TL水库混凝土重力坝枢纽设计毕业论文

TL水库混凝土重力坝枢纽设计毕业论文【摘要】：人类筑坝的历史有近5000年，重力坝是出现最早的一种坝型。

它具有结构简单、工作可靠、易于机械化施工、使用年限长、养护费用低等优点，所以至今仍被广泛使用。

TL水库主要任务是调节水量，为工业、农业和生活提供水量，结合引水发电、水面养殖、洪水错峰等，可以综合利用。

TL水库混凝土沿岸地质条件适中，所以修筑实体重力坝较为理想。

【关键词】：重力坝设计非溢流坝段溢流坝段前言流域概况及枢纽任务TL水库位于QL河上，控制流域面积506Okm2，占全流域的80%。

水库主要任务是调节水量，为工业、农业和生活提供水量，结合引水发电、水面养殖、洪水错峰等，可以综合利用。

枢纽建筑物包括主坝、泄水设施及电站等。

经水文、水利调洪演算确定：死水位110.00m；设计洪水位153.70m，相应下游水位97.00m，通过溢洪道下泄流量18276.00m3/s；校核洪水位156.30m，相应下游水位99.00m，通过溢洪道下泄流量24527.00 m3/s；泥沙淤积高程97.60m，淤沙平均含沙量4.0Kg/m3（浮容重=9.0 KN/m3），摩擦角为φ=1.2°。

其他有关资料根据国家建筑委员会所颁布的地震烈度图，本地区应属6-7度地震区，坝区设防烈度建议为7度。

坝顶行车宽度为8m。

第一章基本资料第一节工程概况TL水库位于QL河上，控制流域面积506Okm2，占全流域的80%。

QL河水量充沛，但年及年际的水量分配极不均匀，必须兴建大型的控制工程进行调节，丰富的水资源方可得到充分的利用。

水库主要任务是调节水量，为工业、农业和生活提供水量，结合引水发电、水面养殖、洪水错峰等，可以综合利用。

供水原则是:在满足城市生活、工业用水的同时，对农业也给予一定的重视，特别是移民迁建灌区用水应优先保证。

枢纽工程在3个坝址选择了2条坝线，两种坝型。

Ⅰ83坝线采用混凝土重力坝。

“红层”坝线采用当地材料坝。

枢纽建筑物包括主坝、泄水设施及电站等。

枢纽工程的推荐方案为Ⅰ83坝线混凝土坝方案(见坝址位置图1-1)。

根据本工程的规模及其在国民经济中的作用，按设计规规定，水库枢纽工程属大1型。

主要建筑物按一级设计，辅助建筑物按三级设计，临时建筑物按四级设计。

第二节基本资料1.2.1 气象全流域属于季风大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，年平均降水量约70Omm,且多集中在夏季7，8两月。

流域多年平均气温为10℃左右，日温度变化较大。

离坝址较近的气象站实测最高气温39℃。

全年无霜期约180d，结冰期约120d，河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，冰厚为0.4～0.6m，岸边可达1m。

多年平均最大风速为23.7m/s，水库吹程为3km。

1.2.2 水文分析1.2.2.1 年径流QL河流域水量丰沛，年径流主要由年降雨产生。

年径流在地区与时间上的分布与年降水基本一致。

径流在年际间变化悬殊。

根据实测资料，1956～1982年的27年中，丰水年1977年来水量达21.34×1O8m３，枯水牛L1081年仅1.667×1O8m3，相差19.37×1O8m3,约合12.8倍，且丰、枯水年常连续发生。

坝址处多年平均年径流量为9.6×1O8m3。

1.2.2.2 洪水洪水一般由暴雨形成。

本地区暴雨历时短，强度大，地面坡度陡，洪峰陡涨陡落。

一次洪水历时一般为3～5d。

洪水具有峰高量大的特点。

本流域洪水多发生在7，8两月，出现在7月的占34%，出现在8月的占66%。

多年平均6～9月洪量占年径流量的70%左右，3天洪量占6天洪量的70%以上，大水年尤为集中。

如1962年最大6天洪量占年径流量的比例达70%。

由频率分析法求得不同频率的洪水结果，见表2-1。

图1-1 坝址位置图表2-1 洪水计算成果表1.2.2.3 泥沙流域植被较好，泥沙来源和洪水在地区上的分布是一致的。

泥沙在年分配比径流更集中。

汛期输沙量约占年输沙量的95%，而汛期沙量又都集中在几次大洪水中。

年际之间沙量变化悬殊。

由统计分析得知，坝址处多年平均输沙量为386×1O4t，多年平均侵蚀模数为762t/km2，多年平均含沙量为4.0kg/m3。

从泥沙的组成情况来看，泥沙颗粒较粗，中值粒径为0.075mm，淤沙浮重度为9kN/m3，摩擦角为1.20。

(资料中提供的摩擦角太小应该为 120)1.2.3 工程地质1.2.3.1 区域地质该水库库区属中高山区，构造剥蚀地形。

QL河在本区河曲发育，侧蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，于堆积岸形成阶地，侵蚀岸形成陡岸。

组成本区地层计有太古界、下元古界、震旦系、株罗系及火成岩侵人体和第四纪等，其中分布最广的为震旦系地层。

以太古界、震旦系、株罗系三者与工程关系密切，为库区的主要岩层。

1.2.3.2 地质构造与地震本地区地质构造复杂，全区地震频繁，特别是坝址区南段尤为突出。

库区及其周边控制性的断层有两条大断裂。

第一条在坝址下游小暖泉村穿过QL河，沿线有泉群出现。

从控制泉群、控制地貌及岩相作用分析，列为活动性断裂较合适。

第二条向北东方向延伸，在距TL水库库区6～7km处尖灭，属第四纪以来活动性较强的断裂，沿该断层时有地震发生。

这两条活动性断裂在三坝址以西5km处汇而不交。

按断层交汇部分易发震的原则，这种汇而不交是值得注意的。

近期坝址地区末发生大于4级以上地震，邻区地震活动有一定影响。

1983年8月经省级地震局鉴定确定，一、二坝址位于北Ⅰ区，属相对稳定区，基本烈度为6度，三坝址位于Ⅰ区，基本烈度为7度。

邻E强震的影响，烈度可高达6～7度。

1.2.3.3 库区工程地质条件库区左岸非可溶性岩层广泛分布，其中主要由云母千枚岩、石英砂岩、砂质页岩等组成，其透水性较小，也没有发现沟通库外的大断层。

因此，在非可溶性岩层分布区，没有向库外渗漏的可能性。

库区可溶性岩层分布不至于影响水库蓄水，即水库蓄水以后，向邻谷沙河渗漏的可能性不大。

经过对库断层、灰岩地区的勘探分析，水库向外流域及下游漏水的可能性很小。

库区岩层抗压强度较高，抗风化能力较强，末发现可能发生塌滑的岩体，库岸基本上是稳定的。

库区末发现有开采价值的矿藏，不存在对库周边产生的浸没问题。

1.2.3.4 坝址坝线工程地质条件坝址出露的断裂构造如F103,FlO5,F108,Fll2,F114,Fl17,Fl22等大小断层共十余条，断层走向以北西为主，北东者少，多为高角度正断或平移正断层。

(l)F103断层，产状走向近EW，倾向N，倾角400～500,逆断层。

大红峪组第三段砾岩被切割。

下盘有牵引摺曲，破碎带宽约10～2Om。

出露于Ⅰ83坝线右岸上游约150～2OOm,宽约10～20m。

(2)FlO5断层，产状走向NW3100,倾角800～900,为平移断层。

水平断距400m，两侧岩石破碎严重，无胶结现象，出露于Ⅰ83坝线右岸坝头附近。

(3)F108断层，产状走向NW3450，倾向NE，倾角560，逆断层。

由大红峪组第一段薄层板岩、石英砂岩逆于大红峪组第二段中厚石英砂岩之上。

破碎带宽约6.0m，末见胶结现象。

其中夹有3Ocm厚的断层泥。

断层两盘岩石影响带宽10.4m。

在上盘薄层板岩夹石英砂岩中有牵引摺曲。

岩层有直立或倒转现象，具有强烈挤压特征。

(4)根据坝址两岸构造，地层岩性出露分析，推测河床中可能有顺河断层通过。

原因是两岸出露的断裂构造均末过河，如F103断层走向近东西，规模较大，左岸无迹象，且地层出露两岸高程有明显差异。

Ⅰ83坝线主要工程地质条件见表2-2。

表2-2 I83坝线主要工程地质条件1.2.4 当地建筑材料天然建筑材料分布于坝址区上、下游河滩及两岸阶地。

其中土料场主要有7处，地下水位以上储量为1183.44×1O4m3。

砂砾卵石料场主要有8处，地下水位以上储量为1088.95×1O4m3。

全部储量有待进一步探查。

各料场材料的物理性质、试验指标等基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料及围堰土料。

如采用当地材料方案，其黏性土料的储量足以满足施工要求。

1.2.5 交通条件施工现场对外交通方便，仅需将工地与交通要道的连线公路修通即可。

坝顶无重要交通要求。

1.2.6 施工条件采用低围堰、底孔导流、分期施工的导流方法进行施工。

各项施工辅助企业、仓库及生活等临时建筑物布置在坝址下游两岸。

混凝土骨料取自下游料场。

施工用电由田庄引接。

1.2.7 效益(以1984年价格水平及费用标准计算)水库建成以后，除了满足城市生活、工业及农业用水外，还可获得发电、防洪、养鱼等效益，总效益是显著的。

1.2.7.1 灌溉效益灌溉效益分析成果见表2-3。

表2-3 灌溉效益分析成果表1.2.7.2 市及钢铁基地供水效益按城市总净产值中水的效益分摊系数以10%计，则lm3水的效益为0.53元/m3。

1.2.7.3 防洪效益防洪效益按建库以后，与邻近水库联合运用，在削峰、错峰过程中减少下游地区洪水灾害的效益计算。

水库年平均效益为443.16万元/年。

1.2.7.4 发电效益以水电的价格代替水电的效益，按0.093元/kW.h计算。

本水库的规划及建筑物特性指标见表2-4。

表2-4 水库规划及建筑物特性指标1.2.8 地形图和地质剖面图TL水库枢纽地形图见附图3，TL水库坝线地质剖面图见附图4。

第二章枢纽布置坝型、坝址选择是水利枢纽设计的重要容，两者相互联系，不同的坝址可以选用不同的坝型，同一个坝址也应考虑几种不同坝型进行万案比较。

在选择坝型、坝址时，应考虑以下因素:①地形地质条件。

重力坝对地形、地质条件适应性较强。

地形条件对重力坝的影响不大，几乎任何形状的河谷断面均可修建重力坝，但应尽量选在坝轴线较短、坝体工程量较小的地段。

②筑坝材料。

坝址附近应有足够的符合要求的建筑材料。

③施工条件。

坝址附近应有开阔地形，便于布置施工场地；距离交通干线近，便于交通运输。

④综合效益。

应综合考虑防洪、发电、航运、旅游、环境等各部门的经济效益。

一般地，混凝土重力坝应选择河谷宽阔，地质条件较好，当地有充足砂卵石或碎石料的地段。

坝轴线宜采用直线。

枢纽布置应遵循的一般原则是:①坝址、坝及其他主要建筑物的形式选择和枢纽布置要做到施工方便，工期短，造价低；②枢纽布置应当满足各个建筑物在布置上的要求，保证其在任何工作条件下都能正常工作；③在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总造价和年运转费用；④枢纽中各建筑物布置紧凑，尽量将同一工种的建筑物布置在一起，以减少联结建筑；⑤尽可能使枢纽中的部分建筑物早期投产，提前发挥效益(如提前蓄水，早期发电或灌溉)；⑥枢纽的外观应与周围环境相协调，在可能条件下注意美观。

一般来说，拦河坝在水利枢纽中占主要地位。