大顶子山航电枢纽毕业设计.docx

目 录

摘 要 2
前 言 3
第一章 基本资料 1
第一节 工程概况及工程目的 1
第二节 基本资料 4
第二章 枢纽布置 15
第一节 坝轴线选择 15
第二节 枢纽总体布置 17
第三章 坝工设计 22
第一节 设计依据 22
第二节 坝型比选 27
第三节 坝体结构设计 28
第四节 设计计算 42
第五节 基础处理 49
第四章 泄洪闸设计 57
第一节 泄洪闸选型 57
第二节 水利计算 59
第三节 泄洪闸的消能防冲 60
第五章 结论 61
参考文献 错误！未定义书签。

摘 要
xx干流xx航电枢纽工程为大（1）型工程，工程等别为一等。洪水标准为100年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。枢纽总平面布置从右至左为：船闸、10孔泄洪闸、河床式水电站、28孔泄洪闸、砼过渡坝段、土坝及坝上公路（桥）等，坝线全长3249.78m。其中土坝布置在左岸滩地上，全长1959.70m，为粘土均质坝。坝顶高程121.50m，坝顶宽度12m，最大坝高14.20m。泄洪闸分两组分别布置在右汊左岸、左汊及左岸滩地，即河床式水电站的两侧，船闸和河床式水电站之间布置10孔，河床式水电站左侧布置28孔。

前 言
水资源的利用和开发是世界最为关注的内容，进入二十世纪九十年代以来，受上游工农业用水量不断增长、人类活动和自然因素影响，xx哈尔滨江段来水量大幅度减少、水位严重下降。由于xx干流上无大型控制性航电枢纽，部分河段因缺水断航，通航期断航天数逐年增加。尤其近4年的连续枯水，哈尔滨航段通航期的断航天数累计达451天，占通航总天数的54%，为优化配置和合理利用水资源，为彻底改变环境恶化的现状，应采取必要的工程措施拦蓄径流壅高水位，改善因xx水位过低而引起的水量、水质、水环境及生态环境恶化等问题。

第一章 基本资料
第一节 工程概况及工程目的
一、 工程地理位置
xx航电枢纽工程位于xx干流哈尔滨下游46km处，地理位置为东经127°06¢至127°15¢，北纬45°58¢至45°03¢，北岸属于呼兰县，南岸属于宾县。
工程对外交通便利。水路有xx航运至坝址。陆路自哈尔滨出发两岸均有公路通往枢纽坝址，左岸有主要公路88km至票河，一般公路10km至杨林乡，乡村道路13km至坝址；右岸有主要公路26km至宾西，一般公路45km至满井，乡村道路9km至坝址。铁路有滨北线途经呼兰火车站。
二、 工程任务
xxxx航电枢纽工程是xx流域水资源综合开发利用的重要组成部分，是北水南调规划方案实施后保持xx航道畅通的重要保证。枢纽工程的建设将从根本上解决xx航道碍航问题，解决哈尔滨市水环境恶化问题，促进xx两岸经济发展。xx航电枢纽工程是一项航运与生态环境、航运与发电、航运与交通、航运与旅游、航运与供水、航运与灌溉、航运与水产养殖等互相结合的综合利用工程，经济效益、社会效益显著。xx的建设将对哈尔滨市经济发展产生深远影响，将带动黑龙江省经济建设加速发展，推动振兴老东北工业基地战略目标的实现。
三、 工程兴建缘由
a）保证xx航运持续发展
xx是连接黑龙江、乌苏里江、第二xx和嫩江航运的纽带，水量充沛，

水运条件优越，是国家内河水运主要通道之一，黑龙江省完成的水运量80%左右发生或通过xx干流。xx水运在腹地内的运输体系中起着不可缺少的作用，可直接地促进沿江各市县经济的发展，并对促进黑龙江省的其它地区、吉林、内蒙部分地区及俄罗斯远东沿江地区经济发展起着重要的作用。
然而，进入二十世纪九十年代以来，受上游工农业用水量不断增长、人类活动和自然因素影响，xx哈尔滨江段来水量大幅度减少、水位严重下降。由于xx干流上无大型控制性航电枢纽，部分河段因缺水断航，通航期断航天数逐年增加。尤其近4年的连续枯水，哈尔滨航段通航期的断航天数累计达451天，占通航总天数的54%，经济损失3.25亿元，严重影响了航运经济的发展。xx航道面临着间断断航和全面断航的危险。为此，需尽快在xx干流上建设大型控制性航电枢纽工程，确保航运的畅通。
为优化配置和合理利用水资源，1994年国家批准了《辽河、xx流域水资源综合规划》及有关部门对该规划的审查意见，规划提出2000年建设尼尔基水库，向辽河调水27.81×108m3，2010年建设哈达山水库，两水库向辽河调水65.67×108m3，为解决调水后的xx航运问题，审查意见同意xx哈尔滨断面的通航流量为550m3/s，配合航道整治和局部渠化等措施为基础方案，同时指出，北水南调工程对xx水系航运条件的影响应深入研究，要抓紧松干航道整治和依兰航运枢纽的建设。
目前，嫩江上游的尼尔基水库已于2000年开工建设，在2005年之前即可竣工投入运行。按计划2015年调水工程建成后，向流域外调水16.97×108m3，加上流域内工农业及生态环境用水量的大幅度提高，哈尔滨江段多年平均径流量将由现403×108m3减少到264×108m3。为保证xx干流的正常通航，按规划方案应在修建尼尔基水库的同时尽快实施配套的xx局部渠化和航道整治工程，以保证调水量和调水后航道的畅通。
根据1995年交通部审查通过的《xx干流航运规划报告》，xx干流按Ⅲ级航道标准建设，在“八五”和“九五”期间完成佳木斯至同江（252km）河段和三姓浅滩（41km）二期整治工程的基础上，2000年前重点整治哈尔滨至佳木斯河段，提高航道通航保证率，2001年～2010年继续对三岔河

至同江河段进行全面整治，结合北水南调工程实施局部渠化方案，使松干全线达到Ⅲ级航道标准。
拟建xx航电枢纽是xx干流局部渠化方案中确定的哈尔滨～依兰航道大顶子、洪太、依兰三个航运梯级中的上游梯级。xx航电枢纽的修建可以渠化上游128km航道，彻底改善哈尔滨区段的通航条件，并通过补水调节下游航道流量，保证坝下550 m3/s的通航流量（保证率95%），确保哈尔滨至依兰河段航道整治所需最小流量，实现哈尔滨～同江全线达到Ⅲ级航道标准。
b）促进哈尔滨经济建设
哈尔滨市是黑龙江省省会，市区面积1637平方公里，市区人口311.8万人，是沟通东北亚、欧洲和太平洋这些大陆大洋的重要连接点，是中国东北部经济文化的中心，一座以冰雪旅游、避暑度假为主要特色的多功能旅游文化名城。
哈尔滨市是黑龙江省政治、经济、文化、科技和商贸中心，2000年国民生产总值550亿元，占全省国民生产总值的16.9%，在黑龙江省经济发展中有着举足轻重的作用。
xx水抚育壮大了哈尔滨，并且今后也是哈尔滨经济社会可持续发展道路的依托。然而，受上游工农业用水量不断增长、人类活动和自然因素影响，xx哈尔滨江段来水量大幅度减少、水位下降，自1999年以来，连续4年创历史最低水位记录。为哈尔滨市工业和居民生活供水的主要水源一、二水源地，取水塔上层取水口完全露出水面，下层取水口与水面持平，自来水公司启用应急取水工程仍无法保证全市人民生活用水，居民正常生活受到限制，部分工厂因缺水而停产，城市绿化用水及生态环境用水遭到破坏。长期持续的枯水不仅导致供水不足，而且由于来水量少，水体自净能力差，水质严重恶化。长期枯水使水面窄小，滩地长期裸露，自然及生态环境也日益恶化。xx、太阳岛等著名的旅游景区也失去昔日那种碧水白帆、绿树成荫、环境舒适、气候宜人的景色。xx持续枯水恶化了环境，严重影响哈尔滨市人民正常生活和经济发展。

为彻底改变环境恶化的现状，应采取必要的工程措施拦蓄径流壅高水位，改善因xx水位过低而引起的水量、水质、水环境及生态环境恶化等问题。
xx航电枢纽建成蓄水后，抬高了枯水期水位，增加了江道水面。一方面可以从根本上改变取水条件，遇95%～98%的特枯水年，该江段水位不低于115.00m，比水源地取水工程设计水位112.00m高3.00m，不仅完全可以满足水源地取水的水位要求，还增加枯水期和枯水年的城市供水量。另一方面可解决市区沿江公园因干旱少水而带来的风沙弥漫、环境恶化等问题，而且还可结合市区排污工程改造，建设人工河渠、湖泊，改造现有河沟，引水入市区，建设水网化园林生态城市，以生态建设促城市建设，实现生态效益与经济效益的协调发展，使哈尔滨市早日建成现代化的国际都市。
第二节 基本资料
一、 水文
1、 气象
xx流域属中温带季风气候区，冬季严寒干燥，长达半年之久；春季蒸发量大，湿度小，多风沙；夏季炎热；秋季降温急骤历时短，年内温差较大。降雨多集中在季风控制的夏秋季节，尤其集中在7月～8月。流域多年平均降水量为400mm～750mm，以第二xx、拉林河雨量最高，可达750mm，个别地点可达900mm，一般地区在500mm左右，干旱的西南地区只有400mm。总的变化趋势为山区雨量要高于平原。
哈尔滨市及其邻近地区，大陆性气候特点十分明显，冬季严寒漫长，春季干燥多风，夏季降雨集中，秋季降温急骤，常有冻害发生。据宾县气象站统计，本地区多年平均气温为4.3℃，最大冻土深度2.05m。多年平均降水量为583.4mm，年内降水极不均匀，6月～9月降水量占年降水量的76%左右。多年平均风速为3.8m/s，6月～10月的多年平均最大风速为
14.8m/s，累年最大风速为24m/s，相应风向SSW。
2、 径流
a）径流系列
xx、辽河年迳流系列代表性问题，经查阅《xx流域规划》、《修订辽河流域规划》、《xx、辽河水资源综合开发利用规划》（以下简称三大规划）及后来的历次专项规划后，采用的代表段为1951年～1982年32年径流系列，平均流量为1210m3/s。
b）坝址径流
根据xx航电枢纽工程所在位置和径流组成特点，坝址径流计算以xx干流哈尔滨水文站和呼兰河兰西水文站为参证站。哈尔滨水文站控制面积为38.98×104km2，占坝址集水面积（43.21×104km2）的90.2%，是xx坝址径流的主要来源。哈尔滨～xx坝址区间集水面积4.23×104km2，主要支流有呼兰河和阿什河，其中呼兰河为最大，集水面积3.57×104km2，占区间集水面积的84.4%，是区间径流的主要来源。
xx坝址年径流情况见表1.2-1。
表1.2-1 xx坝址年径流设计成果表
断面位置
项 目
均值
设 计 值
5%
25%
50%
75%
90%
95%
xx坝址(F=432100km2)

Q0
(m3/s)
1550
2600
1900
1480
1140
842
714
W0
(108m3)
489
820
599
467
360
266
225

c）枯水流量
xx哈尔滨水文站畅流期最小流量出现在4月下旬至6月。有些年份出

现在7月份。
哈尔滨站1951年～1982年累年实测最小流量为215m3/s，时间为1979年4月21日，该值受丰满水库调蓄影响。
3、 洪水
a) 暴雨特性
暴雨是形成本流域洪水的主要原因，xx流域的暴雨成因有冷锋、气旋、蒙古低压、贝加尔湖低压、台风等，但华北气旋及西南系统的江淮气旋及台风，一般只能到达北纬45°以南。
由于本流域面积大，流域内各地区在地形上也有很大差异，暴雨在流域内分布不均匀，暴雨的天气系统可分为三个区域。
第一区为流域的东南部，本区大部分为山区，即第二xx、牡丹江、拉林河等xx南岸一些河流，地理位置偏南，正处在西南来的暖湿空气控制下，水汽来源充沛，且大部分地带处于迎风坡，有较好的地形抬升条件，因此暴雨的次数较多，其暴雨多为台风和气旋降雨，雨量大而集中，笼罩范围广，雨势凶猛，一般产生涨势凶猛的大洪水。
第二区为嫩江流域，嫩江汛期多受北来系统影响，如蒙古低压、贝加尔湖低压、冷涡等系统，这些系统降雨特点是连阴雨天，雨强不大。但由于在连阴雨中易出现暴雨，而且影响范围广阔，因此也能造成大洪水。如1998年洪水，降雨主要集中在6月中旬至8月中旬，共出现3次大的降雨过程，其中8月份的降雨使xx流域产生特大洪水。其它年份1969年、1988年也是类似的天气系统和暴雨特征，造成嫩江流域的特大洪水。
第三区是大兴安岭的东南坡和xx北岸的一些河流，地处西风带的背风坡，西南来的气流难以形成大暴雨，故本地区的暴雨一般是大型天气系统内中小尺度的气旋扰动，使小股湿空气逆向受地形抬升而形成，因此暴雨笼罩面积较小、强度不大。

b) 洪水特性
xx流域的洪水主要由暴雨产生，由于流域面积大，气象条件复杂，流域内大洪水过程多由几次暴雨洪水迭加形成。年最大洪峰流量多发生在7月～9月，少数发生在5月、6月或者10月。
xx干流的洪水主要来自嫩江和第二xx。洪水受河槽调蓄的影响，洪水传播时间较长，年最大洪峰出现在8月～9月份的较多，年最大洪峰出现在7月～9月占83.7%，出现在其它月份的占16.3%。
根据实测资料分析，嫩江支流洪峰年内发生次数较少，一般为1次～2次。第二xx暴雨出现次数较多，洪峰年内可出现2次～3次，个别年份可出现4次～5次。
嫩江干流、xx干流由于受河槽调蓄影响，洪水过程多为单峰型。
xx流域一次洪水历时，大支流一般为20天～30天，嫩江和第二xx为40天～60天，xx干流一次洪水历时较长，可达到90天甚至更长一些，洪水过程线比较平缓，呈现大馒头形，洪量分布在较长时段内，因此短时段洪量所占的比重较小。哈尔滨站15天洪量占60天洪量的32.8%～44.9%，30天洪量占60天洪量的56.4%～71.6%。
c) xx坝址设计洪水
采用xx流域防洪规划中有丰满水库影响的哈尔滨、通河站的设计洪峰和设计洪量成果，并分别建立有丰满水库影响的哈尔滨、通河站的设计洪峰和洪量与集水面积单对数关系图，按xx坝址集水面积在关系图上查出对应设计频率的设计值，即为xx坝址的设计洪水。查《xx流域防洪规划》得xx坝址设计洪峰流量见表1.2-2。

表1.3-2 xx坝址设计洪峰流量表 单位：m3/s

P(%)
0.33%
0.5%
1%
2%
3.33%
4%
5%
10%
20%
50%
Qm
(m3/s)
23200
21600
18800
16100
14000
13300
12400
9600
6830
3210
坝址设计洪水过程线按典型年法峰比放大。典型年采用哈尔滨站的1956年、1957年和1998年，经演进后作为坝址的典型洪水过程线（演进参数采用《xx流域防洪规划》里的：X=0.3,k=24h），按计算的缩放倍比推求出各设计频率的设计洪水过程线。
d) 分期设计洪水
xx干流xx航电枢纽工程分期设计洪水是根据暴雨洪水的季节变化特点，结合xx航电枢纽工程的施工情况，在可研成果的基础上重新进行了分析计算，各分期划分时间如下：
汛前期：4月1日～7月15日；
主汛期：7月15日～10月15日；
汛后期：10月15日～11月30日；
枯水期：12月1日～3月31日。
由于每年汛期洪水开始与结束，常有提前和错后情况，在施工过程中应注意当年的水情发展变化情况，采取必要的防汛措施。
按照上述各分期的时段划分，首先采用哈尔滨水文站1953年～2002年（共50年）有丰满影响（现状）的实测洪水资料，按年最大值法取样（其中汛前期和汛后期各跨期5天取样，主汛期采用工程设计洪水成果），分别统计出各分期最大流量系列，进行频率计算，采用经验频率计算成果。然后按xx坝址和哈尔滨站的面积比进行放大后作为xx坝址的分期洪水成果。xx坝址分期洪水各设计频率的洪峰流量见表1.2-3。

表1.3-3 xx坝址分期洪水设计表 单位:m3/s

设计频率
汛前期
4月1日~
7月15日
大汛期
7月15日~
10月15日
汛后期
10月15日~
11月30日
枯水期
12月1日~
3月31日
P=0.5%
6720
21600
6300
2060
P=1%
6110
18800
5740
1900
P=2%
5490
16100
5190
1730
P=5%
4640
12400
4410
1500
P=10%
3980
9600
3810
1310
P=20%
3280
6830
3510
1110
P=50%
2240
3210
2340
810

e) 洪水地区组成和遭遇
xx流域洪水主要由暴雨产生，由于流域集水面积大，气象条件多种多样，各地区地形又有很大差异，所以整个流域由一次暴雨产生大洪水的年份很少，大部分是地区性的洪水汇合而成，所以洪水峰量组成比较复杂。
哈尔滨站洪水组成和遭遇
xx干流哈尔滨站洪水，是由嫩江、第二xx和拉林河来水组成。哈尔滨站历史上发生的大洪水，就是上述三水组合遭遇的结果。
人们常说：哈尔滨的洪水是嫩江打底，第二xx加码，拉林河戴帽，就是说在嫩江水量较丰的基础上，如果再与第二xx和拉林河的较大洪峰遭遇，三水的恶劣组合，就会使哈尔滨形成大洪水或特大洪水。也有嫩江和第二xx洪水遭遇或仅是嫩江干流来水特大，而形成哈尔滨较大洪水的。
解放以来，哈尔滨站出现过8次洪峰流量大于8000m3/s以上的大洪水，洪峰组成有以下几种类型：
1）嫩江、第二xx、拉林河同时发生洪水，这种洪水造成哈尔滨大洪水的年份较多，如表中1956年、1960年属这种类型的洪水。再如，解放前1932年、1934年洪水亦是此种类型。
2）哈尔滨洪峰主要由第二xx、嫩江洪水组成，拉林河洪水较小，如1953年、1957年即为此种类型。

3）哈尔滨洪峰主要来自嫩江，即嫩江洪水特大，第二xx、拉林河洪水均较小。如1969年、1998年即为此种类型。
哈尔滨洪量主要来自嫩江，嫩江大赉站60天洪量占哈尔滨60天洪量的42.0%～84%，也就是说，嫩江来水是组成xx哈尔滨洪水的主要水量。
xx坝址洪水组成和遭遇
xx航电枢纽工程位于xx干流呼兰河口下游46km处。在哈尔滨水文站至xx航电枢纽坝址区间，左岸有支流呼兰河汇入，呼兰河是xx的主要支流之一，流域面积3.57×104km2，是哈尔滨～xx坝址区间洪水的主要来源。通过分析，在1932年～1998年67年系列中，呼兰河发生大洪水的前5位年份分别是1932年、1962年、1985年、1961年和1945年，与哈尔滨前5位大洪水相比，仅1932年洪水同时发生，但洪峰并不遭遇。
4、 水位～流量关系曲线
根据xx航电枢纽工程坝址所处位置，高水部分采用《xx流域防洪规划》中的洪水水面线，中低水部分参照黑龙江航道局测量大队近几年的实测流量成果进行综合分析定线，推求出xx坝址水位～流量曲线见表1.3-4。

表1.3-4 xx坝址水位～流量曲线
Z(m)
Q(m3/s)
Z(m)
Q(m3/s)
Z(m)
Q(m3/s)
Z(m)
Q(m3/s)
107.20
110
110.00
1400
113.00
4260
116.00
12800
107.70
260
110.50
1750
113.50
5000
116.50
15400
108.00
400
111.00
2200
114.00
6030
117.00
18200
108.50
536
111.50
2650
114.50
7230
117.65
23600

109.00
816
112.00
3150
115.00
8560
117.00
18200
109.50
1080
112.50
3650
115.50
10400
117.65
23600
注：各站高程系统为黄海基面
5、 泥沙
a）哈尔滨站来沙量
哈尔滨站的悬移质输沙量是从1953年至2001年统计的哈尔滨站多年平均悬移质输沙量为665×104t，哈尔滨站无推移质输沙量资料，取悬移质输沙量的10%估算，即推移质输沙量为66.5×104t。则哈尔滨水文站多年平均来沙量为732×104t。
b）xx坝址来沙量
xx坝址的悬移质输沙量按哈尔滨断面的悬移质输沙量加上哈尔滨～xx区间悬移质输沙量进行计算。哈尔滨～xx区间输沙量采用呼兰河兰西水文站的多年平均悬移质输沙模数（43.3t/km2）计算，其多年平均悬移质输沙量为183×104t，计算的xx坝址多年平均悬移质输沙量为848×104t，推移质输沙量取悬移质输沙量的10%估算，即推移质输沙量为84.8×104t。则xx坝址多年平均来沙量为933×104t。
c）水库泥沙淤积分析
xx枢纽属径流式电站，经水库泥沙数学模型计算分析，整个库区呈缓慢淤积态势，至水库运用20年，水库淤积趋于平衡，达到6718.0万m3。
6、 冰情
根据哈尔滨水文站冰情资料统计，多年平均封江日期为11月24日，开江日期为4月9日，平均封冻时间为135日，春季开江流冰时间平均为7日左右，最大冰厚为1.25m（1957年3月），平均流冰速度1.05m/s。另

据哈尔滨站1956～2001年（36年）冰情资料统计，典型的武开江未发现，文开江占33年，介于文开江与武开江之间的半武开江有3年。
xx航电枢纽库区涝洲至坝址江段，河道顺直，比降平缓，排冰行洪断面宽阔，最窄的哈尔滨市江段天然情况下排冰断面也在700m以上。根据实测资料统计分析，开江期平均水位变幅1.61m，最大水位变幅为2.47m（1957年），开江形势基本上为文开江和半武开江。考虑到施工期由于施工导流，使河道束窄，应在流冰期进行冰情观测，视需要可及时采取工程措施进行排冰。
7、 水库水面蒸发增损
xx建库后的蒸发增损按水体蒸发与陆面蒸发的差值计算，水体蒸发量采用距坝址较近的二龙山水库蒸发实验站成果，多年平均水体蒸发量为731mm，陆面蒸发量按降水量与径流量的差值计算。
哈尔滨站多年平均降水量为545mm，多年平均径流深为30mm，经计算，蒸发增损为216mm，各月分配按二龙山水库多年平均月分配比计算。
二、 工程地质
1、 区域地质概况
a) 地形地貌及地层岩性
工作区位于xx中游，地处松嫩平原东南部。工作区的东南部和东北部边缘为张广才岭和小兴安岭余脉，属构造剥蚀低山丘陵地形，地面高程250m～665m。由华力西期和燕山期侵入岩、古生代变质岩系和中生代白垩系沉积岩等组成，地面起伏较大。西部及西北部广阔的松嫩平原，为二级侵蚀堆积阶地或称之为岗阜状高平原，地面高程135m～190m沟谷发育，相对切割深度10m～40m，组成物质主要为第四系中、上更新统冲积层。xx及其支流在其间流过，河谷开阔，漫滩发育，宽度一般1km～4km，最宽处可达15km，地面高程在113m～117m，组成物质为第四系全新统冲积层。

在岗阜状高平原与漫滩之间，呈条带状分布有一级侵蚀堆积阶地，地面高程在120m～140m，组成物质主要为第四系上更新统冲积层。
b) 地质构造与区域稳定性
新华夏系构造是该区的主控构造，一级构造表现为第二巨型沉降带（松嫩平原）和第二巨型隆起带（张广才岭西坡和小兴安岭西坡），主要构造形迹为北北东向的断裂及其次级断裂。其它与本工程密切相关的地质构造，有新华夏式构造的二级断裂构造依兰—舒兰断裂构造带、纬向构造体系的三级断裂构造巴彦—虎头断裂构造带（西段为xx断裂）。
工作区附近在挽近期有过活动的断裂带仅有依兰—舒兰断裂带，其位于坝址东南侧，距坝址最近距离在70km以上。在库区范围内xx断裂从坝址通过，根据断层泥绝对年龄鉴定结果，挽近期无明显活动。
工程区的地震动峰值加速度为0.05g；地震基本烈度为6度。
工程区地壳总体是稳定或基本稳定的。
c) 水文地质条件
区内地下水根据赋存条件划分为分布在低山丘陵区的基岩裂隙水和分布在河漫滩、阶地、岗阜状平原区的第四系松散岩类孔隙水两大类型。基岩裂隙水赋存于岩石裂隙中主要的补给来源为大气降水的入渗，排泄于山前台地和河谷阶地、漫滩中。第四系松散堆积物中孔隙水主要分布在漫滩、阶地和岗阜状平原区，受大气降水的入渗和侧向径流补给，侧向径流和垂直排泄为主。
2、 坝址区的工程地质条件
a) 地质概况
坝址处河谷呈宽阔不对称的“U”字型，由河谷漫滩和二级阶地构成，缺失一级阶地。左岸较缓，坡度约20°左右，为高平原前缘斜坡,右岸较陡，坡度为50°左右，为丘陵前缘斜坡；河谷宽约3170m，河床靠右侧，

左侧漫滩宽度约2250m。
河漫滩、河床发育有第四系全新统冲积层（Q42al），由细砂及中、粗砂组成，呈松散~稍密状态。二级阶地发育有第四系上更新统哈尔滨组冲洪积层（Q3al），左岸上部为可塑状粉质粘土、粉土，下部为细砂及中、粗砂，右岸为粉质粘土。基岩为白垩系泥岩。
根据区域地质资料和钻探、物探成果，确定xx断裂（F5）自坝轴线桩号1+588以北土坝坝段通过坝址，断裂带顶界面纵波速度2000m/s~2200m/s，其波速值表现出节理发育的断层影响带性质。除此之外，坝址区未发现其他较大的断层破碎带，仅于钻孔中发现数条宽度在5cm~15cm的陡倾角规模微小的断层，对水工建筑物不构成影响。
坝址区基岩地层呈近水平产出，主要发育二组陡倾角节理，节理面多平直光滑。层间软弱夹层一般不发育，其中在船闸部位，软弱夹层较多，但连续性较差，一般宽度2cm~4cm，主要由灰色泥夹岩块组成。
b) 泥岩工程地质特征
各枢纽建筑物除土坝外，均坐落在白垩系嫩江组泥岩上，为一套湖相沉积地层，层理发育，易于沿层理面分离。矿物成分以次生矿物石英、方沸石和粘土矿物为主，其中粘土矿物以伊利石和混合层型的蒙脱石-伊利石为主。通过点荷载强度试验，按15天强度计算，径向强度约降低了45%，轴向强度约降低了19%。在迅速失水条件下数小时内样品表面即出现龟裂现象；在干湿交替条件下，岩石发生崩解破坏。因此，各水工建筑物基础和永久边坡应采取保护措施。

第二章 枢纽布置
第一节 坝轴线选择
一、 坝线比选
本设计中比较了两条坝线，即下坝线（Ⅰ线）和上坝线（Ⅳ线）。上坝线位于下坝线上游134m。
两条坝线相距较近，地形、地质条件基本相同，左坝肩均为上更新统细砂及粗砂，都存在绕坝渗漏问题；右坝肩均为嫩江组泥岩陡坡，属弱~微透水岩体，都不存在绕坝渗漏问题，但下坝线右坝肩坡顶高程在158m左右，上坝线右坝肩坡顶高程约为165m~173m，下坝线可减少右坝肩和坝顶公路接入段的明挖工程量。
两条坝线土坝段均坐落于第四系全新统冲洪积砂层上，都存在坝基渗漏、渗透稳定和基坑排水问题，都有xx断裂带在坝下通过。两坝线其他枢纽建筑物部位基岩均为嫩江组泥岩，岩体的完整性、渗透性和风化状态等条件基本一致，仅上坝线船闸部位存在f66-1、f66-2、f141-1三条小断层，将对船闸基坑边坡构成不利影响。
综上所述，下坝线的工程地质条件略优于上坝线，故选则下坝线为坝轴线。
二、 各水工建筑物工程地质条件
a）土坝坝段
土坝坐落于松散地层上，主要工程地质问题为坝基砂性土的震动液化问题和坝基渗漏、绕坝渗漏问题及其渗透稳定问题。建议设计时采取适当的防渗加固措施，基岩部分桩号0+00m~0+330m垂直防渗处理深度基岩面以下3m，0+330m~1+991.42m段基岩面以下16m。
b）混凝土重力坝段和二十八孔泄洪闸

混凝土重力坝段和二十八孔泄洪闸布置在河漫滩南部、右侧河床和江心洲左半部，覆盖层厚4.50m~10.60m，岩性主要为级配不良细砂、级配不良中砂、级配不良粗砂，均呈松散~稍密状态，且厚度分布不均。基岩为白垩系泥岩，岩面高程在102.8m~103.7m，表部强风化带岩体厚度0.0m~2.5m，岩石破碎，且已大部变色。
设计坝、闸建基高程100.5m，坐落于弱风化泥岩下部，岩体质量多为Ⅳ类，属中等透水岩体，厚度8 m ~12m，其下为弱~微透水岩体，建议防渗处理深度13m ~14m。
c）发电厂房
发电厂房位于江心洲右半部，江心洲地面高程在112m~113m。覆盖层厚10.80m~11.90m，岩性主要为级配不良细砂和级配不良粗砂，均呈松散~稍密状态。建基高程91.5m，坐落于微风化~新鲜带泥岩内，岩体质量为Ⅳ类，基坑周围岩体为中等透水岩体，应注意基坑排水。厂房段基岩属微透水岩体，可不进行垂直防渗处理。
d）十孔泄洪闸
十孔泄洪闸布置在江心洲右侧河床上，地面高程在104.42m~106.61m。覆盖层厚1.50m~3.65m，岩性主要为级配不良细砂和级配不良中砂，均呈松散~稍密状态。基岩为白垩系泥岩，岩面高程在102.76m~103.21m，表部岩体呈中等风化状态。
设计十孔泄洪闸建基高程101.0m，坐落于弱风化带泥岩内，岩体质量多为Ⅳ类，岩基属弱透水岩体，弱透水岩体厚度5m~10m，透水率5.1Lu~8.0Lu，其下为微透水岩体，建议防渗处理深度11m ~12m。
e）船闸
船闸由上、下闸首和闸室构成，上、下闸首建基高程98.5m，闸室建基高程100.3m，均坐落于中等风化~微风化泥岩上，岩体较完整，强度低，岩体质量为Ⅳ类。
闸基以下10m~15m范围内，属弱~中等透水岩体，渗透系数建议值k=0.3m/d~0.6m/d。坝轴线上船闸及右岸连接段岩基属弱透水岩体，厚度

5m~10m，透水率5.1Lu~8.0Lu，其下为微透水岩体，建议防渗处理深度11 m ~12m。
第二节 枢纽总体布置
一、 工程等别和标准
xx干流xx航电枢纽工程为大（1）型工程，工程等别为一等。洪水标准为100年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。
主要建筑物有船闸、泄洪闸、河床式水电站、土坝、过坝公路（桥）等。船闸上闸首按1级水工建筑物设计，下闸首、闸室按2级水工建筑物设计，导航墙、靠船墩、隔流堤按3级水工建筑物设计。泄洪闸、河床式水电站、土坝等级别为2级。
地震基本烈度为6度，主要建筑物设计烈度为6度。
二、 枢纽总体布置
1、 枢纽总布置方案比选
本设计以满足通航要求为原则，按船闸和河床式水电站可能布置的位置，对以下的枢纽布置方案一、方案二进行比较。
方案一：船闸布置在xx干流主河道右叉右岸侧，河床式水电站紧挨船闸布置，河床式水电站左侧依次为40孔泄洪闸、砼过渡坝段、土坝及坝上公路（桥）等。
方案二：船闸布置在xx干流主河道右叉右岸侧，船闸左侧为10孔泄洪闸，河床式水电站布置在江心岛上，河床式水电站左侧依次为30孔泄洪闸、砼过渡坝段、土坝及坝上公路（桥）等。
船闸、泄洪闸、砼过渡坝段和土坝及坝上公路（桥）等的结构布置以及枢纽地基处理两方案相同。
从枢纽整体水工模型试验看，方案二的泄流能力和通航水流条件、水流流态均好于方案一。从枢纽布置整体协调性来看，方案一比方案二布置

拥挤，与周围环境协调不好。
综合上述分析，选方案二为最后枢纽布置方案。
2、 推荐的枢纽总平面布置
通过对比选确定的xx航电枢纽布置进一步优化设计，推荐方案的枢纽总平面布置从右至左为：船闸、10孔泄洪闸、河床式水电站、28孔泄洪闸、砼过渡坝段、土坝及坝上公路（桥）等，坝线全长3249.78m。
a）船闸
本布置为平面布置比选后的推荐方案，在工可推荐方案的基础上进行了优化，船闸布置在xx干流主河道右叉右岸侧，上闸首作为枢纽挡水建筑物的一部分，上闸首顶高程同坝顶高程。闸室净宽28.00m，闸室长180.00m。船闸上、下游引航道采用不对称布置型式，船舶进出闸方式为曲线进闸，直线出闸。引航道底宽78.00m，直线段长450.00m，其中导航段兼调顺段270.00m，停泊段180.00m。上下游引航道与泄洪闸之间均设隔流堤，上下游各650.00m，避免泄流时影响通航。
b）泄洪闸
结合河道在该断面分为左右两汊的地形，泄洪闸分两组分别布置在右汊左岸、左汊及左岸滩地，即河床式水电站的两侧，船闸和河床式水电站之间布置10孔，河床式水电站左侧布置28孔。
1）右汊左岸10孔泄洪闸
右汊左岸10孔泄洪闸，每孔净宽20.00m，堰顶高程106.00m，堰型为折线堰。中墩宽3.00m，底长33.90m，顶长43.30m，右边墩宽4.00m，底长33.90m，顶长43.30m，左边墩宽7.00m，底长33.90m，顶长43.30m，兼作厂房环厂公路；闸墩顶高程为121.50m。闸室长33.90m；工作为弧门，检修门为平板钢闸门。闸室上部设交通桥、电缆廊道和门机轨道，交通桥总宽12.00m。泄洪闸的消能工为底流消能，长40.00m，厚1.00m，布置φ28的锚筋，间、排距为2.0m，深入岩石8.50m。左导流墙利用厂房的边墙，右导流墙利用泄洪闸与船闸的连接墙。

2）左汊及左岸滩地28孔泄洪闸
左汊及左岸滩地28孔泄洪闸，每孔净宽20.00m，堰顶高程107.00m，堰型为折线堰。中墩宽3.00m，底长33.90m，顶长43.30m，左右边墩均宽4.00m，底长33.90m，顶长43.30m；闸墩顶高程为121.50m。闸室长33.90m；工作为弧门，检修门为平板钢闸门。闸室上部设交通桥、电缆廊道和门机轨道，交通桥总宽12.00m。泄洪闸的消能工位戽式底流消能，长11.49m，厚1.00m，布置φ28的锚筋，间、排距为2.0m，深入岩石8.50m。右导流墙利用厂房的边墙，左导流墙接边墩，长11.49m，墙顶高程为121.50m。
为了不影响泄流，江心岛及江心岛两侧的泄洪闸上、下游地面开挖至108.00m高程；左侧滩地的泄洪闸上、下游地面开挖至108.00m高程，上游开挖长度约100.00m，下游开挖长度约300.00m。
c）河床式水电站
河床式水电站布置在江心岛上，左右与泄洪闸相连，主要建筑物由拦沙坎、引水渠、电站厂房、交通桥、尾水渠及开关站组成。电站厂房内装有六台贯流式灯泡机组，单机容量11MW，总装机容量66MW。厂房基础建基面高程约为91.0m左右，座落在弱风化泥岩下部，强度较高，透水性微弱，地基抗压抗滑稳定性较好。厂房为挡水坝段的一部分，采用钢筋混凝土封闭式结构，厂房纵轴线与坝轴线平行，方位角为NW352°47′1″，与主河道流向夹角约30°，尾水渠略向右侧转弯，即可与主河道平顺衔接。厂房沿水流方向依次布置进水操作平台、主机间及安装间、交通桥、尾水操作平台和尾水渠。生产副厂房布置在主机间下游侧交通桥下层。开关站采用GIS与出线场结合的方式，两台主变压器和GIS布置在安装间下游侧。考虑大件设备的运输、安装及检修，在高程121.50m坝顶平面设置一台跨度为24.0m，起重量为2×1000kN双向门机。
厂外交通为除有xx航运之外，其公路右岸可由哈尔