e江水利枢纽说明书土石坝设计大学论文.docx
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e江水利枢纽说明书土石坝设计大学论文
毕业设计
设计题目:
E江水利枢纽工程
专业班级:
水工2班
学号:
ahslG14011
姓名:
陈礼倩
指导老师:
评阅老师:
2016年3月
摘要
毕业设计一般说明
（一）教学目的
毕业设计是学生函授期间最后的、总结性的重要教学环节，其目的是：
1．巩固、加深、扩大学生所学的基本理论和专业知识，并使之系统化；
2．培养学生运用所学理论知识解决实际技术问题功能力，初步掌握设计原则、方法和步骤；
3．培养学生具有正确的设计思想，树立严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风；
4．锻炼学生独立思考、独立工作的能力，并加强计算、绘图、编写说明书及使用规范、手册等技能训练。
1综合说明
1.1枢纽任务
本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。
1.发电
装机24MW，多年平均发电量为1.05亿度。
本电站装3台8MW机组。
正常蓄水位为2820.5m，汛期限制水位可取
与正常蓄水位相等，死水位为2795.0m，3台机组满发时的流量为45.0m3/s，尾
水位为2751.0m。
厂房型式为引水式厂房，厂房平面尺寸为32×13m×m，发电机高程为2760.0m，尾水管底高程为2748.0m，厂房顶高程为2772.0m。
副厂房平面尺寸为增加保灌面积10万亩。
3.防洪
可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁。
根据防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为860m3/s。
4.渔业
正常蓄水位时，水库面积为15.16km2，为发展养殖业创造了有利条件。
5．其它
引水隧洞进口底高程为2789.00m，出口底高程为2752.30m；引水隧洞直径为4m，压力钢管直径为2.3m，调压井直径为12.0m；放空洞直径为2.5m。
可放空水库至水位2770.00m。
1.2水文
1.2.1流域概况
E江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约122km，流域面积2558km2，
在坝址以上流域面积为780km。
本流域大部分为山岭地带，山脉和盆地交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大。
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，全区农田面积仅占总面积的20％，
林木面积约占全区的30％，其种类有松、杉等。
其余为荒山及草皮覆盖。
1.2.2气象
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
温为-5.3℃，发生在1月份。
各月平均气温见表1，平均温度的天数见表2。
表1
月平均气温统计表
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年平均
平均
气温
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平均温度日数
日数
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
平均温度
<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.湿度：
本区域气候特征是冬干夏湿，每年11月至次年和4月特别干燥，其
相对湿度为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％。
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3。
表3
各月降雨日数统计表
日
月
份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
数
平均
降雨量
<5mm
2.6
2.2
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
0.2
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
4.风力及风向：
一般1~4月风力较大，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。
1.2.3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，直至次年五月。
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。
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延长后有22年水文系列，多年年平均流量为17m3/s。
2．洪峰流量：
经频率分析，求得不同频率的洪峰流量如表4。
各月不同频率的
洪峰流量见表5。
表4
不同频率洪峰流量
频率
0.05%
1%
2%
5%
10%
流量（m3／s）
2320
1680
1420
1180
1040
表5各月不同频率洪峰流量（单位：
m3/s）
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
频率
1％
46
19
12
19
600
1240
1550
1210
670
390
28
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
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。
1.3工程地质
1.3.1工程地质
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300万立米。
在考虑水库淤积问题时可作为参考。
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，两岸高山耸立，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过，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，这些小岩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，副成分为绿泥石、石英、方解石等，由于玄武岩成分不甚一致，风化程度不同，力学性质也不同，可分为坚硬玄武岩、多气孔玄武岩、破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和全风化玄武岩等，其物理力
学性质见表6和表7。
渗透性：
经试验得出k值为4.14~7.36米/昼夜。
表6
坝基岩石物理力学性质试验表
容重γ
建议采用抗压强度
岩石名称
比重
（kN/m3）
（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7
全风化玄武岩物理力学性质试验表
天然含
干容重
液限
塑限
塑性
压缩系数a
浸水固结块剪
比重
指数
0~0.5
3~4
内摩擦
水率ω
γ
ωl
ωp
凝聚力
I
（m2/kN
（m2/kN
（）
（
3）
p
角φ
（
kPa
）
%
kN/m
×10-6）
×10-6）
2.5
16.3
2.97
47.3
32.26
16.9
5.97
1.51
28.38
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35MPa。
（3）凝灰岩：
成土状或页片状，岩性软弱，与近似，风化后成为碎屑的混合物，
遇水崩解，透水性很小。
（4）河床冲积层：
主要为卵砾石类土，砂质黏土与砂层均甚少，且多呈透镜体状，并有大漂石掺杂其中。
卵砾石成分以玄武岩为主，石灰岩与砂岩占极少数。
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2~10毫米；砂粒直径0.05~0.2mm；细小颗粒小于0.1mm。
见表8。
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~
1×102cm/s。
（5）坡积层：
在水库区及坝址区山麓地带均可见到，为经短距离搬运沉积后，形
成黏土与碎石的混合物质。
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。
表8
冲积层剪力试验成果表
项
三轴剪力
应变（拉制）
土
代
目
容重
含水量
（块剪）
（浸水固结快剪）
壤
号
计
（控制）
内摩
（控制）
凝聚力
内摩
凝聚力
名
算值
（kN/m3）
擦角
（kPa）
擦角
（kPa）
称
含
次数
17
12
8
8
2
2
中
最大值
24.3
8.66
47°15′
37.0
32°43′
10.5
量
细
最小值
22.2
4.27
35°30′
12.0
17°55′
0
粒
平均值
23.08
6.47
40°34′
18.2
25°25′
5.3
的
小值
砾
37°32′
14.8
石
平均值
备
三轴剪力土样系筛去大于4mm颗粒后制备的。
注
试验时土样的容重为控制容重。
应变控制土样容重系筛去大于0.1mm颗粒后制备的。
以上两种试验的土样系扰动的。
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，玄武岩的透水性不同，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0.01l/（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存在，遂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数多，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。
（5）本地区地震烈度定为7度，基岩与混凝土之间的摩擦系数取0.65。
（六）经济资料
1．库区经济
流域内都为农业人口，多种植稻米、玉米等。
库区内尚未发现有价值可开采的矿产。
淹没情况如下表。
表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．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。
1.3.2建筑材料
1．料场的位置与储量
各料场的位置与储量见坝区地形图。
由于河谷内地地形平坦，采运尚方便。
2．物理力学性质
（1）土料：
（见表9~表12）
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，开采条件较好。
表9
黏土的物理力学性质
物理性质
力学性质
化学性
渗
料
自然
稠度
颗粒级配（成分%，粒径d）
击实
剪力
有
自
透
固
容重
机
可
砂
系
然
孔
黏
结
场
最
最
比
孔
饱
砾
含
溶
含
隙
流
土
数
凝
压
塑
塑
粗中
细
粉
大
优
隙
和
量
盐
内摩
聚
水
湿
干
率
缩
名
比
限
限
性
度
干
含
（10-6
灼
含
0.05
擦角
力
量
重
2~
0.5~
<
系
（%）
指
>2
~
密
水
cm/s）
（°）
数
热
量
称
（%0
（%）
数
0.5
0.05
0.005
度3
量
法
（%）
mm
0.005
kPa
（%）
（kN/m3）
（cm2/kg）
mm
mm
mm
mm
（g/cm）
（%）
（%）
1
#
24.8
18.9115.16
2.67
42.26
0.734
42.60
23.14
19.46
0.93
7.47
5.95
17.8735.4833.23
1.60
22.07
4.317
24.67
24.0
0.021
1.73
0.070
下
2
#
24.2
18.9115.18
2.67
41.90
0.721
43.90
22.20
21.70
0.91
7.25
4.15
14.3541.7532.25
1.65
21.02
4.80
25.50
23.0
0.020
1.90
0.019
下
1
#
25.6
17.3513.03
2.65
49.80
0.990
49.57
25.00
24.57
0.87
8.83
8.00
17.5031.0034.67
1.56
22.30
1.90
23.17
25.0
0.026
2.20
0.110
上
2
#
26.3
16.3712.84
2.74
52.30
1.093
49.90
26.30
23.50
0.69
4.50
4.33
20.6736.2034.30
1.54
23.80
3.96
21.50
38.0
0.033
0.25
0.110
上
3
#
15.9
19.1116.64
2.70
37.00
0.580
34.00
20.00
14.00
0.67
6.40
9.00
12.0035.0019.60
1.80
16.90
3.00
28.00
17.0
0.010
1.90
0.080
下
-16-
表10砂砾石的颗粒级配
颗
直
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100~
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