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某引水式电站闸坝设计说明书.doc

某引水式电站闸坝设计说明书.doc

上传者: 看太阳的小孩 2012-11-02 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《某引水式电站闸坝设计说明书doc》,可适用于工程科技领域,主题内容包含某大学本科毕业设计某水电站闸坝枢纽工程水电站闸坝枢纽工程设计说明书水利水电工程专业学生**指导老师**摘要鱼潭水电站位于四川省某自然保护区境内系岷江符等。

某大学本科毕业设计某水电站闸坝枢纽工程水电站闸坝枢纽工程设计说明书水利水电工程专业学生**指导老师**摘要鱼潭水电站位于四川省某自然保护区境内系岷江一级支流熊猫河干流上的梯级电站。电站规划装机MW为有压引水式开发方案。闸址位于岩谷大桥下游约m处该处布置有引水发电隧洞取水口经过约km的压力隧洞至调压井然后接约m长的压力钢管至规划厂址处获得约m水头。闸坝左岸有省级干道公路通过交通方便。熊猫河系岷江右岸支流全长km流域面积km。鱼潭水电站闸址距河口约km控制流域面积km占全流域的%。为保护区内水力资源丰富目前熊猫河干支流上已装机MW约占其理论蕴藏量的%。XX电站出线将以千伏一回送入四川主网它的兴建不仅可以扩大电网的规模支援四川主网电力更重要的是对加速振兴保护区经济办好自然保护区保护珍稀动植物有着重大的经济意义和社会意义。此前区内已开发兴建的约MW小型水电站的电力除用于区内大量的农副产品加工、保护区研究中心科研用电、农民以电代柴及生活照明外多余容量均已送入四川主网。为加强区内生态环境保护鱼潭水电站的部分电力将用于进一步实施“以电代柴”调整区内能源结构。关键词:水利枢纽闸坝全闸方案枢纽布置TheabstractTheYutanhydrodynamicstationisinanatureegisboroughofSichuanprovince,anditisarundlehydrodynamicstationofthePandaRiverpotamictrunkwhichisaanabranchofMinjiangRiverThehydrodynamicstationmarkoutMWcapabilityAnditisapresscitationstationThemilldamaddresslocatesbigbridgedownstreamintherockvalleyaboutthemeterstheplace'sdecorationhasalreadyledawatertogenerateelectricitytheholetotakethewater,hasbeengonetoadjusttopresswell,thenconnectedthepressuresteelpipethatgrowsaboutthemeterstogotothepowerplantsitetoacquireaboutthemeterswaterheadaboutthepressureholewithkilometersThereisainterprovincialhighwaystandtheleftofthemilldan,thetrafficissoconveniencyThePandariverisontherightbankofMinjiangriver,itiskilometerslong,thedrainageareaisThemilldanaddressiskmlongfromthebayou,controldrainagearea,isofthe%ofthedrainageareaThenatureegis’swaterresourceiswealth,NowtheriverofthePandahasmarkedoutMW,aboathavingofitstheoriesreservesTheYutanhydrodynamicstationstandalinewillwithoncekiloVoltssendapresentinreturntogointoaSichuanmainnetItisnotonlycanacceleratetheeconomyofthenatureegisborough,dowellforthenatureegisborough,anditwillprotecttherarityanimalandfoliageThatishavingimportanteconomicmeaningorsocietymeaningNow,thisareashavingbuidingaboutMWminihydrodynamicstation’selectricpowerThosepowerisforprocessthefarmproduce,forinvestigatecenter,forfarmer’slivingillumingorusingelectricitytosubstitutefirewoodAndthesuperabundanceofthepowerallsendingtoSichuanmainnetInordertostrengthentheecosystemofthearea,partsofelectricpowerswillusedforthefurtherimplement"withelectricitysubstitutefirewood",adjustingtheenergystructureinsidetheareaKeyword:HydraulicpivotmilldamentirelymilldamprojectPivotlay目录第一章绪言第二章设计资料综合说明第一节流域概况第二节枢纽任务和开发方式第三节气象水文资料第四节工程地质第五节建筑材料第六节施工条件砼第三章 工程等级及建筑物的级别第一节工程等级第二节洪水标准第三节地震第四章坝轴线选择及首部枢纽布置第一节坝址、坝型选择第二节首部枢纽总论拦河闸闸孔设计闸室设计闸室的布置和构造两岸连接挡水重力坝段。铺盖和护坦下游导墙设计止水、排水和抗磨措施闸顶工作桥及交通桥防渗措施第五章进水口设计第一节进水口建筑物型式的比较第二节进水口的布置第三节进水口的高程及尺寸确定第六章公路改建参考资料结束语第一章绪言鱼潭水电站位于四川省某自然保护区境内系岷江一级支流熊猫河干流上的梯级电站。电站规划装机MW为有压引水式开发方案。闸址位于岩谷大桥下游约m处该处布置有引水发电隧洞取水口经过约km的压力隧洞至调压井然后接约m长的压力钢管至规划厂址处获得约m水头。闸坝左岸有省级干道公路通过交通方便。熊猫河系岷江右岸支流全长km流域面积km。鱼潭水电站闸址距河口约km控制流域面积km占全流域的%。第二章设计资料综合说明第一节流域概况流域概况自然地理概况熊猫河系岷江右岸支流全长km流域面积km。鱼潭水电站闸址距河口约km控制流域面积km占全流域的%。流域地势由东向西递增西北山地海拔高程在m以上而东部的河口高程仅m。河流受地势影响坡陡流急下切强烈多呈“V”型河谷全河道平均比降约%属山溪性河流。河流主源皮毛河发源于巴朗山东麓与支源正新河在岩谷大桥上游m处汇合以下称熊猫河。整个流域植被发育良好m以上为高山草甸以下是茂密的森林、灌木和箭竹。地区经济概况鱼潭水电站所处的自然保护区划分为核心区和实验区两部分。岩谷大桥以上区域为核心区岩谷大桥以下的河流两岸至山脊为实验区范围。区内耕地零星人烟稀少工农业极不发达。据年报统计“全区总人口人居民以藏族为主非农业人口人区内仅有农耕地(土)亩农作物以玉米和土豆为主有少量经济作物工业上仅有几座小水电站和农副产品加工工业牧业以牦牛为主森林和矿产资源较多但因处于保护区内禁止开发全区工农业总产值万元其中工业总产值仅万元属边远贫困少数民族地区。”保护区内水力资源丰富目前熊猫河干支流上已装机MW约占其理论蕴藏量的%。XX电站出线将以千伏一回送入四川主网它的兴建不仅可以扩大电网的规模支援四川主网电力更重要的是对加速振兴保护区经济办好自然保护区保护珍稀动植物有着重大的经济意义和社会意义。第二节枢纽任务和开发方式保护区因其“保护自然生态、环境”的性质不可能兴建工矿企业故无大量工业用水的要求。区内农业为粗放耕作方式且境内雨量丰沛故亦无特别的灌溉要求。熊猫河为山溪性河流河床陡、落差大、水流急无漂木、航运要求。农耕地及房屋所处地势均较高无防洪要求。因此本工程开发任务单一应在保护自然环境、维护生态平衡的前提下因地制宜地合理利用水资源。此前区内已开发兴建的约MW小型水电站的电力除用于区内大量的农副产品加工、保护区研究中心科研用电、农民以电代柴及生活照明外多余容量均已送入四川主网。为加强区内生态环境保护XX水电站的部分电力将用于进一步实施“以电代柴”调整区内能源结构。此外除厂自用电外的余电送入四川主网。四川电网中缺乏调节峰荷的电能在已存在的电源构成中有调节能力的水电站有限致使系统运行很不经济且十分被动。按河流梯级规划方案电站可建闸取水的河段为岩谷大桥以下约m范围有可以形成一定的日调节能力库容的河道地形条件使电站在枯、平水季节进行日调节带一定的变动负荷(按照水能设计调节库容达~万m时便可满足本电站的日调节需求)为电力系统提供更多的峰荷电能同时也使电站自身的运转更加灵活主动。枢纽的正常蓄水位和汛期限制运行水位参见“毕业设计任务书”。库容的大小除应考虑到岩谷大桥(桥面高程为m)不受建闸蓄水影响外还应考虑到对通过该河谷段的省级干道的淹没影响(闸坝区该干道路面高程约为~m详见“坝区工程地质图”)在以及对上一梯级电站(其尾水高程为m)厂址选择的影响问题。闸址枢纽布置和运行必须满足有利于取水、排沙、防洪、防於以及保持调节库容、防、排漂浮物的作用。电站引水隧洞采用内径为m的圆形钢筋混凝土衬砌有压方案。进口中心线高程为m。电站安装台MW水力发电机组总计装机容量MW按照机组选型设计水轮机设计水头为m最大水头为m单机额定流量为ms。第三节气象水文资料气候特征熊猫河流域受季风的影响降雨充沛气候温和、湿润。流域内多年平均降水量mm年内降水主要集中在~月约占全年降水的%其中~月约占%而~月降水量仅占年降水量的%。流域内多年平均气温极端最高最低气温为和。多年平均年相对湿度为%。闸坝区河谷呈东偏南方向受地形影响闸址处多出现东偏南(E′S)风向最大风速ms。水文特征径流熊猫河径流主要由降雨形成其次是地下水和高山融雪补给。每年自月以后气温回升河源及高山积雪开始融化~月径流主要由降水和融雪等混合补给~月径流主要由降雨形成月至翌年月径流主要来源于地下水。熊猫河~月为丰水期多年平均水量占全年水量的%其中~月占全年的%~月为枯水期年内最枯月平均流量一般出现在或月历年最小月平均流量为ms(年月)年流量变差系数CV为。闸坝址处多年平均流量ms多年平均年径流量亿m多年平均年径流深mm。洪水熊猫河主汛期一般为~月洪水具有山溪性河流陡涨陡落的特点多呈单峰过程历时一般~天。实测最大流量ms(年月日)调查最大流量为ms(年月日)。洪水位变幅一般在~m左右。闸址处设计洪水如下表所示:表闸址设计洪水成果表流域面积(km)Qp(ms)P=P=P=P=P=P=P=P=P=泥沙多年平均悬移质输沙量为万t多年平均含沙量kgm汛期(~月)多年平均含沙量为kgm。多年平均推移质输沙量万t。表悬移质平均级配表粒径范围(mm)~~~~~~~<占总沙量百分比()水位流量关系闸址河段水位流量关系列表如下:表闸址水位流量关系表流量(ms)水位(m)流量(ms)水位(m)水位~流量关系曲线如图所示具体位置处可近似使用或据此推求。水位库容关系ⅢⅢ'闸线处水位~库容关系曲线如图所示其它闸线处的关系曲线可据此推求或近似使用。图鱼潭水电站闸址处天然水位~流量关系曲线图鱼潭水电站库容曲线第四节工程地质区域地质工程区位于四川西北部的龙门山山脉熊猫河上游总的地势北西高、南东低。最高海拔高程m一般为~m。区内主要山脉呈北东展布熊猫河上游发育总体方向由南西流向北东下游段转为北西向近东沿岸坡高山陡河谷深切为高山峡谷区。在地貌上为侵蚀构造地形和侵蚀堆积地形。地层岩性区内地层主要为中、古生界三迭系、志留系由于受低中级区域变质作用响为一套浅变质岩系。第四系冲洪积层、坡积层分布于熊猫河河床两侧岸坡前者以漂卵砾石夹砂为主厚~m后者以碎石亚砂土为主厚~m。另外尚有部分岩浆岩分布主要岩性为二迭系的玄武岩和辉绿岩。前者分布于库尾区沿二迭系灰岩呈北东南西向一线产出岩性呈暗灰色、块状构造、斑状结构、枕状结构。后者分布于中、下闸址区一带呈小岩株产出岩石呈暗绿色块状构造辉绿结构。地质构造工程区在区域地质构造上位于薛城卧龙“S”型构造南东。区内地质构造复杂褶皱紧密轴面倒转为强褶工程地质区主要构造形迹有牛头山倒转复背斜三道桥卡子倒转向斜茂汶断层转经楼沟断层。水文地质区内地下水类型单一为基岩裂隙水和松散层孔隙水。基岩裂隙水主要接受大气降水和冰缘融冻带的冰雪融水补给沿其基岩裂隙在岸坡中部或坡脚以及河谷一带呈散状或股状排泄。泉流量平均~ll/s。水质类型以HCO一Ca型水为主矿化度l~g/lpH值~。松散层孔隙水分布于熊猫河两岸的一级阶地和高河漫滩之中水位埋深~m水量~l/s水质类型为HCO一Ca型水pH值~。地质灾害工区内由于地形畸岖构造强烈岩层破碎加上人类工程经济活动因此以崩塌滑坡、泥石流为主的地质灾害较为发育。地震基本烈度据中国地震烈度区划图()工程区地震基本烈度七度。库区地质河谷地形地貌库区位于熊猫河上游为高中山构造剥蚀地貌深切峡谷型河谷右岸为悬岩峭壁左岸有省级干道通过。熊猫河由皮毛河、正新河在岩谷大桥以上m处汇合而成汇合高程m较岩谷大桥桥面高程低m该处河床比降为%左右河谷宽~m(以左岸公路高程为准)。在河流两岸不对称地分布着宽阔的河漫滩其宽度为~m漫滩由砂砾卵石组成其中有部份大型漂石分布。地层及地质构造库区除第四系松散堆积层外主要为三迭系二迭石炭系地层。三迭系西康群菠茨沟组(Tb)分布在岩谷大桥一带分布宽度m为灰白色、浅灰色薄中厚层粉细砂岩夹石英砂岩层状结构块状构造。岩层产状为倾向北西面倾角~。二迭石炭系(cp)分布于三迭系地层北西和南东地区在其北西侧的出露宽度为m南东侧的出露宽度为m。其岩性为灰色、灰黑色绢云千枚岩、砂质千枚岩、石英千枚岩、夹石英岩及砂质灰岩、石英岩状砂岩、石英岩等层状结构、块状构造及千枚状构造是构成库盆的主要基岩。岩层倾向上游倾角变化大达~。泥盆系危关群上组(Dwg)分布于闸址区上游地段为灰黑色炭质千枚岩、绢云千枚岩和石英千枚岩岩层倾向上游倾角~。库区在地质构造上位于卧龙倒转向斜的南东翼地层受构造影响较重在走向上有扭曲现象岩层中发育有北东、北西两组裂隙倾角多为陡倾裂隙其倾角一般大于。裂隙中一般无充填物裂面闭合较好。物理地质作用区内为构造侵蚀高中山峡谷区河谷两岸均为陡峭的岩质边坡岩层受构造作用影响强烈裂隙发育地表浅部岩体在风化作用、人为地质作用等综合因素影响之下其物理地质作用较为发育主要有崩塌、局部危岩和小型滑坡。但是它们对工程无不良影响仅构成库区固体径流的物源点。工程地质条件组成库盆的基岩多为千枚岩抗渗性能好为相对隔水层。在库区地层中呈夹层状的砂质灰岩无岩溶现象也不会产生渗漏。同时岩层均倾向上游岩层中构造裂隙主要为陡倾裂隙闭合度较好无倾向下游的缓倾裂隙存在这对防止库区的渗漏有利。从地形上看两岸山体雄厚无低于正常高水位的邻谷存在也无通向库外的沟谷。因此库区也不存在渗漏问题。库区右岸边坡稳定性较好无大型的崩塌仅有两处危岩其方量较小距闸址~m对工程无不良影响。由于库区上游河道两侧松散堆积物较多斜坡剥蚀作用尚未得以控制因此库区尚存在淤积问题工程设计中应加强冲、排砂工程措施。闸坝区工程地质条件本工程在河流规划工作的基础上选择了上、下两个闸址经过对两个闸址进行相关的比选工作最终确定选择上闸址。在上闸址选择了三条闸轴线根据工程地质条件和工程设计的经济、合理性对该闸址的Ⅱ上、Ⅲ上两条闸轴线进行了详细勘探工作。闸址区为高山深切峡谷河段河床主流位于右岸水边线高程m~m河水深(枯水期)~m。右岸无边滩分布左岸有宽阔的河漫滩且延入库区漫滩的中心高程~m。右岸为陡峻的岩质边坡左岸为公路路面高程m~m公路内侧为边坡陡峻的山体外侧有部分人工堆积体。河床为漂卵石夹沙厚~m地表漂石分布较多约占%左右。两岸基岩为泥盆系危关群上组地层其岩性为炭质千枚岩、石英千枚岩、砂质千枚岩等。岩层倾向上游倾角~。在闸址右岸下游有辉绿岩侵入体于岸边出露两段分布宽度m和m。Ⅱ上闸轴线工程地质条件该闸轴线方位角河水面宽m枯水期最大水深m水边线高程m右岸无边滩分布左岸分布有宽余米的河漫滩与公路的外坡相接公路路面高程m。河床冲洪积层厚~m为不均匀级配的漂卵石类砂密实度较好。漂石在土体中起骨架作用允许承载力可达~Mpa可作为持力层。漂卵石层中无成层的砂层分布在闸址的下游钻孔内进行了简易抽水试验测得其渗透系数为m/d属强透水层。ZK孔在接近基岩时(m)孔内大量漏浆终孔后数小时孔内有地下水涌出测得其流量为l/s。经水样分析并与河水水样对比离子含量上区别较大水质类型也不同表明为基岩裂隙水但它们对混凝土均无侵蚀性。下伏基岩界面在沿闸轴线方向是向右岸倾斜呈直线型。顺河方向上在右岸为凹凸型在中部和左岸均为平缓直线型表明其下游无深潭分布。基岩岩性为云母角岩局部夹薄层砂质灰岩和炭质千枚岩其岩心采取率为~%岩层的抗渗性能好可作为相对隔水层。两岸坝肩均为陡峻的岩质边坡岩性为炭质千枚岩稳定性较好。右岸卸荷裂较发育经探洞观察其卸荷带宽m但毛洞自身稳定性好在洞深m处的一条裂隙的裂面上有泥膜充填。在探洞的下游岸边有三条长~m、宽l~cm与河流斜交的陡倾裂隙。在左坝端上游m处的公路内侧有一小规模的危岩体分布体积约为m。两岸基岩中的裂隙均为陡倾裂隙无倾向下游的缓倾裂隙。Ⅲ’上闸轴线工程地质条件闸轴线方位角河床主流由右岸向左岸开始编转河水面宽m枯水期最大水深m水边线高程m。右岸有狭窄的边滩基岩裸露边滩与下游岩嘴相连岩嘴伸入河床m其前缘宽约m高程为m其后缘宽m左右与崖脚相接处高程m。左岸河漫滩宽m与公路外侧边坡相连在交接处有人工堆积体分布公路路面高程m其内侧为岩质边坡。河床冲洪积层的物质组成和工程特性与Ⅱ上轴线基本相同其厚度为~m孔内无地下水涌出和漏浆现象。下伏基岩界面在沿轴线方向呈“V”型以ZK孔处为最低。顺河方向基岩界限形状在右岸为凹凸型中部和左岸为平缓直线型下游无深潭分布基岩岩性为石英千枚岩、炭质千枚岩、云母角岩和辉绿岩其工程特性良好为良好的下卧层。两岸坝肩岩体均为陡峻的岩质边坡其岩性为石英千枚岩和炭质千枚岩岩体稳定性较好岩层中均为陡倾裂隙无倾向下游的缓倾裂隙裂隙闭合度较好岸边卸荷裂隙相对不发育。右岸闸轴线下游伸入河床中的岩嘴为石英千枚岩和辉绿岩其工程特性良好是良好的抗力体对增强坝肩和右岸闸基的稳定极为有利。工程地质评述该闸址无严重的工程地质问题工程地质条件良好宜于工程兴建。其中尤以Ⅲ’上闸轴线最佳故为推荐方案现将两轴线的工程地质条件列于表内进行比较。表闸轴线工程地质条件比较表序号项目Ⅱ上闸轴线Ⅲ’上闸轴线备注地形地貌高山深切峡谷两岸山体雄厚左岸河漫滩宽米高山深切峡谷两岸山体雄厚左岸河漫滩宽米持力层厚度~m~m岩性漂卵石夹砂漂卵砾石夹砂其它有局部架空现象无坝肩岩体碳质千枚岩右岸卸荷带宽m左岸局部有危岩石英千枚岩卸荷裂隙发育较差无危岩分布水文地质河床下伏基岩有局部裂隙承压水河床下伏基岩无局部裂隙承压水下游抗力体无右岸下游侧有第五节建筑材料天然建筑材料石料区内无条石料。块石料可利用河床中大漂石。熊猫河下游有花岗岩分布可作块石料。粘土区内缺乏可以从距闸址km的粘土料场采运。砾卵石分布广泛熊猫河两岸的漫滩、心滩上均有分布。可开采储量万m完全能满足工程所需。砂料区内砂料呈夹砂分散于卵砾石层中多数为中细砂且含一定量的泥质和粉土筛选后不能直接用工程。因此区内砂料欠缺在质、量上均不能满足工程需要。在km外有较好的正在开采的砂料场建议采用。材料物理力学指标见表。等人工材料物理力学参数请查阅有关规范和手册。第六节施工条件砼鱼潭水电站对外交通方便沿熊猫河左岸有省级干道公路通过。闸址区河谷狭窄深切呈“V”形两岸山高坡陡山体相对高差达m左右山坡坡度一般~制约施工交通和工场布置。工区气候温和降雨丰沛、湿润。洪水具有山溪河流特点陡涨陡落一般呈单峰过程一次洪水历时~天洪水位变幅m左右。当地建材储量丰富开采受季节影响小开采方便运距短。施工用电由当地电网提供坝区有已建成的Kv输电线经过。工程施工宜引入招标机制选择合适的专业队伍采用机械化施工以加快工程进度按时建成发电。表材料物理力学指标表层位岩性容重(tm)抗压强度抗剪强度允许承载力单位抗力系数渗透系数允许坡降边坡坡度干燥饱和摩擦系数凝聚力RDRWtgφCRKKjp临时永久MpaMpaMpaMpaKgcmxmdQ漂卵石夹砂~~~~:~::~:Dwg碳质千枚岩~~~~::Dwg石英千枚岩~~~~~::Sm绢云千枚岩砂质千枚岩~~~~::砂质灰岩~~~~~~::石英岩~~~~::辉绿岩~~~~::表金属结构相关参考信息项目门叶重(t)埋件重(t)启闭机型号容量(t)单重(t)备注泄洪闸平板工作门QPQx泄洪闸平板检修门PQYx轨距~m冲沙闸平板工作门QPQx第三章 工程等级及建筑物的级别第一节工程等级水利水电工程的等别在《水利水电枢纽工程等级划分设计标准(山区丘陵区部分)》SDJ之中作出的规定将水利水电枢纽工程根据其工程规模效益及在国民经济中的重要性划分为五类综合考虑水库的总库容、防洪库容、灌溉面积、电站的装机容量等工程规模有库容决定。鱼潭电站是一个有日调节性能的引水式水电站无防洪、灌溉、航运、和漂木等综合要求按《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SDJl规范及补充规定鱼潭水电站装机容量在~KW之间工程规模属小(Ⅰ)型电站工程等级定为四等工程永久性主要建筑物包括拦河闸坝、进水口等按级设计次要建筑物按级设计临时性建筑物按级设计。附:水利水电枢纽工程分等指标工程等别工程规模分等指标水库库容(亿m)防洪灌溉面积(万亩)电站装机容量(万kw)保护城市及工矿区保护农田(万亩)一大()型>特别重要的城市、工矿区>>>二大()型~重要城市、工矿区~~~三中型~中等城市、工矿区~~~四小()型~一般城市、工矿区<~~五小()型~<<水工建筑物级别的划分工程等别永久性建筑物的级别临时性建筑物的级别主要建筑物次要建筑物一二三四五第二节洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL设计洪水为年一遇相应洪水流量为校核洪水为年一遇相应洪水流量为。第三节地震根据设计基本资料据中国地震烈度区划图()工程去地震基本烈度七度。按《水工建筑物抗震设计规范》SDJl的规定本电站以基本烈度为设防烈度。主要建筑物应结合本地区的具体条件着重于采取抗震结构及工程措施。第四章坝轴线选择及首部枢纽布置第一节坝址、坝型选择水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物多用于河道、渠系及水库、湖泊岸边。关闭闸门可以拦洪、挡潮、抬高水位以满足上游引水和通航要求开启闸门可以泄洪、排涝、冲沙或根据下游用水需要调节流量。水闸在水利工程中的应用十分广泛。闸址的选择关系到工程建设的成败和经济效益的发挥是水闸设计中的一项重要内容。应当根据水闸承担的任务综合考虑地形地质条件和水文、施工等因素通过技术经济比较选定最佳方案。壤土、中沙、粗沙的砂砾石适于作为水闸的地基。尽量避开淤沙质土和粉、细砂地基必要时应采取妥善的处理措施。建闸后过闸水流的形态是选择闸址是需要考虑的重要因素。要求做到:过闸水流平顺流量分布均匀不出现偏流和危害性冲刷和淤积。拦河闸宜选在河床稳定、水流顺直的河段上闸的上、下游应有一定长度的平直段。在以拦河闸为主兼有取水和通航要求的水利枢纽中拦河闸可选在稳定的的弯曲河段上将进水闸和船闸分别设在凹岸和凸岸。无坝取水的进水闸应选在弯曲河段的凹岸顶点或稍偏下游引水方向与河道主流方向间的夹角最好在度以内。分洪闸一般设在弯曲河段的凹段或顺直河道的深槽一侧。冲沙闸大多布置在拦河闸与进水闸之间、紧靠拦河闸最深的部位有时也建在引水渠内的进水闸旁。在河道上建造拦河闸为解决施工导流问题常将闸址选在弯曲河道的凸岸利用原河道导流裁弯取直新开上、下游引水和泄水渠。新开渠道既要尽量缩短其长度又要使其进、出口与原河道平顺衔接。坝址选择与河谷形状、工程地质条件、施工条件、枢纽布置要求等因素有关在满足枢纽布置和施工导流要求的前提下坝轴线应尽可能短以节省工程量。从地质条件来看坝址处要求地质构造简单基岩坚硬、完整、质地均匀、透水性小、耐风化两岸岩性差异不大山坡稳定无较大的断层破碎带。从施工条件来看坝址附近要有足够数量的建筑材料下游要有较大的平坦地区便于施工场地的布置具有必要的对内、对外的交通条件要考虑施工机械化的程度和施工技术水平等。从枢纽布置要求来看要能满足水利枢纽布置的要求合理地布置大坝、泄水溢洪设备、水电站厂房、过坝设备以及通航建筑物等。对于坝型基本资料中设计要求已经给定为闸坝全闸方案。因此在布置完必要的泄水长度建闸外(校核洪水位期间)其余闸轴线采用重力坝。根据设计基本资料《表闸轴线工程地质条件比较表》选Ⅲ’上闸轴线具体详细对比参见第二章第四节。第二节首部枢纽总论首部枢纽布置本电站为具有日调节水库的引水式电站。首部枢纽有冲沙闸泄洪闸引水遂洞闸前进水口等组成。拦河闸(冲沙闸和泄洪闸)雍水高m在闸前形成库容为万的水库。熊猫河为山区河流坡陡流急汛期河水挟沙量大且推移质多(参见设计资料综合说明)。平均年悬移质输沙量为万吨推移质输沙量万吨。由于水库库容小和电站采用高水头机组(设计水头m最大水头为m单机额定流量为)因此首部枢纽对于水库放淤和引水防沙有突出要求。为了防止淤积水库采用如下的运行方式:非汛期按日调节运行汛期河道天然来水量大于电站引用流量电站不进行日调节时则将水库水位经常维持在最低水位(汛期限制运行水位)尽量避免闸前水位雍高发电多余水量开闸排走。在选定拦河闸闸孔数目闸孔尺寸和闸底板高程时以尽量是泄洪流态接近河道天然流态为原则。为了引水防沙拦河闸闸址选在Ⅲ’上闸轴线附近河道弯道末端是右岸的闸前进水口处于河道凹岸末端利用天然弯道的环流作用把泄洪时的底沙推向凸岸(左岸)的闸孔排泄。并在库底凹岸(右岸)布置了倾斜向左岸的导流墙以增强弯道的环流作用。首部枢纽除少数两岸连接重力坝建在基岩上外大部分建筑物均建在河床原覆盖层上。闸址河谷宽~m枯水期水面宽m左右。河床覆盖层最大深度约m由漂卵沙、砾石层等组成。漂卵石层中无成层的砂层分布在闸址的下游钻孔内进行了简易抽水试验测得其渗透系数为m/d属强透水层。地区地震基本烈度为七度。首部枢纽在岩基上的主要建筑物按七度设防软基上的主要建筑物按八度设防。首部枢纽主要建筑物级别为四级设计洪水流量为(年一遇)校核洪水流量为(年一遇)。拦河闸全长m包括左岸挡水坝段长m中部三孔泄洪闸段m右岸两孔冲沙闸段m以及右岸挡水坝段m。闸顶高程m各闸孔底板高程均为m水库日调节最高蓄水位(正常高水位)为m最低运行水位m。水库校核洪水位为m(汛期限制运行水位)。闸室最大结构高度m顺水流方向长m。两岸挡水重力坝段为加筋混凝土重力式结构。五个闸孔段为钢筋混凝土胸墙底孔式结构。闸段在闸墩中间分缝。三孔泄洪闸的半墩厚m冲沙闸的半墩厚m。五个闸孔的工作闸门均为平板钢闸门分别设固定起闭机泄洪闸工作闸门采用QPQx型号的起闭机冲沙闸工作闸门采用QPQx型号的起闭机。三孔泄洪闸闸孔宽m高m冲沙闸闸孔宽m高m。工作闸门前均有检修门槽泄洪闸共用一套PQYx型号的起闭机。泄洪闸共用一套宽m高m的平板钢检修闸门。闸基的防渗措施是在闸上游设长m的水平铺盖在闸前端设一道垂直防渗墙两岸基岩做帷幕灌浆。防渗墙由冲击钻打槽孔浇混凝土筑成设计墙厚m墙深m。泄洪闸和冲沙闸下游的消能方式为急流消能护坦长m纵坡:。护坦钢筋混凝土厚m其上的号素混凝土抗磨层厚m。护坦末端的齿墙设计深m护坦末端齿墙下游河床用开挖的大块石回填护底。束水墙位于冲沙闸束水冲沙门槽左墩的上游。墙顶高程m墙长m平面轴线呈弧线形。墙顶宽~m底宽m。拦河闸拦河闸布置方案的选定拦河闸布置已在上节叙述。现将布置上几个主要问题的确定过程简述如下。闸轴线的选择:在初步设计阶段曾对Ⅱ上闸轴线和Ⅲ’上闸轴线进行对比由于引水遂洞线选在熊猫河右岸且Ⅱ上闸轴线持力层较Ⅲ’上闸轴线小还有局部架空现象Ⅱ上闸轴线左岸局部有危岩河床下伏基岩有局部裂隙承压水。综合以上条件对比确定选用坝轴线为Ⅲ’上闸轴线。闸型的选定:根据闸址河谷窄河床覆盖层深的特点又由于闸址处地基土层结构比较简单软基闸的抗滑稳定沉陷及防渗等问题均是可以解决的而且软基闸工程量又较小所以采用软基闸方案。闸孔数和闸孔尺寸:根据水库放淤和引水防沙的要求选用总闸孔宽度m其中冲沙闸孔每孔m共=m泄洪闸孔每孔m共=m。底板高程均为m。且冲沙闸与泄洪闸间的闸墩上游还加了一道束水墙以利进水口挡砾坎前底沙的冲刷。闸基防渗措施:采用在闸底板上游m的水平防渗防冲铺盖(不做防渗要求)和加在闸底板前端齿墙下一道深度m的垂直防渗墙。闸孔设计闸孔设计包括:选择堰型、选定堰顶或底板顶面高程(以下简称底板高程)和单孔尺寸及闸室总长度。堰型选择常用的堰型有宽顶堰和实用堰宽顶堰是水闸中最常采用的一形形式。它有利于泄洪、冲沙、排污、排冰、通航且泄流能力比较稳定结构简单施工方便。因此本设计种堰型选择选用实用堰。闸底板高程的确定底板高程与水闸承担的任务、泄流与引水流量、上下游水位及河床地质条件等因素有关。闸底板应位与较为坚实的土层上并应尽量利用天然地基。在地基强度能够满足要求的前提条件下底板高程定得高些闸室宽度大两岸连接建筑物相对较低。对于中小型水闸由于两岸连接建筑物在整个工程量中所占比重较大因而总的工程造价可能是经济的。在大中型水闸中由于闸室在整个工程量中所占比例较大因而适当降低底板高程常常是有利的。当然底板高程也不能定得太低否则由于单宽流量加大将会增加下游消能防冲的工程量。闸门高度增加起闭设备容量也随之加大另外还可能给基坑开挖带来困难。一般情况下泄洪闸和冲沙闸的底板顶面可与河底齐平。进水闸的底板顶面在满足引用设计流量的条件下应尽可能高一些以防止推移质泥沙进入渠道。综合考虑以上因素本设计中定闸底板高程为m。计算闸孔总净宽根据给定的设计流量、上下游水位和拟定的底板高程及堰型分别不同的水流情况计算闸孔总净宽。)按“门前清”排沙标准确定冲沙闸尺寸闸轴线枯水期河床平均高程为m冲沙闸底板高程为m,进水口拦沙坎高取m进水口宽m水深m进水口流速ms设计引水位==m)沉沙槽进口尺寸计算在设计引水条件下沉沙槽进口断面宽度由下式计算:式中沉沙槽进口断面宽度mQ进水口引用流量为限制进入进水口泥沙最小粒径的止动流速ms沉沙槽进口断面水深m又泥沙启动流速ms本设计选用沙莫夫公式计算即:选用=mm则=ms所以沉沙槽进口宽度:=m)冲沙闸宽度的确定开启冲沙闸沉沙槽进口断面流速能够冲洗槽内全部淤沙及随冲沙水流带如槽内的群体泥沙其冲沙流速为:式中冲沙流速ms冲沙流量相应的河道推移质的平均粒径m选用=m则=(~)ms取=ms冲沙流量槽内冲沙时过水断面计算宽度(m)。冲沙闸宽度:按平底堰流公式计算:数据带入有取m。)按“稳定河宽”排沙标准确定闸总宽度由第一造床流量计算闸总宽度。以确定泄洪排沙闸的过流量为=按平底堰公式计算=m取m。综合考虑取泄洪闸共m分孔每孔m。取冲沙闸共m分孔每孔m。闸室设计抗滑稳定计算)设计条件上游水位m(正常高水位)下游水位拦河闸不泄流时下游无水。防渗墙折减系数)计算情况()完建情况()校核洪水情况()正常高水位情况()地震情况)荷载组合()完建情况:自重闸门及起闭机()校核洪水情况:自重水重静水压力扬压力浪压力风压力()正常高水位情况:自重水重静水压力扬压力浪压力风压力()地震情况:正常高水位情况地震荷载(地震动水压力地震动土压力地震惯性力))计算公式:()抗滑稳定安全系数的计算公式为:式中Kc沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数f闸室基底面与地基之间的摩擦系数可按规范SL条规定选用作用在闸室上的全部竖向荷载(包括闸室基础底面上的扬压力在内kN)作用在闸室上的全部水平向荷载kN其中:Kc在本设计中取松软地基土质基本组合取特殊组合取。()水深为H时单位宽度上水平静水压力P为式中P单位宽度上水平静水压力kN水的容重本设计中含沙量多采用kNH水面以下深度m()波浪作用深水波波高波长波浪中心线超过静水位的高度式中深水波波浪压力kNh波浪高度mL波长m波浪中心线超过静水位的高度mD吹程(km)k顺吹程方向的浪高增长系数可按下式计算波浪陡度粗略的可取计算风速根据静水位以上m高度处历年实测的最大风速(非结冰期)进行频率分析求得的ms()渗透压力式中U作用于闸底板底面上的渗透压力kNm防渗墙到闸底板底面上游端的水平距离m渗透压力强度系数本设计采用L闸底板底面的水平投影长度m)计算成果:()校核情况泄洪闸段:Kc=>闸室抗滑稳定满足要求冲沙闸段:Kc=>闸室抗滑稳定满足要求()正常高水位情况泄洪闸段:Kc=>闸室抗滑稳定满足要求冲沙闸段:Kc=>闸室抗滑稳定满足要求()地震荷载情况泄洪闸段:Kc=>闸室抗滑稳定满足要求冲沙闸段:Kc=>闸室抗滑稳定满足要求地基应力计算:荷载组合同前)计算公式:()结构布置及受力情况对称时(泄洪闸):式中

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