E江水利枢纽工程建设设计说明书计算书文档.docx
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E江水利枢纽工程建设设计说明书计算书文档
1工程概况
1.1工程概况
E江位于我国西南地区，流向自东向西北，全长约122km，流域集雨面积2558km2，最大年降水量为1213mm，最小年降水量617mm，多年平均降水量为905mm。
正常蓄水位2821.4m,死水位2796.0m，正常蓄水位时，水库面积为15.6km2。
根据E江河流规划，拟建一水电站，坝址以上集雨面积780km2，设计装机24MW，多年平均发电量为1.05亿度，三台机满载时的流量44.1m3/s，尾水位2752.2m。
增加保灌面积10万亩，可减轻洪水对下游两岸的威胁，安全泄量应控制在Q<900m3/s以内。
本工程同时兼有发电、灌溉、防洪、渔业等综合利用。
1.1.1发电
水电站装机容量为24MW，多年平均发电量为1.05亿度。
电站装机3台8MW机组。
正常蓄水位2821.4m，死水位2796.0m，三台机满载时的流量44.1m3/s，尾水位2752.2m。
厂房型式为引水式厂房，厂房面积尺寸为32m×13m，发电机层高程：
2760m，尾水管度高程：
2748m，厂房顶高程：
2772m。
副厂房平面尺寸36m×6m。
开关站尺寸为30m×20m。
1.1.2灌溉
工程建成后将增加保灌面积10万亩。
1.1.3防洪
为了减轻洪水对下游城镇、厂房和农村的威胁，根据防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为900m3/s。
1.1.4渔业
正常蓄水位时，水库面积为15.16km2，为发展养鱼及其水产养殖创造了有利条件。
1.1.5其它
引水隧洞进口底高程2789m，出口高程2752.3m；引水隧洞直径4m，压力钢管直径2.3m，调压井直径12.0m；放空洞直径2.5m，可放空库水位至2770.00m。
1.2设计任务简述
（1）根据防洪要求，对水库进行洪水调节计算，确定坝顶高程及泄水建筑物尺寸。
（2）通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽组成建筑物的形式、轮廓尺寸及水利枢纽布景方案。
（3）详细做出大坝设计，通过比较，确定坝的基本剖面与轮廓尺寸，拟定地基处理方案与坝身构造，进行水力、静力计算。
（4）对泄洪隧洞进行设计；选择建筑物的形式与轮廓尺寸，确定布置方案；拟定细部构造，进行水力、静力计算。
1.3工程特性表
表1-1工程特性表
序号
项目名称
单位
数值
备注
一
水文特性
1
坝址以上流域面积
km2
780
2
多年平均流量
m3/s
3
代表性流量
4
P=0.05%洪峰流量
m3/s
2320
5
P=1%洪峰流量
m3/s
1680
6
P=2%洪峰流量
m3/s
1420
7
P=10%洪峰流量
m3/s
1040
8
多年平均含沙量
kg/m3
0.5
二
水库特性
1
校核洪水位（P=0.05%）
m
2824.16
2
设计洪水位（P=1%）
m
2822.99
3
正常蓄水位
m
2821.4
4
汛期限制水位
2821.4
5
死水位
2796.0
6
库容系数
%
7
设计洪水位时最大下泄流量
m3/s
584
8
校核洪水位时最大下泄流量
m3/s
687
三
水能特性及电站指标
1
电站下游最高尾水位
m
2755.18
2
电站下游正常尾水位
m
2752.2
3
电站最大水头
m
4
电站平均水头
m
5
电站最小水头
m
6
装机容量
MW
24
7
电站设计流量
m3/s
44.1
8
多年平均发电量
亿千瓦时
1.05
9
装机利用小时
小时
4375
续上表工程特性表
分类
项目名称
单位
数值
备注
四
淹没指标
1
淹没耕地
亩
2
迁移人口
人
3
房屋
间
五
主要建筑物
1
大坝
坝型：
粘土斜心墙坝
坝顶高程
m
2826.7
最大坝高
m
79
坝顶长度
m
444.2
风浪墙高
m
1．2
2
泄洪方式：
隧洞泄洪
隧洞型式
城门洞型
进口堰顶高程
m
2812
隧洞断面（进口）
m2
8×15.09
隧洞断面（中部）
m2
8×11
长度
m
3
厂房
地面式
主厂房面积
m2
32×13
副厂房
m2
36×6
4
升压站
m2
30×20
六
水电站主要设备
1
水轮机
台
3
单机容量
kw
8421
2
发电机
台
3
单机容量
kw
8000
3
主变压器
2设计基本资料
2.1流域概况
E江位于我国西南地区，流向自东向西北，全长约122km，流域面积2558km2，在坝址以上流域面积为780km2。
本流域大部分为山岭地带，山脉和盆地相互交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区性河流。
地表大部分为松软沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流含沙量较大，冲积层较厚，两岸有崩塌现象。
本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少。
全区农田面积占总面积的20%，林木面积约占全区面积的30%，其种类有松、杉等，其余为荒山及草皮覆盖。
2.2气候特性
2.2.1气温
年平均气温约为12.8℃，最高气温为30.5℃，发生在7月份，最低气温-53℃，发生在1月份。
月平均气温统计表见表2，各月平均温度日数见表3。
表2-1月平均气温统计表（℃）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
平均
4.8
8.3
11.2
14.8
16.3
18.0
18.8
18.3
16.0
12.4
8.6
5.9
12.8
表2-2平均温度日数
月份
日数
平均温度
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
＜0℃
6
1.2
0.3
0
0
0
0
0
0
0
0
3.1
0℃～30℃
25
26.8
30.7
30
31
30
31
31
30
31
30
27.9
＞30℃
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2.2.2湿度
本区域气候特征是冬干夏湿，每年11月至次年4月特别干燥，其相对湿度在51%～73%之间，夏季因降雨日数较多，相对湿度随之增大，一般变化范围为67～86%。
2.2.3降水量
最大年降水量可达1213mm，最小为617mm，多年平均降水量为905mm，各月降雨天数见表4。
表2-3各月降雨日数统计表
月份
日数
平均
降雨量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
<5mm
2.6
2.4
4.3
4.2
7.0
8.6
11.5
8.5
9.6
9.5
4.8
4.3
5～10mm
0.3
0.2
.2
1.4
2.0
2.4
2.7
2.7
2.6
2.4
0.8
0.1
10～30mm
0.1
0.1
0.7
0.5
2.3
4.6
4.9
3.8
2.2
1.3
0.6
0.1
>30mm
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2.2.4风力及风向
一般1～4月份风力较大，实测最大风速为19.1m/s，相当于8级风力，风向为西北偏西。
水库吹程为15km。
2.3水文特性
E江径流的主要来源为降水，在此山区流域内无湖泊调节径流。
根据实测短期水文气象资料研究，一般是每年五月底至六月初河水开始上涨，汛期开始，至十月以后洪水下降，则枯水期开始，直到次年五月。
E江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦，具有山区河流的特性，实测最大流量为700m3/s，而最小流量为0.5m3/s。
2.3.1年日常径流
坝址附近水文站有实测资料8年，参考临近测站水文记录，经延长后有22年水文列，多年平均流量为17m3/s。
2.3.2洪峰流量
经频率分析，求得不同频率的洪峰流量见表5，各月不同频率洪峰流量见表6。
表2-4不同频率洪峰流量表（m3/s）
频率
0.05%
1%
2%
5%
10%
流量（m3/s）
2320
1680
1420
1180
1040
表2-5各月不同频率洪峰流量（m3/s）
月
频率
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1%
46
19
12
19
600
1240
1550
1210
670
390
23
37
2%
36
17
11
15
530
1120
1360
1090
600
310
23
33
5%
23
14
9
11
420
850
1100
830
480
250
16
28
10%
19
11
7
9
370
760
980
720
410
210
15
23
2.3.3固体径流
E江为山区性河流，含沙量大小均随降水强度及降水量的大小而变化，平均含沙量达0.5kg/m3。
枯水极少，河水清澈见底，初步估算30年后坝前淤积高程为2765m。
2.4工程地质
2.4.1水库地质
库区内出露的地层有石灰岩、玄武岩、火山角砾岩与凝灰岩等。
经地质勘探认为库区渗漏问题不大。
但水库蓄水后，两岸的坡积与残积等物质的坍岸是不可避免的，经过勘测，估计可能坍方量约为300万m3。
2.4.2坝址地质
坝址位于E江中游地段的峡谷地带，河床比较平缓，坡降不太大，两边高山耸立，构成高山深谷的地貌特征。
坝址区地层以玄武岩为主，间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿构，对其岩性分述如下：
（1）玄武岩：
一般为深灰色、灰色，含有多量气孔，为绿泥石、石英等充填，成为杏仁状构造，并间或有方解石脉，石英脉等贯穿其中，这些小脉都是后来沿裂隙充填进来的。
坚硬玄武岩应为不透水层。
但因节理裂缝较发育，透水性也会随之增加，其矿物成份为普通辉石、检长石，副成份为绿泥石、石英、方解石等。
由于玄武岩成份不甚一致，风化程度不同，力学性质亦不同。
可分为坚硬玄武岩、多孔玄武岩、破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和全风化玄武岩，其物理力学性质见表7、表8。
渗透性：
经试验得出k值为4.14～7.36米/昼夜。
表2-6坝基岩石物理力学试验表
岩石名称
比重
Gs
容重γ
kn/m3
建议采用抗压强度Mpa
半风化玄武岩
3.01
29.6
50
破碎玄武岩
2.95
29.2
50～60
火山角砾岩
2.90
28.7
35～120
软弱玄武岩
2.85
27.0
10～20
坚硬玄武岩
2.96
29.2
100～160
多气孔玄武岩
2.85
27.8
70～180
表2-7全风化玄武岩物理力学试验表
天然含水量w%
干容重γKn/m3
比重
Gs
液限
WL
塑限
WF
塑性指数
Wn
压缩系数α
浸水固结块剪
0～0.5
cm3/kn
3～4
cm3/kn
内磨擦角φ
凝紧力
kpa
2.5
16.3
2.97
47.3
32.26
16.9
0.0597
0.0151
23.38
24.0
（2）火山角砾岩：
角砾为玄武岩，棱角往往不明显，直径为2～15cm，胶结物仍为玄武岩质，胶结紧密者抗压强度与坚硬玄武岩无异，其胶结程度较差者极限抗压强度低至350Mpa。
（3）凝灰岩：
成土状或页片状，岩性软弱，与砂质粘土近似，风化后成为粘土碎屑的混合物；遇水崩解，透水性很小。
（4）河床冲积层：
主要为卵砾石类土，砂质粘土与砂层均甚少，且多呈透镜体状，并有大漂石渗杂其中。
卵砾石成分以玄武岩为主，石灰岩和砂岩占极少数。
沿河谷内分布：
坝基部分冲积层厚度最大为32m，一般为20m左右。
靠岸边最少为几米。
颗粒组成以卵砾石为主，砂粒和细小颗粒为数很少。
卵石最小直径一般为10～100mm，砾石直径一般为2～10mm；砂粒直径0.05～0.2mm；细小颗粒小于0.1mm。
河床冲积层剪力试验成果见表9。
表2-8冲积层剪力试验成果表
土壤名称
代号
项目
计算值
容重（控制）kN/m3
含水量（控制）
三轴剪力
（快剪）
应变
（浸水固结快剪）
内摩擦角
凝聚力kPa
内摩擦角
凝聚力kPa
含粒中的量砾细石
次数
17
12
8
8
2
2
最大值
24.3
8.66
47º15
37.0
32º43
10.5
最小值
22.2
4.27
35º30
12.0
17º55
0
平均值
23.08
6.47
40º34
18.2
25º25
5.3
小值
平均值
37º32
0.148
备注
三轴剪刀土样系筛去大于4mm颗粒后制备的。
试验时土样的容重为控制容重。
应变控制土样的容重系筛去大于0.1mm颗粒后制备的。
以上两种试验的土样系扰动的。
冲积层的渗透性能：
经抽水试验后得渗透系数K值为3×10-2cm/s～1×10-2cm/s。
（5）坡积层：
在水库区及坝址区山麓地带均可见到，为经短距离搬运后，形成粘土与碎石的混合物质。
2.4.3地质构造
坝址附近无大的断层，但两岸露出的岩石，节理特别发育，可以分为两组，一组走向与岩层走向几乎一致，即北东方向，倾向西北；另一组的走向与岩层倾向大致相同。
倾角一般都较大，近于垂直，裂隙清晰，且为钙质泥质物所充填。
节理间距密者0.5m即有一条，疏者3～5m即有一条，所以沿岸常见有岩块崩落的现象。
上述节理主要在砂岩、泥灰岩与玄武岩之类的岩石内产生。
2.4.4水文地质条件
本区地形高差大，表流占去大半，缺乏强烈透水层，故地下水不甚丰富，对工程比较有利。
根据压水试验资料，玄武岩中透水性不同，裂隙少、坚硬完整的玄武岩为不透水层，其压水试验的单位吸水量小于0.011（min·m）。
夹于玄武岩中的凝灰岩，以及裂隙甚少的火山角砾岩都为不透水性良好的岩层。
至于节理很发育的破碎玄武岩、半风化与全风化玄武岩都是透水性良好的岩层。
正因为这些隔水的与透水的玄武岩的存在，使玄武岩区产生许多互不连贯的地下水。
一般砂岩也是细粒至微粒结构，除因构造节理裂隙较发育，上部裂隙水较多外，深处岩层因隔水层的层次多，难于形成泉水。
石灰岩地区外围岩石多为不透水层。
渗透问题也不存在。
2.4.5地震烈度
本地区地震烈度定为7度，基岩与混凝土之间磨擦系数取0.65。
2.5建筑材料
1、料场位置和储量
根据坝区地形、地质剖面图以及地质勘测资料分析。
河床部位冲积层主要为碎石和砾石，砂质粘土与砂层均甚少，且多呈透镜体状，并有大漂石掺杂其中。
碎砾石成分以玄武岩为主，石灰岩和砂岩石占极少数，沿河谷内分布，坝基附近最大冲积层厚度为30多m，一般为20m左右，靠岸边厚度逐渐减少。
在坝址上下游各有四个砂砾料料场，储量比较丰富，总量达1850万m3。
粘性土料料场上游有三个，下游有二个，有一定储量，总量为190万m3。
料场离坝址均在2km左右。
坝址上下游均有石料场（坚硬玄武岩），离坝址较近，开采条件较好。
2、物理力学性质：
（1）土料：
土料料场的物理力学性质见表10～表13。
（2）石料：
坚硬玄武岩可作为堆石坝石料，储量较丰富，在坝址附近有石料场一处，覆盖层浅，开采条件好
表2-9粘土的物理力学性质
料场名称
物理性质
渗
透
系
数
（10-6cm/s）
力学性质
化学性
自
然
含
水
量
（%）
自然容重
比重
孔
隙
率
孔
隙
比
稠度
饱和度
颗粒级配（成分%，粒径d）
击实
剪力
固
结
压
缩
系
数
（cm2/kg）
有
机
含
量
灼
热
法
（%）
可
溶
盐
含
量
（%）
湿
干
流
限
（%）
塑
限
（%）
塑
性
指
数
砾
砂
粘土
最
大
干
密
度
（g/cm3）
最
优
含
水
量
（%）
内
摩
擦
角
（o）
凝
聚
力
KPa
（KN/m3）
粗中
细
粉
〉2
mm
2
-
0.5
mm
1.5
-
0.05
mm
05
-
0.005
mm
<
0.005
mm
1#下
24.8
18.91
15.16
2.67
42.26
0.734
42.60
23.14
19.46
0.93
7.47
5.95
17.87
35.48
33.23
1.60
22.07
4.317
24.67
24.0
0.021
1.73
0.070
2#下
24.2
18.91
15.18
2.67
41.90
0.721
43.90
22.20
21.70
0.91
7.25
4.15
14.35
41.75
32.25
1.65
21.02
4.80
25.50
23.0
0.020
1.90
0.019
1#上
25.6
17.35
13.03
2.65
49.80
0.990
49.57
25.00
24.57
0.87
8.83
8.00
17.50
31.00
34.67
1.56
22.30
1.90
23.17
25.0
0.026
2.20
0.110
2#上
26.3
16.37
12.84
2.74
52.30
1.039
49.90
26.30
23.50
0.69
4.50
4.33
20.67
36.20
34.30
1.54
23.80
3.96
21.50
38.0
0.033
0.25
0.110
3#下
15.9
19.11
16.64
2.70
37.00
0.580
34.00
20.00
14.00
0.67
6.40
9.00
12.00
35.00
19.60
1.80
16.90
3.00
28.00
17.0
0.010
1.90
0.080
表2-10砂砾石的颗粒级配
直径
颗粒含量%
料场
300～100
（mm）
100～60
（mm）
60～20
（mm）
20～2.5
（mm）
2.5～1.2
（mm）
1.2～0.6
（mm）
0.6～0.3
（mm）
0.3～0.15
（mm）
<0.15
（mm）
1#上
5.2
18.6
21.4
12.3
18.6
13.9
5.4
4.6
0.3
2#上
4.8
17.8
20.3
14.1
17.8
14.8
4.6
5.3
0.5
3#上
3.8
15.4
18.5
15.3
16.4
20.5
3.5
6.2
0.4
4#上
6.0
18.3
19.4
16.4
15.6
16.7
4.8
2.5
0.3
1#下
4.5
14.1
20.1
23.2
14.9
7.2
8.6
7.2
0.2
2#下
3.9
19.2
22.4
18.7
19.1
8.3
5.7
2.8
0.1
3#下
5.0
23.1
19.1
14.2
18.4
8.9
6.3
4.1
0.9
4#下
4.1
22.4
18.7
14.1
17.9
14.4
4.1
3.6
0.7
表2-11 砂砾石的物理性质
名称
1#上
2#上
3#上
4#上
1#下
2#下
3#下
4#下
容重（KN/m3）
18.6
17.9
19.1
19.0
18.6
18.5
18.4
18.0
比重
2.75
2.74
2.76
2.75
2.75
2.73
2.73
2.72
孔隙率（%）
32.5
34.7
31.0
31.5
32.5
32.2
32.5
33.8
软弱颗粒（%）
2.0
1.5
0.9
1.2
2.5
0.8
1.0
1.2
有机物含量
淡色
淡色
淡色
淡色
淡色
淡色
淡色
淡色
注：
各砂砾石料场渗透系数k值为2.0×10-2cm/s左右。
最大孔隙率0.44,最小孔隙率0.27。
表2-12 各料场天然休止角
料场名称
最小值
最大值
平均值
1#上
34o30’
35o50’
35o10’
2#上
35o00’
37o10’
36o00’
3#上
34o40’
36o40’
35o40’
4#上
35o10’
37o40’
36o30’
1#下
34o10’
36o30’
35o20’
2#下
35o20’
38o00’
36o40’
3#下
34o30’
37o10’
35o50’
4#下
36o00’
38o20’
37o10’
2.6经济资料
2.6.1库区经济
流域内都为农业人口，多种植稻米、玉米等。
库内尚未发现有价值可开采的矿产，淹没情况见表14。
表2-13 各高程淹没情况
高程（米）
2807
2812
2817
2822
2827
2832
淹没人口（人）
3500
3640
3890
4060
5320
7140
淹没土地（亩）
3000
3220
3410
3600
4600
6100
2.6.2交通运输
坝址下游120km处有铁路干线通过，已建成公路离坝址仅20km，因此交通尚称方便。
3工程等别及建筑物级别
3.1工程等级
根据水利部发布的《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定，综合考虑水库总库容，防洪效益，
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