E江毕业设计任务与指导书.docx
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1、毕业设计任务书一、枢纽任务本枢纽工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。1. 发电装机24 MW,多年平均发电量1.05亿度。本电站装3台8MW机组。正常蓄水位为2822.5米,汛限水位为2822.5米,死水位为2796.0米,3台机组满发时的流量为44.1秒立米,尾水位为2752.2米。 厂房型式为引水式,厂房平面尺寸为3213米米,发电机高程为2760米,尾水管底高程为2748米,厂房顶高程为2772米。副厂房平面尺寸为326米米。安装场平面尺寸为813米米。开关站尺寸为3020米米。2. 灌溉增加保灌面积1.5万亩。3. 防洪可减轻洪水对水库下游的威胁,过100年一遇和200年一遇
2、洪水时,经水库调洪后,洪峰流量由原来1680秒立米和2320秒立米分别削减为769秒立米和861秒立米。要求设计洪水时最大下泄流量限制为900秒立米,校核洪水位不超过正常蓄水位3.5米。4. 渔业正常蓄水位时,水库面积为15平方公里,为发展养殖业创造了有利条件。5. 过木根据林业部门提供的要求,木材过坝量为每年10万立米,其木材最大材长为10.0米,大头直径为100厘米。6其它引水隧洞进口底高程为 2789.00 米,出口底高程为 2752.30 米;引水隧洞直径为 4 米,压力钢管直径 2.6 米,调压井直径为 12.0 米;放空洞直径为 2.5 米。可放空水库至水位 2770.00 米。二
3、、设计要求在明确设计任务及对原始资料进行综合分析的基础上,要求:1. 通过分析,对可能的方案进行比较,确定枢纽组成建筑物的型式、轮廓尺寸及水利枢纽布置方案;2. 详细设计出大坝,通过比较,确定大坝的基本剖面和轮廓尺寸,拟定地基处理方案与坝身构造;三、枢纽设计资料说明(一) 流域概况A江位于我国西南地区,流向自东南向西北,全长约122公里,流域面积2558平方公里,在坝址以上流域面积为780平方公里。A流域大部分为山岭地带,山脉和盆地交错于其间,地形变化剧烈,流域内支流很多,但多为小的山区流河流,地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层,汛期河流的含沙量较大。冲积层较厚,两岸有崩塌现
4、象。A流域内因山脉连绵,交通不便,故居民较少,全区农田面积仅占总面积的20,林木面积约占全区的30,其种类有松、杉等。其余为荒山及草皮覆盖。(二) 气候特性1. 气温:年平均气温约为12.8度,最高气温为30.5度,发生在7月份,最低气温为-5.3度,发生在1月份。表1 月平均气温统计表(度)123456789101112年平均4.88.311.214.816.318.018.818.316.012.48.65.912.8表2 平均温度日数日数 月份平均温度12345678910111261.20.3000000003.125.026.830.7303130313130313027.90000
5、000000002. 湿度:本区域气候特征是冬干夏湿,每年11月至次年和4月特别干燥,其相对湿度为5173%之间,夏季因降雨日数较多,相对湿度随之增大,一般变化范围为6786%。3. 降水量:最大年降水量可达1213毫米,最小为617毫米,多年平均降水量为905毫米。表3 各月降雨日数统计表日数 月份平均降雨量12345678910111230mm0000000000004. 风力及风向:一般14月风力较大,实测最大风速为19.1米秒,相当于8级风力,风向为西北偏西。洪水期实测最大平均风速为14m/s。水库吹程为15公里。(三) 水文特性A江径流的主要来源为降水,在此山区流域内无湖泊调节径流。
6、根据实测短期水文气象资料研究,一般是每年五月底至六月初河水开始上涨,汛期开始,至十月以后洪水下降,则枯水期开始,直至次年五月。A江洪水形状陡涨猛落,峰高而瘦,具有山区河流的特性,实测最大流量为700秒立米,而最小流量为0.5秒立米。1年日常径流 坝址附近水文站有实测资料8年,参考临近测站水文记录延长后有22年水文系列,多年年平均流量为17秒立米。2洪峰流量 经频率分析,求得不同频率的洪峰流量如下表。表4 不同频率洪峰流量(秒立米)频率0.0512510流量23201680142011801040表5 各月不同频率洪峰流量(秒立米) 月频率1234567891011121461912196001
7、240155012106703902837236171115530112013601090600310233352314911420850110083048025016281019117937076098072041021015233固体径流:A江为山区性河流,含沙量大小均随降水强度及降水量的大小而变化,平均含沙量达0.5公斤立米。枯水极少,河水清彻见底,初步估算30年后坝前淤积高程为2765米。(四) 工程地质1水库地质:库区内出露的地层有石灰岩、玄武岩、火山角砾岩与凝灰岩等。经地质勘探认为库区渗漏问题不大,但水库蓄水后,两岸的坡积与残积等物质的坍岸是不可避免的,经过勘测,估计可能坍方量约为
8、300万立米。在考虑水库淤积问题时可作为参考。2坝址地质:坝址位于该江中游地段的峡谷地带,河床比较平缓,坡降不太大,两岸高山耸立,构成高山深谷的地貌特征。坝址区地层以玄武岩为主,间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿过,对其岩性分述如下:(1) 玄武岩:一般为深灰色、灰色、含有多量气孔,为绿泥石、石英等充填,成为杏仁状构造,并间或有方解石脉、石英脉等贯穿其中,这些小岩脉都是后来沿裂隙充填进来的。坚硬玄武岩应为不透水层,但因节理裂缝较发育,透水性也会随之增加,其矿物成份为普通辉石、检长石,副成分为绿泥石、石英、方解石等,由于玄武岩成分不甚一致,风化程度不同,力学性质也不同,可分为坚硬玄武岩、多气孔玄武岩、
9、破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和全风化玄武岩等,其物理力学性质见表6、表7。渗透性:经试验得出k值为4.147.36米/昼夜。表6 坝基岩石物理力学性质试验表岩石名称比重容重kN/m3建议采用抗压强度MPa半风化玄武岩3.0129.650破碎玄武岩2.9529.250-60火山角砾岩2.9028.735-120软弱玄武岩2.8527.010-20坚硬玄武岩2.9629.2100-160多气孔玄武岩2.8527.870-180表7 全风化玄武岩物理力学性质试验表天然含水率%干容重kN/m3比重液限塑限塑性指数压缩系数a浸水固结块剪00.5m2/kN10-634m2/kN10-6内摩擦角凝聚
10、力kPa2.516.32.9747.332.2616.95.971.5128.3824(2) 火山角砾岩:角砾为玄武岩,棱角往往不明显,直径为215厘米,胶结物仍为玄武岩质,胶结紧密者抗压强度与坚硬玄武岩无异,其胶结程度较差者极限抗压强度低至35MPa。(3) 凝灰岩:成土状或页片状,岩性软弱,与近似,风化后成为碎屑的混合物,遇水崩解,透水性很小。(4) 河床冲积层:主要为卵砾石类土,砂质粘土与砂层均甚少,且多呈透镜体状,并有大漂石掺杂其中。卵砾石成分以玄武岩为主,石灰岩与砂岩占极少数。沿河谷内分布:坝基部分冲积层厚度最大为32米,一般为20米左右;靠岸边最少为几米。颗粒组成以卵砾石为主,砂粒
11、和细小颗粒为数很少。卵石最小直径一般为10100毫米;砾石直径一般为210毫米;砂粒直径0.050.2毫米;细小颗粒小于0.1毫米。见表8。冲积层的渗透性能:经抽水试验后得,渗透系数k值为310-2厘米/秒1102厘米/秒。表8 冲积层剪力试验成果表土壤名称代号 项目计算值容重(控制)kN/m3含水量(控制)三轴剪力(块剪)应变(拉制)(浸水固结快剪)内摩擦角凝聚力(kPa)内摩擦角凝聚力(kPa)含 中量细粒的砾石次数17128822最大值24.38.66471537.0324310.5最小值22.24.27353012.017550平均值23.086.47403418.225255.3小值
12、平均值373214.8备注三轴剪力土样备系筛去大于4mm颗粒后制备的。试验时土样的容重为控制容重。应变控制土样容重系筛去大于0.1mm颗粒后制备的。以上两种试验的土样系扰动的。(5) 坡积层:在水库区及坝址区山麓地带均可见到,为经短距离搬运沉积后,形成粘土与碎石的混合物质。3地质构造坝址附近无大的断层,但两岸露出的岩石,节理特别发育。可以分为两组,一组走向与岩层走向几乎一致,即北东方向,倾向西北;另一组的走向与岩层倾向大致相同。倾角一般都较大,近于垂直,裂隙清晰,且为钙质泥质物所充填。节理间距,密者0.5米即有一条,疏者35米即有一条,所以沿岸常见有岩块崩落的现象。上述节理主要在砂岩、泥灰岩与
13、玄武岩之类的岩石内产生。4水文地质条件本区地形高差大,表流占去大半,缺乏强烈透水层,故地下水不甚丰富,对工程比较有利。根据压水试验资料,玄武岩的透水性不同,裂隙少、坚硬完整的玄武岩为不透水层,其压水试验的单位吸水量小于0.01 l/(minm)。夹于玄武岩中的凝灰岩,以及裂隙甚少的火山角砾岩都为不透水性良好的岩层。至于节理很发育的破碎玄武岩、半风化与全风化玄武岩都是透水性良好的岩层。正因为这些隔水的与透水的玄武岩存在,遂使玄武岩区产生许多互不连贯的地下水。一般砂岩也是细粒至微粒结构,除因构造节理裂隙较发育,上部裂隙水较多外,深处岩层因隔水层的层数多,难于形成泉水。石灰岩地区外围岩石多为不透水层
14、,渗透问题也不存在。(5) 本地区地震烈度定为7度,基岩与混凝土之间的摩擦系数取0.65。(五) 建筑材料1料场的位置与储量各料场的位置与储量见坝区地形图。由于河谷内地地形平坦,采运尚方便。2物理力学性质(1) 土料:见表9表12。(2) 石料:坚硬玄武岩可作为堆石坝石料,储量较丰富,在坝址附近有石料场一处,覆盖层浅,开采条件较好。(六) 经济资料1库区经济流域内都为农业人口,多种植稻米、苞谷等。库区内尚未发现有价值可开采的矿产。淹没情况如下表。表13 各高程淹没情况高程(米)280728122817282228272832淹没人口(人)350036403890406053207140淹没土地
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