tl水庫(kù)混凝土重力壩樞紐設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 TL水庫(kù)混凝土重力壩樞紐設(shè)計(jì)TL水庫(kù)混凝土重力壩樞紐設(shè)計(jì)畢業(yè)論文【摘 要】：人類筑壩的歷史有近5000年，重力壩是出現(xiàn)最早的一種壩型。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、易于機(jī)械化施工、使用年限長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，所以至今仍被廣泛使用。TL水庫(kù)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活提供水量，結(jié)合引水發(fā)電、水面養(yǎng)殖、洪水錯(cuò)峰等，可以綜合利用。TL水庫(kù)混凝土沿岸地質(zhì)條件適中，所以修筑實(shí)體重力壩較為理想。【關(guān)鍵詞】：重力壩設(shè)計(jì) 非溢流壩段 溢流壩段前 言流域概況及樞紐任務(wù)TL水庫(kù)位于QL河上，控制流域面積506Okm2，占全流域的80%。水庫(kù)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活提供水量，結(jié)合引水發(fā)電、水面養(yǎng)殖、洪水錯(cuò)峰等，可以綜合利用。樞紐建筑物包括主壩、泄水設(shè)施及電站等。經(jīng)水文、水利調(diào)洪演算確定：；，；， m3/s；，（浮容重= KN/m3），內(nèi)摩擦角為φ=176。其他有關(guān)資料根據(jù)國(guó)家建筑委員會(huì)所頒布的地震烈度圖，本地區(qū)應(yīng)屬67度地震區(qū)，壩區(qū)設(shè)防烈度建議為7度。壩頂行車寬度為8m。第一章 　基 本 資 料第一節(jié) 工程概況TL水庫(kù)位于QL河上，控制流域面積506Okm2，占全流域的80%。QL河水量充沛，但年內(nèi)及年際的水量分配極不均勻，必須興建大型的控制工程進(jìn)行調(diào)節(jié)，豐富的水資源方可得到充分的利用。水庫(kù)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活提供水量，結(jié)合引水發(fā)電、水面養(yǎng)殖、洪水錯(cuò)峰等，可以綜合利用。供水原則是:在滿足城市生活、工業(yè)用水的同時(shí)，對(duì)農(nóng)業(yè)也給予一定的重視，特別是移民遷建灌區(qū)用水應(yīng)優(yōu)先保證。樞紐工程在3個(gè)壩址選擇了2條壩線，兩種壩型。Ⅰ83壩線采用混凝土重力壩。“紅層”壩線采用當(dāng)?shù)夭牧蠅巍屑~建筑物包括主壩、泄水設(shè)施及電站等。樞紐工程的推薦方案為Ⅰ83壩線混凝土壩方案(見壩址位置圖11)。根據(jù)本工程的規(guī)模及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用，按設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，水庫(kù)樞紐工程屬大1型。主要建筑物按一級(jí)設(shè)計(jì)，輔助建筑物按三級(jí)設(shè)計(jì)，臨時(shí)建筑物按四級(jí)設(shè)計(jì)。第二節(jié) 基 本 資 料 氣 象全流域?qū)儆诩撅L(fēng)大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，年平均降水量約70Omm,且多集中在夏季7，8兩月。流域多年平均氣溫為10℃左右，日溫度變化較大。離壩址較近的氣象站實(shí)測(cè)最高氣溫39℃。全年無霜期約180d，結(jié)冰期約120d，河道一般12月封凍，次年3月上旬解凍，～，岸邊可達(dá)1m。，水庫(kù)吹程為3km。 水文分析 年徑流QL河流域水量豐沛，年徑流主要由年降雨產(chǎn)生。年徑流在地區(qū)與時(shí)間上的分布與年降水基本一致。徑流在年際間變化懸殊。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，1956～1982年的27年中，1O8m３，1O8m3，1O8m3,，且豐、枯水年常連續(xù)發(fā)生。1O8m3。 洪水洪水一般由暴雨形成。本地區(qū)暴雨歷時(shí)短，強(qiáng)度大，地面坡度陡，洪峰陡漲陡落。一次洪水歷時(shí)一般為3～5d。洪水具有峰高量大的特點(diǎn)。本流域洪水多發(fā)生在7，8兩月，出現(xiàn)在7月的占34%，出現(xiàn)在8月的占66%。多年平均6～9月洪量占年徑流量的70%左右，3天洪量占6天洪量的70%以上，大水年尤為集中。如1962年最大6天洪量占年徑流量的比例達(dá)70%。由頻率分析法求得不同頻率的洪水結(jié)果，見表21。 圖11　壩址位置圖表21　洪水計(jì)算成果表項(xiàng) 目洪峰流量/()洪量/m3(1O8)1d2d6d30d特征值 均值2000CVCS/CV頻率/%320402960022480196801600011328021068057360105000202920 泥沙流域植被較好，泥沙來源和洪水在地區(qū)上的分布是一致的。泥沙在年內(nèi)分配比徑流更集中。汛期輸沙量約占年輸沙量的95%，而汛期沙量又都集中在幾次大洪水中。年際之間沙量變化懸殊。由統(tǒng)計(jì)分析得知，壩址處多年平均輸沙量為3861O4t，多年平均侵蝕模數(shù)為762t/km2。從泥沙的組成情況來看，泥沙顆粒較粗，淤沙浮重度為9kN/m3。(資料中提供的內(nèi)摩擦角太小應(yīng)該為 120) 　工程地質(zhì) 區(qū)域地質(zhì)該水庫(kù)庫(kù)區(qū)屬中高山區(qū)，構(gòu)造剝蝕地形。QL河在本區(qū)內(nèi)河曲發(fā)育，側(cè)蝕能力較強(qiáng)，沿河形成不對(duì)稱河谷，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，河流不斷下切，于堆積岸形成階地，侵蝕岸形成陡岸。組成本區(qū)地層計(jì)有太古界、下元古界、震旦系、株羅系及火成巖侵人體和第四紀(jì)等，其中分布最廣的為震旦系地層。以太古界、震旦系、株羅系三者與工程關(guān)系密切，為庫(kù)區(qū)的主要巖層。 地質(zhì)構(gòu)造與地震本地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，全區(qū)地震頻繁，特別是壩址區(qū)南段尤為突出。庫(kù)區(qū)及其周邊控制性的斷層有兩條大斷裂。第一條在壩址下游小暖泉村穿過QL河，沿線有泉群出現(xiàn)。從控制泉群、控制地貌及巖相作用分析，列為活動(dòng)性斷裂較合適。第二條向北東方向延伸，在距TL水庫(kù)庫(kù)區(qū)6～7km處尖滅，屬第四紀(jì)以來活動(dòng)性較強(qiáng)的斷裂，沿該斷層時(shí)有地震發(fā)生。這兩條活動(dòng)性斷裂在三壩址以西5km處匯而不交。按斷層交匯部分易發(fā)震的原則，這種匯而不交是值得注意的。近期壩址地區(qū)末發(fā)生大于4級(jí)以上地震，鄰區(qū)地震活動(dòng)有一定影響。1983年8月經(jīng)省級(jí)地震局鑒定確定，一、二壩址位于北Ⅰ區(qū)，屬相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，基本烈度為6度，三壩址位于Ⅰ區(qū)，基本烈度為7度。鄰E強(qiáng)震的影響，烈度可高達(dá)6～7度。 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件庫(kù)區(qū)左岸非可溶性巖層廣泛分布，其中主要由云母千枚巖、石英砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖等組成，其透水性較小，也沒有發(fā)現(xiàn)溝通庫(kù)內(nèi)外的大斷層。因此，在非可溶性巖層分布區(qū)，沒有向庫(kù)外滲漏的可能性。庫(kù)區(qū)可溶性巖層分布不至于影響水庫(kù)蓄水，即水庫(kù)蓄水以后，向鄰谷沙河滲漏的可能性不大。經(jīng)過對(duì)庫(kù)內(nèi)斷層、灰?guī)r地區(qū)的勘探分析，水庫(kù)向外流域及下游漏水的可能性很小。庫(kù)區(qū)內(nèi)巖層抗壓強(qiáng)度較高，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，末發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生塌滑的巖體，庫(kù)岸基本上是穩(wěn)定的。庫(kù)區(qū)內(nèi)末發(fā)現(xiàn)有開采價(jià)值的礦藏，不存在對(duì)庫(kù)周邊產(chǎn)生的浸沒問題。 壩址壩線工程地質(zhì)條件壩址內(nèi)出露的斷裂構(gòu)造如F103,FlO5,F108,Fll2,F114,Fl17,Fl22等大小斷層共十余條，斷層走向以北西為主，北東者少，多為高角度正斷或平移正斷層。(l)F103斷層，產(chǎn)狀走向近EW，傾向N，傾角400～500,逆斷層。大紅峪組第三段礫巖被切割。下盤有牽引摺曲，破碎帶寬約10～2Om。出露于Ⅰ83壩線右岸上游約150～2OOm,寬約10～20m。(2)FlO5斷層，產(chǎn)狀走向NW3100,傾角800～900,為平移斷層。水平斷距400m，兩側(cè)巖石破碎嚴(yán)重，無膠結(jié)現(xiàn)象，出露于Ⅰ83壩線右岸壩頭附近。(3)F108斷層，產(chǎn)狀走向NW3450，傾向NE，傾角560，逆斷層。由大紅峪組第一段薄層板巖、石英砂巖逆于大紅峪組第二段中厚石英砂巖之上。，末見膠結(jié)現(xiàn)象。其中夾有3Ocm厚的斷層泥。在上盤薄層板巖夾石英砂巖中有牽引摺曲。巖層有直立或倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，具有強(qiáng)烈擠壓特征。(4)根據(jù)壩址兩岸構(gòu)造，地層巖性出露分析，推測(cè)河床中可能有順河斷層通過。原因是兩岸出露的斷裂構(gòu)造均末過河，如F103斷層走向近東西，規(guī)模較大，左岸無跡象，且地層出露兩岸高程有明顯差異。Ⅰ83壩線主要工程地質(zhì)條件見表22。表22　I83壩線主要工程地質(zhì)條件地形地貌構(gòu)造剝蝕——中低山地形，不對(duì)稱U形峽谷，石岸較陡，左岸坡緩，階地不發(fā)育壩線長(zhǎng)480m覆蓋層河床5～7m砂石層，地巖層性震旦系大紅峪組第一、二段，為中厚層石英砂巖與板巖互層。巖層產(chǎn)狀層面傾向上游軟弱夾層據(jù)平碉、豎井資料，右岸有軟弱夾層13條，系順層夾泥。左岸順層夾泥6條，切層泥3條。建議摩擦系數(shù)f=～風(fēng)化情況弱風(fēng)化下限，河床10～28 m深(高程:左邊75m，右邊55m)。左岸弱風(fēng)化下限為115～1O5m高程，右岸為120～908m高程地質(zhì)構(gòu)造右岸小斷層6～7條，左岸F122斷層1條。構(gòu)造簡(jiǎn)單，基本地震烈度為6度巖層透水層壩基下部80～()，均需灌漿處理巖溶Ⅰ83壩線上游2km處，馬圈子電站附近見溶洞穩(wěn)定性右壩肩上、下游存在Ⅰ，Ⅱ號(hào)不穩(wěn)定巖體巖石力學(xué)指標(biāo)石英砂巖單塊巖石室內(nèi)指標(biāo):抗壓強(qiáng)度134～338MPa，彈性模量500～1000MPa。～。各巖層層面摩擦系數(shù)的估計(jì)建議值:　(1) ～，(2) ～，～(3) ～035，～(4) ～，～ 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧咸烊唤ㄖ牧戏植加趬沃穮^(qū)上、下游河灘及兩岸階地。其中土料場(chǎng)主要有7處，1O4m3。砂礫卵石料場(chǎng)主要有8處，1O4m3。全部?jī)?chǔ)量有待進(jìn)一步探查。各料場(chǎng)材料的物理性質(zhì)、試驗(yàn)指標(biāo)等基本滿足技術(shù)要求，可作大壩混凝土骨料及圍堰土料。如采用當(dāng)?shù)夭牧戏桨福漯ば酝亮系膬?chǔ)量足以滿足施工要求。 交通條件施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)外交通方便，僅需將工地與交通要道的連線公路修通即可。壩頂無重要交通要求。 施工條件采用低圍堰、底孔導(dǎo)流、分期施工的導(dǎo)流方法進(jìn)行施工。各項(xiàng)施工輔助企業(yè)、倉(cāng)庫(kù)及生活等臨時(shí)建筑物布置在壩址下游兩岸。混凝土骨料取自下游料場(chǎng)。施工用電由劉田莊引接。　效益(以1984年價(jià)格水平及費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算)水庫(kù)建成以后，除了滿足城市生活、工業(yè)及農(nóng)業(yè)用水外，還可獲得發(fā)電、防洪、養(yǎng)魚等效益，總效益是顯著的。 灌溉效益灌溉效益分析成果見表23。表23　灌溉效益分析成果表項(xiàng)　　目旱地灌溉旱改水稻墾荒水稻灌區(qū)不灌產(chǎn)值差/(元/畝)分?jǐn)傁禂?shù)法畝效益/(元/畝)單元水效益/(元/m3)減去成本法畝效益/(元/畝)單元水效益/(元/m3) 市及鋼鐵基地供水效益按城市總凈產(chǎn)值中水的效益分?jǐn)傁禂?shù)以10%計(jì)。 防洪效益防洪效益按建庫(kù)以后，與鄰近水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用，在削峰、錯(cuò)峰過程中減少下游地區(qū)洪水災(zāi)害的效益計(jì)算。 發(fā)電效益以水電的價(jià)格代替水電的效益。本水庫(kù)的規(guī)劃及建筑物特性指標(biāo)見表24。表24　水庫(kù)規(guī)劃及建筑物特性指標(biāo)項(xiàng)　　目單　　位指　　標(biāo)備　　注水位校核洪水位設(shè)計(jì)洪水位正常蓄水位死水位校核尾水位設(shè)計(jì)尾水位正常尾水位壩前堆沙高程mmmmmmmmP=%P=%發(fā)電庫(kù)容總庫(kù)容調(diào)洪庫(kù)容興利庫(kù)容死庫(kù)容堆沙庫(kù)容m3m3m3m3m314．931O82．111O810．331O80．941O811．661O8主壩壩型混凝土實(shí)體重力壩壩頂高程m最大壩高m壩頂長(zhǎng)度m壩頂溢流孔數(shù)孔15堰頂高程m每孔凈寬m工作閘門尺寸mmm15啟閉機(jī)（245t固定式）臺(tái)15設(shè)計(jì)洪水下泄能力m校核洪水下泄能力m3/s進(jìn)水口進(jìn)口底高程m 孔底數(shù)及尺寸孔 mm456弧形工作閘門扇 mm456工作門啟閉機(jī)臺(tái)4設(shè)計(jì)水位泄水能力m3/s3584校核水位泄水能力m3/s3663 地形圖和地質(zhì)剖面圖TL水庫(kù)樞紐地形圖見附圖3，TL水庫(kù)壩線地質(zhì)剖面圖見附圖4。50第二章 樞紐布置壩型、壩址選擇是水利樞紐設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，兩者相互聯(lián)系，不同的壩址可以選用不同的壩型，同一個(gè)壩址也應(yīng)考慮幾種不同壩型進(jìn)行萬案比較。在選擇壩型、壩址時(shí)，應(yīng)考慮以下因素:①地形地質(zhì)條件。重力壩對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性較強(qiáng)。地形條件對(duì)重力壩的影響不大，幾乎任何形狀的河谷斷面均可修建重力壩，但應(yīng)盡量選在壩軸線較短、壩體工程量較小的地段。②筑壩材料。壩址附近應(yīng)有足夠的符合要求的建筑材料。③施工條件。壩址附近應(yīng)有開闊地形，便于布置施工場(chǎng)地；距離交通干線近，便于交通運(yùn)輸。④綜合效益。應(yīng)綜合考慮防洪、發(fā)電、航運(yùn)、旅游、環(huán)境等各部門的經(jīng)濟(jì)效益。一般地，混凝土重力壩應(yīng)選擇河谷寬闊，地質(zhì)條件較好，當(dāng)?shù)赜谐渥闵奥咽蛩槭系牡囟巍屋S線宜采用直線。樞紐布置應(yīng)遵循的一般原則是:①壩址、壩及其他主要建筑物的形式選擇和樞紐布置要做到施工方便，工期短，造價(jià)低；②樞紐布置應(yīng)當(dāng)滿足各個(gè)建筑物在布置上的要求，保證其在任何工作條件下都能正常工作；③在滿足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價(jià)和年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用；④樞紐中各建筑物布置緊湊，盡量將同一工種的建筑物布置在一起，以減少聯(lián)結(jié)建筑；⑤盡可能使樞紐中的部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益(如提前蓄水，早期發(fā)電或灌溉)；⑥樞紐的外觀應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，在可能條件下注意美觀。一般來說，攔河壩在水利樞紐中占主要地位。在確定樞紐工程位置時(shí)，一般先確定建壩河段，再進(jìn)一步確定壩軸線，同時(shí)還要考慮擬采用的壩型和樞紐中建筑物的總體布置，合理解決綜合利用要求。一般泄洪建筑物和電站廠房應(yīng)盡量布置在主河床位置，供(引)水建筑物位于岸坡。(1)溢流壩的布置。溢流壩的位置應(yīng)使下泄洪水時(shí)與下游平順連接，他建筑物的基礎(chǔ)，其流態(tài)和沖淤不致影響其他建筑物的使用。(2)泄水孔及導(dǎo)流底孔的布置。泄水孔一般設(shè)在河床部位的壩段內(nèi)，尺寸、形式應(yīng)根據(jù)主要用途來選擇。狹窄河谷泄水孔宜與溢流壩段相結(jié)合分開；排沙孔應(yīng)盡量靠近發(fā)電進(jìn)水口、船閘等需要排沙的部位。(3)非溢流壩段的布置。