水庫樞紐設計及壩坡穩(wěn)定分析

1、 本科畢業(yè)設計 水庫樞紐設計及壩破穩(wěn)定分析 水庫樞紐設計及壩坡穩(wěn)定分析專業(yè)： 學生： 指導老師：摘 要： 水庫是向家壩灌區(qū)規(guī)劃的南總干渠新建囤蓄水庫，位于長江右岸一級支流長寧河左岸碧玉溪下游，四川省宜賓市長寧縣長寧鎮(zhèn)境內(nèi)。本次設計內(nèi)容包括：1確定工程等別及建筑物級別；2擋水建筑物：選擇比較上中下游壩址、布置擋水建筑物、設計大壩剖面尺寸、設計擋水建筑物細部構造；3滲流分析：選定典型剖面、計算正常運行情況的滲流情況，校核工況下的滲流分析；4穩(wěn)定計算：選定穩(wěn)定計算的計算方法、選定計算典型剖面、計算正常運行的穩(wěn)定安全系數(shù)、分析擬定壩坡的合理性；5泄水建筑物設計；6放空排沙洞設計；7引水建筑物設計。關鍵

2、詞： 壩體設計 滲流 穩(wěn)定 reservoirs hub design and slope stability for analysisMajor:Hydraulic and hydroelectric engineeringStudent: Instructor:Abstract： reservoirs is the main canal New South hoard water reservoirs of the Xiangjiaba reservoir irrigation area, is located in the Yangtze river right bank the Cha

3、ngning river of 1 tributary on the left bank water of yuxi downstream, in the town of Changning,Changning county, yibin city, Sichuan province.This design includs：1 The determination of the gender of the engineering and building level.2 The designing of water retaining structures:the choosing and co

4、mparing of the dam on higher,middle and lower reaches,the decorating of the water retaining structures,the designing of the size of the section in the dam and the designing of the detail structures in the water retaining structure.3 Dams foundation treatments:choosing how to treat the dam foundation

5、 and the bultments excavating.4 Seepage analysis:choosing typical section,seepage analysis at normal operation and seepage analysis at checking condition.5 The designing of the outlet structure.6 The designing of the evaction and desilting hole.7 The designing of the water diversion structure.Keywor

6、ds: Dam design;Seepage;Stability; Settlement目錄1 基本資料41.1 地理位置51.2 水庫基本參數(shù)51.3 水文、氣象、泥沙資料51.3.1 氣象51.3.2 徑流61.3.3 洪水81.3.4 泥沙情況91.4 工程地質(zhì)101.4.1 區(qū)域地質(zhì)101.4.2 水庫區(qū)主要工程地質(zhì)問題111.4.3 壩址比較及推薦意見111.4.4 渠道主要工程地質(zhì)問題及評價121.4.5 本工程區(qū)巖、土體物理力學參數(shù)建議值121.4.6 天然建筑材料122.防洪調(diào)度132.1 基本資料132.2 防洪標準的確定152.3 洪水調(diào)度方式162.4 調(diào)洪基本原理172

7、.5.1 水庫水量平衡方程172.5.2 水庫蓄泄方程或水庫蓄瀉曲線172.5 洪水調(diào)節(jié)計算成果173 壩址、壩型的選擇193.1 主壩壩址選擇193.1.1壩址方案擬定193.1.2 上、下壩址樞紐布置比較213.1.3 壩址選定214 工程等級及建筑物級別215 主體壩型設計225.1 壩頂高程225.2 壩體斷面設計245.2.1泥巖心墻石渣壩245.2.2溢洪道245.2.3放空洞255.2.4取水隧洞255.3 基礎處理及防滲設計266 大壩計算與分析266.1滲流計算266.1 .1計算斷面266.1.2計算參數(shù)266.1.3 水位組合情況及計算工況276.1.4 計算方法及程序2

8、76.1.5 滲流計算模型及邊界條件286.1.6 滲流軟件分析圖296.2 穩(wěn)定計算366.2.1計算參數(shù)366.2.2軟件分析結果376.2.3穩(wěn)定結果總結427 泄洪和取水建筑物設計437.1溢洪道布置437.2 底流消能段水力計算457.3取水洞布置467.4取水洞水力設計467.5 取水洞建筑物結構設計478施工組織設計478.1 478.2 488.3 48參考文獻49致 謝501 基本資料 水庫工程的任務是灌溉及城鄉(xiāng)生活供水，結合防洪。 左干渠渠首設計引用流量為1.5m3/s，分有馬鞍斗渠、謝家斗渠和開佛斗渠，控灌面積為3.96萬畝。 右干渠渠首設計引用流量0.1m3/s，控灌面

9、積0.24萬畝。庫區(qū)控灌面積1.45萬畝，需設置抽水泵站提水灌溉。庫區(qū)左岸提灌站布置在大壩上游1.66km處的魚塘灣（稱魚塘灣提灌站），控灌面積0.75萬畝，泵站設計引用流量為0.30m3/s；庫區(qū)右岸提灌站布置在大壩上游1.8km處的陶家灣（稱陶家灣提灌站），控灌面積0.70萬畝，泵站設計引用流量為0.25m3/s。 根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2021 ）規(guī)定，本工程水庫樞紐為等工程，工程規(guī)模為中型，主要建筑物的級別為3級，包括風化泥巖心墻壩（主壩）、M10漿砌條石重力壩（副壩）、開敞式溢洪道、取水洞、放空洞等，次要建筑物為4級。根據(jù)灌溉與排水工程設計規(guī)范（GB5028

10、8-99）的相關規(guī)定，渠系工程主要建筑物應為5級；次要建筑物和臨時性建筑物為5級。根據(jù)泵站設計規(guī)范（GB/T 50265-97）的規(guī)定， 水庫左、右岸提灌站等別為等，工程規(guī)模為小（1）型、建筑物級別為4級。工程區(qū)內(nèi)50年超越概率10%地震動峰值加速度為65cm/sec2，對應地震基本烈度為度。根據(jù)水工建筑物抗震設計規(guī)范，本工程抗震設防類別為丙類，設計烈度為度，可不進行抗震計算。1.1 地理位置 長寧河為長江一級支流，發(fā)源于興文縣毓秀苗族鄉(xiāng)，經(jīng)珙縣、至硐底折向東，入長寧，向北流至江安縣匯入長江。全流域控制集雨面積2060km2，河道全長123km，河道平均比降9.5。碧玉溪河為長寧河左岸一級支流

11、，發(fā)源于井江坳海拔高程約520m的龍洞碥，于長寧縣城匯入長寧河。河道全長18.8km，河道平均比降7.24。流域控制集雨面積40.1km2。流域地勢西高東低，海拔高程260330m，屬深丘過渡至淺丘地帶，形狀多系低矮孤丘。擬建 水庫壩址位于碧玉溪河上之長寧縣長寧鎮(zhèn)白合村三社，距長寧縣城約1.5km，上壩址位于白鶴沱河段，河長13.9km，河道平均比降7.50，控制集水面積32.3km2。下壩址（推薦壩址）位于老鷹巖河段（即新橋下游約200m處），下壩址以上河長14.8km，河道平均比降7.47，控制集水面積34.4km2。占碧玉溪河全流域控制集雨面積的85.8%。壩址地理坐標：東經(jīng)104

12、76;5354，北緯28°3538。碧玉溪河流域內(nèi)上游支流龍洞碥河上已建有土地坡水庫，其控制集雨面積3.50km2，總庫容104萬m3，有效庫容55.3萬m3。李端河已建有龍門橋水庫，其集雨面積為5.38km2，總庫容為121萬m3，有效庫容51.0萬m3。1.2 水庫基本參數(shù) 水庫位于磁灶鎮(zhèn) 村。攔截九十九溪干流下灶溪支流上的福埔山麓的官前溪。1958年12月動工興建，翌年3月竣工。集雨面積9.48平方公里，總庫容468萬立方米，其中興利庫容269.7萬立方米。壩頂高程33.5米，壩高13米，壩頂長度207米，壩頂寬5.5米。副壩壩高8.5米，壩頂長1.83米，壩頂寬6.0米。 1

13、979年10月1981年6月進行保壩，設計防洪標準為50年一遇，24小時雨量315毫米，洪水總量271萬立方米，洪峰流量137秒立方米，校核標準500年一遇，24小時雨量450毫米，洪水總量400萬立方米，洪峰流量312秒立方米，防洪庫容166.8萬立方米，死庫容31.5萬立方米。1.3 水文、氣象、泥沙資料1.3.1 氣象 水庫地處長寧河流域，該流域屬盆地亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，具有冬暖夏熱，夏無酷暑，氣候終年溫暖，雨量充沛，蒸發(fā)量大，無霜期長，四季分明，雨熱同季的特點。流域內(nèi)常出現(xiàn)，冬干春旱、夏旱和伏旱、洪澇等自然災害。長寧河流域內(nèi)降雨量豐沛，年降雨量9731757mm，自上游至下游呈遞減趨

14、勢。根據(jù)流域內(nèi)龍頭水位站、興文縣氣象站、長寧縣氣象站及江安縣氣象站四站至2021年的降雨量資料統(tǒng)計分析，多年平均降雨量：龍頭站1221.2mm、興文站1142.3mm、長寧站1066.2mm、江安站1096.7mm。其中59月為雨季，降雨量約點全年雨量的80%左右，大暴雨多發(fā)生在7、8兩月。根據(jù)流域內(nèi)各氣象站資料統(tǒng)計：興文縣最大一日降雨量為172.1mm（1979年8月3日），龍頭站最大一日降雨量為160.1mm（1979年8月2日），長寧站最大一日降雨量為229.4mm（1980年7月30日），龍頭水位站多年平均最大24小時暴雨值為115.8mm。根據(jù)工程區(qū)附近代表氣象特性的長寧縣氣象站（1

15、9702021年）資料統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)多年平均氣溫18.3，極端最高氣溫41.3（2021 年8月12日），極端最低氣溫-2.0（1991年12月28日），多年平均降雨量1053.7mm，最大年降雨量1519.7mm（1979年），最小年降雨量為787.7mm（1972年）。多年平均蒸發(fā)量1111.7mm，多年平均無霜期363天，年平均日照1042.6h，多年平均相對濕度83%。最大風速17.0m/s（1971年5月2日），相應風向NNE。多年平均風速0.7m/s，相應風向NW。多年平均最大風速7.3m/s。降雨在年內(nèi)分配很不均勻，雨量集中于汛期，59月降雨量占年雨量的72.7%，而68月三個月降雨

16、量占年雨量的50.9%，春灌期的35月份占20.2%，而122月枯水期僅占6.93%。干旱類別多且發(fā)生頻繁。長寧縣是一個干旱頻繁的多發(fā)區(qū)，冬干春旱、夏旱和伏旱是 水庫灌區(qū)常遇到的干旱類型，春旱頻率在55%、伏旱出現(xiàn)頻率在50%，長寧縣降雨無論是年際、年內(nèi)、時間、空間的分配都表現(xiàn)出不均勻性的特征，因此造成長寧縣干旱類別多，且發(fā)生頻繁，各類干旱在年際間均有不同程度的發(fā)生，并有連續(xù)出現(xiàn)初夏旱或夏伏旱等持續(xù)時間長的連旱特點。如1952年、1959年、1972年、1994年、2021 年遭春旱并繼以夏旱和伏旱。特別是1994年遭特大干旱，夏伏旱持續(xù)長達145天；2021 年從3月9月上旬，遭遇持續(xù)的春旱

17、和夏旱連伏旱，旱旱相連，干旱的另一特點連年發(fā)生，如19581960年連續(xù)3年、19711972年連續(xù)2年、19771978年連續(xù)2年、19931994年連續(xù)2年、20212021年連續(xù)2年。1.3.2 徑流區(qū)內(nèi)徑流為降水補給型，年內(nèi)徑流時空分布與降水情勢基本一致。徑流年際變化大，同時受降水因素影響，徑流年內(nèi)分布不均，以汛期徑流為主，枯期徑流僅占年均徑流總量的20%以下。受降水、蒸發(fā)等氣候因素影響， 水庫壩址多年平均流量為0.776m3/s，年徑流總量2446.1萬m3。由于 水庫位于長寧河一級支流碧玉溪河下游，流域無實測徑流資料，本次徑流計算只能間接推求。結合水庫所在位置和水文氣象特性分析，

18、水庫集雨面積與各參證站有一定差異，其降水也具有差異，因此以插補延長后的敘永站和龍頭站為依據(jù)站，采用面積比加降雨量修正的方法，移用兩參證站的年徑流計算成果。并進行比較分析后，推薦采用以系列長，精度較高的敘永站為依據(jù)站的年徑流成果。敘永站歷年各時段設計徑流成果表見表1-2-1。敘永站設計徑流成果表表1-2-1時 段均值Q（m3/s）徑流深H（mm）CvCs/Cv各頻率設計值Qp（m3/s）p=5%p=25%p=50%p=75%p=95%年(54月)25.2838.300.26236.929.324.620.515.5枯期(123月)15.3168.730.38225.918.714.611.17.

19、15 水庫本階段擬定了兩個壩址，上、下壩址控制集雨面積分別為： 32.3km2、34.4km2， 水庫壩址以上面雨量為1006mm；而永寧河敘永站以上流域多年平均年降雨量，為1186mm；經(jīng)面積比加降雨量修正，得到 水庫設計年徑流成果見表1-2-2。 水庫各壩址設計徑流計算成果表表1-2-2設計斷面時 段均值Q(m3/s)徑流量W(萬m3)徑流深H(mm)各頻率設計值Qp（m3/s）p=5%p=25%p=50%p=75%p=95%上壩址年(54月)0.7282295.8711.071.070.8470.7110.5920.448枯期(123月)0.442462.1143.120.7490.54

20、00.4220.3210.207下壩址(推薦壩址)年(54月)0.7762446.1711.071.140.9020.7570.6310.477枯期(123月)0.471492.4143.120.7970.5760.4490.3420.220根據(jù)設計規(guī)劃及水利計算要求，進行系列年旬操作。 水庫壩址設計年徑流的年內(nèi)分配成果見表1-2-3。 水庫水庫設計年徑流的年內(nèi)分配表表1-2-3時段五月六月七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月四月年12-3月平均流量（m3/s）0.9851.2591.3241.0000.8060.7760.6060.4740.4490.4800.4800.6310.776

21、0.471徑流量（萬m3）263.8326.3354.5267.9209.0207.7157.2127.0120.4116.2128.6163.62446.1492.3占全年水量（%）10.813.314.511.08.58.56.45.24.94.75.36.7100.020.1由于 水庫流域內(nèi)，上游有兩個小型水庫，流域面積共8.88km2，因此， 水庫壩址處的實際來水為兩個小型水庫下泄水量加上兩小庫至 水庫壩址區(qū)間的來水以及灌溉回歸水。 水庫壩址處實際徑流量組成及月內(nèi)分配詳見表1-2-4。 水庫壩址處實際徑流量組成及年內(nèi)逐月分配表表1-2-4 單位：萬m3項 目五月六月七月八月九月十月十一

22、月十二月一月二月三月四月年12-3月上游水庫下泄水量4.929.430.722.920.617.319.813.212.316.811.723.1222.753.7區(qū)間來水量195.9242.9263.3198.9155.4154.8117.194.289.286.195.4121.51814.7365.2上游水庫灌溉回歸水量18.610.33.93.96.31.91.50.20.64.53.31.155.98.5 水庫壩址實際來水量(萬m3)219.3282.6298.0225.7182.3174.0138.3107.6102.1107.3110.3145.72093.3427.4流量(m3

23、/s)0.819 1.090 1.113 0.843 0.703 0.650 0.534 0.402 0.381 0.444 0.412 0.562 0.664 0.409 根據(jù)灌區(qū)的自然地理概況及水文氣象特點，灌區(qū)徑流以 水庫的徑流深成果計算。 水庫灌區(qū)幅員面積77.3km2，徑流深711.07mm，年徑流量5496.6萬m3。1.3.3 洪水1 暴雨洪水特性設計流域地處亞熱帶濕潤性氣候區(qū)，夏季受來自太平洋的暖氣攜帶大量的水汽影響，常有大雨或暴雨發(fā)生，因此流域洪水主要由暴雨形成，雨洪關系密切。水庫控制流域面積較小，一般暴雨都能籠罩整個控制流域。大洪水多發(fā)生在69月，多為單峰洪水，由于流域面積

24、小，河道流程短，坡降較大，具有明顯的陡漲陡落、峰型尖瘦、歷時較短的特點。年最大洪水過程一般持續(xù)0.51.0天，洪水的大小及過程與暴雨的大小及過程密切相關。2 設計洪水計算水庫流域內(nèi)無實測水文資料，對壩址上下游河段進行了洪水調(diào)查工作。由于壩址上、下游河道居民分布分散且住于山坡上，訪問到的當?shù)鼐用窬窃谳^高處或洪水后看到河里漲水了，對洪水位置及發(fā)生年份均印象不深刻，洪痕點較少，精度較差，未進行推流和重現(xiàn)期的論證。其設計洪水根據(jù)設計暴雨資料推算。 水庫擬定了兩個壩址，其中，下壩址控制流域面積34.4km2，上壩址控制流域面積32.3km2，因此，本次需計算下壩址和上壩址的設計洪水。 水庫具有防洪任務

25、，防洪對象為長寧縣縣城，需對長寧縣縣城斷面的設計洪水進行計算。碧玉溪河長寧縣縣城斷面現(xiàn)狀行洪能力10年一遇，長寧縣城城區(qū)防洪標準為20年一遇洪水。為計算 水庫防洪調(diào)度能力，提高縣城防洪能力，亦計算長寧縣城城區(qū)30年一遇洪水。由于 水庫庫區(qū)回水將回到上游兩支溝內(nèi)，因此對上游兩支溝均進行設計洪水計算。 水庫總庫容1134萬m3，推薦壩型為泥巖心墻石渣壩，工程屬等中型工程，據(jù)設計規(guī)范規(guī)定， 水庫設計洪水重現(xiàn)期50年一遇，校核洪水重現(xiàn)期1000年一遇。設計流域地處亞熱帶濕潤性氣候區(qū)，夏季受來自太平洋的暖氣攜帶大量的水汽影響，常有大雨或暴雨發(fā)生，因此流域洪水主要由暴雨形成，雨洪關系密切。水庫控制流域面積

26、較小，一般暴雨都能籠罩整個控制流域。大洪水多發(fā)生在69月，多為單峰洪水，由于流域面積小，河道流程短，坡降較大，具有明顯的陡漲陡落、峰型尖瘦、歷時較短的特點。年最大洪水過程一般持續(xù)0.51.0天，洪水的大小及過程與暴雨的大小及過程密切相關。水庫流域內(nèi)無實測水文資料，對壩址上下游河段進行了洪水調(diào)查工作。由于壩址上、下游河道居民分布分散且住于山坡上，訪問到的當?shù)鼐用窬窃谳^高處或洪水后看到河里漲水了，對洪水位置及發(fā)生年份均印象不深刻，洪痕點較少，精度較差，未進行推流和重現(xiàn)期的論證。其設計洪水根據(jù)設計暴雨資料推算。 水庫擬定了兩個壩址，其中，下壩址控制流域面積34.4km2，上壩址控制流域面積32.3

27、km2，因此，本次需計算下壩址和上壩址的設計洪水。 水庫具有防洪任務，防洪對象為長寧縣縣城，需對長寧縣縣城斷面的設計洪水進行計算。碧玉溪河長寧縣縣城斷面現(xiàn)狀行洪能力10年一遇，長寧縣城城區(qū)防洪標準為20年一遇洪水。為計算 水庫防洪調(diào)度能力，提高縣城防洪能力，亦計算長寧縣城城區(qū)30年一遇洪水。由于 水庫庫區(qū)回水將回到上游兩支溝內(nèi)，因此對上游兩支溝均進行設計洪水計算。 水庫總庫容1134萬m3，推薦壩型為泥巖心墻石渣壩，工程屬等中型工程，據(jù)設計規(guī)范規(guī)定， 水庫設計洪水重現(xiàn)期50年一遇，校核洪水重現(xiàn)期1000年一遇。1.3.4 泥沙情況長寧河流域沒有開展泥沙測驗工作，臨近流域有實測長系列泥沙資料的水

28、文站為永寧河的敘永水文站，經(jīng)分析研究，確定以永寧河敘永水文站作為 水庫泥沙分析計算的依據(jù)站。永寧河歇灘子水文站為敘永水文站的前身，歇灘子水文站建于1956年12月，控制集雨面積1132km2，從1963年開始進行泥沙觀測，于1974年1月上遷10km，更名為敘永水文站。從1974年觀測泥沙至今，該站控制集雨面積為948km2。泥沙計算時，采用了1963年至2021年共48年的實測資料。其中，1963年至1973年為歇灘子水文站的實測資料，使用時，用面積比（K=F敘/F歇=0.837）進行了修正。根據(jù)敘永水文站48年的泥沙資料得出，計算得敘永水文站多年平均懸移質(zhì)沙量為56.72萬t，敘永站水沙特

29、征值表見表。敘永水文站水沙特征值表表1-3-1項 目數(shù) 量單 位備 注多年平均流量25.1m3/s多年平均懸沙輸沙量56.72萬t多年平均懸沙輸沙率17.98kg/s多年平均含沙量0.72kg/m3多年平均汛期流量33.3m3/s5-10月多年平均汛期輸沙量52.68萬t5-10月多年平均汛期輸沙率33.14kg/s5-10月多年平均汛期含沙量1.0kg/m35-10月 水庫壩址處集雨面積34.4km2，按面積比將敘永站的懸移質(zhì)沙量移用到本水庫，計算得出 水庫壩址處多年平均入庫懸沙量為2.06萬t。另根據(jù)四川省水文手冊上的多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)等值線圖查得， 水庫所在位置的宜賓長寧縣的輸沙模數(shù)

30、為600噸/km2年。 水庫壩址處集雨面積34.4km2，計算得 水庫的入庫懸沙量為2.06萬t，與上述采用敘永站資料計算的成果一致。因此，采用敘永站實測泥沙資料計算的成果是合理的。壩址處多年平均各月輸沙量及含沙量見表。 水庫多年平均各月輸沙量及含沙量表表1-3-2項 目123456789101112年流量（kg/m3）0.4540.4830.4890.6270.9841.261.310.9880.7960.7720.5990.4720.77輸沙量（萬t）0.010.010.010.100.110.360.870.450.080.020.030.012.06含沙量（kg/m3）0.040.05

31、0.020.590.461.122.481.710.410.090.200.060.85沙量占的比重(%)0.480.480.484.855.3317.542.221.843.880.971.450.48100由上表可以看出，泥沙主要集中在汛期6-8月，其輸沙量為1.68萬t，占全年沙量的81.6%。7月沙量最大，為0.87萬t，占全年沙量的42.2%，7月份平均含沙量最大，為2.48kg/m3，8月份次之，為1.71kg/m3。 水庫水沙特征值表表1-3-3項 目數(shù) 量單 位備 注多年平均流量0.776m3/s多年平均懸沙輸沙量2.06萬t多年平均懸沙輸沙率0.65kg/s多年平均含沙量0.

32、85kg/m3多年平均汛期流量1.08m3/s5-10月多年平均汛期輸沙量1.89萬t5-10月多年平均汛期輸沙率1.19kg/s5-10月多年平均汛期含沙量1.10kg/m35-10月1.4 工程地質(zhì)1.4.1 區(qū)域地質(zhì)工程場地在大地構造上位于龍門山大巴山前陸逆沖楔內(nèi)。綜合研究結果表明，區(qū)域范圍內(nèi)的迭部舟曲斷裂、哈南稻畦子毛坡里斷裂帶和塔藏斷裂等均表現(xiàn)為左旋剪切運動為主；岷江斷裂、虎牙斷裂和龍門山構造帶主要表現(xiàn)為走滑擠壓沖斷性質(zhì)，這些斷裂均具有比較明顯的晚更新世全新世活動性，存在晚第四紀以來活動的地質(zhì)地貌及地震活動證據(jù)，具有發(fā)生7級左右地震的潛在地震能力，將不同程度地對本工程場地的地震安全性

33、產(chǎn)生影響。區(qū)內(nèi)其余斷裂規(guī)模較小或活動性較弱，對工程場地的影響較小。據(jù)廣元市朝天區(qū)雙峽湖水庫工程場地地震安全性評價報告，工程場地50年超越概率10%的基巖水平峰值加速度為116cm/s2，對應的地震烈度為度，區(qū)域構造穩(wěn)定性較差。1.4.2 水庫區(qū)主要工程地質(zhì)問題（1）水庫區(qū)由小峽、大峽和罐罐窯溝三條支溝組成。庫盆巖體為志留系中統(tǒng)羅惹坪群砂質(zhì)頁巖和頁巖，局部夾砂巖和灰?guī)r薄層，巖層走向與庫岸斜交或直交，地質(zhì)構造主要表現(xiàn)為小褶皺。（2）上壩址庫盆封閉條件較好，不存在滲漏問題；下壩址雖在庫首左、右?guī)彀毒袉伪》炙畮X分布，但通過分析，水庫蓄水后沿單薄分水嶺向鄰谷產(chǎn)生滲漏的可能性不大。（3）庫岸邊坡主要為巖

34、質(zhì)邊坡，屬層狀橫向或斜向結構，整體穩(wěn)定性較好；小峽庫尾左岸分布的月田壩滑坡，天然和度地震條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)，正常蓄水和驟降條件下不穩(wěn)定，其失穩(wěn)方式將以緩慢、漸變式的坍滑為主，對大壩安全不會產(chǎn)生大的危害，滑坡附近無民房建筑物分布。（4）庫區(qū)推移質(zhì)較少，除庫尾月田壩滑坡外，無其它固體逕流物質(zhì)來源。而月田壩滑坡體積較小，即使全部淤積在庫內(nèi)，也僅占于死庫容的4.2%。（5）水庫不存在浸沒問題。產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的可能性很小。1.4.3 壩址比較及推薦意見（1）壩址區(qū)位于小峽與大峽匯口下游長約1.5km河段，上壩址為峽谷河段，下壩址為寬谷河段。河床及級階地覆蓋層為Q4al+pl，由粘土和卵礫石土組成，厚度

35、211m；基巖主要為S2lr層砂質(zhì)頁巖和S2lr層頁巖，風化巖體以中等透水性為主，新鮮巖體透水性微弱。構造形跡主要表現(xiàn)為一系列呈NEE向排列的褶皺，巖層走向與河流近于直交。（2）本階段設計擬定的上、下兩比較壩址相距約400m。兩壩址均具修建當?shù)夭牧蠅危ㄐ膲Χ咽瘔危┑牡刭|(zhì)條件，不存在建壩成庫的地質(zhì)制約因素。相對而言，上壩址在地形、壩基覆蓋層分布及厚度、壩基巖體及強風化帶厚度、地質(zhì)構造和壩基透水巖體分布等方面，要優(yōu)于下壩址。因此，地質(zhì)上建議本階段以上壩址作為推薦壩址。（3）推薦的上壩址建議選擇當?shù)夭牧蠅螢橐恕渭邕吰驴傮w穩(wěn)定性較好，壩肩開挖臨空后可能會影響到上部巖體的穩(wěn)定性，建議對開挖臨空面采取必

36、要的支護處理措施。心墻建議以弱風化巖體作為建基面，并進行固結灌漿處理；壩殼可以強風化下部巖體作為建基面。壩基不存在深層抗滑穩(wěn)定問題。壩基、壩肩均存在滲漏問題，建議進行帷幕防滲處理，防滲深度應深入相對隔水巖體中不小于5m。（4）溢洪道控制段建基面為弱風化巖體，完整性差，建議固結灌漿處理；溢洪道開挖邊坡應結合大壩左壩肩開挖邊坡進行護坡處理，并分級設置馬道；消能段建基面為強弱風化頁巖，抗沖刷能力差，應采取防沖襯砌處理措施。（5）放空洞進出口洞臉邊坡應采取支護處理措施。洞身段類圍巖以新鮮砂質(zhì)頁巖為主，埋深較大，成洞條件相對較好，不存在大的坍塌，建議全斷面襯砌處理；類圍巖以埋深較大的新鮮頁巖為主，類圍巖

37、為埋深淺的風化巖體，成洞條件相對較差，建議加強臨時支護，并及時襯砌成洞。（6）取水口地基為強風化砂質(zhì)頁巖，較破碎，屬CV類，如作為地基持力層，建議進行固結灌漿處理，提高其完整性和承載能力。1.4.4 渠道主要工程地質(zhì)問題及評價（1）從干渠通過區(qū)地質(zhì)條件來看，渠線選擇在潛溪河左岸還是右岸，地質(zhì)上無明顯制約因素，設計通過綜合比較后選擇干渠從潛溪河右岸通過。并在潛溪河右岸擬定了引和引兩條干渠渠線進行比較，兩渠線相距較近，地質(zhì)條件相當，主要差別在渠系建筑物的布置上，通過技術經(jīng)濟綜合比較后，選擇引線作為本階段推薦渠線，在地質(zhì)上是可行的。（2）選定的干渠引線總長18.49km。其中隧洞（包括大墳埡取水隧洞

38、）18座，累計長度15.98km，占渠線總長的86.4%；倒虹管共4座，累計長度0.82km，占渠線總長的4.4%；明渠累計長度1.69km，占渠線總長的9.1%。隧洞以、類圍巖為主，穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生坍塌、脫層等現(xiàn)象，施工中應及時支護處理并襯砌成洞。吳家隧洞山體高大寬厚，并發(fā)育F1F4斷層，地下水活動較強烈，頁巖擠壓錯動變形嚴重，開挖后可能存在較大范圍坍塌和涌水等現(xiàn)象，施工中應預以注意，并采取相應的工程處理措施。各倒虹管跨潛溪河左岸沖溝，溝底及岸邊臺地覆蓋薄層坡洪積塊碎石土，巖層走向與管線直交或斜交，兩岸邊坡總體穩(wěn)定性較好。各管墩基礎建議以強風化巖體作為持力層，進、出口墩基適當深埋。明渠類型以

39、填方或半挖半填為主，建議全斷面襯砌處理?？鐪咸罘角螒O山溪涵洞疏排汛期洪水。（3）各供水管道引用流量和直徑均較小，可以覆蓋層或強風化巖體作為管墩地基。1.4.5 本工程區(qū)巖、土體物理力學參數(shù)建議值本工程壩址區(qū)巖、土體物理力學參數(shù)建議值見表1-4-1、引水線路地下洞室圍巖分類建議數(shù)據(jù)見表1-4-2。引水線路倒虹管、渠道等建筑物地基巖體為S2lr頁巖，與壩址區(qū)相同，其物理力學參數(shù)見表1-4-1。Q4dl+pl塊碎石土密度1.8g/cm3，=25°28°，C=0，變形模量Eo=20MPa，允許承載能力R=0.30.4MPa，開挖坡比1:1.25；Q4al砂卵礫石密度2.1g/c

40、m3，=32°35°，C=0，變形模量Eo=40MPa，允許承載能力R=0.40.5MPa，開挖坡比1:1.25。明渠位于強風化頁巖中，穩(wěn)定渠坡比建議值為1:1.25。1.4.6 天然建筑材料（1）廟坪土料場儲量9.22×104m3。如作圍堰防滲土料使用，主要試驗指標中除天然含水量和塑性指數(shù)略偏高外，其余指標基本符合質(zhì)量技術要求。采運條件較好，但占用耕地。（2）本階段在潛溪河、嘉陵江及安樂河上調(diào)查的九個天然砂礫石料場，粗細骨料質(zhì)量都比較差。楊家灣人工骨料場儲量100.09×104m3，巖性為二迭系下統(tǒng)（P1）厚層狀灰黑色灰?guī)r，質(zhì)地堅硬。該料場可作為人工骨

41、料料源。鑒于本工程樞紐區(qū)及引水線路區(qū)所需骨料用量都不大，設計通過比較后擬采用外購骨料，外購地點位于嘉陵江左岸朝天區(qū)上游約2km處（安樂河口對面）的采砂篩分場，至大壩運距30km。（3）大園包石碴料場儲量426.66×104m3，運距較近，開采方便，建議作為筑壩石碴料的首選料場。大峽石碴料場儲量124.66×104m3，建議作為筑壩石碴料備用料場。2.防洪調(diào)度2.1 基本資料 水庫水能特征值見表水能特征值表表2-1項 目單 位數(shù) 量備 注校核洪水位m325.97校核洪水入庫洪峰流量m3/s493P=0.1%校核洪水最大下泄流量m3/s338總庫容萬m31134設計洪水位m32

42、4.95設計洪水入庫洪峰流量m3/s275P=2%設計洪水最大下泄流量m3/s275正常蓄水位m325.00正常蓄水位庫容萬m31025死水位m305.00死庫容萬m3133興利庫容萬m3892 左干渠渠首設計流量m3/s1.50灌溉面積萬畝3.96水庫水位庫容曲線圖見下。圖2-1 水庫水位、庫容曲線采用手冊中推薦的概化模型計算設計洪水過程線。根據(jù)設計流域所在地區(qū)及暴雨洪水特性，分析選定采用的概化過程線模型， 水庫推薦壩址設計及校核洪水過程成果見表2-5-5。 水庫設計洪水過程線成果表表2-2序號p=0.1%p=2%p=3.3%時程流量時程流量時程流量（h）（m3/s）（h）（m3/s）（h）

43、（m3/s）100000020.87124.60.96113.70.9871231.13349.31.24927.51.28323.941.56998.51.729551.77747.852.0041972.211102.2795.762.442962.691652.76414472.8763943.172203.25819183.1374683.4592613.55422793.4864933.8432753.949239104.274684.7082614.837227115.2283945.7642205.923191126.7972967.4941657.7144139.3241971

44、0.2811010.56295.71415.68598.517.2935517.76947.81522.65749.324.97927.525.66623.91627.88524.630.74313.731.589121733.985037.468038.4990洪量(萬m3)1559.5959.4857.9 水庫上游碧玉溪河流域內(nèi)上游支流龍洞碥河上已建有土地坡水庫，其控制集雨面積3.50km2，總庫容104萬m3，有效庫容55.3萬m3。李端河已建有龍門橋水庫，其集雨面積為5.38km2，總庫容為121萬m3，有效庫容51.0萬m3。對 水庫的洪水具有一定的削峰作用，但由于兩個水庫的設計、校

45、核洪水標準，低于 水庫防洪標準，因而不考慮上游兩小（一）型水庫對 水庫壩址的設計、校核洪水影響。2.2 防洪標準的確定根據(jù)工程各類建筑物級別，按防洪標準（GB50201-1994）、水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2021 ）。主要建筑物級別及設計標準見表5-1-8。主要建筑物級別及設計標準表2-3建 筑 物溢洪道當?shù)夭牧蠅瓮林亓稳∷?、放空洞庫區(qū)泵站建筑物級別33334正常運用洪水重現(xiàn)期（年）5050505020非常運用洪水重現(xiàn)期（年）10001000500100050消能防沖洪水重現(xiàn)期（年）30安全超高正常運用（m）泄洪時擋水時0.70.40.40.30.70.4非常運用（m）

46、泄洪時擋水時0.40.30.30.20.50.3抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)(壩體或壩坡)基本組合1.08（巖基）/3.01.31.05/3.01.05/3.0特殊組合1.03（巖基）/2.51.21.0/2.51.00/2.5特殊組合1.0（巖基）/2.31.151.0/2.31.00/2.3抗震設防烈度62.3 洪水調(diào)度方式 水庫的主要任務之一是防洪，水庫防洪目標是將壩址處30年一遇洪峰流量削減為10年一遇，以提高下游長寧縣城碧玉溪河段的防洪能力。 水庫壩址以下到長寧縣城區(qū)間集水面積5.7km2，僅占長寧縣城碧玉溪匯口集水面積的14%，壩址集水面積占長寧縣城碧玉溪匯口集水面積的絕大部分，為86%。因此

47、，要使長寧縣城防洪能力提高到30年一遇洪水，主要考慮 水庫發(fā)生同頻率（30年一遇）洪水（洪峰流量239m3/s），區(qū)間發(fā)生相應洪水（洪峰流量19m3/s），長寧縣城過流能力174m3/s， 水庫安全下泄流量為155m3/s。綜上， 水庫防洪調(diào)度運用方式擬定為固定泄量方式。以長寧縣城斷面10年一遇洪峰流量174m3/s控制，扣除區(qū)間相應洪水（P=3.33%）得出允許 水庫安全下泄流量為155m3/s，進行水庫調(diào)洪，計算發(fā)生30年一遇洪水要求水庫的防洪庫容為78萬m3。 水庫汛期限制水位324m，相應水庫庫容941萬m3，防洪庫容78萬m3，防洪高水位下庫容1018萬m3，防洪高水位為324.91

48、m。防洪高水位接近正常蓄水位325m。 水庫屬等工程，工程規(guī)模為中型。樞紐設計洪水標準為50年一遇，洪峰流量為275m3/s；校核洪水標準為1000年一遇，洪峰流量為493m3/s。經(jīng)調(diào)洪計算水庫設計洪水位為324.95m，最大泄量275m3/s；水庫校核洪水位為325.97m，最大泄量338m3/s。2.4 調(diào)洪基本原理水庫調(diào)洪是在水量平衡方程和動力平衡方程(即圣維南方程組的連續(xù)方程和運動方程)的支配下進行的。水量平衡用水庫水量平衡方程表示，動力平衡可用水庫蓄瀉方程(或蓄瀉曲線)來表示。調(diào)洪計算就是從起調(diào)開始，逐段連續(xù)的求解這兩個方程。2.5.1 水庫水量平衡方程在某一時段Dt內(nèi)，入庫水量減

49、去出庫水量，應等于該時段內(nèi)水庫增加或減少的蓄水量。水庫平衡方程為 (2-1)式中：Q1、Q2-時段Dt始、末的入庫流量，m3/s；q1、q2-時段Dt始、末的出庫流量，m3/s；V1、V2-時段Dt始、末的水庫蓄水量，m3；Dt-計算時段，s，其長短的選擇，應以能較準備地反映洪水過程線的形狀為原則。陡漲陡落的，Dt取短些；反之，取長些。2.5.2 水庫蓄泄方程或水庫蓄瀉曲線水庫通過溢洪道泄洪，其泄流量大小，在溢洪道型式、尺寸一定的情況下，取決于堰頂水頭H，即。對于無閘獲閘門全開的表面式溢洪道，下泄流量可按堰流公式計算；深水式泄洪孔的下泄流量可按有壓管流公式計算。當水庫內(nèi)水面坡降較小，可視為靜水

50、面時，其泄流水頭H只是庫中蓄水量V的函數(shù)，即，故下泄成為蓄水量q的函數(shù)，即 (2-2)或 (2-3)式(2-3)是假設庫水面為水平時的水庫泄流方程。該曲線由靜庫容曲線和泄流計算公式綜合而成。對于狹長的河川使水庫，在通過洪水流量時，由于回水的影響，水面常呈現(xiàn)明顯的坡降。在這種情況下，按靜庫容曲線進行調(diào)洪計算常帶來較大的誤差，因此為了滿足成果精度要求，必須采用動庫容進行調(diào)洪計算。2.5 洪水調(diào)節(jié)計算成果根據(jù)上述調(diào)洪原則，對壩址設計洪水和校核標準洪水分別進行了洪水調(diào)節(jié)計算，本次調(diào)洪計算采用軟件計算，該軟件計算的主要原理是半圖解法。圖2-2 設計洪水位調(diào)洪過程圖2-3 校核洪水位調(diào)洪過程3 壩址、壩型

51、的選擇3.1 主壩壩址選擇3.1.1壩址方案擬定根據(jù) 水庫所在的碧玉溪河下游的地形條件，結合現(xiàn)場踏勘情況和項建階段推薦的下壩址。在芭蕉灣及以上河段，“V”型河谷狹窄，庫盆小，選擇壩址建庫不能滿足水庫工程功能要求；在老鷹巖以下河段，河谷狹窄，兩岸高程底，為淺丘平原開闊地帶，兩岸高程在300m320m“饅頭山”地形，無建壩成庫條件。因此擬在碧玉溪河芭蕉灣以下至老鷹巖河段作為 水庫壩址規(guī)劃河段。該河段長約1.5km，地面高程為290350m，相對高差3060m，屬丘陵區(qū)，該河段河流總體流向NEE向，河道蜿蜒曲折，呈“S”形，河谷較狹窄，枯水期河水面一般寬27m，谷底寬1060m。為了滿足 水庫功能要求，本階段在規(guī)劃壩址河段內(nèi)選擇了白鶴沱壩址（以下稱為上壩址）、老鷹巖壩址（即項目建議書階段推薦下壩址，以下稱為下壩址）二個壩址按同規(guī)模進行研究，經(jīng)技術經(jīng)濟比較，擇優(yōu)選取壩址。上、下壩址相距約0.7km。1）上壩址方案上壩址樞紐由泥巖心墻石渣壩、右岸開敞式溢洪道、右岸放空洞、左、右岸取水洞組成。 泥巖心墻石渣壩該方案擋水建筑物為泥巖心墻石渣壩，壩頂軸線長433.00m，壩頂高程332.10m，防浪墻高1.2m，最大壩高40.90m，壩頂寬度10.0m。正常蓄水位331.00m，設計洪水位330.80m，校核洪水位331.79m。上游壩坡為12.0