团滩河水库电站工程设计依据

PAGEPAGE244团滩河水库电站工程设计依据1.1工程等别及建筑物级别团滩河（水库）电站工程开发任务为发电，包括一级电站、二级电站共两个梯级电站，总装机容量2.1万KW，一级电站为混合式电站，水库正常蓄水位480m，相应库容为1598万m3，总库容为1687万m3，兴利库容为1146万m3，水库具有年调节性能。一级电站设计引用流量9.6m3/s，电站装机容量2X5000KW。二级电站为引水式电站，坝前正常蓄水位338.5m，设计引用流量13.0m3/s，电站装机容量2X7500KW。根据《防洪标准》（GB50201－94）和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5108－2003）的规定，一级电站为三等中型工程，枢纽主要建筑物拦河坝、溢洪道、引水建筑物为3级建筑物，结构安全级别为=2\*ROMANII级；根据电站装机容量确定厂房、电站尾水渠为4级建筑物，次要建筑物及临时建筑物为5级，结构安全级别为Ⅲ级。永久性次要建筑物消能防冲设施等按4级设计，其结构安全级别为Ⅲ级；施工导流隧洞、围堰等临时建筑物为5级，其结构安全级别为Ⅲ级。根据《防洪标准》（GB50201－94）和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5108－2003）的规定，二级电站为四等小（1）型工程，厂房、电站尾水渠、引水建筑物为4级建筑物，次要建筑物及临时性建筑物均为5级，结构安全级别为Ⅲ级。根据取水枢纽库容、坝高确定取水枢纽主要建筑物为5级建筑物，次要建筑物及临时建筑物为5级建筑物，结构安全级别为Ⅲ级。1.2设计安全标准（1）洪水标准=1\*GB3①首部枢纽根据《防洪标准》（GB50201-94）和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5108－2003）的规定，一级电站挡水坝设计洪水频率为100~50年一遇，定为50年一遇（P=2%），校核洪水标准依坝型而不同，混凝土面板堆石坝定为1000年一遇（P=0.1%），埋石混凝土重力坝定为500年一遇（P=0.2%）；消能防冲建筑物洪水频率为30年一遇（P=3.33%）。根据《防洪标准》（GB50201-94）和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5108－2003）的规定，当山区、丘陵区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上、下游水位差小于10m时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。据此确定二级电站挡水坝设计洪水标准为10年一遇（P=10%），校核洪水标准为20年一遇（P=5%）；消能防冲建筑物设计洪水标准为10年一遇（P=10%）。=2\*GB3②厂区工程根据《防洪标准》（GB50201-94）和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5108－2003）的规定，一、二级电站厂房设计洪水标准为50~30年一遇，定为50年一遇（P=2%），校核洪水标准为100年一遇（P=1%）推荐方案工程主要建筑物洪水标准见表6-1。主要建筑物洪水标准表表6-1电站名称建筑物名称建筑物级别设计洪水重现期校核洪水重现期一级电站拦河坝3级50年1000年电站厂房4级50年100年引水建筑物3级20年100年消能防冲设施4级30年/二级电站拦河坝5级10年20年电站厂房4级50年100年引水建筑物4级10年50年消能防冲设施5级10年/（2）抗震设计标准根据《中国地震动参数区划图》（GB18036-2001），本区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s，相当于地震基本烈度Ⅵ度。根据《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-1997）的规定，本工程可不进行抗震计算。2008年四川省汶川地震对四川省境内多个水利工程造成不同程度的损伤，部分工程遭遇险情。根据地震部门资料显示，2008年5月12日下午主震发生时，震波传递到重庆市境内的震级低于5级，烈度小于Ⅵ度，对水工建筑物造成的影响有限。本工程最大坝高为72m，总库容为1687万m3，均达不到规范规定的提高一度设防标准，故本次设计建筑物不进行抗震计算。（3）建筑物安全超高按照《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）之规定，一级电站面板堆石坝安全超高：设计情况0.7m，校核情况0.5m；重力坝安全超高：设计情况0.4m，校核情况0.3m。二级电站拦河坝安全超高：设计情况0.3m，校核情况0.2m。按照《水工隧洞设计规范》（DL/T5195-2004）之规定，无压引水隧洞洞内水面线以上空间不宜小于隧洞净断面面积的15%，且高度不小于40cm。1.3设计采用的主要技术标准、规程、规范《水电工程可行性研究报告编制规程》（DL/T5020-2007）《水电工程预可行性研究报告编制规程》（DL/T5206-2005）《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)；《防洪标准》（GB50201-94）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）《砌石坝设计规范》（SL25-2006）《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-1999）《混凝土面板堆石坝设计规范》（DL/T5016-1999）《碾压式土石坝设计规范》(DL/T5395-2007)《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）《溢洪道设计规范》（DL/T5166-2002）《水闸设计规范》(SL265-2001)《水利水电工程进水口设计规范》（DL/T5398-2007）《水工隧洞设计规范》（DL/T5195-2004）《水电站调压室设计规范》（DL/T5058-1996）《水电站引水渠道及前池设计规范》(DL/T5079-1997)《水电站压力钢管设计规范》（DL/T5141-2001）《小型水力发电站设计规范》（GB50071-2002）《水电站厂房设计规范》（SL266-2001）《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5057-1998）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2001）。《水力发电厂机电设计规范》（DL/T5186-2004）《水利水电工程启闭机设计规范》（DL/T5167-2002）《水电水利工程工程量计算规定》（DL/T5088-1999）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）1.4设计基本资料1.4.1水文、气象及泥沙设计采用的工程区水文、气象与泥沙资料见表6-2。团滩河（水库）电站工程水文、气象与泥沙资料一览表表6-2项目单位一级电站二级电站备注水文坝址以上流域面积km2151226.1多年平均流量m3/s3.825.72多年平均径流量亿m31.21.8泥沙多年平均输沙量万t13.9设计30年坝前淤积高程为445.0m悬移质输沙量万t12.1推移质输沙量万t1.82气象多年平均降雨量mm1135.6云阳气象站多年平均蒸发量mm1323.620cm蒸发皿观测值多年平均气温℃18.7极端最低气温℃-4.0极端最高气温℃41.7多年平均最大风速m/s9.91.4.2水位流量关系=1\*GB3①一级电站坝址坝下水位流量关系一级电站坝址坝下天然水位流量关系曲线见表6-3。一级电站坝址坝下天然水位流量关系表表6-3水位（m）406.20406.50407.00407.50408.00408.50409.00409.50流量（m3/s）03.119.152101170259372水位（m）410.00410.50411.00411.50412.00412.50413.00流量（m3/s）5086888871090135016301930=2\*GB3②一级电站厂址水位流量关系一级电站厂址水位流量关系曲线见表6-4。一级电站厂址处水位流量关系成果表表6-4水位（m）341.90342.00342.50343.00343.50344.00344.50345.00流量（m3/s）00.6415.752.8151343590887水位（m）345.50346.00346.50347.00流量（m3/s）1220160019302320=3\*GB3③二级电站坝址坝下水位流量关系二级电站坝址坝下天然水位流量关系曲线见表6-5。二级电站坝址坝下处天然水位流量关系成果表表6-5水位（m）333.90334.00334.50335.00335.50336.00336.50337.00流量（m3/s）00.4556.31783625948731190水位（m）337.50338.00338.50339.00流量（m3/s）1550194023802850=4\*GB3④二级电站厂址水位流量关系二级电站厂址水位流量关系曲线见表6-6。二级电站厂址水位流量关系成果表表6-6水位（m）183.80184.00184.50185.00185.50186.00186.50187.00流量（m3/s）05.6047.5126234378593838水位（m）187.50188.00188.50189.00189.50190.00流量（m3/s）1120143017702130253029401.4.3特征水位及流量（1）一级电站一级电站水库特征水位及流量见表6-7，厂区特征水位及流量见表6-8。一级电站水库特征水位及流量表表6-7项目最大入库流量（m3/s）上游库水位（m）相应下游水位（m）下泄流量（m3/s）校核洪水（P=0.1%）1960481.39412.961900设计洪水（P=2%）1270480.0411.871270P=5%洪水1070480.0411.451070P=10%洪水910480.0411.06910P=3.3%洪水1160480.0411.651160正常蓄水位/480.00//死水位/445.00//一级电站厂区特征水位及流量表表6-8项目水位（m）流量（m3/s）校核洪水（P=1%）345.981590设计洪水（P=2%）345.761420最低尾水位338.77/（2）二级电站二级电站取水枢纽特征水位及流量见表6-9，厂区特征水位及流量见表6-10。二级电站取水枢纽特征水位及流量表表6-9项目最大入库流量（m3/s）上游库水位（m）相应下游水位（m）下泄流量（m3/s）校核洪水（P=5%）1490340.07337.421490设计洪水（P=10%）1270339.51337.121270正常引水位/338.5//二级电站厂区特征水位及流量表表6-10项目水位（m）流量（m3/s）校核洪水（P=1%）189.152250设计洪水（P=3.33%）188.842010最低尾水位183.943.31.4.4水利动能指标各级电站水利动能指标见表6-11～表6-12。一级电站水利动能指标表表6-11项目单位数值项目单位数值装机容量kW10000水库调节特性年调节机组台数台2机组安装高程m340.42多年平均发电量万kW﹒h3108单机引用流量m3/s4.8保证出力万kW1179电站最大水头m133.0水轮机型号HLA575C-LJ-95电站最小水头m106.0发电机型号SF5000-8/2600电站加权平均水头m123.9年利用小时数h3108电站设计水头m123.85二级电站水利动能指标表表6-12项目单位数值项目单位数值装机容量kW15000年利用小时数h3354机组台数台2机组安装高程m185.25多年平均发电量万kW﹒h5032单机引用流量m3/s6.5保证出力万kW2163电站最大水头m145.58水轮机型号HLA575C-LJ-110电站最小水头m142.94发电机型号SF7500-8/2600电站设计水头m144.01.4.5地基特性团滩河（水库）电站工程一级电站大坝坝基地层岩性为侏罗系中统新田沟组（J2x）砂岩、泥岩、页岩及灰岩。一级电站引水隧洞沿线依次穿越侏罗系中统新田沟组(J2X)岩屑石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、页岩、介壳砂岩；中下统自流井组(J1-2Z)介壳页岩、粉砂岩、砂岩、砂质页岩、泥岩、介壳砂岩；下统珍珠冲组(J1Z)岩屑石英砂岩、泥质粉砂岩、页岩、薄层煤；三叠系上统须家河上亚组(T3xj2)岩屑石英砂岩、砂岩、页岩、炭质页岩、薄层煤；三叠系上统须家河下亚组(T3xj1)岩屑石英砂岩、页岩、砂岩、薄层煤、砂质页岩。根据岩性组合、岩体结构、岩石强度、主要结构面特征、地下水状态等将围岩分成Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ三类。一级电站厂房发电机组置于基岩上，其它次要建筑置于砂卵石层。各类岩、土的物理力学及抗剪强度指标建议值见表6-13～6-16。一级电站坝址区岩体(石)物理力学参数建议值表6-13岩石名称风化程度颗粒密度ρpg/cm3干密度ρdg/cm3饱和吸水率Ws%孔隙率n%干抗压强度RsMPa饱和抗压强度RsMPa软化系数η变形模量E0(GPa)弹性模量EGPa泊桑比μ承载力砂岩微风化2.722.660.772.0548.2-15038.5-1000.8630350.245-6弱风化2.712.650.862.2246.7-9048.7-63.70.7520250.254灰岩弱风化2.722.670.621.6051.5-81.239.2-61.70.6015200.203-4泥、页岩微风化2.712.640.972.636.9-86.913.3-46.10.5010150.301.5-2.0弱风化2.702.630.952.825-4012-200.508100.351.3-1.5PAGEPAGE246一级电站坝址区岩体力学参数建议值表6-14岩石名称风化程度混凝土/岩体岩体/岩体f′C′(MPa)ff′C′(MPa)fC(MPa)砂岩微风化1.10.90.701.150.90.700弱风化0.90.80.61.000.80.60泥、页岩微风化0.70.40.50.70.40.50弱风化0.60.20.40.600.20.400灰岩微风化0.90.60.651.00.80.650弱风化0.80.50.650.80.70.60胶结结构面0.700.15无充填结构面0.600.08一级电站引水隧洞围岩物理力学参数建议表表6-15围岩类别建议参数密度γg／cm抗压强度（MPa）软化系数Ka抗剪强度变形模量泊松比μ单位弹性抗力系数K0MPa/cm坚固系数f干Ra湿Rw内摩擦角Φ。凝聚力CMPaE×103MPaⅡ2.6～2.760～14041～800.740～450.6～1.015～200.23～0.2950～804～5Ⅳ2.1～2.310～202～100.530～350.1～0.40.5～5.00.29～0.355～101～2Ⅴ＜2.1≤30≤0.1≤0.5≥0.5≤50.8一级电站厂区基础岩土物理力学参数建议值表表6-16岩土的名称容许承载力(MPa)砂、卵砾石0.4～0.5砂岩夹页岩（弱风化）3～3.5薄至中厚层泥质灰岩夹页岩（弱风化）2～2.5团滩河（水库）电站工程二级电站大坝坝基地层岩性为第四系冲洪积（Q4pal）层，主要为砂卵砾石层；三迭系中统巴东组一段地层页岩、钙质页岩夹泥质灰岩，泥质灰岩、白云质灰岩；三迭系中统巴东组二段地层泥岩、页岩夹粉砂岩。二级电站引水建筑物依次穿越三叠系中统巴东组第一段(T2b1)含白云质灰岩、泥质灰岩，页岩；三叠系中统巴东组第二段(T2b2)页岩、泥岩、砂质页岩、泥质粉砂岩、泥质灰岩；三叠系中统巴东组第三段(T2b3)英砂岩、页岩、砂岩、薄层煤、砂质页岩；三叠系上统须家河下亚组(T3xj1)石英砂岩、页岩、砂岩、薄层煤、砂质页岩；三叠系上统须家河上亚组(T3xj2)石英砂岩、长石砂岩、页岩、炭质页岩、薄层煤；侏罗系下统珍珠冲组(J1Z)石英砂岩、泥质粉砂岩、页岩、薄层煤；侏罗系中下统自流井组(J1-2Z)粉砂岩、砂岩、砂质页岩、泥岩，介壳页岩、粉砂岩、介壳砂岩；侏罗系中统新田沟组(J2X)石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、页岩、介壳砂岩。根据岩性组合、岩体结构、岩石强度、主要结构面特征、地下水状态等将围岩分成Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三类。二级电站厂房基础直接置于砂卵石层上。各类岩石的物理力学及抗剪强度指标建议值见表6-17～6-21。二级电站坝址区砂卵砾石物理力学指标建议值表6-17土的名称天然密度g/cm3内摩擦角φ°凝聚力KPa变形模量MPa压缩模量MPa充许承载力MPa基底摩擦系数参透系数k(m/d)允许水力坡降J允卵砾石夹砂2.130025200.450.4560-800.15-0.26工程布置及主要建筑物PAGEPAGE247二级电站坝址区岩石物理力学指标建议值表6-18岩石名称风化程度自然密度g/cm3岩石/岩石抗剪断强度岩石/岩石抗剪强度混凝土/岩石抗剪断强度混凝土/岩石抗剪强度变形模量103（MPa）弹性模量103（MPa）泊松比(μ)允许承载力R（MPa）f′c′（MPa）fc（MPa）f′c′（MPa）fc（MPa）岩屑石英砂岩弱风化2.640.8-1.00.7-0.90.6-0.5500.8-0.90.7-0.80.6-0.65010-1212-150.204-5砂质泥岩弱风化2.670.45-0.550.20.4-0.4500.550.150.400.7-11-1.50.350.8-1.2粉砂岩弱风化2.650.7-0.80.6-0.80.5-0.5500.7-0.80.4-0.470.45-0.505-66-70.281.5-1.8页岩弱风化2.660.50-0.550.20.4-0.500.50-0.600