朱家滩水电站设计水工建筑物课程设计 精品.docx

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第一章基本资料

1.1工程概况

朱家滩水电站选择枢纽布置在朱家滩村上游300m的渭河主干流上，上游距小水河汇入口1.8km。

宝鸡峡林家村引水枢纽以上陕西境内渭河干流长70km，平均比降3.5‰，地处深山峡谷，河道蜿蜒曲折，蕴藏着丰富的水能资源，朱家滩是该段渭河干流上的梯级开发中的水电站之一，电站坝址以上控制流域面积是29874.80km2。

电站工程南靠310国道，北邻陇海铁路对外交通便利、快捷。

随着改革开放的深入发展，经过20多年的建设，当地经济也得到了长足的发展，但与东部、南部省市相比，与全国平均水平相比仍有较大的差距。

在中央西部大开发战略决策感召下，宝鸡市各县（区）、乡各级政府，决心开发当地资源，把资源优势转化为经济优势，确定新的经济增长点，带领群众实现奔小康目标。

而朱家滩水电站工程就是陈仓区、宝鸡市政府确定的招商引资项目，为该项目的建设提供了多项优惠政策和方便条件。

1.2工程规模

朱家滩是座低坝引水式电站，有日调蓄能力。

电站拦水坝顶高程687.5m，尾水位674.74m，设计水头12.16m。

按长系列分析确定的典型年逐日计算出力和发电量，最终确定装机容量9600kw，多年平均发电量3859万kwh，年利用小时数为3850h。

1.3流域概况

朱家滩水电站位于北纬34°23′，东经106°51′之间，枢纽布置在陕西省宝鸡市陈仓区坪头镇上游3.2km的渭河主流上，上游距小水河汇入口1.8km，电站坝址以上控制流域面积29874.80km2，电站处于渭河干流及其流域的中部。

渭河发源于甘肃省渭源县的乌鼠山，流经甘肃、宁夏、陕西三省26个县（市），全长818km，总流域面积6.24万km2。

渭河由宝鸡风阁岭流入陕西境内，于陕西潼关港口东汇入黄河，是黄河的最大一级支流，也是陕西关中的母亲河。

陕西境内渭河干流长502km，流域面积3.32万km2，分别占渭河全长和总流域面积的61.4%和53.2%。

坝址以上渭河干流长分别为373.5km，平均比降3.5‰。

林家村水位站控制流域面积30661km2，渭河流经甘肃、宁夏、陕西三省（区），甘肃省境内流域面积占林家村以上总面积的85%，宁夏占11.07%，陕西境内占1.3%。

1.4气象资料

多年平均气温12.9℃，最高气温41.6℃（1973.8.8），最低气温-13.9℃（1977.1.30）；多年平均降雨量683.4mm，实测最大降雨量948.6mm（1964），实测最小降雨量434.5mm（1977）；多年平均陆地蒸发量550mm，水面蒸发量800mm。

流域内降雨显著的特征是时空分布不均，降雨量随地形海拔高程垂直变化大，山区高而川道低，二是年内分配不均衡，7、8、9、10四个月降雨量占全年的59.7%；三是年际丰枯变化大，丰枯比为2.26。

1.5水文资料

朱家滩枢纽布置在坪头镇上游3.2km的渭河主干流上，在小水河汇入口下游1.8km处。

电站坝址以上控制流域面积29874.80km2，其下游28Km处有林家村水文站，控制流域面积30661km2，该区间流域面积786.2km2，占林家村水文站以上流域面积的2.56%。

林家村水文站建于1934年，至今已有68年的径流、洪水、泥沙系列资料（1934～2001年）。

朱家滩处无实测资料，但其控制流域面积与林家村水文站控制流域面积仅相差2.56%，就以林家村水文站为参证站来分析该座水电站的水文特性，朱家滩水电站进行水文分析。

1.5.1洪水

坝址以上渭河干支流上未建大型蓄水工程，故林家村洪水不需要进行还原计算，直接采用该站实测洪水资料。

洪峰流量选样的方法采用年最大值法，即每年只选取最大一次的瞬时洪峰流量作为频率计算样本。

作年最大洪峰流量与历时关系图（图2-3），在1944-2001年的58年系列中，大洪水有1954年、1959年、1981年，一般洪水有1949年、1988年；而干旱年有1982年、1974年、1994年。

历年洪水丰枯交替出现，变幅较大。

一般间隔3-4年，多者7-8年就会出现一次丰水年。

根据林家村（1944～2001）58年系列洪水资料，加1933年历史调查洪水Q=6890m3/S，进行频率分析采用皮-Ⅲ型频率曲线目估适线，得出林家村水文站不同频率的洪峰流量，再用面积比拟法换算到朱家滩水电站坝址处，其洪水成果详见表。

表1—1洪峰流量成果表

站名

各种频率年径流量（亿m3）

0.10%

0.33%

0.50%

1%

2%

3.30%

10%

林家村

9782

7995

7378

6356

5346

4626

3072

朱家滩

9614

7858

7251

6247

5254

4547

3019

1.5.2泥沙

林家村水文站每年平均悬移质输沙量为1.5771亿t，推移质输沙量为0.0287亿t。

1.5.3河道水位流量关系曲线

天然情况下各断面水位流量关系曲线采用均匀流计算公式：

式中：

A——断面过水面积

R——水力半径

C——谢才系数，C=R1/6/n，n为糙率

i——河道断面处纵向比降

坝址河段纵比降i=3.5‰，河床糙率n=0.057，原河段天然河床断面水位流量关系曲线如下图。

根据各站坝址处河段纵向比降i和n，可得各站坝址水位流量关系曲线。

见图1—1。

图1—1原河段天然河床断面水位流量关系曲线

1.6地质资料

本区属稳定性较差地区，区内次级构造活动痕迹明显，在基岩山体中，“X”型节理和小的褶曲较发育，在多期岩浆侵入活动影响下，岩体非常破碎。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）规定，工程区抗震设防烈度为7°，设计基本地震加速度为0.2g。

1.6.1坝址区工程地质概况

（1）地形地貌

工程区位于秦岭中低山区，渭河蛇曲发育，自西向东流经本区，地面高度675m（渭河河谷）~1243.8（强家山）。

渭河两岸山体陡峻，基岩大都裸露，局部表层覆盖少量坡积物和第四系黄土及黄土状土。

渭河河道宽度200~400m，两岸阶地呈不对称发育，左岸大多数被侵蚀，右岸残留一级、二级及三级阶地，一级阶地高出河床4~5m，最宽可达400~500m，二、三级阶地仅残存一小部分。

河谷两岸支流分布有一级阶地，阶地堆积物二元结构清晰，上部黄土、壤土夹碎石，下部卵（砾）石。

（2）地层岩性

上坝址引水枢纽位于码头村东北渭河干流上，该段河谷部宽150～300m，宽38～45m，河床高程679～683m，河漫滩表面高程682.31～686.59m，河床漫滩堆积的卵石层厚度13.0～22.1m。

左坝肩山坡岩石体裸露，坡面倾角40～50度。

右坝山坡高呈687.0m以下岩体裸露，岸坡陡立，以上为黄土斜坡，坡面角度20度左右，无不良物理地质现象。

地质特性从上至下概况如下：

中沙层（Q4a1+p1）：

黄褐色，长石、石英质，均粒结构，稍湿—饱和，松散—稍密状态，层厚1.6-6.5m。

卵石层（Q4a1+p1）：

由石英岩、花岗岩碎块组成，亚园形，一般粒径5-8cm，最大30cm，充填沙15%。

该层遍布场地，稍密状态，层厚3.9-14.7m。

漂石层（Q4a1+p1）：

由石英岩、花岗岩碎块组成，亚园形，一般粒径20-25cm，最大90cm，充填沙10%，松散—稍密，分布广，层厚1-13.6m。

园砾层（Q4a1+p1）：

由石英岩碎块组成，亚园形，一般粒径2-15mm，最大约50cm，充填沙10%，夹卵石薄层，松散—稍密状态，在左岸呈凸镜体分布，层厚2-5.1m。

基岩层（r5）：

花岗岩，浅褐色，主要矿物为长石，石英岩次之，或黑云母，中粒结构，块状结构，少量裂隙，中等风化。

基岩埋深17-26.3m，岩石分类为Ⅱ类。

坝址处地层强透水层，渗透系数K=85.6m/天。

中砂层有振动液化的可能，应挖去。

1.6.2坝址基岩物理力学参数

坝基砂卵石层物理、力学指标建议值表如下表1—2。

表1—2砂卵石层物理力学指标建议值表

地貌

地层

渗透系数（m/d）

允许水力坡降

（i）

承载力基本值f0

（kpa）

变形模量

E0

（Mpa）

摩擦系数f

6

砂卵石

55

0.1

380

26

0.55

两坝肩弱风化花岗岩岩体裂隙发育，比较破碎，岩石和饱和单轴抗压强度Rb=90～100MPa，岩体纵波速度Vp=2000～3750m/s，完整系数Kv=0.11～0.39，岩体的基本质量指标BQ=237～378，基本质量级别III～IV级，岩体物理、力学指标建议值如下表1—3。

表1—3坝基岩体力学指标建议值表

岩石名称

密度

抗剪断强度

变形模量

泊桑比

ρ

f′

c

μ

g/cm3

—

Mpa

Gpa

—

花岗岩

2.45

0.8

0.6

5

0.3

第二章工程总体布置

根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252-2000）规定，朱家滩装机9600kw，为五等工程，即小

（2）型水电工程，其主要建筑物为5级建筑物。

故朱家滩水电站枢纽设计洪水标准为10年一遇，相应洪峰流量Q=3019m3/s，校核洪水标准为50年一遇，相应洪峰流量为Q=5254m3/s，厂区防洪标准为30年一遇洪水设计，相应洪峰流量Q=4547m3/s，50年一遇洪水校核，相应洪峰流量Q=5254m3/s。

经多方案比较，朱家滩水电站选择枢纽布置在朱家滩村上游300m的渭河主干流上，上游距小水河汇入口1.8km。

进水闸、冲砂闸布置在左岸，厂区布置在朱家滩下游100m渭河一级阶地上，该处的主流靠左岸，河岸开阔有利于布置水电站建筑物。

本引水枢纽工程由三大部分组成，拦河溢流坝、冲沙闸及进水闸，附属工程有上游防渗、下游消能工程，包括消力池、海漫、防冲槽，工程范围内的两岸翼墙及护岸工程。

右岸为进水闸，与溢流坝轴线夹角为34°，闸底板表面高程为681m，闸孔宽为2.5m，设胸墙顶部高程为695m，底部高程为685m,胸墙高10m。

闸室用C30砼浇筑，闸门为宽2.5m，高4m的平面铸铁闸门。

坝轴线垂直河道，坝布置在河中及左岸。

溢流坝长130m，坝高14m，坝底宽15.3m，坝顶高程687.5m，坝底高程678.0m。

坝体内填充M7.5浆砌石，表面为C15混凝土。

冲沙闸布置在右岸靠近进水口一侧，冲沙闸3孔，每孔宽4m。

冲沙闸为敞开式，上部设11m高胸墙，闸门为4×5m的平面铸铁闸门，四扇。

左边墩厚2m，中墩宽2m，右边墩宽2m。

闸底板顶面高程679m，闸关闭后闸门顶高程684m，。

闸室顶部高程700m，工作闸门闸墩净高16m，上设启闭机及启机房；检修闸门闸墩净高11m。

坝、冲沙闸下游均采用底流消力池消能，在坝址下游设消力池,消力坎等,促使水流在限定范围内产生水跃,通过水流内部的旋涡、摩擦、掺气和撞击消耗能量。

消力池底高程678.0m，池长39m，深2m，池尾槛高程为680.0m，池用C25混凝土浇筑。

有关设计规范见表5-1。

表2-1有关设计规范

序号

名称

标准编号

1

水利水电工程等级划分及洪水标准

SL252—2000

2

防洪标准

GB50201—94

3

水利工程水利计算规范

SL104—95

4

水利水电工程设计洪水计算规范

SL44—93

5

水工建筑物荷载设计规范

DL5077—1997

6

建筑结构荷载规范

GB50009—2001

7

水工混凝土结构设计规范

SL/T191—2008

8

水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）

SDJ20—78

9

堤防工程设计规范

GB50286—98

10

城市防洪工程设计规范

CJJ50—92

11

水利水电工