【正文】 定 2020 年開(kāi)工，從截流開(kāi)始到大壩填筑完畢計(jì) 4 年，在現(xiàn)有施工能力及保證質(zhì)量的前提下，盡可能縮短工期，提早發(fā)揮效益。實(shí)際施工中，根據(jù)當(dāng)時(shí)的水文、氣象條件及實(shí)際水情進(jìn)行調(diào)整。 (2)封孔及發(fā)電日期，鑒于流量資料不足。斜心墻壩填筑要求粘土與砂礫同時(shí)上升。按 4m/月的速度上升，至泄洪洞高程 (2810m)需 15 月，即到2020 年 7 月。 水庫(kù)蓄水過(guò)程一般按 80%～ 90%的保證率的流量過(guò)程線來(lái)預(yù)測(cè)，初始發(fā)電水位為 70%工作水深，即 。因此第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電日期定為 2020 年 10 月 1日。 (3)大壩竣工日期。 4 2 基本資料 水文 流域概況 E 江位于我國(guó)西南地區(qū)，流向自東向西北，全長(zhǎng)約 122km，流域面積 2558km2，在壩址以上流域面積為 780km2。 本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少，全區(qū) 農(nóng)田面積僅占總面積的20%，林木面積約占全區(qū)的 30%，其種類有松、杉等。 氣象降雨 （ 1） 氣象 本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年 11 月至次年四月特別干燥，其相對(duì)濕度在 51%－ 73%之間，夏季因降雨日數(shù)較多，相對(duì)濕度隨之增大，一般變化范圍為67%－ 86%。年平均氣溫約為 ℃，最高氣溫為 ℃，發(fā)生在7 月份，最低氣溫 ℃，發(fā)生在 1 月份，見(jiàn)表 、 。 表 多年平均各月降雨日數(shù)統(tǒng)計(jì)表 月 降雨量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ＜ 5mm 5－ 10mm 10－ 30mm 30mm 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 徑流 E 江徑流的主要來(lái)源于降水，在此山區(qū)流域內(nèi)無(wú)湖泊調(diào)節(jié)徑流。 E 江洪水形狀陡漲猛落，峰高而瘦，具有山區(qū)河流的特性，實(shí)測(cè)最大流量為700 sm/3 ，而最小流量為 sm/3 。經(jīng)頻率分析，求得不同頻率的洪峰流量見(jiàn)表 、 ?？菟跇O小，河水清澈見(jiàn)底，初步估算 30 年后壩前淤積高程為 2765m。經(jīng)地質(zhì)勘探認(rèn)為庫(kù)區(qū)滲漏問(wèn)題不大，但水庫(kù)蓄水后，兩岸的坡積與殘積等物質(zhì)的坍岸是不可避免的，經(jīng)過(guò)勘測(cè)，估計(jì)可能塌方量約為 300 萬(wàn) m3，在考慮水庫(kù)淤積問(wèn)題時(shí)可作為參考。 壩址區(qū)地層以玄武巖為主，間有少量 火山角礫巖和凝灰?guī)r穿構(gòu)，對(duì)其巖性分述如下： （ 1） 玄武巖 一般為深灰色、灰色、有含泥量氣孔，為綠泥石、石英等充填，成為杏仁狀構(gòu)造，并間或有方解石石脈，石英脈等穿其中，這些小脈都是后來(lái)沿裂隙充填進(jìn)來(lái)的。由于玄武巖成分不甚一致，風(fēng)化程度不同，力學(xué)性質(zhì)亦異，可分為堅(jiān)硬玄武巖、多孔玄武巖，破碎玄武巖、軟弱玄武巖、半風(fēng)化玄武巖和全風(fēng)化玄武巖。 表 壩基巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表 巖石名稱 比 重 Δ 容重γ（ KN/m3） 采用抗壓強(qiáng)度（ MPa） 半風(fēng)化玄武巖 50 破碎玄武巖 50－ 60 火山角礫巖 35－ 120 軟弱玄武巖 10－ 20 堅(jiān)硬玄武巖 100－ 160 多氣孔玄武巖 70－ 180 7 表 全風(fēng)化玄武巖物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表 天然含水率 W% 干容重 γKN/3m 比重 Δ 液限 Wl 塑限 Wp 塑性指數(shù) IP 壓縮系數(shù)α 浸水固結(jié)塊剪力 0～ cm3/KN 3～ 4 cm3/KN 內(nèi)摩擦角 Φ 凝聚力 KPa 滲透性：經(jīng)試驗(yàn)得出發(fā)值為 ～ 。 （ 3） 凝灰?guī)r 成土狀或頁(yè)片狀，巖性軟弱，與砂質(zhì)粘土近似，風(fēng)化后成為粘土碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。壩基部分沖積層厚度最大為 32m，一般為 20 米左右。顆粒組成以卵礫石為主，砂粒和細(xì)小顆粒為數(shù)很少。 沖積層的滲透性能：經(jīng)抽水試驗(yàn)后得滲透系數(shù) K 值為 3 102cm/s～ 102cm/s。 表 沖積層剪力試驗(yàn)成果表 土壤 名稱 項(xiàng)目 計(jì)算值 容重 （控制）KN/m3 含水量 （控制） 三軸剪力（塊剪） 應(yīng)變控制 浸水固結(jié)快剪 內(nèi)摩擦角 凝聚力 KPa 內(nèi)摩擦角 凝聚力KPa 含中量 細(xì)粒的 礫石 次數(shù) 17 12 8 8 2 2 最大值 47176。54′ 最小值 35176。55′ 0 平均值 40176。25′ 8 小值 平均值 37176。 試驗(yàn)時(shí)土樣的容重為控制容重。 以上兩種試驗(yàn)的土樣系擾動(dòng)的。 地質(zhì)構(gòu)造 壩址附近無(wú)大的斷層，但兩岸露出的巖石、 節(jié)理特別發(fā)育，可以分為兩組，一組走向與巖層走向幾乎一致，即北東方向，傾向西北；另一組的走向與巖層傾向大致相同，傾角一般都較大，近于垂直，裂隙清晰，且為鈣質(zhì)泥質(zhì)物所充填，節(jié)理間距密者 ，疏者 3～ 5m即有一條，所以沿岸常見(jiàn)有巖塊崩落的現(xiàn)象。 水文地質(zhì)條件 本區(qū)地形高差大，表流占去大半，缺乏強(qiáng)烈透水層，故地下水不甚豐富，對(duì)工程比較有利。m） 。 地震烈度 本地區(qū)地震烈度定為 7 度，基巖與鋼筋混凝土之間磨擦系數(shù)取 。由于河谷內(nèi)地形平坦，采運(yùn)尚方便。粘性土料料場(chǎng)于上游有 9 三處，下游兩處，總量 190 萬(wàn) m3。各砂礫石料場(chǎng)滲透系數(shù) K 值為 10－ 2cm/s。石料堅(jiān)硬玄武巖可作為堆石壩石料，儲(chǔ)量較豐富，總儲(chǔ)量 450 萬(wàn) m3，在壩址附近有石料場(chǎng)一處，覆蓋層淺，開(kāi)采條件較好。 10 表 粘土的物理力學(xué)性質(zhì) 料場(chǎng)名稱 物理性質(zhì) 滲透系數(shù) （ 106 cm/s） 力學(xué)性質(zhì) 化學(xué)性 自然含水量 （ %） 自然容重 比重 孔隙率 （ %） 孔隙比 稠度 飽 和 度 顆粒級(jí)配， （成分 %，粒徑 d） 擊實(shí) 剪力 固結(jié)壓縮系數(shù) （ Cm2/kg） 有機(jī)含量灼燒法 （ %） 可溶鹽含量 （ %） 流限 （‰） 塑限 （ %） 塑性指數(shù) 礫 砂 粘土 最大干密度 （ g/cm3） 最優(yōu)含水量 （ %） 內(nèi)摩擦角 （186。 30′ 35176。 10′ 2＃上 35176。 10′ 36176。 40′ 36176。 40′ 4＃上 35176。 40′ 36176。 10′ 36176。 20′ 2＃下 35176。 00′ 36176。 30′ 37176。 50′ 4＃下 36176。 20′ 37176。庫(kù)區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有價(jià)值可開(kāi)采的礦產(chǎn)。 表 各高程淹沒(méi)情況 高程（ m） 2807 2812 2817 2822 2827 2832 淹沒(méi)人口（人） 3500 3640 3890 4060 5320 7140 交通運(yùn)輸 壩址下游 120km處有鐵路干線通過(guò)，已建成公路離壩址僅 20km，因此交通尚稱方便。 13 4 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 防洪標(biāo)準(zhǔn) 該工程主要建筑物級(jí)別為 2 級(jí)，根 據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5020194）規(guī)定 2 級(jí)建筑物土壩堆石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)采用 100 年一遇設(shè)計(jì)， 2020 年一遇校核，水電站廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)采用 50 年一遇設(shè)計(jì)， 500 年一遇校核。 設(shè)計(jì)洪水 設(shè)計(jì)洪峰流量 本河流屬典型山區(qū)河流，洪水暴漲暴落，根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)分析得 100 年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為 設(shè)Q =1680m3/s， 2020 年一遇校核洪峰流量為 校Q =2320m3/s。設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線成果見(jiàn)表 。 表 E 江水庫(kù)高程 ~容積 ~面積表 高程 H（ m） 庫(kù)容 V（萬(wàn) m3） 面積 A（ km2） 高程 H（ m） 庫(kù)容 V（萬(wàn) m3） 面積 A（ km2） 2770 1000 2820 36700 2775 1400 38500 2780 2800 2823 42020 2785 4700 2825 46200 2790 6700 2827 50900 2795 9500 2829 57600 2800 12900 2833 64900 2805 17000 2835 70000 2810 22200 2837 75000 2815 28600 2840 81600 泄洪方式 本樞紐攔河大壩初定為土石壩，故需另設(shè)壩外泄洪建筑物。泄洪隧洞采用無(wú)壓流，由于受地形條件影響，又需要滿足無(wú)壓 要求，故避免閘門做大而不經(jīng)濟(jì)和方便運(yùn)行管理，進(jìn)口采用 wes 型實(shí)用堰。 水庫(kù)運(yùn)用方式：洪水來(lái)臨之前用閘門控制關(guān)水，當(dāng)洪水來(lái)臨時(shí)，并且?guī)焖粷q到防洪限制水位時(shí)，開(kāi)閘泄洪，起始由于來(lái)量較小，可以控制下泄流量等于來(lái)流量，水庫(kù)保持汛前限制水位不變，當(dāng)來(lái)水流量繼續(xù)加大，無(wú)法保持汛限水位不變時(shí)，則閘門全開(kāi)，下泄流量隨水位的升高而加大，流態(tài)為自由泄流。 2302 HgmbQ ? 15 m—— 自由出流系數(shù)，取 ； b—— 溢流孔寬； H0—— H0=H+α v2/2g， H 堰上水頭，考慮上游堰前水域開(kāi)闊，取 H0=H。 表 E 江水庫(kù)泄洪設(shè)施不同方案的泄流能力曲線表 堰頂水頭 H(m) b=6m 泄流量 (m3/s) 堰頂水頭 H(m) b=7m 泄流量 (m3/s) 堰頂水頭 H(m) b=8m 泄流量 (m3/s) 調(diào)洪演算 根據(jù)地形和地質(zhì)資料泄洪洞布置時(shí)進(jìn)口地高程為可取 2800m，而水庫(kù)汛限水位取等于正常蓄水位為 ，因此需要確定泄洪洞進(jìn)口堰頂高程，以滿足泄洪洞產(chǎn)生無(wú)壓過(guò)流以、工程經(jīng)濟(jì)性和下游防洪限制泄量的要求，本設(shè)計(jì)擬訂五組方案進(jìn)行比較，調(diào)洪演算成果見(jiàn)表 。一、五兩方案堰頂高程均為 2810m，第五方案庫(kù)水位較低，與第一方案相比相差甚小，洞 寬相對(duì)較大，故選擇第一方案較為合適，即堰頂高程為 △ Z=2810m，溢流孔口凈寬 B=8m,設(shè)計(jì)水位 ，校核水位 ，設(shè)計(jì)泄洪流量 ,校核泄洪流量 。 777 754576591822900287528502825280027752750272527002675265026252900287528502825280027752750272527002675265026257454ⅠⅠ 壩址縱剖面圖 圖 沿壩軸線方向的大壩斷面地質(zhì)剖面圖 壩型選擇 所選的壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖石透水性大，基巖的強(qiáng)度較底，且不完整。較高的混凝土重力壩 也要求修建在巖石基礎(chǔ)上，并且需要消耗大量水泥。通過(guò)各種不同的壩型進(jìn)行定性的分析比較，綜合考慮地形條件、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩的方案。 擋水建筑物─土壩 擋水建筑物按直線布置，土壩布置在河彎地段上。 水電站建筑物 引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，在泄洪隧洞與大壩之間，由于風(fēng)化巖層較深，廠房布置在開(kāi)挖后的堅(jiān)硬玄武巖上，開(kāi)關(guān)站布置在廠房旁邊。樞紐平面布置見(jiàn)圖 。本次選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬訂剖面輪廓尺寸，然后對(duì)工程量、工期、造價(jià)進(jìn)行比較，最后選定技術(shù)經(jīng)濟(jì)可靠合理的壩型。 土石壩按其施工方法可分為碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆石壩、水中倒土壩和水力 沖填壩。碾壓式土石壩根據(jù)土料配置的位置和防滲體所用材料種類的不同，又分為均質(zhì)壩和土質(zhì)防滲體分區(qū)壩、非土質(zhì)材料防滲體分區(qū)壩。從本工程來(lái)看，經(jīng)探明壩址附近可筑壩的土料只有 190 萬(wàn) m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足均質(zhì)壩填筑土料數(shù)量上的要求，因此從材料上考慮均質(zhì)壩方案是不宜采用的。 心墻 壩土質(zhì)防滲體設(shè)在壩體中部，兩側(cè)為透水性較好的砂石料，該壩型粘性土料所占比重不大，施工受季節(jié)影響較小，但施工時(shí)心墻與壩體同時(shí)填筑，相互干擾較大。 斜墻壩土質(zhì)防滲體設(shè)在上游或接近上游面，該壩型斜墻與壩體施工干擾小，但其抗震性和適應(yīng)不均勻沉降的性能不如心墻壩。 多種土質(zhì)壩施工工序復(fù)雜，相互干擾較大，施工易受氣候 影響，在此不予采用。 21 由上述比較可以看出，斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)缺點(diǎn)，斜心墻有足夠的斜度，能減弱壩殼對(duì)心墻的拱效應(yīng)作用；斜心墻壩對(duì)下游支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻壩的應(yīng)力狀態(tài)較好