（精選）倫潭水利樞紐土石壩設(shè)計說明書Word版

1、倫潭水利樞紐土石壩設(shè)計說明書第一章 工程概況倫潭水利樞紐工程位于鉛山縣天柱山鄉(xiāng)境內(nèi)，距縣城約50km，壩址地處鉛山河支流楊村水中游，是鉛山河流域內(nèi)具有防洪、灌溉、發(fā)電、供水及水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的控制性工程。鉛山河是信江中上游南岸的一條主要支流，發(fā)源于閩贛邊境的武夷山脈。流域東鄰石溪水，西毗陳坊河，南靠武夷山，北抵信江，集雨面積1255km2。流域內(nèi)山高林密 ，植被良好，氣候溫和，礦產(chǎn)資源豐富，尤以銅礦著稱。鉛山河流域理論電力蘊(yùn)藏量約14108 kWh，初步查明的可開發(fā)水電裝機(jī)有18.46104 kW，可開發(fā)電量6.7108 kWh，其水力資源之豐富為信江之冠。經(jīng)綜合分析論證，倫潭工程規(guī)?；具x

2、定為：水庫正常蓄水位252.0m，死水位230.0m，防洪限制水位250.0m，防洪高水位為254.70m，相應(yīng)防洪庫容為0.261108m3，調(diào)節(jié)庫容0.938108m3，水庫總庫容1.798108m3；灌溉農(nóng)田面10.62萬畝；電站裝機(jī)容量20.0MW；枯水季節(jié)能為下游工礦企業(yè)補(bǔ)充1500104m3生產(chǎn)生活用水。在發(fā)電方面：電站裝機(jī)210.0MW，年發(fā)電量6074104kW.h，保證出力4520kW，年利用小時3037h；在供水方面：枯水季節(jié)能補(bǔ)充下游工礦企業(yè)生活生產(chǎn)用水1500104m3。第二章 設(shè)計的基本資料及水庫工程特性2.1 設(shè)計的基本資料2.1.1水文氣象倫潭水利樞紐壩址處于鉛山

3、河支流楊村水中游。楊村水為信江二級支流，發(fā)源于武夷山脈讀書尖。河流自南向北流經(jīng)篁碧、港口、天柱山、港東、楊村、五都等地，在下坂與石塘水相匯后稱鉛山河。楊村水主河長70km，流域面積465km2，河道平均坡降6.6。倫潭水庫壩址以上集雨面積242km2、主河長41.9km，流域平均寬度5.77km，主河道平均比降11.62。壩址附近無水文測站，選擇鉛山河流域內(nèi)鐵路坪水文站作為參證站，由1959年至2000年共42年徑流資料，推求壩址多年平均流量為11.0m3/s，Cv=0.31,Cs=2.5Cv，多年平均徑流深1438.8mm，多年平均徑流量3.48108m3。鉛山河為雨洪式河流，洪水與暴雨相應(yīng)

4、，多發(fā)生在49月份，洪水主要由鋒面雨形成，臺風(fēng)雨也能形成較大洪水。經(jīng)分析計算，壩址設(shè)計洪水成果：校核洪水標(biāo)準(zhǔn)（P=0.1%)，相應(yīng)洪峰流量為2640m3/s，洪量W1=87.73106m3、W3=155.17106m3；設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)（P=1%）、相應(yīng)洪峰流量為1500m3/s，洪量W1=52.06106m3、W3=92.08106m3。鉛山河屬少泥沙河流，壩址多年平均懸移質(zhì)輸沙量4.55104t、推移質(zhì)輸沙量1.82104t。鉛山河流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，流域內(nèi)各地多年平均氣溫18.1，極端最高氣溫40.1，極端最低氣溫-10.6，多年平均相對濕度79%。多年平均降水量1908.9mm，最大年

5、降水量2856.7mm（1998年），最小年降水量1177.1mm（1971年），多年平均蒸發(fā)量1550.4mm，多年平均風(fēng)速1.9m/s，實(shí)測最大風(fēng)速20.3m/s。壩址區(qū)洪水期多年平均最大風(fēng)速16/，吹程為2.5公里。2.1.2工程地質(zhì)本區(qū)處華南褶皺系、贛中南褶隆、饒南拗陷區(qū)。區(qū)內(nèi)地勢東南高、西北低，下游為低山丘陵區(qū)，中上游屬中低山中高山構(gòu)造剝蝕地貌，不良物理地質(zhì)現(xiàn)象不甚發(fā)育。區(qū)內(nèi)出露地層主要為燕山早期花崗巖。樞紐及庫區(qū)處于次一級的陳坊永平八都區(qū)域隆起構(gòu)造帶，未發(fā)現(xiàn)孕震斷裂分布，不存在產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的可能性，根據(jù)GB18306-2001中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖，本區(qū)地震動峰值加速度小于0.0

6、5g，地震動反應(yīng)譜周期小于0.35s，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好。水庫區(qū)地層巖性單一，組成庫盆、庫岸的花崗巖體巖性堅硬，透水性弱，庫周分水嶺雄厚，庫區(qū)產(chǎn)生永久性滲漏的可能性小，庫岸穩(wěn)定性較好。未來庫區(qū)淤積問題不大。庫區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有工業(yè)開采價值的礦產(chǎn)資源及古文化遺址分布，淹沒影響較小。不存在浸沒問題。壩區(qū)含上、下兩個壩址，均屬構(gòu)造剝蝕中低山地貌，位于燕山早期侵入的倫潭巖體上巖性，為細(xì)粒花崗巖，巖性單一，一般弱風(fēng)化微新巖體為中等較好質(zhì)量巖體。地質(zhì)構(gòu)造較簡單，未發(fā)現(xiàn)較大的斷裂構(gòu)造及順河斷層。構(gòu)造節(jié)理主要為北東向和北西向兩組，卸荷裂隙發(fā)育不明顯。壩區(qū)的地下水主要為基巖裂隙潛水。地下水埋深多受大氣降水和地形條件及

7、季節(jié)變化等因素所控制。巖體透水性則受地形條件、節(jié)理裂隙的密度與貫通，節(jié)理裂隙充填狀況及巖體風(fēng)化程度等多種因素影響，一般遵循自上而下，由大到小的規(guī)律。據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，壩區(qū)河水和地下水對混凝土具中等溶出型侵蝕性。上、下壩址存在的工程地質(zhì)問題，主要為滲漏及壩肩穩(wěn)定問題。由于巖體風(fēng)化及節(jié)理裂隙的影響，壩址基礎(chǔ)開挖以后，建基面以下一般為弱中等透水巖體，需作防滲處理。上壩址可利用基巖埋深較大，建基面以下透水巖體厚度也較大。下壩址拱壩方案右壩肩，由于局部分布有緩傾角節(jié)理裂隙，其與壩區(qū)較發(fā)育的北西或北東向兩組陡傾角結(jié)構(gòu)組合，存在與拱肩推力方向夾角很小的不利組合面，有沿該組面產(chǎn)生滑動的可能，對拱肩穩(wěn)定不利。就工

8、程地質(zhì)條件而言，上、下壩址均具備修建90m左右大壩的條件。而下壩址的工程地質(zhì)條件優(yōu)于上壩址。據(jù)本階段對三條引水隧洞、一條導(dǎo)流隧洞、一個溢洪道及三個發(fā)電廠房和下壩址上、下游圍堰作的地質(zhì)勘探工作，這些建筑物均處于中低山地貌，圍巖為細(xì)?；◢弾r，洞室大部分置于弱風(fēng)化微新巖體，地下水量不豐，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，洞線進(jìn)出口及廠房區(qū)未見較大的滑坡、崩塌等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。各引水隧洞線及廠房均未發(fā)現(xiàn)大的工程地質(zhì)問題。上、下游圍堰不存在大的工程地質(zhì)問題。2.1.3筑壩材料及其物理力學(xué)性質(zhì)水庫樞紐工程所需天然建材，石料可就地取材，儲量及質(zhì)量均可滿足要求。砂礫料在壩址區(qū)缺乏，需在壩區(qū)下游較遠(yuǎn)處采運(yùn)，其中砂料質(zhì)量可滿足規(guī)

9、范要求，但粗骨料級配較差，粗細(xì)骨料儲量均可滿足需求。（一）壩址處地基物理力學(xué)設(shè)計指標(biāo)壩址處具有砂質(zhì)亞粘土覆蓋層，河床處覆蓋深度約為5米，兩岸垂直坡面覆蓋左岸3米，右岸12米。砂質(zhì)亞粘土覆蓋層物理力學(xué)指標(biāo)如下：干容重=1.59/3 飽和容重S=2.00/3浮容重=0.98/3 滲透系數(shù)K=4.510-6/凝聚力=0.38/2 內(nèi)摩擦角=20.570（二）筑壩材料1、砂壤土干容重d=1.70/3 飽和容重s=2.10/3浮容重b=1.00/3 滲透系數(shù)K=2.510-5/凝聚力=0.29/2 內(nèi)摩擦角=300濕容重ww=1.70/32、粘土防滲體干容重d=1.65/3 飽和容重s=2.07/3浮容

10、重b=1.05/3 滲透系數(shù)K=310-6/凝聚力=0.35/2 內(nèi)摩擦角=240濕容重ww=1.85/33、砂礫料干容重d=1.67/3 飽和容重s=2.04/3浮容重b=0.99/3 滲透系數(shù)K=2.10-2/凝聚力=0 內(nèi)摩擦角=330濕容重ww=1.81/34、塊石干容重d=1.79/3 飽和容重s=2.14/3浮容重b=1.19/3 滲透系數(shù)K=2.510-5/濕容重ww=1.85/3 內(nèi)摩擦角=380（三）砼與基巖抗剪指標(biāo)及基礎(chǔ)承載力純摩時 =0.7 =0剪摩時 =0.9 =2.8/2基礎(chǔ)承載力 =30/2砼容重 =2.4/32.1.4、水庫的運(yùn)用要求 倫潭水利樞紐工程位于鉛山河流

11、域楊村水中游，是以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、供水和水產(chǎn)養(yǎng)殖的綜合利用工程。經(jīng)綜合分析論證，倫潭工程規(guī)?；具x定為：水庫正常蓄水位252.0m，死水位為230.0m，防洪限制水位250.0m，防洪高水位為254.70m，相應(yīng)防洪庫容為0.261108m3，調(diào)節(jié)庫容0.938108m3，水庫總庫容1.798108m3；灌溉農(nóng)田面10.62萬畝；電站裝機(jī)容量20.0MW；枯水季節(jié)能為下游工礦企業(yè)補(bǔ)充1500104m3生產(chǎn)生活用水。倫潭水利樞紐工程綜合利用效益顯著。在防洪方面：經(jīng)水庫調(diào)蓄可使下游沿河兩岸和港東、楊林、五銅、永平、鵝湖、?；莸?個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的村鎮(zhèn)和農(nóng)田、永平銅礦的供水設(shè)施和尾礦污水排放設(shè)施

12、、橫南鐵路線和上饒聯(lián)絡(luò)段鐵路線以及鉛山縣河口鎮(zhèn)的防洪標(biāo)準(zhǔn)由5年一遇提高到20年一遇；在灌溉方面：從水庫壩下取水可灌溉下游鉛山西部灌區(qū)的楊林、五銅、?；?、虹橋、汪二、河口茶場、新安埠、汪二墾殖場等九個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、場）的10.62萬畝，農(nóng)田灌溉保證率達(dá)90%；在發(fā)電方面：電站裝機(jī)210.0MW，年發(fā)電量6074104kW.h，保證出力4520kW，年利用小時3037h；在供水方面：枯水季節(jié)能補(bǔ)充下游工礦企業(yè)生活生產(chǎn)用水1500104m3。2.2 水庫工程特性水庫樞紐工程主要特征值 正常蓄水位 252.00 防洪高水位 254.70 設(shè)計洪水位（P=1） 254.75 相應(yīng)下瀉流量 9753/相應(yīng)下游水

13、位 176.43校核洪水位 256.45相應(yīng)下瀉流量 13103/相應(yīng)下游水位 177.51死水位 230.00水電站裝機(jī)容量 210MW總庫容 1.798億3河床地面高程 170m第三章 樞紐布置及工程等級第一節(jié) 樞紐布置一、 壩址、壩軸線的選擇二、溢洪道的布置溢洪道位于大壩第二節(jié) 工程等級根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL252-2000劃分。綜合考慮水庫總庫容，防洪效益，灌溉面積，電站裝機(jī)容量，工程規(guī)模，取最高級別，由庫容（總庫容1.798億3）控制，所以本水利樞紐工程等級為大（二）型。按照水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，本工程為II等工程，主要建筑物為2級。第四章 壩工設(shè)計

14、4.1 壩型選擇由于設(shè)計任務(wù)書中，所給壩體粘土的滲透系數(shù)K=310-6, 碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SL274-2001）4.1.5條規(guī)定，心墻壩防滲土料的滲透系數(shù)不大于1.010-5，而且壩基的滲透系數(shù)為K壩基=4.510-6/，同時，綜合考慮到氣象、建筑材料，施工等條件，考慮采取帶粘土心墻壩。第二節(jié) 壩的斷面設(shè)計土石壩的基本剖面應(yīng)根據(jù)壩高、壩的等級、壩型、筑壩材料特性、壩基情況及施工、運(yùn)行條件等參照現(xiàn)有工程的實(shí)踐經(jīng)驗初步擬定，然后通過滲流和穩(wěn)定分析檢驗、最終確定合理的剖面形狀。一、 壩頂高程確定壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和。分別按以下運(yùn)用情況計算，取其最大值：1) 設(shè)計洪水位加正常運(yùn)用

15、情況的壩頂超高：壩頂超高d按下式計算d=R+e+A（1）其中：d壩頂超高(m)R波浪設(shè)計爬高（m）A安全加高（m）（A） 波浪設(shè)計爬高的確定：波浪爬高按碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SL274-2001）A.1.12條規(guī)定的公式計算。先計算平均爬高，再計算設(shè)計爬高。當(dāng)上游壩坡為單坡且m=1.55時，平均爬高公式為：，=（2）式中：單坡的坡度系數(shù)，m=2.5K斜坡的糙率及滲透性系數(shù)，K=0.9Kw經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)w/(gH)1/2的值按規(guī)范表A.1.12-2內(nèi)插，設(shè)計洪水位時，w/(gH)1/2=1.1，查表內(nèi)插為1.004。計算設(shè)計，步驟如下：先計算出波浪的平均波高h(yuǎn)和平均波長Lm，再計算設(shè)計坡高。對于

16、內(nèi)陸峽谷水庫，當(dāng)w20m/s、D20Km時，波浪的波高和平均波長可采用官廳水庫公式計算，即按規(guī)范附錄A公式（A.1.7-1）、（A.1.7-2）：（3）（4）將上述公式簡化，可得：h=0.00166WD（5）Lm=0.062（6）式中:W取多年平均年最大風(fēng)速的2倍，為162=32m/sD為風(fēng)區(qū)長度，即吹程，D=2500m。將各參數(shù)代入（5）、（6）兩式，結(jié)果為：h=1.715m,Lm=16.072m；按照規(guī)范附錄A.1.7及A.1.8的規(guī)定，根據(jù)gD/W2=24,壩前水深H=254.75-170=84.75m,取g=9.81m/s2,查得累積頻率為5%的波高與平均波高比值為1.95,由設(shè)計波高

17、hm=h/1.95=0.879m。將hm、Lm及m=2.5、K=0.9、Kw=1.004代入(2)式，結(jié)果=1.261m根據(jù)規(guī)范A.1.11條規(guī)定，設(shè)計波浪爬高值應(yīng)根據(jù)根工程等級確定，本工程為2級，可采用累積頻率為1%的爬高值R1%，h/hm0.1,則設(shè)計爬高與平均爬高的比值取2.23，所以設(shè)計爬高R=2.23=2.23*1.261=2.812m（B） 風(fēng)壅水面高度e的確定：根據(jù)規(guī)范A.1.10條，風(fēng)壅水面高度e按公式下式計算：e=cos（7）式中：K為綜合摩阻系數(shù)，K=0.0000036D為風(fēng)區(qū)長度，D=2500m為計算風(fēng)向與壩軸線法線夾角，=48W為計算風(fēng)速，為多年平均年最大風(fēng)速的2倍，為

18、162=32m/sHm為風(fēng)區(qū)內(nèi)水域平均水深，近似取為（254.75-170）/2=42.38m將各參數(shù)代入（7）式，則e=0.0111m（C） 安全加高A的確定，按照規(guī)范和正常運(yùn)用情況查得A=1m所以，在設(shè)計洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高為：d=2.812+0.0111+1=3.8231(m)2) 校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高。校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高計算公式與設(shè)計洪水正常運(yùn)用情況基本一樣，所不同的是風(fēng)速采用多年平均最大風(fēng)速W=16m/s，壩前水深H=256.45-170=86.45m，水庫平均水深H/2=43.23m。（A） 波浪爬高值R的計算：將D=2500m，W=16m/

19、s分別代入（5）（6）兩式，可得：h=0.00166*16*2500=0.721mLm=0.062*16=8.027m按照規(guī)范附錄A.1.7及A.1.8的規(guī)定，根據(jù)gD/W2=96,壩前水深H=256.45-170=86.45m，取g=9.81m/s2,查得累積頻率為5%的波高與平均波高比值為1.95,由設(shè)計波高h(yuǎn)m=h/1.95=0.370m。將 上述hm、Lm及m=2.5、K=0.9、Kw=1.00代入(2)式，結(jié)果=0.576m根據(jù)規(guī)范A.1.11條規(guī)定，設(shè)計波浪爬高值應(yīng)根據(jù)根工程等級確定，本工程為2級，可采用累積頻率為1%的爬高值R1%，h/hm二、壩頂寬度確定壩頂寬度根據(jù)運(yùn)行、施工、

20、構(gòu)造、交通和地震等方面的要求綜合研究后確定。SL274-2001碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范規(guī)定：高壩頂寬可選為10-15米，中、低壩頂寬可選為5-10米。因本土石壩壩高92.4米，確定壩頂寬為10米。三、邊坡確定1、土石壩的壩坡初選根據(jù)規(guī)范規(guī)定并參考已建工程，擬定上游壩坡由上而下為：1：2.5，1：2.75，1：3.0，1：3.25；下游壩坡由上而下為：1：2. 5，1：2. 75，1：3.0。即上游壩頂至237m高程坡率取2.5，237m至217m高程坡率取2.75，217m至197m高程坡率取3.0，197m高程以下坡率取3.25；下游自壩頂至227m高程坡率取2.5，227m至197m高程坡率

21、取2.75,197m高程至179m高程坡率取3.0,179m高程以下高置一堆石排水棱體。在壩坡改變處，上游坡不設(shè)置馬道，在下游坡，設(shè)置2寬的馬道，馬道上游側(cè)設(shè)置一3020CM的排水溝以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時兼作交通、觀測、檢修之用。上游側(cè)在227m高程（死水位230m）以上采用12cm厚預(yù)制混凝土塊進(jìn)行護(hù)坡，預(yù)制砼塊分為中心處有排水孔和無排水孔的兩種，排水孔按18002080mm布置。下游側(cè)在堆石棱體以上采用草皮護(hù)坡，草皮厚0.2米，草皮下鋪一層厚為0.2米的腐植土。壩面除設(shè)置沿馬道和壩四周的排水溝外，每隔50米設(shè)置一條橫向排水溝。2、壩頂上面鋪筑普通混凝土路面。壩頂向下游傾斜3%的坡度。上游側(cè)設(shè)1.2m高的防浪墻，下游側(cè)設(shè)排水溝。四、防滲體尺寸確