0.7×0.7m钢闸门1扇,5个螺杆启闭机1台。 (三)材料及工日
钢材12t,工日3.4万个。
四 施工条件 (一)工程条件
1.工程位置
张庄水库位于五峰山街道办事处的南部,南大沙河三官庙支流上控制流域面积3.5K㎡水库大坝距省道7.0㎞,修建四级防汛公路与104省道接通,对外交通十分便利。
2.工程特性
张庄水库是以发电为主的低坝(年调节)引水式电站。枢纽工程主要有拦河坝、发电引水系统和地面厂房三部分组成。
3 水库正常蓄水位118.9m,总库容140万m。坝址处多年平均流量4㎡/s,发电引用流量为4㎡/s,最大水头45m,平均水头37.5m,额定水头30m,装机容量1000kw。
根据《水电枢纽工程等级划分及涉及安全标准》(DL5180-2002)中的规定,工程规模为等Ⅵ 小(Ⅰ)型,主要建筑物级别为4级,次要建筑物及临时建筑物为5级。
3.拦河坝
拦河坝由土坝和正槽式溢洪道组成,最大坝高21m。
正槽式溢洪道一般由引水渠、控制段、泄水槽,消能设施及尾水渠五部分组成。位置选择时应考虑以下三个方面:①、地形条件;②、地质条件;③安全运行条件。正槽式溢洪道的泄水槽与堰上水流方向一致,所以其水流平顺超泄能力大,结构简单,运行安全可靠,适用于各种水头和流量,是一种采用最多的河岸溢洪道形式。
4.发电引水系统
发电引水系统由进水口、压力引水隧洞、调压井压力管道部分组成。 引水隧洞洞长750m,隧洞衬砌段厚度。Ⅲ类围堰为546cm,Ⅳ类围堰为78cm。隧洞进水口底板高程2728.50m。隧洞末端底板高程为72m。
压力钢管为地下埋管,在进场前一分为二,岔管分岔形式为“卜”行。 5.厂房系统
厂房系统由站地面主厂房、副厂房、尾水渠、开关站等组成。主厂房长度40.5m,副厂房长度18.0m,总宽度24.2m。
开关站采用开敞式开关站。 6.施工特性
水库出险加固工程主要由溢洪道加固、大坝加固、放水洞改建等工程组成。其中大坝坝前、后坡及坝顶翻压、坝坡护砌,溢洪道加固,放水洞改建等工程施工专业性较强,需用特殊的施工设备,并用专业队伍施工,
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以确保加固工程的施工质量。
(二)自然条件
1.水文条件
张庄水库位于五峰山街道办事处的南部,南大沙河三官支流上,是一座以防洪、灌溉为主,兼有水产养殖的综合利用的小(Ⅰ)型水库。
水库坝址以上流域地处山东北部,泰圻山区北部,属北暖温带半湿润季风去大陆性气候。降水量年内分配不均,暴雨洪水多发生在夏季7-8月份,降水量年际变化较大。流域平均最大年降水量1978年为934.1mm最小年降水量仅为260.5mm,两者相差673.6mm。
2.气象条件
张庄水库区域内四季分明,具有春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季温度雨量适中,晚秋干旱,冬季寒冷冰雪干燥的特点,属暖温带半湿润大陆性季风区域。多年降雨量平均680mm年降雨量集中在7、8月份,汛期(6-9月),占全年降雨量的80%,雨量集中,洪涝灾害威胁严重,年际变化较大,丰枯年相差悬殊。
年平均日照时数2334.6小时,多年平均气温14.1℃,极端最高气温40.6℃,极端最低温度-20.5℃,平均无霜期215天。降水量年内平均不均,主要集中在7、8月份,汛期(6-9)占全年降水量的80%。
3.工程地质条件
依钻探资料,坝基在桩号0+000-0+120段清基基岩属泰山群花岗岩,岩石呈浅灰色、浅红色;中风化状态,钻孔注水试验资料推求其渗透系数为2.59×10-6cm/s,属弱透水地层。
大坝0+000-0+120坝基地层⑤层为中风化花岗岩;大坝0+120-0+336坝基分布地层主要为第②层壤土(黄土状土)的渗透系数采用1.06×10-5。③层壤土的渗透系数为3.36×10-5cm/s。⑤层强风化花岗岩的渗透系数为8.16×10-3cm/s.④层中风化花岗岩的渗透系数为2.59×10-5,现依⑤层坝基中风化花岗岩作为相对不透水地层。计算0+120-0+340大坝段的渗量。
放水洞为浆砌石半无压廊道式其地下层可分为二层:①层坝体素填土,层底高程98.39-102.44,⑤层中分化花岗岩,层底高程98.39-102.44m各地层的承载力建议分别采用100kpa 、2000kp。设计文件中,放水洞进口高程105.0m座①于层坝体素壤土及⑤层中分化花岗岩上。放水洞一侧3钻孔在深7.0-12.0处坝体土一场松散,岩芯采取率仅约30%-40%。
粘性土料场位于库区内库水位以上的高地,现状主要用途是耕作料场面积约0.3万㎡。依台地陡壁观察,深5.0m范围内主要为壤土,土除表层耕土0.5m,可开采土料储量约1.35万m3.
五 施工导流 (一)设计条件
坝址区河道略弯曲,沟谷开阔,呈不对称的“V”型,右岸为基岩山
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坡,坡度较缓。左岸为Ⅰ级阶地,地表平坦;右岸为基岩岸坡,坡度40o~50°。
(二)导流标准
本工程为Ⅳ等小(1)型工程,工程枢纽主要建筑物按4级建筑物设计,次要建筑物按5级建筑物设计。根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303—2004)的规定,其导流建筑物级别为5级。
根据本工程所处河流的水文特点、首部枢纽的布置及现场地形特点,本工程首部枢纽采用明渠导流方式。导流标准:选用5年一遇洪水重现期(全年),相应导流流量为Q=60m3/s。
厂房导流标准选用5年一遇洪水重现期(全年),相应导流流量为Q=60m3/s。
(三)导流方式及导流规划
1 导流方式
导流方案的选择受各种因素的影响(如水文条件、地形条件。水工建筑的型式及布置等)。一个合理的导流方案,进行技术经济比较,从中选择技术经济指标优越的方案。
方案Ⅰ(推荐方案):河床一次断流,引水隧洞枯水期导流方式。导流标准:选用5年一遇洪水重现期(全年),相应导流流量为Q=60m3/s。
引水隧洞导流:在河床中开挖隧洞,在基坑上下游修建围堰,河水经有隧洞下泄。一般山区河流,河谷狭窄,两岸地形陡峭,岩基坚实,采用隧洞导流较为普遍。
方案Ⅱ(备用方案):河床一次断流,坝下涵管导流方式。导流标准:选用5年一遇洪水重现期(枯水期),相应导流流量为Q=100m3/s;度汛标准选用10年一遇洪水重现期(汛期),相应流量为Q=60m3/s。
经对比分析选择方案Ⅱ,明渠导流。
2 厂房导流方式
厂房导流根据岸坡地形、地质条件以及尾水渠等建筑物的布置方式采用全年导流方式。
3 导流规划
①枢纽导流规划
根据首部枢纽建筑物布置特点,推荐方案主体工程施工分二阶段进行,施工期共经历两个汛期。
首部枢纽各导流方案特性比较表 方案Ⅰ 方案II 序单(推荐方案) (备用方案) 项目名称 号 位 (引水隧洞枯(枯水期明渠导流水期导流) 方案) 一 导流明渠
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流量 明渠底宽 渠底坡度 明渠边坡坡比 糙率(浆砌石面层) 渠道水深 流速 渠道防渗 上游围堰 高度 顶宽 上/下游坡比 围堰防渗 基础防渗 下游围堰 高度 顶宽 围堰防渗 基础防渗 m3/s m 486 16 0.003 1:1.5 0.032 684 (汛期) 9 0.003 1:1.5 0.03 4.8 4.35 彩条布 5 6 1:2.0/1:1.5 粘土+彩条布 粘土+彩条布 5 6 粘土+彩条布 粘土+彩条布 二 三 m 5.8 m/s 4.99 彩条布 m 6.7 m 7.0 1:2.0/1:1.5 粘土+彩条布 粘土+彩条布 m 10.0 m 11.0 粘土+彩条布 粘土+彩条布 第一阶段:基坑在上、下游横向围堰和纵向围堰围护下,河水由左岸导流明渠通过,进行泄洪闸、冲砂泄洪闸坝段、消力池、护坦、纵向导墙、左岸浆砌石副坝及电站进水口的施工。导流采用全年导流方式,导流流量为Q=60m3/s。
第二阶段:导流明渠封堵,河水由完建的泄洪闸、冲砂泄洪闸渲泄,施工左岸副坝未完建部分等。
(四)导流建筑物设计
首部枢纽导流建筑物布置与泄洪闸﹑冲砂泄洪闸相结合,导流建筑物包括导流明渠、上、下游横向围堰。厂房导流建筑物包括厂房岸边围堰。
1首部枢纽导流建筑物
导流建筑物包括导流明渠、上游横向围堰、下游横向围堰。
导流明渠在布置时尽量顺直,渠道断面沿程不变,假定明渠为均匀恒定流。相关计算公式如下,公式见?水工设计手册?第一册(由华东水利学院编写):
Q?ACRi
C?1nR61
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A=(b+my)y R= A /X b?2y(1?m2?m)
χ?b?1?m2y
式中:Q——流量,m3/s;
A——过水断面面积,m2; C——谢才系数,m1/2/s; R——水力半径,m; i——渠道坡度;i=0.3% m——边坡系数;m =1.5 b——渠道底宽,m;b=16 m y——水深,m; χ——湿周。
渠底与边坡采用干砌石护坡,水泥浆灌缝,水泥砂浆勾缝,粗糙系数取0.032,初选三个边坡系数1、1.25、1.5分别计算水力最佳断面各水力要素,计算结果见表
不同边坡系数水力最佳断面计算表 渠道坡流量(m3/s) 边坡系数 糙率 h(m) b(m) v( mmmm/s)度 486 486 486 0.003 0.003 0.003 1.50 1.25 1.00 0.032 7.48 4.53 0.032 7.7 5.4 4.13 4.2 4.27 0.032 7.89 6.54 按所选边坡系数m=1.5时计算实用经济断面,以便根据枢纽地质、地形条件进行选择,计算结果见表。表中α为经济实用断面过水面积与水力最佳断面过水面积的比值,h/hm 与b/h可对应α查表求得。
m=1.5时的一组实用经济断面计算表 α h/hm b/h h(m) b(m) v(m/s) R(m) 1 1.01 1.02 1.03 1.04 1 0.823 0.761 0.717 0.683 0.606 1.642 2.211 2.717 3.198 7.48 6.16 5.69 5.36 5.11 4.53 10.11 12.58 14.56 16.34 4.13 4.09 4.05 4.01 3.97 3.74 3.68 3.63 3.58 3.53 根据以上计算数据及水力学有关文献资料,导流明渠的不冲流速可以按4m/s控制,故从边坡系数1.5的计算结果选择,初选渠底宽16m进行各
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