《本科毕业设计-d江水利枢纽设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕业设计-d江水利枢纽设计（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、张霞： D 江水利枢纽工程设计1D D 江水利枢纽工程设计江水利枢纽工程设计张霞（甘肃农业大学工学院 05 级水利水电工程）摘要摘要：适当修建大坝可以实现一个流域地区发电、防洪、灌溉的综合效益 D 江位于我国西南部地区，通过对其地形地质、水文资料、气候特征的分析，结合当地的建筑材料，设计适合的枢纽工程来帮助流域地区实现很好的经济效益。根据防洪要求，对水库进行洪水调节计算，确定坝顶高程及泄洪建筑物尺寸；通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽组成建筑物的形式、轮廓尺寸及水利枢纽布置方案；详细作出大坝设计，通过比较，确定坝的基本剖面与轮廓尺寸，拟定地基处理方案与坝身构造，进行水力、静力计算；对泄水
2、建筑物进行设计，选择建筑物的形式、轮廓尺寸，确定布置方案，拟定细部构造，进行水力、静力计算。水库建成后，可建装机容量约为 24MW 的水电站，多年平均发电量可达 1.05 亿度；可增加灌溉面积约 10 万亩；水库配合下游河道整治等措施，可以很大程度的减轻洪水对下游城镇、厂矿、农村、公路、铁路以及旅游景点的威胁；可为发展养殖创造有利条件。关键字关键字：坝型选择 枢纽布置 大坝设计 基础处理综合说明综合说明D 江是我国西南部的一条河流，根据河流规划拟建一座水库，本设计的任务是进行水库水利枢纽工程设计。水库建成后，可建装机容量约为 24MW 的水电站，多年平均发电量可达 1.05 亿度；可增加灌溉面
3、积约 10 万亩；水库配合下游河道整治等措施，可以很大程度的减轻洪水对下游城镇、厂矿、农村、公路、铁路以及旅游景点的威胁；可为发展养殖创造有利条件。经对所给流域概况、地形地质条件、水文、气候和库区建筑材料进行分析，D 江水利枢纽工程设计报告分 5 部分：1、工程等级及建筑物级别确定。分析工程级别确定因素，确定工程等级为二。2、调洪演算与泄洪方案的选择。调洪演算根据水量平衡，采用列表试算法，对不同泄洪方案进行计算，最终选定最优方案。3、坝型选择和枢纽布置。分析坝址区地形、地址条件和坝址区的建筑材料，从经济角度考虑坝型确定为砂砾石坝。对挡水建筑物、泄水建筑物和水电站建筑物，根据地形地质条件做出了总
4、体布局。张霞： D 江水利枢纽工程设计24、大坝坝型的选择。定性的分析了均质坝、堆石坝、塑性心墙坝、塑性斜墙坝和斜心墙坝的优缺点，选定斜心墙坝作为本设计的大坝形式。5、坝基处理方案。根据坝址地质条件，对不同地质条件的坝基，采用相应的处理方法。设计依据水工设计手册（土石坝） 、 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分） （试行）补充规定（SDJ12-78） 、 土石坝安全监测技术规范（SL60-94） 以及国家、水利颁发的现行规范，结合该水库设计、施工、竣工、运行、情况等资料，在许建老师的指导下，对设计中的不合理之处进行了进一步地修改，最后编制完成了D 江水利枢纽工程设计任务书 。
5、1 1 设计基本资料设计基本资料1.11.1 枢纽任务及设计要求枢纽任务及设计要求1.21.2 自然地理与水文气候特征自然地理与水文气候特征1.2.11.2.1 流域概况流域概况D 江位于我国西南部地区，流向自西向东南，全长约 122 公里，流域面积为 2558 平方公里，在坝址以上流域为 780 平方公里。本流域大部分为山岭地带，山脉、盆地相互交错期间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的河流。地表大部分为松软砂岩、页岩、玄武岩以及石灰岩的分化层，讯期河流含沙量较大，冲击层较厚，两岸有崩塌现象。本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占全区面积的 20%，林木面积占全区面
6、积的 30%，其种类有松、杉等。其余为荒山及草皮覆盖。1.2.21.2.2 气候特征气候特征（ 1 ）气温年平均气温约为 12.8，最高气温约为 30.5，发生在 7 月份，最低气温为-5.3 ，发生在 1 月份。（ 2 ）湿度本区域气候特征为冬干夏湿，每年 11 月至次年 4 月特别干燥，其相对湿度在 5173%之间，夏季因降雨日较多，想对湿度随之增大，一般变化范围为 6786%。（ 3 ）降雨量 最大年降雨量可达 1213 毫米，最小为 617 毫米，多年平均降水量为 905 毫米。张霞： D 江水利枢纽工程设计3（ 4 ）风力及风向一般 14 月风力较大，实测最大风速为 19.1 米/秒
7、，相当于 8 级风力，风向为西北偏西。水库吹程为 15 公里。1.2.3 水文特征D 江径流的主要来源为降水，在次山区流域内无湖泊调节径流。根据实测短期水文气象资料研究，一般是每年五月至六月初河水开始上涨，汛期开始，十月以后，洪水下降，则枯水期开始，直到次年五月。D 江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦，具有山区河流的特征，实测最大流量为 700 立方米/秒，而最小流量为 0.5 立方米/秒。年日常径流：坝址附近水文站有实测资料 8 年，参考邻近测站水文资料，经延长后有22 年水文系列，多年平均流量为 17 立方米/秒。洪峰流量：经频率分析，求得不同频率的洪峰流量如下表所示表表 1-11-1 流量、频
8、率关系表流量、频率关系表1.31.3 工程地质及水文地质工程地质及水文地质1.3.11.3.1 工程地质工程地质库区内出露的地层有石灰岩、玄武岩、火山角砾岩与凝灰岩等。经地质勘探认为库区渗露问题不大。但水库蓄水后，两岸的坡积与残积等物质的塌岸是不可避免的，经过勘测估计可能塌方量约为 300 万立方米。 （在考虑水库淤积是可作参考）坝址位 D 江中游地段的峡谷地带，河床比较平缓，坡降补台大，两峰高山耸立，构成高山峡谷的地貌特征。河床冲积层主要为砂砾石类，砂质粘土与砂层均较少，且多呈现透镜状体，并有大漂石渗杂其中。卵砾石成分以玄武岩为主，石灰岩和砂岩占极少数，沿河谷内分布。坝基部分冲基层厚度最大为
9、 32 米，一般为 20 米左右，靠岸边最薄为几米，其颗粒组成以卵砾石为主，细少颗粒为数极少，卵石直径一般为 10-100 毫米，砾石直径一般为 2-10 毫米，砂粒直径 0.05-0.2 毫米，细小颗粒直径小于 0.1 毫米。经抽水试验。测得冲积层渗透系数 K值为 310？-110？厘米/秒。坝址附近无大的断层，但两岸露出的岩石节理特别发育，可以分为两组，一组走向与频率0.05%1%2%5%10%流量23201680142011801040张霞： D 江水利枢纽工程设计4岩石走向几乎一致，即东北方向，倾向西北；另一组的走向与岩石倾向大致相同，倾角一般都较大，近似垂直，裂隙清晰，且为钙质泥质物
10、所充填，节理间距密者 0.5 米即有一条，疏者 3-5 你即有一条，所以沿岸常见有岩块崩落的现象。上述节理主要在砂岩、泥灰岩及玄武岩之类的岩层中产生。本地区地形高差大，缺乏强烈水层，故地下水不丰富，对工程比较有利。根据压水试验资料，玄武岩中透水性不同，裂隙少坚硬完整的玄武岩为不透水性，其压水试验的单位吸水量小于 0.001（min.m） 。加于玄武岩中的凝灰岩以及裂隙甚少的火山角砾岩均为不透水性岩，正因为这些隔水层与透水的玄武岩的存在，是玄武岩产生许多互不连贯的地下水。一般砂岩也是细粒至微粒结构，除因构造裂隙较发育，上部裂隙水较多外，深处岩层因隔水层的层次多，难以形成泉水。石灰岩地区外围岩石较
11、多为不透水层。渗露问题不存在。1.3.21.3.2 水文地质条件水文地质条件固体径流：D 江为山区性河流，含沙量大小而变化，平均含沙量达 0.5 公斤/立方米。枯水极少，河水清澈见底，初估计 30 年后坝前淤积高程为 2765 米。水文资料:（ 1 ）水库水位与库容关系曲线。（ 2 ）设计洪水位过程线和校核洪水位过程线。1.3.31.3.3 地震情况地震情况本地区地震烈度定为 7 度，基岩与砼之间的摩擦系数取 0.65。1.41.4 建筑材料建筑材料料场的位置和储量见坝区地形图。由于河谷内地形平坦，采用较方便。坚硬玄武岩可作为堆石坝料，储量较丰富，在坝区附近有石料场一处，覆盖层浅，开采条件好。
12、（ 1 ） 坝址上游 3 公里处和下游 2 公里处各有一处砂卵石料场，储量分别为 4000 万立方米和 2600 万立方米，经实验，其砂砾含量为 5565%，干容重为 2.12 吨/立方米，摩擦角为 31，相对紧密度为 D=0.75，渗透系数为 0.003cm/s。（ 2 ）粘土料场据库区 170 公里，经实验其天然干密度为 1.62 吨/立方米，凝聚力为 0.4千克/平方米。料场距公路有 6 公里的山路，不能满足 5 吨以上的汽车行驶。（ 3 ）距库区 790 公里的 L 市有一大型石油化工厂，生产各种型号的建筑沥青。距工地120 公里的铁路干线也经过 L 市。张霞： D 江水利枢纽工程设计
13、51.51.5 库区经济及其他库区经济及其他1.5.11.5.1 库区经济库区经济库区经济：流域内都为农业人口，多种植稻米、玉米等。库区尚未发现可开采的矿产。1.5.2 交通运输交通运输：坝址下游 120 公里处有铁路干线通过，已建成公路离坝址仅 20 公里，因此交通方便。1.5.31.5.3 其他其他坝区地形图一张；坝轴线附近地质剖面图（-、-两个） 、隧洞纵剖面地质图一张；水库库容、面积与水位关系曲线、坝区流量与水位关系曲线、典型洪水过程线图各一张。2 2 工程等级及建筑物级别工程等级及建筑物级别根据水利电力部颁发的 SDJ12-78 规范规定：( 1 )该水库可灌溉面积为 10 万亩，确
14、定工程等级为三等，大型工程。( 2 )装机容量为 24MW，工程等级为二等，中型工程。( 3 )正常蓄说位时库容为 3.86 亿立方米，属二等大（2）型工程。结合该枢纽工程本身防洪要求，依据河流不同洪峰流量及设计与校核洪水位过程线，确定库容为该工程控制因素，则确定该水利枢纽 为二等大（2）型工程，主要建筑物级别为 2 级，确定永久性建筑物正常运用洪水标准为 100 年，相应洪峰流量，非31680/Qms正常常运用洪水标准为 2000 年，洪峰流量。32320/Qms非常3 3 洪水调节计算洪水调节计算3.13.1 设计洪水及校核洪水设计洪水及校核洪水已知一典型洪水过程线，采用同倍比放大法将其放
15、大成一条设计洪水过程线和一条校核洪水过程线。对于设计洪水采用频率为 1%的洪水过程，将频率为 1%的洪水最大流量和典型洪水最大流量相除得到一放大倍比（14.06） ，用这个比值将典型洪水过程线放大成设计洪水过程线；同理，采用频率为 0.05%的洪水过程线得到校核洪水过程线，放大倍比为19.41。张霞： D 江水利枢纽工程设计63.23.2 调洪演算及方案选择调洪演算及方案选择3.2.13.2.1 泄洪方式及水库运用方式泄洪方式及水库运用方式( 1 )泄洪方式坝址附近及上游均无合适的马鞍形垭口来布置溢洪道，所以若布置溢洪道须采用开挖方式，根据坝址地形，坝址位于河床较平缓的峡谷地带，坡降不太大，两
16、峰高山耸立，右岸等高线较平顺，左岸等高线弯曲，开挖量太大，经济上不合理，所以本案泄洪方式可采用水工遂洞，沿右岸布置，穿过右峰，利用左岸凸出地形，排向下游河道，且此方案与施工导流结合在一起，初期开挖遂洞，用于施工导流，工程完工后在适当高程开挖泄洪遂洞与导流遂洞相通，再将前段堵塞，形成“龙抬头”的导流泄洪结合的遂洞。( 2 )水库运用方式当洪水来临时来多少泄多少，当来水量小时，采用闸门控制，使得来水量等于下泄量。闸门随着来水量的增大而增大，直至全开，当最大下泄流量达到下游允许的安全泄量时，采用闸门控制使得最大下泄流量不大于下游允许的安全泄量。来水量变小后闸门逐渐关小，当来水量再次等于下泄量时，水库水位达到最高，闸门也不再关小，水库继续泄水，水库水位逐渐回降。3.2.23.2.2 防洪限制水位的选择防洪限制水位的选择由于 D 江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦，具有山区河流特性，则采用防洪库容和兴利库容完全分开的办法。从防洪安全要求出发，应按洪水最迟来临情况预留防洪库容。此时，水库正常蓄水位既是防洪限制水位。3.2.33.2.3
