【正文】 ..................................................................................................... 42 消力池的水力計(jì)算 ........................................................................................................... 43 致謝 .................................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................................58 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) III 摘 要 某 水電站位于漳平市溪南鎮(zhèn)尖祠村，是九龍江北溪的支流溪南梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第七級(jí)水電站，壩址以上集雨面積 645 2km 。 本工程為 設(shè)計(jì)中，基于給定的地質(zhì)及水文氣象等資料，首先進(jìn)行了重力壩的壩型選擇，選取了混凝土實(shí)體重力壩壩型；然后進(jìn)行了水庫(kù)水位演算，計(jì)算得上游設(shè)計(jì)洪水位 ，下游設(shè)計(jì)洪水位 ，上游校核洪水位 ，下游校核洪水位 ；還對(duì)擋泄水建筑物的剖面進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定壩高為 20m，采用 m103? 表孔溢流，并對(duì)擋水壩段進(jìn)行了抗滑穩(wěn)定分析及壩 體應(yīng)力分析，結(jié)果均滿足要求；最后還對(duì)溢流壩做了泄流能力校核和消能防沖的設(shè)計(jì)。 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 1 第一章 基本資料 1．緒言 某 水電站位于漳平市溪南鎮(zhèn)尖祠村，是九龍江北溪的支流溪南梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第七級(jí)水電站，壩址以上集雨面積 645km2。溪南溪河道流域面積為 655km2，主河道總長(zhǎng) 67km，河道平均坡降 ‰。該處原有尖祠水電站建于 70 年代，裝機(jī)容量 2 400kw，利用水頭 9m，水庫(kù)正常蓄水位為 ，因該水電建設(shè)時(shí)間早，整機(jī)容量偏小，且年久失修，建筑物多處滲漏，機(jī)組嚴(yán)重老化，無(wú)法充分發(fā)揮效益。為充分利用水能資源，發(fā)展 地方經(jīng)濟(jì)，擬對(duì)原有尖祠水電站實(shí)施技改擴(kuò)建，建設(shè) 2 20xxkW 裝機(jī)容量的水電站，年發(fā)電量 1018 萬(wàn) kW h，屬小型水電站，并將技改擴(kuò)建后的水電站更名為 本 水電站。 2．水文資料 本流域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤(rùn)，是四季分明的山地氣候，兼具大陸性和海洋性氣候特點(diǎn)，夏長(zhǎng)而不酷熱，冬短又不嚴(yán)熱，氣候溫和濕潤(rùn)，雨量充沛。壩址以上流域內(nèi)設(shè)有上洋、長(zhǎng)塔、官坑、溪南等 4個(gè)雨量站，最早設(shè)站時(shí)間在 1958 年。按算術(shù)平均求得壩址以上流域多年平均降水量為 。降水年際變化較大，如溪南站實(shí)測(cè)最大年降雨量為 mm（ 1961 年），實(shí)測(cè)最小年降水量 (1991 年），前者為后者的 倍。降水年內(nèi)分配亦級(jí)不均勻，春夏多雨，夏秋季節(jié)受臺(tái)風(fēng)影響頻繁，多造成洪水， 4～ 9 月份的降雨約占全年降水量的 76%。 據(jù)漳平市氣象站資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫為 ℃，最高氣溫 ℃，最低氣溫 ℃。年內(nèi)各月平均氣溫以 7 月最高（ ℃）， 1月最低（ ℃）。多年平均日照時(shí)數(shù) 2043h，無(wú)霜期 315 天，最早處霜 11 月 5日，最遲終霜 3月 1 日。多全年平均水面蒸發(fā)量為 1000～1100mm，年平均相對(duì)濕度 77%。全 年除靜止無(wú)風(fēng)外， 2～ 9月以東南風(fēng)為主，其余各月多為西北風(fēng)，多年平均風(fēng)速 m/s，最大風(fēng)速 18 m/s。 麥園水文站為壩址徑流計(jì)算的參證站，求得麥園站多年平均流量多年平均流量，徑流系數(shù) ， Cv=， Cs=，多年平均降水量 mm。按面積比和福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 2 多年平均降水量比，求得易緣電站壩址的多年平均徑流深為 mm，多年平均徑流量 m3/s。 壩址各頻率洪水特征值，通過(guò)水文站的洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)的地區(qū)綜合線，經(jīng)計(jì)算易緣水電站壩址 P=%的設(shè)計(jì)洪峰流量 1222m3/s； P=%的校核洪峰流量 1810m3/s。 由于壩址無(wú)泥沙資料，根據(jù)龍巖水文手冊(cè)，溪南溪流域多年平均輸沙模數(shù)為 150t/km2，多年平均含沙量 。推移質(zhì)為懸移質(zhì)的 30%，考慮上游已建多個(gè)梯級(jí)的攔沙作用，計(jì)算壩址的年輸沙量總量為 萬(wàn) t（其中懸移質(zhì) 萬(wàn) t，推移質(zhì) 萬(wàn) t）。 3．庫(kù)區(qū)工程地質(zhì) 庫(kù)區(qū)呈長(zhǎng)條形河谷，區(qū)域內(nèi)多顯圓形山，山坡坡度一般為 30～ 40176。，屬低山～丘陵區(qū)。山坡第四系覆蓋層約 2～ 5m，植被發(fā)育，樹(shù)木雜草茂盛。庫(kù)區(qū)河谷發(fā)育已至晚期，侵蝕作用小，和彎曲呈 蛇曲狀，河流表現(xiàn)以沉積作用為主，砂卵石堆積的階地及河漫灘發(fā)育。 本工程為河床型水庫(kù)，水庫(kù)四周山體高厚，無(wú)通向庫(kù)外的斷裂構(gòu)造，也無(wú)導(dǎo)水的松散堆積層與庫(kù)外相通，不存在水庫(kù)滲漏問(wèn)題。水庫(kù)岸邊山體穩(wěn)定，多基巖裸露，未見(jiàn)滑坡坍塌現(xiàn)象。水庫(kù)蓄水后，僅有可能發(fā)生局部階地陡坎坍塌，產(chǎn)生大規(guī)模庫(kù)岸再造的可能性小，回水范圍僅淹沒(méi)河流漫灘，未改變?cè)兴臈l件，不移民，僅淹沒(méi)部分耕地、果林地和沿和種植的高桿作物，未發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的礦產(chǎn)資源。 根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（ CB1830b－ 20xx）該區(qū)地震加速度動(dòng)峰值為 ，地震 反應(yīng)譜特征周期為 ，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。 壩廠址區(qū)巖性單一，為三疊系的中粗 —— 中粒灰白色砂巖、砂礫巖，具弱硅化現(xiàn)象，多為中層狀，但在左岸下游局部見(jiàn)中薄層砂巖。新鮮巖體細(xì)密堅(jiān)硬。巖體的完整性左岸較好，右岸較差。 壩廠址山體上部及溝谷部位普遍為第四系的殘坡積風(fēng)化層，厚度多在 1～ 4m 間。 河床為第四系全新統(tǒng)沖洪積砂卵石層，初估厚度一般在 ～ ，局部河道凹槽或巖體破碎處將會(huì)更深。 從區(qū)域上看，本區(qū)為“龍巖山字型”的構(gòu)造的東翼部位，其主控構(gòu)造是北東向斷層，次級(jí)構(gòu)造為北向斷裂。 壩廠址區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造 總體較簡(jiǎn)單，屬于區(qū)域性次級(jí)構(gòu)造帶范圍，但兩岸也有所差異。 壩廠區(qū)的各種地質(zhì)參數(shù)的建議： 摩擦系數(shù) f：兩岸 ～ ；河床 ～ 。巖體允許承載力Ｒ：河床和左岸 ～ ；右岸 ～ 。剪摩 f′＝ ～ ?？辜裟哿Γ?。 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 3 第二章 工程布置及建筑物 1．設(shè)計(jì)依據(jù) 工程等別及建筑物級(jí)別 某 水電站位于漳平市的溪南溪上，電站位于漳平市溪南鄉(xiāng)尖祠村境內(nèi)，壩址以上控制流域面積 645km2，水庫(kù)總庫(kù)容 萬(wàn) m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容 萬(wàn) m3，死庫(kù)容 萬(wàn) m3，水庫(kù)調(diào)節(jié)性能為日調(diào)節(jié)。 水庫(kù)正常蓄水位 ，最大壩高 ，最大水頭 。廠房位于河流右岸，為河床式廠房，總裝機(jī)容量 4000kW，多年平均發(fā)電量 963 萬(wàn) kWh，保證出力 420kw，年利用小時(shí) 。 本工程水庫(kù)總庫(kù)容為 萬(wàn) m3，電站裝機(jī)容量 4000kW。攔河壩為閘壩，最大壩高，樞紐建筑物由兩岸重力壩、泄水閘壩、沖砂壩段、發(fā)電廠房及開(kāi)關(guān)站等主要建筑物組成。按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 GB5020194 和《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL25220xx規(guī)定，本工程為Ⅳ等工程、?。?1）型規(guī)模；攔河壩、廠房及開(kāi)關(guān)站等樞紐主要建筑物按 4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按 5級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，臨時(shí)建筑物按 5級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 GB5020194 的規(guī)定，攔河壩和廠房的防洪標(biāo)準(zhǔn)按 30 年一遇洪水設(shè)計(jì)，200 年一遇洪水校核。開(kāi)關(guān)站洪水標(biāo)準(zhǔn)按 50 年一遇洪水設(shè)計(jì)， 100 年一遇洪水校核。 壩址 30 年一遇洪峰流量為 1222m3/s， 200 年一遇洪峰流量為 1810m3/s。 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 4 2．壩址、壩軸線、壩型選擇及工程總體布置 壩址選擇 根據(jù)《九龍江北溪支流（新橋 溪、雙洋河、溪南溪）流域綜合規(guī)劃報(bào)告》，本工程為溪南溪梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第七級(jí)水電站，即易緣水電站，系原有的尖祠水電站技改工程。經(jīng)大壩壩址現(xiàn)場(chǎng)踏勘和初步比選，認(rèn)為壩址位于原尖祠水電站廠房下游 80～ 140m 處河段較為合適，該段河谷比較寬闊，兩岸山坡地表覆蓋層薄，地質(zhì)條件較好，在此河段建壩，攔河壩壩軸線較長(zhǎng)，便于布置溢流段和廠房。在壩址河段上游，離原發(fā)電廠房太近，河床較窄，不利于布置溢流段，廠房開(kāi)挖量大。在壩址河段下游，河床較低，壩高將增加，右岸地形較高，溢流段開(kāi)挖較大，工程投資將加大。初選的壩址河谷，呈“ U”型，河底 高程 ，水深 2～ 3m，河床為砂礫石覆蓋，左岸山坡 30～ 50176。，右岸山坡 30～ 40176。，多見(jiàn)基巖出露，經(jīng)地形測(cè)量和地質(zhì)查勘分析，該壩址從地形地貌以及工程地質(zhì)條件等均能滿足建壩要求。 壩軸線選擇 根據(jù)選定的壩址，結(jié)合地形、地質(zhì)及水工建筑物要求，在壩址區(qū)布置 A、 B 兩條壩軸線進(jìn)行比較， A壩線距 B 壩線約 30m， A、 B 壩軸線均采用閘壩進(jìn)行比較，兩方案樞紐布置相似，但由于壩線不同，相應(yīng)的廠房開(kāi)挖量也不同，詳細(xì)比較見(jiàn)表 21。 由 A、 B壩軸線技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可以看出： ① 地形地質(zhì)條件方面， A 壩線右岸地形較 B 壩線左岸地形平坦，地面高程較低，且 A壩線河床較寬，更適合廠壩樞紐的布置。 A、 B 壩線工程地質(zhì)條件接近，壩基均可坐落于弱風(fēng)化基巖上，壩基巖體內(nèi)無(wú)不良構(gòu)造穿過(guò)，不存在壩基深層滑動(dòng)的邊界條件，壩基穩(wěn)定性好。壩基巖體承載力高，完全滿足攔河壩對(duì)地基承載力的要求。 ②地形上右岸較平坦、開(kāi)闊，適宜布置有關(guān)建筑物，開(kāi)挖量少。壩址處左岸平直，位置狹小，不便于建筑物的布置，而壩址右岸山體有一小山溝，開(kāi)挖平整后可以布置相關(guān)的建筑物，但要注意雨天時(shí)山溝的匯水現(xiàn)象，做好排水措施，避免對(duì)壩體和廠房的運(yùn)行安全造成不利影響； ③壩址 B兩岸均 較陡，高程較高，開(kāi)挖量大，對(duì)廠房及閘壩布置不利，造價(jià)高； A兩岸均較寬，高程較低，開(kāi)挖量小，造價(jià)低。 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 5 綜上所述，推薦 A壩線作為本工程壩軸線。 A、 B壩軸線技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表 表 21 壩 址 項(xiàng) 目 A 壩 線 B 壩 線 地形 地質(zhì) 河谷底高程約 ，底寬約 40m， 正常蓄水位 處谷寬約 75m，兩岸山坡坡度約 30 o 40o，山坡弱風(fēng)化基巖裸露，上部覆蓋層分布厚小于 3m，河床沖洪積砂礫卵石、漂石覆蓋較厚。壩址區(qū)出露的地層巖性主要為中?；野咨皫r、砂礫巖，具弱硅化現(xiàn)象。壩址地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn) 單，主要表現(xiàn)為節(jié)理裂隙。 河谷底高程約 158m，底寬約 36m， 正常蓄水位 處谷寬約 70m，左岸山坡坡度約 30 o 50o，山坡弱風(fēng)化基巖裸露，上部覆蓋層分布厚約 2m，河床地處為少量沖洪積砂礫卵石、漂石覆蓋。壩址區(qū)出露的地層巖性主要為中?；野咨皫r、砂礫巖，具弱硅化現(xiàn)象。壩址地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，主要表現(xiàn)為節(jié)理裂隙。 水工樞紐布置 河床中央及靠右岸布置溢流壩段，長(zhǎng)，壩頂高程 ，下游消能方式為底流消能。左、右岸擋水壩段共長(zhǎng) ，壩頂總長(zhǎng) ，最大壩高 。 河床中央及靠左岸布置溢流壩段，長(zhǎng)，壩頂高程 ，下游消能方式為底流消能。左、右岸擋水壩段共長(zhǎng) ，壩頂總長(zhǎng) ，最大壩高 20m。 基礎(chǔ)開(kāi)挖方量 廠房、攔河壩段總開(kāi)挖方量約為 m3 廠房、攔河壩段總開(kāi)挖方量約為 m3 壩型選擇 本電站水頭較低，河谷較寬，壩較矮，且汛期洪水流量大、歷時(shí)短，要求壩上要開(kāi)較深的溢流孔口以滿足泄洪要求，所以不具備布置拱壩的技術(shù)條件，而其它壩型如土壩、堆石壩、砼支墩壩等均難以滿足泄洪要求。因此，根據(jù)本工程特點(diǎn)及壩址的 地形特性，不進(jìn)行壩型 進(jìn)行 比較。 采用砼閘壩：砼閘壩由溢流壩段和左右擋水壩段組成。壩頂高程 176m，壩頂總長(zhǎng) ，最大壩高 。擋水壩基本剖面為三角形，上游面 垂直 ，下游面坡度為 1： ，折坡點(diǎn)高 程為 ，壩頂寬 3m，左右擋水壩段長(zhǎng)分別為 14m 和 12m。溢流壩段位于河床中央偏左，長(zhǎng) 40m，泄洪閘尺寸為 3孔 10 7m（寬高），堰頂高程 ，下游采用底流消能，福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 6 消力池底高程 ，溢流壩底寬 。 3．工程總體布置 本工程為河床式電站，樞紐主要建筑物有攔河壩、發(fā)電 廠房及戶外開(kāi)關(guān)站等。 攔河壩位于漳平市溪南尖祠水電站廠房下游 80m 處，大壩由河床中間偏左岸長(zhǎng) 40m 的溢流沖砂壩段、廠房段和左右岸擋水砼壩段組成，壩頂總長(zhǎng) 。閘壩壩頂高程 ，溢流堰頂高程 ，壩長(zhǎng) 40m，左右岸重力壩壩頂高程 ，最