南盘江工程概况.docx
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南盘江工程概况
南盘江-工程概况
前言
土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。
当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝，以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。
土石坝是历史最为悠久的一种坝型。
也是世界坝工建设中应用最为广泛、发展最快的一种坝型。
土石坝按坝高分为：
低坝、中坝和高坝。
按其施工方法分为：
碾压式土石坝；冲填式土石坝；水中填土坝和定向爆破堆石坝等。
碾压式土石坝是应用最为广泛的一种坝型。
按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类，碾压式土石坝有以下几种主要类型：
1、均质坝：
坝体断面分防渗体和坝壳，基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成。
2、土质防渗体分区坝:
即用透水性较大的土料作坝的主体，用透水性极小的黏土作防渗体的坝，包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝。
防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙坝；防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝，是高、中坝中最常用的坝型。
3、非土料防渗体坝:
防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料建成的坝，按其位置也可分为心墙坝和面板坝。
南盘江某水电站位于云南省丘北县、弥勒县、开远市三县（市）交界处，属于南盘江干流糯租至大桥河段规划的第九级水电站。
电站的开发任务为以发电为主，兼顾防洪。
水库土坝枢纽工程设计任务书、水文地质资料及其他相关原始资料是坝体设计的依据，必须全面了解设计任务，熟悉该河流的一般自然地理条件、坝址附近的水文和气象特性、枢纽及水库的地形、地质条件、当地材料、对外交通及有关规划设计的基本数据，只有在熟悉基本资料的基础上才能正确地选择建筑物的类型，进行枢纽布置、建筑物设计及施工组织设计。
通过对资料的了解和分析，初步掌握原始资料中对设计和施工有较大影响的主要因素和关键问题，为以后设计工作的进行打下良好的基础。
本次设计内容：
1、坝型选择；2、枢纽布置；3、挡水建筑物设计：
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；4、泄水建筑物设计：
溢洪道、导流洞设计，以水利计算为主；5、灌溉发电洞及枢纽电站。
第一章基本资料
1、工程概况
南盘江为珠江主源，发源于曲靖市乌蒙山脉的马雄山南麓，源头高程为2444m，南盘江河段长914km，在云南省境内长677km，出境地高程720m，省境内落差1724m。
南盘江某水电站位于云南省丘北县、弥勒县、开远市三县（市）交界处，属于南盘江干流糯租至大桥河段规划的第九级水电站。
电站的开发任务为以发电为主，兼顾防洪。
大桥水电站的开发任务为单一水电开发，采用的开发方式为河床式，厂坝结合布置。
电站装机容量90MW，水库总库容6294.10万m3。
正常蓄水位为1001m，基本同意汛期排沙水位均取996m，设计洪水位996.52m，校核洪水位1001.40m。
流域地势与地貌特征，南盘江流域四周为群山环绕，流域北部的乌蒙山余脉马雄山为南、北盘江分水岭，海拔2200m；西部和西北部有乌蒙山和梁王山与金沙江支流牛栏江和普渡河分界，最高分水岭梁王山主峰海拔2820m；南部及西南部有哀牢山与红河水系相隔，其分水岭在个旧老厂一带，海拔2660m；东部以金钟山与郁江接壤，分水岭海拔2000m左右。
整个地势自西北向东南倾斜，流域内最高点2820m与流域内最低点297m（双江口）相差达2523m。
2、水文气象
2.1流域概况
南盘江属珠江水系，是珠江主源，流域地处云贵高原西部，跨云南、贵州、广西三省（自治区），发源于云南省沾益县马雄山南麓，由北向南流经沾益、曲靖、陆良折转西到宜良又转南到开远，然后向东和东北方向进入峡谷，经师宗、罗平县境与支流黄泥河汇合后出云南省境，再沿黔、桂边境至贵州省蔗香（即双江口）与北盘江交汇。
云南省境内南盘江径流面积43342km2、主河长约677km。
天然情况下坝址断面控制流域面积25029km2，多年平均流量175m3/s。
2.2水文资料
（1）水库水位-库容曲线
根据水库地形图测量资料，计算出水库水位-库容关系见表2.1和图2.2。
（3）设计洪水
大桥电站不同频率设计洪峰流量成果见表2.2。
表2.2设计洪峰流量成果单位:
m3/s
断频率
0.1%
0.2%
0.5%
1%
2%
3.33%
5%
10%
20%
大桥电站
8420
7560
6400
5550
4700
4090
3610
2810
2050
表2.3苗家坝坝址洪水过程线单位:
m3/s
时间/h
流量m3/s
p=0.1%
p=0.2%
p=0.5%
1
858
589
619
2
854
586
614
3
850
582
608
4
846
579
603
5
842
576
598
6
838
643
593
7
834
666
593
8
830
694
588
9
990
742
515
10
1023
768
546
11
1090
816
572
12
1172
819
624
13
1378
861
728
14
2138
1197
1212
15
4705
3264
3120
16
5489
3808
3858
17
6191
4288
4368
18
8420
7560
6400
19
6191
4288
4368
20
5035
3488
3536
21
4168
2893
2933
22
3657
2538
2574
23
3099
2150
2179
24
2662
1846
1872
25
2253
1565
1586
26
1989
1382
1399
27
1696
1178
1196
28
1461
1014
1024
29
1288
893
910
30
1172
813
832
31
1081
752
764
32
995
691
728
33
966
669
702
34
937
650
676
35
908
630
655
36
887
611
645
37
875
602
629
38
867
598
624
39
863
592
624
图2.2洪水过程线
2.2气象
流域属亚热带季风气候区，拟建电站位于开远、丘北、弥勒县（市）的交界地带。
开远气象站多年平均气温20.6℃、极端最高气温38.2℃、极端最低-2.5℃、多年平均降水量787mm、多年平均蒸发量（φ20蒸发皿）1968mm、多年平均相对湿度70.6％。
3、工程地质
3.1坝址区工程地质条件
坝址区所在地貌属于构造侵蚀中低山地貌，左右岸山顶高程为1449～1512m，河床高程为965.5～966.5m，相对高差约480～550m，枢纽区南盘江流向大致S-N向转NW向，河床坡降为1‰左右，河谷呈“U”字形，河道不顺直。
枢纽区右岸发育有一级阶地，自然河床宽度76～95m，河水面宽度56～90m。
左岸地形较完整，右岸地形破碎，右岸冲沟相对较发育，两岸地形不对称，自然坡度30°～40°，局部地段较陡。
分布地层为第四系（Q）及三迭系法郎组上段下部（T2fb-1）粉细砂岩、石英砂岩夹页岩。
坝址区紧密褶皱构造发育，向斜构造发育5个、背斜构造4个，集中发育于坝轴线左岸及下游，褶皱轴线与南盘江斜交，夹角达到75°左右，枢纽区属横向河谷。
发育较大的断层主要有发F1、F2、f1、f2共四条小断层，均属区域构造之次级断层，其中F1断层规模较大，断层影响带宽度5～8m。
坝址区节理裂隙较发育。
不良物理地质现象发育，主要表现为岩体风化、冲沟、卸荷和崩塌。
左右岸坡覆盖层岩性为碎石土夹块石，厚度2.0～5.0m。
左岸坡面无不利结构面组合出现，岸坡卸荷裂隙不发育。
左坝肩、左岸坡基本稳定。
右岸坡裂隙发育，卸荷张开明显，结构面多泥质半充填。
右坝肩、右岸坡稳定性差，但卸荷带下部岩体稳定性较好。
坝基上部松散层为5m～22m，开挖中受地下水的作用，边坡组成松散，自稳能力差，上部段砂卵砾石、粉砂会产生坍塌破坏，总体基坑松散层边坡稳定性差，会产生大规模的坍塌。
基岩段稳定性较好，不会产生大规模的坍塌或滑动破坏。
坝基表层第四系松散层强度低，压缩性大，存在压缩变形问题。
弱风化细砂岩、粉砂岩[R]=3～5MPa，承载力能基本满足重力坝基础的压缩要求，因此重力坝基础不会产生压缩变形及不均匀沉陷问题。
河床发育第四系洪冲积（Qpal）层堆积较密实，基本不存在地震液化可能性。
右岸出露一级阶地洪冲积层（Ⅰ-Qpal）上部为粉砂，下部卵砾石夹粉细砂，透水性强,第四系一级阶地洪冲积层存在地震液化可能性。
坝基为弱风化岩体，岩层层面陡倾，岩体抗剪断强度较高，岩体工程地质分类为Ⅲ2B类，为横向河谷。
左岸层间挤压带发育、无不利结构面组合；河床层面不存在不利坝基的软弱结构面，向坝后下游不具备临空滑动条件；因此左岸、河床坝基抗滑基本稳定。
右岸层间挤压带发育，F1断层带从右岸坝基上部通过，总体陡倾向右岸山内偏上游。
右岸坝基F1断层带浅层抗滑不稳定，通过坝基处理，可满足抗滑稳定要求。
而深层因软弱结构面组合向河床及下游方向不具备临空条件，右岸坝基卸荷带下部抗滑基本稳定。
河床强～弱风化岩体透水性中等～弱，结构面较发育，但抗渗透变形能力强，基本不存在渗透变形破坏。
3.2建筑材料
（1）石料场
料场位于枢纽上游约8公里右岸一级支流小河两侧山坡，有至文山老公路至料场边。
小河枯季流量较小，估计流量5～10L/s；汛期有洪水，流量较大，小河左右两岸分为左岸①区及右岸②区两区，①区储量285.28×104m3，剥采比0.20%；②区118.09×104m3，剥采比0.21%。
料场主要岩性为三叠系下统永宁镇组（T1y）弱风化灰岩夹泥质灰岩。
（2）天然砂砾料
料场主要有两处,一处位于枢纽区上游约1800m的右岸，区储量为15×104m3，另一处位于上游约7000m的右岸,区储量为15×104m3。
均有公路至料场边。
料场大部份枯水期开采，汛期被洪水淹没。
枯水期开采大多为水下开采。
料场主要岩性为第四系杂色砂卵砾石。
（3）围堰防渗土料
小江口防渗土料场位于小江口村附近山坡上，分布高程1100m～1200m，高差约100m。
直线距坝址区约3.0km，运输距离约6km。
开采土料为第四系残坡层积（Qedl），岩性为褐红、黄红色砂质粘土夹碎块石，中密至密实，湿，手可捏团，掷地能分散，碎块石含量一般10%～20%，全至弱风化，成分以砂岩为主，厚2m～7m，最厚大于7m。
有用层平均厚约3m。
有用储量10万m3,剥离量2万m3。
第二章枢纽布置
根据所给资料，选择大坝型式，还应根据地形、地质、建筑材料、工程量以及施工条件等方面综合考虑确定坝型。
由基本资料可知，库区土料丰富，料场距坝址较近，运输条件良好。
施工简便，地质条件合理，造价低。
通过以上几方面的综合分析比较，所以选用土石坝方案。
大坝坝型宜采用土石坝。
根据防渗结构的类型，常见土石坝型式有：
心墙土石坝、斜墙土石坝、面板堆石坝、均质坝等，我拟采用均质坝。
其理由是：
1、海拔较高覆盖层较深，交通不方便，不宜修建混凝土坝；2、坝址上、下游有丰富的宜做坝壳和防渗体的砂砾料和壤土，宜采用土石坝；3、坝址地基覆盖层较厚，渗透性很高。
综合考虑，最终确定采用碾压式均质坝。
第三章水文水利计算
1工程等级、建筑物级别及防洪标准确定
根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》以及该工程的一些指标确定工程规模如下：
根据水库总库容6294.10万m3，在0.1~1亿m3间，属Ⅲ等工程；根据电站装机电站装机容量90MW，在30~5万KW间，属Ⅲ等工程。
所以选定设计洪水重现期为100年，校核洪水重现期为1000年。
2调洪计算
2.1确定校核，设计洪水过程线
由于本次没有100年一遇的洪水来水过程线，有其最大洪量，采用同倍比放大法得到设计洪水来水过程线，基本资料已经给出校核洪水过程线；并将其与校核洪水来水过程线绘制在下图。
设计洪水放大系数：
=
表2-4设计与校核洪水过程时刻表
图2.1.3设计，校核频率洪水过程线
2.2泄流方案的拟定：
（1）泄流方式：
采用河岸式溢洪道；
（2）初步拟定三种方案：
1）堰顶高程：
988m，总宽：
80m（4x20m）；
2）堰顶高程：
987m总宽：
80m（4x20m）；
3）堰顶高程：
985m总宽：
60m（3x20m）
（3）下泄流量确定：
堰顶溢流公式：
式中：
q——通过溢流孔口的下泄流量，m3/s；
n——溢流孔孔口数；
b——溢流孔单孔净宽为20.8m；
g——重力加速度，9.81m/s2；
ε——侧收缩系数,取0.90-0.95；本设计取0.90；
m——流量系数与堰顶形式有关，取0.45-0.50，本设计取0.48；
H0——堰顶水头。
2.3采用试算法对三种方案进行比较：
表2-5调洪演算一（方案一：
设计工况）
时段序号
时段长dt（h）
来水流量Q（m3/s）
平均流量Qp（m3/s）
来水量Qp*dt（万m3）
调洪下泄流量q（m3/s）
下泄平均流量qp（m3/s）
下泄水量qp*dt（万m3）
总库容V总（万m3）
水库水位（m）
3370
991
1.00
1.00
536.79
268.39
96.62
641.06
320.53
115.39
3351.23
990.93
2.00
1.00
532.45
534.62
192.46
601.15
621.11
223.60
3320.10
990.82
3.00
1.00
527.25
529.85
190.75
574.42
587.79
211.60
3299.24
990.74
4.00
1.00
522.91
525.08
189.03
555.93
565.18
203.46
3284.81
990.68
5.00
1.00
518.58
520.75
187.47
542.74
549.34
197.76
3274.52
990.65
6.00
1.00
514.24
516.41
185.91
532.86
537.80
193.61
3266.82
990.62
7.00
1.00
514.24
514.24
185.13
525.88
529.37
190.57
3261.37
990.60
8.00
1.00
509.91
512.07
184.35
520.71
523.30
188.39
3257.33
990.58
9.00
1.00
446.60
478.25
172.17
504.79
512.75
184.59
3244.91
990.54
10.00
1.00
473.48
460.04
165.62
488.02
496.41
178.71
3231.82
990.49
11.00
1.00
496.03
484.76
174.51
486.79
487.41
175.47
3230.87
990.48
12.00
1.00
541.13
518.58
186.69
498.71
492.75
177.39
3240.17
990.52
13.00
1.00
631.31
586.22
211.04
531.52
515.12
185.44
3265.76
990.61
14.00
1.00
1051.03
841.17
302.82
647.61
589.57
212.24
3356.34
990.95
15.00
1.00
2705.63
1878.33
676.20
1130.30
888.96
320.02
3712.52
992.27
16.00
1.00
3345.61
3025.62
1089.22
1988.50
1559.40
561.38
4240.35
994.22
17.00
1.00
3787.88
3566.74
1284.03
2787.02
2387.76
859.59
4664.79
995.80
18.00
1.00
5550.00
4668.94
1680.82
3818.26
3302.64
1188.95
5156.65
997.62
19.00
1.00
3787.88
4668.94
1680.82
4308.68
4063.47
1462.85
5374.62
998.42
20.00
1.00
3066.38
3427.13
1233.77
3800.62
4054.65
1459.67
5148.71
997.59
21.00
1.00
2543.46
2804.92
1009.77
3245.90
3523.26
1268.37
4890.11
996.63
22.00
1.00
2232.14
2387.80
859.61
2785.57
3015.74
1085.66
4664.05
995.79
23.00
1.00
1889.60
2060.87
741.91
2410.27
2597.92
935.25
4470.72
995.08
24.00
1.00
1623.38
1756.49
632.34
2084.01
2247.14
808.97
4294.08
994.42
25.00
1.00
1375.36
1499.37
539.77
1803.09
1943.55
699.68
4134.18
993.83
26.00
1.00
1213.20
1294.28
465.94
1567.10
1685.10
606.63
3993.48
993.31
27.00
1.00
1037.16
1125.18
405.06
1369.14
1468.12
528.52
3870.02
992.85
28.00
1.00
888.00
962.58
346.53
1193.08
1281.11
461.20
3755.35
992.43
29.00
1.00
789.14
838.57
301.89
1045.07
1119.08
402.87
3654.37
992.05
30.00
1.00
721.50
755.32
271.92
928.95
987.01
355.32
3570.96
991.74
31.00
1.00
662.53
692.02
249.13
835.02
881.99
317.51
3502.57
991.49
32.00
1.00
631.31
646.92
232.89
764.51
799.77
287.92
3447.55
991.29
33.00
1.00
608.77
620.04
223.21
710.34
737.43
265.47
3405.29
991.13
34.00
1.00
586.22
597.49
215.10
668.03
689.19
248.11
3372.28
991.01
35.00
1.00
568.01
577.11
207.76
633.95
650.99
234.36
3345.68
990.91
36.00
1.00
559.34
563.67
202.92
607.60
620.78
223.48
3325.13
990.83
37.00
1.00
545.46
552.40
198.86
586.91
597.26
215.01
3308.98
990.77
38.00
1.00
541.13
543.29
195.59
570.55
578.73
208.34
3296.22
990.73
39.00
1.00
541.13
541.13
194.81
559.52
565.04
203.41
3287.61
990.69
由上表可知最大下泄流量出现在时刻19，最大泄量4308.68
，小于同流域允许的最大安全泄量，
998.42m。
表2-6调洪演算二（方案一：
校核工况）
时段序号
时段长dt（h）
来水流量Q（m3/s）
平均流量Qp（m3/s）
来水量Qp*dt（万m3）
调洪下泄流量q（m3/s）
下泄平均流量qp（m3/s）
下泄水量qp*dt（万m3）
总库容V总（万m3）
水库水位（m）
3370
991
1.00
1.00
858.00
429.00
154.44
701.27
350.64
126.23
3398.21
991.10
2.00
1.00
854.00
856.00
308.16
759.28
730.28
262.90
3443.47
991.27
3.00
1.00
850.00
852.00
306.72
794.04
776.66
279.60
3470.59
991.37
4.00
1.00
846.00
848.00
305.28
814.27
804.16
289.50
3486.38
991.43
5.00
1.00
842.00
844.00
303.84
825.42
819.85
295.14
3495.07
991.46
6.00
1.00
838.00
840.00
302.40
830.88
828.15
298.13
3499.34
991.48
7.00
1.00
834.00
836.00
300.96
832.80
831.84
299.46
3500.84
991.48
8.00
1.00
830.00
832.00
299.52
832.50
832.65
299.75
3500.60
991.48
9.00
1.00
990.00
910.00
327.60
862.95
847.73
305.18
3523.02
991.57
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