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1、ZF土坝枢纽设计目 录第一章 设计内容1第二章 基本资料22.1 地形和地质图22.2 库区工程地质条件22.3 坝址区工程地质条件22.4 坝址区其他建筑物地段的工程地质条件32.5 水文与水利规划32.6 建筑材料及筑坝材料技术指标的选定72.7 工程效益及淹没损失82.8 施工条件92.9 施工要求11第三章 设计说明书123.1 坝轴线选择123.2 坝型选择133.3 枢纽布置143.4 坝工设计153.5 溢洪道设计323.6 导流泻洪洞设计403.7 地基处理46第四章 结论47参考文献48第1章 设计内容1.1 坝轴线选择。1.2 坝型选择。1.3 枢纽布置。1.4 档水建筑物
2、设计：包括土坝断面设计、平面布置、渗流计算、稳定计算、细部构造设计、基础处理等。1.5 泄水建筑物设计：溢洪道或导流溢洪洞设计（选其中一项），以水利计算为主。1.6 施工导流方案论证（选做内容）。第2章 基本资料ZF水库位于QH河干流上，水库控制流域面积4990km2，库容5.05108m3。水库以灌溉发电为主，结合防洪，可引水灌溉农田71.2104亩,远期可发展到10.4105亩。灌区由一个引水流量为45m3/s的总干渠和4条分干渠组成，在总干渠渠首及下游24km处分别修建枢纽电站和HZ电站，总装机容量31.45MW，年发电量1.129108kWh。水库防洪标准为百年设计，万年校核。枢纽工程
3、由档水坝、溢洪道、导流泄洪洞、灌溉发电洞及枢纽电站组成。2.1地形和地质图ZF坝址区地形图见附图5，ZF土坝坝线工程地质剖面图见附图6。2.2库区工程地质条件库区两岸分水岭高程均在820m以上，基岩出露高程，大部分在800m左右，主要为紫红色砂岩，间夹砾岩、粉砂岩和砂质页岩。新鲜基岩透水性不大。未发现大的构造断裂，水库蓄水条件良好。QH河为山区性河流，两岸居民及耕地分散，除库水位以下有一定淹没外，浸没问题不大，库区也未发现重要矿产。2.3坝址区工程地质条件QH河在ZF水库坝址区呈一弯度很大的S形。坝段位于S形的中、上段。坝段右岸为侵蚀型河岸，岸坡较陡，基岩出露。上下坝线有约300m长的低平山梁
4、（单薄分水岭），左岸为侵蚀堆积岸，岸坡较缓，有大片土层覆盖。右岸单薄分水岭是QH河环绕坝段左岸山体相对侧向侵蚀的结果。坝址区基岩以紫红色、紫灰色细砂岩为主，间夹砾岩、粉砂岩和少数砂质页岩。地层岩相变化剧烈，第四系除厚度不大的砂层、卵石层外，主要是黄土类土，在大地构造上处于相对稳定区，未发现有大的断裂构造迹象。坝址区左岸有一大塌滑体，体积约45104m3，对工程布置有一定影响。本区地震基本烈度为6度，建筑物按7度设防。1.上坝址上坝址位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向QH河上游。河床宽约300m，河床砂卵石覆盖层平均厚度5 m，渗透系数110-2cm/s。一级阶地（Q4）表层具中偏强湿陷性。左岸7
5、30 m高程以上为三级阶地（Q2），具中偏弱湿陷性。岩基未发现大范围的夹层，基岩的透水性不大。河床中段及近右岸地段，沿113-111-115-104-114各钻孔连线方向，在岩面下2147m深度范围内，有一强透水带，=5.4630L/(s.m.m)，下限最深至基岩下约80m。基岩透水性从上游向下游有逐渐增大的趋势，左岸台地黄土与基岩交界处的砾岩（最大厚6m）透水性强，渗透系数K=10m/d。左岸单薄分水岭岩层仍属于中强透水性，平均=0.48L/(s.m.m)，应考虑排水，增加岩体稳定。2.下坝址位于上坝址同一背斜的东南翼，岩层倾向下游；河床宽度约120m，左岸为二、三级阶地，右岸731m高程以
6、下为基岩，以上为三级阶地。土层的物理力学性质见附图6“工程地质剖面图”。左岸基岩有一条宽200250m呈北东方向的强透水带，右岸Z沟单薄分水岭的透水性亦很大，左右岸岩石中等透水带下限均可达岩面下80m左右。河床地段基岩透水性与中等透水带厚度具有从上游向下游逐渐变小的趋势。下游发现承压水，二、三级阶地砾石层透水性与上坝线相同，左岸坝脚靠近塌滑体。2.4坝址区其他建筑物地段的工程地质条件坝址区其他建筑物包括导流泄洪洞、灌溉发电洞及枢纽电站。按上坝线方案，导流泄洪洞、溢流道均布置在左岸单薄分水岭，灌溉发电洞则布置在左岸东凹沟附近三级阶地上。下坝线方案溢洪道可布置在右岸Z沟，灌溉发电洞移至上坝线溢洪道
7、轴线西侧40m左右，导流泄洪洞位置与上坝线位置相同。1.导流泄洪洞沿洞线周围岩石厚度大于3倍开挖洞径，出口段已避开塌滑体的东边界，沿线岩层、岩性主要为粉砂岩、细砂岩及砾岩，岩石较为坚硬，坚固系数Fk=4，单轴弹性抗力系数Ko=20MPa/cm，弹性模量E=0.4104MPa，透水性较大。岩层倾向下游，出口段节理发育，应采取有效措施予以处理。为进一步保证出口段岩体稳定，免除由内水压力引起的后果，建议该段修建无压洞。2.溢流道上坝线方案溢洪道堰顶高程757m，沿建筑物轴线岩层倾向下游。岩性主要为坚硬的细砂岩，其中软弱层多为透镜体，溢洪道各部分的抗滑稳定条件是好的。下坝线溢洪道堰项高程750m。基础
8、以下10m左右为砂质页岩及夹泥层，且单薄分水岭岩层风化严重，透水性大，对建筑物安全不利。3.灌溉发电洞及枢纽电站上坝线方案沿线基岩以厚层粉砂岩为主，岩石完整，透水性不大，洞顶以上岩层厚度较小。在建筑物的基岩岩面上有05m厚的砾岩及厚度不等的亚黏土层，电站厂房处岩石风化层厚度约56m，对其产生的渗漏及土体坍塌应采取必要的工程措施。下坝线方案沿线全为基岩，工程安全比较可靠。2.5水文与水利规划2.5.1气温流域年平均降雨量686.1mm，70%集中在69月，多年年平均气温890C，多年平均最高气温29.10C（6月），多年平均最低气温-14.3 C(1月)，多年平均最大风速9m/s，水位768.1
9、m时水库吹程5.5km。2.5.2水文分析1.洪水洪水由暴雨形成，据统计78月发生最大洪峰流量的机会占88%，而且年际变化很大，实测最大洪峰流量2200m3/s(1954年)，最小洪峰流量184 m3/s(1965年)，相差12倍。流域洪水的特点是峰高，历时短，陡涨陡落。一次洪水持续时间一般35d。2.年来水量水量的年内分配，汛期710月约占全年水量的62%，水量年际变化很大，实测最大年来水量1968108m3(1963年7月至1964年6月)。最小年来水量3.34108m3(1965年7月至1966年6月)，相差5.9倍。从历年来水量过程来看约7年一个周期，其中连续枯水段为4年。3.年输沙量
10、汛期710月的来沙量约占全年输沙量的94%，其中7、8两月约占83%。输沙量的年际变化很大，实测最大年输沙量1240104 t (1969年7月至1970年6月)，最小年输沙量173104 t ，相差7倍。4.水文分析成果表水文分析成果见表2-1表2-1 QH河水文分析成果序号名称单位数量备注1利用水文系列年限年222代表性流量多年平均流量m3/s21.9调查历史最大流量m3/s3980设计洪水洪峰流量(P=1%)m3/s4000校核洪水洪峰流量(P=0.1%)m3/s6550保坝洪水洪峰流量(P=0.01%)m3/s91003洪量设计洪水洪量(P=1%)m35.001085d校核洪水洪量(P
11、=0.1%)m37.951085d4多年平均径流量m36.941085多年平均输沙量t4311042.5.3水利计算1.死水位选择为尽可能增加自流灌溉面积，并使电站水头适当增加，力求达到电源自给以及为今后水库淤积留有余地，按20年淤积高程考虑，并根据今后运用情况加以计算调整。2.调节性能的选定灌溉保证率选取P=75%，水库上游来水，首先满足灌区工农业用水，电站则利用余水发电。按上述原则，并按近期灌溉面积71.2104亩进行水库调节计算。年调节和多年调节两个方案的水量利用系数和坝高都相差不大，但是多年调节性能的水库能提供的电量和装机利用小时数都较年调节性能水库提高20%。故确定本水库为多年调节性
12、能水库。利用1949年7月至1971年6月共22年插补水文系列，采用“时历法”进行多年调节计算。3.兴利水位的确定原则和指标根据QH河洪水特性，汛期限制水位在7，8月定为760.7m。7、8月以后可重复利用一部分防洪库容蓄水兴利，以防洪为主，兼顾兴利为原则，确定9、10月限制水位为766.1m，汛末可以多蓄水。但蓄水位按不超过百年设计洪水位考虑，确定汛末兴利水位为767.2m。电站的主要任务是满足本灌区提灌用电的要求。因此在保证灌区工农业用水的基础上，确定电站的运用原则：灌溉季节多引水发电，非灌溉季节少引水发电，遇丰水年则充分利用弃水多发电，提高年水量的利用系数。4.防洪运用原则及设计洪水的确
13、定本水库属二级工程。水库建筑物按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核。由于采用的洪水计算数值中未考虑历史特大洪水的影响，故用万年一遇洪水作为非常保坝标准对水工建筑物进行复核。工程泄洪建筑物有溢洪道和导流泄洪洞。溢洪道净宽60m，分设5孔闸门，每孔闸门净宽12m，堰顶高程757m。通过施工导流、拦洪、泄洪度汛、非常时期放空水库以及在可能情况下有利于排沙等方面的综合分析和比较，泄洪洞洞径确定为8 m，进口底高程为703.35m。调洪运用原则：当入库洪水为20年一遇时，为满足下游河道保滩淤地的要求，水库控制下泄流量为600 m3/s；当入库洪水为百年一遇时，为提高下游河道的电站、桥梁等建筑物的防洪标准，水库控制下泄流量为2000m3/s；当入库洪水为千年一遇时，溢洪道单宽流量以70 m3/s控制泄洪；当入库洪水为万年一遇时，按下述原则操作：即库水位接近校核水位时，若水库水位仍然持续上涨，
