水利枢纽工程地质与环境影响评估报告

第一章任务书毕业设计是我们大学在校期间最后一个全面运用所学知识和技能，解决某一工程具体问题的一项尝试，（3）形成正确的设计思想，树立严肃认真、实事求是和刻苦认真的工作作风。熟悉水（4）锻炼独立思考、独立工作的能力，并加强计算、绘图、编写说明书及使用规范、本设计的对象和背景是为位于江西省上饶市的伦潭水利枢纽，进行以坝工为设计重2、泄水建筑物设计，包括溢流坝或泄水孔的孔口尺寸、体形、消能防冲设计及稳定准，图中应有附注以说明技术要求等问题。图第二章设计基本资料村水中游，是铅山河流域内具有防洪、灌溉、发电、供水铅山河是信江中上游南岸的一条主要支流，发源于闽赣边境良好，气候温和，矿产资源丰富，尤以铜矿著称。铅山河流域理论电力蕴藏量约14×108铅山河流域是我省暴雨中心之一，也是我省小流域治理规划伦潭水利枢纽坝址处于铅山河支流杨村水中游。杨村水为信江二级支流，发源于武夷山脉读书尖。河流自南向北流经篁碧、港口、天柱山、港东、杨村、五都等多年平均径流深1438.8mm，多年平均径W1=87.73×106m3、W3=155.17×106m3；设计洪水标准（P=1%）、相应洪峰流量为山丘陵区，中上游属中低山——中高山构造剥蚀地貌，不良出露地层主要为燕山早期花岗岩。枢纽及库区处于次一级的陈水库区地层岩性单一，组成库盆、库岸的花岗岩体岩雄厚，库区产生永久性渗漏的可能性小，库岸稳定性较好。坝区含上、下两个坝址，均属构造剥蚀中低山地貌，位于岩性，为细粒花岗岩，岩性单一，一般弱风化~微新岩体为中较简单，未发现较大的断裂构造及顺河断层。构造节理主要坝区的地下水主要为基岩裂隙潜水。地下水埋深多受大气降水等因素所控制。岩体透水性则受地形条件、节理裂隙的密度与岩体风化程度等多种因素影响，一般遵循自上而下，由大到小上、下坝址存在的工程地质问题，主要为渗漏及坝裂隙的影响，坝址基础开挖以后，建基面以下一般为弱~中等透水岩体，需作防渗处理。上坝址可利用基岩埋深较大，建基面以下透水岩体厚度也较大由于局部分布有缓倾角节理裂隙，其与坝区较发育的北西或北存在与拱肩推力方向夹角很小的不利组合面，有沿该组面产生据本阶段对三条引水隧洞、一条导流隧洞、一个溢洪道及下游围堰作的地质勘探工作，这些建筑物均处于中低部分置于弱风化~微新岩体，地下水量不丰，地质构造较简单，洞线进出口及厂房区未见水库枢纽工程所需天然建材，石料可就地取材，坝址区缺乏，需在坝区下游较远处采运，其中砂料质量可满足伦潭水利枢纽工程位于铅山河流域杨村水中游，是以防水和水产养殖的综合利用工程。经综合分析论证，伦潭工水位252.0m，死水位为230.0m，防洪限制水位250m，防洪高水位为254.70m，相应防洪伦潭水利枢纽工程综合利用效益显著。在防洪方面：经施和尾矿污水排放设施、横南铁路线和上饶联络段铁路线以及保证出力4520kW，年利用小时3037h；在供水方面：枯水季节能补充下游工矿企业生活生工程建设对生态环境和社会环境的影响有利有弊方面均产生巨大的环境效益和社会效益，可缓解洪水对杨理威胁，为该地区创造更为安全的生活环境；通过水库调也起着促进作用；另外水库还为水产养殖、休闲和旅游创土地损失属永久不利影响外，其于如施工期施工弃喳、废工程建设中将不可避免压占部分土地、改变原有中产生的弃土石喳，可能引起水土流失，影响河道泄洪能力等荒地9.45hm2。通过制定相应的对策，对施工区、灌区、移民安置区采取切实可行的工程、植物等防治措施，可减少工程建设造成的水土流失影响，以其252.00m254.70m设计洪水位（P=1%)254.75m176.43m256.45m177.51m230.00m第三章工程等别及建筑物的级别等级划分及设计标准》，综合考虑水库总库容,防洪效益,一二区三区四0.1~区2.5~五0.01~Ⅰ123Ⅱ234Ⅲ345Ⅳ455Ⅴ555永久性水工建筑物洪水标准:正常运用(设计)洪水重现期100年;非常运用(校核)洪的重现期为100年，非常运用洪水（校核时）的重现期为2000年；水电站厂房正常与非第四章枢纽整体布置坝址选择与地形地质条件，坝型，枢纽布置和施工导流等因素有关；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，以节省工程量根据设计基本资料工程地质分析，坝区含上、下两个坝址，上、下坝址均未发现较为了较好地利用右岸的山体，坝轴线的一端靠近山体，再根据拱端与可利用基岩线这两种坝型（重力坝和拱坝）均可满足枢纽布置的总体及地形条件，但重力坝的坝体方量较大，从而投资较大，而浆拱坝上游面为铅直圆筒面，拱圈的厚度随水深逐渐加厚的圆心均位于同一铅直直线上。单曲拱坝最大的优点是（2）双曲拱坝：在V形河谷，采用等半径式拱坝，则底部中心角过小而加大拱圈厚普通采用变中心角、变半径的拱坝。这种拱坝坝体在水平面和双曲拱坝。双曲拱坝的的主要优点是：中央剖面上部以曲线度小，采用坝顶溢流落点距离坝趾较远，下游消能条件好；坝倒悬，在水压力作用下，梁的应力是上游受压而下游受拉，这在产生水平位移的同时，还有向上位移的倾向，使梁的弯矩有外，坝址附近有丰富的石料，块石料在坝址右岸上下一性，完整性均较好，河谷狭窄，基岩裸露，风化浅，构造简用表孔闸门控制泄流，溢流段布置在河床中间，并设鼻行桥，以利于工作。厂房为引水式地面厂房，位于河道第五章挡水建筑物根据<<浆砌石坝设计规范>>,坝定高程或坝顶防浪墙顶高程值.式中Δh——坝顶或坝顶防浪墙顶距水库静水位的高度，m；根据官厅水库公式：hl=0.0166V4/5D1/3L=10.4h0.8式中:v——计算风速，m/s；D——吹程，风的长度（km计算成果见表5-1:表5-1坝高计算成果表高程(m)风速v(m)吹程D(km)拱坝属于空间壳体结构，其体形设计要比重力坝复杂的多。拱坝的体形设计与河谷地形，枢纽的整体布置密切相关。合理的体形应该是：在满求的前提下，通过调整其外形和尺寸，使坝体材料强度得以顶部拱圈的厚度，对顶部拱圈及其下游面上部的应力影响十分显著，而且顶拱刚度的大小对调整整个坝体应力，特别是河床部位的梁底大顶拱厚度将有利于减小梁底上游面的垂直拉应力值TB／H=0.132（L1／H）0.269＋2H／1000=34.415m。的一个重要数据特征，其影响因素较多，其中最主要参照王英华主编的《水工建筑物》书上的浆砌石拱坝拱表5-2拱冠梁尺寸拟定计算表Tyx图5—1双曲拱坝拱冠梁剖面图（1）根据坝址地形图、地质图和地质查勘资料，定出开挖深度，画出可以利用基岩（2）定出拱坝的对称中心线。当河谷断面对称时，可用地形中心线作为拱坝的对称称中心线，其他拱圈可稍有偏差，但左右半中心角之差应小于5º~10º。本工程以顶拱弦线的垂直平分线作为拱坝的对称中心线，将顶拱外弧（即拱坝轴（3）布置顶层拱圈。浆砌石拱坝顶拱中心角2φA一般在90º~110º左右，本工程取2再根据顶拱厚度Tc，可绘出顶拱内弧。（5）绘制沿坝轴线（顶拱以外）的河谷断面的展示图，检查两岸基岩坡度是否均匀一致，河谷断面是否对称。如果不合适，则对原基岩等高线顶拱相同。通过调整圆心变动半径，尽可能使各层的中心角倒数第二层拱圈（或坝底以上0.15H处）的中心角一般不应小于50º~80º,各层拱圈的中心角油上至下要求变化均匀，不能发生突变；在垂直面上各（7）根据以上布置的尺寸，计算坝体工程量，以作为不同方案比较的依据。由于拱坝应力计算程序在进行应力计算的同时，也给出了坝体工程量机自动完成。本次毕业设计尚无条件使用计算机程序进行拱坝拱坝两端与基岩的连接也是拱坝布置的一个重要内。拱端与基岩的接触面原则上应做成全半径向的，以使拱端推力在坝体下部，当按全半径向开挖将使上游面可利用岩体开挖过由于上、下游层拱圈半径及中心角或拱圈曲线参数的变化，坝体上游面不能保持直立。如上层坝面突于下层坝面就形成了倒悬现象。这种倒悬不封拱前由于自重作用很可能与其倒悬相对的一侧坝面产生拉应处理大致可归纳为以下几种方式：①使靠近岸边将俯向下游；②使河床中间的坝体上游面维持直立，而岸边坝体表5-2各层拱圈参数表高程m拱厚m上游偏距m下游偏距m外弧半径m内弧半径m平均半径m弦长m TcR外6=208.00o6 R外5=205.15o5 v R外5=205.15o5i2φ=92o外4=159.19o40R外3=107.95o30R外2=81.40o2\170.00165.00\/R外1=40.00 2φ=60oo1165.00\/R外1=40.00图5—2双曲拱坝剖面图R=8401RR=8401R内5=19233R内6=2015030°38°42°R=81.40R=107.95R=159.19R=205.15R=208.00R=40.0051°42°46°46°图5—3双曲拱坝平面图第六章泄水建筑物孔口设计涉及很多因素,如洪水标准,下游防洪要求,泄水方式等,设计时,先选定泄水方式,拟定若干个泄水布置方案,初步确定孔口尺寸,按规定的洪求出个方案的防洪库容等数据,进行综合比较,得出最优方案.孔口型式:量较小,淹没损失不大的中小型工程.设闸门,其闸门顶略高于正常蓄水位,堰顶高程较低,可以调节水库水位和下泄流量.通常大中型工程都设闸门.超泄能力不如前者.为975m³/s，本工程厂房采用引水式布置，远离坝址，一方面为布置坝身泄洪提供良好条件，另一方面也不会因泄洪影响厂房的运行。浆砌石拱坝在结能等方面均不如混凝土拱坝，偏于安全考虑，一般不宜在坝身形地质条件来看，没有适宜地形及空间设置独立的岸边溢洪道拱坝常修建在两岸岸坡较陡的狭窄河谷中,拱坝枢纽中的泄水建筑物可以布置在坝体以外，也可以与坝体布置在一起，除有明显适合修建岸边泄的方式,这样就减少了溢洪道的开挖工程量.工程上常采用自由跌落式和鼻坎挑流式的坝顶溢流方式.两种消能方式方式的优缺点:（1)自由跌落式:水流超过坝面后,直接落入下游,该方式结构简单,施工方便,但挑距较近,适用于下游坡面较陡,单宽流量较小,基岩坚固,而下游尾水位较深的情况.坎挑流,该方式挑距较远,并可以减轻溢流时引起的坝面震动,适用于单宽流量和落差较大的拱坝.综合比较：本工程坝址及下游基岩为花岗岩，岩性单一且坚硬完整，透水性弱，抗冲刷性能较好，为防止下泄水流对坝底下游面的不利影响，本挑流式.（2）尽量加大溢流前沿的长度，以降低孔口高度，减小单宽流量。溢流前沿的长度以（3）选择适当的溢流堰堰顶半径，减少对河床及岩坡的冲刷。溢流中心线与下游河道（3）堰面曲线采用幂曲线：y=0.015x1.85检修闸门工作闸门248.63x248.63y 238.63θ=15°yy=0.015x图6—1溢流坝剖面图h1Hh1hHhh2h2Lkk图6—2挑流消能示意图表6—1挑流计算成果最大冲坑深度tk'（m）L/t'k值作为指标，一般要求L/t'k>(2.5~5.0)。坝顶高挑坎挑流消能评价：拱坝溢洪道位置较高，本工程算出的挑距、冲坑深等水力要素看，挑距较理想，冲坑也在为花岗岩，坚硬完整，抗冲刷能力较强，可以认为冲坑不会设二道坝。运行中应加强观测，如果冲坑的发展超过一定的初步设计时可近似取b／Hzmax=2.0（Hzmax为最高水位时堰顶最大工作水头b=2.0闸门按其工作性质可分为：工作闸门,事故闸门，检修闸门.工作闸门能在动水中起闭,事故闸门用在建筑物和设备出现事故使用,能在动水中关闭孔口,阻断水流,防止事故扩大,事故排除后,向门后充水平压,在静水中开启,能在短时检修闸门供建筑物.工作闸门及机械设备等检修时短期挡水,A.弧形闸门是用得最广泛的一种闸门,可布置于表孔,也可布置于缺点：A.需要较长的闸墩.B.闸门所占的空间位置较大.C.拉应力集中,需要配置大量的钢筋,对土建结构要求较高.D.弧形闸门不能提出孔口,故检修维护不如平面闸门方便,也不能用作检修门.平面闸门优点:A.结构简单,便于制造,安装和运输.B.便于检修和维护.C.互换性好.缺点:A.需要较厚的闸墩.B.启闭力较弧形闸门大.C.工作桥排架较高,而高排架易受地震损害.综合比较：本工程工作闸门及检修闸门均采用平可共用一台活动式启闭机，较弧形闸门投资较少。启闭闸墩的平面形状：在上游端应使得水流平顺，减小孔口水流的侧收缩；下游端应减小墩后水流的水冠和冲击波。为此，闸墩可闸墩头部平面采用半圆形，闸墩厚度与闸门型式有关。采用平面闸门时需设门槽，闸墩长度和高度应满足布置闸门、工作桥、交通桥和启闭机等构筑物要求。闸墩形图6—3闸墩体型图（尺寸，mm）第七章拱坝应力分析是坝体承受的最主要荷载，应由拱、梁系统共同承担，可以梁系上的荷载分配。根据实际情况，本工程河流力均有影响，但在拱梁分载法计算中，一般近似假定对于重力拱坝和中厚拱坝则应予以考虑；在对坝肩岩体进行抗流水压力的不利影响。本拱坝为中厚拱坝，因此在进行应力计面的脉动压力和负压的影响可忽略不计。本工程进行应力计算时暂不考虑动水压力的影于0.05g，地震动反应谱周期小于0.3拱坝是一个变厚度、变曲率而边界条件又很复杂的空间壳体结构，要进行严格的理论计算是有困难的。在实际工程中，通常需要做一些必要的法有：①纯拱法；②拱梁分载法（拱冠梁法、多拱梁分载法③有限元法；④壳体理论计算方法；⑤结构模型试验。本工程采用拱冠梁法进行应力分析，经计算将计算成果汇表7—1拱冠梁应力1234560.00-862.40-656.73-370.5841.46321.770.001488.171765.731934.581832.861791.66表7—2各层拱圈应力1234561382.19-324.941314.21744.38236.3866.692095.49911.79161.731063.941144.401067.622222.02973.74-310.971313.771559.841141.671205.83-587.101678.11656.68-108.92-848.61第八章坝肩稳定分析拱坝所承受的荷载大部分是通过拱的作用传到坝肩的，因此，坝肩稳定是拱坝安全节理、裂隙和软弱夹层，岩体在荷载作用下发生滑动破坏；二是坝肩岩体不具备滑裂面，但坝体下游岩体中存在较大的软弱带或断层，软弱带断层在拱端在实际工程设计中，用作判断坝肩岩体稳定性的常用方法是刚体极限平衡法，其基本假定是：①将滑移体视为刚体，不考虑其间的相对位移；考虑力矩的平衡，认为后者可由力的分布自行调整满足，因考虑弯矩的影响；③忽略拱坝的内力重分布作用，认为作用在岩到极限平衡状态时，滑裂面上的剪力方向将与滑移的方向平刚体极限平衡法是半经验性的计算方法，因其具有长期的工程实践经验，采用抗剪复杂时，可辅以结构模型试验和有限元分析。本工程采用刚表8—1各层拱圈坝肩稳定安全系数23456从计算结果来看，各拱圈的坝肩稳定安全系数基本满足规范要求（基本荷载组合下可在施工中以局部加深开挖来解决。拱坝分层平面稳定分析方法，即使某一计算高程基岩稳定性较差，由于拱坝是一超肩稳定性是足够的，坝体和基岩会自己进行变位及应力调整第九章拱坝地基处理基岩面利用标准：拱坝建基面为弱风化中等岩体，要求岩石强度大于60MPa，变形开挖形式：拱座面按径向开挖。沿轴线方向基岩面呈连续斜面，尽量减少出现大的块及夹泥。宽度大于0.3m的断层破碎带进行挖槽处理，挖槽深度等于破碎带宽度，两边固结灌浆：为了减少表层渗漏、降低扬压力及提高坝基承载力，进行固结灌浆。灌坝顶灌浆平洞258.0原地面线坝体原地面线坝基开挖线固结灌浆底线坝基开挖线固结灌浆底线165.0左岸右岸固结孔帷幕灌浆底线 l=5.0@3.0×3.0帷幕灌浆底线帷幕孔l=15—30@2.0图9—1基础处理展示图帷幕灌浆L=15—304:14:1固结灌浆孔@3.0固结灌浆孔固结灌浆孔@3.0@3.0×3.0图9—2帷幕灌浆、固结灌浆孔示意图第十章引水隧洞洞线的选择直接影响隧洞的造价,施工的难易程度,工程的安全可靠性及工程效益。（1）本工程有压引水隧洞全长约343m（包括调压室之后的压力钢管洞线较短，沿线地质条件良好；发电引水有压隧洞的纵坡一（4）进水口由喇叭段、闸门井和渐变段组成，设拦污栅一道，拦污栅面积根据最大（5）洞线设计。根据左岸引水隧洞地质剖面图反应出的地质情况，本工程引水隧洞拦污栅启闭机室258.00门工作闸门工作闸检修闸门椭圆中心226.80椭圆中心4000隧洞起点5.622.84000隧洞起点5.622.82图10—1进水口剖面图减小水锤压力在引水道中传递的有效方法之一是设置调压室。设置了调压室之后，