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五峰水库枢纽建筑物初步设计任务书

www.bysj580.com / 2017-04-09
五峰水库枢纽建筑物初步设计任务书
毕业设计任务书
一、 毕业设计的目的
1. 通过毕业设计,使学生初步掌握水利枢纽主要分部工程的设计和计算内容、步骤,以及一般原则,加深和巩固基础课和水工课的基础理论知识,培养学生独立工作和分析、解决实际工程问题的能力。
2. 通过毕业设计,培养学生的正确设计思想、严谨的工作作风、塌实肯干和求实奋进的精神。
3. 通过毕业设计,使学生在设计、计算、查阅参考文献及资料、绘图和编写说明书等方面提高能力,掌握技巧。
二、 毕业设计的选题
1. 本次毕业设计题目:五峰水库枢纽建筑物初步设计
2. 简介
五峰水库坝址位于沅水二级支流王村河中下游的永顺县青坪乡孔坪村,拟建的五峰水库控制集雨面积56.5km2,干流长15.75 km,河流平均坡降48.6‰。坝址距距青坪乡5km,距永顺县城50km,地理坐标位于东经109°59′,北纬28°47′。
五峰水库是一座以抗旱应急、乡镇供水、灌溉、防洪为主,兼顾生态用水要求的综合利用水利工程。工程主要任务是:1、为青坪乡4497亩的农田提供灌溉水源;2、为青坪乡1.51万人口的人饮供水;3、通过修建水库和下游河道治理,消减洪峰,将青坪乡防洪标准提高到20年一遇。
坝址位于沅水一级支流王村河的下游,拟建小(1) 型水库。工程区属低山-丘陵地貌。,按照其工程任务,结合河流地形、地质条件,最终选择了在王村河中游一较大支流汇合口的下游1km处的上坝址作为五峰水库大坝推荐坝址。
三、毕业设计的内容
1.收集、分析原始资料
主要资料为工程原始水文、地质记录资料及现状实测地形图及数据,详细见附件及附图。
2.设计任务项目
本次毕业设计是五峰水库的枢纽建筑物的初步设计,包括设计图的绘制、文字报告的编写及结构的计算。
三、 毕业设计的内容
1.收集、分析原始资料
主要资料为工程基本参数以及测量和地质水文数据,详细见附件
2.设计任务项目
本次毕业设计是该水利枢纽的挡水建筑物(非溢流坝)、泄水建筑物(溢流坝)设计。
2.1 设计的主要依据
2.2 坝址、坝线的选择和工程总体布置比较
2.3主要建筑物形式及枢纽布置选择
2.4非溢流坝的设计
2.5消能方式的设计
2.6溢流坝的设计
2.7基础处理
3.设计图纸 5-6张
四、 毕业设计的要求
1.总体要求
    集中布置,明确要求,提倡讨论,独立完成,严禁抄袭、拷贝现象。
2.成果要求
一、设计报告书一份(包括说明书和计算书合并)
1.溢流坝段设计
2.非溢流坝段设计
3.溢洪道设计
4.地基处理设计
二、图纸一份
1.溢流坝段剖面图;
2.非溢流坝段剖面图;
3.枢纽平面布置图;
    4. 上游立视图;
5. 下游立视图。
6.其他
3.注意问题
3.1为了保证按时完成设计任务,要求加强计划性,学生应了解各阶段的任务内容和比重,参考下述时间安排,结合自己的实际情况,做出控制性计划。
3.2 毕业设计一律在指定教室进行,无故不参加设计时间达到规定时间的五分之一者,或抄袭他人成果者,均以零分计。
3.3要求说明书分章节编写,并附目录。要求说理清楚,层次分明,文句简练通顺并附有必要的插图、表格及主要设计成果。
五、 设计的考核
根据设计说明书和图纸完成情况,并给每人20分钟时间向答辩委员会答辩,然后综合评分。
六、 设计的进度
1. 时间安排
序号 内    容 时间(天) 地  点
1 熟悉资料 1 教室
2 枢纽位置确定及各建筑物级别 0.5 教室
3 枢纽布置方案 1 教室
4 重力坝挡水坝段剖面设计 4 教室
5 消能方式选定及设计 2 教室
6 溢流坝段设计 4 教室
7 确定地基处理方案 1 教室
8 绘图 3 计算机房
9 成果整理 2.5 计算机房
10 毕业答辩和成绩评定 1 教室
综    合 20  
(注:此时间扣除了星期六、星期天)
 
 
 
 
 
 
 七、 附件
1.1 工程概况
1.1.1 工程概况及工程任务、规模
五峰水库坝址位于沅水二级支流王村河中下游的永顺县青坪乡孔坪村,拟建的五峰水库控制集雨面积56.5km2,干流长15.75 km,河流平均坡降48.6‰。坝址距距青坪乡5km,距永顺县城50km,地理坐标位于东经109°59′,北纬28°47′。
五峰水库是一座以抗旱应急、乡镇供水、灌溉、防洪为主,兼顾生态用水要求的综合利用水利工程。工程主要任务是:1、为青坪乡4497亩的农田提供灌溉水源;2、为青坪乡1.51万人口的人饮供水;3、通过修建水库和下游河道治理,消减洪峰,将青坪乡防洪标准提高到20年一遇。
水库枢纽由挡水大坝、放水设施等主要建筑物组成。水库正常蓄水位371.2m,相应库容57.2万m3,30年一遇设计洪水位375.60m,相应库容103万m3,200年一遇校核洪水位376.61m,相应库容119万m3。根据《防洪标准》(GB50201-2014)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定,确定水库为小一型水库,水库工程等别为四等。
1.2 水文气象条件
1.2.1 气象
流域内青坪乡气象站仅有2010年以来的气象资料,系列很短,而邻近有永顺县水文站、黑潭水文站、石堤西雨量站。五峰水库坝址距永顺县水文站直线距离28km,距石堤西雨量站直线距离30km,距古丈县黑潭水文站直线距离15km,古阳河与王村河均为凤滩库区一级支流,两流域均在东经110°附近,因此气象水文条件更接近黑潭水文站。
流域属属亚热带季风湿润气候,气候温和,雨量充沛,日照充足,四季分明。据黑潭站多年平均气温16.0℃,最低气温-9.1℃, 最高极端气温40.3℃, 多年平均降雨量1428.3 mm,最大24小时降雨量261mm,最大1小时降雨量59.0mm,降雨多集中在5~7月,约占年降雨量的50%。秋初高温少雨,常有伏旱。多年平均蒸发量1018mm。全年无霜期279天,年平均日照数为1586小时;多年最大平均风速13.0m/s,最大瞬时风速20.0m/s。
1.2.2 水文基本资料
王村河流域无水文测站,在本阶段水文分析计算中,主要应用《湖南省暴雨查算手册》和黑潭水文站推求洪水、径流等。
古阳河干流上有黑潭水文站位于设计项目下游11 km,该站设立于1958年,观测项目有水位、流量、降雨等,观测至1998年拆站,目前只对洪水位进行临时测量,控制集雨面积194km2
黑潭水文站基准断面多年来河床稳定,岸坡稳定,河床无冲淤,上下游无水利工程影响。资料可靠,本次设计直接引用黑潭水文站资料。
1.2.3 径流
 王村河流域无径流测验资料,本地区径流由降水产生,地表径流由降雨补给。
附近有永顺水文站、石堤西雨量站、黑潭水文站。三站的汛期为4~9月,雨季来临和结束时间基本一致,年降雨量接近。永顺站单位面积年产水量大于黑潭站,是因上游降雨量大的缘故。从《湖南省水文图集》看黑潭站和石堤西站的年降雨量为1400mm附近,永顺站则小于1400mm,而永顺站所在的猛洞河从西北向南流,降雨量自东南向西北逐步递增,源头达1800mm。
五峰水库坝址距永顺水文站直线距离28km,距石堤西雨量站直线距离30km,距古丈县黑潭水文站直线距离15km,古阳河与王村河均为凤滩库区一级支流,两流域均在东经110°附近,从《湖南省水文图集》看王村河流域在同一年降雨量的等值线1400mm附近,气象水文条件更接近黑潭水文站,本阶段一黑潭水文站为设计参证站。
五峰水库坝址各频率径流量表
P(%) 5.0 10 15 25 50 75 85 90 95
Q (m3/s) 2.22 1.98 1.83 1.63 1.30 1.04 0.93 0.86 0.78
1.2.4 洪水
黑潭水文站统计1970年~2012年(1954~1969年只有最大日降雨量)年最大24小时暴雨,采用皮尔逊—Ⅲ型线,经目估配线,取均值为H24=112.8mm,CV=0.35, CS=3.5 CV
利用1984年编《湖南省洪水暴雨查算手册》查得该水库流域多年平均最大24小时降雨量H24点=115mm, CV=0.45, CS=3.5 CV。 均值和偏差系数基本一致,暴雨成果合理。
对于五峰水库坝址洪水成果进行分析:黑潭水文站推算成果洪峰大,且黑潭站为实测值,并有历史调查洪水。为工程安全见,本次确定采用黑潭水文站推算五峰水库坝址洪水成果。
五峰水库坝址洪水成果比较表
计算方法 0.50% 3.33% 5.0% 50.0% 备注
洪峰(m3/s) W24洪量
(万m3
洪峰(m3/s) W24洪量
(万m3
洪峰(m3/s) W24洪量
(万m3
洪峰(m3/s) W24洪量
(万m3
 
黑潭站洪峰推算 859  1323   474 856  398  758  84.0  241  本次采用
暴雨推理公式 527  1347  371  943  338  856  132  343   
经验公式 581       309        
 
1.2.5 泥沙
查湖南省土壤侵蚀模数该流域为150~200万t/ km2·年,随着退耕还林和生态建设的成效日益显著,流域为白云岩和灰岩,耕地较少,本工程区下限150万t/ km2·年,五峰水库多年平均产水量4435万m3,求得水库多年平均悬移质0.84万t,推移质按悬移质的15%计算推移质为0.13万t,两者合计为0.97万t。多年平均含沙量为0.84*1000/4435=0.19kg/ m3, 该流域植被较好,流域地质为白云岩和灰岩,耕地较少,稍大于河溪站而小于石堤站是是合理的。
1.2.6 水情预报站网及自动测报系统
根据五峰水库总体需要分析,采用GPRS/GSM组成通信传输网络,将水雨情信息传输至设在水库管理所的中心站。中心站主要由数据接收控制设备和计算机局域网组成,并配备相应的数据接收控制软件和水情预报软件组成数据监控、接收、处理系统,完成全系统遥测数据的接收处理,建立实时数据库,并作出水情情报和预报。
1.3 工程地质条件
1.3.1 区域地质条件
工程区地形北高南低,位于云贵高原斜坡地带,属中—低山丘陵地形,青坪峡谷中,沟谷切割深,河谷狭窄,河床坡度总体平缓,宽多在20~50m之间,谷坡顶相距多为200~300m左右,构成一“U”形谷或“V”形谷。谷坡角多在45~60°,常形成陡壁或陡坎,两岸谷坡总体对称。库区深切的河谷地貌和垂直岩溶形态的存在,反映了该区近期构造运动属于上升为主的阶段。本区长期处于间歇性上升,堆积阶地极不发育。
区内大面积出露寒武系中统~上统的地层,均以碳酸盐岩为主的地层。各地层包含寒武系中统敖溪组(∈2a)、寒武系中统花桥组(∈2h)、寒武系中上统娄山关群(∈2-3ls)、寒武系上统车夫组(∈3c)、河床内主要为含漂砾砂卵砾石,山坡及岩溶洼地零星分布第四系残坡积物。
本区位于我国东部新华夏系构造第三个一级隆起带的SW段,为武陵山二级隆起带南段,主要构造线呈NNE至NE向展布。构造形迹以褶皱和断层为主,区内主要的断裂构造有铜仁压扭性断裂,青坪压扭性断裂等。根据1/400万《中国地震动峰值加速度区划图》及《中国地震动反应谱特征周期区划图》,本区地震动峰值加速度<0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应的地震基本烈度为小于VI度区,属相对稳定地块。
1.3.2 水库区工程地质条件
1.3.2.1基本地质条件
1)地形地貌:区域内的高程多在340~650m间,工程区属低山-丘陵地貌。最低点在工程的西南角-酉水海拔高程250m,最高点位于工程区的北东侧-峰羊峰山海拔1437.9m。河床宽度10m~20m。水深0.1m~0.2m,根据外业调查,坝址处最高洪水位为357m。
2)地层岩性:出露基岩为中厚~厚层泥质条带状灰岩,岩石致密、坚硬、完整,细~粗晶结构,中厚~厚层状构造,浅部岩石受风化影响,节理较发育,裂隙面被铁质污染呈红褐色;下部岩石弱风化,岩体较完整。分布工程区下游王村河左岸。
河床内主要为第四系冲击堆积(Q4al)、两岸山坡及岩溶洼地零星分布第四系残坡积物。
3)地质构造:库区岩层呈单斜产出,走向29°,倾向北西,倾角12°~18°,地层连续,岩层产状稳定,构造简单。库区构造主要为断层及节理裂隙,浅表层节理裂隙发育。
4)岩溶:库区为可溶岩分布区,地层为寒武系中的白云岩、泥质灰岩、白云质灰岩及泥灰岩等。据调查,库区岩溶发育主要受岩性、层面、构造及地下水排泄基准面等因素控制。
5)水文地质特征:水库区地下水可分为孔隙水和碳酸盐岩岩溶水两大类型,其中孔隙水主要赋存于第四系松散堆积物中,主要接受大气降水补给,动态随季节性变化较大,径流途径短,一般于坡脚、沟谷两侧以下降泉形式排泄,水量较贫乏。碳酸盐岩岩溶水为区内主要地下水类型,大气降水是岩溶水的主要补给来源,沿岩溶管道、裂隙径流,以溶洞泉的形式排泄于地表,含水量较丰富,但因岩溶发育不均,地下水分布亦极不均匀。
1.3.2.2 水库区主要工程地质问题及评价
1)水库渗漏问题:① 上坝址库区两岸山体雄厚,地形封闭,水库正常蓄水位时,整个库盆均处于狭窄的河谷中,没有低于水库正常蓄水位的垭口。下坝址库区两岸未地形封闭,右岸有低于水库正常蓄水位的垭口。
②左岸岩性为寒武系厚层或者巨厚层白云质灰岩,属可溶性岩石,岩层倾向右岸,地下水向河床排泄,而且临谷距离远,向临谷渗漏的可能性不大。
③右岸是可溶性地层,距离临谷比较远,高坪河最低河排泄高程460m。高于本工程的正常蓄水位,故不会向临谷渗漏。
④库盆为可溶性灰质白云岩、白云质灰岩,长年水流不干,可视为水库区地下水的最低排泄面。
2)库岸稳定问题:库区两岸基本上为寒武系灰岩,岩质岸坡,岩体坚硬完整,岩层倾向右岸,层面不发育,层面密实,左岸为顺层岸坡,地形坡角大于岩层倾角,个别地方与基本一致。右岸为反向岸坡,为厚层状,虽然节理裂隙比较发育,自然边坡较为稳定,未发现大的滑坡及崩塌体存在,库岸稳定性较好。水库蓄水后,岩体由于浸水变化,右岸局部岸坡可能会出现松散残坡积物沿基岩面产生松散层滑坡,其体积小对水库运行影响甚微。
3)水库淹没和浸没:库区为峡谷区,人烟稀少,正常蓄水位以下有一栋房屋和一座人行石拱桥会受到淹没,其他耕地和房屋位置比较高,没有浸没问题。淹没耕地较少,库区内亦无重要的矿产资源及文物古迹。
4)水库淤积:水库两岸上游植被好,水土流失轻微,河水水质较清澈,水库区固体迳流来源少,蓄水后不会产生淤积问题。
5)水库地震分析:据调查资料分析:①库盆岩性以灰岩为主,属刚性硬质岩类,且分布厚度大、整体强度性能稳定均一。②正常蓄水位的水库回水长度约1.2Km,水面宽10~80m,坝前水深约25m,库尾约1m,水体自重对库盆的压力不大、不具备改变地壳应力与诱发水库地震的基本条件。③区域内未发现活动性断裂通过,挽近期地壳运动以整体性缓慢抬升为主,并渐趋平稳,历史上未发生过破坏性地震的记载,地震基本烈度为小于Ⅵ度区,属于相对稳定地块。因此,建库后水库诱发地震的可能性极小。
1.3.3 坝区工程地质条件
1.3.3.1 地质概况
坝址河床为纵向河谷,河流流向200°,河谷形态呈U形。河床高程350.82m,河床宽21m,水深0.5m,正常蓄水位371.2m时,相应河谷宽74.0m,坝址左岸Ⅰ级阶地,阶面高程为354m,左岸阶面宽为8~15m。两岸地形较不对称,左岸地形坡度20°~35°,山顶高程812m。右岸地形坡较陡56°~80°,山顶高程396m。
坝址区岩层呈单斜产出,走向29°,倾向北西,倾角12°~18°,地层连续,岩层产状稳定,构造简单。库区构造主要为断层及节理裂隙,浅表层节理裂隙发育。
坝址区未发现有断裂构造和褶皱构造,主要构造形迹为构造节理,为剪节理,节理面呈闭合状,节理面平直、光滑。节理优势发育方向为:走向0°~20°,倾向南西,倾角60°~80°。节理优势发育与坝轴线成20°~30°的交角。岩体呈单斜构造,岩层产状340°∠10°,岩体呈厚层块状结构,层面闭合良好,层面结构面影响很小。
根据地表调查和钻孔揭露,坝段区不良地质现象以(1)岩体风化:坝区岩体风化与地形切割程度、岩性、构造及节理裂隙发育强度密切相关,由于节理裂隙发育,岩体破碎,弱风化较深,河床较浅。(2)左岸岩溶渗漏通道:上坝址上游180米的河床左边的消水洞,与上坝址下游55米河床上升泉W1相联通,是左坝头绕渗漏的通道。(3)在右坝肩ZK3孔深53.1米-56.4米(比河床低32米)发现有垂直深度为2.7米的裂隙状溶洞,根据压水实验,不起压,推断沿着裂隙溶蚀产生渗漏。须进行特殊防渗处理。
1.3.3.2 坝线比较
综上所述,上、下坝线在地形地貌、地层岩性、风化深度、地质构造,水文地质条件、岩溶方面等方面综合比较,上坝线优于下坝线。经水工比较,本阶段推荐上坝线。
本阶段取原岩样进行单轴抗压强度试验,根据试验结果统计分析。根据上述试验成果及不同地层结构与分层原则,结合区内已建工程经验类比,按照一般物理性参数采用统计值的平均值,推荐各类主要岩土的物理力学参数见(五峰水库地质参数推荐值一览表)。
    五峰水库地质参数推荐值一览表

风化程度 饱和抗
压强度
弹性
模量
湿
密度
抗剪强度(K) 抗剪断强度(K‘) 抗冲
流速
岩/岩 砼/岩 岩/岩 砼/岩
Rb
(MPa)
GPa g/cm3 f f f′ C′
(MPa)
f′ C′
(MPa)
m/s
白云岩及白云质灰岩 弱风化 50

60
10

12
2.78 0.55

0.62
0.52

0.55
0.80

1.0
0.70

1.0
0.80

0.90
0.60

0.7
4

6
岩层层面       0.48

0.55
/ / / / / /
节理面 / / / 0.45 / / / /    
断层面 / / / 0.35

0.4
/ / / /    
岩质
开挖坡比
临时 1:0.25~1:0.30            
永久 1:0.30~1:0.35            
 
1.3.4 天然建筑材料
1)土料
工程区土料比较丰富,坝址区右岸为缓坡地带,残坡积层比较厚,为粉质粘土,碎石含量小于20%,碎石粒径小于2cm,粘土含量较高,质量一般。通过工程类比,其土料物理力学指标如下:渗透系数2×10-4~1×10-5cm/s,天然含水量20%~25%,最大干密度1.6~1.65g/cm3,最优含水量18%。作为临时堰围土料完全满足防渗要求。土料场分布面积约0.2×104m2,剥离层厚约0.3m,有用层平均厚度2m,通过平均厚度法估算,土料场总储量约0.4×104m3,储量满足设计要求。运距约0.3km,
2)石料
工程区附近石料较丰富,本次选了两处石料场:牙固Ⅰ石料场和牙固Ⅱ石料场。
(1)牙固Ⅰ石料场:位于下坝址左岸公路里边,为寒武系中厚层灰质白云岩、白云质灰岩,岩体较坚硬,饱和抗压强度在45~50MPa之间,质量可满足设计要求。地形坡角30°左右,出露高程370m,出露面积约9×104m2,剥离层厚2m左右,有用层厚度约10m,储量约90×104m3,其储量能达到拟勘探储量的要求。在料场开挖时注意北边公路外坎留有一定的距离,以确保公路的安全。距坝址近,而且与坝址有公路相连,交通方便,运距0.5km。
(2)牙固Ⅱ石料场:位于坝址左岸上游,为寒武系中厚层灰质白云岩、白云质灰岩,岩体较坚硬,饱和抗压强度在45~50MPa之间,质量可满足设计要求。地形坡角30°左右,出露高程390m,出露面积约2.25×104m2,剥离层厚2m左右,有用层厚度约10m,储量约22.5×104m3,其储量能达到拟勘探储量的要求。此料场原为开采方解石的地方,征收比较困难。距左坝头近,运距0.3km。需要修建施工道路。
3)砂、碎石料
建议在牙固石料场(下坝址左岸)购买,储量和质量可满足设计要求。交通方便,运距0.5km。
4)对外交通
五峰水库对外交通情况,坝址及库区右岸有乡村公路(泥结石路面)与S229省道张-罗公路在青坪乡相接,长度500m。但该路面仅2.5m宽,不能满足施工要求,需对该段公路进行扩建。另外, 需再修建1200m长的临时道路后,工程所需的物质器材从永顺县城可运至坝址位置。
1.4 工程任务与规模
1.4.1 项目建设任务
本工程的开发任务以抗旱应急、乡镇供水、灌溉、防洪为主,兼顾生态用水要求。
1)抗旱应急供水
近几年旱情频发,尤其是2013年夏季,气温高,蒸发量大,干旱持续时间长,给当地民众生活、生产造成严重影响。五峰水库的修建,对缓解旱情意义十分重大。遇特殊干旱(其他水源干枯),启动抗旱应急供水方案。抗旱应急人饮供水范围与常规供水人口相同,供水量按抗旱应急人均用水定额要求,抗旱应急灌溉范围为商合社区、新区社区、双桥社区、孔坪村、太坪村、百胜村部分耕地,共计1720亩基本口粮田。供水区内现有人口1.03万人,规划人口1.51万人。
2)常规乡镇供水
为青坪乡自来水厂提供原水量达到2540吨/日,涉及青坪辖商合社区、河畔社区,新区社区、双桥社区4个社区,孔坪村1个村,设计供水人口1.51万人,供水保证率达到95%。
3)常规灌溉供水
五峰水库设计灌溉面积4497亩,其中水田1269亩,旱地697亩,菜地331亩,园地2200亩,灌溉保证率为85%,全额保障区内丰水年、平水年和枯水年灌溉用水。
4)满足青坪乡防洪要求
五峰水库可保护下游面积1.5万m2商品房居民区,房屋2.96万m2,通过五峰水库与下游河道扩宽、拦水坝高度降低、碍洪桥的拆除、两岸防洪堤的修建等工程措施相结全,使青坪乡的防洪标准从现状的3年一遇提高到20年一遇。
5)下游河道环境生态用水
五峰水库大坝至青坪乡瀑布距离7.2km, 坝下河段的生态环境用水,关系到河段水质变化,水量是否满足下游要求,河道的鱼类生存,青坪乡河道污水的净化等,根据环保要求,兴建水库必须下泄生态用水。根据规范,本次取坝址处多年平均流量1.37m3/s的10%为0.14m3/s作为下游河段的生态环境用水量。
1.4.2 水量平衡分析
一、保证率为85%时,灌溉与乡镇供水均为常规供水,经来水与城镇供水、环境生态、灌溉的供需平衡分析,经计算需调节库容29.5万m3
二、保证率为95%时,乡镇供水为常规供水,灌溉在枯水时段为应急供水,来水与灌溉、城镇供水、环境生态用水的供需平衡分析,枯水时段灌溉用用按应急用水定额,经计算需调节库容40.8万m3
三、保证率为97%时,灌溉与乡镇供水在枯水时段均为应急供水,来水与灌溉、城镇供水、环境生态用水的供需平衡分析,枯水时段灌溉及供水按应急用水定额,经计算需调节库容34.7万m3
    综上所述,三者取大值需调节库容40.8万m3
1.4.3 水库规模
1.4.3.1 死水位及正常蓄水位
 根据水文计算成果,五峰水库30年后泥沙淤积总量约16.1万m3,相应高程为363.9m。根据水工专业的布置,确定水库取死水位364m,相应库容16.4万m3
根据供水、灌溉、生态环境用水的供需水量平衡计算,取大值需调节库容40.8万m3,加上死库容16.4万m3为57.2万m3,相应水位为371.2m。
大坝坝址右岸有一台地,地面高程为375.0m~376.0m,长为35m,基岩高程为373.0~374.0m,之后为长125m缓坡到达最高点高程396.0m。最高处上游侧游一垭口,地面高程393.0m,工程地质与地形对坝高约束作用较小。
本次相应确定正常蓄水位371.2m,相应库容57.2万m3,调节库容40.8万m3,满足城镇供水、灌溉、生态环境用水要求。
1.4.3.2 防洪高水位
20年一遇洪水按不大于274 m3/s下泄,经调洪演算需防洪库容45.8万m3。堰顶高程为369.0m,起调水位371.2m,相应库容57.2万m3,加上防洪库容45.8万m3为103万m3,防洪高水位375.60m。
1.4.3.3 其他特征水位
依据《水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)》,五峰水库主要建筑物为4级建筑物,次要建筑物为5级建筑物。大坝防洪标准按30年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核。水库洪水调节成果水库设计洪水位375.6m,校核洪水位376.61m,总库容119万m3
1.4.4 水库运行调度方式
五峰水库为抗旱应急水源水库,以城镇供水、灌溉、防洪为主,兼有调节环境生态用水,因此水库运行调度兼顾城镇供水、灌溉、防洪、环境生态用水对水位和库容的要求,其具体运行调度如下:
根据85%、95%、97%三个代表年水量平衡分析的三个调节库容29.5万m3、40.8万m3、34.7万m3,加上死库容推算库水位,水库水位有三个特殊点:371.2m、370.5m、369.0m一般情况下库水位在369.0~371.20m之间;库水位降至369.0m时灌溉和供水均进入应急状态。
当来水大于需水时水库蓄水,水库蓄水至正常蓄水位371.2m后按调洪调度运行。
1.4.5水库调度原则及调洪演算
调洪演算
按照水库水量平衡原理,采用辅助线法及basic语言程序计算,计算公式: V2-V1=[(Q2+Q1)/2-(q2+q1)/2]×ΔT
V1 、V2------水库时段初、末蓄水量(m3)。
Q1 、Q2------水库时段初、末入库流量(m3/s)。
q1 、q2------水库时段初、末出库流量(m3/s)。
ΔT------各时段长度(秒)
               五峰水库调洪成果表
频率
(%)
洪峰
(m3/s)
最高洪水位
(m)
最大库容
(万m3)
最大泄流量
(m3/s)
坝下水位
(m)
0.50 404+(坝高-32) 376.61 119 404+(坝高-32) 364.7
3.33 295+(坝高-32) 375.60 103 295+(坝高-32) 363.4
5.00 174+(坝高-32) 375.60 103 174+(坝高-32) 362.52
五峰水库大坝:30年一遇设计洪水时,坝前最高洪水位375.60m ,最大下泄流量295+(坝高-32)m3/s,坝下相应洪水位363.4 m ;200年一遇校核洪水时,坝前最高洪水位376.61m,最大下泄流量404+(坝高-32)m3/s,坝下相应洪水位364.7m ;20年一遇洪水时,坝前最高洪水位375.60m,最大下泄流量174+(坝高-32)m3/s ,坝下相应洪水位362.52m。
1.5 工程布置及主要建筑物
1.5.1 工程等级及建筑物级别
拟建的五峰水库,水库正常蓄水位371.2m,300年一遇校核洪水位376.61m,相应库容119万m3。根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定,确定水库为小型水库,水库工程等别为四等。
水库枢纽工程中的永久性主要蓄水建筑物:大坝、溢洪道及取水建筑物进口等挡水建筑物等属4级建筑物,次要建筑物属5级。大坝防洪标准为30年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核。消能防冲设施按20年一遇洪水设计。
1.5.2 坝址坝线选择
根据可研阶段选定的上坝址上坝址选择两条坝线进行比较,上坝址处距下游河流转弯处的距离约90m即为推荐坝轴线,记为E-E’轴线,在该坝址处可供选择的还有另外一条坝轴线,即G-G’轴线,该坝线相距推荐坝线约50m。
上坝线距下游河流转弯处的距离约90m处,河床底面高程350.82m,371.2m高程(正常蓄水位)河床宽度74.0m,左岸缓,右岸陡,两岸地形不对称。河床中间为砂卵石层,厚度1.5~3.1m,左右岸覆盖层厚度0.9~1.2m,最大深度位于河床左侧,为粉砂质粘土,其结构松散,透水性较大。坝基、坝肩由寒武系上统追屯组白云岩、白云质灰岩组成,表层为弱风化岩石,弱风化下限埋深约10.2m~15.0 m,节理裂隙发育,基岩为弱透水上带。岩层产状:N29°E,NW∠15°,坝轴线走向N64°58'1"W,岩层走向与坝轴线走向夹角94°,属于顺向河谷。
下坝线位于上坝线下游50m处,河床地面高程350m,371.21m高程(正常蓄水位)河床宽度129m,左岸稍缓,右岸陡,两岸地形不对称。河床中间为砂卵石层,厚度1.0~3.0m,左右岸覆盖层厚度1.0~1.5m,最大深度位于河床左侧,为粉砂质粘土,其结构松散,透水性较大。坝基、坝肩由寒武系上统追屯组白云岩、白云质灰岩组成,表层为弱风化岩石,弱风化深度约9.5~16.1m,节理裂隙发育,基岩为弱透水上带。岩层产状: N29°E,NW∠15°,坝轴线走向N59°33'36"W,岩层走向与坝轴线走向夹角88°,属于顺向河谷。
从地质条件比较来看,下坝线靠近河道转弯处且坝线长度较长,坝基防渗线路较长,上坝线要优于下坝线;从投资来看,由于上坝线坝轴线较长以及消能设施开挖量过大,工程总投资比上坝线多,因此推荐上坝线为五峰水库大坝坝轴线。
1.5.3 主要建筑物形式及枢纽布置选择
1.5.3.1 坝型选择
坝址区覆盖层的粘土储量不足,不适宜建均质土坝。坝址为纵向河谷,岩层倾向右岸,倾角较平缓,对拱坝左岸坝肩稳定不利。从地形条件看,坝址河两岸地形较不对称,左岸地形坡角为45º,右岸山坡坡角56~80º,河谷宽高比大于3.5,修建拱坝的适应性较差。
本工程坝址河段覆盖层厚度较小,岩石风化厚度不大且允许承载力较高,且本项目大坝坝体高度不大,具备修建重力坝的地形地质条件。因此本阶段设计考虑以重力坝坝型为主,选择常态砼重力坝、堆石砼重力坝、砼砌石重力坝三种坝型参与比选。
 综合技术经济比较,砼砌石重力坝由于大量采用块石,能充分利用当地材料,节能环保,造价最低;坝体分段宽度大,有利于控制坝体施工质量,故本阶段选择砼砌石重力坝为推荐坝型。
1.5.3.2 枢纽总体布置
枢纽主要建筑物包括大坝非溢流坝段、大坝溢流坝段和灌溉取水口。推荐坝型为砼砌石重力坝,大坝将河道整体栏断,其他建筑物均与大坝相结合,枢纽布置相对简单。为使消力池后水流顺利归槽,选择将溢流坝正对下游河床布置。为便于与下游灌区渠首平顺连接,坝式进水口布置在左岸363m地面高程附近。枢纽总体布置如下:
坝轴线位于王村河孔坪村支流汇合口下游约1km,两岸地形不对称,左岸山坡地形较平缓,呈阶梯状逐渐升高。右岸375.0m高程为一台地,375m以下河岸陡峻,以上地形平缓。坝轴线为直线布置,轴线方向为NW64°58'1"。正常蓄水位371.2m,大坝为4级建筑物,相应洪水标准为30年一遇设计,200年一遇校核,经调洪演算,水库设计洪水位375.60m,校核洪水位为376.61m。
枢纽主要建筑物从左岸到右岸布置依次为:左岸坝段,包括非溢流坝段、灌溉取水口、放空底孔以及冲砂底孔(紧靠溢流坝布置);河床部位为溢流坝段;右岸坝段,包括非溢流坝段;灌浆平台横跨整个溢流坝段,并向左右岸延伸。
 
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