水利水电工程与管理毕业设计

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1、一、综述1.1工程概况平山水库位于湖北省某县平山河中游，该河系睦水（长辽的支流）的主要支流，全长284m，流域面积为5562，坝址以上控制流域面积4912；平山河是山区河流，河床比降为0.3%，沿河有地势较为平坦的小平原，最低高程为62.5m左右。1.2枢纽任务枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪、航运养殖、给水等任务进行开发。1.3设计基本数据1) 正常蓄水位 113.02) 设计洪水位：113.10m；3) 校核洪水位：113.50m；4) 死水位：105.0m（发电极限工作深度8m）；5) 灌溉最低库水位：104.0m；6) 总库容：2.00亿m3；7) 水库有效库容：1.15亿m3；

2、8) 发电调节保证流量Qp=7.35m3/s，相应下游水位63.20m；9) 发电最大引用流量Qmax=28 m3/s，相应下游水位68.65m；10) 通过调洪演算，溢洪道下泄流量Q1%=840 m3/s，相应下游水位72.65m。11) 校核情况下，溢洪道下泄流量Q0.1%=1340 m3/s，相应下游水位74.30m。12) 水库淤积高程85.00m。二、坝址水文特性暴雨洪峰流量Q0.05%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1480m3/s。多年平均流量13.34m3/s,多年平均来水量4.22亿m3。多年平均最大风速10m/s，水库吹程8km，多年平均降雨次数4

3、8次/年，库区气候温和。三、枢纽及库区地形地质条件3.1坝址、库区地形地质及水文地质平山河流域多为丘陵地区，在平山枢纽上游均为大山区，河谷山势陡峭，河谷边坡一般为6070，地势高差都在80120m，河床宽一般为400m，河道弯曲很厉害，尤其枢纽布置处更为显著形成S形，沿河沙滩及两岸坡积层发育，坝址处两岸河谷呈马鞍形，其覆盖物较厚，基岩产状凌乱。靠近坝址上游是泥盆纪五通砂岩，坝下游为二迭纪石炭岩，坝轴线位于五通砂岩上面。在平山咀以南，即石灰岩与砂岩分界处，发现一大断层，其走向近东西，倾向大致向北西，在坝轴线左岸的五通砂岩特别破碎，产状凌乱，岩石隐裂隙很发育。岩石的渗水率都很小，两岸多为 0.00

4、10.01升/分，坝址处沿坝轴线是1.5-5.0m厚的覆盖层，k=10-4cm/s，浮=10kN/m3，=35坝区地震为56度，设计时可不考虑。3.2筑坝材料枢纽大坝采用当地材料筑坝，据初步勘察，土料可以采用坝轴线下游1.53.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用。砂料可在坝轴线下游13公里河滩范围内及平山河出口处两岸河滩开采。石料可以用采石场开采，采石场可用坝轴线下游左岸山沟较合适，其石质为石灰岩、砂岩，质量良好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开采。材料的性质及各项指标如下表所示土壤类别干容重 (KN/m3)最优含水率（%）孔隙率（%）内摩擦角粘 着 力 (

5、KPa)渗透系数 (cm/s)壤土15.8154224（湿）20（干）12110-5黏土15.4252520（湿）18（干）37110-6山皮土16.0233922（湿）33（干）7.5（湿）10（干）110-3覆盖层16.0350110-4砂料16.040300110-3堆石18.0333803.3力学参数基岩允许抗压强度2MPa,混凝土与基岩摩擦系数f=0.58。基岩的内摩擦系数f=0.7，粘着力C=0.5MPa，容重r=26kN/m3四、枢纽建筑物选型及枢纽总体布置4.1工程等级及主要建筑物的级别、洪水标准1）枢纽建筑物组成根据水库枢纽的任务，该枢纽组成建筑物主要包括：拦河大坝、水电站建

6、筑物、泄水建筑物、引水建筑物、水库放空隧洞（拟利用导流洞作放空洞）等。2)工程等级及主要建筑物的级别、洪水标准根据所给资料（发电、防洪、库容、灌溉面积），对照水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（SL252-2000）确定枢纽等别(先确定分项等级，再按最大者确定枢纽等级)和建筑物级别。（1）各效益指标等别：根据电站装机容量9000千瓦即9MW，小于10MW，属等工程；根据总库容为2.00亿m3，在101.0亿m3，属等工程。 （2）水库枢纽等别：根据规范规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效益指针分属不同等别时，整个工程的等别应按其最高的等别确定，故本水库枢纽为等工程。 （3）水工建筑物的级别

7、：根据水工建筑物级别的划分标准，等工程的主要建筑物为2级水工建筑物，所以本枢纽中的拦河大坝、溢洪道、水电站建筑物、灌溉管道、水库放空隧洞为2级水工建筑物；次要建筑物筏道为3级水工建筑物。确定枢纽建筑物的的等级的目的是要确定设计和校核洪水标准，从而通过调洪演算来进一步确定设计洪水位和校核洪水位。设计洪水位113.1m（百年一遇），Q1%=840m3/s,下游水位72.65m设计洪水位113.5m（千年一遇），Q0.1%=1340m3/s,下游水位74.30m4.2枢纽建筑物选型1）坝轴线的选择坝轴线综合考虑地形地质条件，土石坝坝轴线一般选在河道转弯下游处，地质条件良好，且与料场的距离适宜。2）枢

8、纽各建筑物选型（1）挡水建筑物在岩基上有三种类型：重力坝、拱坝、土石坝。 a、重力坝方案 从枢纽布置处地形地质平面图及坝轴线地质剖面图上可以看出，坝址基岩为上部为五通砂岩，下面为石英砂岩和砂质叶岩，覆盖层沿坝轴线厚1.55.0m，五通砂岩厚达3080m，若建重力坝清基开挖量大，修建重力坝所需水泥、钢筋等材料运输不方便，且不能利用当地筑坝材料，故修建重力坝不经济。b、拱坝方案 修建拱坝理想的地形条件是左右岸地形对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的河谷段；而且坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。该河道弯曲相当厉害，尤其枢纽布置处更为显著形成S形，1#坝址处没有雄厚的山脊作为坝肩，

9、左岸陡峭，右岸相对平缓，峡谷不对称，成不对称的“U”型，下游河床开阔，建拱坝的造价过高，不宜修筑。 c、土石坝方案土石坝对地形、地质条件要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，且施工技术简单，可实行机械化施工，也能充分利用当地建筑材料，覆盖层也不必挖去，因此造价相对较低，所以采用土石坝方案。（2）泄水建筑物型式的选择土石坝最适合采用岸边溢洪道进行泄洪，在坝轴线下游300m处的两岸河谷呈马鞍形，右岸有马鞍形垭口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽与堰上水流方向一致，水流平顺，泄洪能力大，结构简单，运行安全可靠，适用于各种水头和流量。（3）水电站建筑物 因为土石坝不宜采用坝式水电站，而宜采用引水式发电，又

10、因装机容量为9000kw,装机容量小，台数为三台，故采用单元供水式引水发电。（4）放空建筑物施工导流洞及水库放空洞，均采用有压式。为便于检修大坝和其它建筑物，拟利用导流隧洞作放空洞，洞底高程为70.00m，洞直径为5.0m。4.3枢纽总体布置方案的确定根据枢纽布置的基本原则，结合本工程的市级情况，主要确定各建筑物的相对位置，并绘制平面布置图。 挡水建筑物土石坝（包括副坝在内）放在主河床，布置呈直线；泄水建筑物溢洪道布置在大坝右岸的天然垭口处；灌溉引水建筑物引水隧洞紧靠在溢洪道的右侧布置；水电站建筑物引水隧洞、电站厂房、开关站等布置在右岸（凸岸），在副坝和主坝之间，厂房布置在开挖的基岩上，开关站

11、布置在厂房旁边；水库放空洞布置在右岸的山体内。综合考虑各方面因素，最后确定枢纽布置直接绘制在蓝图上（地形地质平面图）。五、土坝设计 5.1坝型选择影响土石坝坝型选择的因素有：1.坝高；2.筑坝材料；3.坝址区的地形地质条件；4.施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、运输条件、初期度汛等施工条件；5.枢纽布置、坝基处理型式、坝体与泄水引水建筑物等的连接；6.枢纽的开发目标和运行条件；7.土石坝以及枢纽的总工程量、总工期和总造价。枢纽大坝采用当地材料筑坝，据初步勘察，土料可以采用坝轴线下游1.53.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用。砂料可在坝