10级水利水电工程本科毕业设计任务书与基础资料

南昌工程学院本科生毕业设计指导书专业：水利水电工程水利与生态工程学院水利水电工程系2014-2-2429 南昌工程学院本科生毕业设计任务书题目：《山湘水电站设计》题目来源：□省部级以上□校级■横向□自选题目性质：□理论研究□应用与理论结合研究□应用基础研究■实际应用研究学院：水利与生态工程学院系：水利水电工程专业：水利水电工程班级：学号：学生姓名：起讫日期：2014-2～2014-6（12周）指导教师：曾晨军职称：助教系分管主任：蔡高堂审核日期：29 说明1.毕业设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到学生。2.进度表由学生填写，至少每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业设计工作检查的主要依据。进度表中的周次是指实际的毕业设计进程中的周次。3.学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，于3周内提交给指导教师批阅。4.本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。29 一、毕业设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）（一）、毕业设计（毕业论文）的教学目的：　毕业设计是培养学生综合运用所学理论和技能解决实际问题能力和创新能力的一个重要教学环节；是对学生能力的一个全面训练和提高，是学生走上工作岗位承担工作任务的一个重要台阶和预演，通过毕业设计，应该达到以下目的：1．通过综合运用所学理论和知识培养学生分析和解决实际问题的能力，并在运用过程中巩固、加深和扩大所学理论知识。2．培养学生的自学能力和科学研究能力，使学生逐步具有更新和丰富自己科学知识的能力和创新能力。3．通过基本训练，培养学生设计、计算、绘图、编写设计说明书及科研专题报告能力。4．培养学生具有正确的设计思想和政策观点、严谨的工作作风。（二）、毕业设计的内容毕业设计的主要内容包括：（1）水文水利计算（主要是调洪演算）；（2）坝型选择与水利水电枢纽工程布置；（3）主要建筑物设计。（4）施工组织设计（三）、毕业设计的要求：毕业设计过程主要分三个阶段：阶段Ⅰ──了解任务书与熟悉、研究原始资料本阶段的目的在于全面了解设计任务，认识设计题目的现实意义。熟悉河流的一般自然地理条件、枢纽地址的水文气象特性、枢纽及水库的地形地质条件，以及了解当地材料、对外交通、经济资料等有关规划设计的基本数据，只有在熟悉资料的基础上，才能正确地选择建筑物类型、进行枢纽布置及建筑物设计。因此，资料的整理和分析工作，决不是简单的抄录。应该把必需用的资料整理到说明书中去；了解每一项资料在设计中地用处；考查资料的精度和合理性。通过对这些资料的了解和分析，应达到对设计题有一全面的概念。初步掌握自然条件和经济资料中对设计和施工有较大影响的主要因素和关键性问题。为以后设计工作的进行和进一步深入掌握资料打下基础，如现资料不足，可由指导教师或征得指导教师的同意后予以补充。阶段Ⅱ──坝型选择及水利水电枢纽工程布置（包括调洪演算）本阶段是河川枢纽设计中一项重要工作，因为建筑物类型及枢纽布置的选定，在很大程度上即决定了水利枢纽的技术经济特性及枢纽设计的合理性，同时，此项设计又是一项比较复杂的工作，涉及很多问题。因此，在设计中应贯彻正确的设计思想和善于综合运用各方面的知识，用技术经济比较的方法较好地解决这些实际问题，本阶段设计内容为：（1）决定枢纽工程的等级及组成建筑物；（2）选择确定坝型；29 （3）选择确定枢纽中各建筑物的结构型式；（4）比较泄洪方式进行调洪计算，确定泄洪孔口尺寸；（5）选择坝型，确定枢纽比较方案；（6）对各布置方案进行定性分析综合比较，选定最优方案。设计时应注意的问题和具体要求如下：（1）对泄洪建筑物的孔口尺寸设计，应以泄洪方式（泄水结构的型式、闸门的操作方式）的选择作为重点，切忌埋头于繁琐的计算。孔口尺寸的大小可以拟定2个方案进行调洪演算，通过定性分析比较后选定。（2）枢纽布置可在建筑物型式选择的同时，根据当地地形、地质、水文条件、考虑枢纽施工的导流方案，大致地确定建筑物间的相互位置，经定性分析，说理比较，选出1~2个较好的布置方案作进一步的比较。（3）对初步选出的布置方案拟出主要建筑物的尺寸：坝体的基本轮廓尺寸，可参考已有的条件相近的工程或一般经验数据斟酌决定，必要时可以对一两个典型断面的边缘应力和稳定略加复核即可，不必进行详细的设计计算。泄水及引水建筑物等可进行一些简单的水力学计算，并参考已有的类似工程或一般经验数据拟定其尺寸，对于专门性建筑物，如船闸、筏道和水电站等，则按已给定的尺寸或经过简单的计算定出尺寸进行布置，不作具体设计。上述建筑物尺寸，应按比例正确地绘在方格纸上（或透明纸上）附于说明书中。（4）对初步选出的布置方案进行施工方案分析、拟定导流方案。（5）根据定出的建筑物尺寸，进行方案的具体布置，将成果绘于透明纸上。阶段Ⅲ──主要建筑物的设计本阶段为重点深入内容，以大坝设计为主，其主要设计内容和要求如下：（1）确定大坝主要尺寸：其中一部分尺寸，如混凝土坝的坝段长度等，不必进行详细比较；可通过分析方法选定；一部分尺寸，如坝的上下游坡度等，应进行详细的比较选定；（2）拟定大坝结构布置：一般可不作详细的方案比较，着重于分析论证；（3）水力计算：主要为确定溢流坝剖面或溢洪道控制坝剖面与消能设计；（4）稳定、应力校核计算；当地材料坝应进行各种情况下的稳定强度验算，强度验算仅对上、下游边缘应力进行核算，对其他典型坝段应对坝底截面进行最危险情况下的稳定验算。（5）坝的地基处理的细部构造设计：在进行坝的细部结构设计时，应多参考一些工程设计和图纸，使选定的构造既安全可靠、施工方便，又经济合理。（6）进行泄水底孔和引水建筑物的结构布置设计；根据毕业设计内容，学生应做到全面掌握，重点深入，并独立地完成所规定的设计内容，提出自己的设计成果。对水文水利计算、坝型选择与水利水电枢纽工程布置部分要求可稍低，进行一定的方案比较后，选出经一定论证的较为合理的方案；对选择方案中的重点建筑物应进行较为详细设计计算；在施工组织设计中主要进行导流方案及导流建筑物的设计并进行简要的总布置工作。有关基础数据见基础资料部分。29 二、毕业设计图纸内容及张数学生完成毕业设计任务后,应提交以下图纸:1、枢纽平面布置图（1张）（1：1000）2、上、下游立视图（1张）（1：1000）3、溢流坝段和非溢流坝典型剖面图（各1张）4、施工总布置图（1张）5、施工总进度图（横道图或双代号网络计划图）（1张）三、毕业设计实物内容及要求毕业设计成果应包括设计大图、设计说明书与计算说明书等三部分，具体要求是：（1）设计大图大图是毕业设计的主要成果；一律用计算机的绘制，要求制图正确，图面饱满（没有多余的空幅、没有重复的构造、图幅布局合理，主次分明，大图应有标题）、绘制清晰、尺寸齐全。图上应注明比例尺，选用的比例尺大小应符合于建筑物构造的复杂程度。在草拟建筑物或其细部图时，最好事先考虑该图在大图中的布置来定比例尺，以免增加以后缩放图样的工作量。在建筑物与地基连接的图上，应按规定符号标出地质情况。设计大图图幅规定为A1号图幅，设计大图数量以将所设计的内容表达清楚为标准，主要内容如下：①选定的水利枢纽平面布置图及上游或下游立视图；②主要建筑物结构图，如溢流坝段、挡水坝段、底孔坝段，电站厂房坝段等主要建筑物的三视图，引水隧洞平、立、剖面图等。③有关施工导流布置可考虑在枢纽布置图中表示，也可以单独成一张图。水文图，地质图等则附在说明书内。图纸应该遵循有关技术规范要求。（2）设计说明书与计算书设计说明书是毕业设计的重要成果，设计说明书中，对工程性质，建筑物地区的自然条件和施工条件，建筑物的布置和类型等的叙述，文字说明应力求通顺确切、扼要和清楚；版面工整，标点符号正确。设计部分应较详细的用图表和文字来正确说明和表达设计的依据、方法、意图和成果。设计说明书中一般只列出设计计算的重要成果和最终成果。设计计算的详细过程，应整理在计算底稿中，计算稿应作为设计说明书的附件。要求章节分明，文理通顺，字迹工整，既有计算数据，又有29 分析论证，此外还须注意恰当地使用插图与附表，说明书用计算机打印。毕业论文（设计）说明书的要求：1）、页面设置：上2.54cm,下2.54cm,左3.67cm,右2.67cm，行间距1.35倍。2）、目录：“目录”两字小三号宋体加粗，目录内容小四号宋体。3）、摘要中文摘要：标题小二号宋体加粗，“专业、学号、姓名、指导教师”五号宋体，“摘要”两字四号宋体，摘要内容小四号宋体，“关键词”三字小四号宋体加粗，英文摘要：标题小二号TimesNewRoman体加粗，“Abstract”四号TimesNewRoman体；“Abstract”内容小四号TimesNewRoman体，“Keyword”小四号TimesNewRoman体加粗。4）、正文：标题四号宋体，正文内容小四号宋体。5）、图表：图表内容五号宋体。6）、参考文献：参考文献四字四号宋体，参考文献内容小四号宋体，其中英文用小四号TimesNewRoman体。7）、致谢：致谢两字四号宋体，致谢内容小四号宋体。④内容顺序是：中文摘要；英文摘要；目录；正文；参考文献；附录。页数应有统一编号；附图一律用铅笔描绘，计算成果最好列成表格，不必详列过程。说明书的分量，除插图外，以60－70页为宜。详见南昌工程学院本科生毕业设计（论文）书写式样计算说明书与设计说明书应分开编写，计算说明书应整理清楚，便于查阅。说明书与计算书应于每一阶段结束后，立即编写，不要累积到最后阶段编写，形成慌乱。设计说明书与计算稿均应装订成册，统一用A4纸书写或打印，图纸应折叠整齐。设计说明书和大图应彼此吻合，无脱节和错乱现象。说明书中应有大图的索引。设计中使用和列出的数据，都应该是有根据的（如根据的参考文献、手册、计算和绘图等）。29 四、毕业设计进度计划序号各阶段工作内容参考时间分配（周）指导老师1了解任务书及熟悉、研究原始资料0.52坝型选择及水利枢纽布置（包括调洪演算）1.53主要的建筑物设计64施工组织设计1.55最后整理说明书及大图1.56毕业设计答辩17总 计1229 五、主要参考资料1.水利电力部标准汇编.水利水电工程5.金属结构.北京：水利电力出版社，19892.水电站机电设计手册.金属结构（1）.北京：水利电力出版社，19883.天津大学林继鏞.水工建筑物.北京：中国水利水电出版社，2006，4.张严明等.中国碾压混凝土坝20年.北京：中国水利水电出版社，20065.水利电力部水利水电规划设计院.水工设计手册（混凝土坝）.北京：水利电力出版社，19876.水利水电勘测设计院.小型水电站设计图集（混凝土坝分册）.北京：水利电力出版社，19867.水利电力部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册（第一卷）.施工规划.北京：中国水利水电出版社，19968.叶守泽等.工程水文学.北京：中国水利水电出版社，20009.中国水利发电工程.施工卷.北京：中国电力出版社，200010.焦爱萍.水利水电工程专业毕业设计指南.郑州：黄河水利出版社，200311.余锡光等.水利水电规划、设计与施工.北京：科学技术出版社，199412.刘小兵.水利机组及其调节、安装、检修与水电站经济运行和维护.成都：四川科学技术出版社，200213.毛建平、金文良.水利水电工程施工.郑州：黄河水利出版社，200414.索丽生等.水利水电工程专业毕业设计指南.北京：中国水利水电出版社，200115.水电站厂房设计规范SL266-2001.北京：中国水利水电出版社，200116.河海大学.林益才.水工建筑物.中国水利水电出版社，199717.张光斗、王光纶.专门水工建筑物.上海：上海科学技术出版社，199918.李家星、赵振兴.水力学（上、下册）.南京：河海大学出版社，200019.周之毫等.水利水能规划（第二版）.北京：中国水利水电出版社，199720.邓学成等.工程地质与水文地质.北京：中国水利水电出版社，199221.刘启钊.水电站.（第三版）.北京：中国水利水电出版社，199822.袁光裕.水利工程施工（第三版）.北京：中国水利水电出版社，199623.水利电力部标准汇编.水利水电工程4.水工设计.北京：水利电力出版社，198924.混凝土重力坝设计规范SDJ21—78（试行）.北京：中国水利水电出版社25.水工碾压混凝土施工规范SDJS14—86.北京：中国水利水电出版社26.长江水利委员会长江水利勘测规划设计研究院.水电水利工程围堰设计导则DL/T5087—199927.碾压混凝土坝设计导则DL/T5005—92.北京：中国水利水电出版社28.水电站厂房设计规范SL266—2001.北京：中国水利水电出版社29.水电站进水口设计规范（试行）SD303—8830.水利水电工程发、等级划分及洪水标准SL252—2000.北京：中国水利水电出版社31.程应昌、黎良辉编《重力坝毕业设计指南》32.孙恭尧、王三一、冯树荣《高碾压混凝土重力坝》中国电力出版社33.顾志刚、张东成、罗红卫  编著《碾压混凝土坝施工技术》 中国电力出版社29 六、毕业设计进度表（本表至少每两周由学生填写一次，交指导教师签署审查意见）第一、二周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第三、四周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第五、六周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日29 第七、八周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第九、十周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第十一、十二周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日29 第十三、十四周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第十五、十六周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第十七、十八周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日29 七、其他（学生提交）1．开题报告1份2．外文资料译文1份（2000字以上，并附资料原文）3．论文1份（8000字以上）指导教师：曾晨军学科组负责人：学生开始执行任务书日期：2014-02-24学生姓名：送交毕业设计日期：2014-06-0529 基础资料——课题名称：《山湘水电站设计》1.1概述1.1.1流域概况山湘水电站位于远水支流秋水的上游，坝址位于重庆市秀山县山湘镇北河桥上游约1.7km处，上距设计中的酉酬水电站约35km，下距在建的碗米坡水电站约53km，距秀山县城约52km。水库正常蓄水位290.00m，相应库容1.32亿m3，总库容1.63亿m3，调节库容0.50亿m3，为季调节水库，电站总装机容量120MW，保证出力11.1MW，年利用小时3283h，年发电量3.94亿kW·h。工程计划工期33个月，首台机组发电工期31个月，工程静态投资82830万元，总投资87087万元。秋水是远水的最大支流，流经湖北来凤，湖南龙山，重庆酉阳、秀山，贵州松桃，湖南花垣、保靖、永顺、古丈、沅陵等县。流域东接远水干流，西以大娄山与乌江相望，南与武水相邻，北以武陵山与澧水相望。流域地理位置位于北纬28°~30°、东经108°~110°之间，流域呈西北高、东南低的三角形。秋水有南北两源。北源又称北河，发源于湖北宣恩和鹤峰两县交界的酉源山；南源又称秀山河、梅江河，发源于贵州省松桃县的平溪，南、北两源于重庆市秀山县山湘镇汇合后，折流向东，经隆头、江口分别纳入洗车河、花垣河，过保靖往东至沅陵注入远水。秋水干流全长427km，河道平均坡降1.05‰，流域面积18530km2，多年平均径流量170亿m3，山湘坝址控制流域面积5473km2，占秋水流域面积的29.5%。秋水流域为多山地区，上中游山高坡陡，属山区性河流，坝址上、下游河段不通航，当地交通以公路为主，目前坝址左岸有乡村道路经29 山湘镇至龙池与319国道相连，全长31km。其后经319国道向西北经酉阳、黔江、彭水、武隆、涪陵、长寿、可达重庆市，全长743km。1.1.2河流规划简介秋水流域勘测设计工作始于1954年，1955年水电部武汉水力发电设计院对650公里河道进行过查勘，编制了《秋水查勘报告》，提出了秋水可行性梯级开发方案。1984年和1986年，中南勘测设计研究院分别提出《秋水河流规划报告》和《秋水河流规划报告补充意见》，1987年，上级主管部门审定的秋水河流梯级开发方案为湾塘(423m)+塘口(389.6m)+山湘(370m)+碗米坡(260m)+凤滩(205m)+高塘(118m)。秋水各梯级中，湾塘、塘口、凤滩、高塘等水电站已建成，湖北垃圾滩、湖南碗米坡水电站正在建设中。1997年6月与1998年6月，我院先后两次对山湘至塘口河段进行了查勘，并于2000年9月提出《秋水山湘至塘口河段水电规划复核报告》，报告推荐重庆市境内开发方案为山湘320.00+大溪口335.00。重庆市政府认为报告中的比较方案，山湘290.00+酉酬335.00方案动能指标虽相对较差，但淹没人口只有山湘320.00+大溪口335.00方案的45%，且山湘与酉酬正好分别处在秀山和酉阳县境内，较好地兼顾了秀山、酉阳两县利益，要求采用山湘290.00+酉酬335.00方案。2004年4月，我院根据上述意见，分别编制完成了《重庆秋水酉酬水电站预可行性研究报告》和《重庆秋水山湘水电站预可行性研究报告》。2004年5月，重庆市发展和改革委员会组织有关部门对上述两报告进行了审查。基本同意两电站的正常蓄水位为酉酬(335.00)和山湘(290.00)，基本同意两电站的装机规模，认为工程设计合理可行，工程建设是必要的。并要求继续开展两电站的可行性研究工作。为此，我院进行了大量的勘测设计工作，编制了本可行性研究报告。29 1.2电站建设的必要性和工程开发任务1.2.1电站建设的必要性1.2.1.1建设山湘水电站是重庆市电力发展的需要重庆市一次能源资源由水能、煤炭与天然气3种资源组成。重庆市煤炭资源占一次能源资源量的56.5%，多为高硫煤，对环境影响较大，加上生产能力不足，可供发电用煤量非常有限，需从外省调入，发展火电受到生产运输方面的制约；重庆市是国内最大的陆上天然气产地之一，天然气资源占重庆市一次能源资源量的5.7%，拟首先保证居民生活用气，其次为工业原料和工业用气，加之天然气价格高，使得发电电价高，因此难以大规模建设天然气发电厂；重庆境内水能资源较丰富，占重庆市一次能源资源量的37.8%，但经济可开发量仅705.9万kW，至2003年底已开发水电装机容量149万kW，除长江干流上的朱扬溪190万kW外，其它大型电站均已开工或即将开工建设，中小型电站尚有较大开发潜力。重庆每年约有1/4左右的电量需要从四川和贵州购进，四川水电比重大，调节性能相对较差，重庆作为受端电网又无调节电源配合，外送电力对电网的供电影响较大。因此，开发经济指标较好的中小型水电站是解决重庆市电力供需矛盾的有效途径。山湘水电站所处的东南部供电区位于重庆市边缘，远距负荷中心，电网建设相对滞后，目前尚处于建设期，区域面积较大的酉阳、秀山等县只有规模较小的中小型水电，无大的支撑电源，经济发展一直受到电力的制约，随着重庆～万州500kV网架和200kV网架以及长寿～武隆～彭水～黔江～秀山220kV线路的建成，重庆电网中西部、东北部(不含城口)和东南部三个供电区已基本连为一体，随着重庆主网延伸，该区丰富的矿产资源将进行大规模开发，用电量将迅速上升，秋水梯级的开发可作为该区的支撑电源，既可调峰，又可承担备用，有利于电网的稳定运行，可提高电网的供电质量和可靠性。1.2.1.2建设山湘29 水电站是秀山县实现脱贫致富，变资源优势为经济优势的需要由于历史的原因，加上特定的地理位置和地理环境，交通不方便，当地经济一直以农业为主，工业基础薄弱，发展速度比较缓慢。秀山县矿产资源较丰富，已探明的矿藏达60余种，探明可开采的矿藏有锰矿、汞矿、煤矿、铅锌矿、锑矿、磷矿、滑石、大理石、石英石、白云石、石灰石、重晶石等。其中碳酸锰储量2400万t以上，平均品位24%，与湖南省花垣县、贵州省松桃自治县并称中国锰矿“金三角”；汞金属储量1.04万t，矿石平均品位0.132%，属全国特大型汞矿床。秀山水能资源较丰富，是秀山得天独厚的优势资源之一，多年平均水资源总量达86.3亿m3，全县可开发量37.67万kW，现已开发2.4万kW，年发电量为1.3亿kW·h，仅占可开发量的6.4%，尚有较大的开发潜力。矿产资源的开发与加工需要电力作保证，而电力发展严重滞后，制约了该县经济发展，山湘水电站的建设不仅可为该县经济建设提供强劲的电力支撑，还对当地经济发展将起到良好的拉动作用。通过发展水电，在满足自发、自供电力的基础上，将余电外售，发展商品电，变资源优势为经济优势，同时，对于改变地方产业单一，保持流域生态平衡、防止水土流失，将起到积极的作用，符合国家西部大开发战略的整体思路。1.2.1.3建设山湘水电站是乌电集团发展的需要重庆乌电集团是一家在重庆东南部从事电源和电网建设的地方电力有限公司，供电范围主要有重庆市黔江区、秀山县、酉阳县和湖南省花垣县。该供电区矿产资源丰富，乌电集团在为该区供电的同时，自身也积极参与开发。但乌电集团目前拥有的装机容量仅14.4万kW，满足不了该区电力需求，每年尚需从贵州购入大量的电能，无论是地方经济发展还是乌电集团自身的发展，均需加快电力建设进程。从目前乌电集团拥有的电源来看，多为径流式小水电，调节性能差，无支撑电源，供电质量和稳定性均较差。山湘水电站的建设有利于乌电集团电网的安全稳定运行，优化电源结构，提高供电质量与供电可靠性，也有利于乌电集团的长远发展。1.2.1.4建设山湘29 水电站是秀山县实现脱贫致富，变资源优势为经济优势的需要山湘水电站工程地质条件较好，对外交通便利，接入系统方便，水库淹没与施工占地移民安置难度不大，且不存在制约工程建设的环境问题。山湘水电站枢纽由拦河坝与发电厂房组成，工程技术条件简单，工期短、见效快，正常蓄水位290.00m时，装机容量120MW，多年平均发电量3.94亿kW·h，静态总投资82830万元，单位kW静态投资6903元/kW，单位电度静态投资2.10元/kW·h，经济指标较优，又具有季调节能力，是渝东南供电区不可多得的优质电源点。综上所述，山湘水电站建设条件较好，具有投资省、建设工期短、淹没损失不大等特点，库内无工矿企业、文物古迹及有开采价值的矿产资源与珍稀动植物，从水库淹没与环境保护角度，没有制约工程建设的淹没与环境问题，总体经济指标较优。山湘水电站的建设有利于电网的稳定运行，提高供电质量和可靠性，为当地矿产资源开发与加工提供强劲的电力支撑，并将带动第三产业的发展，对地区经济发展将起到良好的拉动作用，符合国家西部大开发战略，因此，该项目的建设是十分必要的。1.2.2工程开发任务秋水干流重庆河段河谷深切，水流湍急，两岸山坡陡峭，山湘上、下游已建、在建电站均不具备通航条件；干流河段耕地稀少，仅支流内有耕地，且沿河分布，没有灌溉、供水、航运等综合利用要求，下游也没有专门的防洪对象和要求。根据《秋水河流规划报告》、《秋水山湘至塘口河段水电规划复核报告》和山湘水电站的开发利用条件，山湘水电站的开发任务主要是发电，兼有改善库区航运、发展旅游等综合效益。29 1.3水文1.3.1水文基本资料秋水流域先后设立水文站16个，现有水文站11个，观测项目有：水位、流量、泥沙、水温、岸温等。在山湘镇上游约10km的大溪水文站，是我院于1980年10月设立的专用站。山湘水电站水文分析计算依据站为坝址上游的大溪水文站。来凤、山湘、宋农、保靖等站为工程设计的主要参证站。1.3.2气象秋水流域属亚热带季风气候区，冬季受极地大陆气团控制，冷空气频频南下，气候干燥寒冷。夏季则为海洋暖湿气团所控制，温高湿重。在春夏之交本流域处于冷暖气团交绥地带，锋面和气旋活动频繁，6月中旬~7月下旬为梅雨期，往往形成历时长、强度大、面积广的暴雨。坝址处多年平均气温16.4℃，极端最高气温41.9℃，极端最低气温-3.6℃；多年平均降水量1300.6mm，年平均降水日数168.2d；多年平均相对湿度86%；多年平均水温18.2℃，最高水温31.8℃，最低水温3℃；多年平均年蒸发量682.8mm；多年平均风速1.4m/s，最大风速20.0m/s，相应风向NNE。1.3.3径流坝址计算径流的依据站为大溪水文站。该站与坝址之间的区间面积为74km2，只有坝址控制流域面积的1.4%，根据规范，坝址径流可直接采用大溪水文站1951~2003年实测和插补径流成果。本流域径流以降水补给为主，径流的年内分配与降水的年内分配基本一致，年内变化较大，径流年内分配见表1.3－1。表1.3－1山湘坝址径流年内分配表29 月份456789101112123年平均流量(m3/s)18129235635921715213195.141.431.542.282.5166百分比(%)8.9615.017.718.411.17.536.704.722.111.601.964.22100径流年际变化较为稳定，根据1951~2002年水文年资料统计，多年平均流量为166m3/s，最大年平均流量294m3/s，最小年平均流量102m3/s。坝址年径流频率计算成果见表1.3－2。表1.3－2山湘坝址年平均流量频率成果表均值(m3/s)CvCs/CvP(%)251020507590951660.272.52732472262021611341131021.3.4洪水秋水流域自1954年起，“长办”、原长勘院、中南院等单位先后多次进行过历史洪水调查。综合各次调查成果，秋水干流保靖至山湘河段调查到的大洪水年份有1849年、1909年、1927年、1931年、1954年和1963年等。北源(山湘至来凤)有1849年、1909年、1927年、1933年、1941年、1954年、1963年、1980年、1998年和2003年等。秋水流域是远水的主要暴雨区，本流域洪水系降雨形成，4~9月份为汛期，坝址年最大洪峰流量多出现在5~9月份，其中6~7月份最集中，占全年的63%。坝址计算设计洪水的依据站为大溪水文站，上游卯洞水文站、来凤水文站、下游山湘水文站作为山湘坝址设计洪水分析计算的参证站。山湘坝址与大溪水文站之间的区间面积为74km2，只有坝址控制面积的1.4%，坝址设计洪水可直接采用大溪水文站计算成果。坝址设计洪水成果见表1.3－3。表1.3－3坝址洪水峰量频率成果表频率Qm(m3/s)W24h(亿m3)W3d(亿m3)W5d(亿m3)29 0.02%153001121.230.90.05%1400010.119.3280.1%130009.3517.925.70.2%119008.6216.523.50.5%106007.6414.620.61%95506.8913.118.32%85106.1311.716.15%71005.129.713.110%60104.338.1810.820%48903.526.628.54坝址的分期洪水计算方法与设计洪水相同。可直接采用大溪水文站分期洪水的计算成果。分期设计洪水成果见表1.3－4。表1.3－4坝址分期设计洪水成果表流量单位：m3/s时段P(%)151020501月31219314496.842.72月52332524316469.13月167010107324751824月26601940161012707449月454030802440180091710月257018001460111059211月21101340101069228212月63336826116256.79月1日至次年4月30日521037403080241014309月1日至次年3月31日4980353028902230129010月1日至次年4月30日334024202010159099311月1日至次年4月30日321022801860144083210月1日至次年3月31日310021501740132073011月1日至次年3月31日22701500116083540912月1日至次年3月31日1570101076753324212月1日至次年2月28日7304673562481131.3.5泥沙坝址悬移质输沙量年际变化较大，多年平均输沙量为179万t，最大年输沙量为515万t，最小年输沙量为25.3万t。坝址多年平均悬移质含沙量为0.341kg/m329 ，7月份多年平均含沙量最大，为0.567kg/m3。最大月含沙量为1.99kg/m3。山湘坝址处无泥沙颗粒级配实测资料，本次直接移用坝址下游5.1km的山湘水文站实测资料推求多年平均颗粒级配值，其中中值粒径为0.032mm，平均粒径为0.049mm，最大粒径为1.96mm，坝址多年平均悬移质颗粒级配见表1.3－5。表1.3－5坝址多年平均悬移质颗粒级配表小于某粒径(mm)沙重百分数(%)中值粒径(mm)平均粒径(mm)最大粒径(mm)0.0050.010.0250.050.10.250.5113.222.641.867.392.797.699.61000.0320.0491.961.3.6坝址水位~流量关系山湘水电站坝址位于龙梯水位站上游约200m处。本阶段根据洪水比降由龙梯站水位流量关系推求坝址水位流量关系。成果见表1.3－6。表1.3－6坝址水位与流量关系曲线水位(m)248.5249.0249.5250.0250.5251.0251.5252.0流量(m3/s)60.9109180259350459576706水位(m)252.5253.0253.5254.0254.5255.0255.5256.0流量(m3/s)840977110012201390161018302040水位(m)256.5257.0257.5258.0258.5259.0259.5260.0流量(m3/s)22502470268029003130337036303890水位(m)260.5261.0261.5262.0262.5263.0263.5264.0流量(m3/s)41604440475050605380573061406550水位(m)264.5265.0265.5266.0266.5267.0267.5268.0流量(m3/s)696073907830827087409240971010200水位(m)268.5269.0269.5270.0271.0272.0——流量(m3/s)106001110011600121001310014200——29 1.3.7水情自动测报系统规划山湘水电站水情自动测报系统测报范围为山湘坝址以上流域，测报面积5473km2。系统采用北斗卫星+GSM双信道通信方式；系统工作体制为自报应答兼容式，以自报式工作体制为主，并具有召测、应答功能；系统建设规模为2:27，即2个中心站，27个遥测站(2个水文站、3个水位雨量站、2个水位站、20个雨量站)。系统建成后，具有水、雨情的实时采集、传输、资料入库、水情预报、洪水调度、水务管理、监控告警和信息联网交换等功能。另在施工区布设6个临时水位站(人工测报方式)。鉴于山湘、酉酬水电站是紧密相连的2个梯级电站，且同属重庆市管辖，应业主(重庆山湘水电开发有限公司、重庆秋水水电开发有限公司)的要求，山湘、酉酬水电站水情自动测报系统建设及施工期水情服务方案设计采取统筹兼顾，共同建设，费用分摊的原则。山湘、酉酬水电站水情测报系统建设经费按2004年价格水平、适当考虑不同地区差别计算，静态总投资为474.9万元，根据山湘水电站业主重庆山湘水电开发有限公司和酉酬水电站业主重庆秋水水电开发有限公司的协议，山湘水电站水情自动测报系统静态总投资为232.5万元。29 1.4工程地质1.4.1区域地质与地震秋水侧面以大娄山脉与乌江相隔，南与武水相邻，北以五陵山和澧水分流，流域形状呈西北高、东南低的三角形，地貌上属川东—湘西北岩溶化中低山区。本区所处大地构造单元为鄂黔台向斜黔北台凹的一部分，俗称扬子准地台的东南缘—川湘凹陷带（亦称川鄂湘黔隆起褶皱带武陵褶皱束）内。其构造体系属我国东南部新华夏系一级构造第三隆起带—武陵山隆起带南段，褶皱轴向和主断裂面均呈北北东或北东向展布，而相应的北西向张性或张扭性断裂发育较弱。本区第三纪以来，处于大面积间歇隆起上升阶段，无发震的深大断裂和活动性断裂分布，库坝区为一刚度较大完整性较好的稳定地块，不具备产生中强地震的构造条件，属区域构造稳定地区。据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本列度小于6度。1.4.2水库工程地质山湘水电站水库回水至酉阳县酉酬镇，水库全长约35km。库区山体雄厚，河谷深切。库区内分布的地层主要为寒武系、奥陶系及志留系。区内地质构造相对较简单，褶皱以舒缓短轴状为主，断裂相对稀疏，褶皱轴向和主断裂面均呈北北东或北东向展布，而相应的北西向张性或张扭性断裂发育较弱。水库环库地形封闭良好，大部分地段存在有宽厚的志留系碎屑岩相对不透水地层；在无相对不透水地层分布的近坝区的河间地块上，亦存在有高于正常蓄水位的地下水位。因此，本工程无水库渗漏之虞。29 库区以基岩岸坡为主，不存在大规模的不稳定岩体，岸坡总体稳定较好。库内无大面积腹地和人口集中的城镇及工矿企业，亦无具有工业价值的矿藏和重要文物分布，淹没损失较小，基本无固体迳流来源和浸没问题。水库除库首外，大部分河段库水壅高与天然洪水位接近，无高于本地区地震基本烈度的水库诱发地震的可能。1.4.3枢纽工程地质山湘水电站坝址位于山湘镇北河桥上游约2.0km的河段内，秋水由东向西流。坝址区位于宋农—山湘背斜北端的NW翼，背斜轴部从坝址下游穿过。坝址处河床为一不对称“箱”型河谷，河段平直，河床较开阔，水下地形整齐平坦，高程为246.10m~248.20m，河水位249.50m时，水面宽110.0m左右，主河道位于左侧，深度2.0m~3.0m。正常蓄水位290.00m时，河谷宽180.0m左右。河床往下游收窄进入峡谷。坝址左岸为秋水的河湾地块，溶蚀峰丛地貌，山顶高程350.00m~450.00m，高程290.00m以下地形陡峻，为悬崖或峻坡，以上为峰丛间的浅小冲沟或小型溶蚀洼地，地形较平缓；右岸发育有两条冲沟，高程305.00m以下地形陡峻，为悬崖或峻坡，地形略显零乱；以上为山前缓坡地，台地宽50.0m~100.0m，地形坡度5°~10°，往后地形逐渐变陡，其后缘山体雄厚，最高点为亥时坡，高程在700.00m以上；河床大部分基岩裸露，仅河槽中有少量砂卵砾石及崩塌堆积的碎块石。出露的地层为寒武系上统灰色、灰黑色厚至巨厚层白云岩、灰质白云岩夹少量薄层白云岩，岩性均一，岩体的强度和刚度均较高。地质构造简单，岩层走向与河床斜交，倾向上游，产状较稳定，为30°~40°/NW∠15°~20°。未发现有较大的断层通过坝址区，实测的断层规模小，破碎带胶结良好。岩石以面状风化为主，少见全风化岩石，强风化下限埋深多在10.0m以内。29 坝址岩溶以表部的浅层岩溶为主，主要表现为溶沟、溶槽及溶蚀裂隙，溶蚀相对较弱。岩体透水性以弱~微透水为主。地下水类型主要为岩溶裂隙水，普遍受大气降水补给，向秋水河及其支流（沟）排泄。河水和地下水对混凝土均无侵蚀性。试验表明：作为持力层的白云岩、灰质白云岩属中硬~坚硬岩石，岩体质量较好，以较完整~完整岩体为主，坝址区的岩体质量基本一致。河床与河谷两岸的弱风化岩体基本为Ⅲ级；一般强风化岩体质量在Ⅲ~Ⅳ级之间；微风化或新鲜岩体质量为Ⅱ级。1.4.4水工建筑物工程地质条件与评价a）大坝坝址处为一不对称“箱”型河谷，上、下游400.0m的范围内，河道顺直，河床较开阔，水下地形整齐平坦，高程为246.10m~248.20m，河水位249.50m时，河床宽110.0m，主河道位于左侧，水深2.0m~3.0m。正常蓄水位290.00m时，河谷宽180.0m。近河岸均分布有少量的崩积碎、块石。左岸高程290.00m以下边坡为悬崖，往上逐渐变缓，高程305.00m左右为较宽缓的溶槽，地形平缓，槽内分布残坡积含砾粉质粘土层，厚度1.0~2.5m。右岸高程305.00m以下为峻坡，地形略显零乱，以上为宽100.0m左右的台地，地形坡度5°~10°，并分布有残坡积含砾粉质粘土层，厚度1.0m~3.5m。出露地层为寒武系上统上组（∈32-3）和（∈32-4）的灰色、灰黑色厚至巨厚层白云岩、灰质白云岩夹少量薄层白云岩，岩性均一，岩体的强度和刚度均较高。地质构造简单，岩层走向与河床斜交，倾向上游，产状较稳定，为30°~40°/NW∠15°~20°。未发现有较大的断层通过坝址区，实测的断层规模小，且胶结良好。节理裂隙大多受层面控制，延伸不长，密度较大。缓倾角结构面主要为层面和层间错动带，一般层面（缝合面）粗糙呈锯齿状，吻合较好。层间错动带相对较发育，主要沿岩层层面（缝合面）展布，长数十米，宽一般在0.1m以内，大多钙质胶结良好，局部有泥化现象。29 岩石以面状风化为主，沿构造破碎带楔形风化，少见全风化岩石，强风化岩石主要分布于两岸坡上部，下限埋深:左岸3.0m~8.0m；河床1.0m~1.5m；右岸3.0m~18.0m。弱风化下限埋深：左岸10.0m~25.0m；河床15.0m~25.0m；右岸10.0m~30.0m。岸坡的卸荷深度一般1.0m~5.0m左右。坝基弱风化岩石饱和抗压强度大于45MPa，平均完整性系数KV一般大于0.55，属岩体质量较好的岩石。岩体质量为Ⅱ~Ⅲ级，少数构造带或节理密集带的岩体质量为Ⅳ级。坝基下未发现有连续性较好的软弱结构面，一般层面（缝合面）粗糙呈锯齿状，吻合较好，层间错动带和节理大多钙质胶结良好，因此坝基岩体抗滑稳定性较好。以进入相对隔水层（透水率q≤3Lu）以下5.0m左右作为坝基岩体防渗标准。河床段进入相对隔水层以下10.0m，幕深25.0m~40.0m。右岸防渗端点可衔接至地下水位略高于正常蓄水位的ZK26孔处，防渗线路长160.0m，相对隔水层顶板埋深25.0m~55.0m，幕深30.0m~60.0m；左岸防渗线自坝肩经ZK31孔折转至ZK13孔，线路长约450.0m，相对隔水层顶板埋深15.0m~50.0m，幕深20.0m~55.0m。b）电站厂房厂房布置于左岸坝后的陡峻边坡下，为反向坡，基岩裸露，边坡稳定。厂房地基为寒武系上统上组（∈32-3）和（∈32-4）的灰色、灰黑色厚至巨厚层白云岩、灰质白云岩夹少量薄层白云岩。全风化岩体分布于边坡上部，厚度为2.0m~3.0m；强风化下限在10.0m以内，河床仅1.0m~2.0m；弱风化下限埋深8.0m~15.0m。构造以节理裂隙为主，一般规模不大。地质构造简单，岩石坚硬较完整，岩体质量为Ⅱ~Ⅲ级，边坡整体稳定。c）消能防冲建筑物消力池的工程地质条件与溢流坝段基本一致。地层亦为寒武系上统上组（∈32-329 ）的灰至灰黑色厚层白云岩夹少量薄层白云岩。强风化下限埋深仅1.0m~2.0m；弱风化下限埋深10.0m左右。构造以节理裂隙为主，断层规模小，其破碎带胶结良好。岩石坚硬，岩体较完整，除沿裂隙发育的溶槽等外，以Ⅱ~Ⅲ级岩体为主，岩体的抗冲流速7.0m/s。d）上、下游围堰上、下游围堰处除两岸坡脚分布有少量的崩积碎、块石外，其它部位基岩裸露，岩性为寒武系上统上组（∈32-4）的灰色厚至巨厚层白云岩，岩体较完整，岩体质量以Ⅲ级为主。地质构造简单，以节理裂隙为主，一般规模不大，裂隙除表部溶蚀外，基本均有方解石脉充填，胶结较好。两岸边坡稳定。e）导流洞导流洞全洞段围岩均为寒武系上统上组（∈32-3）和（∈32-4）的灰色、灰黑色厚至巨厚层白云岩、灰质白云岩夹少量薄层白云岩，进口边坡为顺向坡，岩层倾角约15°，边坡坡角30°~40°，边坡表部覆盖有崩塌堆积物，呈条状分布，由碎、块石及残坡积土组成，结构松散、架空，下伏岩体较完整。强风化带水平深10.0m~15.0m，弱风化带水平深25.0m~30.0m。出口边坡右侧为顺向坡，岩层倾角约20°，边坡坡角下部较缓，上部为悬崖，边坡基本稳定。节理裂隙不甚发育，岩体较完整。强风化带水平深5.0~10.0m，弱风化带水平深25.0~35.0m。卸荷裂隙的发育深5.0m左右。隧洞沿线地质构造以节理裂隙为主，多方解石脉胶结，未见断层等分布，洞室围岩大部分呈弱~微风化，岩体完整，稳定条件较好。地下水位在坝轴线上游较高，往下游基本与河水位持平。根据导流洞围岩特征，进、出口段的岩体为Ⅲ~Ⅳ类，以卸荷裂隙发育地段较差。一般隧洞段围岩为Ⅱ~Ⅲ类。1.4.5天然建筑材料秋水河床基岩裸露，天然砂砾料贫乏，工程所需混凝土骨料需人工轧制。石料场位于坝址北侧2.029 km的茅坝坪，其开采条件和交通条件均较好。岩性为奥陶系下统红花园组(O1h)生物碎屑灰岩和分乡组（O1f）白云质灰岩，料场风化层薄。地质构造简单，试验表明：料场的岩石作为轧制混凝土粗细骨料和块石料，物理力学特性满足有关规程规范的要求；总储量大于300万m3，无用层约70万m3，储量满足工程要求。土料场分布在坝址两岸的台地、缓坡上，分布高程310.00m~320.00m，总储量19万m3，有效储量为16万m3。采运方便，质量及储量满足工程要求。1.5其他资料1.5.1坝址水位流量关系曲线1.5.2坝址地形图（1：1000）2929 图1.5.1坝址水位流量关系曲线31 图1.5.2坝址地形图（1：1000）31