引水式电站闸坝枢纽工程设计说明本科设计资料(4)

2020-02-21 16:53

第三章 工程等级及建筑物的级别 第一节 工程等级

水利水电工程的等别,在《水利水电枢纽工程等级划分设计标准(山区,丘陵区部分)》SDJ12-1978之中作出的规定,将水利水电枢纽工程根据其工程规模﹑效益及在国民经济中的重要性划分为五类,综合考虑水库的总库容、防洪库容、灌溉面积、电站的装机容量等,工程规模有库容决定。

鱼潭电站是一个有日调节性能的引水式水电站,无防洪、灌溉、航运、和漂木等综合要求,按《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SDJl2—78规范及补充规定,鱼潭水电站装机容量在0.05~2.5×104KW之间,工程规模属小(Ⅰ)型电站,工程等级定为四等工程,永久性主要建筑物包括拦河闸坝、进水口等按4级设计,次要建筑物按4级设计,临时性建筑物按5级设计。

附:1.水利水电枢纽工程分等指标

分等指标 工程 等别 工程 规模 水库库容 (亿m) 3 防洪 保护城市及工矿区 特别重要保护农田(万亩) 灌溉面积 (万亩) 电站装机容量 (万kw) 一 大(1)型 >10 的城市、工矿区 >500 >150 >75 二 大(2)型 10~1 重要城市、工矿区 中等城市、工矿区 一般城市、工矿区 500~100 150~50 25~75 三 中型 1~0.1 100~30 50~5 2.5~25 四 小(1)型 0.1~0.01 0.01~0.001 <30 5~0.5 0.05~2.5 五 小(2)型 <0.5 <0.05

2.水工建筑物级别的划分 工程等别 永久性建筑物的级别 主要建筑物 一 二 三 四 五 1 2 3 4 5 次要建筑物 2 3 4 5 5 3 4 5 5 5 临时性建筑物的级别

第二节 洪水标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000,设计洪水为50年一遇,相

33应洪水流量为775m/s;校核洪水为200年一遇,相应洪水流量为994m/s。

第三节 地震

根据设计基本资料,据中国地震烈度区划图(1990),工程去地震基本烈度七度。按《水工建筑物抗震设计规范》SDJl0—78的规定,本电站以基本烈度为设防烈度。主要建筑物应结合本地区的具体条件,着重于采取抗震结构及工程措施。

第四章 坝轴线选择及首部枢纽布置

第一节 坝址、坝型选择

水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物,多用于河道、渠系及水库、湖泊岸边。关闭闸门,可以拦洪、挡潮、抬高水位以满足上游引水和通航要求;开启闸门,可以泄洪、排涝、冲沙或根据下游用水需要调节流量。水闸在水利工程中的应用十分广泛。

闸址的选择,关系到工程建设的成败和经济效益的发挥,是水闸设计中的一项重要内容。应当根据水闸承担的任务,综合考虑地形,地质条件和水文、施工等因素,通过技术经济比较,选定最佳方案。

壤土、中沙、粗沙的砂砾石适于作为水闸的地基。尽量避开淤沙质土和粉、细砂地基,必要时,应采取妥善的处理措施。

建闸后,过闸水流的形态是选择闸址是需要考虑的重要因素。要求做到:过闸水流平顺,流量分布均匀,不出现偏流和危害性冲刷和淤积。拦河闸宜选在河床稳定、水流顺直的河段上,闸的上、下游应有一定长度的平直段。在以拦河闸为主,兼有取水和通航要求的水利枢纽中,拦河闸可选在稳定的的弯曲河段上,将进水闸和船闸分别设在凹岸和凸岸。无坝取水的进水闸应选在弯曲河段的凹岸顶点或稍偏下游,引水方向与河道主流方向间的夹角,最好在30度以内。分洪闸一般设在弯曲河段的凹段或顺直河道的深槽一侧。冲沙闸大多布置在拦河闸与进水闸之间、紧靠拦河闸最深的部位,有时也建在引水渠内的进水闸旁。

在河道上建造拦河闸,为解决施工导流问题,常将闸址选在弯曲河道的凸岸,利用原河道导流,裁弯取直,新开上、下游引水和泄水渠。新开渠道既要尽量缩短其长度,又要使其进、出口与原河道平顺衔接。

坝址选择与河谷形状、工程地质条件、施工条件、枢纽布置要求等因素有关,在满足枢纽布置和施工导流要求的前提下,坝轴线应尽可能短,以节省工程量。从地质条件来看,坝址处要求地质构造简单,基岩坚硬、完整、质地均匀、透水性小、耐风化,两岸岩性差异不大,山坡稳定,无较大的断层破碎带。从施工条件来看,坝址附近要有足够数量的建筑材料;下游要有较大的平坦地区,便于施工场地的布置;具有必要的对内、对外的交通条件;要考虑施工机械化的程度和施工技术水平等。从枢纽布置要求来看,要能满足水利枢纽布置的要求,合理地布置大坝、泄水溢洪设备、水电站厂房、过坝设备以及通航建筑物等。

对于坝型,基本资料中设计要求已经给定为闸坝全闸方案。因此,在布置完必要的泄

水长度建闸外(校核洪水位期间),其余闸轴线采用重力坝。

根据设计基本资料《表4闸轴线工程地质条件比较表》选Ⅲ’上 闸轴线,具体详细对比参见第二章第四节。

第二节 首部枢纽

1 总论

1.1 首部枢纽布置

本电站为具有日调节水库的引水式电站。首部枢纽有冲沙闸,泄洪闸,引水遂洞闸前进水口等组成。拦河闸(冲沙闸和泄洪闸)雍水高14m,在闸前形成库容为36万m3的水库。

熊猫河为山区河流,坡陡流急,汛期河水挟沙量大,且推移质多(参见设计资料综合说明)。平均年悬移质输沙量为98.5万吨,推移质输沙量19.7万吨。由于水库库容小和电站采用高水头机组,(设计水头46.50m最大水头为60m,单机额定流量为15m3/s),因此,首部枢纽对于水库放淤和引水防沙有突出要求。

为了防止淤积,水库采用如下的运行方式:非汛期按日调节运行,汛期,河道天然来水量大于电站引用流量,电站不进行日调节时,则将水库水位经常维持在最低水位(汛期限制运行水位),尽量避免闸前水位雍高,发电多余水量开闸排走。在选定拦河闸闸孔数目,闸孔尺寸和闸底板高程时,以尽量是泄洪流态接近河道天然流态为原则。

为了引水防沙,拦河闸闸址选在Ⅲ’上 闸轴线附近河道弯道末端,是右岸的闸前进水口处于河道凹岸末端,利用天然弯道的环流作用把泄洪时的底沙推向凸岸(左岸)的闸孔排泄。并在库底凹岸(右岸)布置了倾斜向左岸的导流墙,以增强弯道的环流作用。

首部枢纽除少数两岸连接重力坝建在基岩上外,大部分建筑物均建在河床原覆盖层上。闸址河谷宽68.57~88.57m,枯水期水面宽30m左右。河床覆盖层最大深度约22m,由漂卵沙、砾石层等组成。漂卵石层中无成层的砂层分布,在闸址的下游钻孔内进行了简易抽水试验,测得其渗透系数为30.18m/d,属强透水层。

地区地震基本烈度为七度。首部枢纽在岩基上的主要建筑物按七度设防,软基上的主要建筑物按八度设防。

首部枢纽主要建筑物级别为四级,设计洪水流量为775m3/s(50年一遇),校核洪水流量为994m3/s(200年一遇)。

拦河闸全长92.4m,包括左岸挡水坝段长38.86m,中部三孔泄洪闸段30m,右岸两孔冲沙闸段12.5m,以及右岸挡水坝段11.07m。闸顶高程1637.2m,各闸孔底板高程均为1622m,水库日调节最高蓄水位(正常高水位)为1636m,最低运行水位1627m。水库校核洪水位为1627m(汛期限制运行水位)。闸室最大结构高度19.2m,顺水流方向长28m。两

岸挡水重力坝段为加筋混凝土重力式结构。五个闸孔段为钢筋混凝土胸墙底孔式结构。闸段在闸墩中间分缝。三孔泄洪闸的半墩厚2m,冲沙闸的半墩厚1.25m。五个闸孔的工作闸门均为平板钢闸门,分别设固定起闭机,泄洪闸工作闸门采用QPQ-2x80型号的起闭机,冲沙闸工作闸门采用QPQ-2x40型号的起闭机。三孔泄洪闸闸孔宽6m,高6.5m,冲沙闸闸孔宽3m,高6.5m。工作闸门前均有检修门槽,泄洪闸共用一套PQY-2x25型号的起闭机。泄洪闸共用一套宽6m,高8m的平板钢检修闸门。

闸基的防渗措施是在闸上游设长40m的水平铺盖,在闸前端设一道垂直防渗墙,两岸基岩做帷幕灌浆。防渗墙由冲击钻打槽孔浇混凝土筑成,设计墙厚0.8m,墙深20m。 泄洪闸和冲沙闸下游的消能方式为急流消能,护坦长50m,纵坡1:17.8。护坦钢筋混凝土厚1.6m,其上的300号素混凝土抗磨层厚0.4m。护坦末端的齿墙设计深2.6m,护坦末端齿墙下游河床用开挖的大块石回填护底。

束水墙位于冲沙闸束水冲沙门槽左墩的上游。墙顶高程1637m,墙长24.4m,平面轴线呈弧线形。墙顶宽1~3m,底宽3m。

2 拦河闸

2.1 拦河闸布置方案的选定

拦河闸布置已在上节叙述。现将布置上几个主要问题的确定过程简述如下。 2.1.1 闸轴线的选择:

在初步设计阶段,曾对Ⅱ上闸轴线和Ⅲ’上 闸轴线进行对比,由于引水遂洞线选在熊猫河右岸,且Ⅱ上闸轴线持力层较Ⅲ’上 闸轴线小,还有局部架空现象,Ⅱ上闸轴线左岸局部有危岩,河床下伏基岩有局部裂隙承压水。综合以上条件对比,确定选用坝轴线为Ⅲ’上闸轴线。 2.1.2 闸型的选定:

根据闸址河谷窄,河床覆盖层深的特点,又由于闸址处地基土层结构比较简单,软基闸的抗滑稳定,沉陷及防渗等问题均是可以解决的,而且软基闸工程量又较小,所以采用软基闸方案。

2.1.3 闸孔数和闸孔尺寸:

根据水库放淤和引水防沙的要求,选用总闸孔宽度24m,其中冲沙闸2孔,每孔3m,共2×3=6m;泄洪闸3孔,每孔6m,共3×6=18m。底板高程均为1622m。且冲沙闸与泄洪闸间的闸墩上游,还加了一道束水墙,以利进水口挡砾坎前底沙的冲刷。 2.1.4 闸基防渗措施:

采用在闸底板上游40m的水平防渗防冲铺盖(不做防渗要求),和加在闸底板前端齿墙下一道深度13m的垂直防渗墙。


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