水利水電工程畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 對稱河谷，由于構造運動影響，河流不斷下切，形成岸邊階地、陡岸。流域內(nèi)地形北高南低，平均高程與 500m，最高峰海拔 1680m。河道蜿蜒曲折，河谷寬度 400~100m 不等，河道比降 1/400~1/600。庫區(qū)兩岸基巖出露高程大部分在 200 米左右，庫區(qū)左岸非可溶性巖層分布廣泛，其中主要由絹云母、千枚巖、石英、砂質(zhì)頁巖組成。透水性較小，也沒有發(fā)現(xiàn)溝通庫內(nèi)外的大斷層。庫區(qū)可溶性巖層分布于青龍河右岸，從隔水層分布、熔巖發(fā)育情況分析，水3庫蓄水后向鄰近河流滲透的可能性很小。經(jīng)過對庫區(qū)斷層的分析，水庫向外流域及下游滲漏的可能性很小。庫區(qū)外巖層抗風化作用較強，庫岸基本上是穩(wěn)定的。青龍河為山區(qū)性河流，兩岸居民及耕地分散，除庫水位以下有一定淹沒外，浸沒問題不大，庫區(qū)亦未發(fā)現(xiàn)重要礦產(chǎn)。 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件 本區(qū)地震基本裂度為六度，建筑物按七度設防 壩址位于壩區(qū)中部背斜的西北，巖層傾向青龍河上游，兩岸山體較厚。河床寬約 300米，河床地面高程 85m，河床砂卵石覆蓋層平均厚度 5—7 米，滲透系數(shù) K=1102 厘米/秒。水庫壩址選在青龍河下游的山谷河段上，共選出 2 條壩線，經(jīng)過比較，確定第一壩線，出露巖性為大紅峪組石英砂巖與板狀粉細砂巖互層，巖石堅硬、構造簡單、滲透性小。壩址區(qū)為剝蝕——中低山地形，河流經(jīng)壩址處急轉(zhuǎn)彎向北流向下游，由于受喬麥嶺背斜控制，巖層傾向上游，呈單斜構造狀。壩線區(qū)河谷較為開闊。右岸下游形成半島狀，因河流側(cè)向侵蝕，使右岸形成陡壁，近于直立，已查明的小段層有 67 條，軟弱夾層有 13 條；左岸山坡平緩，覆蓋著 31m 厚的山麓堆積物，有斷層一條。河床壩基巖石構造較為發(fā)育，開挖揭露出斷層 40 余條，其中相對較大的有 10 多條。 壩址區(qū)其他建筑物溢洪道上壩線溢洪道位置巖性主要為堅硬的細砂巖，其中軟弱層多為透鏡體，溢洪道各部分的抗滑穩(wěn)定條件是好的，下壩線溢洪道堰頂高程 750 米，基礎以下 10 米左右為砂質(zhì)頁巖及夾泥層，且單薄分水嶺巖層風化嚴重，透水性大，對建筑物安全不利。 水文與水利規(guī)劃 氣象 根據(jù)資料統(tǒng)計，青龍河流域?qū)偌撅L型大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。多年平均氣溫約 10℃，℃，最高氣溫為 ℃，月平均溫度變化較大，離壩址較遠的遷安站實測最高氣溫 39℃。多年平均降雨量為 700mm，且多集中在夏季七、八月份。全年無霜期約 180 天，結(jié)冰期約 120 天，河道一般在 12 月封凍，次年三月上旬解凍，凍層厚 —，岸邊可達 。多年平均最大風速 ，水庫吹程為 3km。4 水文分析 洪水 青龍河洪水由暴雨形成，據(jù)統(tǒng)計七～八月發(fā)生最大洪峰流量的機會占 88%，而且年際變化很大，實測最大洪峰流量為 2200 秒立米(1962 年)，最小洪峰流量 184 秒立米(1965年)，相差 12 倍，流域洪水峰高、歷時短，陡漲陡落。一次洪水持續(xù)時間一般 3—5 天。 年來水量 青龍河流域年徑流由年降雨產(chǎn)生，年徑流在地區(qū)與時間上分布與年降雨量基本一致，但年際間變化懸殊，實測徑流資料 1929—1983 年共 35 年資料中豐水年 1961 年達104m3，枯水年 1965 年僅 104m3，相似枯水年連續(xù)發(fā)生，多年平均徑流量108m3。實測徑流資料如表 11 所示。考慮到流域內(nèi)人類活動對產(chǎn)流的影響，分別對未來規(guī)劃年 2022 年和 2020 年流域內(nèi)耗水量進行了預測，得到個規(guī)劃年的徑流系列，如表 11 所示。根據(jù)徑流年內(nèi)和年際變化特征，分別選擇 1986 年，2022 年和 2020 年為設計水平年。表 11 實測徑流表年份 天然 1986 年 2022 年 2020 年 年份 天然 1986 年 2022 年 2020 年1929 1957 30 58 31 59 32 60 33 61 34 62 35 63 36 64 37 65 38 66 39 67 40 68 41 69 42 70 43 71 44 72 45 73 46 74 47 75 48 76 49 77 50 78 551 79 52 80 53 81 54 82 55 83 56 84 年輸沙量青龍河流域植被較好，泥沙來源在地區(qū)分布和洪水分布上一致。主要是土門子與某之間，其間來沙量約占某以上總輸沙量的 95%以上，而汛期輸沙量又集中在幾次特大洪水上。年際間泥沙量的變化懸殊。由統(tǒng)計分析得知，某站多年平均淤沙量為 389t,多年平均含沙量為 ，多年平均侵蝕模數(shù)為 。從泥沙的組成情況來看，泥沙顆粒較粗，中值粒徑為 ，淤沙浮容重 ，內(nèi)摩擦角為 12 度。 水文分析成果表 表 12 水文分析成果表序號 姓 名 單 位 數(shù) 量 備 注1 利用水文系列年限 352 代表性流量多年平均流量 立米/秒 調(diào)查歷史最大流量 立米/秒 3400設計洪水洪峰流量 (P=1%) 立米/秒 3600校核洪水洪峰流量(P=%) 立米/秒 5200保壩洪水洪峰流量(P=%) 立米/秒 76003 洪量設計洪水洪量 (P=1%) 億立米 五 天校核洪水洪量(P=%) 億立米 五 天4 多年平均年徑流量 億立米 5 多年平均輸沙量 噸 431 水利計算 水文水利規(guī)劃成果如下： (Ⅰ )死水位選擇為盡可能增加自流灌溉面積，并使電站水頭適當加高，力求達到電源自給以及為今后水庫淤積留有余地。按二十年淤積高程，選定死水位 104m。6 (Ⅱ )調(diào)節(jié)性能的選定灌溉保證率選取 P=75%，水庫上游來水，首先滿足灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水，電站則利用余水發(fā)電，從年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)兩方案的水電量利用系數(shù)和壩高都相差不大，但是多年調(diào)節(jié)性能的水庫能提供的電量和裝機利用小時都較年調(diào)節(jié)性能水庫提高 20%。故確定該水庫為多年調(diào)節(jié)性能水庫。 (Ⅲ )興利水位的確定原則和指標根據(jù)青龍河洪水特性，汛期限制水位在七、八月定為 米。七、八月以后可重復利用一部分防洪庫容蓄水興利以不降工程防洪標準，以防洪興利兼顧為原則，確定九、十月限制水位，提高為 米汛末可以多蓄水。但蓄水位按不超超過百年設計洪水位考慮，確定汛末興利水位為 141 米。 (Ⅳ) 防洪運用原則及設計洪水的確定 某水庫屬一級工程。水庫大壩建筑物按千年一遇洪水設計，萬年一遇洪水校核。由于采用的洪水計算數(shù)值中未考慮歷史特大洪水的影響，故用萬年一遇洪水作非常保壩標準對水工建筑物進行復核。 調(diào)洪運用原則： 入庫洪水為百年一遇時，為提高下游河道的電站、橋梁等建筑物的防洪標準，水庫控制下流量為 2022 秒立米。當入庫洪水為千年一遇時，溢洪道單寬流量以 70 每秒立米控制泄流。 當入庫洪水為萬年一遇時，按上述原則操作，即庫水位接近校核水位時，水庫水位仍繼續(xù)上漲，為確保大壩安全，溢洪道敞開洪，允許溢洪道局部破壞。 (Ⅴ )水庫排沙和淤沙計算某水庫回水長 25 公里，河道彎曲，河床比降為 %，河床寬 300 米左右，是個典型的河道型水庫。水庫利用異重流排沙。在蓄水過程中，只能用灌溉、發(fā)電有盈余水進行排沙，經(jīng)計算，多年平均排沙量只占 %，%的泥沙都要淤積在庫區(qū)內(nèi)侵占興利庫容。淤沙高程為 ，堆沙庫容為 108m3。 (Ⅵ )水庫工程特征值A. 樞紐下泄流量及相應下游水位水庫上游設計洪水位為 ，相應下游水位為 ，庫容為 108m3，溢流壩相應的泄量為 1024m3/s；上游校核洪水位為 ，相應下游水位為 ，庫容為7108m3，溢流壩相應的泄量為 1159 m3/s；上游正常蓄水位為 141m（與汛限水位同高） ，相應下游水位為 ；死水位為 ，相應的庫容為 108m3；表 13 水庫技術經(jīng)濟指標表序號 名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注1 水庫水位校核洪水位 (P=%) 米 考慮淤積 20 年設計洪水位(P=1%) 米 考慮淤積 20 年興利水位 米 考慮淤積 20 年汛限水位 米 考慮淤積 20 年死水位 米 考慮淤積 20 年2 水庫容積總庫容 億立米 校核洪水位設計洪水位庫容 億立米 序號 名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注防洪庫容 億立米 興利庫容 億立米其中共用庫容 億立米死庫容 億立米3 庫容系數(shù) %4 調(diào)節(jié)特性 多年 建筑材料及筑壩材料技術指示的選定 當?shù)靥烊唤ㄖ牧戏植荚趬沃返貐^(qū)上、下游河灘及兩岸階地。其中，土料主要分布在莊窩、土谷子等七處，沙礫卵石料主要有南杖子、某等八處，各料廠的材料物理性質(zhì)基本滿足要求，可做大壩混凝土骨料及拱圍堰。 土料 壩址上、下游均有土料場，儲量豐富，平均運距小于 公里，根據(jù) 155 組試驗成果統(tǒng)計，土料平均粘粒含量為 %，粉粒 %，砂粉 %，其中 25%屬粉質(zhì)粘土，%屬重粉質(zhì)壤土，%屬中粉質(zhì)壤土，平均塑性指數(shù) ，比重 。最大干容重 噸/立米，最優(yōu)含水量 %，滲透系數(shù) 106 厘米/秒。具有中等壓縮性，強度指標見下頁表。8 砂礫料 主要分布在河灘上，儲量為 205 萬立米，扣除漂石及圍堰淹沒部分，可利用的約100—151 萬立米，其顆粒級配不連續(xù)，缺少蹭粒徑，根據(jù)野外 29 組自然坡度角試驗，34組室內(nèi)試驗分析，統(tǒng)計成果如下： 自然么重 噸/立米，軟弱顆料含量 %。 不均勻系數(shù) 561 顆，顆組成見表 14：表 14 顆料組成( 毫米)%200 80 40 20 5 2 1 砂的儲量很少，且石英顆料少，細度模數(shù)很低，不宜作混凝土骨料，砂(D2 毫米)的相對緊密度為 。 石料壩址區(qū)石料較多，儲量可滿足需要，溢洪道、導流洞出碴也可利用。沙石料廠設在水庫下游 13km 的鹿尾山，大楊莊、薛莊，總儲量 1176 萬 m3. 筑壩材料技術指標的選定本工程經(jīng)過試驗，并參考有關文獻資料及其他的工程的經(jīng)驗，最后選定其筑壩材料的各項技術指標見表 15。表 15 筑壩材料強度指標表容重(kg/cm) 內(nèi) 摩 擦 角施工期穩(wěn)定滲流期水位降落筑壩材料名稱比重 濕?飽 干?孔隙率N 總應力有效應力有效應力有效應力內(nèi)凝力C(kg/cm3)滲透系數(shù)K(cm/S)初孔隙壓力系數(shù)B壩體土料 10 22 23 23 1106 壩體砂礫料 31 1102壩體堆石 40壩基砂礫料 31 1102黃土地基 20 11059筑壩土料統(tǒng)計國外 9 座粘料含量 20—30%的高壩 ?=21176。，C= 公斤/厘米 2 左右，國內(nèi)建國初期建成的壩選用指標一般較低，但近期建成的壩一般在 25℃左右初始孔隙水壓力系數(shù)一般在 —。我國岳城水庫施工期采用 。據(jù)此采用的技術指標見下表。 砂礫料的強度指標 ，試驗結(jié)果與實際出入較大，統(tǒng)計國內(nèi) 12 座水庫資料，平均值j在 32176。以上，特別是最近建成的橫山 =38176。—39176。；毛家村 =37176。，美國“土與土石j j壩”一書推薦，當相對緊密度 D 時， =34176。—35176。，鑒于本地砂礫料級配不好，故選用 =310。j 堆石指標一般 值在 39176。～45176。之間，統(tǒng)計國外 9 座砂巖地區(qū)筑壩石料 平均值為? ?176。，我國獅子灘堆石壩試驗為 36176。～45176。，取用 39176。50ˊ，故本工程取用 值 40176。左巖黃土臺地(Q2) 壓縮系數(shù) SS=，起始孔隙比 e0=，平均料徑D50=。如表 16 所示。表 16 壩體土料的壓縮曲線(r=),平均料徑 d50=。P(kg/cm2) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 工程效益 該水庫建成后能收到灌溉、發(fā)電、防洪、解決工業(yè)用水和人蓄吃水等多方面效益，是一座綜合利用的水庫。一期建成，可謂秦皇島是提供工農(nóng)業(yè)、城市用水 億 m3,可使灤河中下游地區(qū) 120 萬畝農(nóng)田灌溉用水得到不同程度的改善和補充。二期建成，可調(diào)節(jié)水量 億 m3,年均發(fā)電量 9330 億 kwh，可全面解決冀東鋼鐵基地建設用水。 施工條件 施工地區(qū)氣象與水文條件該水庫沒有建立水文氣象站，根據(jù)氣象站 1958 年至 1963 年、1970 年至 1972 年共 9年資料，分析最高氣溫 ℃(6 月)，℃(1 月)，多年平均日氣溫 4—24℃，歷年各月氣溫特征值如下表 17：表 17 氣溫特征值表項 目 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11月 12 月多年平均日氣溫 多年最高日氣溫 多年最低日氣溫 10 當?shù)亟ㄖ牧?土料 根據(jù)當?shù)亟?