【正文】 碾壓混重力壩設(shè)計(jì)前言某水庫(kù)工程是河北省和水利部“八五”重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目之一。該工程是以供水、灌溉、養(yǎng)殖等綜合利用為主的大型控制樞紐工程。青龍河流域水量充沛，控制流域面積6340km2，，是灤河流域較大的一條支流。但由于降雨、徑流的年際年內(nèi)分配極不均勻，必須修建大型控制工程調(diào)節(jié)水量，豐富的水資源才能得以充分開發(fā)利用。水庫(kù)按滿足秦皇島市生活、工業(yè)用水和灤河中下游農(nóng)業(yè)用水的需要設(shè)計(jì)，工程規(guī)模是：正常蓄水位141 m，，水量利用系數(shù)為70%。壩后式電站裝機(jī)容量20Mw。根據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SDJ1278的規(guī)定，一期工程為二等工程，大壩為2級(jí)建筑物，正常應(yīng)用洪水為100年一遇，非常運(yùn)用洪水為1000年一遇。輔助建筑物按Ⅲ級(jí)設(shè)計(jì)，臨時(shí)建筑物按Ⅳ級(jí)設(shè)計(jì)。樞紐建筑物包括電站壩段，溢流壩段、兩岸非溢流壩段。壩型為碾壓混凝土重力壩壩。底孔壩塊兩個(gè)，孔口進(jìn)口后接,深式壓力管道，,最大單孔泄流量900m3/s。溢流壩共5孔，孔寬20m，裝設(shè)8x8m弧形鋼閘門。溢流面采用WES曲線，堰頂高程130，最大泄量3200m3/s，下游防洪允許單寬流量160m3/s，泄水建筑物按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，采用寬尾墩與消力池聯(lián)合消能方式，樞紐工程總泄量5000m3/s。水電站為3級(jí)建筑物，正常運(yùn)用洪水為30年一遇，非常運(yùn)用洪水為200年一遇，電站裝機(jī)容量20MW，多年平均發(fā)電量為6275x104kwh.。，108m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為15243m3/s；，108m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為19857 m3/s；上游正常蓄水位為141m（與汛限水位同高），；，108m3。1 水文與水利規(guī)劃 氣象根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，青龍河流域?qū)偌撅L(fēng)型大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。多年平均氣溫約10℃，℃，℃，月平均溫度變化較大，離壩址較遠(yuǎn)的遷安站實(shí)測(cè)最高氣溫39℃。多年平均降雨量為700mm，且多集中在夏季七、八月份。全年無(wú)霜期約180天，結(jié)冰期約120天，河道一般在12月封凍，次年三月上旬解凍，—。，水庫(kù)吹程為3km。 水文分析(Ⅰ)洪水青龍河洪水由暴雨形成，據(jù)統(tǒng)計(jì)七～八月發(fā)生最大洪峰流量的機(jī)會(huì)占88%，而且年際變化很大，實(shí)測(cè)最大洪峰流量為2200秒立米(1962年)，最小洪峰流量184秒立米(1965年)，相差12倍，流域洪水峰高、歷時(shí)短，陡漲陡落。一次洪水持續(xù)時(shí)間一般3—5天。(Ⅱ)年來(lái)水量青龍河流域年徑流由年降雨產(chǎn)生，年徑流在地區(qū)與時(shí)間上分布與年降雨量基本一致，但年際間變化懸殊，實(shí)測(cè)徑流資料1929—104m3，104m3，相似枯水年連續(xù)發(fā)生，108m3。實(shí)測(cè)徑流資料如表1所示。考慮到流域內(nèi)人類活動(dòng)對(duì)產(chǎn)流的影響，分別對(duì)未來(lái)規(guī)劃年2000年和2020年流域內(nèi)耗水量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，得到個(gè)規(guī)劃年的徑流系列，如表1 所示。根據(jù)徑流年內(nèi)和年際變化特征，分別選擇1986年，2000年和2020年為設(shè)計(jì)水平年，(Ⅲ)年輸沙量青龍河流域植被較好，泥沙來(lái)源在地區(qū)分布和洪水分布上一致。主要是土門子與某之間，其間來(lái)沙量約占某以上總輸沙量的95%以上，而汛期輸沙量又集中在幾次特大洪水上。年際間泥沙量的變化懸殊。由統(tǒng)計(jì)分析得知，某站多年平均淤沙量為389t,。從泥沙的組成情況來(lái)看，泥沙顆粒較粗，，內(nèi)摩擦角為12度。(Ⅳ)水文分析成果表 表1—1 水文分析成果表序號(hào)姓 名單 位數(shù) 量備 注1利用水文系列年限352代表性流量多年平均流量立米/秒調(diào)查歷史最大流量立米/秒3400設(shè)計(jì)洪水洪峰流量(P=1%)立米/秒3600校核洪水洪峰流量(P=%)立米/秒5200保壩洪水洪峰流量(P=%)立米/秒76003洪量設(shè)計(jì)洪水洪量(P=1%)億立米五 天校核洪水洪量(P=%)億立米五 天4多年平均年徑流量?jī)|立米5多年平均輸沙量噸431 水文規(guī)劃成果(Ⅰ)死水位選擇為盡可能增加自流灌溉面積，并使電站水頭適當(dāng)加高，力求達(dá)到電源自給以及為今后水庫(kù)淤積留有余地。按二十年淤積高程，選定死水位104m。(Ⅱ)調(diào)節(jié)性能的選定灌溉保證率選取P=75%，水庫(kù)上游來(lái)水，首先滿足灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水，電站則利用余水發(fā)電，從年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)兩方案的水電量利用系數(shù)和壩高都相差不大，但是多年調(diào)節(jié)性能的水庫(kù)能提供的電量和裝機(jī)利用小時(shí)都較年調(diào)節(jié)性能水庫(kù)提高20%。故確定該水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)性能水庫(kù)。(Ⅲ)興利水位的確定原則和指標(biāo)根據(jù)青龍河洪水特性，汛期限制水位在七、。七、八月以后可重復(fù)利用一部分防洪庫(kù)容蓄水興利以不降工程防洪標(biāo)準(zhǔn)，以防洪興利兼顧為原則，確定九、十月限制水位。但蓄水位按不超超過(guò)百年設(shè)計(jì)洪水位考慮，確定汛末興利水位為141米。 電站的主要任務(wù)是滿足本灌區(qū)提灌用電的要求，因此在保證灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水的基礎(chǔ)上，確定電站的運(yùn)用原則是灌溉季節(jié)多引水發(fā)電，非灌溉季節(jié)少引水發(fā)電，遇豐水年則充分利用棄水多發(fā)電，提高年水量的利用系數(shù)。 (Ⅳ)防洪運(yùn)用原則及設(shè)計(jì)洪水的確定 某水庫(kù)屬一級(jí)工程。水庫(kù)大壩建筑物按千年一遇洪水設(shè)計(jì)，萬(wàn)年一遇洪水校核。由于采用的洪水計(jì)算數(shù)值中未考慮歷史特大洪水的影響，故用萬(wàn)年一遇洪水作非常保壩標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水工建筑物進(jìn)行復(fù)核。調(diào)洪運(yùn)用原則：入庫(kù)洪水為百年一遇時(shí)，為提高下游河道的電站、橋梁等建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)控制下流量為2000秒立米。當(dāng)入庫(kù)洪水為千年一遇時(shí)，溢洪道單寬流量以70每秒立米控制泄流。 當(dāng)入庫(kù)洪水為萬(wàn)年一遇時(shí)，按上述原則操作，即庫(kù)水位接近校核水位時(shí)，水庫(kù)水位仍繼續(xù)上漲，為確保大壩安全，溢洪道敞開洪，允許溢洪道局部破壞。 (Ⅴ)水庫(kù)排沙和淤沙計(jì)算某水庫(kù)回水長(zhǎng)25公里，河道彎曲，%，河床寬300米左右，是個(gè)典型的河道型水庫(kù)。水庫(kù)利用異重流排沙。在蓄水過(guò)程中，只能用灌溉、發(fā)電有盈余水進(jìn)行排沙，經(jīng)計(jì)算，%，%的泥沙都要淤積在庫(kù)區(qū)內(nèi)侵占興利庫(kù)容。，108m3。 (Ⅵ)水庫(kù)工程特征值A(chǔ). 樞紐下泄流量及相應(yīng)下游水位，108m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為15243m3/s；，108m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為19857 m3/s；上游正常蓄水位為141m（與汛限水位同高），；，108m3； 表1—2 水庫(kù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表序號(hào)名 稱單 位數(shù) 量備 注1水庫(kù)水位校核洪水位(P=%)米考慮淤積20年設(shè)計(jì)洪水位(P=1%)米考慮淤積20年興利水位米考慮淤積20年汛限水位米考慮淤積20年死水位米考慮淤積20年2水庫(kù)容積總庫(kù)容億立米校核洪水位設(shè)計(jì)洪水位庫(kù)容億立米序號(hào)名 稱單 位數(shù) 量備 注防洪庫(kù)容億立米興利庫(kù)容億立米其中共用庫(kù)容億立米死庫(kù)容億立米3庫(kù)容系數(shù)%4調(diào)節(jié)特性多年 表1—3 主要建筑物尺寸序號(hào)名 稱單 位數(shù) 量備 注2導(dǎo)流泄洪洞型式明流隧洞工作閘前為壓力隧洞隧洞內(nèi)徑米88城門洞型壓力隧洞8米消能方式挑流最大泄量(P=%)立米/秒22000最大流速米/秒閘門型式??弧形門11扇啟閉機(jī)型式300噸油壓?jiǎn)㈤]機(jī)檢修門15進(jìn)口底部高程米灌溉發(fā)電洞型式壓力鋼管隧洞內(nèi)徑米6灌溉支洞內(nèi)徑米3最大流量立米/秒45進(jìn)口底部高程4樞紐電站序號(hào)名 稱單 位數(shù) 量備 注