水库枢纽设计及坝坡稳定分析毕业设计.doc

本科毕业设计 水库枢纽设计及坝破稳定分析 水库枢纽设计及坝坡稳定分析专业： 学生： 指导老师：摘 要： 水库是向家坝灌区规划的南总干渠新建囤蓄水库，位于长江右岸一级支流长宁河左岸碧玉溪下游，四川省宜宾市长宁县长宁镇境内。本次设计内容包括：1确定工程等别及建筑物级别；2挡水建筑物：选择比较上中下游坝址、布置挡水建筑物、设计大坝剖面尺寸、设计挡水建筑物细部构造；3渗流分析：选定典型剖面、计算正常运行情况的渗流情况，校核工况下的渗流分析；4稳定计算：选定稳定计算的计算方法、选定计算典型剖面、计算正常运行的稳定安全系数、分析拟定坝坡的合理性；5泄水建筑物设计；6放空排沙洞设计；7引水建筑物设计。关键词： 坝体设计 渗流 稳定 reservoirs hub design and slope stability for analysisMajor:Hydraulic and hydroelectric engineeringStudent: Instructor:Abstract： reservoirs is the main canal New South hoard water reservoirs of the Xiangjiaba reservoir irrigation area, is located in the Yangtze river right bank the Changning river of 1 tributary on the left bank water of yuxi downstream, in the town of Changning,Changning county, yibin city, Sichuan province.This design includs：1 The determination of the gender of the engineering and building level.2 The designing of water retaining structures:the choosing and comparing of the dam on higher,middle and lower reaches,the decorating of the water retaining structures,the designing of the size of the section in the dam and the designing of the detail structures in the water retaining structure.3 Dams foundation treatments:choosing how to treat the dam foundation and the bultments excavating.4 Seepage analysis:choosing typical section,seepage analysis at normal operation and seepage analysis at checking condition.5 The designing of the outlet structure.6 The designing of the evaction and desilting hole.7 The designing of the water diversion structure.Keywords: Dam design;Seepage;Stability; Settlement目录1 基本资料41.1 地理位置51.2 水库基本参数51.3 水文、气象、泥沙资料51.3.1 气象51.3.2 径流61.3.3 洪水81.3.4 泥沙情况91.4 工程地质101.4.1 区域地质101.4.2 水库区主要工程地质问题111.4.3 坝址比较及推荐意见111.4.4 渠道主要工程地质问题及评价121.4.5 本工程区岩、土体物理力学参数建议值121.4.6 天然建筑材料122.防洪调度132.1 基本资料132.2 防洪标准的确定152.3 洪水调度方式162.4 调洪基本原理172.5.1 水库水量平衡方程172.5.2 水库蓄泄方程或水库蓄泻曲线172.5 洪水调节计算成果173 坝址、坝型的选择193.1 主坝坝址选择193.1.1坝址方案拟定193.1.2 上、下坝址枢纽布置比较213.1.3 坝址选定214 工程等级及建筑物级别215 主体坝型设计225.1 坝顶高程225.2 坝体断面设计245.2.1泥岩心墙石渣坝245.2.2溢洪道245.2.3放空洞255.2.4取水隧洞255.3 基础处理及防渗设计266 大坝计算与分析266.1渗流计算266.1 .1计算断面266.1.2计算参数266.1.3 水位组合情况及计算工况276.1.4 计算方法及程序276.1.5 渗流计算模型及边界条件286.1.6 渗流软件分析图296.2 稳定计算366.2.1计算参数366.2.2软件分析结果376.2.3稳定结果总结427 泄洪和取水建筑物设计437.1溢洪道布置437.2 底流消能段水力计算457.3取水洞布置467.4取水洞水力设计467.5 取水洞建筑物结构设计478施工组织设计478.1 478.2 488.3 48参考文献49致 谢501 基本资料 水库工程的任务是灌溉及城乡生活供水，结合防洪。 左干渠渠首设计引用流量为1.5m3/s，分有马鞍斗渠、谢家斗渠和开佛斗渠，控灌面积为3.96万亩。 右干渠渠首设计引用流量0.1m3/s，控灌面积0.24万亩。库区控灌面积1.45万亩，需设置抽水泵站提水灌溉。库区左岸提灌站布置在大坝上游1.66km处的鱼塘湾（称鱼塘湾提灌站），控灌面积0.75万亩，泵站设计引用流量为0.30m3/s；库区右岸提灌站布置在大坝上游1.8km处的陶家湾（称陶家湾提灌站），控灌面积0.70万亩，泵站设计引用流量为0.25m3/s。 根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）规定，本工程水库枢纽为等工程，工程规模为中型，主要建筑物的级别为3级，包括风化泥岩心墙坝（主坝）、M10浆砌条石重力坝（副坝）、开敞式溢洪道、取水洞、放空洞等，次要建筑物为4级。根据灌溉与排水工程设计规范（GB50288-99）的相关规定，渠系工程主要建筑物应为5级；次要建筑物和临时性建筑物为5级。根据泵站设计规范（GB/T 50265-97）的规定， 水库左、右岸提灌站等别为等，工程规模为小（1）型、建筑物级别为4级。工程区内50年超越概率10%地震动峰值加速度为65cm/sec2，对应地震基本烈度为度。根据水工建筑物抗震设计规范，本工程抗震设防类别为丙类，设计烈度为度，可不进行抗震计算。1.1 地理位置 长宁河为长江一级支流，发源于兴文县毓秀苗族乡，经珙县、至硐底折向东，入长宁，向北流至江安县汇入长江。全流域控制集雨面积2060km2，河道全长123km，河道平均比降9.5。碧玉溪河为长宁河左岸一级支流，发源于井江坳海拔高程约520m的龙洞碥，于长宁县城汇入长宁河。河道全长18.8km，河道平均比降7.24。流域控制集雨面积40.1km2。流域地势西高东低，海拔高程260330m，属深丘过渡至浅丘地带，形状多系低矮孤丘。拟建 水库坝址位于碧玉溪河上之长宁县长宁镇白合村三社，距长宁县城约1.5km，上坝址位于白鹤沱河段，河长13.9km，河道平均比降7.50，控制集水面积32.3km2。下坝址（推荐坝址）位于老鹰岩河段（即新桥下游约200m处），下坝址以上河长14.8km，河道平均比降7.47，控制集水面积34.4km2。占碧玉溪河全流域控制集雨面积的85.8%。坝址地理坐标：东经1045354，北纬283538。碧玉溪河流域内上游支流龙洞碥河上已建有土地坡水库，其控制集雨面积3.50km2，总库容104万m3，有效库容55.3万m3。李端河已建有龙门桥水库，其集雨面积为5.38km2，总库容为121万m3，有效库容51.0万m3。1.2 水库基本参数 水库位于磁灶镇 村。拦截九十九溪干流下灶溪支流上的福埔山麓的官前溪。1958年12月动工兴建，翌年3月竣工。集雨面积9.48平方公里，总库容468万立方米，其中兴利库容269.7万立方米。坝顶高程33.5米，坝高13米，坝顶长度207米，坝顶宽5.5米。副坝坝高8.5米，坝顶长1.83米，坝顶宽6.0米。 1979年10月1981年6月进行保坝，设计防洪标准为50年一遇，24小时雨量315毫米，洪水总量271万立方米，洪峰流量137秒立方米，校核标准500年一遇，24小时雨量450毫米，洪水总量400万立方米，洪峰流量312秒立方米，防洪库容166.8万立方米，死库容31.5万立方米。1.3 水文、气象、泥沙资料1.3.1 气象 水库地处长宁河流域，该流域属盆地亚热带湿润季风气候区，具有冬暖夏热，夏无酷暑，气候终年温暖，雨量充沛，蒸发量大，无霜期长，四季分明，雨热同季的特点。流域内常出现，冬干春旱、夏旱和伏旱、洪涝等自然灾害。长宁河流域内降雨量丰沛，年降雨量9731757mm，自上游至下游呈递减趋势。根据流域内龙头水位站、兴文县气象站、长宁县气象站及江安县气象站四站至2010年的降雨量资料统计分析，多年平均降雨量：龙头站1221.2mm、兴文站1142.3mm、长宁站1066.2mm、江安站1096.7mm。其中59月为雨季，降雨量约点全年雨量的80%左右，大暴雨多发生在7、8两月。根据流域内各气象站资料统计：兴文县最大一日降雨量为172.1mm（1979年8月3日），龙头站最大一日降雨量为160.1mm（1979年8月2日），长宁站最大一日降雨量为229.4mm（1980年7月30日），龙头水位站多年平均最大24小时暴雨值为115.8mm。根据工程区附近代表气象特性的长宁县气象站（19702010年）资料统计，区内多年平均气温18.3，极端最高气温41.3（2006年8月12日），极端最低气温-2.0（1991年12月28日），多年平均降雨量1053.7mm，最大年降雨量1519.7mm（1979年），最小年降雨量为787.7mm（1972年）。多年平均蒸发量1111.7mm，多年平均无霜期363天，年平均日照1042.6h，多年平均相对湿度83%。最大风速17.0m/s（1971年5月2日），相应风向NNE。多年平均风速0.7m/s，相应风向NW。多年平均最大风速7.3m/s。降雨在年内分配很不均匀，雨量集中于汛期，59月降雨量占年雨量的72.7%，而68月三个月降雨量占年雨量的50.9%，春灌期的35月份占20.2%，而122月枯水期仅占6.93%。干旱类别多且发生频繁。长宁县是一个干旱频繁的多发区，冬干春旱、夏旱和伏旱是 水库灌区常遇到的干旱类型，春旱频率在55%、伏旱出现频率在50%，长宁县降雨无论是年际、年内、时间、空间的分配都表现出不均匀性的特征，因此造成长宁县干旱类别多，且发生频繁，各类干旱在年际间均有不同程度的发生，并有连续出现初夏旱或夏伏旱等持续时间长的连旱特点。如1952年、1959年、1972年、1994年、2006年遭春旱并继以夏旱和伏旱。特别是1994年遭特大干旱，夏伏旱持续长达145天；2006年从3月9月上旬，遭遇持续的春旱和夏旱连伏旱，旱旱相连，干旱的另一特点连年发生，如19581960年连续3年、19711972年连续2年、19771978年连续2年、19931994年连续2年、20092010年连续2年。1.3.2 径流区内径流为降水补给型，年内径流时空分布与降水情势基本一致。径流年际变化大，同时受降水因素影响，径流年内分布不均，以汛期径流为主，枯期径流仅占年均径流总量的20%以下。受降水、蒸发等气候因素影响， 水库坝址多年平均流量为0.776m3/s，年径流总量2446.1万m3。由于 水库位于长宁河一级支流碧玉溪河下游，流域无实测径流资料，本次径流计算只能间接推求。结合水库所在位置和水文气象特性分析， 水库集雨面积与各参证站有一定差异，其降水也具有差异，因此以插补延长后的叙永站和龙头站为依据站，采用面积比加降雨量修正的方法，移用两参证站的年径流计算成果。并进行比较分析后，推荐采用以系列长，精度较高的叙永站为依据站的年径流成果。叙永站历年各时段设计径流成果表见表1-2-1。叙永站设计径流成果表表1-2-1时 段均值Q（m3/s）径流深H（mm）CvCs/Cv各频率设计值Qp（m3/s）p=5%p=25%p=50%p=75%p=95%年(54月)25.2838.300.26236.929.324.620.515.5枯期(123月)15.3168.730.38225.918.714.611.17.15 水库本阶段拟定了两个坝址，上、下坝址控制集雨面积分别为： 32.3km2、34.4km2， 水库坝址以上面雨量为1006mm；而永宁河叙永站以上流域多年平均年降雨量，为1186mm；经面积比加降雨量修正，得到 水库设计年径流成果见表1-2-2。 水库各坝址设计径流计算成果表表1-2-2设计断面时 段均值Q(m3/s)径流量W(万m3)径流深H(mm)各频率设计值Qp（m3/s）p=5%p=25%p=50%p=75%p=95%上坝址年(54月)0.7282295.8711.071.070.8470.7110.5920.448枯期(123月)0.442462.1143.120.7490.5400.4220.3210.207下坝址(推荐坝址)年(54月)0.7762446.1711.071.140.9020.7570.6310.477枯期(123月)0.471492.4143.120.7970.5760.4490.3420.220根据设计规划及水利计算要求，进行系列年旬操作。 水库坝址设计年径流的年内分配成果见表1-2-3。 水库水库设计年径流的年内分配表表1-2-3时段五月六月七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月四月年12-3月平均流量（m3/s）0.9851.2591.3241.0000.8060.7760.6060.4740.4490.4800.4800.6310.7760.471径流量（万m3）263.8326.3354.5267.9209.0207.7157.2127.0120.4116.2128.6163.62446.1492.3占全年水量（%）10.813.314.511.08.58.56.45.24.94.75.36.7100.020.1由于 水库流域内，上游有两个小型水库，流域面积共8.88km2，因此， 水库坝址处的实际来水为两个小型水库下泄水量加上两小库至 水库坝址区间的来水以及灌溉回归水。 水库坝址处实际径流量组成及月内分配详见表1-2-4。 水库坝址处实际径流量组成及年内逐月分配表表1-2-4 单位：万m3项 目五月六月七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月四月年12-3月上游水库下泄水量4.929.430.722.920.617.319.813.212.316.811.723.1222.753.7区间来水量195.9242.9263.3198.9155.4154.8117.194.289.286.195.4121.51814.7365.2上游水库灌溉回归水量18.610.33.93.96.31.91.50.20.64.53.31.155.98.5 水库坝址实际来水量(万m3)219.3282.6298.0225.7182.3174.0138.3107.6102.1107.3110.3145.72093.3427.4流量(m3/s)0.819 1.090 1.113 0.843 0.703 0.650 0.534 0.402 0.381 0.444 0.412 0.562 0.664 0.409 根据灌区的自然地理概况及水文气象特点，灌区径流以 水库的径流深成果计算。 水库灌区幅员面积77.3km2，径流深711.07mm，年径流量5496.6万m3。1.3.3 洪水1 暴雨洪水特性设计流域地处亚热带湿润性气候区，夏季受来自太平洋的暖气携带大量的水汽影响，常有大雨或暴雨发生，因此流域洪水主要由暴雨形成，雨洪关系密切。水库控制流域面积较小，一般暴雨都能笼罩整个控制流域。大洪水多发生在69月，多为单峰洪水，由于流域面积小，河道流程短，坡降较大，具有明显的陡涨陡落、峰型尖瘦、历时较短的特点。年最大洪水过程一般持续0.51.0天，洪水的大小及过程与暴雨的大小及过程密切相关。2 设计洪水计算水库流域内无实测水文资料，对坝址上下游河段进行了洪水调查工作。由于坝址上、下游河道居民分布分散且住于山坡上，访问到的当地居民均是在较高处或洪水后看到河里涨水了，对洪水位置及发生年份均印象不深刻，洪痕点较少，精度较差，未进行推流和重现期的论证。其设计洪水根据设计暴雨资料推算。 水库拟定了两个坝址，其中，下坝址控制流域面积34.4km2，上坝址控制流域面积32.3km2，因此，本次需计算下坝址和上坝址的设计洪水。 水库具有防洪任务，防洪对象为长宁县县城，需对长宁县县城断面的设计洪水进行计算。碧玉溪河长宁县县城断面现状行洪能力10年一遇，长宁县城城区防洪标准为20年一遇洪水。为计算 水库防洪调度能力，提高县城防洪能力，亦计算长宁县城城区30年一遇洪水。由于 水库库区回水将回到上游两支沟内，因此对上游两支沟均进行设计洪水计算。 水库总库容1134万m3，推荐坝型为泥岩心墙石渣坝，工程属等中型工程，据设计规范规定， 水库设计洪水重现期50年一遇，校核洪水重现期1000年一遇。设计流域地处亚热带湿润性气候区，夏季受来自太平洋的暖气携带大量的水汽影响，常有大雨或暴雨发生，因此流域洪水主要由暴雨形成，雨洪关系密切。水库控制流域面积较小，一般暴雨都能笼罩整个控制流域。大洪水多发生在69月，多为单峰洪水，由于流域面积小，河道流程短，坡降较大，具有明显的陡涨陡落、峰型尖瘦、历时较短的特点。年最大洪水过程一般持续0.51.0天，洪水的大小及过程与暴雨的大小及过程密切相关。水库流域内无实测水文资料，对坝址上下游河段进行了洪水调查工作。由于坝址上、下游河道居民分布分散且住于山坡上，访问到的当地居民均是在较高处或洪水后看到河里涨水了，对洪水位置及发生年份均印象不深刻，洪痕点较少，精度较差，未进行推流和重现期的论证。其设计洪水根据设计暴雨资料推算。 水库拟定了两个坝址，其中，下坝址控制流域面积34.4km2，上坝址控制流域面积32.3km2，因此，本次需计算下坝址和上坝址的设计洪水。 水库具有防洪任务，防洪对象为长宁县县城，需对长宁县县城断面的设计洪水进行计算。碧玉溪河长宁县县城断面现状行洪能力10年一遇，长宁县城城区防洪标准为20年一遇洪水。为计算 水库防洪调度能力，提高县城防洪能力，亦计算长宁县城城区30年一遇洪水。由于 水库库区回水将回到上游两支沟内，因此对上游两支沟均进行设计洪水计算。 水库总库容1134万m3，推荐坝型为泥岩心墙石渣坝，工程属等中型工程，据设计规范规定， 水库设计洪水重现期50年一遇，校核洪水重现期1000年一遇。1.3.4 泥沙情况长宁河流域没有开展泥沙测验工作，临近流域有实测长系列泥沙资料的水文站为永宁河的叙永水文站，经分析研究，确定以永宁河叙永水文站作为 水库泥沙分析计算的依据站。永宁河歇滩子水文站为叙永水文站的前身，歇滩子水文站建于1956年12月，控制集雨面积1132km2，从1963年开始进行泥沙观测，于1974年1月上迁10km，更名为叙永水文站。从1974年观测泥沙至今，该站控制集雨面积为948km2。泥沙计算时，采用了1963年至2010年共48年的实测资料。其中，1963年至1973年为歇滩子水文站的实测资料，使用时，用面积比（K=F叙/F歇=0.837）进行了修正。根据叙永水文站48年的泥沙资料得出，计算得叙永水文站多年平均悬移质沙量为56.72万t，叙永站水沙特征值表见表。叙永水文站水沙特征值表表1-3-1项 目数 量单 位备 注多年平均流量25.1m3/s多年平均悬沙输沙量56.72万t多年平均悬沙输沙率17.98kg/s多年平均含沙量0.72kg/m3多年平均汛期流量33.3m3/s5-10月多年平均汛期输沙量52.68万t5-10月多年平均汛期输沙率33.14kg/s5-10月多年平均汛期含沙量1.0kg/m35-10月 水库坝址处集雨面积34.4km2，按面积比将叙永站的悬移质沙量移用到本水库，计算得出 水库坝址处多年平均入库悬沙量为2.06万t。另根据四川省水文手册上的多年平均悬移质输沙模数等值线图查得， 水库所在位置的宜宾长宁县的输沙模数为600吨/km2年。 水库坝址处集雨面积34.4km2，计算得 水库的入库悬沙量为2.06万t，与上述采用叙永站资料计算的成果一致。因此，采用叙永站实测泥沙资料计算的成果是合理的。坝址处多年平均各月输沙量及含沙量见表。 水库多年平均各月输沙量及含沙量表表1-3-2项 目123456789101112年流量（kg/m3）0.4540.4830.4890.6270.9841.261.310.9880.7960.7720.5990.4720.77输沙量（万t）0.010.010.010.100.110.360.870.450.080.020.030.012.06含沙量（kg/m3）0.040.050.020.590.461.122.481.710.410.090.200.060.85沙量占的比重(%)0.480.480.484.855.3317.542.221.843.880.971.450.48100由上表可以看出，泥沙主要集中在汛期6-8月，其输沙量为1.68万t，占全年沙量的81.6%。7月沙量最大，为0.87万t，占全年沙量的42.2%，7月份平均含沙量最大，为2.48kg/m3，8月份次之，为1.71kg/m3。 水库水沙特征值表表1-3-3项 目数 量单 位备 注多年平均流量0.776m3/s多年平均悬沙输沙量2.06万t多年平均悬沙输沙率0.65kg/s多年平均含沙量0.85kg/m3多年平均汛期流量1.08m3/s5-10月多年平均汛期输沙量1.89万t5-10月多年平均汛期输沙率1.19kg/s5-10月多年平均汛期含沙量1.10kg/m35-10月1.4 工程地质1.4.1 区域地质工程场地在大地构造上位于龙门山大巴山前陆逆冲楔内。综合研究结果表明，区域范围内的迭部舟曲断裂、哈南稻畦子毛坡里断裂带和塔藏断裂等均表现为左旋剪切运动为主；岷江断裂、虎牙断裂和龙门山构造带主要表现为走滑挤压冲断性质，这些断裂均具有比较明显的晚更新世全新世活动性，存在晚第四纪以来活动的地质地貌及地震活动证据，具有发生7级左右地震的潜在地震能力，将不同程度地对本工程场地的地震安全性产生影响。区内其余断裂规模较小或活动性较弱，对工程场地的影响较小。据广元市朝天区双峡湖水库工程场地地震安全性评价报告，工程场地50年超越概率10%的基岩水平峰值加速度为116cm/s2，对应的地震烈度为度，区域构造稳定性较差。1.4.2 水库区主要工程地质问题（1）水库区由小峡、大峡和罐罐窑沟三条支沟组成。库盆岩体为志留系中统罗惹坪群砂质页岩和页岩，局部夹砂岩和灰岩薄层，岩层走向与库岸斜交或直交，地质构造主要表现为小褶皱。（2）上坝址库盆封闭条件较好，不存在渗漏问题；下坝址虽在库首左、右库岸均有单薄分水岭分布，但通过分析，水库蓄水后沿单薄分水岭向邻谷产生渗漏的可能性不大。（3）库岸边坡主要为岩质边坡，属层状横向或斜向结构，整体稳定性较好；小峡库尾左岸分布的月田坝滑坡，天然和度地震条件下处于稳定状态，正常蓄水和骤降条件下不稳定，其失稳方式将以缓慢、渐变式的坍滑为主，对大坝安全不会产生大的危害，滑坡附近无民房建筑物分布。（4）库区推移质较少，除库尾月田坝滑坡外，无其它固体迳流物质来源。而月田坝滑坡体积较小，即使全部淤积在库内，也仅占于死库容的4.2%。（5）水库不存在浸没问题。产生水库诱发地震的可能性很小。1.4.3 坝址比较及推荐意见（1）坝址区位于小峡与大峡汇口下游长约1.5km河段，上坝址为峡谷河段，下坝址为宽谷河段。河床及级阶地覆盖层为Q4al+pl，由粘土和卵砾石土组成，厚度211m；基岩主要为S2lr层砂质页岩和S2lr层页岩，风化岩体以中等透水性为主，新鲜岩体透水性微弱。构造形迹主要表现为一系列呈NEE向排列的褶皱，岩层走向与河流近于直交。（2）本阶段设计拟定的上、下两比较坝址相距约400m。两坝址均具修建当地材料坝（心墙堆石坝）的地质条件，不存在建坝成库的地质制约因素。相对而言，上坝址在地形、坝基覆盖层分布及厚度、坝基岩体及强风化带厚度、地质构造和坝基透水岩体分布等方面，要优于下坝址。因此，地质上建议本阶段以上坝址作为推荐坝址。（3）推荐的上坝址建议选择当地材料坝为宜。坝肩边坡总体稳定性较好，坝肩开挖临空后可能会影响到上部岩体的稳定性，建议对开挖临空面采取必要的支护处理措施。心墙建议以弱风化岩体作为建基面，并进行固结灌浆处理；坝壳可以强风化下部岩体作为建基面。坝基不存在深层抗滑稳定问题。坝基、坝肩均存在渗漏问题，建议进行帷幕防渗处理，防渗深度应深入相对隔水岩体中不小于5m。（4）溢洪道控制段建基面为弱风化岩体，完整性差，建议固结灌浆处理；溢洪道开挖边坡应结合大坝左坝肩开挖边坡进行护坡处理，并分级设置马道；消能段建基面为强弱风化页岩，抗冲刷能力差，应采取防冲衬砌处理措施。（5）放空洞进出口洞脸边坡应采取支护处理措施。洞身段类围岩以新鲜砂质页岩为主，埋深较大，成洞条件相对较好，不存在大的坍塌，建议全断面衬砌处理；类围岩以埋深较大的新鲜页岩为主，类围岩为埋深浅的风化岩体，成洞条件相对较差，建议加强临时支护，并及时衬砌成洞。（6）取水口地基为强风化砂质页岩，较破碎，属CV类，如作为地基持力层，建议进行固结灌浆处理，提高其完整性和承载能力。1.4.4 渠道主要工程地质问题及评价（1）从干渠通过区地质条件来看，渠线选择在潜溪河左岸还是右岸，地质上无明显制约因素，设计通过综合比较后选择干渠从潜溪河右岸通过。并在潜溪河右岸拟定了引和引两条干渠渠线进行比较，两渠线相距较近，地质条件相当，主要差别在渠系建筑物的布置上，通过技术经济综合比较后，选择引线作为本阶段推荐渠线，在地质上是可行的。（2）选定的干渠引线总长18.49km。其中隧洞（包括大坟垭取水隧洞）18座，累计长度15.98km，占渠线总长的86.4%；倒虹管共4座，累计长度0.82km，占渠线总长的4.4%；明渠累计长度1.69km，占渠线总长的9.1%。隧洞以、类围岩为主，稳定性差，易产生坍塌、脱层等现象，施工中应及时支护处理并衬砌成洞。吴家隧洞山体高大宽厚，并发育F1F4断层，地下水活动较强烈，页岩挤压错动变形严重，开挖后可能存在较大范围坍塌和涌水等现象，施工中应预以注意，并采取相应的工程处理措施。各倒虹管跨潜溪河左岸冲沟，沟底及岸边台地覆盖薄层坡洪积块碎石土，岩层走向与管线直交或斜交，两岸边坡总体稳定性较好。各管墩基础建议以强风化岩体作为持力层，进、出口墩基适当深埋。明渠类型以填方或半挖半填为主，建议全断面衬砌处理。跨沟填方渠段应设山溪涵洞疏排汛期洪水。（3）各供水管道引用流量和直径均较小，可以覆盖层或强风化岩体作为管墩地基。1.4.5 本工程区岩、土体物理力学参数建议值本工程坝址区岩、土体物理力学参数建议值见表1-4-1、引水线路地下洞室围岩分类建议数据见表1-4-2。引水线路倒虹管、渠道等建筑物地基岩体为S2lr页岩，与坝址区相同，其物理力学参数见表1-4-1。Q4dl+pl块碎石土密度1.8g/cm3，=2528，C=0，变形模量Eo=20MPa，允许承载能力R=0.30.4MPa，开挖坡比1:1.25；Q4al砂卵砾石密度2.1g/cm3，=3235，C=0，变形模量Eo=40MPa，允许承载能力R=0.40.5MPa，开挖坡比1:1.25。明渠位于强风化页岩中，稳定渠坡比建议值为1:1.25。1.4.6 天然建筑材料（1）庙坪土料场储量9.22104m3。如作围堰防渗土料使用，主要试验指标中除天然含水量和塑性指数略偏高外，其余指标基本符合质量技术要求。采运条件较好，但占用耕地。（2）本阶段在潜溪河、嘉陵江及安乐河上调查的九个天然砂砾石料场，粗细骨料质量都比较差。杨家湾人工骨料场储量100.09104m3，岩性为二迭系下统（P1）厚层状灰黑色灰岩，质地坚硬。该料场可作为人工骨料料源。鉴于本工程枢纽区及引水线路区所需骨料用量都不大，设计通过比较后拟采用外购骨料，外购地点位于嘉陵江左岸朝天区上游约2km处（安乐河口对面）的采砂筛分场，至大坝运距30km。（3）大园包石碴料场储量426.66104m3，运距较近，开采方便，建议作为筑坝石碴料的首选料场。大峡石碴料场储量124.66104m3，建议作为筑坝石碴料备用料场。2.防洪调度2.1 基本资料 水库水能特征值见表水能特征值表表2-1项 目单 位数 量备 注校核洪水位m325.97校核洪水入库洪峰流量m3/s493P=0.1%校核洪水最大下泄流量m3/s338总库容万m31134设计洪水位m324.95设计洪水入库洪峰流量m3/s275P=2%设计洪水最大下泄流量m3/s275正常蓄水位m325.00正常蓄水位库容万m31025死水位m305.00死库容万m3133兴利库容万m3892 左干渠渠首设计流量m3/s1.50灌溉面积万亩3.96水库水位库容曲线图见下。图2-1 水库水位、库容曲线采用手册中推荐的概化模型计算设计洪水过程线。根据设计流域所在地区及暴雨洪水特性，分析选定采用的概化过程线模型， 水库推荐坝址设计及校核洪水过程成果见表2-5-5。 水库设计洪水过程线成果表表2-2序号p=0.1%p=2%p=3.3%时程流量时程流量时程流量（h）（m3/s）（h）（m3/s）（h）（m3/s）100000020.87124.60.96113.70.9871231.13349.31.24927.51.28323.941.56998.51.729551.77747.852.0041972.211102.2795.762.442962.691652.76414472.8763943.172203.25819183.1374683.4592613.55422793.4864933.8432753.949239104.274684.7082614.837227115.2283945.7642205.923191126.7972967.4941657.7144139.32419710.2811010.56295.71415.68598.517.2935517.76947.81522.65749.324.97927.525.66623.91627.88524.630.74313.731.589121733.985037.468038.4990洪量(万m3)1559.5959.4857.9 水库上游碧玉溪河流域内上游支流龙洞碥河上已建有土地坡水库，其控制集雨面积3.50km2，总库容104万m3，有效库容55.3万m3。李端河已建有龙门桥水库，其集雨面积为5.38km2，总库容为121万m3，有效库容51.0万m3。对 水库的洪水具有一定的削峰作用，但由于两个水库的设计、校核洪水标准，低于 水库防洪标准，因而不考虑上游两小（一）型水库对 水库坝址的设计、校核洪水影响。2.2 防洪标准的确定根据工程各类建筑物级别，按防洪标准（GB50201-1994）、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）。主要建筑物级别及设计标准见表5-1-8。主要建筑物级别及设计标准表2-3建 筑 物溢洪道当地材料坝土重力坝取水、放空洞库区泵站建筑物级别33334正常运用洪水重现期（年）5050505020非常运用洪水重现期（年）10001000500100050消能防冲洪水重现期（年）30安全超高正常运用（m）泄洪时挡水时0.70.40.40.30.70.4非常运用（m）泄洪时挡水时0.40.30.30.20.50.3抗滑稳定安全系数(坝体或坝坡)基本组合1.08（岩基）/3.01.31.05/3.01.05/3.0特殊组合1.03（岩基）/2.51.21.0/2.51.00/2.5特殊组合1.0（岩基）/2.31.151.0/2.31.00/2.3抗震设防烈度62.3 洪水调度方式 水库的主要任务之一是防洪，水库防洪目标是将坝址处30年一遇洪峰流量削减为10年一遇，以提高下游长宁县城碧玉溪河段的防洪能力。 水库坝址以下到长宁县城区间集水面积5.7km2，仅占长宁县城碧玉溪汇口集水面积的14%，坝址集水面积占长宁县城碧玉溪汇口集水面积的绝大部分，为86%。因此，要使长宁县城防洪能力提高到30年一遇洪水，主要考虑 水库发生同频率（30年一遇）洪水（洪峰流量239m3/s），区间发生相应洪水（洪峰流量19m3/s），长宁县城过流能力174m3/s， 水库安全下泄流量为155m3/s。综上， 水库防洪调度运用方式拟定为固定泄量方式。以长宁县城断面10年一遇洪峰流量174m3/s控制，扣除区间相应洪水（P=3.33%）得出允许 水库安全下泄流量为155m3/s，进行水库调洪，计算发生30年一遇洪水要求水库的防洪库容为78万m3。 水库汛期限制水位324m，相应水库库容941万m3，防洪库容78万m3，防洪高水位下库容1018万m3，防洪高水位为324.91m。防洪高水位接近正常蓄水位325m。 水库属等工程，工程规模为中型。枢纽设计洪水标准为50年一遇，洪峰流量为275m3/s；校核洪水标准为1000年一遇，洪峰流量为493m3/s。经调洪计算水库设计洪水位为324.95m，最大泄量275m3/s；水库校核洪水位为325.97m，最大泄量338m3/s。2.4 调洪基本原理水库调洪是在水量平衡方程和动力平衡方程(即圣维南方程组的连续方程和运动方程)的支配下进行的。水量平衡用水库水量平衡方程表示，动力平衡可用水库蓄泻方程(或蓄泻曲线)来表示。调洪计算就是从起调开始，逐段连续的求解这两个方程。2.5.1 水库水量平衡方程在某一时段Dt内，入库水量减去出库水量，应等于该时段内水库增加或减少的蓄水量。水库平衡方程为 (2-1)式中：Q1、Q2-时段Dt始、末的入库流量，m3/s；q1、q2-时段Dt始、末的出库流量，m3/s；V1、V2-时段Dt始、末的水库蓄水量，m3；Dt-计算时段，s，其长短的选择，应以能较准备地反映洪水过程线的形状为原则。陡涨陡落的，Dt取短些；反之，取长些。2.5.2 水库蓄泄方程或水库蓄泻曲线水库通过溢洪道泄洪，其泄流量大小，在溢洪道型式、尺寸一定的情况下，取决于堰顶水头H，即。对于无闸获闸门全开的表面式溢洪道，下泄流量可按堰流公式计算；深水式泄洪孔的下泄流量可按有压管流公式计算。当水库内水面坡降较小，可视为静水面时，其泄流水头H只是库中蓄水量V的函数，即，故下泄成为蓄水量q的函数，即 (2-2)或 (2-3)式(2-3)是假设库水面为水平时的水库泄流方程。该曲线由静库容曲线和泄流计算公式综合而成。对于狭长的河川使水库，在通过洪水流量时，由于回水的影响，水面常呈现明显的坡降。在这种情况下，按静库容曲线进行调洪计算常带来较大的误差，因此为了满足成果精度要求，必须采用动库容进行调洪计算。2.5 洪水调节计算成果根据上述调洪原则，对坝址设计洪水和校核标准洪水分别进行了洪水调节计算，本次调洪计算采用软件计算，该软件计算的主要原理是半图解法。图2-2 设计洪水位调洪过程图2-3 校核洪水位调洪过程3 坝址、坝型的选择3.1 主坝坝址选择3.1.1坝址方案拟定根据 水库所在的碧玉溪河下游的地形条件，结合现场踏勘情况和项建阶段推荐的下坝址。在芭蕉湾及以上河段，“V”型河谷狭窄，库盆小，选择坝址建库不能满足水库工程功能要求；在老鹰岩以下河段，河谷狭窄，两岸高程底，为浅丘平原开阔地带，两岸高程在300m320m“馒头山”地形，无建坝成库条件。因此拟在碧玉溪河芭蕉湾以下至老鹰岩河段作为 水库坝址规划河段。该河段长约1.5km，地面高程为290350m，相对高差3060m，属丘陵区，该河段河流总体流向NEE向，河道蜿蜒曲折，呈“S”形，河谷较狭窄，枯水期河水面一般宽27m，谷底宽1060m。为了满足 水库功能要求，本阶段在规划坝址河段内选择了白鹤沱坝址（以下称为上坝址）、老鹰岩坝址（即项目建议书阶段推荐下坝址，以下称为下坝址）二个坝址按同规模进行研究，经技术经济比较，择优选取坝址。上、下坝址相距约0.7km。1）上坝址方案上坝址枢纽由泥岩心墙石渣坝、右岸开敞式溢洪道、右岸放空洞、左、右岸取水洞组成。 泥岩心墙石渣坝该方案挡水建筑物为泥岩心墙石渣坝，坝顶轴线长433.00m，坝顶高程332.10m，防浪墙高1.2m，最大坝高40.90m，坝顶宽度10.0m。正常蓄水位331.00m，设计洪水位330.80m，校核洪水