6 毕业设计资料红土.docx

1、6 毕业设计资料红土6 工程布置及建筑物6.1 设计依据6.1.1 工程等别及建筑物级别 红土水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州松潘境内的岷江河右岸一级支流小姓沟沟上游梯级开发的第三极，该电站工程的主要任务是发电。红土电站为单一径流引水式电站，电站取水枢纽控制流域面积848.8km2。电站设计引用流量16.5m3/s，设计工作水头177.0m。装机2.4MW（21.2MW），电站由首部枢纽、输水系统、厂区枢纽三大部分组成。根据我国防洪标准（GB50201-94）“水利水电枢纽工程的等级和级别”及行业标准水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）、水电枢纽工程等级划分及设计安全标准（

2、DL51802003）的规定，本工程属等小（1）型工程，主要建筑物按四级设计，次要级临时建筑物按照五级设计。6.1.2 洪水标准根据上述标准，本工程首部枢纽按五十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核；厂区枢纽按三十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核。其首部枢纽及厂区建筑物的洪水标准见表6-1-1。建筑物洪水标准表6-1-1部 位设计洪水校核洪水频率（%）流量（m3/s）频率（%）流量（m3/s）首部枢纽2.0174.20.5236.4厂区枢纽3.0232.92.0316.16.1.3 设计基本资料6.1.3.1 水文（1） 红土水电站坝址处径流特征见表6-1-2。径流特征表表6-1-2项 目单

3、位数 量多年平均流量m3/s11.78（2） 推荐方案特征水位，见表6-1-3。推荐方案特征水位表表6-1-3 单位：m项 目单 位数 量坝前正常水位m2975.00坝前设计洪水位m2975.45坝前校核洪水位m2975.96厂房正常尾水位m2773.306.1.3.2 气象气象特征值统计表表6-1-4项 目单 位数 量多年平均降雨量mm723.2多年平均气温5.9多年平均相对湿度%64多年平均风速m/s1.3多年平均蒸发量mm1127.36.1.3.3 动能参数电站装机容量（台数单机容量） 21.2MW发电引用流量 16.5m3/s工作水头 177m6.1.3.4 地质参数6.1.3.4.1

4、 地震参数工程建设区属强震波及区，经查国家地震部门的潜在地震危害性分析成果，根据建筑抗震设计规范局部修订（2008）及建筑工程抗震设防分类标准（GB502232008）查证，松潘县红土水电站勘察区抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.20g。6.1.3.4.2 地质参数1、坝址区地质参数漂卵砾石夹砂：天然容重r=2122KN/m3；允许承载力R=0.300.35Mpa；变形模量E。=3035 Mpa；泊松比=0.32；允许水力坡降丁允=0.12；抗剪指标f=0.48，C=0；渗透系数K=3050m/d；建议开挖坡比：水上1:1，水下1:1.5。亚粘土夹块碎石：r=

5、1819；R=0.200.22；E。=2022；=0.35。建议开挖坡比：1:11:1.25。风化卸荷基岩： r=24；R=1.01.2；E。=20003000；=0.29； f=0.60，C=0.1；K=510；建议开挖坡比：1:0.501:0.75。2、引水隧洞地质参数漂卵砾石夹砂：r=2122；R=0.300.35；E。=3035；=0.32； f=0.48，C=0；K=2030；坡比：1:1。类围岩：r=25；内摩擦角=32；坚固系数fk=34；E。=56Gpa；=0.30；无压弹抗K。=68Gpa/m；凝聚力C=0.3 。类围岩：r=24；=28；fk=12；E。=0.40.6Gpa

6、；=0.31； K。=13；C=0.1。类围岩；2.1；30；fK1；E00.5103；0.35；K01；C0.1。3、调压井地质参数卸荷松弛基岩：r=24；R=1.01.2；E。=0.40.6 Gpa；砼/岩体抗剪断强度f=0.75，C=0.35；边坡开挖比：1:0.501:0.75。4、压力管线地质参数卸荷松弛基岩：r=24；R=1.01.2；E。=0.40.6 Gpa；砼/岩体抗剪断强度f=0.75，C=0.35；坡比：1:0.25。亚粘土夹块碎石：r=1819；R=0.200.22；E。=2022；=0.35。5、厂区地质参数漂卵砾石夹砂：r=2122；R=0.300.35；E。=30

7、35；=0.32；f=0.48；C=0；K=2030；坡比：1:1。6.1.3.5 枢纽建筑物安全系数枢纽主要建筑物抗滑稳定安全系数见表6-1-5。枢纽主要建筑物抗滑稳定安全系数表表6-1-5 项 目建筑物名称抗滑稳定安全系数荷载组合基本组合特殊组合拦河闸坝k1.201.051.00主厂房k1.251.101.05调压井k1.051.001.006.1.4 主要技术规范1、SL/T17996小型水电站初步设计报告编制规程2、SL2522000水利水电工程等级划分及洪水标准3、DL51802003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准4、DL/T 50571996水工混泥土结构设计规范5、DL507

8、7水工建筑物荷载设计规范6、DL50732000水工建筑物抗震设计规范7、DL/50821998水工建筑物抗冻设计规范8、SL2652001水闸设计规范9、SL2852003水利水电工程进水口设计规范10、SL2692001水利水电工程沉砂池设计规范11、SL/T20597水电站引水渠道及调压井设计规范12、SL2792002水工隧洞设计规范13、SL281水电站压力钢管设计规范14、SL2532000溢洪道设计规范15、SL2662001水电站厂房设计规范16、GBJ1687建筑设计防火规范17、GBJ788建筑地级基础设计规范18、DL5020194防洪标准19、SL10495水利工程水利

9、计算规范20、GB50071-2002小型水力发电工程设计规范21、DLT52152005水工建筑物止水带技术规范22、DLT53532006水电水利工程边坡设计规范23、DL/T 50202007水电工程可行性报告编制规程6.2 闸（坝）址、闸（坝）轴线、引水路线及厂址选择62.1 工程选址红土水电站位于岷江右岸一级支流小姓沟的中上游段。首部枢纽、引水线路、调压井、压力管道、厂址位于岷江右岸一级支流小姓沟左岸。系一高水头引水径流式电站工程。小姓沟口镇江关有成都至松潘的工公路相通，工程建设区距成都339km，距松潘县城约92km，沟内有混凝土路面公路，工程建设区交通较好。6.2.2 闸址、闸轴

10、线选择闸址的选择，根据对小姓河与小姓河左岸一级支流溶凸特沟交汇口上下游一定范围河段现场仔细勘察，交汇口以上，要分别从两条河设取水口取水，先将小姓河水引入溶凸特沟，在从凸特沟取水通过引水隧洞引水发电。交汇口以上约1000.0m范围内，两沟均无较合适地形、地质条件布置取水枢纽，特别是溶凸特沟河道坡降较大，河谷狭窄，而本电站设计引用流量又较大，而无法布置取水，进水建筑物。交汇口下游以下500m范围内进行，从工程地质条件来看，该范围内均具备修建闸址的条件，但只有在距交汇口下游约80m左右左岸隧洞进口位置基岩出露，其余地段无引水隧洞进口位置，覆盖层较厚。因此，推荐坝轴线为交汇口一下约80m处。小姓河由东

11、向西流经坝区，谷底宽为2832m。右岸为约20左右斜坡，上部为315m左右的崩坡积层，为亚粘土夹块碎石；下部为中生界三迭系西康群上统新都桥组（T3x）岩层和漂卵砾石夹砂层，厚度约为1050m，结构疏松，局部具架空现象，不等层分布，透水性强，抗冲刷能力较弱。应将低闸坝基础置于河流冲积之漂卵砾石夹砂层上，其承载能力完全满足低闸坝对地基的要求。左岸为约47左右斜坡、峻坡，表部为0.53m左右的崩坡积层，为亚粘土夹块碎石；下部为中生界三迭系西康群上统新都桥组（T3x）：深灰灰黑色薄板叶片状粉砂质、钙质和少量炭质岩板（或千板岩）为主，间夹少量钙质石英砂岩或凝灰质砂岩。岩层倾向山里，稳定性较好，岩体风化卸

12、荷，裂隙较为发育，结构面以层面为主。谷底堆积物深厚，松散覆盖层厚度至少大于20m，其地层主要为漂卵砾石夹砂。结构较为紧密，透水性强，承载能力较高，完全满足溢流坝对地基的要求。但由于河道变迁及洪枯水力条件的差异，谷底堆积物中可能存在泥砂或砂层透镜体，在坝基开挖中应注意清除，以防止坝体产生差异性变形问题，并做好防渗工程处理措施。根据地层结构及其工程地质性质，建议主要工程地质参数如下：漂卵砾石夹砂：天然容重r=2122KN/m3；允许承载力R=0.300.35Mpa；变形模量E。=3035 Mpa；泊松比=0.32；允许水力坡降丁允=0.12；抗剪指标f=0.48，C=0；渗透系数K=3050m/d

13、；建议开挖坡比：水上1:1，水下1:1.5。亚粘土夹块碎石：r=1819；R=0.200.22；E。=2022；=0.35。建议开挖坡比：1:11:1.25。风化卸荷基岩： r=24；R=1.01.2；E。=20003000；=0.29； f=0.60，C=0.1；K=510；建议开挖坡比：1:0.501:0.75。根据本电站特点结合坝址处地形地质条件，由于取水口处海拔较高，河床较宽阔，水流泥沙含量较大，为保证正常进水，防止取水口结冰，防止大量泥沙进入引水系统，则采用闸坝方案较理想，同时，闸坝相对于全闸而言，运行管理更为方便，故本设计取水口推荐采用闸坝结合方案。6.2.3 引水线路的选择6.2

14、.3.1 引水隧洞引水线路位于岷江右岸一级支流小姓沟左岸中上游段。引水隧洞行进在小姓河右岸山体中，全长17071.74m，洞线所经山体，以中硬岩为主，间夹软质岩，属完整性较好的薄厚层状块状结构岩体，从岩质、岩根据整个隧洞区的岩性、构造、岩体结构、岩体风化卸荷程度等综合因素分析，将洞线围岩划分为三段，现将各段围岩的工程地质条件与评价分述如下：第一段：进口1段（0+000.000+114.0m），长114.0m。接引水渠道入洞，洞体埋深2060m，平距岸坡0100m，进口洞脸边坡稳定，强风化卸荷松弛带厚1020m，岩体为中生界三迭系西康群中统杂谷脑下段（T2z1），主要结构面为层面，面起伏不平，挠

15、曲延展，无其影响围岩稳定的区域断裂存在。020m为强风化卸荷松弛带，围岩自稳条件相对较差，需及时衬砌；2080m自稳条件较好，但因洞轴线与岩层走向小角度相交，局部可能发生掉块、片邦、塌落，需及时支护。整个进口段岩体完整性较差，为薄厚层块状结构，岩体总体上属类围岩，强风化卸荷松弛岩体、软岩揉皱带、裂隙发育密集带及小断裂破碎带属类围岩。建议此段在开挖时采用锚杆锚固洞脸，先将洞门做好，并加固洞脸，自洞口至30m洞段内采用钢筋砼衬砌，其余洞段进行砼衬砌。第二段：中间1段（0+1149+211.00m），长9097.0m。洞体埋深60600m，平距岸坡1002000m，岩体为中生界三迭系西康群中统杂谷脑

16、下段（T2z1），以中硬岩为主，间夹软质岩。主要结构面为层面，面起伏不平，挠曲延层，无其影响围定稳定的区域断裂存在。岩体完整性较好，为薄厚层块状结构，岩体总体上属类围岩，软岩揉皱带、裂隙发育密集带、小断裂破碎带及深切溪沟时属类围岩。本段洞体已远离岸坡风化卸荷带，结构面紧密或闭合，围岩具有一定的自稳能力，洞轴线与岩层走向呈小角度或大角度相交，成洞条件较好。第三段：出口1段（9+211.009+311.39m），长100.39m。洞体埋深2080m，平距岸坡0150m，出口段岩体为中生界三迭系西康群上统侏倭组（T3zh），以中硬岩为主，间夹软质岩。隧洞出口洞脸边坡稳定，基岩裸露。强风化卸荷松弛带厚

17、1020m，以中硬岩为主，间夹软质岩。主要结构面为层面，面起伏不平，挠曲延展，无其影响围岩稳定的区域断裂存在。030m为强风化卸荷松弛带，岩体属类围岩，围岩结构体易产生变形或破坏，发生掉块、片邦、塌落等现象，对局部软弱破碎带亦应紧跟支撑或采取边开挖边衬砌，及时作永久性钢筋砼衬砌。30100m自稳条件相对较好，且洞轴线与岩层走向大角度相交，局部可能发生零星掉块、片邦、塌落等，为薄厚层块状结构，岩体属类围岩，需及时支护，采用砼衬砌。第四段：暗涵1段（9+311.399+346.39m），长35.00m。引水暗涵段，长约35.00m。引水暗涵置于河流冲积层（Q4al）,为漂卵砾石夹砂。结构较为紧密，

18、透水性强，其承载能力满足引水暗涵对地基的要求。第五段：进口2段（9+346.399+447.00m），长100.61m。接暗涵入洞，洞体埋深1050m，平距岸坡060m，进口洞脸边坡稳定，强风化卸荷松弛带厚1020m，岩体为中生界三迭系西康群上统侏倭组（T3zh）。以中硬岩为主，间夹软质岩。主要结构面为层面，面起伏不平，020m为强风化卸荷松弛带，围岩自稳条件相对较差，需及时衬砌；2080m自稳条件较好，整个进口段岩体完整性较差，为薄厚层块状结构，岩体总体上属类围岩，强风化卸荷松弛岩体、软岩揉皱带、裂隙发育密集带及小断裂破碎带属类围岩。第六段：中间2段（9+447.0016+976.21m），

19、长7529.21m。洞体埋深40350m，平距岸坡60900m，岩体为中生界三迭系西康群上统侏倭组（T3zh），以中硬岩为主，间夹软质岩。主要结构面为层面，面起伏不平。岩体完整性较好，为薄厚层块状结构，岩体总体上属类围岩，软岩揉皱带、裂隙发育密集带、小断裂破碎带及深切溪沟时属类围岩。第七段：出口段（16+976.2117+071.74m），长95.53m。洞体埋深1040m，平距岸坡0100m，出口段岩体为中生界三迭系西康群上统罗空松多组（T3l），以中硬岩为主，间夹软质岩。主要结构面为层面。030m为强风化卸荷松弛带，岩体属类围岩，围岩结构体易产生变形或破坏，发生掉块、片邦、塌落等现象，因此

20、，在施工过程中应对隧洞出口采取相应的支护措施，并及时采用钢筋砼衬砌，对局部软弱破碎带亦应紧跟支撑或采取边开挖边衬砌，及时作永久性钢筋砼衬砌。30100m自稳条件相对较好，且洞轴线与岩层走向大角度相交，局部可能发生零星掉块、片邦、塌落等，为薄厚层块状结构，岩体属类围岩，需及时支护，采用砼衬砌。综上所述，引水遂洞穿越区，山体浑厚，地形陡峻，无大的区域性断层发育，隧洞埋深较大，岩体紧密，围岩以围岩类别以III为主，局部类围岩，根据统计分认为，全洞段III约占60%，IV约占25%，V约占15%，隧洞段岩性复杂，岩层相变化大。隧洞进出口和过沟段均涉及弱风化卸荷岩带，地下水活动较为强烈，岩体完整性差，结

21、构松驰，属不稳定围岩，围岩类别为IV、V类。引水线路隧洞工程建议工程地质参数如下：漂卵砾石夹砂：r=2122；R=0.300.35；E。=3035；=0.32； f=0.48，C=0；K=2030；坡比：1:1。类围岩：r=25；内摩擦角=32；坚固系数fk=34；E。=56Gpa；=0.30；无压弹抗K。=68Gpa/m；凝聚力C=0.3 。类围岩：r=24；=28；fk=12；E。=0.40.6Gpa；=0.31； K。=13；C=0.1。类围岩；2.1；30；fK1；E00.5103；0.35；K01；C0.1。6.2.3.2 压力管线根据厂区的布置方案，选择了两条压力管线，分别是与上厂

22、址对应的上管线方案和与下厂址对应的下管线方案，在地质条件以及可利用水头基本相同的情况下，下管线方案比下管线方案主管长450.3m，从投资上，上管线方案明显优越很多，故本阶段推荐上管线方案。6.2.4 厂址选择红土水电站厂址研究河段为已建成的小姓河水电站坝址上游小姓河左岸1.11.8km范围，地面高程2770.502776.50m，相对高差56.2m，河面宽度4048m。研究河段河谷两岸山体雄厚，无较大冲沟发育，河岸呈斜坡或缓坡。厂区出露深灰灰黑色薄板叶片状粉砂质、钙质和少量炭质岩板；厂房部位覆盖层为耕作土，厚度0.51.0m；下层为漂卵砾石夹砂层，漂卵砾石层内可能有泥砂或砂层等软弱夹层或透镜体

23、，存在不均匀变形问题。结构较复杂。厂址区物理地质作用较为强烈复杂，厂房区后坡岩体风化、卸荷作用较强烈；物理地质现象主要表现为岸坡松弛卸荷、崩塌及滑坡与泥石流。经现场踏勘，综合考虑地形、地质、水能利用、水工建筑物布置和施工等方面条件，本阶段在小姓河左岸拟定了上、下厂址进行比选，上厂址在小姓河电站取水枢纽上游约1.8km处小姓河红土乡左岸的一级阶地上，阶地地形较为平坦，阶地长80m左右，宽为4045m，地面高程2776.002776.50m，河漫滩地面高于河床约2.302.80m，不受小姓水电站库水位影响，利于厂址布置。下厂址方案位于小姓水电站坝址上游岷江一级支流小姓河约550m左右处的小姓河红土

24、乡左岸的一级阶地上，阶地地形较为平坦，阶地长150m左右，宽为4248m，阶地地面高程2770.502771.20m，阶地地面高于河床约3.504.00m，受小姓水电站库水位影响较大，利于厂址布置。两厂址均建基于漂卵石层上， 下厂址比上厂址虽然可多利用3米水头，但开挖方量较上厂址大，压力管道管线较上厂址长450.3m，经济上明显不合理。综上所述，故推荐上厂址方案。6.2.5 工程总体布置红土水电站由首部枢纽、输水系统、厂区枢纽三大部分组成。其中引水建筑物由进水口、引水隧洞、溢流支洞及溢水道、调压井、压力管道组成；厂区枢纽包括发电厂房、升压站、尾水渠、生活区及防护工程等。首部枢纽工程位于溶凸特沟

25、与小姓沟交汇口以下约处下游约70m左右的小姓沟上。首部枢纽由建筑物由拦河闸坝及左岸进水闸两大部分组成，正常蓄水位2975.00m，拦河闸坝全长29.6m。电站在拦河闸坝左岸设一孔进水闸，闸后直接接无压引水隧洞。电站设计引用流量16.5m3/s，主隧洞全长17071.74m，隧洞末端接调压井。调压井后接压力管道，引水至红土乡上游左岸河滩地上建地面厂房发电，电站设计工作水头177.00m，装机2.4Mw，尾水注入小姓沟。根据选定的坝址、坝轴线、引水线路及厂址，确定工程总体布置方案如图红电（初）水总01。6.3 取水枢纽6.3.1 取水枢纽型式选择取水口处对水位控制要求比较严格，地形条件较差，采用底

26、格栏栅坝，水头损失大，洪水位高，引水水流泥沙问题不好解决，因此本阶段只进行全闸方案和闸坝方案的比较，并进行优选。（1）闸坝方案在选择闸（坝）址处右岸设置一段溢流重力坝，坝段长10.5m，溢流堰顶高程2975.00m，与正常蓄水位相同。最大坝高5.5m在左岸紧靠溢流重力坝布置泄洪冲砂闸段，共三孔，两孔泄洪闸，紧靠右岸进水闸一孔为冲砂闸。泄洪闸闸孔宽高4.53.5m，采用平面钢质闸门，闸底板高程2971.50m，闸墩顶部高程2976.50m。冲砂闸闸孔宽高3.54.0m，采用平面钢质闸门，闸底板高程2971.00m，闸墩顶部高程2976.50m。在右岸紧靠冲砂闸上游设一孔进水闸，闸孔宽高3.53.

27、5m，底板高程2971.50m，闸墩顶部高程2976.50m。为防止粗颗粒泥沙进入引水系统，在冲砂闸与泄洪闸之间设置拦砂坎，拦砂坎顶部高程2973.70m。，比泄洪闸底板高程高出2.2m，可以直接将绝大部分泥沙拦截在主河道内，通过泄洪闸排往下游。拦砂坎与冲砂闸、进水闸之间形成较宽水面，可以进一步将水流中泥沙沉积下来，保证进水对泥沙的要求在闸坝前前设20.0m长、厚0.6m的C20砼铺盖；在闸（坝）后设20.0m长厚0.70m的C25砼护坦，护坦下设反滤层，护坦上设排水孔，护坦末端设抛石防冲槽。闸坝下泄水流均采用远趋水跃消能。（2）全闸方案在选择闸址处布置三孔泄洪冲砂闸，闸孔宽高4.53.5m。

28、采用平面钢质闸门。闸底板高程2971.50m，闸墩顶部高程2976.50m。左岸紧靠进水闸设置一孔冲沙闸，闸孔宽高3.54.0m，闸底板高程2971.00m，闸墩顶部高程2976.50m。闸室段全长25.40m。在右岸设置一段6.0m长挡水坝段连接闸室段及岸坡，以防止侧向绕渗，坝顶高程2976.5m，底部高程2970.0m，坝高6.5m在左岸紧靠拦河闸上游设一孔进水闸，闸孔宽高3.53.5m，采用平面钢质闸门，底板高程2971.50m。在进水闸前设置拦砂坎，拦砂坎顶部高程2973.60m。进水闸后直接接无压引水隧洞。在闸前前设20.0m长、厚0.5m的C20砼铺盖；在闸后设20.0m长厚0.7

29、m的C25砼护坦，护坦下设反滤层，护坦上设排水孔，护坦末端设抛石防冲槽。闸坝下泄水流均采用远趋水跃消能。（3）方案比较由于本级电站取水口高程较高，闸址处地形、地质条件相对较差。闸坝方案能较好的满足闸（坝）前水位、控制泥沙及满足泄洪的要求，同时，造价相对全闸方案略低，并且运行管理也比较方便。根据综合比较，本阶段设计推荐采用闸坝方案。6.3.2 拦河闸坝6.3.2.1 结构布置和材料在选择闸（坝）址处右岸设置一段溢流重力坝，坝段长10.5m，溢流堰顶高程2975.00m，与正常蓄水位相同。最大坝高5.5m。坝体内部采用C20埋石砼，溢流面采用C25砼。在左岸紧靠溢流重力坝泄洪冲砂闸段，共三孔，两孔

30、泄洪闸，紧靠右岸进水闸一孔为冲砂闸，闸室结构均采用C25钢筋砼。泄洪闸闸孔宽高4.53.5m，采用平面钢质闸门，卷扬式启闭机控制。闸底板高程2971.50m，闸墩顶部高程2976.50m。冲砂闸闸孔宽高3.54.0m，采用平面钢质闸门，卷扬式启闭机控制。闸底板高程2971.00m，闸墩顶部高程2976.50m。在右岸紧靠冲砂闸上游设一孔进水闸，闸孔宽高3.53.5m，卷扬式启闭机控制。底板高程2971.50m，闸墩顶部高程2976.50m，进水闸后直接接无压引水隧洞。为防止粗颗粒泥沙进入引水系统，在冲砂闸与泄洪闸之间设置C20埋石砼拦砂坎，拦砂坎顶部高程2973.70m，比泄洪闸底板高程高出2.2m，可以直接将绝大部分泥沙拦截在主河道内，通过泄洪闸排往下游。拦砂坎与冲砂闸、进水闸之间形成较宽水面，可以进一步将水流中泥沙沉积下来，保证进水对泥沙的要求在闸坝前前设20.0m长、厚0.6m的C20砼铺盖；在闸（坝）后设20.0m长厚0.70m的C25砼护坦，护坦下设反滤层，护坦上设排水