2022年本科毕业设计方案D江水利枢纽设计方案 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - D江水利枢纽工程设计 张霞 甘肃农业高校工学院 05 级水利水电工程)摘要 :适当修建大坝可以实现一个流域地区发电、防洪、浇灌的综合效益 D 江位于我国西南部地区,通过对其地势地质、水文资料、气候特点的分析,结合当地的建筑材料,设计适合的枢纽工程来帮忙流域地区实现很好的经济效益;依据防洪要求,对水库进行洪水调节运算,确定坝顶高程及泄洪建筑物尺寸;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置方案;具体作出大坝设计,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、静力运算;对泄水建筑物
2、进行设计,挑选建筑物的形式、轮廓尺寸,确定布置方案,拟定细部构造,进行水力、静力运算;水库建成后,可建装机容量约为24MW 的水电站,多年平均发电量可达1.05 亿度;可增加浇灌面积约 10 万亩;水库协作下游河道整治等措施,可以很大程度的减轻洪水对下游城镇、厂矿、农村、大路、铁路以及旅行景点的威逼;可为进展养殖制造有利条件;关键字 : 坝型挑选 枢纽布置 大坝设计 基础处理综合说明D 江是我国西南部的一条河流,依据河流规划拟建一座水库,本设计的任务是进行水库水利枢纽工程设计;水库建成后,可建装机容量约为24MW的水电站,多年平均发电量可达 1.05 亿度;可增加浇灌面积约 10 万亩;水库协
3、作下游河道整治等措施,可以很大程度的减轻洪水对下游城镇、厂矿、农村、大路、铁路以及旅行景点的威逼;可为进展养殖制造有利条件;经对所给流域简况、地势地质条件、水文、气候和库区建筑材料进行分析,D江水利枢纽工程设计报告分 5 部分:1、工程等级及建筑物级别确定;分析工程级别确定因素,确定工程等级为二;2、调洪演算与泄洪方案的挑选;调洪演算依据水量平稳,采纳列表试算法,对不同泄1 / 38 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 洪方案进行运算,最终选定最优方案;3、坝型挑选和枢纽布置;分析坝址区地势、地址条件和坝址区的建筑材
4、料,从经济角度考虑坝型确定为砂砾石坝;对挡水建筑物、泄水建筑物和水电站建筑物,依据地势地质条件做出了总体布局;4、大坝坝型的挑选;定性的分析了均质坝、堆石坝、塑性心墙坝、塑性斜墙坝和斜心 墙坝的优缺点,选定斜心墙坝作为本设计的大坝形式;5、坝基处理方案;依据坝址地质条件,对不同地质条件的坝基,采纳相应的处理方 法;设计依据水工设计手册 土石坝)、水利水电枢纽工程等级划分及设计标准 山区、丘陵区部分) 试行)补充规定 SDJ12-78)、土石坝安全监测技术规范 SL60-94)以及国家、水利颁发的现行规范,结合该水库设计、施工、竣工、运行、情形等资料,在许建老师的指导下,对设计中的不合理之处进行
5、了进一步地修改,最终编制完成了 D江水利枢纽工程设计任务书;1 设计基本资料1.1 枢纽任务及设计要求1.2 自然地理与水文气候特点1.2.1 流域简况 D 江位于我国西南部地区,流向自西向东南,全长约122 公里,流域面积为2558 平方公里,在坝址以上流域为780 平方公里;本流域大部分为山岭地带,山脉、盆地相互交叉期间,地势变化猛烈,流域内支流很多,但多为小的河流;地表大部分为松软砂岩、页岩、玄武岩以及石灰岩的分化层,讯期 河流含沙量较大,冲击层较厚,两岸有倒塌现象;本流域内因山脉连绵,交通不便,故居民较少,全区农田面积仅占全区面积的 20%,林木面积占全区面积的 30%,其种类有松、杉
6、等;其余为荒山及草皮掩盖;1.2.2 气候特点 1 )气温年平均气温约为12.8,最高气温约为30.5 ,发生在7 月份,最低气温为-5.3 ,发生在 1 月份; 2 )湿度2 / 38 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 本区域气候特点为冬干夏湿,每年11 月至次年 4 月特殊干燥,其相对湿度在5173%之间,夏季因降雨日较多,想对湿度随之增大,一般变化范畴为 6786%; 3 )降雨量最大年降雨量可达1213 毫 M,最小为 617 毫 M,多年平均降水量为905 毫 M; 4 )风力及风向一般 14 月风力较大
7、,实测最大风速为19.1M/秒,相当于8 级风力,风向为西北偏西;水库吹程为 15 公里;1.2.3 水文特点 D 江径流的主要来源为降水,在次山区流域内无湖泊调剂径流;依据实测短期水文气象资料讨论,一般是每年五月至六月初河水开头上涨,汛期开头,十月以后,洪水下降,就枯水期开头,直到次年五月;D 江洪水外形陡涨猛落,峰高而瘦,具有山区河流的特点,实测最大流量为 700 立方M/ 秒,而最小流量为 0.5 立方 M/ 秒;年日常径流:坝址邻近水文站有实测资料8 年,参考邻近测站水文资料,经延长后有22 年水文系列,多年平均流量为 17 立方 M/秒;洪峰流量:经频率分析,求得不同频率的洪峰流量如
8、下表所示表 1-1 流量、频率关系表频率0.05% 1% 2% 5% 10% 流量2320 1680 1420 1180 1040 1.3 工程地质及水文地质1.3.1 工程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露问题不大;但水库蓄水后,两岸的坡积与残积等物质的塌岸是不行防止的,经过勘测估量可能塌方量约为 300 万立方 M;在考虑水库淤积是可作参考)坝址位 D 江中游地段的峡谷地带,河床比较平缓,坡降补台大,两峰高山高耸,构成高山峡谷的地貌特点;河床冲积层主要为砂砾石类,砂质粘土与砂层均较少,且多出现透镜状体,并有大漂石渗杂其中;卵砾石成分以玄武岩为
9、主,石灰岩和砂岩占极少数,沿河谷内分布;坝基部分冲基层厚度最大为32M,一般为20M 左右,靠岸边最薄为几M,其颗粒组成以卵砾石为3 / 38 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 主,细少颗粒为数极少,卵石直径一般为10-100 毫 M,砾石直径一般为2-10 毫 M,砂粒直径 0.05-0.2毫 M,细小颗粒直径小于0.1 毫 M;经抽水试验;测得冲积层渗透系数K 值为3 10?-1 10?厘 M/秒;坝址邻近无大的断层,但两岸露出的岩石节理特殊发育,可以分为两组,一组走向与 岩石走向几乎一样,即东北方向,倾向西北
10、;另一组的走向与岩石倾向大致相同,倾角一 般都较大,近似垂直,裂隙清楚,且为钙质泥质物所充填,节理间距密者 0.5M 即有一条,疏者 3-5 你即有一条,所以沿岸常见有岩块崩落的现象;上述节理主要在砂岩、泥灰岩及 玄武岩之类的岩层中产生;本地区地势高差大,缺乏猛烈水层,故地下水不丰富,对工程比较有利;依据压水实 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性,其压水试验的单位 吸水量小于 0.001min.m);加于玄武岩中的凝灰岩以及裂隙甚少的火山角砾岩均为不透 水性岩,正由于这些隔水层与透水的玄武岩的存在,是玄武岩产生很多互不连贯的地下 水;一般砂岩也是细粒至微粒结构,除因构
11、造裂隙较发育,上部裂隙水较多外,深处岩层 因隔水层的层次多,难以形成泉水;石灰岩地区外围岩石较多为不透水层;渗露问题不存 在;1.3.2 水文地质条件 固体径流: D江为山区性河流,含沙量大小而变化,平均含沙量达 0.5 公斤 / 立方 M;枯水极少,河水清亮见底,初估量 30 年后坝前淤积高程为 2765M;水文资料 : 1 )水库水位与库容关系曲线;)设计洪水位过程线和校核洪水位过程线; 2 1.3.3 地震情形本地区地震烈度定为7 度,基岩与砼之间的摩擦系数取0.65;1.4 建筑材料料场的位置和储量见坝区地势图;由于河谷内地势平整,采纳较便利;坚硬玄武岩可 作为堆石坝料,储量较丰富,在
12、坝区邻近有石料场一处,掩盖层浅,开采条件好; 1 ) 坝址上游 3 公里处和下游 2 公里处各有一处砂卵石料场,储量分别为 4000 万立方M和 2600 万立方 M,经试验,其砂砾含量为5565%,干容重为 2.12 吨/ 立方 M,摩擦角为31o,相对紧密度为 D=0.75,渗透系数为 0.003cm/s ;4 / 38 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 )粘土料场据库区170 公里,经试验其自然干密度为1.62 吨/ 立方 M,凝结力为0.4千克 / 平方 M;料场距大路有 6 公里的山路,不能满意 5
13、吨以上的汽车行驶; 3 )距库区 790 公里的 L 市有一大型石油化工厂,生产各种型号的建筑沥青;距工地120 公里的铁路干线也经过 L 市;1.5 库区经济及其他1.5.1 库区经济产;库区经济:流域内都为农业人口,多种植稻 M、玉 M 等;库区尚未发觉可开采的矿1.5.2 交通运输交通运输:坝址下游120 公里处有铁路干线通过,已建成大路离坝址仅20 公里,因此交通便利;1.5.3 其他坝区地势图一张;坝轴线邻近地质剖面图 该水库可浇灌面积为10 万亩,确定工程等级为三等,大型工程; 2 装机容量为 24MW,工程等级为二等,中型工程; 3 正常蓄说位时库容为3.86 亿立方 M,属二等
14、大 2)型工程;结合该枢纽工程本身防洪要求,依据河流不同洪峰流量及设计与校核洪水位过程线,确定库容为该工程掌握因素,就确定该水利枢纽为二等大 2)型工程,主要建筑物级别为2 级,确定永久性建筑物正常运用洪水标准为100 年,相应洪峰流量Q 正常3 1680 m/s,特别运用洪水标准为 2000 年,洪峰流量Q 特别3 2320 m/s;3 洪水调剂运算 3.1 设计洪水及校核洪水 已知一典型洪水过程线,采纳同倍比放大法将其放大成一条设计洪水过程线和一条校核洪水过程线;对于设计洪水采纳频率为1%的洪水过程,将频率为1%的洪水最大流量和典型5 / 38 名师归纳总结 - - - - - - -第
15、5 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 洪水最大流量相除得到一放大倍比 泄洪方式 坝址邻近及上游均无合适的马鞍形垭口来布置溢洪道,所以如布置溢洪道须采纳开挖方 式,依据坝址地势,坝址位于河床较平缓的峡谷地带,坡降不太大,两峰高山高耸,右岸 等高线较平顺,左岸等高线弯曲,开挖量太大,经济上不合理,所以本案泄洪方式可采纳 水工遂洞,沿右岸布置,穿过右峰,利用左岸凸出地势,排向下游河道,且此方案与施工 导流结合在一起,初期开挖遂洞,用于施工导流,工程完工后在适当高程开挖泄洪遂洞与 导流遂洞相通,再将前段堵塞,形成“ 龙抬头” 的导流泄洪结合的遂洞; 2 水库运用方式 当
16、洪水来暂时来多少泄多少,当来水量小时,采纳闸门掌握,使得来水量等于下泄量;闸门随着来水量的增大而增大,直至全开,当最大下泄流量达到下游答应的安全泄量时,采纳闸门掌握使得最大下泄流量不大于下游答应的安全泄量;来水量变小后闸门逐步关 小,当来水量再次等于下泄量时,水库水位达到最高,闸门也不再关小,水库连续泄水,水库水位逐步回降;3.2.2 防洪限制水位的挑选 由于 D江洪水外形陡涨猛落,峰高而瘦,具有山区河流特性,就采纳防洪库容和兴利库容 完全分开的方法;从防洪安全要求动身,应按洪水最迟来临情形预留防洪库容;此时,水 库正常蓄水位既是防洪限制水位;3.2.3 调洪演算 1 洪水调剂运算原理:水库水
17、量平稳方程:Q 12Q 2tq 12q 2tV 2V 31)蓄泄方程:qf(V) 32)6 / 38 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 泄流方程:qmB2gh3/ 2 0H/b 确定 k、 0 边墩、闸墩外形影响系数 运算方法对于假定的 t 时段内,已知 Q 、Q2、q、V,欲求 q2、V2;假定一个 V2,在库容水位曲线上可以查得与 V2相对应的 Z2,由选定的堰顶高程 得 h = Z 2- ,代入式 33)求得 q2 ,再将 q2代入式 3 1)中反算出 V2 ,如 V2= V2 ,就试算完成;否就重新假定 V
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