南盘江综合项目工程概况.docx
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南盘江综合项目工程概况
前言
土石坝泛指由本地土料、石料或混合料,通过抛填、辗压等办法堆筑成挡水坝。
当坝体材料以土和砂砾为主时,称土坝,以石渣、卵石、爆破石料为主时,称堆石坝;当两类本地材料均占相称比例时,称土石混合坝。
土石坝是历史最为悠久一种坝型。
也是世界坝工建设中应用最为广泛、发展最快一种坝型。
土石坝按坝高分为:
低坝、中坝和高坝。
按其施工办法分为:
碾压式土石坝;冲填式土石坝;水中填土坝和定向爆破堆石坝等。
碾压式土石坝是应用最为广泛一种坝型。
按照土料在坝身内配备和防渗体所用材料种类,碾压式土石坝有如下几种重要类型:
1、均质坝:
坝体断面分防渗体和坝壳,基本上是由均一黏性土料(壤土、砂壤土)筑成。
2、土质防渗体分区坝:
即用透水性较大土料作坝主体,用透水性极小黏土作防渗体坝,涉及黏土心墙坝和黏土斜墙坝。
防渗体设在坝体中央或稍向上游且略为倾斜称为黏土心墙坝;防渗体设在坝体上游部位且倾斜称为黏土斜墙坝,是高、中坝中最惯用坝型。
3、非土料防渗体坝:
防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其她人工材料建成坝,按其位置也可分为心墙坝和面板坝。
南盘江某水电站位于云南省丘北县、弥勒县、开远市三县(市)交界处,属于南盘江干流糯租至大桥河段规划第九级水电站。
电站开发任务为以发电为主,兼顾防洪。
水库土坝枢纽工程设计任务书、水文地质资料及其她有关原始资料是坝体设计根据,必要全面理解设计任务,熟悉该河流普通自然地理条件、坝址附近水文和气象特性、枢纽及水库地形、地质条件、本地材料、对外交通及关于规划设计基本数据,只有在熟悉基本资料基本上才干对的地选取建筑物类型,进行枢纽布置、建筑物设计及施工组织设计。
通过对资料理解和分析,初步掌握原始资料中对设计和施工有较大影响重要因素和核心问题,为后来设计工作进行打下良好基本。
本次设计内容:
1、坝型选取;2、枢纽布置;3、挡水建筑物设计:
涉及土坝断面设计、平面布置、渗流计算、稳定计算、细部构造设计、基本解决等;4、泄水建筑物设计:
溢洪道、导流洞设计,以水利计算为主;5、灌溉发电洞及枢纽电站。
第一章基本资料
1、工程概况
南盘江为珠江主源,发源于曲靖市乌蒙山脉马雄山南麓,源头高程为2444m,南盘江河段长914km,在云南省境内长677km,出境地高程720m,省境内落差1724m。
南盘江某水电站位于云南省丘北县、弥勒县、开远市三县(市)交界处,属于南盘江干流糯租至大桥河段规划第九级水电站。
电站开发任务为以发电为主,兼顾防洪。
大桥水电站开发任务为单一水电开发,采用开发方式为河床式,厂坝结合布置。
电站装机容量90MW,水库总库容6294.10万m3。
正常蓄水位为1001m,基本批准汛期排沙水位均取996m,设计洪水位996.52m,校核洪水位1001.40m。
流域地势与地貌特性,南盘江流域四周为群山环绕,流域北部乌蒙山余脉马雄山为南、北盘江分水岭,海拔2200m;西部和西北部有乌蒙山和梁王山与金沙江支流牛栏江和普渡河分界,最高分水岭梁王山主峰海拔2820m;南部及西南部有哀牢山与红河水系相隔,其分水岭在个旧老厂一带,海拔2660m;东部以金钟山与郁江接壤,分水岭海拔m左右。
整个地势自西北向东南倾斜,流域内最高点2820m与流域内最低点297m(双江口)相差达2523m。
2、水文气象
2.1流域概况
南盘江属珠江水系,是珠江主源,流域地处云贵高原西部,跨云南、贵州、广西三省(自治区),发源于云南省沾益县马雄山南麓,由北向南流经沾益、曲靖、陆良折转西到宜良又转南到开远,然后向东和东北方向进入峡谷,经师宗、罗平县境与支流黄泥河汇合后出云南省境,再沿黔、桂边境至贵州省蔗香(即双江口)与北盘江交汇。
云南省境内南盘江径流面积43342km2、主河长约677km。
天然状况下坝址断面控制流域面积25029km2,近年平均流量175m3/s。
2.2水文资料
(1)水库水位-库容曲线
依照水库地形图测量资料,计算出水库水位-库容关系见表2.1和图2.2。
表2.1水位-库容计算表
库水位(m)
库容(万m3)
库水位(m)
库容(万m3)
940
0.00
990
3100.00
950
360.00
1000
5800.00
960
750.00
1001
6294.10
970
1200.00
1005
8000.00
980
1950.00
图2.1水位-库容关系曲线
(2)历史洪水
南盘江流域历史洪水调查,通过《中华人民共和国历史洪水调查资料汇编》和调查资料综合分析,较为可靠大洪水有19、19、1924年和1948年,其中以19洪峰流量为5410m3/s,重现期1为最大;参照江边街站历史洪水重现期,按空位法将小龙潭1915、1924、1948年洪水重现期拟定为1第二、第三、第七位。
(3)设计洪水
大桥电站不同频率设计洪峰流量成果见表2.2。
表2.2设计洪峰流量成果单位:
m3/s
断频率
0.1%
0.2%
0.5%
1%
2%
3.33%
5%
10%
20%
大桥电站
8420
7560
6400
5550
4700
4090
3610
2810
2050
表2.3苗家坝坝址洪水过程线单位:
m3/s
时间/h
流量m3/s
p=0.1%
p=0.2%
p=0.5%
1
858
589
619
2
854
586
614
3
850
582
608
4
846
579
603
5
842
576
598
6
838
643
593
7
834
666
593
8
830
694
588
9
990
742
515
10
1023
768
546
11
1090
816
572
12
1172
819
624
13
1378
861
728
14
2138
1197
1212
15
4705
3264
3120
16
5489
3808
3858
17
6191
4288
4368
18
8420
7560
6400
19
6191
4288
4368
20
5035
3488
3536
21
4168
2893
2933
22
3657
2538
2574
23
3099
2150
2179
24
2662
1846
1872
25
2253
1565
1586
26
1989
1382
1399
27
1696
1178
1196
28
1461
1014
1024
29
1288
893
910
30
1172
813
832
31
1081
752
764
32
995
691
728
33
966
669
702
34
937
650
676
35
908
630
655
36
887
611
645
37
875
602
629
38
867
598
624
39
863
592
624
图2.2洪水过程线
2.2气象
流域属亚热带季风气候区,拟建电站位于开远、丘北、弥勒县(市)交界地带。
开远气象站近年平均气温20.6℃、极端最高气温38.2℃、极端最低-2.5℃、近年平均降水量787mm、近年平均蒸发量(φ20蒸发皿)1968mm、近年平均相对湿度70.6%。
3、工程地质
3.1坝址区工程地质条件
坝址区所在地貌属于构造侵蚀中低山地貌,左右岸山顶高程为1449~1512m,河床高程为965.5~966.5m,相对高差约480~550m,枢纽区南盘江流向大体S-N向转NW向,河床坡降为1‰左右,河谷呈“U”字形,河道不顺直。
枢纽区右岸发育有一级阶地,自然河床宽度76~95m,河水面宽度56~90m。
左岸地形较完整,右岸地形破碎,右岸冲沟相对较发育,两岸地形不对称,自然坡度30°~40°,局部地段较陡。
分布地层为第四系(Q)及三迭系法郎组上段下部(T2fb-1)粉细砂岩、石英砂岩夹页岩。
坝址区紧密褶皱构造发育,向斜构造发育5个、背斜构造4个,集中发育于坝轴线左岸及下游,褶皱轴线与南盘江斜交,夹角达到75°左右,枢纽区属横向河谷。
发育较大断层重要有发F1、F2、f1、f2共四条小断层,均属区域构造之次级断层,其中F1断层规模较大,断层影响带宽度5~8m。
坝址区节理裂隙较发育。
不良物理地质现象发育,重要体现为岩体风化、冲沟、卸荷和崩塌。
左右岸坡覆盖层岩性为碎石土夹块石,厚度2.0~5.0m。
左岸坡面无不利构造面组合浮现,岸坡卸荷裂隙不发育。
左坝肩、左岸坡基本稳定。
右岸坡裂隙发育,卸荷张开明显,构造面多泥质半充填。
右坝肩、右岸坡稳定性差,但卸荷带下部岩体稳定性较好。
坝基上部松散层为5m~22m,开挖中受地下水作用,边坡构成松散,自稳能力差,上部段砂卵砾石、粉砂会产生坍塌破坏,总体基坑松散层边坡稳定性差,会产生大规模坍塌。
基岩段稳定性较好,不会产生大规模坍塌或滑动破坏。
坝基表层第四系松散层强度低,压缩性大,存在压缩变形问题。
弱风化细砂岩、粉砂岩[R]=3~5MPa,承载力能基本满足重力坝基本压缩规定,因而重力坝基本不会产生压缩变形及不均匀沉陷问题。
河床发育第四系洪冲积(Qpal)层堆积较密实,基本不存在地震液化也许性。
右岸出露一级阶地洪冲积层(Ⅰ-Qpal)上部为粉砂,下部卵砾石夹粉细砂,透水性强,第四系一级阶地洪冲积层存在地震液化也许性。
坝基为弱风化岩体,岩层层面陡倾,岩体抗剪断强度较高,岩体工程地质分类为Ⅲ2B类,为横向河谷。
左岸层间挤压带发育、无不利构造面组合;河床层面不存在不利坝基软弱构造面,向坝后下游不具备临空滑动条件;因而左岸、河床坝基抗滑基本稳定。
右岸层间挤压带发育,F1断层带从右岸坝基上部通过,总体陡倾向右岸山内偏上游。
右岸坝基F1断层带浅层抗滑不稳定,通过坝基解决,可满足抗滑稳定规定。
而深层因软弱构造面组合向河床及下游方向不具备临空条件,右岸坝基卸荷带下部抗滑基本稳定。
河床强~弱风化岩体透水性中档~弱,构造面较发育,但抗渗入变形能力强,基本不存在渗入变形破坏。
3.2建筑材料
(1)石料场
料场位于枢纽上游约8公里右岸一级支流小河两侧山坡,有至文山老公路至料场边。
小河枯季流量较小,预计流量5~10L/s;汛期有洪水,流量较大,小河左右两岸分为左岸①区及右岸②区两区,①区储量285.28×104m3,剥采比0.20%;②区118.09×104m3,剥采比0.21%。
料场重要岩性为三叠系下统永宁镇组(T1y)弱风化灰岩夹泥质灰岩。
(2)天然砂砾料
料场重要有两处,一处位于枢纽区上游约1800m右岸,区储量为15×104m3,另一处位于上游约7000m右岸,区储量为15×104m3。
均有公路至料场边。
料场大部份枯水期开采,汛期被洪水沉没。
枯水期开采大多为水下开采。
料场重要岩性为第四系杂色砂卵砾石。
(3)围堰防渗土料
小江口防渗土料场位于小江口村附近山坡上,分布高程1100m~1200m,高差约100m。
直线距坝址区约3.0km,运送距离约6km。
开采土料为第四系残坡层积(Qedl),岩性为褐红、黄红色砂质粘土夹碎块石,中密至密实,湿,手可捏团,掷地能分散,碎块石含量普通10%~20%,全至弱风化,成分以砂岩为主,厚2m~7m,最厚不不大于7m。
有用层平均厚约3m。
有用储量10万m3,剥离量2万m3。
第二章枢纽布置
依照所给资料,选取大坝型式,还应依照地形、地质、建筑材料、工程量以及施工条件等方面综合考虑拟定坝型。
由基本资料可知,库区土料丰富,料场距坝址较近,运送条件良好。
施工简便,地质条件合理,造价低。
通过以上几方面综合分析比较,因此选用土石坝方案。
大坝坝型宜采用土石坝。
依照防渗构造类型,常用土石坝型式有:
心墙土石坝、斜墙土石坝、面板堆石坝、均质坝等,我拟采用均质坝。
其理由是:
1、海拔较高覆盖层较深,交通不以便,不适当修建混凝土坝;2、坝址上、下游有丰富宜做坝壳和防渗体砂砾料和壤土,宜采用土石坝;3、坝址地基覆盖层较厚,渗入性很高。
综合考虑,最后拟定采用碾压式均质坝。
第三章水文水利计算
1工程级别、建筑物级别及防洪原则拟定
依照《水利水电枢纽工程级别划分及设计原则》以及该工程某些指标拟定工程规模如下:
依照水库总库容6294.10万m3,在0.1~1亿m3间,属Ⅲ等工程;依照电站装机电站装机容量90MW,在30~5万KW间,属Ⅲ等工程。
因此选定设计洪水重现期为1,校核洪水重现期为10。
2调洪计算
2.1拟定校核,设计洪水过程线
由于本次没有1一遇洪水来水过程线,有其最大洪量,采用同倍比放大法得到设计洪水来水过程线,基本资料已经给出校核洪水过程线;并将其与校核洪水来水过程线绘制在下图。
设计洪水放大系数:
=
表2-4设计与校核洪水过程时刻表
图2.1.3设计,校核频率洪水过程线
2.2泄流方案拟定:
(1)泄流方式:
采用河岸式溢洪道;
(2)初步拟定三种方案:
1)堰顶高程:
988m,总宽:
80m(4x20m);
2)堰顶高程:
987m总宽:
80m(4x20m);
3)堰顶高程:
985m总宽:
60m(3x20m)
(3)下泄流量拟定:
堰顶溢流公式:
式中:
q——通过溢流孔口下泄流量,m3/s;
n——溢流孔孔口数;
b——溢流孔单孔净宽为20.8m;
g——重力加速度,9.81m/s2;
ε——侧收缩系数,取0.90-0.95;本设计取0.90;
m——流量系数与堰顶形式关于,取0.45-0.50,本设计取0.48;
H0——堰顶水头。
2.3采用试算法对三种方案进行比较:
表2-5调洪演算一(方案一:
设计工况)
时段序号
时段长dt(h)
来水流量Q(m3/s)
平均流量Qp(m3/s)
来水量Qp*dt(万m3)
调洪下泄流量q(m3/s)
下泄平均流量qp(m3/s)
下泄水量qp*dt(万m3)
总库容V总(万m3)
水库水位(m)
3370
991
1.00
1.00
536.79
268.39
96.62
641.06
320.53
115.39
3351.23
990.93
2.00
1.00
532.45
534.62
192.46
601.15
621.11
223.60
3320.10
990.82
3.00
1.00
527.25
529.85
190.75
574.42
587.79
211.60
3299.24
990.74
4.00
1.00
522.91
525.08
189.03
555.93
565.18
203.46
3284.81
990.68
5.00
1.00
518.58
520.75
187.47
542.74
549.34
197.76
3274.52
990.65
6.00
1.00
514.24
516.41
185.91
532.86
537.80
193.61
3266.82
990.62
7.00
1.00
514.24
514.24
185.13
525.88
529.37
190.57
3261.37
990.60
8.00
1.00
509.91
512.07
184.35
520.71
523.30
188.39
3257.33
990.58
9.00
1.00
446.60
478.25
172.17
504.79
512.75
184.59
3244.91
990.54
10.00
1.00
473.48
460.04
165.62
488.02
496.41
178.71
3231.82
990.49
11.00
1.00
496.03
484.76
174.51
486.79
487.41
175.47
3230.87
990.48
12.00
1.00
541.13
518.58
186.69
498.71
492.75
177.39
3240.17
990.52
13.00
1.00
631.31
586.22
211.04
531.52
515.12
185.44
3265.76
990.61
14.00
1.00
1051.03
841.17
302.82
647.61
589.57
212.24
3356.34
990.95
15.00
1.00
2705.63
1878.33
676.20
1130.30
888.96
320.02
3712.52
992.27
16.00
1.00
3345.61
3025.62
1089.22
1988.50
1559.40
561.38
4240.35
994.22
17.00
1.00
3787.88
3566.74
1284.03
2787.02
2387.76
859.59
4664.79
995.80
18.00
1.00
5550.00
4668.94
1680.82
3818.26
3302.64
1188.95
5156.65
997.62
19.00
1.00
3787.88
4668.94
1680.82
4308.68
4063.47
1462.85
5374.62
998.42
20.00
1.00
3066.38
3427.13
1233.77
3800.62
4054.65
1459.67
5148.71
997.59
21.00
1.00
2543.46
2804.92
1009.77
3245.90
3523.26
1268.37
4890.11
996.63
22.00
1.00
2232.14
2387.80
859.61
2785.57
3015.74
1085.66
4664.05
995.79
23.00
1.00
1889.60
2060.87
741.91
2410.27
2597.92
935.25
4470.72
995.08
24.00
1.00
1623.38
1756.49
632.34
2084.01
2247.14
808.97
4294.08
994.42
25.00
1.00
1375.36
1499.37
539.77
1803.09
1943.55
699.68
4134.18
993.83
26.00
1.00
1213.20
1294.28
465.94
1567.10
1685.10
606.63
3993.48
993.31
27.00
1.00
1037.16
1125.18
405.06
1369.14
1468.12
528.52
3870.02
992.85
28.00
1.00
888.00
962.58
346.53
1193.08
1281.11
461.20
3755.35
992.43
29.00
1.00
789.14
838.57
301.89
1045.07
1119.08
402.87
3654.37
992.05
30.00
1.00
721.50
755.32
271.92
928.95
987.01
355.32
3570.96
991.74
31.00
1.00
662.53
692.02
249.13
835.02
881.99
317.51
3502.57
991.49
32.00
1.00
631.31
646.92
232.89
764.51
799.77
287.92
3447.55
991.29
33.00
1.00
608.77
620.04
223.21
710.34
737.43
265.47
3405.29
991.13
34.00
1.00
586.22
597.49
215.10
668.03
689.19
248.11
3372.28
991.01
35.00
1.00
568.01
577.11
207.76
633.95
650.99
234.36
3345.68
990.91
36.00
1.00
559.34
563.67
202.92
607.60
620.78
223.48
3325.13
990.83
37.00
1.00
545.46
552.40
198.86
586.91
597.26
215.01
3308.98
990.77
38.00
1.00
541.13
543.29
195.59
570.55
578.73
208.34
3296.22
990.73
39.00
1.00
541.13
541.13
194.81
559.52
565.04
203.41
3287.61
990.69
由上表可知最大下泄流量出当前时刻19,最大泄量4308.68
,不大于同流域容许最大安全泄量,
998.42m。
表2-6调洪演算二(方案一:
校核工况)
时段序号
时段长dt(h)
来水流量Q(m3/s)
平均流量Qp(m3/s)
来水量Qp*dt(万m3)
调洪下泄流量q(m3/s)
下泄平均流量qp(m3/s)
下泄水量qp*dt(万m3)
总库容V总(万m3)
水库水位(m)
3370
991
1.00
1.00
858.00
429.00
154.44
701.27
350.64
126.23
3398.21
991.10
2.00
1.00
854.00
856.00
308.16
759.28
730.28
262.90
3443.47
991.27
3.00
1.00
850.00
852.00
306.72
794.04
776.66
279.60
3470.59
991.37
4.00
1.00
846.00
848.00
305.28
814.27
804.16
289.50
3486.38
991.43
5.00
1.00
842.00
844.00
303.84
825.42
819.85
295.14
3495.07
991.46
6.00
1.00
838.0
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