平山水利枢纽设计计算说明书

平山水利枢纽设计计算说明书1.基本资料1．1概况平山水库位于G县城西南3公里处的平山河中游，该河系睦水的主要支流，全长28公里，流域面积为556平方公里，坝址以上控制流域面积431平方公里；沿河道有地势比较平坦的小平原，地势自西南向东由高变低最低高程为62.5m左右；河床比降3‰，河流发源于苏塘乡大源锭子，整个流域物产丰富，土地肥沃，下游盛产稻麦，上游蕴藏着丰富的木材、竹子等土特产。

由于平山河为山区性河流，雨后山洪常给农作物和村镇造成灾害，另外，当雨量分布不均时，又易造成干旱现象，因此有关部门对本地区作了多次勘测规划以开发这里的水利资源。

1．2枢纽任务枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪、航运、养鱼及供水等任务进行开发。

根据初步规划，本工程灌溉面积为20万亩（高程在102m以上），装机9000千瓦。

防洪方面，由于水库调洪作用，使平山河下游不致洪水成灾，同时配合下游睦水水利枢纽，对睦水下游也能起到一定的防洪作用，在流域900m3/s。

在航运方面，上游库区能增加航运里程20公里，下游可利用发电尾水等航运条件，使平山河下游四季都能筏运，并拟建竹木最大过坝能力为25吨的筏道。

1．3地形、地质概况1．3．1地形情况平山河流域多为丘陵地区，在平山枢纽上游均为大山区，河谷山势陡峭，河谷边坡一般为60°~70°，地势高差都在80~120m，河谷冲沟切割很深，山脉走向大约为东西方向，基岩出露很好，河床一般为100m左右，河道弯曲很厉害，尤其枢纽布置处更为显著形成S形，沿河沙滩及坡积层发育，尤以坝址下游段的平山咀下游一带及坝下陈家上游一带更为发育，其它地方则很少，在坝轴下游300m处的两岸河谷呈马鞍形，其覆盖物较厚，基岩产状凌乱。

1．3．2地质情况靠上游有泥盘五通砂岩，靠下游为二叠纪灰岩，几条坝轴线皆落在五通砂岩上面。

地质构造特征有：在平山咀以南，即石灰岩与砂岩分界处，发现一大断层，其走向近东西，倾向大致向北西，在第一坝轴线左肩的为五通砂岩，特别破碎，在100多米范围内就有三、四处小断层，产状凌乱，坝区右岸破碎深达60m的钻孔岩芯获得率仅为20%，可见岩石裂隙十分发育。

岩石的渗水率都很小，右岸一般为0.001~0.01，个别达到0.07~0.08，而左岸多为0.001~0.01。

坝区下游石灰岩中，发现两处溶洞，平山咀大溶洞，前者对大坝及库区均无影响，但后者朝南东方向延伸的话，则可能通向库壁，待将来蓄水后，库水有可能顺着溶洞漏到库外，此外，目前在加紧地质勘探工作，以便得出明确的结论和提出处理意见。

坝址覆盖层沿坝轴线厚达1.5~5.0m，K=1×10-4cm/s，浮容重V浮=10.7KN/m3，内摩擦角φ=35°。

1．4水文、气象1．4．1水文由于流域径流资料缺乏，设计年月径流量及洪水流量不能直接由实测径流分析得到，必须通过降雨径流间接推求，根据省水文总站由C城站插补延长得三天雨量计算频率；千年一遇雨量498.1mm，二百年一遇雨量348.2mm，五十年一遇雨量299.9mm，雨洪峰流量Q0.1%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1480m3/s，多年平均来水量4.55亿m3。

1．4．2气象多年平均风速10m/s，水库吹程D=9Km，多年平均降雨量430mm/年，库区气候温和，年平均气温16.9℃，年最高气温40.5℃，年最低气温-14.9℃。

1．5其它(1)坝顶无交通要求(2)对外交通情况水路：由B城至溪口为南江段上水，自溪口至C城系睦水主流，为内河航运，全长256公里，可通行3~6吨木船，枯水季只能通行3吨以下船只，水运较为困难。

公路：附近公路线为AF干道，B城至C城段全长365Km，晴雨畅通无阻，但目前C 城至坝址尚无公路通行。

铁路：D城为乐万铁路车站，由B城至D城180Km，至工地有53公里。

(3)地震：本地区为5~6度，设计时可不考虑。

2.设计数据2．1工程等级：根据规范自定2．2水库规划资料(1)正常水位：113.10m；(2)最高洪水位（校核）：113.50m；(3)死水位：105.0m（发电极限工作深度8m）；(4)灌溉最低库水位：104.0m；(5)总库容：2.00亿m3；(6)水库有效库容：1.15亿m3；(7)库容系数：0.575；(8)发电调节流量Qp=7.35m3/s，相应下游水位68.2m；(9)发电最大引用流量Qmax=28m3/s，相应下游水位68.65m；(10)通过设计洪水位流量（Q1%）时，溢洪道最大泄水量Qmax=1340m3/s，相应下游最高洪水位74.3m。

通过校核洪水位流量时，溢洪道最大泄水量Qmax=1680m3/s，相应下游最高洪水位75.0m。

2．3枢纽组成建筑物(1)大坝：布置在1#坝轴线上；(2)溢洪道：堰顶高程为107.50m；(3)水电站：装机容量900千瓦，3台机组，厂房尺寸为30×9m2；(4)灌溉：主要灌区位于河流右岸，渠首底高程102m，灌溉最大引用流量8.15m3/s，相应渠道最大水深1.75m，渠底宽3.5m，渠道边坡1∶1。

(5)水库放空隧洞：为便于检修大坝和其它建筑物，拟利用导流隧洞作放空洞，洞底高程为70.0m，洞直径为3.5m。

(6)筏道：为干筏道，上游坡不陡于1∶4，下游坡不陡于1∶3，转运平台高程115.00m，平台尺寸为30×20m2。

2．4筑坝材料枢纽大坝采用当地材料筑坝，据初步勘察，土料可以采用坝轴线下游1.5～3.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用。

砂料可在坝轴线下游1～3公里河滩范围内及平山河出口处两岸河滩开采。

石料可以用采石场开采，采石场可用坝轴线下游左岸山沟较合适，其石质为石灰岩、砂岩，质量良好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开采。

(1)土料：主要有粘土和壤土，储量多，质量尚佳，可作为筑坝材料，其性能见附表：1；(2)砂土：可从坝上下游0.3~3.5公里河滩上开采，储量多，可供筑坝使用，见附表：2；(3)石料：石质为石灰岩及砂岩，质地坚硬，储量丰富，性能见附表：3。

附表1土料特性表土壤类别干容重最优含水率孔隙率内摩擦角粘着力渗透系数(KN/m3)（%）n（%）φc(KPa)k(cm/s)粘土15.4254018°30′371×10-6壤土15.814.541.723°41′121×10-5坡土16.022.539.822°（湿）33°（干）（湿）7.51×10-3附表2砂土特性表土壤类别干容重(KN/m3)孔隙率n（%）内摩擦角φ浮容重(KN/m3)砂土1640.630°10.06附表3石料特性表干容重(KN/m3)孔隙率n（%）内摩擦角φ1.83338°3.枢纽布置3．1工程等别及建筑物级别3．1．1水库枢纽建筑物组成根据水库枢纽的任务，该枢纽组成建筑物包括：拦河大坝、溢洪道、水电站建筑物、灌溉渠道、水库放空隧洞（拟利用导流洞作放空洞）、筏道。

3．1．2工程规模根据SDJ12-78《水利水电工程枢纽等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）》以及该工程的一些指标确定工程规模如下：（1）各效益指标等别：根据枢纽灌溉面积为20万亩，属Ⅲ等工程，工程规模为中型；根据电站装机容量9000千瓦即9MW，小于10MW，属Ⅴ等工程，工程规模为小（2）型；根据总库容为2.00亿m3，在10～1.0亿m3，属Ⅱ等工程，工程规模为大（2）型。

（2）水库枢纽等别：根据规范规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效益指标分属不同等别时，整个工程的等别应按其最高的等别确定，故本水库枢纽属于Ⅱ等工程，工程规模为大（2）型。

（3）水工建筑物的级别：根据水工建筑物级别的划分标准，Ⅱ等工程的主要建筑物为2级水工建筑物，所以本枢纽中的拦河大坝、溢洪道、水电站建筑物、灌溉渠道、水库放空隧洞为2级水工建筑物；次要建筑物筏道为3级水工建筑物。

3．2各组成建筑物的选择3．2．1挡水建筑物型式的选择在岩基上的挡水建筑物主要有三种类型：重力坝、拱坝、土石坝。

（1）重力坝方案从枢纽布置处地形地质平面图及1#坝轴线地质剖面图上可以看出，坝址基岩为上部为五通砂岩，下面为石英砂岩和砂质页岩，覆盖层沿坝轴线厚1.5～5.0m，五通砂岩厚达30～80m，若建重力坝清基开挖量大，目前C城至坝址尚无铁路、公路通行，由B城至溪口为南江段上水，自溪口至C城系睦水主流，为内河航运，全长256公里，可通行3~6吨木船，枯水季只能通行3吨以下船只，水运也较为困难。

修建重力坝所需水泥、钢筋等材料运输不方便，且不能充分利用当地筑坝材料，故修建重力坝不经济。

（2）拱坝方案修建拱坝理想的地形条件是左右岸地形对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的河谷段；而且坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。

该河床一般为100m左右，河道弯曲相当厉害，尤其枢纽布置处更为显著形成S形，1#坝址处没有雄厚的山脊作为坝肩，左岸陡峭，右岸相对平缓，峡谷不对称，成不对称的“U”型，下游河床开阔，不适宜建拱坝。

（3）土石坝方案土石坝对地形、地质条件要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，且施工技术简单，可实行机械化施工，也能充分利用当地建筑材料，覆盖层也不必挖去，因此造价相对较低，从筑坝材料来看，在坝轴线下游1.5～3.5公里的丘陵区与平原地带的土料储量多，一般土质尚佳。

砂料可在坝轴线下游1～3公里河滩范围及平山河出口处两岸河滩开采。

石料可利用采石场开采，采石场可利用坝轴线下游河岸左岸山沟，其石质为石灰岩、砂岩，质量良好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开采。

通过对各种不同坝型进行定性分析，综合考虑地形、地质条件、建筑材料、施工条件、综合效益等因素，最终选择土石坝方案。

3．2．2泄水建筑物的选择考虑到土石坝不能从坝身溢流和大量泄流，除开土石坝挡水外，需另设溢洪道或泄洪隧洞。

在坝轴线下游300m处的两岸河谷呈马鞍型，其覆盖层较厚，可以考虑布置正槽式溢洪道，采用正槽式溢洪道可以节省土石方开挖量，若布置在基岩上，可以节省混凝土衬砌工程量，并有利于工程安全。

由于正槽式溢洪道全部是开敞的，正向进流，水流平顺，泄洪能力大，结构比较简单，运行安全可靠，便于施工，管理和维修。

若采用侧槽式溢洪道，其适用条件为两岸山坡陡峭，无适当的天然垭口，基岩完整坚实，从该工程可以容易看出，不适宜采用侧槽式溢洪道。

3．2．3其它建筑物型式的选择（1）灌溉引水建筑物由于主要灌区位于河流右岸，但右岸坝区破碎深达60m的钻孔岩芯获率仅为20%，岩石裂隙十分发育，可以考虑采用适当的地基处理，将溢洪道布置在右岸。