水利水电工程与管理毕业设计

一、综述

1.1工程概况

平山水库位于湖北省某县平山河中游，该河系睦水（长辽的支流）的主要支流，全长284m，流域面积为556㎞2，坝址以上控制流域面积491㎞2；平山河是山区河流，河床比降为0.3%，沿河有地势较为平坦的小平原，最低高程为62.5m左右。

1.2枢纽任务

枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪、航运养殖、给水等任务进行开发。

1.3设计基本数据

1)正常蓄水位 113.0

2)设计洪水位：113.10m；

3)校核洪水位：113.50m；

4)死水位：105.0m（发电极限工作深度8m）；

5)灌溉最低库水位：104.0m；

6)总库容：2.00亿m3；

7)水库有效库容：1.15亿m3；

8)发电调节保证流量Qp=7.35m3/s，相应下游水位63.20m；

9)发电最大引用流量Qmax=28 m3/s，相应下游水位68.65m；

10)通过调洪演算，溢洪道下泄流量Q1%=840 m3/s，相应下游水

位72.65m。

11)校核情况下，溢洪道下泄流量Q0.1%=1340 m3/s，相应下游水

位74.30m。

12)水库淤积高程85.00m。

二、坝址水文特性

暴雨洪峰流量Q0.05%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1480m3/s。

多年平均流量13.34m3/s,多年平均来水量4.22亿m3。多年平均最大风速10m/s，水库吹程8km，多年平均降雨次数48次/年，库区气候温和。

三、枢纽及库区地形地质条件

3.1坝址、库区地形地质及水文地质

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，河床宽一般为400m，河道弯曲很厉害，尤其枢纽布置处更为显著形成S 形，沿河沙滩及两岸坡积层发育，坝址处两岸河谷呈马鞍形，其覆盖

物较厚，基岩产状凌乱。

靠近坝址上游是泥盆纪五通砂岩，坝下游为二迭纪石炭岩，坝轴线位于五通砂岩上面。

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，在坝轴线左岸的五通砂岩特别破碎，产状凌乱，岩石隐裂隙很发育。岩石的渗水率都很小，两岸多为0.001~0.01升/分，坝址处沿坝轴线是 1.5-5.0m厚的覆盖层，k=10-4cm/s，γ浮=10kN/m3，ψ=35

坝区地震为5~6度，设计时可不考虑。

3.2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。

材料的性质及各项指标如下表所示

3.3力学参数

基岩允许抗压强度2MPa,混凝土与基岩摩擦系数f=0.58。基岩的内摩擦系数f=0.7，粘着力C=0.5MPa，容重r=26kN/m3

四、枢纽建筑物选型及枢纽总体布置

4.1工程等级及主要建筑物的级别、洪水标准

1）枢纽建筑物组成

根据水库枢纽的任务，该枢纽组成建筑物主要包括：拦河大坝、水电站建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、水库放空隧洞（拟利用导流洞作放空洞）等。

2)工程等级及主要建筑物的级别、洪水标准

根据所给资料（发电、防洪、库容、灌溉面积），对照《水利水

电枢纽工程等级划分及设计标准》（SL252-2000）确定枢纽等别(先确定分项等级，再按最大者确定枢纽等级)和建筑物级别。

（1）各效益指标等别：根据电站装机容量9000千瓦即9MW，小于10MW，属Ⅴ等工程；根据总库容为2.00亿m3，在10～1.0亿m3，属Ⅱ等工程。

（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，各效益指针分属不同等别时，整个工程的等别应按其最高的等别确定，故本水库枢纽为Ⅱ等工程。

（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、灌溉管道、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。

确定枢纽建筑物的的等级的目的是要确定设计和校核洪水标准，从而通过调洪演算来进一步确定设计洪水位和校核洪水位。

设计洪水位113.1m（百年一遇），Q1%=840m3/s,下游水位72.65m 设计洪水位113.5m（千年一遇），Q0.1%=1340m3/s,下游水位74.30m

4.2枢纽建筑物选型

1）坝轴线的选择

坝轴线综合考虑地形地质条件，土石坝坝轴线一般选在河道转弯下游处，地质条件良好，且与料场的距离适宜。

2）枢纽各建筑物选型

（1）挡水建筑物

在岩基上有三种类型：重力坝、拱坝、土石坝。

a、重力坝方案

从枢纽布置处地形地质平面图及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叶岩，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，修建重力坝所需水泥、钢筋等材料运输不方便，且不能利用当地筑坝材料，故修建重力坝不经济。

b、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，建拱坝的造价过高，不宜修筑。

c、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，所以采用土石坝方案。

（2）泄水建筑物型式的选择

土石坝最适合采用岸边溢洪道进行泄洪，在坝轴线下游300m处