料场离坝址均在2km左右。坝址上下游均有石料场(坚硬玄武岩)，离坝址较近，开采条件较好。2、物理力学性质：（1）土料：土料料场的物理力学性质见表10表13。（2）石料：坚硬玄武岩可作为堆石坝石料，储量较丰富，在坝址附近有石料场一处，覆盖层浅，开采条件好表2-9 粘土的物理力学性质料场名称物 理 性 质渗透系数（10-6cm/s）力 学 性 质化学性自然含水量（%）自然容重比重孔隙率孔隙比稠 度饱和度颗粒级配（成分%，粒径d）击实剪力固结压缩系数（cm2/kg）有机含量灼热法（%）可溶盐含量（%）湿干流限（%）塑限（%）塑性指数砾砂粘土最大干密度（g/cm3）最优

19、含水量（%）内摩擦角（o）凝聚力KPa（KN/m3）粗中细粉2mm2-0.5mm1. 5-0.05mm05-0.005mm0.005mm1#下24.818.9115.162.6742.260.73442.6023.1419.460.937.475.9517.8735.4833.231.6022.074.31724.6724.00.0211.730.0702#下24.218.9115.182.6741.900.72143.9022.2021.700.917.254.1514.3541.7532.251.6521.024.8025.5023.00.0201.900.0191#上25.617.351

20、3.032.6549.800.99049.5725.0024.570.878.838.0017.5031.0034.671.5622.301.9023.1725.00.0262.200.1102#上26.316.3712.842.7452.301.03949.9026.3023.500.694.504.3320.6736.2034.301.5423.803.9621.5038.00.0330.250.1103#下15.919.1116.642.7037.000.58034.0020.0014.000.676.409.0012.0035.0019.601.8016.903.0028.0017.0

21、0.0101.900.080表2-10 砂砾石的颗粒级配直径颗粒含量%料场300100(mm)10060(mm)6020(mm)202.5(mm)2.51.2(mm)1.20.6(mm)0.60.3(mm)0.30.15(mm)0.15(mm)1#上5.218.621.412.318.613.95.44.60.32#上4.817.820.314.117.814.84.65.30.53#上3.815.418.515.316.420.53.56.20.44#上6.018.319.416.415.616.74.82.50.31#下4.514.120.123.214.97.28.67.20.22#下3

22、.919.222.418.719.18.35.72.80.13#下5.023.119.114.218.48.96.34.10.94#下4.122.418.714.117.914.44.13.60.7表2-11砂砾石的物理性质名称1#上2#上3#上4#上1#下2#下3#下4#下容重（KN/m3）18.617.919.119.018.618.518.418.0比重2.752.742.762.752.752.732.732.72孔隙率（%）32.534.731.031.532.532.232.533.8软弱颗粒（%）2.01.50.91.22.50.81.01.2有机物含量淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡

23、色淡色注：各砂砾石料场渗透系数k值为2.010-2cm/s左右。最大孔隙率0.44,最小孔隙率0.27。表2-12各料场天然休止角料场名称最小值最大值平均值1#上34o3035o5035o102#上35o0037o1036o003#上34o4036o4035o404#上35o1037o4036o301#下34o1036o3035o202#下35o2038o0036o403#下34o3037o1035o504#下36o0038o2037o102.6 经济资料2.6.1库区经济流域内都为农业人口，多种植稻米、玉米等。库内尚未发现有价值可开采的矿产，淹没情况见表14。表2-13各高程淹没情况高 程 （米）280728122817282228272832淹没人口（人）350036403890406053207140淹没土地（亩）3000322034103600460061002.6.2交通运输坝址下游120km处有铁路干线通过，已建成公路离坝址仅20km，因此交通尚称方便。3 工程等别及建筑物级别3.1 工程等级根据水利部发布的水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000的规定，综合考虑水库总库容，防洪效益，灌溉面积，电站装机容