水库枢纽土石坝设计计算书[详细]

土石坝设计计算说明书

一、基本资料

1.1 工程概况

S水库位XX县城西南3公里处的S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。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S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,装机7200千瓦。防洪方面,由于水库调洪作用,使S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S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

库区属于低山区,两岸山体雄厚,分水岭山顶高程在550m~750m 左右。山体多呈北东向展布,山高坡陡,坡度在30°~50°,局部60°~70°,地形险峻。库区植被茂盛。沿河两岸冲沟发育,以北东—南西向为主。基岩在河流两岸及冲沟处出露良好。

坝址附近河流流向总体向南,河床宽约8-15m。两岸山体雄厚,山顶高程在370m以上。坝址两岸上、下游均发育有冲沟,冲沟切割深度20m左右。

1.3.2地质情况

库区地质构造以断层和裂隙为主,断裂构造较为发育,以小断层为主,未发现有区域性大断裂通过。库区主要发育以下几组节理裂隙:

①北东东组:产状N70 ～80°E/NW∠65～85°,裂面平直,闭合～微张,延伸长短不一,约3～4条/m。

②北西组:

产状N30～40°W/SW∠50～75°、NE∠65～85°,裂面平直～稍起伏,闭合～微张,延伸一般较短,约4～5条/m。

产状N60～70°W/NE∠50～75°,裂面平直,闭合～微张,延伸一般较长,约3～4条/m。

坝址区断裂构造不发育,勘察所发现的断层构造均分布在坝址下游,有北东和北西两组。

在坝址区地震折射时距曲线,未发现明显的时间间隔变缓跳跃点,推测所测量的物探剖面中没有断裂构造带。

1.4水文、气象

1.4.1水文

该水流域缺乏实测洪水资料,坝址的设计洪水本次对可行性研究阶段推理公式法和综合单位线法进行复核计算。又采用C站实测洪水进行水文比拟法计算,作为比较复核其成果与推理公式法十分相近,为使各阶段成果统一,仍采用推理公式法计算成果,见表1。

表1设计洪水洪峰流量成果表(单位:m3/s)

本工程大坝防洪设计标准为30年一遇,校核标准为200年一遇,因此,设计洪水洪峰流量为961m3/s,校核洪水洪峰流量1380m3/s.

1.4.2气象

工程所在地属亚热带气候,冬半年受东北季风控制,气候寒冷略干燥,夏半年受西南和东南季风控制,气候炎热多雨。多年平均气温20.2℃。年极端最高气温39.2℃,年极端最低气温-5.1℃。年平均降雨量在1897.8mm,最大降雨量2859mm,最小降雨量827mm。降雨量年内分配不均, 4～9 月雨量占全年降雨量的75%,10月～3月占全年的25%。多年平均相对湿度77%。多年平均最大风速14.3m/s。多年平均蒸发量1210mm。

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。

二、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:295m；

(2) 最高洪水位(校核):298.85m；

(3) 死水位:285.0m；

(4) 灌溉最低库水位:284.0m；

(5) 总库容:444万m3；

(6) 库容系数:0.0017；

(7) 设计引用流量Q=9.87m3/s

(8)风速风向

多年平均风速 1.8m/s,多年平均最大风速14.3m/s,历年最大风速20.7m/s。

最多风向为东北风。

(9)吹程可取正常蓄水位时的河谷宽度的5倍进行计算。

(10)水位及淤砂高程

上游正常蓄水位相应下游最低水位:260.00m

上游设计洪水位相应下游水位:269.04m

上游校核洪水位相应下游水位:270.70m

死水位:285.00m相应下游水位:260.00m

上游淤砂高程:280.00m

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295m；

(3) 水电站:装机容量3600千瓦,2台机组,主厂房由主机间和安装间两部分组成,其中主机间尺寸为长×宽×高=27.0m×16.0m×19.3m,安装间尺寸为长×宽×高=8.98m×16.0m×19.3m；

(4) 灌溉:主要灌区位于河流右岸；

(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277.0m,洞直径为1.0m。

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S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。