王圪堵水库枢纽布置及泄水建筑物设计毕业设计(编辑修改稿)

王圪堵水库枢纽布置及泄水建筑物设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

系数法 室内试验 临界水力比降 Jcr 允许水力比降 J 允 Cu J 允 Jcr J 允 河床砂 ④层 ～ 左岸砂 ⑧层 由表 33 可知，各层土的允许水力比降均在 ～ 左右，建议允许水力比降：④层 J允为 ，⑧层 J 允为。 坝址估算渗漏量如表 34。 表 34 坝址估算渗漏量表 17 部位 河床覆盖层渗漏 （ m3/d） 基岩渗漏（ m3/d） 绕坝渗漏（ m3/d） 总估算渗漏量 （ m3/d） 数量 3098 380 7823 错误 !未指定书签。 承压水对坝基的影响 河床基岩富含承压水，上坝址埋深 18～ 28m，下坝址埋深 16～ 17m。 承压水流量最大达到 46L/min，最大水头高出地面 (上坝址 ～ ，下坝址 3～ 7m)，其补给源位于河谷上游及两岸，水质对普通水泥有分解结晶型强腐蚀，对坝基渗透稳定及基岩防渗灌浆施工会造成一定影响，施工时 最好不揭露承压水。 坝址工程地质条件 坝基工程地质条件 坝址河床高程 ，河床 宽度 354m，坝顶处 宽约 937m，按地貌单元、地层成因时代及岩性组成，坝基可划分为 4 个工程地质段： ～ （坝轴线剖面桩号）：左岸岸坡段，基岩埋深 81m 左右，基岩顶板高程约 997m。 该段地貌类型属风积砂台地。 坝基地层为①层人工堆积（ Q4s）粉细砂、⑧层冲湖积（ Q31al+l）砂和基底⑨层砂岩、泥岩。 左岸地下水位于 ZK5 号钻孔处为 1016m，在距岸边约 处与水库正常蓄水位 1046m 持平。 ①层人工砂堤干密度ρ d=， Dr=，渗透系数 K= 103 cm/s；⑧层冲湖积砂层ρ d=， Dr=， J允=， K= 102 cm/s；⑨层砂岩、泥岩透水率 q=5～ 10Lu。 ⑧层冲湖积砂属较强透水土层，存在严重渗漏和渗透稳定问题。 ～ ：为河床段，覆盖层厚度 8～ 13m，坝基地层为④层冲积（ Q423al）细砂层、⑨层砂岩、泥岩。 ④层冲积细砂干密度ρ d=，相对密度 Dr=，压缩系数 a12=，压缩模量 E12=，抗剪强度 c=0，φ =28176。 ， J 允 =，渗透系数 K= 103 cm/s，属中等透水土层；标准贯入试验实测锤击数 N=6～ 16 击，承载力标准值 fk=110kpa，按Ⅵ度地震设防标准，可不考虑地震液化问题；下伏⑨层砂岩、泥岩透水率 q=～ 31Lu，属弱～中等透水岩层，其中 ZK6 号孔附近岩体透水率较大，存在一强透水深谷； 基岩富含承压水，承压水水头高程 1012～ 1025m，承压水顶板位于基岩面以下 8～ 28m，承压水顶板中部隆起，向两侧埋深变大。 河床 ④层细砂作为大坝地基时，需进行防渗处理；对基岩实行帷幕灌浆时，应考虑承压水的影响。 ～ ：为右岸斜坡、漫滩和一级阶地段。 覆盖层厚度 ～，坝基岩性为⑤层冲积（ Q41al）粉细砂、壤土，②层坡积（ Q4dl）粉细砂夹粉质壤土组，局部冲沟段⑨层基岩裸露。 ⑤层粉细砂干密度ρd=，渗透系数 K= 103 cm/s；⑨层砂岩、泥岩透水率 q=～35Lu，属弱～中等透水岩层。 该段覆盖层厚度薄，且夹有粉质壤土，压缩变形量大，不宜作为坝基，需开挖处理。 ⑨层基岩满 足土坝强度要求，但需进行防渗处理。 ～ ：为右坝肩段，地貌单元为二级阶地，地层岩性为⑦层冲积（ Q31al）粉细砂层及上部的砂壤土，厚度 2～ 4m，不宜作为坝基，需开挖处理，⑨层砂岩夹少量泥岩，基岩顶板与坝顶持平，砂、泥岩透水率 q=～ 15Lu，属弱～中等透水岩层。 泄洪排砂洞工程地质条件 洞进口明挖段 ～ ：无天然进洞条件，须开挖进洞。 放水塔位于隧洞进口 处，塔基为侏罗系微风化砂岩夹泥岩，地基承载力fk=。 ～ 320m：洞室段，洞顶围岩厚 度 13～ 20m，成洞条件较好。 洞顶及洞身岩性为中厚层砂岩，岩体纵波速度 Vp=2436m/s，完整系数 Kv=，较完整，微风化，地下水位于洞顶以上。 砂岩为软质岩，单轴饱和抗压强度 Rb=，单位弹性抗力系数 K0=10Mpa/cm，坚固系数 f=。 围岩类 19 别属稳定性差的Ⅲ类围岩。 320～ 380 m：洞室段，洞顶为弱风化中厚层砂岩，围岩厚度 12～ 13m，岩体纵波速度 Vp=1474m/s，完整系数 Kv=，岩体较破碎，洞身为微风化中厚层砂岩夹泥岩，岩体纵波速度 Vp=2436m/s，完整系数 Kv=，较完整，地下水位于洞顶以上。 砂岩为软质岩，单位弹性抗力系数 K0=8Mpa/cm，坚固系数 f=。 围岩类别属不稳定的Ⅳ类。 380～ 580m：洞出口、消力池、明渠上游段，洞出口位于桩号 380m处，隧洞无天然出口地形条件，需开挖进洞。 明渠上游段，上部覆盖层厚度 5～7m，渠底为侏罗系砂岩，弱～微风化，最大开挖坡高 21m。 地下水位于表层砂层中，施工开挖需排水。 洞出口、消能段为砂岩夹泥岩，抗冲流速为，泥岩为极软岩，易风化破碎，失水干裂、遇水崩解，开挖后应立即采取保护措施。 580～ ：明渠段，上部覆盖层厚度 2～ 3m，渠底为侏罗系砂岩，强～弱风化，地下水位于砂层中，需进行施工降水，最大开挖坡高 20m。 建议开挖坡比砂土层 1： ，基岩强风化为 1： ，弱风化为 1：。 放水洞工程地质条件 0～ ：进口段，岩性为砂岩，强～弱风化，岩体破碎，无天然进洞条件，需开挖进洞。 放水塔位于隧洞进口（桩号 ），塔基为弱风化砂岩，地基承载力 fk 为。 ～ 160m：洞室段，洞顶围岩厚度 6～ 13m，洞顶为强～弱风化砂岩，洞身为弱风化砂岩，弱风化岩体 纵波速度 Vp=1454m/s，完整系数 Kv=，岩体较破碎，地下水位高于洞顶。 围岩类别为不稳定的Ⅳ类。 160～ ：洞室段，洞顶围岩厚度 10～ 17m，具备成洞条件，洞顶及洞身岩性以砂岩为主夹有泥岩，岩体纵波速度 Vp=，完整系数Kv=，岩体较完整，微风化，地下水位于洞顶以上。 砂岩为软质岩，建议单位弹性抗力系数 K0=10Mpa，坚固系数 f=，围岩类别 160～ 200m 为不稳定Ⅳ类， 200～ 为稳定性差的Ⅲ类。 ～ ：洞出口、消力池、明渠 上游段，渠底为侏罗系砂岩夹泥岩，较完整，微风化，边坡以砂岩为主，最大开挖坡高 17m，建议边坡坡比砂土层 1： ，基岩强风化为 1： ，弱风化为 1： ，地下水位高于渠底，位于覆盖层之中。 ～ ：为明渠段，基底为砂岩夹泥岩，强～弱风化，最大开挖坡高 10m，建议边坡坡比砂土层 1： ，基岩强风化 1： ，弱风化为1： ，地下水位于渠底以上。 坝基处理 （ 1）两岸斜坡段分布的坡积粉细砂，漫滩冲积砂土层工程性质较差，且厚度较小，应予以清除。 开挖坡比水上 1： ，水 下为 1： 2。 （ 2）坝址河床段覆盖层为细砂，干密度ρ d=，相对密度为，在解决渗漏及渗透稳定问题的前提下，可考虑利用。 （ 3）河床覆盖层及左岸岸坡砂层透水性较大，需进行防渗处理；坝基基岩应进行防渗处理，右岸防渗宽度应达到正常蓄水位与地下水位持平位置，左岸根据地层透水性等地质条件综合确定，同时应考虑承压水对灌浆的影响。 、特性指标及调洪计算条件 设计标准 设计保证率 工业及城镇生活供水设计保证率采用 95%，农业灌溉设计保证率采用 21 50%。 水库运用年限 水库运用方式为蓄水运用，水库运用年限（设计淤沙年限）为 60 年。 水库正常蓄水位 经正常蓄水位方案比较，可研阶段推荐的水库正常蓄水位方案为。 库容曲线 水库正常蓄水位 1046m 方案 不同运用年限时的库容曲线 见 图 33，面积曲线 见 图 34。 图 33 水库 正常蓄水位 1046m方案 不同运 用 年限库容曲线 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 5 4 . 0 4 . 5 5 . 0 5 . 5 1005 1010 1015 1020 1025 1030 1035 1040 1045 1050 1055 1060 1065 库容（亿m3）水位（ m ）运行 0 年运行 10 年运行 20 年运行 30 年运行 40 年运行 50 年运行 60 年 23 图 34 水库 正常蓄水位 1046m方案 不同运 用 年限 水位～面积 曲线 水库死水位 水库死水位采用 ，相应死库容（原始）为 亿 m3，电站最小静 水头为 16m。 正常蓄水位 1046m 方案，运用 60 年后，死库容淤积约91%（ 亿 m3），剩余死库容 亿 m3。 调洪计算条件 洪水标准 王圪堵水库枢纽由大坝、泄洪洞、放水洞、坝后电站等建筑物组成。 0 . 0 10 . 0 15 . 0 20 . 0 25 . 0 1005 1010 1015 1020 1025 1030 1035 1040 1045 1050 1055 1060 面积（km2）水位（ m ）运行 0 年运行 10 年运行 20 年运行 30 年运行 40 年运行 50 年运行 60 年根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（ SL2522020）规定，王圪堵水库枢纽工程为Ⅱ等大（ 2）型工程，主要建筑物级别为 2 级。 水库枢纽工程的设计洪水标准取 100 年一遇，校核洪水标准取 2020 年一遇。 王圪堵水库设计洪水标准、洪峰流量及 7 日洪量见表 35。 表 35 水库永久挡水、 泄水建筑物洪水标准及量值表 (考虑后期上游水库泄洪排沙 ) 运用状况 洪水重现期 （年） 洪峰流量 （ m3/s） 洪量（万 m3） W3 W5 W7 正常运用（设计） 100 1251 5969 7892 9239 非常运用（校核） 2020 2640 11137 14195 15698 水库调度运行方式 王圪堵水库入库径流量较小，按照综合利用要求，水库采用蓄水蓄沙运用方式。 水库库容条件较好，汛期不设置限制水位，调洪库容设置在正常蓄水位以上，调洪起调水位为正常蓄水位。 由于放水洞的放水能力有限 ，调洪时不考虑其承担泄洪任务。 因此，水库的泄洪任务由泄洪洞和溢洪道承担。 泄洪洞是调控水库水位的主要泄水建筑物。 遭遇洪水水库临近蓄满时，逐步开启泄洪洞闸门直至全开，控制水库水位上升，争取尽量避免溢洪道过流，并借机排沙。 当水库水位回落到正常蓄水位时，开始逐步关闭闸门，直至洪水过程终结、水位稳定后闸门全部关闭。 起调水位及库容曲线的采用 水库洪水调节从正常蓄水位 起调。 25 采用淤积 60年时的库容曲线进行调洪计算。 第 4 章 枢纽布置设计 4. 1 坝址选 择 选定的两条坝址分别位于海则湾（上坝址）和五七队（下坝址），两条坝址相距 600～ 900m。 坝址比较 地形地貌条件（ 1）上坝址河床高程 ，河床宽度 355m，下坝址河床高程 ，河床宽度 696m。 （ 2）下坝址左岸地形完整，上坝址左岸 1030m 高程以上有一人工取砂形成的冲沟。 （ 3）上、下坝址右岸均有突出的基岩地形，但上坝址地形凸出明显。 地质条件：上坝址承压水顶板埋深略大于下坝址，渗漏量上坝址略小于下坝址，基岩透水率下坝址整体偏大，而上坝址在河床中心有一较强透水率深谷。 从地质条件看，上 、下两坝址差异不大。 上坝址右岸基岩阶地向河床凸出较远，有利于放水、泄水建筑物布置，长度较短；下坝址右岸基岩阶地向河床凸出较近，泄水建筑物长度增大。 上坝址地形条件优于下坝址。 从坝址地质条件方面看，上坝址承压水顶板略低，相对有利。 从淹没和环境影响方面分析，下坝址淹没范围下延约 800m，淹没损失和迁移人口增大，淹没处理补偿费多 576 万元。 两坝址施工条件基本相同；上坝址总工期少半年，略优于下坝址。 从工程量和投资方面比较，上坝址大坝填筑量较下坝址小 136m 万 m3（占上坝址填筑量的 32%），工程静态总投资省 亿元，明显优于下坝址。 综合上述分析比较，上坝址在主要建设条件、淹没影响、施工工期和工程投资诸方面，均优于下坝址，因此，推荐上坝址为选用坝址。 坝段河流呈东西走向，水流由西向东，河流纵比降 ‰，谷底宽度380～ 660m，河床覆盖层厚度 7～ 10m，深河槽偏向左岸，枯水期河水面宽 27 60～ 100m。 两岸地形地貌不对称，左岸为沙漠区，右岸为黄土梁峁堆积区。 右岸残留一、二级阶地。 左岸岸坡地形较陡，右岸岸坡地形平缓，河谷呈宽浅的不对称“ U”型。 上坝址左岸和下坝址左岸下游各有一条人工水拉砂形成的冲沟。 上、下坝址右岸坝肩均向河床呈微型凸出，上、下游发育小冲沟。 坝区左岸植被稀少，右岸多为居民点及耕地，无不良地质现象。 4. 2 坝轴线选择 在此坝轴线上下 50 米各另选了两个坝轴线，经过分析比较发现，坝轴线上 50米处选定的坝轴线由于两岸坝肩相距较远，会增加很多的工程量，从人力还是财力上都是不合理的。 在此坝轴线下。