宽缝重力坝设计方案.docx

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设计基本资料
地理位置
S溪为福建省最大河流上游的西支,流经十四个县市,与K北支建溪汇合于南平。S溪全长349公里,%,已建JC水电站位于沙溪中游末端,控制集水面积5184平方公里。富屯溪干流全长285公里,%。其最大支流金溪,全长253公里,地形更为陡峻,%,已建HJ电站位于今溪中游控制集水面积4766平方公里。
S水电站位于沙溪和富屯溪汇合口下游6公里的西溪上,控制集水面积25562平方公里制,占N流域总面积的42%,流域内森林茂盛,覆盖良好,有较好的水土保持条件。
水文与气象
水文条件
K的降水量观测,解放前从1935年开始,但站点少,资料断续不全,精度较差。1952年起陆续增设雨量站,到1978年已达162处,平均158平方公里设有一个雨量站。蒸发量观测都是解放后开始,本流域共有16个观测站。枢纽区所需的气温,湿度,水温,风向,风力等气象要素的统计,是利用距坝区下游14公里的南平站。
水文测验:西溪最早于1938年7月在沙溪的沙县。永安设站观测水位和流量,1939年相继在宁化清流设水位站。富屯溪以洋口建站最早,于1944年5月设立,其他各站点均在解放前增设。一般都有二十年以上的实测资料。至1978年沙溪沙县站已积累三十年资料,富屯溪洋口站也有三四十年的实测资料。
K的L站,距DH,富屯溪汇合口下游约4公里,1953年11月设站。1957年停测,
宽缝重力坝设计方案
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1960年9月恢复策流至1966年12月撤消,1979年恢复观测水位,汛期测流。
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L是KL控制站,是本水电站水文计算的主要依据站,但仅有9年实测流量资料,而J控制站,控制集水面积9922平方公里,洋口站控制集水面积12669平方公里,两站总面积已控制坝址总面积的89%左右,其间无大支流汇入,为JC水文资料插补展延提供了良好的条件。
天然河道水位流量关系曲线,。同年青洲莱洲与梯级开发可能的官蟹,照口设水尺,观测水位,至9月停测。坝址水尺与花竹站相关,青州,官蟹两组水尺和莱舟,照口两组水尺分别与沙县站和洋口站相关,,接着以史提文撕法外延求得。
降水特性
KL溪流域属亚热带季风气候,雨量充沛,暴雨频繁,由于地形影响,富屯溪上游为闽北高雨区,沙溪属于闽中低雨区,金溪与富屯溪中下游则为两者过度带。降雨量的地区分布有自东南向北递增趋势。花竹以上流域实测最小和最大年降水量在1236〜2348
毫米之间,多年平均降水量为1776毫米,六月为甚,占年降水量的37%左右。高风西风槽和地面锋系列相伴出现成锋面雨,是本流域雨季最主要的天气形势,也是暴雨的主要成因,一般台风雨对本流域影响不显著,但强台风与其他天气系统相遇时,容易晾成洪患。
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气象要素简述
,月平均气温在9度以上,最高气温>,,其中以七八月最多。最低气温<0度的天数,,以一月份出现机会最多。,出现在1953年8月1日,极端最低气温为-,发生在1955年1月11日和1963年1月8日。本流域气候湿润,坝区年平均相对湿度为79%,月平均最大达83%,发生在六月,月平均为78%,出现在七月。,极端最高水温达35度,。KL以上流域的蒸发量以邵武,延宁,将乐,清流,永安,沙县六站的观测资料为计算依据,根据1952〜,,,年内各月蒸发量以七月最大,,,陆地蒸发量按水量平衡原理推求,。,全年各月以东北风占优势,定时最大风速实测记录大于20秒/米,出现在1962年6月,相应风向为西南风,发生大风日数以7〜9月频次较多。沙溪口水库大坝的设计最大风速建议采用25〜30秒/米。。
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径流
本流域径流形成来至降水,花竹站具有1954〜1956,1961〜1966年实测资料,根据九年实测资料与上下游的沙县,洋口,南平,七里街各站点流时资料,建立四种同期上下游年月平均流量相关图,经比较选用最大误差较小,且较为简单的插补计算花竹站的年月日平均流量,并将KL查补延伸而得1939到1978年工40年径流系列。考虑支池潭径流系列教短,自1954年起才同步,故坝址多年平均流量用KL1951〜1978年流量系列计算为778秒立方米,*平方公里。KL径流年内分配是很不均匀的,自一月递增,以六月最大,%,然后逐月递减,最小为12月,%,最大与最小月份比达9倍左右,花竹径流年内见表1。
表1花竹站径流年内分配表
名称
一月
二月
月
四月
五月
六月
七月
八月
九月
十月
十一
月
十二
月
全
年
月平均径流
267
407
618
1080
1730
2290
946
606
470
379
288
253
778
年%%1占加







&49




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洪水
J洪水由暴雨形成,特大洪水发生在4〜6月,尤以六月发生机会最多,每当五,六月由于高空西风槽,低涡特别活跃,地面低压锋系出现频繁,西南方向来的暖湿气流又加强,当两气团在流域上空交汇对峙时,形成静止锋,不仅降水持久且强度大,这是造成本流域大范围降水的主要天气系统,也是洪水的主要成因,本流域距台风源地远,东南面受云,博平等山脉阻挡,一般台风对本流域影响不大,若强台风与其它天气系统相遇也会造成洪灾。根据30年来的实测资料分析,较大洪水形成原因以及历史特大洪水大部分均属锋雨造成。
本流域洪水历时一次可达5〜10天,一般5〜7天可以包括最大洪量,锋型以C复峰和多峰居多。
坝址洪水过程线,考虑了沙溪与富屯溪的洪水组合。
泥沙
坝址没有实测资料,采用洋口与沙县两站实测悬移质输沙率多年平均值,经年径流比进行推算,并以洋口与沙县两站多年平均侵蚀模数综合分析的成果比较推得坝址悬移
。推移质由于闽北地区无实测资料,参照新安江罗桐埠站分析成果,按悬移质
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30%估计推得多年平均总输沙量为302万吨。

库区位于闽西北华夏地区,地层以前震旦第建欧群的一变质岩和燕山花岗岩体为主。
库区地层褶皱多呈复式,以向半构造为主习峰期褶皱形态较复杂,次数褶皱发育,华力近一即光期多属燕山期,大体可分为北东〜北北东向。北西向和南北向三组,北东向断层多数压性,但也有弹性,北西向断层多数张性。南北向断层,则以压性为主。电站所在地区地震基本烈度定位6度。
渗漏:库区群山环抱,地下分水岭高于设计蓄水位。库岔中无碳酸盐类分布,故无渗漏之滤。
矿产淹没:未发现有工业价值的矿产,因此不影响水库兴建。
库岸稳定:已查明,不稳定或滑块体有沙溪口公路上游600米右岸及沙溪口公路桥上游各有一块,规模估计约数万立方米。此两处距坝址约7公里,纵使坍滑对电站去影响。在绿水坑上游2200米处,岩层有侏罗系有顺坡向断层构成滑动面。经推算,认为不论是现在或蓄水以后都是稳定的。
原上坝址右岸距电站厂房约500米。边坡地形平缓。120米高程以上的坡积层经过多次滑动,趋于稳定状态,下部岩体风化裂发育,T4及附近岩体张开松弛,拉裂,但T4或类似T4的缓倾角结构面末出坡脚,高程80米以下基岩出露与河库风华岩无露头,片理结构均可延续,边坡下部不存在滑裂面,蓄水后也不可能在坡脚长生脆性破裂,酿成严重滑坡。
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坝基各类岩石室内物理性能实验成果见表2
表2岩石室内物理性能实验成果
ULr岩
名
称
石
数量
容重
(克/立方厘米)
比
重
吸水率氏
孔隙率(%)
近似垂直面抗压强度
(公斤/平方厘米)
软化
系数
实
验
组
数
干
湿
干
湿
石
英
片
最大





1992
1358

8
最小








平均








ULr岩
母
长
最大








7
最小








平均








英
云
母
最大








2
最小








平均








片
注:.7公斤/平方厘米
坝基由三种岩性组成。在坝体结构及裂隙发育程度并考虑软化系数较低的情况建议利用区内岩石抗压强度的1/10,其值表3。
岩石与岩石和岩石与混凝土抗剪强度实验,选取河床微风化~新鲜岩石,制备20*20*20厘米试样确定,其成果见表4.
根据室内单点法实验组,结合坝基地形地质条件分析,设计实验,地质会商定,摩擦系数采用算术平均值,,粘聚力建议采用算术平均值的1/5,见表5。
建筑物部位分段混凝土/岩摩擦系数建议值右岸挡水段f====:新鲜石英片岩20*104公斤/厘米2
新鲜云母长英片岩15*104公斤/厘米2
新鲜云母片岩10*104公斤/厘米2
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在坝址附近缺乏沙石料。土料在坝址上下游范围内均有分布。
1-5-1涉沙净沙料场,沙的质量良好,初步估计储量15〜20万立方米,运输条件较好,可供工程前期使用。
二公里半道口采石场为燕山早期花岗岩,无论质量储量均可满足要求,唯对人工沙作实验论证。
土料最优开采地段为下坝址右岸,高程在120〜170米,储量50〜60万立方米以上,质量可满足围堰要求。
综合利用
本工程以发电为站为主兼顾航运过木,投产后将接入福建省点系统运行。开发本电站主要目的是适应福建省工农用电需要。
DH水电站位于闽北电网中心,电站开发主要是向福州,三明,南平等地区供电,其范围主要在闽北,参加全省电力平衡,考虑水口电站投产后,福建华东联网,本电站负担适当的调峰任务。
有通航要求,估计近期过坝货运量为30〜60万吨。木材过坝量1990年为20万立方米,2000年为50万立方米。毛竹500〜600万株。要求枢纽设置船闸,满足过木及通航要求。枢纽建成后,因水库小无力承担下游防洪,下游无灌溉要求。
表3坝基岩石承载能力列举数值
岩性
建议数据(公斤/厘米2)
垂直片理岩
平面片理岩
微风化~新鲜石英片岩
100
55
微风化~新鲜云母长英片岩
90
45
微风化~新鲜云母片岩
50
10
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表4岩石室内实验成果表
岩性
实验
条件
抗剪
组
数
算术平均值
图解法
最小而乘法
tgY
C
tgY
C
tgY
C
云母
LLULr片岩
U-J/U-J岩/岩






18
混/岩






9
云母
长英
LLU-J
片岩
岩/岩






11
混/岩


2
石英
LLU-J片岩
混/岩




6
备注
分析中舍去少数偏大成果
表5岩石抗剪强度指标建议值
岩石名称
边界条件
建议值
摩擦系数
粘聚力(C)公斤/厘米2
云母片岩
ULr/U-J岩/岩


云母长英片岩
岩/岩


云母片岩
混/岩


云母长英片岩
混/岩


枢纽布置
坝址工程地质条件及坝轴线选定
坝址选择
在L的花竹,鲤鱼州河段选定两个比较坝址,相距约500米,称为上下坝址,选坝会议认为:从地质条件上比较,上下坝址无质的差别,均可修建50米左右混凝土重力坝,相对下坝址较好。并要求对下坝址两岸坝头稳定条件及河库倾角软弱夹层分布和力学性质作进一步查明,以分析对坝基稳定的影响。综合其它条件,选定下坝址作为S水电站坝址。
选定坝址的工程地质条件坝址地层由石英片岩,长英片岩和云母片岩组成,左岸及左河床为石英片岩与云母长英片岩组成。河床礁滩部分及右岸则以云母长英片岩,夹石英片岩和云母片岩。岩性以石英片岩最坚硬,长英片岩次之,云母片岩最软,但抗压强度一般也有500公斤/平方厘米。岩走向是北东向,倾向下游偏右岸,倾角20度〜50度之间变化。
坝址位于鲤鱼洲向斜西北翼,构造线以北东北北东为主,被向斜构造多呈小型复式褶皱,背斜紧密,向斜舒缓。揉褶多发育在云母片岩中,断裂以北东—北东向较发育,北北东,北西,北西西次之,〜,规模最大的北西,北西西向F50断层通过左河槽,宽10〜15米。断层带由胶结角砾岩压碎岩组成,对工程地质条件影响不大。F50断层宽约30米,需作防渗处理。]
左右岸均无深层滑动的可能,左岸控制其过坡稳定的滑动面为片理面,在坝肩开挖后,坝肩上下游局部地区片理面和顺层撞压带,可能引起边坡失稳。左岸各种岩面的稳定坡角若坡高20〜30米,大致可用45〜60度。右岸大部由全风化和强风化组成,其稳定坡角建议40〜45度。
可坝基下游不存在临空的地形条件,也没有发现有缓倾角的泥化层和贯穿河床的缓倾角结构面,认为基础是稳定的.
坝基岩面属裂隙性含水层,受构造断裂影响,方向性明显,局部断裂带和断裂影响带为较严重的透水带,经推算饶坝渗漏和坝基渗漏量约为500立方米/昼夜,相对降水层埋深度不大.
综上所说,认为本坝址对于径流式水电站来说是较理想的坝址。
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坝轴线选定
选定坝址后,对于原拟订的三条勘探线的勘1,因其上游临近左河床深潭,,2勘线之间河床深槽存在F50,F6断裂聚汇带;3勘线下游右岸靠近冲沟。为此放弃勘2线上游和勘1线下游作为坝轴线比较范围。将坝轴线比较范围限在勘2线~勘1线之间,且在其间增设4线加密勘探,结果认为4勘线两岸新鲜基岩利用面较高,尤其右岸在4线附近岩体新鲜坚硬完整,可作为齿墙基础,因此从地质条件分析,认为勘4线作为坝轴线是合适的。
工程等级
本电站的装机容量为30万千瓦,根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》,综合DH水电站无防洪和灌溉要求,故枢纽工程等级为二等,规模为大(2)型,主要建筑物为二级,次要建筑物为三级,临时建筑物为四级。
枢纽组成建筑物
挡水建筑物位于左右岸边,泄水建筑物位于河床中间,河床式厂房位于左岸,船闸位于右岸等。
枢纽布置形式
水利枢纽要考虑地形,地质条件,使各种水工建筑物都能布置在安全可靠的地基并能满足建筑物的尺寸及布置要求,以及施工的必要条件。,在保证安全可靠的前提下,力求节省工程量,便于施工,缩短工期优选技术经济的方案。运行方面应满足建筑物正常工作的要求,避免各建筑物之间互相干扰。施工方面力求简便,经济方面力求合理,以及减少对环境的影响等。
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