《水工建筑物优化设计》大学课外读物.pdf

滦河大黑汀水库枢纽工程设计优化
工程概况
大黑汀水库位于河北省唐山市迁西县城西北的滦河干流
上,控制流域面积,占滦河总流域面积的
大黑汀水库是开发滦河,跨流域向天津市、唐山市及其所属县
(区)供水的大型骨干工程之一,其作用是承接上游潘家口水库调节
水量、抬高水位,下接引滦入还、引还入陡及引滦入津渠道。为唐山
市、天津市及滦河下游工农业及城市用水提供水源,并利用输水进行
发电。
水库大坝为级建筑物,水电站为级建筑物;基本地震烈度为
度,设计烈度采用度。主坝坝长,坝顶高程( 黄
海标高,下同),河床高程,最低基岩高程,最大坝高
库容为亿。大坝按年一遇洪水设计,按年一遇洪
水校核,按流域内可能最大降雨为保坝标准。技术经济指标见表
工程建成后与上游潘家口水库联合运用,每年可向下游供水
亿,除供滨海地区农业用水亿外,其余水量亿全
部南调,供唐山市及天津市工农业用水。
枢纽布置
大黑汀水库大坝为混凝土坝,坝基以角闪片麻岩为主,间有花岗
片麻岩。
为了跨流域引水,在大坝右端设孔引滦渠首闸,闸底高程
,孔口尺寸为( 宽高),设平板钢闸门。控制引水流量
为,相应下游尾水位为,并利用引滦输水,在闸右侧设
坝后式渠首电站,装机台,每台容量,设计水头,单机
最大过水流量为,年发电量万
表技术经济指标表
续表
续表
续表
续表
为了排沙、泄洪及放空水库的需要,在渠首闸坝段左侧设底孔坝
段。底孔孔口个,孔口尺寸为( 宽高),孔口底高程
,采用平板钢闸门控制水流,当年一遇洪水时, 个底孔全
开,可宣泄流量,底孔下游选用逆坡式消力塘消能,见图
结合向滦河下游输水,在底孔坝段与渠首闸坝段间,设坝后式河床电
站,装设台容量为机组,年发电量万,见图
图底孔坝段剖面图
底孔、河床电站及引滦渠首闸门皆由坝顶启闭能力为
的门机启闭。
为了宣泄洪水,在底孔左侧设孔溢流坝段,溢流堰采用实用
堰。堰顶高程,每孔宽,中墩宽,采用高的弧形
钢闸门,每孔均设卷扬式启闭机进行启闭,其单宽流量为
,当库水位为时,连同底孔,可宣泄洪水
见图
在大坝左端设一灌溉引水洞,最大引水流量,为当地灌
溉服务,结合引水设小型电站。
图河床电站剖面图
图溢流坝段剖面图
除以上建筑物外,主坝其他坝段为重力坝段,溢流坝左侧个
坝块为宽缝重力坝,见图
图非溢流坝段剖面图
在主坝右侧垭口处有一座副坝,为实体混凝土重力坝,坝顶长
,最大坝高
水库主体工程量:混凝土万,土石方开挖万,帷幕
灌浆万,金属结构安装
工程优化设计
大黑汀水库枢纽工程含主体工程项目个和尾工项目个。
在设计与施工过程中采用先进技术,优化设计及技术革新共计
余项。例如:坝址、坝型、断面的优化,溢流坝消能型式的优化以及糖
蜜外加剂、粉煤灰的使用等起到了很显著的作用。
坝址方案优选
工程规划阶段曾进行过个坝址方案的比较: 张家庄(孙家
峪)坝址; 旧城坝址; 小黑汀坝址; 大黑汀坝址。
初设期间又进行了反复的考察,补充野外勘测第一手资料,全面
进行综合分析。经对规划、水工、施工以及工程管理运用方面的反复
比较,最后确定大黑汀坝址。
在坝址确定之后,针对坝址的地形地质条件,进行坝轴线选择,
经过对坝址区的工程地质详细勘探,结合枢纽工程布置方案,以及现
场实际放样校核,取得了一条满意的坝轴线,它使各坝段均能放在较
好的基岩上,两岸坝肩对水流绕渗具有足够渗径,坝址区地质条件相
对比较简单。同时在坝址附近河床地带储有大量砂石料,场区开阔,
易于开采,对外交通也十分便利。
经济坝型的选择
枢纽工程拦河坝属中等坝高,在宣泄洪水时下游水却很深,如宣
泄年一遇洪水时,尾水深度就达多,因此坝体将近一半处
于水下,承受着很大的浮托力,需有较胖坝体才能维持坝身稳定。
为找到一个经济、合理的坝型,曾研究过浆砌石外层包混凝土的
重力式坝型、混凝土重力坝等诸类坝型。
经过多次比较、修改,依据基岩较好,采取增加上下游防渗、排
水、留设宽缝等措施,并于坝内抽水以削减坝基扬压力,从而大大减
少了坝体混凝土方量。同时这种宽缝重力坝,对坝体混凝土浇筑的
散热冷却,运用中观测和维修也是十分有利的。
溢流坝消能型式的选择
大黑汀水库溢流坝下游消能,曾研究过以下几种型式: 底流式
消能; 挑流式消能; 面流式消能; 消力戽消能等型式。
根据大黑汀水库宣泄流量大,尾水深,基岩比较好的特点,参照
第十一届国际大坝会议技术文件及铁门大坝有关资料,以“大流量时
挑流消能,小