宁溪水利枢纽毕业设计说明书

宁溪水利枢纽毕业设计学生：李婷婷指导老师：吴海林三峡大学土木水电学院摘要：本设计按照《混凝土重力坝设计规范》从参莴实际情况出发，对非溢流坝段和溢流坝段进行设计。非溢流坝段采用工作可靠、结构简单、施工导流容易的实体重力坝，并分多种荷载组合情况进行稳定验算和应力分析，从而得到既安全又经济的最优剖面；溢流坝段下游采用WES曲线挑流消能。该坝的修建将在防洪、灌溉、发电等方面发挥致关重要的作用，对促进当地的工农业发展及解决电力系统供电紧张问题也具有十分重要的意义！Abstract:ThegravitydamisimportantblockingwaterbuildingofHydropowerProject.IthasdesignedtheoverflowingforbiddendamsectionandoverflowingdamsectionaccordingtotheNormofConcreteGravityDamDesigningandtheactualconditionsofningxi.Theoverflowingforbiddendamsectionisanentitydamwhichworksreliable,hassimplestructureandcandivertthefloweasilyinconstructiontime.Anditmakessteadycheckingcomputationsandstressanalyzeinseveralsituation,sothatitgetsthemostexcellentdamsection;TheoverflowingdamsectionadoptsWEScurvetoreliefthehydroenergy.Theconstructionofthisdamwillplayimportantfunctioningeneratingelectricity,preventingflood,irrigationandsoon.Anditwillimprovethedevelopingoflocalindustryandagriculture,besides,itwillhaveveryimportantmeaningstosupplypowerinsolvethepowersystem!关键词:重力坝非溢流坝段溢流坝段Keywords:TheGravityDamTheOverflowingForbiddenDamTheOverflowingdam前言江北河为我国某一大河的支流，本河流是梯级开发，宁溪枢纽列为第一梯级。本枢纽主要任务为发电，兼做防洪之用。因此工程建成后可以保护广大的农田和城镇，免受洪水和渍涝灾害，从而减免国民经济的损失，具有很好的社会经济效益。本书为宁溪水利枢纽的设计说明书，内容共分九章，系统的介绍了宁溪水利枢纽的设计和计算方法。第一章主要介绍了宁溪水利枢纽的基本资料；第二章结合工程实际条件介绍了坝型选择和枢纽布置的初步方案；第三章调洪演算及方案选择为下两章枢纽布置方案的选择及大坝设计提供了设计依据；第六、七章详细地阐述了大坝的综合设计，包括非溢流坝段、表孔坝段、深孔坝段；第八章细部构造设计了大坝的建造以及运用方面的细节；最后一章为地基处理的设计。本书在阐述过程中尽可能的配置了许多的插图、附表和附录，以供参阅。《宁溪水利枢纽设计》是在老师的悉心指导和同学的热心帮助下完成的。限于本人的水平和时间的仓促，以及以前从未进行过工程实践，特别是对本设计的工程所在地也未进行过实地考察，因此，设计成果与实际难免会产生一些偏差，书中如有不当和错误之处，恳望各位老师能及时给予斧正。1.水利枢纽设计资料1.1流域概况江北河为我国某一大河的支流，全长约为170km，中、上游曲折流经于山地间，两岸高地环列，到坝址处缩窄成瓶口，河宽仅百余m，坝址至下游6km一段，河床窄，水流急，经3km以后，河槽渐宽，水流变缓，经7km以后，河道又转陡，自坝址至下游50km，落差达150m，且集中于三处，为本河流梯级开发创造了有利条件。宁溪枢纽即列为第一梯级。坝址下游至河口河长20km左右为河口平原。流域面积共3200km2，计有人口65万人，中、上游地处山脉丘陵地带，大部分以农业为主，在流域内无主要的矿产及工业城市。仅在河口有一中等城市，有轻工业及加工业，高坝址90km处之珞城，是我国一大工业城市，所发电力与珞城、河口及附近小的电站组成电力系统。1.2工程枢纽任务及效益本枢纽主要任务为发电，兼做防洪之用。本工程建成投产后，具有可观的经济效益。在经营管理效益方面，电站装机容量为2.7万kW，一方面为工、农业和人民生活用电提供了保障，另一方面可以利用电费收入，使自身得以发展，另外经营管理单位还可以利用水库水体发展水产养殖事业，还可以利用绿化、美化工程环境，发展旅游事业等等。在社会效益方面，由于下游至河口河长20km左右为河口平原，当洪水超过3500m3/s时，即要泛滥成灾，因此工程建成后可以保护广大的农田和城镇，免受洪水和渍涝灾害，从而减免国民经济的损失，具有很好的社会经济效益。1.3工程枢纽任务及效益本枢纽经过技术经济调查阶段，以及水利、水能计算，提出了如下参数，作为进行建筑物设计的依据。正常高水位：345.00m设计洪水位348.10m校核洪水位349.20m特征水位：发电死水位（最低工作水位）333m死水位（淤积结果）320m最有利工作深度12m水电站资料：装机容量27000千瓦台数3台水轮机容量HL123每台引用流量30m3/s水库下游防洪标准，安全泄量：3500m3/s水库防洪限制水位350m厂房尺寸：（机组三+装配间）主厂房长40m宽11m发电机底板距屋顶高18m本枢纽的电站装机，除考虑相应的运转备用及重复容量外，且承担系统的事故备用任务。1.4．水文气象资料1.4.1河流特性：本河流域以降雨为洪水之成因，一般在五月间即开始涨水。最大洪水量多发生在七月，每年5、6、7三个月降水占全年48%，比较集中，洪水期为5~10月，1~3月为最枯水期，P=5%洪水量仅为120m3/s，P=10%洪水流量为85m3/s；11~4月间p=5%的洪水量为420m3/s，P=10%的洪水流量为360m3/s。1.4.2洪峰流量根据水文分析，各频率下的洪水流量列于表一。表一洪水流量频率表频率(P%)210.20.10.05流量(m3/s)31504050610070007900依据观测资料，推测五天历时的洪峰单位过程线列于表二。表二洪峰单位过程线时段(天)011.062345流量(%)10891005732.519121.4.3多年平均月降雨日数，中水年月平均流量列于表三。表三中水年月平均流量流量单位：m3/s月项目123456789101112中水年平均流量207060180470790810800320530200160多年平均降雨天数1.231.335565443.23.21.4.4坝址处水位流量关系列于表四表四水位流量关系曲线(坝址处)水位(m)309310311312313314315316流量(m3/s)140350660110016202180282035001.4.5库水位——面积：库水位——容积曲线列于表五。表五库水位与面积、容积关系表水位(m)315320330335340345350面积(km2)6.312.823.531.740.957.568.5容积(亿m3)0.1580.3420.7621.6602.8904.6307.15010.3图1-2下游水位流量关系曲线图30830931031131231331431531631701000200030004000流量(m3/s)水位(m)Z～Q1.4.6气温情况：本区域气候属于温和地区，植物全年均可生长，甚少降雪，冬季平均温度为8.5℃，河水无冰冻现象，夏季平均温度为27.4℃，7、8月最高平均为28.6℃,各月温度见表六。表六流域各月温度表月份123456789101112多年平均温度℃7.99.913.418.623.225.329.739.825.419.314.70.1最高温度℃19.525.030.038.038.039.742.24442.038.830.119.0图1-3库水位与库容关系图310315320325330335340345350355012345678库容(亿m3)水位(m)图1-2水库面积与水位关系图3153203253303353403453503550102030405060面积(km2)水位(m)最低温度℃–0.3–2.5–0.54.512.915.519.615.013.57.50.80.01.4.7其它资料a.河流较清、淤沙较少，含沙量仅为流量的0.9%。b.水库最大吹程：10km。多年平均最大风速：16m/s。其它资料见大图。(蓝图)1.5．坝址及地形情况：坝址处河床狭窄，其宽度仅为160m（普通洪水流量时）死河滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地势较高，左岸地势较低，有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达3~4m，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物。无侵蚀地下水。附近曾发生6级地震，设计应按7级进行考虑。基岩的机械，物理特性指标如下：砂岩：c=2.5t/m3，比重G=2.7t/m3,极限抗压强度：（干燥时）1300kg/cm2，f=0.62，K=1×10–5cm/s(渗透系数)砂质页岩：c=2.55t/m3，比重G=2.7t/m3,K=1.2×10–5cm/s(渗透系数)，极限抗压强度：干700kg/cm2+，湿350kg/cm2。坝基岩经过水试验，吸水率，均低于0.05kg/min。砂岩与页岩间摩擦系数f=0.451.6．建筑材料1.6.1当地材料勘测结果砂：河砂A，在坝址下游3~10km处，颗粒较粗，其主要颗粒在1~0.5mm间，d60=0.65mm，不均匀系数211060dd。砂均在正常河水位附近，含泥量均3.5%,沿河有公路可通。河砂B：在坝址下游20km处，粒径较小，d60=0.32mm，不均匀系数=20。石料：有泥盆纪石英砂岩，位置见附图，蕴藏量480万m3，平均覆盖层2.5m厚。岩石机械物理特性为比重2.65干抗压极限强度=1400kg/cm2饱和时抗压极限强度=1050kg/cm2经过25次冻融后抗压极限强度=900kg/cm2土料：坝址附近储藏有大量的可供筑坝用的合格土料，主要有粘性土30万m3、山皮土风化料80万m3，其分布及储量见蓝图，其性质见表七。表七流域内土料及砂石料性能特性表土壤名称土壤特性河砂A河砂B粘土砂壤土山皮土土壤干容重孔隙度cgnT/m31.600.451.600.421.700.351.660.381.600.398内摩擦系数(自然含水量)f0.600.550.350.300.60内摩擦系数(饱和含水量)f0.600.550.240.280.50粘着力Ckg/cm2001.000.100渗透系数Kcm/s2×10–36×10–24×10–71×10–51×10–3天然含水量%201722.5最优含水量%191822.5压缩模量Ekg/cm212010022.5卵石：在本支流入干流河口处有卵石80万m3，粒径在1~20cm，质地良好，可做混凝土骨料。1.6.2外来材料水泥：水库下游珞城有一大水泥厂，可给本工程以足量的水泥。钢筋：可取自珞城，其它钢材则要由千里以外之城市运来。木材；距工地70km之专区，可大量供应。1.6.3交通情况本支流由于险滩阻隔，无法通行较大船，但有公路可达干流河口，而干流可通大船直达珞城，与铁路相联系，很方便。1.7施工动力，机械，劳动力情况坝址下游20km，有火电站，可供应足够动力。施工可考虑全机械化：土料上坝，碾压可使用机械，砂料开采，混凝土的制作、运输、捣固、石料的加工，可以机械化，土料的运输、石料开采、土料开挖，用