倫潭水利樞紐土石壩設(shè)計說明書

1、倫潭水利樞紐土石壩設(shè)計說明書第一章工程概況倫潭水利樞紐工程位于鉛山縣天柱山鄉(xiāng)境內(nèi)，距縣城約 50km,壩址地處鉛山河支流楊村水中游，是鉛山河流域內(nèi) 具有防洪、灌溉、發(fā)電、供水及水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的控制 性工程。鉛山河是信江中上游南岸的一條主要支流，發(fā)源于閩贛 邊境的武夷山脈。流域東鄰石溪水，西毗陳坊河，南靠武夷 山，北抵信江，集雨面積1255km2。流域內(nèi)山高林密，植 被良好，氣候溫和，礦產(chǎn)資源豐富，尤以銅礦著稱。鉛山河 流域理論電力蘊(yùn)藏量約14x108kWh，初步查明的可開發(fā)水 電裝機(jī)有18.46x104 kW，可開發(fā)電量6.7x108 kWh,其 水力資源之豐富為信江之冠。經(jīng)綜合分析論證，

2、倫潭工程規(guī)?；具x定為：水庫正常蓄水 位252.0m，死水位230.0m ,防洪限制水位250.0m ,防洪 高水位為254.70m，相應(yīng)防洪庫容為0.261x108m3，調(diào)節(jié) 庫容0.938x108m3，水庫總庫容1.798x108m3 ；灌溉農(nóng)田 面10.62萬畝；電站裝機(jī)容量20.0MW ;枯水季節(jié)能為下游 工礦企業(yè)補(bǔ)充1500 x104m3生產(chǎn)生活用水。在發(fā)電方面：電站裝機(jī)2x10.0MW，年發(fā)電量6074x 104kW.h,保證出力4520kW，年利用小時3037h ;在供水 方面：枯水季節(jié)能補(bǔ)充下游工礦企業(yè)生活生產(chǎn)用水1500 x104m3。第二章設(shè)計的基本資料及水庫工程特性2.1

3、設(shè)計的基本資料2.1.1水文氣象倫潭水利樞紐壩址處于鉛山河支流楊村水中游。楊村水 為信江二級支流，發(fā)源于武夷山脈讀書尖。河流自南向北流 經(jīng)篁碧、港口、天柱山、港東、楊村、五都等地，在下坂與 石塘水相匯后稱鉛山河。楊村水主河長70km，流域面積 465km2,河道平均坡降6.6%。倫潭水庫壩址以上集雨面 積242km2、主河長41.9km,流域平均寬度5.77km ,主河 道平均比降11.62%。壩址附近無水文測站，選擇鉛山河流 域內(nèi)鐵路坪水文站作為參證站，由1959年至2000年共42 年徑流資料，推求壩址多年平均流量為11.0m3/s , Cv=0.31，Cs=2,5Cv，多年平均徑流深14

4、38.8mm，多年平均 徑流量3.48x108m3。鉛山河為雨洪式河流，洪水與暴雨相 應(yīng)，多發(fā)生在49月份，洪水主要由鋒面雨形成，臺風(fēng)雨也 能形成較大洪水。經(jīng)分析計算，壩址設(shè)計洪水成果：校核洪 水標(biāo)準(zhǔn)（P=0.1%），相應(yīng)洪峰流量為2640m3/s，洪量 W1=87.73x106m3, W3=155.17x106m3 ；設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn) （P=1% X相應(yīng)洪峰流量為1500m3/s，洪量W1=52.06x 106m3、W3=92.08x106m3。鉛山河屬少泥沙河流，壩址多 年平均懸移質(zhì)輸沙量4.55x104t、推移質(zhì)輸沙量1.82x104t。鉛山河流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，流域內(nèi)各地多年平均 氣溫

5、18.1C,極端最高氣溫40.1C,極端最低氣溫-10.6C, 多年平均相對濕度79%。多年平均降水量1908.9mm，最 大年降水量2856.7mm （ 1998年）,最小年降水量 1177.1mm （1971年）,多年平均蒸發(fā)量1550.4mm ,多年 平均風(fēng)速1.9m/s，實測最大風(fēng)速20.3m/s。壩址區(qū)洪水期 多年平均最大風(fēng)速16m/ s,吹程為2.5公里。2.1.2工程地質(zhì)本區(qū)處華南褶皺系、贛中南褶隆、饒南拗陷區(qū)。區(qū)內(nèi)地 勢東南高、西北低，下游為低山丘陵區(qū)，中上游屬中低山一 一中高山構(gòu)造剝蝕地貌，不良物理地質(zhì)現(xiàn)象不甚發(fā)育。區(qū)內(nèi) 出露地層主要為燕山早期花崗巖。樞紐及庫區(qū)處于次一級的

6、陳坊永平八都區(qū)域隆起構(gòu)造帶，未發(fā)現(xiàn)孕震斷裂分布， 不存在產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的可能性，根據(jù)GB18306-2001 中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖，本區(qū)地震動峰值加速度小于 0.05g ,地震動反應(yīng)譜周期小于0.35s，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好。水庫區(qū)地層巖性單一，組成庫盆、庫岸的花崗巖體巖性 堅硬，透水性弱，庫周分水嶺雄厚，庫區(qū)產(chǎn)生永久性滲漏的 可能性小，庫岸穩(wěn)定性較好。未來庫區(qū)淤積問題不大。庫區(qū) 內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有工業(yè)開采價值的礦產(chǎn)資源及古文化遺址分布，淹 沒影響較小。不存在浸沒問題。壩區(qū)含上、下兩個壩址，均屬構(gòu)造剝蝕中低山地貌，位 于燕山早期侵入的倫潭巖體上巖性，為細(xì)?；◢弾r，巖性單 一，一般弱風(fēng)化微新巖體為中等較

7、好質(zhì)量巖體。地質(zhì)構(gòu) 造較簡單，未發(fā)現(xiàn)較大的斷裂構(gòu)造及順河斷層。構(gòu)造節(jié)理主 要為北東向和北西向兩組，卸荷裂隙發(fā)育不明顯。壩區(qū)的地下水主要為基巖裂隙潛水。地下水埋深多受大 氣降水和地形條件及季節(jié)變化等因素所控制。巖體透水性則 受地形條件、節(jié)理裂隙的密度與貫通，節(jié)理裂隙充填狀況及 巖體風(fēng)化程度等多種因素影響，一般遵循自上而下，由大到 小的規(guī)律。據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，壩區(qū)河水和地下水對混凝土具 中等溶出型侵蝕性。上、下壩址存在的工程地質(zhì)問題，主要為滲漏及壩肩穩(wěn) 定問題。由于巖體風(fēng)化及節(jié)理裂隙的影響，壩址基礎(chǔ)開挖以 后，建基面以下一般為弱中等透水巖體，需作防滲處理。 上壩址可利用基巖埋深較大，建基面以下透水巖

8、體厚度也較 大。下壩址拱壩方案右壩肩，由于局部分布有緩傾角節(jié)理裂 隙，其與壩區(qū)較發(fā)育的北西或北東向兩組陡傾角結(jié)構(gòu)組合， 存在與拱肩推力方向夾角很小的不利組合面，有沿該組面產(chǎn) 生滑動的可能，對拱肩穩(wěn)定不利。就工程地質(zhì)條件而言，上、下壩址均具備修建90m左右 大壩的條件。而下壩址的工程地質(zhì)條件優(yōu)于上壩址。據(jù)本階段對三條弓|水隧洞、一條導(dǎo)流隧洞、一個溢洪道 及三個發(fā)電廠房和下壩址上、下游圍堰作的地質(zhì)勘探工作， 這些建筑物均處于中低山地貌，圍巖為細(xì)粒花崗巖，洞室大 部分置于弱風(fēng)化微新巖體，地下水量不豐，地質(zhì)構(gòu)造較簡 單，洞線進(jìn)出口及廠房區(qū)未見較大的滑坡、崩塌等不良物理 地質(zhì)現(xiàn)象。各引水隧洞線及廠房均未

9、發(fā)現(xiàn)大的工程地質(zhì)問 題。上、下游圍堰不存在大的工程地質(zhì)問題。2.1.3筑壩材料及其物理力學(xué)性質(zhì)水庫樞紐工程所需天然建材，石料可就地取材，儲量及 質(zhì)量均可滿足要求。砂礫料在壩址區(qū)缺乏，需在壩區(qū)下游較 遠(yuǎn)處采運(yùn)，其中砂料質(zhì)量可滿足規(guī)范要求，但粗骨料級配較 差，粗細(xì)骨料儲量均可滿足需求。（一）壩址處地基物理力學(xué)設(shè)計指標(biāo)壩址處具有砂質(zhì)亞粘土覆蓋層，河床處覆蓋深度約為5 米，兩岸垂直坡面覆蓋左岸3米，右岸12米。砂質(zhì)亞粘土 覆蓋層物理力學(xué)指標(biāo)如下：干容重丫/1.59 t /m3飽和容重YS=2.00 t /m3浮容重Yb=0.98t/m3 滲透系數(shù) K=4.5x10-6cm/ s凝聚力c =0.38 k

10、g/cm2內(nèi)摩擦角中20.57。（二）筑壩材料1、砂壤土干容重Yd = 1.70 t /m3飽和容重Ys=2.10 t /m3浮容重 Yb=1.00 t /m3 滲透系數(shù) K=2.5x10-5 cm/0二。CO 二 J瞄距誨瞄丑綢道艱直朝（三）。8二由毋澎博M汕/1S81：=m入重屈霉/uj d spAS乙二，愈受蒙缺WI 6口/入重屈嘗 TOC o 1-5 h z sPW11717=入重屈口蟲即Wl 6A1=入重屈士 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document m諂 ,M ,Wll8l= m入重漁。任二姓舞博M0二。羞爵/UJ d乙01：x乙二1愈受蒙

11、缺WI 66。/入重屈嘗sPW11707=入重屈口蟲即WI匕97二入重屈士太捋蛔、 ,M ,Wl S8 l= M入重漁。切乙二由毋圈毒（比1乙uj。/6 | S&0=。羞爵山39 0lx=|愈受蒙缺Wl S（n/入重屈嘗sPWl LOT=入重屈口蟲即Wl S9 l=入重屈士螭卵用、乙 ,M ,汕/ 10沮二M入重漁0二由毋圈毒（比1乙uj。/6 | 6了0=。羞爵剪摩時f=0.9c=2.8kg/m2基礎(chǔ)承載力o=30kg/cm2砼容重Y=2.4t/m32.1.4、水庫的運(yùn)用要求倫潭水利樞紐工程位于鉛山河流域楊村水中游，是以防 洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、供水和水產(chǎn)養(yǎng)殖的綜合利用工程。 經(jīng)綜合分析論

12、證，倫潭工程規(guī)?；具x定為：水庫正常蓄水 位252.0m，死水位為230.0m ,防洪限制水位250.0m ,防 洪高水位為254.70m，相應(yīng)防洪庫容為0.261x108m3，調(diào) 節(jié)庫容0.938x108m3，水庫總庫容1.798x108m3 ；灌溉農(nóng) 田面10.62萬畝；電站裝機(jī)容量20.0MW ;枯水季節(jié)能為下 游工礦企業(yè)補(bǔ)充1500 x104m3生產(chǎn)生活用水。倫潭水利樞紐工程綜合利用效益顯著。在防洪方面：經(jīng) 水庫調(diào)蓄可使下游沿河兩岸和港東、楊林、五銅、永平、鵝 湖、?；莸?個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的村鎮(zhèn)和農(nóng)田、永平銅礦的供水設(shè) 施和尾礦污水排放設(shè)施、橫南鐵路線和上饒聯(lián)絡(luò)段鐵路線以 及鉛山縣河口鎮(zhèn)的防

13、洪標(biāo)準(zhǔn)由5年一遇提高到20年一遇； 在灌溉方面：從水庫壩下取水可灌溉下游鉛山西部灌區(qū)的楊 林、五銅、?；?、虹橋、汪二、河口茶場、新安埠、汪二墾 殖場等九個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、場）的10.62萬畝，農(nóng)田灌溉保證率達(dá) 90% ；在發(fā)電方面：電站裝機(jī)2x10.0MW，年發(fā)電量6074 x104kW.h,保證出力4520kW，年利用小時3037h ；在供水方面：枯水季節(jié)能補(bǔ)充下游工礦企業(yè)生活生產(chǎn)用水1500X104m3o2.2水庫工程特性水庫樞紐工程主要特征值 正常蓄水位防洪高水位設(shè)計洪水位（P=1%） 相應(yīng)下瀉流量相應(yīng)下游水位校核洪水位相應(yīng)下瀉流量相應(yīng)下游水位死水位水電站裝機(jī)容量 總庫容河床地面高程252.00

14、m254.70m254.75m975ms/ s176.43m256.45m1310m3/ s177.51m230.00m2x10MW1.798 億m3170m第三章樞紐布置及工程等級第一節(jié)樞紐布置一、壩址、壩軸線的選擇二、溢洪道的布置溢洪道位于大壩第二節(jié)工程等級根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn) SL252-2000 劃分。綜合考慮水庫總庫容，防洪效益，灌溉面積，電站裝 機(jī)容量，工程規(guī)模，取最高級別，由庫容（總庫容1.798億 m3）控制，所以本水利樞紐工程等級為大（二）型。按照水 利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，本工程為II等 工程，主要建筑物為2級。第四章壩工設(shè)計4.1壩型選擇由于設(shè)

15、計任務(wù)書中，所給壩體粘土的滲透系數(shù)K=3x 10-6,碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SL274-2001 ） 4.1.5條規(guī) 定，心墻壩防滲土料的滲透系數(shù)不大于1.0 x10-5 ,而且壩基 的滲透系數(shù)為K壩基=4.5x10-6 cm/s,同時，綜合考慮到 氣象、建筑材料，施工等條件，考慮采取帶粘土心墻壩。 第二節(jié)壩的斷面設(shè)計土石壩的基本剖面應(yīng)根據(jù)壩高、壩的等級、壩型、筑壩 材料特性、壩基情況及施工、運(yùn)行條件等參照現(xiàn)有工程的實 踐經(jīng)驗初步擬定，然后通過滲流和穩(wěn)定分析檢驗、最終確定 合理的剖面形狀。一、壩頂高程確定壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和。分別按以下 運(yùn)用情況計算，取其最大值：1）設(shè)計洪水位

16、加正常運(yùn)用情況的壩頂超高：壩頂超高d 按下式計算d = R+e+A（1）其中：d壩頂超高(m)R波浪設(shè)計爬高(m)A安全加高(m)(A )波浪設(shè)計爬高的確定：波浪爬高按碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范(SL274-2001)A.1.12條規(guī)定 的公式計算。先計算平均爬高，再計算設(shè)計爬 高。當(dāng)上游壩坡為單坡且m二上55時，平均爬 高公式為:，KAKw (h L R ,- 1+m2 m m(2)式中：單坡的坡度系數(shù)，m=2.5K斜坡的糙率及滲透性系數(shù)，AKw經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)w/(gH)i/2的值按規(guī)范表A.1.12-2內(nèi)插，設(shè)計洪水位時， w/(gH)i/2 1.1，查表內(nèi)插為 1.004。計算設(shè)計人，步驟如下

17、：先計算出波浪的平均波高h(yuǎn)和平均波長Lm，再 計算設(shè)計坡高。對于內(nèi)陸峽谷水庫，當(dāng)w20m/s、 D20Km時，波浪的波高和平均波長可采用官廳水 庫公式計算，即按規(guī)范附錄A公式(A.1.7-1 )、(A.1.7-2 ):業(yè)=0.0076w -言(也)3W2(3)=0.33W -如業(yè))/W 2W 2將上述公式簡化，可得:h=0.00166W 3 D 143.(5)Lm=0.062W 1.0016 D13.75(6)式中:W取多年平均年最大風(fēng)速的2倍，為16x2=32m/sD為風(fēng)區(qū)長度，即吹程，D=2500m。將各參數(shù) 代入（5 ）、（ 6 ）兩式，結(jié)果為： h=1.715m,Lm=16.072m

18、;按照規(guī)范附錄A.1.7及A.1.8的規(guī)定，根據(jù) gD/W2=24,壩前水深 H=254.75-170=84.75m，取 g=9.81m/s2，查得累積頻率為5%的波高與平均波高 比值為1.95,由設(shè)計波高h(yuǎn)m=h/1.95=0.879mo= 1.261m將 hm、Lm 及 m=2.5、K、=0.9、Kw=1.004 代入（2）式，結(jié)果09*、.,.0.879 *16.0721+2.52根據(jù)規(guī)范A.1.11條規(guī)定，設(shè)計波浪爬高值應(yīng)根 據(jù)根工程等級確定，本工程為2級，可采用累積頻率 為1%的爬高值R1%，h/hm0.1，則設(shè)計爬高與平均 爬高的比值取2.23，所以設(shè)計爬高R=2.23 =2.23

19、*1.261=2.812mR（B）風(fēng)壅水面高度e的確定：根據(jù)規(guī)范A.1.10條， 風(fēng)壅水面高度e按公式下式計算：e= w 2d cos p2 gH m（7）式中：K為綜合摩阻系數(shù)，K=0.0000036D為風(fēng)區(qū)長度，D=2500m3為計算風(fēng)向與壩軸線法線夾角，p =48W為計算風(fēng)速，為多年平均年最大風(fēng)速的2 倍，為 16x2=32m/sHm為風(fēng)區(qū)內(nèi)水域平均水深，近似取為（254.75-170 ） /2=42.38m將各參數(shù)代入（7）式，則e= 0.0000036*322*2500 = 0 0111m 2*9.81*42.38.（C）安全加高A的確定由按照規(guī)范和正常運(yùn)用情況查得 A=1m所以，在

20、設(shè)計洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高為：d=2.812+0.0111+1=3.8231（m）2）校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高。校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高計算公式與設(shè)計洪水正常運(yùn)用情況基本一樣，所不同的是風(fēng)速采用多 年平均最大風(fēng)速W=16m/s，壩前水深 H=256.45-170=86.45m，水庫平均水深 H/2=43.23mo(A ) 波浪爬高值R的計算：將 D=2500m , W=16m/s 分別代入(5)(6) 兩式，可得：h=0.00166*16 5 *25001 =0.721m43Lm=0.062*16 頓6*250。慶=8027m按照規(guī)范附錄A.1.7及A.1.8的規(guī)定

21、，根據(jù) gD/W2=96，壩前水深 H=256.45-170=86.45m，取 g=9.81m/s2,查得累積頻率為5%的波高與平均波高 比值為1.95,由設(shè)計波高h(yuǎn)m=h/1.95=0.370mo將上述 hm、Lm 及 m=2.5、K =0.9、Kw=1.00 代入(2)式，結(jié)果黑=oy 0.370*8.027 = 0.576m- 1+2.52根據(jù)規(guī)范A.1.11條規(guī)定，設(shè)計波浪爬高值應(yīng)根 據(jù)根工程等級確定，本工程為2級，可采用累積頻率 為1%的爬高值R1% , h/hm0.1，則設(shè)計爬高與平均爬高的比值取2.23 ,所以設(shè)計爬高R=2.23 =2.23*0.576=1.284mR-（B）風(fēng)

22、壅水面高度e的確定：將K=0.0000036，=0.0027mD=2500m、& =90、W=16m/s 代入（7）式e= 0.0000036 *162*25002*9.81*43 .23（C）安全加高A的確定，按照規(guī)范和正常運(yùn)用情況查得A=0.5m所以，在校核洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高為:d = 1.284+0.0027+0.5 = 1.7867（m）3）壩頂高程及壩高設(shè)計洪水位正常用條件下的壩頂高程為：254.75+3.8231=258.57m ;校核洪水位非常用條件下的壩頂高程為：256.45+1.7867=258.24m。4）結(jié)論經(jīng)比較，壩頂高程取為258.6米，考慮在上游側(cè) 設(shè)置

23、1.2m高的防浪墻，用防浪墻頂部高程代替壩頂 高程，則土壩壩頂?shù)膶嶋H高程為258.6-1.2=257.4米， 壩高為 257.4-165=92.4 米。以壩高的1%預(yù)留沉陷值，則施工高程為 257.4+92.4*1%二258.32 米。兩種運(yùn)行情況下，壩頂高度計算成果如下：運(yùn)用情靜水位 h hm Lm Rm Rp e A Y Z況殳計洪K位254.751.7150.87916.0721.2612.8120.011113.8231258.57交核洪K位256.450.7210.3708.0270.5761.2840.00270.51.78672582驗 算 ： 計 算 壩 頂 高程 J設(shè)計洪水位

24、 + 0.5m,即254.75 + 0.5 = 255.25m校核洪水位256.45m二、壩頂寬度確定壩頂寬度根據(jù)運(yùn)行、施工、構(gòu)造、交通和地震等方面的要求 綜合研究后確定。SL274-2001碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范規(guī)定：高壩頂寬可 選為10-15米，中、低壩頂寬可選為5-10米。因本土石壩 壩高92.4米，確定壩頂寬為10米。三、邊坡確定1、土石壩的壩坡初選根據(jù)規(guī)范規(guī)定并參考已建工程，擬 定上游壩坡由上而下為：1：2.5，1：2.75，1：3.0，1：3.25 ； 下游壩坡由上而下為：1：2. 5，1：2. 75，1： 3.0。即上游 壩頂至237m高程坡率取2.5，237m至217m高程坡率取 2.75，217m至197m高程坡率取3.0，197m高程以下坡 率取3.25 ；下游自壩頂至227m高程坡率取2.5，227m至 197m高程坡率取2.75,197m高程至179m高程坡率取3.0,179m高程以下高置一堆石排水棱體。在壩坡改變處，上游坡不設(shè)置馬道，在下游坡，設(shè)置2m 寬的馬道，馬道上游側(cè)設(shè)置一 30X20CM的排水溝以使匯集 壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時兼作交通、觀測、檢修 之用。上游側(cè)在227m高程（死水位230m ）以上采用12cm 厚預(yù)制混凝土塊進(jìn)行護(hù)坡，預(yù)制砼塊分為中