【文章內(nèi)容簡介】 年徑流：王家河流域水量豐沛，年徑流由年降雨產(chǎn)生，年徑流在地區(qū)與時間上的分布與年降水基本一致。 年徑流在年際間變化懸殊，郭莊水庫實測資料 1963~1982 年 20 年資料中，豐水年 1976 年達 億 m3，枯水年 1985 僅 1238 萬 m3，相差 億 m3，約合 倍。且豐枯水年連續(xù)發(fā)生。多年平均徑流量為 5920 萬 m3。 洪水：王家河洪水由暴雨形成，本地區(qū)暴雨歷史短，強度大，地面坡度陡，洪峰陡漲陡落，一次洪水一般歷時 1~2 天。 本流域洪水多發(fā)生在七、八兩月，出現(xiàn)在七月占 42%，出現(xiàn)在八月占 58%，王家河多年平均 6~9 月洪量占年徑流量的 70%左右，一天洪量占六天洪量的 80%以上，大水年尤為集中，如 1972 年最大三天洪量占年徑流量達 68%。 根據(jù)暴雨分析計算算得各頻率洪峰流量如下表： 郭莊水利樞紐 3 表 11 洪水計算成果表 項目 洪峰流量 (秒立米 ) 洪量 (萬立米 ) 24 小時 三天 六天 特征值 均值 900 238 328 380 Cv Cs/Cv 頻率 (%) 2710 586 692 783 2650 563 657 728 2380 512 608 673 1 2080 454 571 625 2 1840 398 520 586 5 1586 342 463 529 10 1290 296 410 490 20 1020 259 365 429 河北工程大學畢業(yè)設計 4 表 12 洪水過程線 時間 不同頻率 (%)流量 (秒立米 ) 月 日 時 1 2 5 10 7 28 2 86 59 41 13 11 4 205 115 53 100 82 6 392 197 123 220 184 8 830 346 274 300 249 10 2710 506 369 798 621 12 2068 2080 774 1487 1133 14 1672 1259 1840 621 565 16 1026 861 342 290 306 18 794 573 457 221 208 20 568 430 309 189 157 22 431 329 285 134 112 24 266 173 167 68 67 7 29 2 125 78 85 30 25 4 86 50 38 9 8 6 63 32 16 8 6 郭莊水利樞紐 5 表 13 相應于各時期的流量特征值 月份 頻率 洪水期 中水期 枯水期 5% 700 36 2% 1106 72 表 14 全年各月流量平均值：（ P＝ 10%） 月份 1 2 3 4 5 6 7 Q(m3/s) 月份 8 9 10 11 12 Q(m3/s) 氣象： 全流域屬于季風大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，年平均降水量約 950毫米，且多集中在夏季的七、八兩月。 流域多年平均氣溫為攝氏 14℃，年最低氣溫－ 12℃，但延續(xù)時間不長，最高氣溫可達 40℃，夏秋多 東南風，冬春多北風。全年無霜期 180 天，結冰期約 90 天，河道一般十二月封凍，次年三月上旬解凍，冰厚 ~ 米，岸邊可達 1 米。多年平均最大風速 Vmax=12m/s，水庫最大吹程： 。溫升率 攝氏度 /時。 (1)水庫年蒸發(fā)損失深度 400mm，年滲漏損失深度 500mm。 河北工程大學畢業(yè)設計 6 表 15 壩址處各月平均降雨天數(shù) 月份 1 2 3 4 5 6 5～ 10mm 10～ 20mm 20～ 30mm / / ＞ 30mm / / 月份 7 8 9 10 11 12 5～ 10mm 10～ 20mm 20～ 30mm / ＞ 30mm / / 壩址以下老河道出口處水位流量關系曲線見附圖 水庫面積、容積與水 位關系見附圖 、地形、地質 壩址處河谷較窄，寬約 120m，壩基和兩岸均為安山巖，所屬時代為震旦紀巖層，風化較重，一般風化深 1～ 3m，兩岸巖石裸露，高出河床 50～ 100m，河床部分基巖埋深一般 5～ 10m，河床質為砂卵石，砂卵石粒徑一般為 ～ 10cm，大的可達 30cm，含中粗砂，基巖透水性不大。 壩址處東岸山坡高峻，巖體完整，風化作用較輕，西岸山坡相對低矮平緩，巖石風化較重河床東邊寬度 30m，中上部坡積層厚數(shù)米，下部為褐紅粘土膠結的砂卵石厚10m，不含泥，基巖表面有較多的裂隙，情況不如東邊，但仍是 良好的地基，河床中部約 90m 范圍內(nèi)的砂卵石厚 5～ 10m，內(nèi)部夾有薄層灰色淤泥，使砂卵石的力學性質有所降低，下部基巖表層節(jié)理發(fā)育，鉆探所得巖心多為碎塊，風化層厚 ～ ，但鉆進中不漏漿，說明基巖透水性不大，河床中有垂直方向的斷層，走向約為北 45176。東，屬受擠壓產(chǎn)生的，破碎帶寬數(shù)米，裂隙閉合。 郭莊水利樞紐 7 該地區(qū)地震烈度為 7 度 安山巖物理力學性質指標如下： 重度 ，堅固系數(shù) 8～ 10 單位彈性抗力系數(shù) 60～ 80MPa 彈性模量 104MPa 、當?shù)亟ㄖ牧? (一 )土料 共有七個土料區(qū)，除 林場在庫區(qū)外，其余都在庫區(qū)，各土料區(qū)的土料性質和儲量詳見下表： (二 )砂卵石 砂卵石分布在大壩上下游河灘，枯水季節(jié)河水位降低，上游在壩腳 100m 以外，1500m以內(nèi)，平均取深 ，約 45 萬 m3，下游在壩腳 100m 以外， 2021m以內(nèi)取深，約 40 萬 m3，休止角經(jīng)現(xiàn)場試驗最小 32176。，最大 176。 表 16 各土料區(qū)的土料性質和儲量 土區(qū)名稱 自然重度 KN/m3 自然含水量％ 塑性含水量％ 流限含水量％ 土類 儲量 (萬m3) 范圍 均值 萬水山 重粉壤土 郭莊后 中粉壤土 郭莊東 重粉壤土 后山 － － － 指揮部前 － － － 山前 － － － 林場 － － － 河北工程大學畢業(yè)設計 8 (三 )石料 石料來源于溢洪道開挖的安山巖。壩體 430m 高程以上堆石粒徑建議不小于300mm，小于 300mm的用于上下游壩坡， 430m高程以下，孔隙率不得超過 30％。 (四 )風化料 在左岸壩頭有可供筑壩的風化片麻巖。儲量 68 萬 m3，其自然休止角 176。176。，自然含水量 9％。夯實后干重度平均達 (鋪厚 25cm)。 (五 )土石料的物理力學指標 根據(jù)現(xiàn)場和室內(nèi)試驗結果，筑壩土石料可按下表所列數(shù)據(jù)進行設計計算。 郭莊水利樞紐 9 表 17 土石料的物理力學指標 指標 單位 壩基砂卵石 壩體 土料 (均質壩 ) 土料 (心、斜墻壩 ) 砂卵石 風化料 堆石 水上 水下 水上 水下 水上 水下 飽和快剪 φ 度 30176。 35176。 32176。 35176。 32176。 40176。 38176。 C KPa 飽和固結快剪 φ 度 C KPa 比重 干重度 KN/m3 含水量 % 17 濕重度 KN/m3 飽和重度 KN/m3 浮重度 KN/m3 滲透系數(shù) m/s 105 107 108 105 106 、交通條件 對外交通計劃新建從平陽縣經(jīng)郭莊村到達工地的公路，壩頂無交通要求。 、施工條件 采用低圍堰、底孔導流、分期施工的導流方法進行施工。各項施工輔助企業(yè)，倉庫及生活等臨建設施布置在壩址下游兩岸 工程綜合說明 本樞紐是以灌溉為主的綜合利用工程，規(guī)劃總庫容為 5030 萬立方米，灌溉下游農(nóng)田 11 萬畝，水電站裝機兩臺，總裝機容量 2021 千瓦，設計年發(fā)電 300 萬度，根據(jù) SDJ1278《水利水電工程樞紐等級劃分及設計標準（山區(qū)、丘陵部分）》，綜合考河北工程大學畢業(yè)設計 10 慮水庫總庫容、防洪效益、灌溉面積、點擊裝機容量 ，工程規(guī)模由庫容 5030 萬立方米控制，屬于中型水庫。 郭莊水利樞紐組成：擋水建筑物、泄水建筑物和發(fā)電建筑物。 綜合考慮該處的地形地質條件、建筑物材料及工程效益，選擇土石壩作為郭莊水利樞紐的當做擋水建筑物。 郭莊水利樞紐 11 第二章 樞紐布置 水利樞紐布置原則： ①保證建筑物在任何條件下正常工作 ②在滿足建筑物跨度和穩(wěn)定條件下，使樞紐總價和運行費較低 ③應考慮 施工導流 ，方法，進度，使施工方便，工期短，造價低 ④各建筑物布置緊湊，充分發(fā)揮樞紐的效益。 ⑤盡可能早時投產(chǎn)，提前受益 ⑥考慮遠景規(guī)劃，應對運行期擴大 裝機容量 。 ⑦樞紐外觀與周圍環(huán)境要協(xié)調(diào)，在可能條件下盡量美觀。 樞紐組成及建筑物級別 水利樞紐可分為蓄水樞紐、取水樞紐、和提水樞紐。郭莊水利樞紐是以灌溉為主的綜合利用工程，屬于蓄水樞紐。蓄水樞紐包括擋水建筑物、泄水建筑物、輸水建筑物以及發(fā)電建筑物。 該水庫庫容 5030 萬立方米，則按此最高等別可確定級別。 主要建筑物為 3 級，次要建筑物為 4 級，臨時建筑物為 5 級 建筑物類型及樞紐布置方案比較及選定 壩型選擇 影響壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的建筑材料，還有地形地質條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等，應選擇幾種優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進而比較工程量、工期、造價、最后選定技術上可靠、經(jīng)濟上合理的壩型。本設計可供選擇的壩型有重力壩、拱壩、土石壩、 1）對于重力壩具有以下工作特點 （ 1）筑壩材料強度高，耐久性好，抵抗洪水漫頂、滲漏、沖刷、地震破壞等的能力強。因而失事率低，工作安全可靠。 （ 2）對地質、地形條件適應性強 。由于壩底壓應力不高，對地質條件要求較低。 （ 3）由于重力壩可做成溢流的，也可在壩內(nèi)設置泄水孔，故一般不需要另設溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊。 （ 4）結構作用明確。由于橫縫將重力壩分成若干壩段，各壩段獨立工作，結構作用明確。 河北工程大學畢業(yè)設計 12 （ 5）由于壩體剖面尺寸往往由穩(wěn)定和壩體拉應力強度條件控制而做得較大。材料用量多，壩內(nèi)壓應力較低，材料強度不能充分發(fā)揮。且壩底面積大，因而揚壓力也較大，對穩(wěn)定不利。 （ 6）因壩體體積較大，施工期混凝土收縮應力也較大，為防止發(fā)生溫度裂縫，施工時對混凝土溫度控制的要求較高。 2） 對于拱壩 ，具有以下特點 （ 1） 具有雙向傳力的性能，拱壩荷載一部分通過拱的作用傳給兩岸巖體，另一部分通過豎直懸臂梁傳給壩底基巖。因此，拱壩的選擇要由良好的地形地質條件，如V 形 U 形和梯形山谷。拱壩理想的地質條件時基巖堅硬致密，質地均勻，有足夠的強度，透水性小，抗風化能力強，無大的斷裂構造和軟弱夾層。 （ 2） 拱是推力結構，有利于發(fā)揮工材料的抗壓性性能，可使壩體做得較薄，一般可節(jié)省同高重力壩工程量的 1/3～ 2/3，節(jié)省材料，減小造價，增加工程效益。 （ 3） 拱壩具有較高的超載能力。 （ 4） 拱壩輕韌，富有彈性和整體性好 ，借助巖基對地震動能的吸收，具有較強的抗震能力。此外，拱壩體型復雜，剖面較薄，設計施工難度大，對施工質量、筑壩材料強度和防滲要求，以及對地形、地質條件及地基處理的要求均較高。 3) 對土石壩，具有以下特點 （ 1）土石壩可就地取材，與混凝土壩相比，節(jié)省大量水泥、鋼材和木材，且減少了筑壩材料遠途運輸費用。 （ 2）對地質、地形條件要求低，任何不良地基經(jīng)處理后均可筑土石壩。 （ 3）施工方法靈活，技術簡單，且管理方便，利于加高擴建。它的缺點由： ① 不允許壩頂溢流（過水土石壩除外），所需溢洪道或其他泄水建筑物的造價往往很 大；② 在河谷狹窄、洪水流量大的河道上施工導流較混凝土壩困難； ③ 采用黏性土料作防滲體時，黏性土料施工受氣候條件影響大。 根據(jù)郭莊水庫壩址處資料，該地對外交通不便，也不具有適宜建拱壩的有利地形，河床部分基巖