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1、潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计- 1 - 工程概况及基本资料本章主要介绍潘家口水库水利枢纽工程的概况、工程目的及设计的基本资料，包括水文分析、气象条件、工程地质、当地建筑材料、枢纽所在地的交通条件、 以便在下一步设计中可依据以上情况确定坝线、坝型、枢纽布置、剖面设计、细部处理等工作。第一节枢纽概况及工程目的潘家口水库位于河北省唐山承德两地区交界处坝址位于迁西县洒河桥上游十公里扬查子村的栾河干流上。控制流域面积3.37万km2，总库容为 25.5 亿 m3。水库枢纽由主坝、 电站及泄水底孔等组成， 水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业用水及城市人民生活用水，结合引水发电。并兼顾防洪，
2、要求：尽可能使其工程提前受益，尽早建成。根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为级建筑物，其它均按级建筑物考虑。第二节设计基本资料一、水文分析：1、年径流：栾河水量较充沛潘家口站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中汛期七、八月份。丰水年时占全年5060%，枯水年占 3040%，而且年际变化也很大。2、洪水：多发生在七月下旬至八月上旬有峰高量大涨落迅速的潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计- 2 - 特点，据调查近一百年来有六次大水。其中1883 年最大，由洪痕估算洪峰流量约为24400 27400 米3/秒， 实测的 45 年资料中
3、最大洪峰流量发生在1962 年为 18800 米3/秒。洪峰历时三天左右，由频率分析法求得：表 1.2.1 几个重现期所对应的洪峰流量值表 1.2.2 重现期10 20 50 100 洪峰流量7,520 11,700 17,800 22,800 三日洪量 ( 亿8.06 11.4 16.0 19.7 枯水期洪水过程线时段： 9 月 1 日至次年 6 月 30 日频率：5% 表 1.2.3 日 期流 量日 期流 量日 期流 量6.16.2 65 6.17.2 490 6.18.2 440 4 72 4 880 4 430 6 72 6 1010 6 420 8 79 8 772 8 400 10
4、 79 10 730 10 390 12 86 12 690 12 380 14 123 14 660 14 360 16 123 16 610 16 350 18 130 18 560 18 330 项目千年一遇万年一遇千年一遇万年一遇指标40400m3/s 59200m3/s 26.1 亿 m3 45.4 亿 m3 潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计- 3 - 枯水期洪水过程线时段： 9 月 1 日至次年 6 月 30 日频率：5% 续表 1.2.3 20 137 20 520 20 310 22 188 22 490 22 300 24 231 24 450 24 280 设计洪水过程线表流
5、量：米3/秒表 1.2.4 重现期(年) 日 期10 20 50 100 7.25.2 87 120 195 221 5 110 180 300 340 8 254 378 576 663 11 604 1170 1290 1460 14 1504 1830 1900 2290 17 1860 2630 3750 4510 20 3790 5370 7650 9200 23 5210 7350 10450 12600 7.26.2 6000 8150 11600 14000 5 6800 8830 12000 15200 8 7230 11400 16200 19600 11 7220 117
6、00 17800 22800 14 7340 10400 14800 17800 17 5430 7700 11000 13200 7.26.20 3780 5350 7620 9160 23 2860 4040 5760 6940 7.27.2 2100 2960 4220 5030 潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计- 4 - 设计洪水过程线表流量：米3/秒续表 1.2.4重现期(年) 日 期10 20 50 100 5 1670 2360 3360 4050 8 1440 2080 2910 3500 11 1300 1840 2620 3150 14 2270 1700 2350 2840
7、 17 1250 1680 2200 2600 20 1100 1600 2050 2500 23 1050 1580 1830 2100 7.28.2 1000 1450 1700 2050 5 950 1350 1600 1880 8 900 1150 1550 1850 11 870 1100 1500 1800 14 850 1045 1450 1700 17 820 1000 1400 1670 3、泥沙：本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375毫米，全年泥沙大部分来自汛期七、 八月份，主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825 万吨多年平均含沙
8、量 7.45 公斤/立方米。 推移质缺乏观测资料。可计入前者的 10%，这样总入库沙量为2010 万吨。淤砂浮容重为0.9 吨/立米，内摩擦角为 12 度。二、气象条件：库区年平均气温为10左右，一月份最低月平均产气温为零下6.8 ， 绝对最低气温达零下21.7 (1969 年)7 月份最高月平均气温潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计- 5 - 25 ，绝对最高达 39(1955 年)，多年平均气温见下表。表 1.2.5 月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 气温 - 6.8 - 3.4 3.55 12.119.122.825.124.0 16.610.22.85 -4.4 水
9、温10.4 17.1 21.4 24.6 23.6 18.5 11.6 3.4 本流域无霜期较短 (90 180 天)冰冻期较长 (120 200 天)，潘家口站附近河道一般12 月封冻，次年3 月上旬解冻，封冻期约70100 天，冰厚 0.4 0.6 米，岸边可达 1 米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5 米/秒，水库吹程 D=3 公里。流域内多年平均降雨量约为400 700 毫米，多年平均降水天数及降水量见表 1.2.6 多年月平均降水天数及降水量表表 1.2.6 三、工程地质：1、库区地质：潘家口水库、库区
10、属于中高山区，河谷大都为峡月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 降水天月 平1.7 2.5 3.6 4.6 6.7 11.0 15.5 12.6 7.1 47.3 2.6 1.1 最多天5 9 9 8 11 17 21 20 14 11 5 4 最少天0 0 0 1 1 1 4 5 1 0 0 0 降水量月 平1.4 5.6 8.2 25. 39. 89.1 277. 215. 68.8 30.1 9.2 2.0 最4.8 33. 24. 74. 91. 217. 548. 462. 181. 76.1 134. 11.4 最0 0 0 0.9 12. 20.0 101.
11、94.2 1.7 0 0 0 潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计- 6 - 谷地形，只西城峪至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。2、坝址地质：地貌：坝址位于扬查子村南300 米处，为低谷丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔，宽约600 米上下游两公里范围内，河道顺直主河槽位于右岸，河床高程137 米左右。枯水期河床宽约100 米，由于受河流侧向侵蚀两岸地形不对称。右岸坡度较陡约 60 度左右，左岸较缓约20 度，河床中除漫滩外，左岸还有三级阶地发育，一、二级阶地高程自140 米160 米。三级阶地与缓坡相接直达山顶。覆盖层厚度为712 米的砂砾卵石
12、冲积层。岩性：坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉， 坝区范围内片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大。第四大岩层(Ar I 4)为角闪斜长片麻岩。具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、 石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185 米左右。3、构造：坝址处虽然断层、裂隙较多，但大部分规模较小对工程影响不大，其中F2、F5、F11、f26、f27、f28断层对坝体有一定影响，以上各断层的特性由下表所示。所在部分参见构造分析图
13、。潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计- 7 - 表 1.2.7 编号走现倾向及倾角宽度(米) 性质对建筑物的影响F2北东 85西北 275南70802.512.5 压扭长约 200 米一段靠近 上游坝锺。对基础岩石力学 强度及坝基完整均一性有影 响。F5北东 20南东3018.0 张扭位于溢流坝段自上游 向下游斜贯23 个坝段降 低岩层力学强度。影响完整 性和均一性。F11北东 10南东751.5 2.5 张扭F11与 f26两断层相距近 而交汇，位于溢流坝处斜惯 两个坝段且交汇带靠近下游 侧又与 F(压扭性 ) 相关，对 基础力学强度影响较大。f26北东 16南东750.3 1.2 张扭f27北
14、西 320北东800.3 0.6 张扭f27与 f28两断层相距也 较近之间有一号岩脉并与坝 体成 53 度夹角相交，斜穿 5 6 个坝段，对坝体有影响 地段达 120 米。f28北西 320 北东751.3 张扭4、水文地质：坝基的透水性总的看来不大，但不均一，主要决定断裂发育程度和性质， 在平面上，一级阶地基岩透水性大于其它地貌单元。从垂向上看河谷内单位吸水量小于0.01公升/分的顶板在83 105 高程其间之透水层厚度为4050 米， 若除开挖部分厚度将更薄一些，两岸透水层应以天然地下水位为下限，一般都大于 50 米，具体参见地质剖面图。5、岩石物理力学性质：岩石容重为2.68 2.70
15、 吨/立米，饱和潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计- 8 - 抗压强度，弱风化和微分化岩石均在650 公斤/厘米 2 以上，有的可达 1100 公斤/厘米 2， 混凝土与岩石的磨擦系数微分化及弱风化化下部，可取 f=1.10 、c=7.5kg/cm2。6、地震：库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微繁。弱震仍不断发生，其中 1936 年和 1976 年两次发生 6 度左右地震，1977年 6 月国家地震局地震地质大队对本区域地震问题作了鉴定，水库的基本烈度为 7 度，考虑到枢纽的重要性， 和水库激发地震的可能性拦河坝设防烈度采用8 度。四、当地建筑材料：坝址附近主要砂石料场有七处，储量足以建坝，各
16、料场的物理性质、试验指标，基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料使用。且无大量的粘性土及砂壤土料，可供围堰防渗材料之用。五、交通条件：对外交通在右岸， 公路、铁路均距坝址较近略加修改或扩建即可直通坝址，坝顶无重要交通要求。六、水库水位与库容关系曲线及淤积年限见表1.2.8, 1.2.9 潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计- 9 - 潘家口水库位一库容关系表表 1.2.8 表 1.2.9 水位(米) 库容(亿立米) 水位(米) 库容(亿立米) 水位(米) 库容(亿立米) 136.0 0 164.0 1.50 192.0 8.10 139.0 0.01 166.0 1.78 194.0 8.90 141.2 0.03 168.0 2.10 195.0 9.20 143.0 0.07 170.0 2.36 200.0 11.25 145.0 0.11 172.0 2.75 210.0 16.09 147.0 0.19 174.0 3.20 220.0 22.00 148.0 0.22 176.0 3.60 15
