【正文】 分期設(shè)計(jì)洪水洪峰成果表 站名（壩址） 分 期 各級(jí)頻率 P(%）設(shè)計(jì)值（ m179。泥沙年際、年內(nèi)變化較大，有 90%以上的泥沙集中于汛期。最大年平均懸移質(zhì)含沙量 kg／ m179。（ 1980 年）。泥沙特征值統(tǒng)計(jì)見表 17。） 多年平均流量 (m179。） 最大年平均 懸移質(zhì)含沙量 最小年平均 懸移質(zhì)含沙量 含沙量 (kg/ m179。） 年份 28875 265 (242） 4240 (4080） (286） (） 1986 1980 工程地質(zhì) 1）設(shè)計(jì)采用地質(zhì)資料及參數(shù) 壩區(qū) N14a(Ⅰ 線 )巖組泥巖碎屑較多或泥巖碎屑為主，以鈣泥質(zhì)膠結(jié)為主，巖石強(qiáng)度較低：弱風(fēng)化礫巖、砂礫巖單軸濕抗壓強(qiáng)度 Rb=～ ， bR =，軟化系數(shù) ～ ，平均 ，屬軟巖。 N15灰?guī)r角礫巖弱風(fēng)化帶巖石 Rb=，軟化系數(shù) ～ ，平均，為中硬巖，微風(fēng)化帶巖石 Rb=，軟化系數(shù) ， 為堅(jiān)硬巖。目前壩址左岸有公路通過，為 2 級(jí)公路，該公路高程約 239m，為混凝土路面，路寬約 5～ ；壩址右岸有公路與外界聯(lián)系。對(duì)外交通計(jì)劃需新修公路 2km，擴(kuò) 建公路 4km，加固橋梁一座。 表 18 水庫水位庫容曲線 高程（ m） 211 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 面積（萬 m2） 0 49 114 197 272 348 455 548 648 749 851 958 1065 庫容（萬 m3） 0 128 536 1315 2488 4038 6046 8554 11544 15035 19033 23555 28612 表 19 洪峰流量和時(shí)間表 時(shí)間（ t） 洪峰流量（ m179。/s） 6 0 39 1250 3 54 42 1000 6 45 750 9 48 500 12 51 350 15 54 300 18 57 250 21 459 60 216 24 63 27 2592 66 135 30 1950 69 33 1650 72 36 1450 效益及淹沒損失 通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，落實(shí)淹沒實(shí)物指標(biāo)為：庫區(qū)淹沒影響 4 個(gè)村，居民 170 戶 762 人；淹沒影響居民房屋共計(jì) 178。 7 8 第 2 章 調(diào)洪計(jì)算 調(diào)洪演算 水庫資料 圖 21 設(shè)計(jì)洪水過程線 圖 22 校核洪水過程線 圖 23 水庫容積特性曲線 基本原理 1．利用單輔助線法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。 本設(shè)計(jì)擬訂五組方案進(jìn)行比較，其計(jì)算方法如下所示。/s），它等于 2/)( 21 ? ； 1q ──計(jì)算時(shí)段初的下泄流量（ m179。/s）； 1v ──計(jì)算時(shí)段初水庫的蓄水量（ m179。）； t? ──計(jì)算時(shí)段，一般取 26 小時(shí)，需化為秒 數(shù) ,本設(shè)計(jì)取 1 小時(shí)。因此，可根據(jù)選定的計(jì)算時(shí)段 Δt 值、已知的水庫水位容積關(guān)系曲線，以及根據(jù)水力學(xué)公式算出的水位與下泄流量關(guān)系曲線，然后計(jì)算并繪制曲線： qf（ v/△ t+q/2）和 qz 關(guān)系曲線即是水位下泄流量關(guān)系曲線。 2．將入庫洪水 Qt 和計(jì)算的 qt 點(diǎn)繪在一張圖紙上，二者的交點(diǎn)即為所求的下泄洪水流量最大值 qm。 4．計(jì)算工況： 計(jì)算工況分為校核和設(shè)計(jì)兩種。水位流量關(guān)系曲線由下式確定： 231BHM?溢q （ 22） 式中： H 為堰頂以上水頭；流量系數(shù)： M1；溢流孔寬： B 待擬定。 表 21 水庫單輔助線計(jì)算表 庫水位 Z（ m） 總庫容 V總 （萬m3） 堰頂以上庫容 V（萬m3） V/△ t (m3/s) q (m3/s) q/2 (m3/s) V/△ t+q/2 (m3/s) 270 0 271 272 273 274 10 275 276 277 278 279 280 依據(jù)上表畫出單輔助線所用曲線，即： qf（ v/t+q/2）關(guān)系曲線和 qz 關(guān)系曲線見圖 24 和圖 25。 圖 26 該水庫設(shè)計(jì)洪水過程線于下泄流量過程線 13 圖 27 該水庫校核洪水過程線于下泄流量過程線 在圖 26 和 27 上可以查出： 設(shè)計(jì)狀況下： 最大下泄流量為 qm=1250 m179。 校核狀況下： 最大下泄流量為 qm=1765 m179。 方案選取 表 24 對(duì)擬定方案進(jìn)行比較 方案 溢流壩寬度 B 工況 Q（ m3/s） 上游水位高 Z（ m） 超高 △ z（ m） 一 38 設(shè)計(jì) 1250 校核 1750 二 50 設(shè)計(jì) 1310 校核 1851 三 60 設(shè)計(jì) 1370 校核 1950 四 75 設(shè)計(jì) 1427 校核 2020 以上四個(gè)方案都符合要求，由于該方案采用河岸溢洪道泄洪，因此要綜合考慮溢洪道泄洪時(shí)的水流條件、溢洪道開挖量、經(jīng)濟(jì)因素及泄洪時(shí)對(duì)下游的影響。 14 15 第 3 章 壩 址 選擇及樞紐布置 壩址及壩型選擇 壩址選擇 混凝土面板堆石壩的壩軸線選擇，既要考慮壩址的地形地質(zhì)條件，又要考慮面板堆石壩的特點(diǎn)，且有利于其他建筑物的布置。另一方面要選擇有利的地形，使壩軸線采用直線形式，并盡可能與直線正交，以節(jié)省壩體工作量和方便施工。 所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖透水性深，基巖強(qiáng)度低，且不完整。支墩壩本身應(yīng)力較高，對(duì)地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可行的。通過對(duì)各種不同的壩型進(jìn)行定性分析，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效 益等因素，最終選擇土石壩方案。 樞紐布置 1．擋水建筑物 ——面板堆石壩 16 擋水建筑物按直線布置，壩布置在河灣地段上。 3．水電站建筑物 引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，由于 風(fēng)化巖層較深，廠房布置在開挖后的堅(jiān)硬玄武巖上，開關(guān)站布置在廠房旁邊。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià)，最后選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。 均質(zhì)壩材料單一，施工簡(jiǎn)單，但壩身粘性較大，冬雨季施工較為不便，且無足夠適宜的土料來作均質(zhì)壩，故均質(zhì)壩方案不可行。由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，故本設(shè)計(jì)中不考慮。堆石壩壩坡較陡，工程量較小，施工干擾相對(duì)較小且對(duì)不同壩址氣候條件和地形地質(zhì)條件都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；又為利用當(dāng)?shù)氐奶烊唤ㄖ牧系扔行зY源，減少外來建筑材料的供應(yīng)，故本工程采用面板堆石壩壩型的設(shè)計(jì)。 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL274—2021）（以下簡(jiǎn)稱 “規(guī)范 ”）規(guī)定，壩頂高程 分別按照 :① 正常蓄水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、 ② 設(shè)計(jì)水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、 ③ 校核水位加非常運(yùn)用下的壩頂超高進(jìn)行計(jì)算，因該地區(qū)地震烈度為 7，故還需考慮正常蓄水位加非常運(yùn)用時(shí)的壩頂超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四種工況最大值，同時(shí)并保留一定的沉降值。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，土石壩預(yù)留沉降量一般為壩高的 %。 （ 1）最大波浪爬高 R 由官廳水庫公式： 131 1 2022021 .0 0 7 6g h g DVVV???? ???? （ 32） 1 3 . 7 51 2 . 1 5022021 .3 3 1mgL gDVVV???? ???? （ 33） %1%1 hKKKKR RV?? ? （ 34） 式中： ?V —— 該流域最大風(fēng)速，取 18m/s； D —— 該流域最大吹程，取 15km； ?K —— 波浪入射角的折減系數(shù)取 ； ?K —— 混凝土護(hù)面取 ； VK —— 查表得取 。 由 45 至 47 計(jì)算得 RK =， %1 ?????? m， mgHDWe os200 2 ?? ? 由于該壩級(jí)別為 3 級(jí)，正常運(yùn)用情況下的安全加高 A=，非常情況下的安全加高 A=。由平面布置圖可知壩址處河床高程為 216m,向下開挖 6m 清除砂卵石覆蓋層，則壩高為 +6= 考慮到要預(yù)留 %的沉降，則壩高為 ?（ 1+%） =，取最大壩高為 ，壩頂高程為 ，壩高為 +6=。當(dāng)無特殊要求時(shí)，對(duì)高壩壩頂最小寬度可選用 8m，對(duì)中低壩可選用 8m。又壩高大于 70 米，屬于 中 高壩。 土石壩壩坡的陡緩直接影響著工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性，因而在選擇時(shí)應(yīng)特別重視。一般 19 參照已建成類似工程經(jīng)驗(yàn)擬定壩坡，再經(jīng)過計(jì)算分析逐步 修改確定。土石壩上游壩坡長期浸泡于水中，土的抗剪強(qiáng)度下降，會(huì)降低壩體的穩(wěn)定性。 本設(shè)計(jì)中，上游坡率取 ；下游坡率為 ,下游每隔 30m 設(shè)置馬道。 壩體分區(qū)設(shè)計(jì) 混凝土面板堆石壩以堆石體為支承結(jié)構(gòu)，采用混凝土 面板作為壩的防滲體，并將其設(shè)置在堆石體上游面，它由防滲系統(tǒng)、墊層、過渡層、主堆石體、次堆石體等組成。 二、壩體分區(qū)設(shè)計(jì) 根據(jù)分區(qū) 原則，壩體從上游向下游依次分為：混凝土面板 （ F） 、墊層區(qū)（ 2A）、過渡區(qū)（ 3A）、主堆石區(qū)（ 3BⅠ、 3BⅡ）、下游次堆石區(qū)（ 3C）及下游護(hù)坡（ 3D）。 （ 2A） 墊層區(qū)位于混凝土面板的底部，主要為混凝土面板提供一個(gè)均勻的、穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ)，將作用于面板上的庫水壓力較均勻的傳遞 給下游的過渡區(qū)和堆石區(qū)，同時(shí)又緩和下游堆石體變形對(duì)面板的影響，改善面板應(yīng)力狀態(tài)，因此，墊層應(yīng)為高密實(shí)度而又具有一定塑性的堆石層。有時(shí)也作為壩體防滲的第二道防線，是最為重要的一個(gè)區(qū)。設(shè)計(jì)要求最大粒徑為 80 mm，小于 5 mm 的顆粒含量為 40%50%，小于 mm 的顆粒 含量為 ＜ 10%，級(jí)配連續(xù)。上下游水平寬度均為 3m，墊層施工的每層鋪筑厚度 ，用 10t 振動(dòng)碾壓 4遍以上。 20 （ 2B） 周邊縫下游側(cè)的特殊墊層區(qū)，宜采用最大粒徑小于 40mm且內(nèi)部穩(wěn)定的細(xì)反濾料，薄層碾壓密實(shí)，以盡量減少周邊縫的位移。 （ 3A） 過渡區(qū)（ 3A）位于墊層區(qū)（ 2A）和主堆石區(qū)（ 3B）之間，起過渡作用，材料的粒徑級(jí)配和密實(shí)度要求位于兩者之間，對(duì)低透水的墊層料起滲流保護(hù)和排水作用。 設(shè)計(jì)中采用新鮮的灰?guī)r及砂礫巖夾礫配合而成的材料填筑，最大粒徑為 300mm，小于 5 mm的顆粒含量為 %～ %，且級(jí)配連續(xù)，壓實(shí)后應(yīng)具有低壓縮性和高抗剪強(qiáng)度 ，孔隙率為 18%20%， 水平寬度 3m，等寬布置。主堆石區(qū)為大壩主要支撐體的一部分，兼作壩體排水體。最大粒徑 600 mm，小于 5 mm 的顆粒含量小于 15%，小于 mm 的顆粒含量小于 5%。 （ 3C） 次堆石料位于壩體下游干燥部位，采用砂礫料及其他建筑開采的棄料。設(shè)計(jì)干 密度 ／ cm3，孔隙率%，次堆石區(qū)離壩軸線 6m，頂高程為 276m， 底高程為 216m， 分區(qū)面坡度 。下游護(hù)坡采用新鮮平整的超徑大石，填筑厚度為 1m。為使面板適應(yīng)這種變形防止產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，混凝土應(yīng)有一定的強(qiáng)度。 ： 面板計(jì)算公式： bhat ?? （ 38） 式中： a—— 壩頂處面板厚度，一般 a=； b—— 系數(shù)，一般取 b=。 由于本方案壩高為 ,屬于中低壩，因此采用 等厚的面板。在需要布 置垂直縫部位的面板采用相對(duì)較窄寬度的面板，采用面板寬度 6m，以利于滑模施工。 面板混凝土應(yīng)具有優(yōu)良的和易性、抗裂性、抗?jié)B性和耐久性。面板混凝土宜采用 525 硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，宜摻用粉煤灰或其他優(yōu)質(zhì)摻合料同時(shí)粉煤灰的質(zhì)量等級(jí)不宜低于Ⅱ級(jí)，粉煤灰摻量宜為 15％～ 30％，面板混凝土應(yīng)摻用引氣劑， 并同時(shí)摻用高效減水利或普通減水