摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為 龍灘 水利樞紐布置及混凝土重力壩設(shè)計(jì) ，題目來(lái)源于 龍灘 水利水利樞紐工程實(shí)際。設(shè)計(jì)的目的及意義主要在于鞏固、擴(kuò)大和提高所學(xué)水利水電理論知識(shí)，使其得到實(shí)際運(yùn)用， 并使之系統(tǒng)化，鍛煉和培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)解決工程實(shí)際，并進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖的能力 ,提高撰寫專業(yè)技術(shù)報(bào)告的水平。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：壩型選擇和樞紐布置，調(diào)洪計(jì)算，混凝土重力壩設(shè)計(jì)，泄水建筑物設(shè)計(jì)，構(gòu)造設(shè)計(jì)，地基處理等。具體設(shè)計(jì)詳見(jiàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，另外除了設(shè)計(jì)說(shuō)明書外 ，還有反映本次設(shè)計(jì)成果的 計(jì)圖紙，以及設(shè)計(jì) 過(guò)程中攥寫的開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯報(bào)告各一份。 關(guān)鍵字 ： 樞紐布置，混凝土重力壩，非溢流壩，壩體穩(wěn)定，廊道系統(tǒng) is of of 2 is we it of to to of 目錄 第 1章 工程概述 . 1 工程概況 . 1 工程特性表 . 1 第 2章 基本資料 . 3 文氣象 . 3 流域水文概況 . 3 洪水分析計(jì)算 . 4 氣象 . 6 泥沙 . 8 壩址下游水位流量關(guān)系及庫(kù)容曲線 . 8 工程地質(zhì) . 11 3 壩庫(kù)區(qū)地質(zhì)概況 . 11 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件 . 12 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件 . 12 其他主要建筑工程地質(zhì)條件 . 14 庫(kù)區(qū)滑坡及不穩(wěn)定巖體 . 15 水庫(kù)滲漏 . 15 水庫(kù)浸沒(méi) . 15 大壩基礎(chǔ)工程地質(zhì)條件 . 16 第 3章 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù) . 18 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) . 18 設(shè)計(jì)依據(jù) . 18 第 4章 興利調(diào)節(jié)和調(diào)洪計(jì)算 . 19 死庫(kù)容確定 . 19 起調(diào)水位的分析與選擇 . 19 調(diào)洪計(jì)算 . 20 調(diào) 洪計(jì)算的目的 . 20 調(diào)洪計(jì)算的原理 . 20 調(diào)洪計(jì)算的過(guò)程 . 22 第 5章 樞紐布置 . 29 壩址選擇 . 29 壩軸線選擇 . 31 壩型選擇 . 33 樞紐布置 . 34 第 6章 建筑物設(shè)計(jì) . 34 4 非溢流壩段設(shè)計(jì) . 34 壩體斷面設(shè)計(jì) . 34 壩基面荷載作用的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（以單寬計(jì)算） . 37 壩基面穩(wěn)定計(jì)算 . 40 折坡面荷載作用的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（以單寬計(jì)算） . 46 折坡面穩(wěn)定計(jì)算 . 49 溢流壩段設(shè)計(jì) . 54 底孔設(shè)計(jì) . 56 消能防沖計(jì)算 . 57 挑流消能水面線得計(jì)算 . 57 挑流消能水力要素的計(jì)算 . 61 第 7章 構(gòu)造設(shè)計(jì) . 63 壩頂構(gòu)造 . 63 廊道系統(tǒng)（專題部分） . 63 壩基灌漿廊道 . 64 檢查和壩體排水廊道 . 65 排水系統(tǒng) . 65 橫縫構(gòu)造 . 66 第 8章 地基處理 . 67 趾板區(qū)基礎(chǔ)開(kāi)挖及處理 . 67 帷幕灌漿與固結(jié)灌漿 . 67 壩基的帷幕灌漿 . 67 基巖固結(jié)灌漿 . 67 斷層軟弱夾層處理 . 68 5 第 9章 致謝 . 69 第 10章 參考文獻(xiàn) . 70 1 第 1 章 工程概述 程概況 黑河水利樞紐工程位于西安市周至縣馬召鎮(zhèn)黑河干流秦嶺峪口處，北距周 至縣城約 12河金盆水利樞紐是西安市黑河引水工程的重要水源工程，是一項(xiàng)以西安城市供水為主，兼顧灌溉，結(jié)合發(fā)電、防洪等綜合利用的大型水源工程。 程特性表 表 1黑河水利樞紐工程特性表 工程名稱 黑河水利樞紐工程 建設(shè)地點(diǎn) 陜西省西安市周至縣 所在河流 黑河 二 500年一遇 ) 5100m3/s 深孔結(jié)合表孔 5000年一遇 ) 7400m3/s s 594m 594m 鼻坎挑流 500 年一遇 ) 1)孔口尺寸 3m³ 正常蓄水位 18872萬(wàn) 2)進(jìn)口底部高 2 以下 ) 程 94m3)孔數(shù) 1個(gè) 520m 以下 ) 1000萬(wàn) 4)最大流速 s 460萬(wàn) (1)堰頂高程 594m 一 (2)每孔凈寬 15m 混凝土重力壩 (3)孔數(shù) 5個(gè) 度 (4)最大流速 s 1)底孔工 作門 弧門 404m (2)事故檢修門 平板們 3 第二章 基本資料 文氣象 域水文概況 黑河為渭河南岸較大支流，位于東經(jīng) 107 ° 43 108 ° 24，北緯33 ° 42 34 ° 13之間，屬于黃河二級(jí)支流，發(fā)源于秦嶺太白山北麓，由西南流向東北，至周至縣馬召鎮(zhèn)附近出峪，向東北匯入渭河，流域面積2258 流總長(zhǎng) 道平均比降 域最高為太白山主峰，海拔 3767m，流域分水嶺 平均高程海拔為 2400m。黑河流域?yàn)樯葼?，東西最大寬度約 60要支流有陳家河、大蟒河、清水河、太平河、板房子河、虎豹河、王家河等（支流多匯集于右岸，右岸支流集水面積約為左岸的 3倍） ，陳家河以下黑河干流較為順直，無(wú)較大支流匯入，流域平均寬度約 6 峪口以上干流長(zhǎng) 制流域面積 1481占全流域面積的65 ，干流經(jīng)高山深谷，河床比降大，約為 147峪口以上為秦嶺林區(qū)，流域內(nèi)植被良好，森林覆蓋率為 ，含沙量小，水質(zhì)無(wú)污染，符合國(guó)家飲用標(biāo)準(zhǔn)。 黑河流域?qū)倥瘻貛О敫稍?、半?潤(rùn)大陸性氣候，山川氣溫相差較大，山區(qū)氣溫較低，據(jù)雙廟氣象站資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫 最低氣溫 4 最高氣溫 出山口后平川地區(qū)氣溫較高，據(jù)周至縣氣象站資料統(tǒng)計(jì)，年平局氣溫 最低氣溫 最高氣溫 多年平均最大風(fēng)俗 20m/s，主風(fēng)向?yàn)?大凍土深度 24域內(nèi)降雨量南多北少，山區(qū)年降雨 900峪口水文站多年平均降雨量 至縣年平均降雨為 670黑峪口將于的 水年內(nèi)分配很不均勻，據(jù)統(tǒng)計(jì) 多年平均 7 10 月四個(gè)月內(nèi)降水為全年降雨量的 60，實(shí)測(cè)月最大降雨為 1981 年 8 月）。由黑峪口水文站水溫資料，多年平均水文 最高水溫 36，最低水溫為0。由 32 年蒸發(fā)資料統(tǒng)計(jì)，蒸發(fā)皿多年平均蒸發(fā)量 算水面蒸發(fā)強(qiáng)度 黑峪口水文站實(shí)測(cè)徑流資料較長(zhǎng)，但解放前有 4年 21 個(gè)月資料缺失。由于黑河徑流主要是由降雨形成，降雨徑流對(duì)應(yīng)較好，因此采用降雨資料相關(guān)插補(bǔ)。黑河徑流主要由降雨形成，據(jù) 43年的實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，實(shí)測(cè)年最大徑流量 小年徑流量量 年平均徑流量 流年內(nèi)分配不均勻 ,7 10月的徑流量占全年徑流量的 62。 水分析計(jì)算 （ 1）洪峰流量 黑河流域洪水主要由暴雨形成，洪水最早出現(xiàn)在 4 5 月，但一般洪峰較小。年最大洪水出現(xiàn)在 7 8月。 10月亦有洪水發(fā)生。黑嶼口水文站 43年實(shí)測(cè)資料中， 最大洪峰流量為 Q=3040 m3/s(發(fā)生于 1980年 7月 2 日 ),相當(dāng)于 50年一遇洪水，再加上歷史調(diào)查洪水，經(jīng)過(guò)頻率分析得到洪水特征參數(shù)及各種頻率得計(jì)算值見(jiàn)表 2 1。 表 2 1 洪峰流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)及頻率值 單位： m3/s 5 統(tǒng)計(jì)參數(shù) 頻率 P v v 2 5 820 000 5800 5100 4300 3600 3000 2200 (2) 洪水總量 洪量設(shè)計(jì)采用 24 小時(shí)及 72 小時(shí)作為設(shè)計(jì)階段。另外采用 1940 1953年 1日及 3日洪量插補(bǔ)出相應(yīng)年份的 24小時(shí)， 72小時(shí)洪量，使洪量資料延長(zhǎng)至 42年。統(tǒng)計(jì)參數(shù)及頻率計(jì)算見(jiàn)表 2 2。 表 2 2 洪量統(tǒng)計(jì)參數(shù)及頻率值 單位：億 m 3 項(xiàng)目 統(tǒng)計(jì)參數(shù) 頻率 P v v 2 72 3) 分期設(shè)計(jì)洪水 分期設(shè)計(jì)洪水按不跨期原則選取年最大值法。 根據(jù)洪水季節(jié)變化規(guī)律及施工期防洪需要分別計(jì)算枯水期 11 3 月， 春汛及夏枯 4 6 月以及 10月三個(gè)時(shí)段的洪水量值。詳見(jiàn)表 2 表 2 3 分期洪水計(jì)算成果表 單位： m3/s 分期時(shí)段 統(tǒng)計(jì)參數(shù) 頻率 P v v 2 10 4 6月 235 270 1090 917 840 690 520 10月 160 110 940 765 690 540 390 11 月次年 3月 40 65 224 184 167 132 95 （ 4）可能最大洪水估算 設(shè)計(jì)暴雨采用典型暴雨水汽與效率放大求得。典型暴雨選取 1980 年 7月 2日與 1981年 8月 21日兩場(chǎng)（相應(yīng)為實(shí)測(cè)最大洪水及次大洪水的暴雨） ?？赡茏畲蟊┯昙邦l率計(jì)算值見(jiàn)表 2 4。 由可能最大暴雨，經(jīng)產(chǎn)匯流計(jì)算求得最大可能洪水及洪水總量： 6 Q=9100m3/s 72小時(shí)洪水總量 24小時(shí)洪水總量 2 4 可能最大暴雨及頻率計(jì)算值 雨量單位： 目 可能最大 頻率計(jì)算法 “ 均值 s/24 295 57 56 202 35 43 03 159 （ 5）洪水過(guò)程線 選擇 1980 年 7 月 2 日洪水過(guò)程線作為放大典型，采用分時(shí)段同頻率控制放大法，繪制處 K t 關(guān)系曲線，放大過(guò)程及結(jié)果見(jiàn)圖 2 氣象 黑河流域于 1938年 10月在黑峪口設(shè)立水文站， 基本斷面位于峪口黑惠渠首上游 800m 處，即黑峪口（二）站， 1939 年內(nèi)下移 500m，又恢復(fù)至（二）斷面， 1966 年下移 100m，即黑峪口（三）斷面，觀測(cè)至今。黑河水庫(kù)水文站基本斷面位于黑惠渠首上游 700計(jì)觀測(cè)資 料 47年。 時(shí)間 P=(m3/s) P=(m3/s) 時(shí)間 P=(m3/s) P=(m3/s) 月日 時(shí)分 月日 時(shí)分 0 200 240 4 920 1200 12 300 340 16 960 14 900 1000 18 860 16 1400 20 740 18 1400 600 620 20 2600 12 500 520 21 2240 3440 20 420 460 23:12 5100 8000 0 320 860 0:12 5100 8000 7 2200 2920 8 2200 10 1300 11 1500 10 15 20 25時(shí)間t（h）流量Q(m³/s)Q(m³/s)設(shè)計(jì)（P=校核（P=圖 2黑河水利樞紐設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線 黑河流域先后設(shè)有 13 個(gè)雨量站，系列長(zhǎng)短不一 ，早在 1940 年黑峪口水文站就有雨量觀測(cè)資料， 1953年設(shè)立板房子雨量站， 1954 年設(shè)立王澗雨量站， 1955年設(shè)立金井、老水磨、廟啞子等雨量站，另外 1960年設(shè)立雙廟氣象站，觀測(cè)降雨、氣溫、濕度等項(xiàng)目。 黑河流域?qū)儆谂瘻貛О敫珊?、半濕?rùn)大陸性氣候，山川氣溫相差較大，山區(qū)氣溫較低，據(jù)雙廟氣象站資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫 最低氣溫19最高氣溫 出山口后平川地區(qū)氣溫較高，據(jù)周至縣氣象站資料統(tǒng)計(jì)，年平均氣溫 最低氣溫 最高氣溫 多年平均最大風(fēng)速 20m/s，主風(fēng)向?yàn)?大凍土深度 24域內(nèi)降雨南多北少，山區(qū)年降雨 900峪口水文站多年平均降雨量 至縣年平均降雨為 670黑峪口降雨的 多年平均徑流深 水年內(nèi)分布很不均勻，據(jù)統(tǒng)計(jì)多年平均 7 10 月四個(gè)月內(nèi)降水為全年降 8 雨量的 60。實(shí)測(cè)月最大降雨為 1981年 8月） 。由黑峪口水文站水文資料，多年平均水溫 最高水溫 36 ,最低水溫為。由 32年蒸發(fā)資料統(tǒng)計(jì)，蒸發(fā)皿多年蒸發(fā)量 算水面蒸發(fā)強(qiáng)度 泥沙 黑河 流域植被良好，河水清澈，河流懸移質(zhì)的含量較小，泥沙主要為推移質(zhì)。據(jù)黑嶼口水文站 1956 1983 年實(shí)測(cè)懸移質(zhì)泥沙資料統(tǒng)計(jì)，多年平均輸沙量 t，每年平均含沙量 測(cè)年最大輸沙量 151萬(wàn) t，年最小輸沙量 t，泥沙的年際變化較大，年內(nèi)分布不均，主要集中在汛期的大洪水中。 懸移質(zhì)泥沙的測(cè)驗(yàn)符合水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范。黑河多年平均輸沙量 t，其中推移質(zhì) t。推移質(zhì)及懸移質(zhì)年輸沙量 壩址下游水位流量關(guān)系及庫(kù)容曲線 （ 1）壩址下游水位流量關(guān)系曲線 水位流量 關(guān)系采用黑峪口水文（三）斷面 1966 1983 年共十八年實(shí)測(cè)的水位流量資料及 1980年洪水（ 3040 m3/s） 、 1981年洪水（ 2530 m3/s）及 1983年洪水（ 1510 m3/s）時(shí)的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、最大水深、水面比降及糙率等資料。 斷面糙率 n= 水面比降 J=0 斷面水深 h=面流速 V=s 黑河水文（三）斷面水位流量關(guān)系曲線見(jiàn)圖 2 9 水位（ m） 流量（ m3/s） 50 00 000 000 000 000 000 000 000 000 水位流量關(guān)系曲線4864884904924944960 2000 4000 6000 8000 10000流量（m ³ / s ）水位（m）水位流量關(guān)系曲線圖 2 2 下游河道水位流量關(guān)系曲線 黑河泄洪建筑物出口距水文（三）斷面距離分別為 180 300m，而此段河流平順，過(guò)水?dāng)嗝孀兓淮?，因此水文（三）斷面的水深?0 的水面比降上抬 1m 即代表泄洪建筑物處的水位流量關(guān)系。 （ 2）庫(kù)容曲線 黑河 水庫(kù)水位庫(kù)容、水位面積曲線見(jiàn)圖 2 3、 2 4。 10 水位庫(kù)容曲線01002003004005006007000 5000 10000 15000 20000 25000庫(kù)容（萬(wàn)m ³ ）水位（m）水位庫(kù)容曲線圖 2 3 黑河水庫(kù)水位庫(kù)容曲線 水位00 200 300 400 500 600面積（萬(wàn)）水位（m）水位面積曲線圖 2 4 黑河水庫(kù)水位 11 工程地質(zhì) 壩庫(kù)區(qū)地質(zhì)概況 （ 1）地形地貌：該區(qū)位于秦嶺北麓，地勢(shì)南高北低，相對(duì)高差 500m1000m，屬侵蝕中高山區(qū)。區(qū)內(nèi)河溪深斷而眾多，河谷狹窄，案坡陡峻，河流發(fā)育有殘缺不全的 1 5 級(jí)侵蝕堆積基座階地。 在斜坡地帶分布有 3000 多個(gè)崩塌和滑坡后重力堆積地形； 在桃李坪和盆村附近由于河流蛇曲作用而形成的古河道地形。 (2)地層巖性：庫(kù)區(qū)的地層巖性主體為前震旦系寬坪群教場(chǎng)組（ ，甘峪灣組（ 壩址區(qū)大鎮(zhèn)溝組（ 質(zhì)片巖層，在庫(kù)尾有二迭、三迭和侏羅系的沉積碎屑巖層。壩址區(qū)大鎮(zhèn)溝組的主要巖性為：云母石英片巖（ ,綠泥石片巖，鈣質(zhì)石英巖（ 。水庫(kù)區(qū)地層巖性除第四系覆蓋層外，基巖主要為前震旦系寬坪群教場(chǎng)組、口嶼灣組及大鎮(zhèn)溝組，淺變質(zhì)的片巖夾少量鈣質(zhì)石英巖；在庫(kù)尾有前震旦系秦嶺群東流水組、雙磨組 變質(zhì)較深片巖和混合巖。 （ 3）地質(zhì)構(gòu)造：該區(qū)只位于秦嶺緯向構(gòu)造體系中段北部，主要受南北向壓力作用。 故近東西向的構(gòu)造形際組成主體骨架， 復(fù)式皺褶， 斷層及巖漿的出露， 大多呈東西向延伸。 （ 4） 水文地質(zhì)： 河谷兩岸地下水以基巖裂隙水為主， 地下水一般補(bǔ)給河水，以下降泉形式出露。該處水質(zhì)無(wú)污染源。據(jù)水質(zhì)分析，河水和地下水均屬于低礦化水，水質(zhì)良好，適合工業(yè)，農(nóng)業(yè)和生活用水。 (5)區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：庫(kù)壩區(qū)地震基本烈度為度。據(jù)分析認(rèn)為水庫(kù)不大可能發(fā)生誘發(fā)地震，即使發(fā)生，其地震基本烈度不可能達(dá)到度，其理由 是： 2 地貌反差； 2 億 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件 庫(kù)區(qū)基巖大多裸露，且植被良好，水庫(kù)上游是森林區(qū)，水量下充沛，含沙量低，基本無(wú)污染，水質(zhì)優(yōu)良，適合工農(nóng)業(yè)和生活用水，為良好的天然供水源地。水庫(kù)淹沒(méi)損失小，基本無(wú)滲漏問(wèn)題。 （ 1）東嶺，位于古河道與黑河左岸之間，分水嶺最大寬 450m 500m，正常蓄水位處寬 240m，主要地質(zhì)巖性為云母石英片巖（ ,綠泥石片巖（ 鈣質(zhì)石英片巖（ ，呈互層狀分布，巖層走向 85° 110° ,與東嶺走向基本正交，易沿層面產(chǎn)生滲漏鄰谷滲漏。另外鈣質(zhì)石英巖中多有溶蝕洞及溶蝕裂隙，建庫(kù)后形成漏水通道，危及大壩及泄洪洞安全。主要斷層破碎帶有 般寬 3 5m，其中、 0 20m,最大單位吸水量 =20 30L/m² m，沿?cái)鄬悠扑閹Э赡馨l(fā)生集中滲漏。 （ 2）北嶺，位于金盆古河道北端，地形上有一凹槽，寬 130m 150m,槽內(nèi)地面最低高程 基巖頂板最低高程 凹槽中心鉆孔度約 60 70m，北嶺天然豁口的形成與該斷層破碎帶的發(fā)育有關(guān)。覆蓋層為壤土及砂卵石，基巖強(qiáng)風(fēng)化層很厚，且有發(fā)育寬大的斷層破碎帶， 巖層滲透性較強(qiáng)， = m² m， 局部 =20 30L/m² 39549m,低于水庫(kù)正常蓄水位，故必須構(gòu)筑副壩擋。壩基下砂卵石層、斷層破碎帶及基巖表層和互狀溶洞區(qū)，均為滲漏通道。 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件 （ 1） 地質(zhì)概況： 13 巖為變質(zhì)巖，巖性主要有云母片巖（ 綠泥石片 巖（ 、和鈣質(zhì)石英巖（ 種。第四系覆蓋分布較廣，其中河床卵石層厚 8 m 13 m，一級(jí)階地卵石厚 2 m 5 m,上部壤土層厚 2 m 10 m；二級(jí)階地卵石厚 2 m 10 m，上部壤土層較厚；其他還有坡積和重力堆積土。 址區(qū)位于西駱嶺田峪北斜南翼，巖層走向近東西，傾向上游，傾角 30° 40°；據(jù)統(tǒng)計(jì)壩區(qū)有 81條。大多屬層間錯(cuò)動(dòng)擠壓形成的逆斷層，斷層破碎帶寬度一般 0.2 m 5 m，大者可達(dá)到 10 m 20 m，主要為泥質(zhì)角礫及碎巖組成。節(jié)理裂隙主要有 傾角裂隙共四組。 下水類型可分三種 水層為河床砂卵石，含水量大，透水性強(qiáng)，厚度 8 17透系數(shù) K=d。 大氣降水補(bǔ)給，該水層水量不大且不均一，分布高程不等，沿裂隙斷層帶滲水呈下降泉出露。 含水層多以斷層破碎巖為主，是局部存在，補(bǔ)給來(lái)源仍是兩岸山體，水頭高出河床 m 25 m，但流量甚微，由于埋深（ 44 m 100 m）較大，故對(duì)建筑物不會(huì)產(chǎn)生影響。地下水、地表水對(duì)混凝土均無(wú)侵蝕性。 象：根據(jù)野外觀察、平硐資料及聲波測(cè)試等手段分析金盆壩址巖體風(fēng)化特征如下：滑坡，壩區(qū)滑坡體共 16處，其中以 1、 2滑坡規(guī)模較大。巖石中以云母石英片巖抗風(fēng)化能力最低，綠泥石片巖次之，鈣質(zhì)石英巖最強(qiáng)。一般而言壩區(qū)右岸強(qiáng)風(fēng)化深達(dá) 16 20m，河床部位 3 5m，左岸 7 20m。弱風(fēng)化層厚度 27 m 90 m，卸荷裂隙發(fā)育帶的卸荷帶。另外由于平行岸邊的高傾角構(gòu)造裂隙及同時(shí)發(fā)育的兩組緩傾角裂隙、組， 14 形成了不利于岸坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面。 （ 2）大壩基礎(chǔ)巖石物理力學(xué)性質(zhì) 據(jù)試驗(yàn)資料，弱風(fēng)化基巖干密度： d 中片巖（ c）濕抗壓強(qiáng)度 5 質(zhì)石英巖（ 00 壩基巖體滲透性：據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)成果，壩基巖體滲透性很不均一，其中綠泥片石巖單位吸水率 =L/m² m，云母石英片巖=m² m，鈣質(zhì)石英巖 =m² m，斷層破碎帶 =m² m 。 其他主要建筑工程地質(zhì)條件 （ 1）溢洪洞：進(jìn)口引渠段位于 2滑坡上，地基不穩(wěn)定，進(jìn)口洞臉巖層裂隙發(fā)育， 巖性破碎，洞室段巖性主要為云母石英片巖，綠泥石片巖，鈣質(zhì)石英巖。洞室圍巖按分類均為穩(wěn)定性和極不穩(wěn)定巖體。均在弱風(fēng)化巖體中，但因巖體發(fā)育 5 組裂隙和 6 條斷層破碎帶，結(jié)構(gòu)面互相結(jié)合，使洞頂及左側(cè)洞壁切割成契形體，開(kāi)挖時(shí)易發(fā)生塌方。 （ 2）泄洪洞：圍巖巖性主要為云母石英片巖，綠泥石片巖和中厚層鈣質(zhì)石英巖，呈互層狀分布，片理和裂隙很發(fā)育，主要斷層有 。 (3)引水洞 ：該洞與溢洪洞相距很近， 地層巖性基本相同， 主要斷層為 和 31 共計(jì) 13 條，圍巖分類為穩(wěn)定性差到極不穩(wěn)定巖體均有，一般地下水高于 洞頂。 (4)壩后電站：發(fā)電支洞圍巖巖性為云母石英片巖，受斷層影響，極不穩(wěn)定巖體較多。電站站址位于二級(jí)階地與山坡之間坡斜帶，廠房基土不均 15 一，為強(qiáng)風(fēng)化云母石英片巖及斷層破碎帶。 庫(kù)區(qū)滑坡及不穩(wěn)定巖體 庫(kù)區(qū)滑坡及不穩(wěn)定巖體特征見(jiàn)表 2 表 2庫(kù)區(qū)滑坡及不穩(wěn)定巖體特征表 編號(hào) 位置（ 滑動(dòng)類型 滑動(dòng)體型（ m） 形成時(shí)代及巖性 估算方量（萬(wàn) 地點(diǎn) 壩距 坡腳高程 長(zhǎng) 寬 1 木匠河口 生 滑坡 616 468 169 上更新統(tǒng)（ 16 2 桃園河口 塌 565 203 95 寬教組變夾枚巖 22 3 望長(zhǎng)溝口 坡 550 268 210 上更新統(tǒng)（ 191 4 水門溝口 坡 550 410 174 全更新統(tǒng)（ 100 5 仙馬溝口 穩(wěn)定巖體 560 500 185 綠泥云母英片巖 48/ 草坡洼 巖滑坡 640 313 176 上更新統(tǒng)（ 176 從表中可以看出，壩基巖石的滲透特性屬于中等透水 和較嚴(yán)重透水。除此之外，在河床左側(cè)部有一條順河向的石英巖脈，其兩側(cè)形成了 4 m 5 m 的接觸破碎帶巖體，可成為滲透通道，左岸坡在高程 550 m 附近，出露有一條云煌斑巖脈。 水庫(kù)滲漏 黑河水庫(kù)可能的滲漏區(qū)集中于壩址區(qū)，其中包括： （ 1）古河道與現(xiàn)河谷之間的單薄分水嶺。 （ 2）古河道北嶺。 （ 3）近壩右岸水庫(kù)與黃石溝間的分水嶺。工程地質(zhì)工作已查明，上述滲漏帶的滲漏量值均不大。 水庫(kù)浸沒(méi) 主要分布于金盆、桃李坪兩個(gè)村莊附近，但面積不大僅為 16 大壩基礎(chǔ)工程地質(zhì)條件 （ 1）建基高程 壩肩兩岸地形不 完全對(duì)稱，為左陡右緩，左岸單寬山梁 東嶺，與金盆古河道毗鄰 ,地形坡度 50° 55° ,右岸地形坡度 40° 45°， 直至黃石溝分水嶺，河床高程 64m，壩頂高程處河谷寬 368m。 壩區(qū)巖性分類有第四系松散堆積物及前震旦系大鎮(zhèn)溝組基巖。 其中第四系堆積物有河床砂卵石層，厚 815m。一級(jí)階地堆積物，上部為壤土，厚115m,下部為砂卵石厚 28m。 以及坡積堆積物， 左岸上覆于一級(jí)階地， 厚度最大 14m，右岸覆蓋于岸坡，厚度約 5 河床及壩肩基巖以云母石英片巖為主，視厚度達(dá) 100 122m，其余為綠泥石片巖，鈣質(zhì)石英巖，巖脈及構(gòu)造巖等。其中壩基下十余米的云母石英片巖，云母含量高，片理極為發(fā)育，較為軟弱。 根據(jù)室內(nèi)外巖石飽和抗壓強(qiáng)度 標(biāo)以及聲波（縱坡速度）試驗(yàn)，從承載力條件的角度看，金盆壩址建基面的選擇是可行的。強(qiáng)風(fēng)化層波速1500 2500m/s,彈模 10 萬(wàn) 16 萬(wàn) t/許承載力 10 15kg/風(fēng)化層波速 3000m/s，彈模 40 萬(wàn) t/ 許承載力可以 20基強(qiáng)風(fēng)化巖體分布厚度見(jiàn)表 2 表 2 6 壩基強(qiáng)風(fēng)化巖體 分布厚度表 部位 左岸 河床 右岸 550以上 550以下 一級(jí)階地 一級(jí)階地 岸坡 強(qiáng)風(fēng)化厚度（ m） 10 15 3 5 5 6 5 3 5 12 18 （ 2）防滲體與基巖結(jié)合部地質(zhì)構(gòu)造及處理建議 結(jié)合部遇到的斷層有 ，走向基本與壩軸線平行， 其中規(guī)模較大者為 走向 90° 102°， 傾向 傾角 31° 58°，為順層擠壓斷層，破碎帶寬 5m，其出露平面位置恰好與面 17 板壩底座軸線河床部位相重合。 防滲體與基巖結(jié)合部的斷層處，均應(yīng)按規(guī)范開(kāi)挖回 填砼塞，以延長(zhǎng)滲透途徑。斷層破碎帶的管涌比降，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，其臨界比降為 壞比降為 （ 2） 壩軸線的滲透特性、滲漏量及帷幕設(shè)置建議 壩址基巖主要由片巖類組成，透水性較小且呈層狀分布。壩軸線各類巖石滲透性能統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表 2 分區(qū) 巖石名稱 指標(biāo) 左岸 壩基 右岸 e 層 u 層 e 斷層 單位吸水 量( ) L/m ² 平均 值 值 平均值 值 平均值 類 平均 值 較嚴(yán)重 透水 微透 水 嚴(yán)重 透水 中等 透水 中等 透水 中等 透水 較嚴(yán)重 透水 中等 透水 較嚴(yán)重 透水 由于壩基 4400 30此帷幕下限不超過(guò) 440m，左右岸坡帷幕應(yīng)與地下水位銜接，左岸地下水 位埋深 70岸地下水位埋深近 80m。 18 第 3章 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 為了貫徹執(zhí)行國(guó)家的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)政策，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的，應(yīng)該對(duì)水利樞紐按其規(guī)模、效益極其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性進(jìn)行分等，再根據(jù)樞紐中各水工建筑物的作用大小及重要性，對(duì)建筑物進(jìn)行分級(jí)。在設(shè)計(jì)和施工中，對(duì)不同級(jí)別的水工建筑物在安全系數(shù)、洪水標(biāo)準(zhǔn)、安全超高等技術(shù)方面則區(qū)別對(duì)待。具體劃分依據(jù)為中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定確定。 結(jié)合樞紐任務(wù)（供水、灌溉、發(fā)電 、防洪） ，考慮水庫(kù)庫(kù)容（最大庫(kù)容） 、供水對(duì)象重要性、防洪要求（保護(hù)重要城市），黑河水利樞紐定為等大（ 2）型工程。 本樞紐為等，其主要建筑物（大壩、溢洪洞、泄洪洞） 屬于 1 級(jí)，次要建筑物（導(dǎo)流墻、工作橋、護(hù)岸等）屬于 2 級(jí)，臨時(shí)性建筑物（圍堰、導(dǎo)流隧洞等）屬于 3 級(jí)。 根據(jù)樞紐等別和建筑物級(jí)別，對(duì)照規(guī)范， 山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電程水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)，確定本樞紐設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 500 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 5000 年一遇。 設(shè)計(jì)依據(jù) 2000 水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn) 19 2001混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范 97水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 2002水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范 水工設(shè)計(jì)手冊(cè)第五卷 水工設(shè)計(jì)手冊(cè)第六卷 水工建筑物第四版 水力學(xué)西安理工大學(xué)水力學(xué)研究所 第 4章 興利調(diào)節(jié)和調(diào)洪計(jì)算 死庫(kù)容確定 死庫(kù)容的確定考慮城市暗渠引水高程要求為 考慮水庫(kù)淤積的要求，取死水位為 起調(diào)水位的分析與選擇 在不影響水庫(kù)正常正常供水，不增加壩高的前提下，使用部分有效庫(kù)容滯洪并給泄水建筑物爭(zhēng)取一段開(kāi)閘準(zhǔn)備時(shí)間，需設(shè)汛 限水位，并作為調(diào)洪驗(yàn)算的起調(diào)水位。此水位的選擇應(yīng)兼顧水庫(kù)防洪與興利的結(jié)合問(wèn)題。 經(jīng)前一階段設(shè)計(jì)，水庫(kù)正常蓄水位為 594m,死水位 520m，則選擇從正常蓄水位起調(diào)。 20 調(diào)洪計(jì)算 調(diào)洪計(jì)算的目的 無(wú)論在水庫(kù)的規(guī)劃階段還是在已建水庫(kù)的管理運(yùn)用階段 ,水庫(kù)的調(diào)洪計(jì)算總是必須的。 不過(guò) ,由于不同階或同一階段所遇到的具體情況不同 ,其計(jì)算目的是不同的 往往是根據(jù)水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水 ,擬訂若個(gè)泄洪措施方案 ,通過(guò)調(diào)洪計(jì)算 ,分別求出下泄洪水過(guò)程、防洪特征庫(kù)容、特征水位、壩頂高程以及投資、效益等 ,然后在通過(guò)綜比較 ,選擇技 術(shù)上可行且經(jīng)濟(jì)合理的水庫(kù)、泄洪建筑物及下游防洪工程的規(guī)模和有關(guān)參數(shù)；而在水庫(kù)的運(yùn)用管理階段 ,庫(kù)容和泄洪建筑物的尺寸是定值 ,這時(shí)的調(diào)洪計(jì)算是根據(jù)某種頻率的入庫(kù)洪水或預(yù)報(bào)的入庫(kù)洪水 ,在不同防洪限制水位時(shí) ,求出水庫(kù)的洪水位與最大下泄流量 編制防洪調(diào)度規(guī)程、制訂防洪措施提供科學(xué)依據(jù) ,既要盡可能滿足下游防洪要求 ,又要保證水工建筑物的安全。 調(diào)洪計(jì)算的原理 根據(jù)水庫(kù)的水量平衡原理和水庫(kù)的蓄池關(guān)系組成方程組 211 2 1 211( ) ( )22 q q t （ q f z （ 用已知（設(shè)計(jì)或預(yù)報(bào)）的入庫(kù)洪水過(guò)程線 Q t,由起調(diào)水位開(kāi)始，逐時(shí)段 連續(xù)求解方程組，從而求得水庫(kù)出流過(guò)程 q t,這就是調(diào)洪演算的基本原理。 這里采用雙輔助曲線半圖解法， 21 211 2 1 211( ) ( )22 q q t （ 將改寫成式 (4寫成 1 1 2 2( ) ( )22V q V qQ （ 式中2V、2q、 ()2和 ()2均可與水庫(kù)水位 Z 建立函數(shù)關(guān)系，因此，可根據(jù)選定的計(jì)算時(shí)段 t 值、已知的水庫(kù)水位容積關(guān)系曲線，以及根據(jù)水力學(xué)公式算出的水位下泄流量關(guān)系曲線，事先計(jì)算并繪出曲線組： 1()2Vq 、 2()2Vq 、 3q f z ，其中 3q f z 即是水位下泄流量關(guān)系曲線，其余兩條是半圖解法所必需的兩根輔助線，黑河水位庫(kù)容曲線見(jiàn)圖 4 水位庫(kù)容曲線01002003004005006007000 5000 10000 15000 20000 25000庫(kù)容（萬(wàn)m ³ ）水位（m）水位庫(kù)容曲線圖 4 黑河水位庫(kù)容曲線 22 調(diào)洪計(jì)算的過(guò)程 初定大壩采用底孔和溢流壩聯(lián)合泄流，溢流壩段堰頂高程為 594 m,溢流壩段總長(zhǎng)定為 75m，分成 5孔，每孔凈寬 15米。底孔設(shè)一個(gè) ,進(jìn)口高程 口尺寸 3* 大壩的庫(kù)水位庫(kù)容 Z壩下游河道水位流量 Z 水位流量關(guān)系曲線4864884904924944960 2000 4000 6000 8000 10000流量（m ³/s ）水位（m）水位流量關(guān)系曲線4河水庫(kù)水位流量曲線 取 1 3 6 0 0t 小 時(shí) 秒根據(jù)上面 B=75下泄流量曲線，即可計(jì)算相應(yīng)工作曲線 ( / / 2 )q V t q ，計(jì)算步驟見(jiàn)表 4見(jiàn) 4 4 q(V/ t± q/2)輔助曲線計(jì)算表 Z 上 (m) V(萬(wàn) q(m3/s) q/2(m3/s) V/t(m3/s) V/(m3/s) V/t+q/2(m3/s) 594 18872 52422 52298 52547 9106 53072 52920 53224 595 19340 53722 53520 53925 9574 54372 54104 54640 596 19808 55022 54677 55367 23 0042 55672 55240 56105 597 20276 56322 55793 56851 0510 56972 56338 57606 598 20744 57622 56876 58369 0978 58272 57405 59139 599 21212 58922 57929 59916 1446 59572 58445 60699 600 21680 60222 58956 61489 601 22148 61522 59959 63085 602 22616 62822 60940 64704 605 24020 66722 63766 69679 606 24488 68022 64671 71373 607 24956 69322 65560 73084 608 25424 70622 66433 74812 圖 4(Vt+ 曲 線-(Vt- 曲 線Z - q 曲 線洪水過(guò)程線和下泄流量曲線見(jiàn)下圖 24 10 15 20 25時(shí)間t（h）流量Q(m³/s)Q(m³/s)設(shè)計(jì)入庫(kù)流量校核入庫(kù)流量下泄流量調(diào)洪演 q(V/ t± q/2)輔助曲線計(jì)算表繪出后，先對(duì)五百年一遇設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)洪演算。起調(diào)水位為防洪限制水位 594m，隨著入庫(kù)流量增大，泄洪底孔閘門逐漸開(kāi)啟以控制下泄，使泄量等于來(lái)量，庫(kù)水位維持在 594后，因底孔閘門已全開(kāi)而來(lái)水量仍然繼續(xù)增大，故進(jìn)入自由泄流情況，庫(kù)水位被迫上升，由初時(shí)段的泄量 q (V/ t+q/2）曲線得 t+，加上1()后 得 t+值，再回查 q (V/ t+q/2）曲線得 此方法計(jì)算，最后求的最大泄量為 s,相應(yīng)最高水位即設(shè)計(jì)洪水位為 細(xì)計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表 4 對(duì)于五千年一遇設(shè)計(jì)洪水與五百年一遇洪水調(diào)洪演算方法相同，求得最大泄量為 ，相應(yīng)最高水位即校核洪水位為 細(xì)計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表 4 對(duì)于萬(wàn)年一遇設(shè)計(jì)洪水與五百年一遇洪水調(diào)洪演算方法相同，求得最大泄量為 ，相應(yīng)水位即保壩水位為 細(xì)計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表 4 表 4 黑河水利樞紐五百年一遇洪水調(diào)洪計(jì)算表 25 黑河水利樞紐五百年一遇洪水調(diào)洪計(jì)算表 時(shí)間 Q(m3/s) m³/s) Z(m) V/ V/t+q/2 q(m³/s) Z(m) 備 注 日 時(shí) 0 200 594 594 庫(kù)水位不變 10:53 594 594 11 250 594 52298 594 12 300 594 52298 52547 水位開(kāi)始升高 13 600 2322 52573