平山水利枢纽水工课程设计

平山水利枢纽水工课程设计

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平山水利枢纽设计

1、综述

1.1设计基本资料

1.1.1工程概况

平山水库位于湖北某县平山河中游，该河系睦水(长江的支流)的主要支流，全长28km，流域面积556m2，坝址控制面积491km2，平山河是山区性河流，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。

1.1.2枢纽任务

该枢纽以灌溉发电为主，并结合防洪，航运养殖，给水等进行开发

1.1.3地形地质

平山河流域都是丘陵及山区，河谷山坡陡竣，坡度约为60~70，地势高差为80~120m河床一般约为400m，河道弯曲，坝址处成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，履盖层较厚，基岩产状零乱。

靠坝址上游是泥盆纪五通砂岩，坝址下游是二迭纪石灰岩，坝轴线位于五通砂岩上。

在平山咀以南石灰岩沙岩分界处，发现一大断层，走向近东西，倾向大致北西，在坝轴线左岸的五通砂岩特别破碎，产状零乱，两岸岩石破碎，岩石的隐裂隙很发育。岩石的渗水率很小，两岸多为0.001~0.010升／分，坝址处沿坝轴线是1.5~5.0m厚的覆盖层，k=1×10-4cm/s，γ浮＝10.0kN/m3，=35。

1.1.4水文气象

暴雨洪峰流量Q0.05%=1860m3/s，Q0.5%=1550m3/s，Q1%=1380m3/s。

多年平均流量13.3m3/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，多年平均降雨天数48天/年，库区气候温和。

1.1.5其他

坝顶设有公路，枢纽工程的对外交通有水路、公路、铁路。

坝区地震为5~6度，可不考虑。

1.2设计基本参数

1.2.1水库规化成果

（1）正常高水位113.0m

（2）设计洪水位113.1m（百年一遇）

（3）校核洪水位113.5m（千年一遇）

（4）死水位105.0m（发电极限工作深度8m）

（5）灌既最低库水位104.0m

（6）水库总库容2.0亿m3

（7）水库有效库容1.15亿m3；

（8）发电调节保证流量Q p=7.35m3/s，相应下游水位63.20m

（9）发电最大引用流量Q＝28m3/s，相应下游水位68.65m

（10）通过调洪演算，溢洪道下泄流量=840 m3/s，相应下游水位72.65m

（11）校核情况下，溢洪道下泄流量=1340 m3/s，相应下游水位74.30m

（12）水库淤积高程85.00m

1.2.2枢纽各建筑物设计条件

（1）土坝，沿坝轴线布置；

（2）溢洪道，堰项高程107.5m；

（3）水电站，装机容量9000KW，机组台数3台，厂房尺寸30.09.0m2，引水隧洞直

径3.50m，尾水管底板高程62.0m；

（4）放空建筑物可利用导流隧洞，导流隧洞底部高70.0m，直径5.0m，上游土石围堰顶部高程85.0m，下游土石围堰项部高程70.0m。

1.2.3筑坝材料

坝轴线下游 1.5~3.5km，土料储量丰富，质量可满足筑坝要求。砂料在坝轴线上、下游1.0~3.0km的河滩开采，石料可在坝轴线下游左岸的山沟里开采，材料的性质及各项指

内摩擦角

24

110-5

（干）

20

（湿）

20

110-6

（干）

18

（湿）

33

110-3

（干）

22

（湿）

35110-4

30110-3

38

1.2.4基岩允许抗压强度2MPa，混凝土与岩基摩擦系数f=0.58。基岩的内摩擦系数f=0.7，粘着力C=0.5MP，容重γ=26kN/m3。

2、枢纽建筑物选型及枢纽总体布置

2.1工程等级及主要建筑物的级别、洪水标准

2.1.1枢纽建筑物组成：

根据枢纽任务，该枢纽组成建筑物包括：拦河大坝、泄水建筑物、水电站建筑物、灌溉渠道、水库放空建筑物（隧洞）。

2.1.2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、灌溉面积等）对照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）确定工程等别和建筑物级别。

1）各分项等级：电站装机容量9000千瓦，小于10MW，属Ⅴ等工程，工程规模为小（2）型；总库容为2.00亿m3，在10～1.0亿m3范围内，属Ⅱ等工程，工程规模为大（2）型；

2）工程等别：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，初估本枢纽工程属Ⅱ等工程，工程规模为大（2）型。

3）水工建筑物的级别：根据永久性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、泄水建筑物、水电站建筑物、灌溉渠道、水库放空隧洞均为2级水工建筑物。

永久性水工建筑物洪水标准（已给定）：正常运用（设计）洪水重现期100年；非常

运用（校核）洪水重现期1000年。

2.2枢纽建筑物选型

2.2.1坝轴线选择

本设计中坝轴线位置已选定，不作考虑。

2.2.2枢纽各建筑物的选型

（1）挡水建筑物的选型

本枢纽位于山区性河流，考虑重力坝、拱坝、土石坝三种方案，进行方案比选。

①重力坝方案

混凝土重力坝的优点比较明显：如坝身可以开孔过流，不需要另建泄洪建筑物，导流方便等。但重力坝水泥用量较多，造价高（相较于拱坝、土石坝）。坝址附近无合适的石料，混凝土骨料不能充分利用当地材料，不经济。本枢纽坝址处基岩覆盖层较厚，沿河沙滩及两岸坡积层发育，坝轴线左岸的五通砂岩特别破碎，产状零乱，两岸岩石破碎，岩石的隐裂隙很发育。坝基条件较差，增加了坝基处理的成本。故重力坝方案经济性较差，不宜采用。

②拱坝方案

拱坝体型较薄，大大减少混凝土方量，节省造价。但拱坝是一个高次超静定结构，对地形有较高要求。建造拱坝理想的地形条件应是左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向

下游收缩的峡谷段。坝端下游侧要有足够的岩体支承，以保证坝体的稳定。理想的地质条件

是基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、透水性小和耐风化等。该枢纽河道较弯曲，尤其坝址处处显著呈S形，两岸山体呈马鞍形，没有厚实的岩体作为坝肩，左岸陡峭，右岸相对平缓，峡谷不对称，下游河床开阔，无建拱坝的有利地形。且两岸岩石破碎，岩石的隐裂隙很发育，基岩地质条件较差，不适宜修建拱坝。

③土石坝方案

相较于以上两种方案，土石坝方案优势很明显。土石坝适应性强，对地形、地质条件要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，建基面覆盖层可不必挖去，节省成本。且土石坝施工技术简单，可实行机械化施工，缩短工期。坝轴线下游 1.5~3.5km，土料储量丰富，质量可满足筑坝要求，避免了长途运输，因此土石坝造价相对较低。所以采用土石坝方案。

（2）泄水建筑物型式的选择

对土石坝，泄水建筑物可考虑岸边溢洪道和水工隧洞。本枢纽坝趾下游300m处的两岸河谷呈马鞍形，右岸有马鞍形垭口，极适宜修建岸边溢洪道泄洪，可大大减少开挖量，降低造价。岸边溢洪道结构简单，运行安全可靠，且超泄能力强，适用于各种水头和流量。故本设计泄水建筑物采用岸边溢洪道。

（3）水电站建筑物

土石坝不宜采用坝式水电站，而宜采用引水式发电，所以这里用单元供水式引水发电。

（4）放空建筑物

施工导流洞及水库放空洞，均采用有压式。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70.00m，洞直径为3.50m。

2.3枢纽总体布置

挡水建筑物（土石坝）：位于主河床，布置呈直线