水电站课程设计任务书(2012.02sunwen)(1).doc

水电站课程设计任务书(2012.02sunwen)(1)

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2

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水电站课程设计

任务书及指导书

兰州交通大学水利水电工程系
2012年2月
一、原始资料及设计条件
1 概述
1.1 工程概况
某水电站位于沅水一级支流巫水下游峡谷河段，下距会同县若水乡镇2,距洪江市15。坝址下游2有洪江~绥宁省级公路从若水乡镇经过，交通较为便利。
该工程初拟正常蓄水位191，迥水至高椅坝址，库容0。0708亿m3,装机16，是一座以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益的水电工程，枢纽建筑物由溢流闸坝、重力式挡水坝、右岸引水发电隧洞和引水式厂房组成。
1.2。 工程等别和建筑物级别
本工程以发电为主,兼有防洪、旅游等综合效益.水库正常蓄水位191时库容为0。0708亿m3,电站装机容量为16。
2 水文气象资料
2.1 洪水
各频率洪峰流量详见下表1.
表1 坝 址 洪 峰 流 量表
频率（%）
0。1
0.2
0。5
1
2
3。33
5
10
20
50
坝址洪峰流量（m3/s）
9420
8440
7160
6190
5220
4540
3990
3080
2220
1190
厂址洪峰流量（m3/s)
9800
8790
7460
6460
5460
4750
4180
3240
2340
1260
2.2 水位～流量关系曲线

（1）下坝址水位～流量关系曲线详见下表2。
表2 下坝址水位～流量关系曲线表 （高程系统：85黄海）
水位Z（m）
182。44
183.00
184.00
185。00
186。00
187。00
流量Q(m3/s）
36.5
185
522
912
1310
1730
水位Z（m）
188。00
189.00
190。00
191。00
192。00
193。00
流量Q（m3/s)
2180
2680
3240
3840
4440
5040
水位Z（m）
194.00
195。00
196.00
197。00
198。00
199.00
流量Q(m3/s）
5640
6240
6840
7440
8040
8640
(2）上坝址水位～流量关系曲线详见下表3。
表3 上坝址水位～流量关系曲线表 (高程系统:85黄海）
水位Z（m）
184。23
185.00
186.00
187.00
188。00
189.00
流量Q(m3/s）
36.5
255
620
1060
1540
2060
水位Z（m）
190.00
191.00
192。00
193.00
194.00
195.00
流量Q(m3/s）
2650
3270
3890
4510
5130
5750
水位Z（m）
196。00
197。00
197.50
198.00
199.00
199。50
流量Q（m3/s）
6370
6990
7300
7610
8230
8540
(3)厂址水位～流量关系曲线详见下表4.
表4 厂址水位~流量关系曲线表（高程系统：85黄海)
水位Z（m）
179.12
180.00
181。00
182。00
183.00
184.00
185。00
流量Q（m3/s）
30
263
600
980
1380
1800
2250
水位Z（m）
186。00
187。00
188.00
189。00
190.00
190。5
191.00
流量Q（m3/s）
2730
3270
3850
4480
5140
5480
5830
2。3 泥沙
多年平均含沙量: 0.089
多年平均输沙量: 22。05万
设计淤沙高程 ： 169.0
淤沙内摩擦角 : 100
淤沙浮容重 : 0。9
2.4 气象
多年平均气温： 16.6℃
极端最高气温： 39。1℃
极端最低气温： —8.6℃
多年平均水温： 18.2℃
历年最高气温： 34.1℃
历年最低气温: 2.1℃
多年平均风速： 1。40
历年最大风速: 13。00，风向：NE
水库吹程： 3。0
最大积雪厚度： 21
基本雪压: 0.25
3工程地质与水文地质
3.1 工程地质资料
（1)该工程区地震基本烈度小于Ⅵ度，不考虑地震荷载。
（2）基岩物理力学指标如下
上坝址
饱和抗压强度：20～30
抗剪指标: f砼/岩=0。6～0。65
抗剪断指标： f′砼/岩=0。8~0。9
c′=0。7～0.8
下坝址
饱和抗压强度：15～25
抗剪指标： f砼/岩=0。6～0。62
抗剪断指标： f′砼/岩=0。7~0.8
c′=0。70
3.2 坝址工程地质条件
（1）上坝址工程地形、地质条件
上坝址位于河流弯曲段下游,流向2790，基本为“U"型横向河谷.河床基岩裸露，高程181～184，河床宽136，水深0。5～3.0.坝轴线上游100~350，河床深槽较发育，一般槽宽20～40，槽深11～14.5.当蓄水位192 时，河谷宽161 ，左岸冲沟较发育，坝轴线上、下游分别分布2＃ 及3＃ 冲沟，边坡具下陡上缓特征，高程227以下坡角450，以上坡角250，山顶高程271 ;右岸地形较平顺，上游有一小冲沟分布，边坡较陡峻，坡角350~450，山顶高程292。
坝址区除两岸均分布有宽度较窄，厚3～4冲积阶地堆积及左岸分布厚1~3残积堆积外，基岩大部分裸露，出露的主要岩性为砂质板岩、绢云母板岩夹长石砂岩、厚层长石砂岩、含砾砂岩、含砾砂质板岩.
坝区岩层走向与河流交角700～800，倾上游偏左岸，坝址区构造较简单，仅上游见F1断层及物探探测的F3断层，破碎带宽0.1～0.6,延伸长度均小于50。主要节理有四组。
坝区岩石风化受岩性与地形等因素影响,长石砂岩抗风化能力较强，风化较浅;板岩、绢云母板岩抗风化能力较弱，风化深度较大，两岸山顶受地形切割呈弧立小山包，则强风化深达25～36。
据钻孔压水试验和地下水观测资料，坝区岩体透水性较差,地下水位坡降陡达40~50％，埋藏较浅，远高于设计正常蓄水位.坝基岩体透水率小于5lu占96.8％，基本属弱透水岩体;防渗帷幕下限（q<5lu）埋深，左岸5。2～20,河床5～7，右岸2。5~12。
（2)下坝址工程地形、地质条件
下坝址位于上坝址下游660，基本为“U”型横向谷，河流流向2650，河床大部分为冲积砂砾石覆盖，河床高程182～183.5,河床宽202，右河床为浅滩，水深0。5～1。0m， 左河床为人工改造河槽，水深1.5~2。0.当正常蓄水位192时，河谷宽232 。两岸地形对称，边坡较陡峻。左岸坡角400～430，为崩坡积物所覆盖，山顶高程324.74;右岸坡角420~450，基岩裸露，山顶高程315.25。
坝区除少部分为第四系松散堆积物覆盖外,基岩大部分裸露，出露的主要岩性有绢云母板岩夹中薄层长石砂岩。
坝区地质构造较简单,断层未见。岩层产状N200～250E,SE＜600～700，其走向与河流交角600～650,倾向上游偏左岸。
坝区岩石风化主要受岩性所控制，坝基及坝肩大部分为绢云母板岩，其抗风化能力较弱，两岸肩强风化相对较深。
据钻孔地下水位观测资料，左坝肩地下水位埋深9。5～40（高程225以上)，右坝肩地下水位埋深3 ～23（高程226 以上)，远高于蓄水位。据钻孔压水试验资料表明，基岩的透水性与岩体风化程度密切相关，强风化带及弱风化带上部岩体节理裂隙较发育，岩体完整性较差，透水性较强，为中等透水带，弱风化带中下部和微风化岩体透水性较差，基本为弱透水或微透水带。坝基防渗帷幕下限(q<5lu）埋深，左岸10～28，河床2～10,右岸6～20。
(3）坝基岩石物理力学指标
坝基岩石物理力学指标建议值在下表1-5中列出.
表1-5 坝基岩石物理力学指标建议值表
岩
石
名
称
风
化
程
度
天
然
密
度
（g/cm3）
饱和
抗压
强度
()
砼与岩石
抗剪强度
砼与岩石
抗剪断强度
弹
性
模
量
（GPa)
抗
冲
流
速
（m/s)
临时
开挖
坡比
备

注
f
C
（MPa)
f′
c′
（MPa）
长石砂岩
含砾砂岩
强
2。5～2.6
30~35
0.5~0.55
0
0.7～0.75
0。3～0。35
3~4
4~
5
1：0.5
上坝址
弱
2。7～2.75
45～50
0.6～0。65
0
0.9~0。95
0。8~0。9
8～10
7~
8
1:0。3
砂质板岩
强
2。54~2。56
8～
10
0。40~
0.45
0
0。55~0.60
0.10～0.15
2～2。5
2～
3
1：0。75
上坝址
弱
2。75～2.76
20～
25
0。55～0。6
0
0.80～0.85
0。45～0。50
6～8
4～
5
1：0。5
绢云母板岩
强
2.5～2.55
6～
8
0。38～0。40
0
0.50~0。55
0.08
～0。10
1～2
2～
2.5
1:0.75
下坝
址
弱
2。72~2。75
15～
20
0.5～0。55
0
0。75～0。80
0.35
~0。40
4～5
3。5～
4.5
1:0。5

3.3 引水发电隧洞及厂房工程地质条件
(1）引水发电隧洞
下坝址引水隧洞进口位于坝线右岸上游，洞段穿越河间地块,出口位于河湾下游9#冲沟口附近。洞轴向N16°W.
进口段（0～40)：地形坡角28°～60°，上覆岩体厚6～18，围岩为Zaj 2-4岩组灰绿色绢云母板岩，劈理发育，岩层产状N20°E，SE∠65°,倾向洞外偏右侧，与洞轴线交角36°，主要发育产状N70°W，SE∠78°,N50°W,SW∠87°及N10°E ，SE∠85°三组节理，面多闭合平直，延伸长0。5~1.0。强风化带下限埋深8~12，岩体因节理裂隙发育较破碎,成洞条件差，建议采取明挖。开挖坡比，。洞脸边坡由于受层面与多组节理组合切割稳定性较差,建议采取加固处理措施。
洞身段（40～110）：上覆岩体厚18～66，围岩为Zaj2—3岩组上部灰白色厚层状长石砂岩,围岩呈弱～微风化状态。岩层产状N22°E，SE∠64°，与洞轴线交角38°.主要发育N50°～60°W，SW∠85°~87°及N10°E,SE∠80°~85°两组节理，面紧密闭合，延伸长0。5～1.0.该段位于地下水位以下，岩体完整性较好，基本稳定，成洞条件较好。其中平距40～70段属Ⅲ类围岩,f=4~5，K0=35～40；平距70～110段属Ⅱ类围岩，f=6～7,K0=50～55.
洞身段（110~350)：上覆岩体厚24～107，围岩为Zaj2-3、Zaj2-2岩组灰绿色绢云母板岩夹中厚层长石砂岩，围岩呈弱～微风化状态,岩层产状N22°E,SE∠64°，与洞轴线交角38°，板岩内产状N15°E，NW∠75°劈理较发育.主要发育N50°~60°W及N10°E两组高倾角节理，面平直闭合，延伸长0.5~1.0m.该段位于地下水位以下,岩体完整至较完整,大部分洞段基本稳定，成洞条件较好，但局部洞段（310～350）劈理、节理较发育，稳定性较差。其中平距110～310段属Ⅲ类围岩，f=4～5，K0=30～35；平距310～350段属Ⅳ类围岩，f=3～4，K0=15~20。
出口段（350以后)：地形坡角15°～45°，上覆岩体厚2～24。围岩为Zaj2-2岩组灰绿色绢云母板岩夹长石砂岩,板岩内劈理发育。岩层产状N15°E，SE∠65°~70°，倾向洞内偏右侧，与洞轴线交角31°.主要发育N30°E，NW∠35°，N85°W，SW∠86°，N15°W,SW∠79°及N80°E ，NW∠36°四组节理，面多闭合，延伸长1～5。强风化带下限埋深5～16m。该段位于地下水位以下，岩体因节理、劈理发育完整性差，成洞条件差，建议采取明挖，开挖坡比,,。由于N10°E及N80°E，倾向洞外的两组缓倾角节理较发育,加上与NWW向、NNW向高倾角节理组合形成不稳定块体，对洞脸边坡与开挖边坡稳定不利，建议采取锚固处理措施.
（2）厂房
下坝址厂房位于河弯下游9＃冲沟出口的冲积堆积Ⅰ级阶地一带，阶地宽10～12，阶面高程183～184,后山坡坡角45°，基岩裸露。阶地上部为灰褐色粉质粘土，下部为砂砾石，厚1.0～1。8，基岩为Zaj2—3、 Zaj2-2岩组灰绿色绢云母板岩夹灰白色长石砂岩。岩层产状，N15°～20°E，SE∠65°～70°，板岩劈理发育，主要发育NE向、NEE向、NNW向及NWW向四组节理，面多闭合，延伸长1～5。强风化带下限埋深2~5，厂房基础持力层为弱风化岩体，其强度满足建筑物地基应力要求。但NE及NEE向两组缓倾角（35°~36°）节理较发育,且倾向坡外,对厂房开挖边坡稳定不利,建议采取加固处理措施。推荐的岩体物理力学指标建议值：弱风化长石砂岩，；弱风化绢云母板岩Rg=15～20,;开挖坡比, 。
3.4 天然建筑材料
本阶段勘察按普查精度要求进行，除对原规划料场进行复核外，重点对石料进行了勘测,共勘查储量：砂砾料180。85×104 m3，土料77。5×104 m3,石料988.22×104 m3，储量基本能满足要求.
(1)土料
共调查了7个料场，总储量77.5×104 m3，均分布在团河Ⅱ级阶地，为黄褐色、红棕色粘土、土层较密实，呈可塑～硬塑状，中～ 低压缩性。料场分布面积大，有用层厚度3 ～4，无用层厚度仅0.5。除高标、若水两料场有少量农田及柑桔林外,其他产地均为荒地，开采条件好。除若水料场运距为2。5较近外，其他料场运距较远达10～14。各料场距公路较近，运输方便，推荐料场土的物理力学指标：天然含水量26％，最优含水量22％，最大干密度1。56～1。60g/cm3，压缩系数Va1-2=0.32，内摩擦角180，凝聚力23。
（2）砂砾料
共调查26个料场,总储量180.85×104 m3，其中砂约46.39×104 m3，砾134。46×104 m3，水上66.56×104 m3，水下114。29×104 m3，主要分布在团河、巫水、沅水等河流。团河的砂料场，砾石成分板岩较多，磨圆度较差,粗砾含量偏高，砂约占15～20%,砂砾石质量较差.巫水、沅水的砂砾料场,砾石成份主要为砂岩，石英砂岩等，磨园较好，含泥较少，砂约占20～40％。质量较好.团河、巫水河的料场单个储量较小，一般1～3×104 m3.水上可采厚度0。5～1.5，水下可采厚度1。5～2。0。无用层厚度0～0。8，最厚2，开采较为方便。沅水的料场单个储量较大，一般10～30×104 ，可采厚度水上:1。0～2。0 ,水下：1。5～2。0。基本没有无用层,开采条件好。八宋、陈田、若水、胡家湾、上江西团、下江西团、红庙湾、陡滩料场,远距近,仅2~5。其他料场运距较远达9.5～28。5。除三洲、高椅料场不通公路,运输不便外，其他料场距公路均较近，运输较方便。
（3）石料
共调查5个料场,总储量988。24×104 m3。除独岩滩料场为估算储量外，其他四个料场均实测断面，用平行断面法计算储量.5个料场均位于库内两岸。为Zaj2、Zaj3的厚层砂岩、含砾砂质板岩、含砾砂岩等，弱风化岩石较坚硬,饱和抗压强度。表部无用层为风化破碎岩石，厚度0～20。靠近河岸边为弱风化岩石,山坡无用层厚度较大，开采条件较差.芦塘等四个料场运距近,小于1，应优先开采。独岩滩料场远距较远，达5。5,可作为备用料场。各料场均无公路相通，需修建简易公路。
4 设计基本数据
4.1 工程开发的任务
若水水电站工程开发的任务是以发电为主，兼顾防洪、旅游、生态治理等综合利用，它的兴建将促进会同县工农业生产的发展.
4。2 主要技术规范及参考资料
《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》SL252-2000
《混凝土重力坝设计规范》DL5108—1999
《水电站厂房设计规范》SD335—89
《水电站进水口设计规范》SD303-88
《水利水电工程可行性研究报告编制规程》DL5020-93
《水工隧洞设计规范》SD134-84
《水电站调压室设计规范》DL/T5058—1996
《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90
《水工设计手册》第七册
4.3 水库特征水位、下泄流量及下游水位
(1）下坝址
正常蓄水位：191.00;
设计洪水位(P=2%）：193。75，下泄流量Q=5220m3/s，相应下游水位193.3；
校核洪水位（P=0。2％):199.4，下泄流量Q=8440m3/s，相应下游水位198.67；死水位：190。50。
（2）上坝址
正常蓄水位:191。00；
设计洪水位(P=2％）：194。78，下泄流量Q=5220m3/s,相应下游水位194。15；
校核洪水位（P=0.2％）：200.24，下泄流量Q=8440m3/s，相应下游水位199.34；
死水位：190。50。
4。4 水文气象资料
见前.
4.5 工程地质资料
见前。
5 设计控制标准
5。1 稳定控制标准
大坝
基本组合（设计情况）: Kc≥1.05，k＇≥3.0
特殊组合（校核情况）: Kc≥1。00, k＇≥2.5
厂房
抗浮安全系数 Kf≥1。10
5。2 应力控制标准
基础面不出现垂直拉应力
最大垂直压应力小于地基允许承载力（地基承载力安全系数取2）
5。3 防渗设计标准
相对隔水层控制线:3~5lu
坝基设帷幕、排水,，。
6、设计要求
6。1 确定厂房轮廓尺寸，包括长度、宽度和高度，确定各层高程;
6.2 绘制出厂房横剖面图（A3米格纸）；
6.3 提交设计说明计算书一份.
10