水电站课程设计任务书

1、水电站课程设计任务书及指导书 兰州交通大学水利水电工程系2012年2月一、原始资料及设计条件1 概述1.1 工程概况某水电站位于沅水一级支流巫水下游峡谷河段，下距会同县若水乡镇2，距洪江市15。坝址下游2有洪江绥宁省级公路从若水乡镇经过，交通较为便利。 该工程初拟正常蓄水位191，迥水至高椅坝址，库容0.0708亿m3，装机16，是一座以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益的水电工程，枢纽建筑物由溢流闸坝、重力式挡水坝、右岸引水发电隧洞和引水式厂房组成。1.2. 工程等别和建筑物级别本工程以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益。水库正常蓄水位191时库容为0.0708亿m3，电站装机容量为16。2

2、 水文气象资料2.1 洪水 各频率洪峰流量详见下表1。表1 坝 址 洪 峰 流 量表频率（%）0.10.20.5123.335102050坝址洪峰流量（m3/s）9420844071606190522045403990308022201190厂址洪峰流量（m3/s）98008790746064605460475041803240234012602.2 水位流量关系曲线（1）下坝址水位流量关系曲线详见下表2。表2 下坝址水位流量关系曲线表 （高程系统：85黄海） 水位Z（m）182.44183.00184.00185.00186.00187.00流量Q（m3/s）36.5185522912131

3、01730水位Z（m）188.00189.00190.00191.00192.00193.00流量Q（m3/s）218026803240384044405040水位Z（m）194.00195.00196.00197.00198.00199.00流量Q（m3/s）564062406840744080408640（2）上坝址水位流量关系曲线详见下表3。表3 上坝址水位流量关系曲线表 （高程系统：85黄海）水位Z（m）184.23185.00186.00187.00188.00189.00流量Q（m3/s）36.5255620106015402060水位Z（m）190.00191.00192.001

4、93.00194.00195.00流量Q（m3/s）265032703890451051305750水位Z（m）196.00197.00197.50198.00199.00199.50流量Q（m3/s）637069907300761082308540（3）厂址水位流量关系曲线详见下表4。表4 厂址水位流量关系曲线表（高程系统：85黄海） 水位Z（m）179.12180.00181.00182.00183.00184.00185.00流量Q（m3/s）30263600980138018002250水位Z（m）186.00187.00188.00189.00190.00190.5191.00流量Q

5、（m3/s）27303270385044805140548058302.3 泥沙 多年平均含沙量： 0.089 多年平均输沙量： 22.05万 设计淤沙高程 ： 169.0 淤沙内摩擦角 ： 100 淤沙浮容重 ： 0.92.4 气象 多年平均气温： 16.6 极端最高气温： 39.1 极端最低气温： -8.6多年平均水温： 18.2 历年最高气温： 34.1 历年最低气温： 2.1 多年平均风速： 1.40 历年最大风速： 13.00，风向：NE 水库吹程： 3.0最大积雪厚度： 21 基本雪压： 0.253工程地质与水文地质3.1 工程地质资料（1）该工程区地震基本烈度小于度，不考虑地震荷

6、载。（2）基岩物理力学指标如下上坝址 饱和抗压强度：2030 抗剪指标： f砼/岩=0.60.65 抗剪断指标： f砼/岩=0.80.9 c=0.70.8 下坝址饱和抗压强度：1525 抗剪指标： f砼/岩=0.60.62抗剪断指标： f砼/岩=0.70.8c=0.703.2 坝址工程地质条件（1）上坝址工程地形、地质条件上坝址位于河流弯曲段下游，流向2790，基本为“U”型横向河谷。河床基岩裸露，高程181184，河床宽136，水深0.53.0。坝轴线上游100350，河床深槽较发育，一般槽宽2040，槽深1114.5。当蓄水位192 时，河谷宽161 ，左岸冲沟较发育，坝轴线上、下游分别分

7、布2# 及3# 冲沟，边坡具下陡上缓特征，高程227以下坡角450，以上坡角250，山顶高程271 ；右岸地形较平顺，上游有一小冲沟分布，边坡较陡峻，坡角350450，山顶高程292。坝址区除两岸均分布有宽度较窄，厚34冲积阶地堆积及左岸分布厚13残积堆积外，基岩大部分裸露，出露的主要岩性为砂质板岩、绢云母板岩夹长石砂岩、厚层长石砂岩、含砾砂岩、含砾砂质板岩。 坝区岩层走向与河流交角700800，倾上游偏左岸，坝址区构造较简单，仅上游见F1断层及物探探测的F3断层，破碎带宽0.10.6，延伸长度均小于50。主要节理有四组。坝区岩石风化受岩性与地形等因素影响，长石砂岩抗风化能力较强，风化较浅；板

8、岩、绢云母板岩抗风化能力较弱，风化深度较大，两岸山顶受地形切割呈弧立小山包，则强风化深达2536。据钻孔压水试验和地下水观测资料，坝区岩体透水性较差，地下水位坡降陡达4050%，埋藏较浅，远高于设计正常蓄水位。坝基岩体透水率小于5lu占96.8%，基本属弱透水岩体；防渗帷幕下限（q5lu）埋深，左岸5.220，河床57，右岸2.512。（2）下坝址工程地形、地质条件下坝址位于上坝址下游660，基本为“U”型横向谷，河流流向2650，河床大部分为冲积砂砾石覆盖，河床高程182183.5，河床宽202，右河床为浅滩，水深0.51.0m, 左河床为人工改造河槽，水深1.52.0。当正常蓄水位192时

9、，河谷宽232 。两岸地形对称，边坡较陡峻。左岸坡角400430，为崩坡积物所覆盖，山顶高程324.74；右岸坡角420450，基岩裸露,山顶高程315.25。坝区除少部分为第四系松散堆积物覆盖外，基岩大部分裸露，出露的主要岩性有绢云母板岩夹中薄层长石砂岩。坝区地质构造较简单，断层未见。岩层产状N200250E,SE600700，其走向与河流交角600650，倾向上游偏左岸。坝区岩石风化主要受岩性所控制，坝基及坝肩大部分为绢云母板岩，其抗风化能力较弱，两岸肩强风化相对较深。据钻孔地下水位观测资料，左坝肩地下水位埋深9.540（高程225以上），右坝肩地下水位埋深3 23（高程226 以上），远

10、高于蓄水位。据钻孔压水试验资料表明，基岩的透水性与岩体风化程度密切相关，强风化带及弱风化带上部岩体节理裂隙较发育，岩体完整性较差，透水性较强，为中等透水带，弱风化带中下部和微风化岩体透水性较差，基本为弱透水或微透水带。坝基防渗帷幕下限（q5lu）埋深，左岸1028，河床210，右岸620。（3）坝基岩石物理力学指标坝基岩石物理力学指标建议值在下表1-5中列出。表1-5 坝基岩石物理力学指标建议值表 岩石名称风化程度天然密度(g/cm3)饱和抗压强度()砼与岩石抗剪强度砼与岩石抗剪断强度弹性模量(GPa)抗冲流速(m/s)临时开挖坡比备注fC(MPa)fc(MPa)长石砂岩含砾砂岩强2.52.6

11、30350.50.5500.70.750.30.3534451:0.5上坝址弱2.72.7545500.60.6500.90.950.80.9810781:0.3砂质板岩强2.542.568100.400.4500.550.600.100.1522.5231:0.75上坝址弱2.752.7620250.550.600.800.850.450.5068451:0.5绢云母板岩强2.52.55680.380.4000.500.550.080.101222.51:0.75下坝址弱2.722.7515200.50.5500.750.800.350.40453.54.51:0.53.3 引水发电隧洞及厂

12、房工程地质条件（1）引水发电隧洞下坝址引水隧洞进口位于坝线右岸上游，洞段穿越河间地块，出口位于河湾下游9#冲沟口附近。洞轴向N16W。进口段（040）：地形坡角2860，上覆岩体厚618，围岩为Zaj 2-4岩组灰绿色绢云母板岩，劈理发育，岩层产状N20E，SE65，倾向洞外偏右侧，与洞轴线交角36，主要发育产状N70W，SE78，N50W，SW87及N10E ，SE85三组节理，面多闭合平直，延伸长0.51.0。强风化带下限埋深812，岩体因节理裂隙发育较破碎，成洞条件差，建议采取明挖。开挖坡比，。洞脸边坡由于受层面与多组节理组合切割稳定性较差，建议采取加固处理措施。洞身段（40110）：上

13、覆岩体厚1866，围岩为Zaj2-3岩组上部灰白色厚层状长石砂岩，围岩呈弱微风化状态。岩层产状N22E，SE64，与洞轴线交角38。主要发育N5060W，SW8587及N10E，SE8085两组节理，面紧密闭合，延伸长0.51.0。该段位于地下水位以下，岩体完整性较好，基本稳定，成洞条件较好。其中平距4070段属类围岩，f=45，K0=3540；平距70110段属类围岩，f=67，K0=5055。洞身段（110350）：上覆岩体厚24107，围岩为Zaj2-3、Zaj2-2岩组灰绿色绢云母板岩夹中厚层长石砂岩，围岩呈弱微风化状态，岩层产状N22E，SE64，与洞轴线交角38，板岩内产状N15E

14、，NW75劈理较发育。主要发育N5060W及N10E两组高倾角节理，面平直闭合，延伸长0.51.0m。该段位于地下水位以下，岩体完整至较完整，大部分洞段基本稳定，成洞条件较好，但局部洞段（310350）劈理、节理较发育，稳定性较差。其中平距110310段属类围岩，f=45，K0=3035；平距310350段属类围岩，f=34，K0=1520。出口段（350以后）：地形坡角1545，上覆岩体厚224。围岩为Zaj2-2岩组灰绿色绢云母板岩夹长石砂岩，板岩内劈理发育。岩层产状N15E，SE6570，倾向洞内偏右侧，与洞轴线交角31。主要发育N30E，NW35，N85W，SW86，N15W，SW79

15、及N80E ，NW36四组节理，面多闭合，延伸长15。强风化带下限埋深516m。该段位于地下水位以下，岩体因节理、劈理发育完整性差，成洞条件差，建议采取明挖，开挖坡比，,。由于N10E及N80E，倾向洞外的两组缓倾角节理较发育，加上与NWW向、NNW向高倾角节理组合形成不稳定块体，对洞脸边坡与开挖边坡稳定不利，建议采取锚固处理措施。（2）厂房下坝址厂房位于河弯下游9#冲沟出口的冲积堆积级阶地一带，阶地宽1012，阶面高程183184，后山坡坡角45，基岩裸露。阶地上部为灰褐色粉质粘土，下部为砂砾石，厚1.01.8，基岩为Zaj2-3、 Zaj2-2岩组灰绿色绢云母板岩夹灰白色长石砂岩。岩层产状

16、，N1520E，SE6570，板岩劈理发育，主要发育NE向、NEE向、NNW向及NWW向四组节理，面多闭合，延伸长15。强风化带下限埋深25，厂房基础持力层为弱风化岩体，其强度满足建筑物地基应力要求。但NE及NEE向两组缓倾角（3536）节理较发育，且倾向坡外，对厂房开挖边坡稳定不利，建议采取加固处理措施。推荐的岩体物理力学指标建议值：弱风化长石砂岩，；弱风化绢云母板岩Rg=1520，；开挖坡比, 。3.4 天然建筑材料本阶段勘察按普查精度要求进行，除对原规划料场进行复核外，重点对石料进行了勘测，共勘查储量：砂砾料180.85104 m3，土料77.5104 m3，石料988.22104 m3

17、，储量基本能满足要求。（1）土料共调查了7个料场，总储量77.5104 m3，均分布在团河级阶地，为黄褐色、红棕色粘土、土层较密实，呈可塑硬塑状，中 低压缩性。料场分布面积大，有用层厚度3 4，无用层厚度仅0.5。除高标、若水两料场有少量农田及柑桔林外，其他产地均为荒地，开采条件好。除若水料场运距为2.5较近外，其他料场运距较远达1014。各料场距公路较近，运输方便，推荐料场土的物理力学指标：天然含水量26%，最优含水量22%，最大干密度1.561.60g/cm3，压缩系数Va1-2=0.32，内摩擦角180，凝聚力23。（2）砂砾料共调查26个料场，总储量180.85104 m3，其中砂约4

18、6.39104 m3，砾134.46104 m3，水上66.56104 m3，水下114.29104 m3，主要分布在团河、巫水、沅水等河流。团河的砂料场，砾石成分板岩较多，磨圆度较差，粗砾含量偏高，砂约占1520%，砂砾石质量较差。巫水、沅水的砂砾料场，砾石成份主要为砂岩，石英砂岩等，磨园较好，含泥较少，砂约占2040%。质量较好。团河、巫水河的料场单个储量较小，一般13104 m3。水上可采厚度0.51.5，水下可采厚度1.52.0。无用层厚度00.8，最厚2，开采较为方便。沅水的料场单个储量较大，一般1030104 ，可采厚度水上：1.02.0 ,水下：1.52.0。基本没有无用层，开采

19、条件好。八宋、陈田、若水、胡家湾、上江西团、下江西团、红庙湾、陡滩料场，远距近，仅25。其他料场运距较远达9.528.5。除三洲、高椅料场不通公路，运输不便外，其他料场距公路均较近，运输较方便。（3）石料共调查5个料场，总储量988.24104 m3。除独岩滩料场为估算储量外，其他四个料场均实测断面，用平行断面法计算储量。5个料场均位于库内两岸。为Zaj2、Zaj3的厚层砂岩、含砾砂质板岩、含砾砂岩等，弱风化岩石较坚硬，饱和抗压强度。表部无用层为风化破碎岩石，厚度020。靠近河岸边为弱风化岩石，山坡无用层厚度较大，开采条件较差。芦塘等四个料场运距近，小于1，应优先开采。独岩滩料场远距较远，达5.5,可作为备用料场。各料场均无公路相通，需修建简易公路。4 设计基本数据4.1 工程开发的任务若水水电站工程开发的任务是以发电为主，兼顾防洪、旅游、生态治理等综合利用，它的兴建将促进会同县工农业生产的发展。4.2 主要技术规范及参考资料水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准SL252-2000混凝土重力坝设计规范DL5108-1999水电站厂房设计规范SD335-89水电站