水库5 工程总布置及水工建筑物
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5 水库枢纽总体布置及建筑物
5.1工程等别和标准
5.1.1工程等级与防洪标准
xxx水库总库容341.82万m3,属小(Ⅰ)型水库,根据《防洪标准》GB50201-94及水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定本工程等别为Ⅳ等,水库永久性主要建筑物为4级,次要建筑物为5级。
xxx水库位于山区,设计洪水标准(重现期)30~50年,校核洪水标准(重现期)土石坝300~1000年,混凝土坝、浆砌石坝200~500年。本工程水库设计洪水标准采用50年一遇洪水,浆砌石坝校核洪水标准采用200年一遇洪水。
5.1.2地震设计烈度
根据《中国地震烈度区划》(1990),xxx水库枢纽工程设计烈度为6°。
5.2建筑物方案比较及工程总布置
5.2.1坝址区地质概况
xxx水库坝址位于xxx支流郑家堡支流上,距xxx村0.7km处。坝址处河谷宽120m,两岸岩石为中粗粒花岗岩,左岸山坡为1:2,右岸坡为1:7,两岸及局部河床岩石裸露,两岸弱风化岩埋深约4m左右。全风化层很少,弱风化岩埋深较浅。混凝土及浆砌石重力坝低坝坝基建基面可设在弱风化岩顶部。
5.2.2坝址、坝线及坝型选择
5.2.2.1坝址及坝线选择
xxx水库坝址从万分之一地形图上找寻及踏堪,以旅游为目的的坝址只有一处可供选用。即xxx县后安镇xxx村上游0.7km,两条支流汇合处。选定的坝址有两条可比坝线,即上坝线和下坝线。上、下坝线
间距约370m。
本次项目建议书阶段,对上下坝线作了相同蓄水位和蓄水量两种方案比较,相同蓄水位方案的正常蓄水位为343m,水库上游西叉一定范围内形成水面,相同蓄水量时上下坝址的坝高基本相同。其投资比较详见表5-1。
表5-1坝线比较表
下坝线坝高以下两岸坡陡峭,岩石裸露。河流在左岸通过,河床岩石局部裸露,右岸台地为水田。坝顶长度较短。坝线距村庄较近。
上坝线左岸陡峭,岩石裸露,右岸较缓。局部河床岩石裸露,上坝线坝顶较长但河谷短,总工程量比下坝线少,投资相应也少,而且农田淹没面积也少。故本阶段采用上坝线方案。
5.2.2坝型选择
选定的坝址区属低山丘陵地形,河床宽度约65m,左岸山体较陡,右岸山坡较缓,河床岩石裸露,第四系覆盖较薄,岩石埋深较浅。坝址地基工程地质条件较好。
库区河床岩石裸露,第四系覆盖层不发育,建坝土料很少,坝址附近开采土料需征用大量土地,因此放弃土坝方案。库区及坝址附近有丰富的石料,可修建面板堆石坝,若环保允许开山取料,混凝土面板堆石坝也是可比的坝型之一。但此方案施工需要水平较高的一级施工队伍施工,且大量的石料开采破坏自然景观,故也放弃此方案。
在本阶段浆砌石重力坝和混凝土重力坝两种坝型进行方案比较。
1、混凝土重力坝
坝顶高程346.10m,防浪墙顶高程347.30m,防浪墙高1.20m,坝顶下游侧设栏杆,坝顶宽5.0m,上游在330.0m以下坡比为1:0.1,下游坡自坝顶3.50m以下为1:0.75,坝内设交通廊道,坝基设帷幕灌浆与排水孔,左岸主河床部位设50m宽溢流坝,右岸328m工程处设输水(灌溉)管。出口设Φ1200闸阀室,坝前设检修门。
2、浆砌石重力坝
浆砌石重力坝与混凝土重力坝其工程布置、结构外形尺寸、高程及断面大小完全相同,两种坝的不同之处在于,采用的材料不同。其断面形式详见图5-1、图5-2。混凝土重力坝与浆砌石重力坝方案。两种方案比较详见表5-2。
表5-2建筑物比较表
3、方案选择
混凝土重力坝与浆砌石重力坝两种方案在坝体填筑,总工程量基本相同,在施工道路、工期方面也基本相同,两种坝的筑坝材料均考虑外购。浆砌石坝比混凝土坝节省投资508.08万元,若石材能够当地开采将节省更多的投资。故采用浆砌石重力坝方案。
4、溢流坝方案比较
溢流坝设在主河槽段,消能形式采用挑流消能,溢流坝宽度按40m、50m、60m三种方案建筑工程投资比较如下表5-3。溢流坝长50m时投资最小,故采用溢流坝长50m方案。
表5-3溢流坝段宽度比较表
5.2.3工程总体布置及主要建筑物的基本形式
5.2.3.1工程总体布置
xxx水库枢纽工程包括浆砌石重力挡水坝段、溢流坝、输水管、水库管理处和上坝路等工程。挡水坝段布置在大坝两侧,溢流坝段布置在主河槽段,输水管布置在右岸挡水坝段328m高程处。水库管理所布置在右岸坝端,三层砖混结构。上坝路布置在右岸,下接原公路上接坝顶,继续延伸到库区原公路。详见枢纽总布置图。
5.2.3.2主要建筑物形式
一、基本资料
1、校核洪水位(P=0.5%)H max=346.06m
相应库容V max=341.82万m3
2、设计洪水位(P=2%)H设=345.31m
相应库容V设=315.17万m3
3、正常高水位H正=343.00m
相应库容V正=239.10万m3
4、死水位H死=330.00m
相应库容V死=13.73万m3
二、风速、风向
坝址区无实测资料,计算采用xxx市气象站实测资料,常年主导风向多为东北偏北,实测多年最大风速为15.30m/s,年最大风速21m/s,汛期多年平均最大风速12.63m/s,汛期最大风速为18m/s。
三、坝址区地震烈度为6°。
四、冻土深度
坝址区冻土按1.5m计算。
5.3浆砌石重力坝
5.3.1坝顶高程
依据浆砌石坝设计规范SL25-91及《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005中规定,坝顶宽度取5m(无交通要求)坝顶高程取346.10m,高出最高洪水位0.04m。
坝顶超高按下式计算
△h=2he+ho+h L
式中:2he-波浪高m,
ho-波浪中心线超出水库静水为的风壅高度,
h L-安全超高m,
h L:基本组合(正常运用)0.4m,
特殊组合(非常运行)0.3m,
计算结果见表5-4
表5-4各种情况下的防浪墙顶高程确定
防浪墙顶高程采用347.3m,坝顶高程为346.10m,超校核洪水位0.04m,防浪墙总高1.2m,满足设计最大值。
5.3.2大坝断面设计
1、挡水重力坝
重力坝坝顶高程为346.10m,防浪墙顶高程347.30m,防浪墙高1.20m,宽0.3m钢筋混凝土结构,下游侧设防护栏杆。坝顶宽5m,下游坡1:0.75,以y=0.04x2+3.5曲线与坝顶下游直墙相切,上游坡死水位330.00m以上采用垂直坡,330.00m以下为1:0.1坡。在330.00m 高程设3m×3.5m交通廊道,坝基设1.0m,坝前迎水面0.5m混凝土防