水电站水利枢纽水闸初步设计报告(闸坝)_毕业论文.doc

'目录第一章白鹅水电站水利枢纽基本资料21.1流域概况21.2暴雨洪水特性31.3初设阶段设计洪水成果31.4工程地质71.4.1区域地质概况与地震71.4.2地层岩性71.4.3地质构造81.4.4水文地质条件91.4．5库区工程地质问题评价101.5枢纽建筑物工程地质条件111.5.1坝址工程地质条件111.5.2发电厂房工程地质条件及评价161.5.3施工围堰工程地质条件及评价161.5.4天然建筑材料171.5.5论与建议191.6设计的主要参数201.7附图：坝址地形图、地质剖面图、地质渗透剖面图23第二章坝轴线、坝型选择和枢纽布置方案及洪水调节232.1水文资料232.1.1白鹅坝址设计洪水过程线232.1.2坝址水位~泄流量关系曲线252.1.3坝址高程~面积~容积关系曲线262.2水库调洪计算272.2.1起调水位和水库洪水调节原则272.2.2洪水调节原理272.2.3不同净宽Q-H关系曲线计算28 2.2.4不同闸门净宽校核洪水位计算322.2.5设计洪水位计算38第三章非溢流坝设计403.1枢纽等别及水工建筑物级别确定403.2非溢流坝剖面设计403.2.1基本公式403.2.2超高值Δh的计算433.2.3最大剖面尺寸拟定443.2.4坝顶宽度拟定453.3非溢流坝荷载计算453.3.1荷载计算及其组合453.4非溢流坝稳定计算513.4.1设计洪水位情况荷载统计513.4.2校核洪水位情况荷载统计523.4.3非溢流坝抗滑稳定性验算523.5非溢流坝应力分析523.5.1基本荷载情况523.5.2应力计算公式533.5.3应力计算543.5.4应力计算结果55第四章溢流坝段设计564.1闸室基本尺寸拟定564.1.1闸形确定564.1.2闸室基本尺寸确定564.1.3闸门与启闭机584.1.4上部结构594.1.5闸室的分缝594.2过流能力校核594.3消能防冲设计62 4.4消力池尺寸计算624.5消力池尺寸及构造654.6闸室应力稳定计算664.6.1闸室基本资料664.6.2应力稳定计算公式664.6.3闸室稳定应力计算67第五章细部构造设计725.1坝顶构造725.2分缝止水72第六章地基处理736.1请基开挖736.2固结灌浆736.3帷幕灌浆74 第一章白鹅水电站水利枢纽基本资料1.1流域概况白鹅水电站地处贡水干流上游会昌县境内的白鹅至文武坝镇河段，坝址位于会昌县白鹅乡梓坑村附近，距县城约45km，地理位置东经115°35′30″，北纬25°50′50″，坝址以上集水面积6685km2。坝址以上流域内山峦起伏、林木茂盛、植被良好，流域水系发育，河网密布，较大的支流有湘水、濂水等，河水终年不断。贡水为赣江河源段，发源于江西、福建两省交界处的石城县石寮崠，自东北向西南流经瑞金、会昌县城，在会昌县城附近有支流湘水汇入，湘水汇入后河流折转向西北，经珠兰埠、庄口圩后左岸纳入濂水，经白鹅峡、岭下后右岸纳入澄江，至于都县城上游约2km右岸汇入梅江，至赣县先后汇入平江、桃江，至赣州市章水汇入后始称赣江。贡水在会昌县城以上又称绵江，绵江与湘水汇合后始称贡水干流。贡水为赣江上游河段，集水面积27074km2，水资源总量225亿m3，干流全长255km，平均比降0.22～0.52%，流域内多为山地和丘陵，山地间分布有红色砂岩所构成的红色盆地，河流行经盆地时，两岸开阔，多为较大冲积平原，主要分布有石城、瑞金、于都等盆地。白鹅水电站位于白鹅峡观音庙下游约1.7km，坝址上游约13.2km为濂水汇合口，濂水集雨面积2332km2；上游约47km有湘水汇入，湘水集雨面积2056km2；坝址下游12.7km有澄江汇入，集雨面积为831km2；坝址下游约30km有梅江汇入，梅江集雨面积为7099km2。1.2暴雨洪水特性贡水流域属亚热带季风气候区，具有降水量集中、时空变化大、春夏季常发生洪水的明显季风气候特征。流域暴雨、洪水多发生于4月至9月，3月、10月也会有较小量级的暴雨、洪水发生。4月至6月多属锋面气旋雨，这期间夏季风自海洋吹向大陆，不断地为本流域输入暖湿气流。此时若遇北方乌拉尔山、鄂霍次克等地有阻塞高压形成并长时间维持，则北方冷空气南下，冷暖气流在本流域上空交绥，将形成长时间的强降水过程。7月至9月，受副热带高压控制，暴雨主要由热带气旋产生的台风雨或热雷雨。台风雨的特点是大强度的降水在低压中心附近，局部降雨强度大，而在面上降雨强度悬殊很大。66 贡水干流为雨洪式河流，洪水与暴雨相应，多发生在4月至9月。4月至6月洪水由锋面雨形成，往往峰高量大，7月至9月洪水一般由台风雨形成，洪水过程一般较尖瘦。大洪水以5月、6月两个月发生最多，据统计分析，葫芦阁站年最大洪峰流量有66%发生在5、6月份。一次洪水过程一般在3天左右，峰型与降雨历时、强度有关，单峰历时较短，复峰历时较长。1.3初设阶段设计洪水成果白鹅坝址位于贡水干流会昌河段，贡水干流设有峡山水文站和葫芦阁水位站，葫芦阁上游控制面积较大的测站有湘水麻州水文站，初设阶段选取峡山站、葫芦阁站、麻州站为设计洪水计算参证站，用于推算坝址设计洪水。麻州站实测洪水系列为1958～2005年，共48年；历史洪水调查资料有1942年，洪水重现期为60年。峡山站、葫芦阁站实测（包括插补）洪水系列均为1953～2005年，共53年。葫芦阁河段有1915年、1947年、1922年和1931年共4年历史调查洪水资料，峡山站有1915、1914、1922、1931年共四年历史调查洪水资料，两站1915年洪水重现期均定为90年。各参证站设计洪水成果见表3.1。表3.1参证站设计洪水频率计算成果表站名集水面积(km2)洪峰流量最大24小时洪量最大72小时洪量最大120小时洪量均值(m3/s)CvCs/Cv均值(108m3)CvCs/Cv均值(108m3)CvCs/Cv均值(108m3)CvCs/Cv峡山1597548300.412.53.830.442.59.220.472.512.60.502.5葫芦阁663824000.4631.70.4833.800.513.05.110.523麻州17589350.5630.5700.5731.030.583.01.330.583初设阶段采用地区综合法推求坝址设计洪水成果：建立参证站峡山、葫芦阁、麻州站洪水统计参数（均值、Cv值、Cs值）与面积的相关关系，用坝址集雨面积利用其相关关系即可求得坝址设计洪水参数。推算的白鹅坝址设计洪水成果详见表3.2。表3.2白鹅坝址设计洪水成果表项目洪峰流量最大24最大72最大12066 (m3/s)小时洪量(106m3)小时洪量(106m3)小时洪量(106m3)均值2487177386517Cv0.460.480.510.52Cs/Cv3333各频率(%)设计值0.18289615142419460.27667568131417950.337212533122716730.56848505116015811621445710451422255784089281260351913798581164547023427701043104011290648875203302237521701302846203444594502238158338451白鹅坝址设计洪水过程线选用葫芦阁站1964年洪水过程线为典型洪水过程线，用坝址的洪峰和各时段洪量设计值，按同频率控制进行缩放，推得坝址各频率设计洪水过程线。成果详见表3.3。白鹅坝址设计洪水过程线表3.3起始时间:64年5月13日2时△t=3小时单位：m3/s序号1964年典型P=0.1%P=0.2%P=1%P=2%P=3%P=5%P=10%P=20%183014361323104891383875961849566 286114881371107594687277864751339811696156212251079994887737585411742030187014661291119010618837005126621892017158113921283114595275561426249623001802158714631305108586071916338231162441214919811767146911648244339963711285925362341213817651367930614683427333912924266524142050157810318446564292337029732736244220341608113070432039823126275825372262188614881230734202387430412684246922011835144813320042913955310827442523225018781481143512466843043386299227522455205116201538345101470337063277301526922251178216396653424926388934433170283423731883173908537749603924347732052868240519161835815083468937193299304427292292183319355052464840384934183157283523851916203754583953894302379635413185268421682140506706598749764315411736383146245722424873216761552049524520416435062880234383796273375969535849494500380731732444388289766762145578519147074019330325443776897082571951334758431036772982264315716566165255474144053963336227472740986528602647624292398335742945245728362754755056402235753304296924652010293146433339953153279025702298192615273030064026371129132643251721081761143666 31292639653654286025972474206217181399322799412836962984256724032067173513873326014125359429872512229320121749134434236438793479280624282213193116941311352123359332892597228721131881156512413618953278301523682085192317141428113037177931412894226719961840164113641081381630291826892106185317091524126610043914472616241018871660153113651134899401429257523731858163515071344111788541141025352336182916091484132310998724213922494229818001584146013021082858431374245422611771155814371281106584444135624132224174215331413126110478314513412346216216941491137512261019808461326229321121656145813441199997791471312226720891638144213291186986782481297224220661619142613141173975773491215210119361517133612311098913724501144197718221428125711591034860682511083187217251352119110989798146465210281777163812841131104293077361353981169615621225107999488773758554942162715001175103595485170856155910157314491136100092282368454256872150713881088958883788655520578361445133110439198477566284985880413901281100488481572760447966 597781344123997185578870358546460753130212009408287636815664491.4工程地质1.4.1区域地质概况与地震库区河段属丘陵低山区，地势总体呈西北、东部较高，中部较低趋势，山地海拨高程一般为200-500m，区内沟谷水系发育，切割深度多在50-150m，山坡坡度多为30-45°，有濂江汇入贡水，库区贡水河在白鹅乡以南河段呈近南北向迳流，以下呈北西向迳流，河道蜿蜒曲折，河道比较开阔，河流两岸发育有Ⅰ、Ⅱ级阶地，一般枯水期高出河水面约5~15m。河道两岸山体总体比较雄厚，多数岸坡较陡峻，植被中等发育，未发现有大规模的崩塌及滑坡现象。1.4.2地层岩性（1）地层库区河段出露的地层有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、第四系。晚元古界震旦系～早古生界寒武系地层属于浅变质岩系，其中寒武系地层分布相对较广泛；晚古生界泥盆系、石炭系为一套沉积碎屑岩地层，主要分布于库区河段左岸；新生界第四系松散地层分布于河流水系附近及岸坡平缓地段。（2）变质岩库区河段变质岩类型主要为区域变质岩，广泛分布于震旦～寒武纪地层中，呈东西向展布，岩石变质程度浅，保留原岩结构构造，为层状有序变质岩。（3）侵入岩库区河段侵入岩岩性为黑云花岗岩、二长花岗岩，成分变化范围较窄，地层为晚侏罗世岩浆岩。①板岩、千枚状板岩类广泛分布于库区震旦~寒武纪地层中，以中厚层状～薄层状产出为主，岩石主要由原岩矿物成份重结晶不明显的泥质、粉砂质及凝灰质岩组成。具变余泥质、粉砂质、凝灰质结构。岩石致密，发育密集的劈理，劈理平行，局部斜切层理。②变余碎屑岩类66 广泛分布于震旦～寒武纪地层中，以变余细碎屑岩为主，次为变余粉砂岩。岩石具变余砂状（碎屑）结构，中~厚层状、块状构造，主要变质矿物有绢云母、黑云母、石英。1.4.3地质构造库区河段区域上位于华南褶皱系赣中南褶隆武夷隆起武夷山隆断束与赣西南拗陷两个四级构造单元的交接部著名的鹰潭～安远区域性深大断裂从库区通过，库内断裂较发育。（1）褶皱①区域基底褶皱：分布在库区左岸南部，发育于震旦～寒武纪地层中，由震旦纪坝里组（Z2b）、老虎塘组（Z2L）和寒武纪牛角河（∈1n）组成紧密线型复式褶皱。褶皱主体呈东西向延伸，由于后期断层分割切错，褶皱形态不甚完整。地层走向总体东西、多倾向南，倾角40-60°为主。②晚古生代盖层褶皱：展布于丹坑～笔架山一带，由泥盆纪、石炭纪地层组成，为单斜构造，总体倾向280°，倾角28°~50°，应属于区域禾丰向斜的组成部分，为后期发育的鹰潭~安远深断裂的一部分——即北东向白鹅～铁山垅断裂带F29断层平移错动的产物。（2）断层库区河段断裂构造较发育，著名的鹰潭～安远区域性深大断裂（即白鹅~铁山垅断裂带）从库区通过。白鹅～铁山垅断裂带：由F29～F32（河段统一编号）等4条主要断层组成，以F30、F32最为典型，总体走向NE，倾向SE（130-165°）或NW（300-310°），倾角45-82°，断面平直，宽1-5m不等，断层以破碎带的形式出露，带内岩石破碎，强烈硅化、绿泥石化，并充填石英细脉。使禾丰向斜东南段（丹坑-笔架山一带）往北东方向平移错动。库区发育的其它断裂以NE-NNE向及NW-NNW向为主，压-压扭性为主或性质不明，对区域构造稳定影响较小。（3）新构造运动与地震新构造运动在库区河段主要表现为：①河流阶地的形成：自第四纪以来，沿河流两岸的缓慢抬升与河流蚀冲刷作用形成Ⅰ、Ⅱ级阶地，Ⅰ级阶地高出河床6m，Ⅱ66 级阶地高出河床14m，使早期河床中的砾石出露在距现代河床15-20m高的山包上。②安远-鹰潭深大断裂（即白鹅-铁山垅断裂带）从库区通过，据地表调查，该深大断裂带沿线上更新统及全新统地层错断现象不明显，自晚更新世以来活动不明显。据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306～2001)，库区河段地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。（4）水库诱发地震评价本工程为河槽型水库，采有闸坝型，水头低，建坝后洪水位与河道天然状态基本相近，库区河段发育的鹰潭～安远区域性深大断裂硅化强烈、自晚更新世以来活动不明显大坝兴建后不存在大范围改变库区河段岩土性状及应力状态，水库蓄水后诱发地震的可能性不大。1.4.4水文地质条件本区地下水类型主要为基岩裂隙潜水与第四系孔隙潜水。裂隙潜水埋藏于基岩裂隙中，含水层厚度、埋深及水量等随裂隙发育程度及地形起伏情况而变化，由大气降水补给，排泄入河谷河床中；第四系孔隙潜水主要埋藏于冲洪积、残坡积层中，由大气降水及基岩裂隙潜水补给，水量、水位随季节变化大，排泄入河谷及河床中。1.4．5库区工程地质问题评价1.4.5.1水库渗漏问题库区周边山体雄厚，无低矮垭口，临近水库无深切沟谷，两岸分水岭高程在250-500m之间。库内岩性主要为震旦系上统变质细砂岩、变余粉砂岩、硅质岩，寒武系下统牛角河组下段变质粉细砂岩，泥盆系含砾砂岩夹粉砂岩、中细粒砂岩，晚侏罗世花岗岩，岩石（体）本身的透水性较差。库区内发育的白鹅~铁山垅断裂构造硅化强烈、石英脉发育，设计蓄水位水头不高，为河床式水库，通向库外的渗透途径较长，在库内多为较厚的砂砾层覆盖层。故不会形成向库外的渗漏通道，因此，水库一般无渗漏之忧。1.4.5.2库岸稳定问题从地表调查资料分析，库内无大的崩塌及滑坡现象，第四系松散堆积体一般分布比较低，多近于河岸地段展布。两岸山坡覆盖层较薄，下覆基岩全、强风化层厚度总体较小，岩层走向与河流交角较大，未发现有较大结构面组成不稳定岩体，因此，库岸基本稳定。66 1.4.5.3水库淹(浸)没问题(1)水库淹没问题库内沿河两岸Ⅰ、Ⅱ级阶地相对较发育，水库蓄水后，上游梓坑村、水东村、白鹅村、洋口村附近一带地势较低,为重点淹没区，沿河将有部分农田及房屋被淹没。据库区地质图及1：2000库区淹没调查地形图、结合库区地表调查表明，正常蓄水位条件下，库区周边无可供开采的重要矿产资源和文物古迹，至2009年底因房屋农田淹没及塌岸等而失去生活来源迁移168人，对淹没水深小于1m农田进行抬高处理后、淹没农田205.65亩。据水库淹没区处理规定，居民区房屋在正常高水位136.5m高程基础上加1m，即137.50m高程以下作淹没处理，耕地及林地正常高水位加0.50m，即137.00m高程以下作淹没处理，上游控制淹没高程为142.00m。(2)水库浸没问题据现场访问调查及建设方提供相关资料，库区范围不存在矿产资源、古文化遗址压浸问题；据建设方提供《会昌县白鹅水电站可行性研究----库区淹没处理与移民规划专题报告》淹没资料，水文计算资料，重点对可能受浸没影响较大的区域，即梓坑村、水东村、白鹅村等两岸阶地部位，进行了地质钻探，原状土室内土工试验，地质剖面测量及居民区水井调查等工作。1.4.5.4水库淤积问题库区两岸植被发育，据江西省地质局九○八大队水文队1993年编制《湘粤赣交界区国土综合开发规划环境地质分区评价图》，库区属丘陵岗地环境地质区，库内两岸植被发育中等，库区水土流失较轻，且本工程上游拟建有老虎头等4个梯级水电站工程对库内泥砂有较大截作用，故建坝后库区泥砂淤积问题不甚严重。1.5枢纽建筑物工程地质条件坝址地质勘测工作，在初级阶段完成。技施阶段未进行补充勘察，现简述如下。1.5.1坝址工程地质条件(1)地形地貌及物理地质现象上坝线位于会昌县白鹅乡大塘湖村贡水上游约675m处，属低山丘陵岗埠剥蚀-冲蚀地形，坝址处河岸总体较直，河水由南东往北西流向下游，河谷宽阔，河床宽约189m，枯水期水深0.5-1.85m、右边河床表面为砂砾卵石层覆盖，河床高程一般为66 127.21-129.80m。两岸山体不对称，左岸山体较雄厚，山坡坡度40-45°，坝线附近134.5m以下基岩露头较好。右岸山体较单薄，为一北西向丘陵岗埠地貌，顶部高程约153m、较平缓,表层为冲洪积~坡洪积层覆盖，山坡坡度约15-18°，坝线右岸约142m高程以上为Ⅱ级阶地、阶地宽约40m左右、地形较平坦，约142m高程以上为Ⅲ级阶地、阶地宽60-80m左右，地形坡度18°。(2)地层岩性a、寒武系早世牛角河组下段(∈1n1)岩性为变质细砂岩，青灰色、灰色，变余细粒砂质结构，块状构造，弱风化岩体结构类型中薄层状为主，微风化岩体结构类型镶嵌碎裂状~中厚层状为主，地层产状40-92∠48-57°。b、第四系松散堆积层①坡洪积层(Q4dl+pl)分布在坝址右岸155m高程以上山坡及坡顶，黄红色，岩性多为粘土质碎石,由粉质粘土夹砾卵石组成，稍湿-湿，松散-稍密状，坝线处。②、冲洪积层(Q4al+pl)主要分布在右岸河流阶地上，岩性为含砂低液限粘土、含砂低液限粉土及粘土质碎石，红黄色为主，可塑或稍密，坝线处揭露厚度4.7-5.4m。③、冲积层（Q4al）主要分布在现代河床中，黄色，岩性上部以中粗砂为主，下部含少量砾卵石，级配不良，松散状，湿-饱水，坝线处揭露厚度1.50-2.50m。(3)地质构造与地震上坝线由一套浅变质岩系组成，岩层产状变化较大，从区域资料及坝区平面地质测绘表明，坝址区地质构造发育一般、局部挤压变质作用强烈、裂隙发育、岩体破碎。a、断层下坝址断层构造发育一般，见有3条。F1：发育于左岸，揭露于ZK1孔13.6-13.8m，钻进进尺快，返水浑浊，断层带内铁锰质氧化膜较发育，泥质充填，该断层规模较小、产状不详，对坝址稳定影响较小，主要成为坝基渗漏的通道。66 F2：发育于右岸，揭露于ZK12孔16.6-16.9m，倾角约50-80°，断层带内为方解石及石英充填，该断层规模较小，对坝址稳定影响较小，主要成为坝基渗漏的通道。F40（编号同库区）：发育于左岸下游约60m处，地貌上表现为一沟谷，产状135∠50°，延伸长约500m，带宽约1-1.5m，带内断层角砾岩发育，属逆断层，倾向上游，易形成左坝肩绕坝渗漏的通道。b、节理裂隙坝址裂隙发育，各地段分述如下。左岸主要见3组：①8-30°∠40-85°，倾向河床及下游，2-3条/m，多平直闭合，延伸较短；②102-129°∠50-67°，倾向河床偏上游，2-4条/m，多平直闭合，延伸一般较短；③213-245°∠50-65°，倾向岸内，3-4条/m，多平直闭合，延伸一般。据ZK1钻孔揭露，弱风化及微风化上部轴角30-45°裂隙断续见有溶蚀小孔（0.5-1mm）。根据钻探揭露：河床主要见轴角0-10°、20-30°、40-50°三组，裂面多平直，微张～闭合，弱风化岩体中多见铁锰质渲染或方解石脉充填，且弱风化上部见有溶蚀小孔（0.5-1mm）。右岸上游河岸附近基岩露头一般，据上、下游河岸基岩露头统计，主要见3组：①143-150°∠50-70°，倾向上游，3-5条/m，多平直闭合，延伸短；②248-258°∠70°，倾向河床及下游，3-6条/m，多平直闭合，延伸一般；③10-19°∠70°，倾向岸内，5-8条/m，闭合，延伸短。据ZK6、ZK7钻孔揭露，弱风化及微风化上部轴角30-45°裂隙断续见有溶蚀小孔（0.05-1mm）。上述溶蚀小裂隙对大坝坝基渗漏影响较大。据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001)，坝址区地震动峰值加速度为0.05g，相应抗震设防烈度为Ⅵ度。(4)水文地质条件①地下水类型地下水类型主要为基岩裂隙潜水和第四系孔隙潜水。第四系孔隙潜水埋藏于第四系冲洪积层及残坡积层中，水量变化大，靠大气降水补给，排泄于沟谷及河床中。基岩裂隙潜水埋藏于基岩裂隙中，含水量一般-较贫乏，靠大气降水及库水补给，排泄于沟谷及河床中，或渗入深部基岩，形成地下潜流。②坝基岩(石)体的透水性66 上坝线坝基岩性为变质细砂岩，根据1-1/坝轴线钻孔压(注)水试验资料分析，基岩透水性主要受风化程度及构造裂隙控制，一般随深度的增加而减少。左岸坝基弱-微风化岩石透水率q=1.9-30.2Lu，属弱～中等透水性。河床坝基弱-微风化岩体透水率q=1.2-38.4Lu，属弱～中等透水性。右岸坝基弱-微风化基岩透水率q=1.3-18.9Lu，属弱～中等透水性。按岩体透水率q≤5Lu作为相对不透水层标准，上坝线左岸坝基透水层厚度18.55m，河床段坝基透水层厚度5.3-6.0m，右岸坝基透水层厚度12.25-15.40m。③地表水及地下水水质据可研阶段勘察采取地表水、地下水水样（ZK6孔）水质分析成果，参照《水利水电工程地质勘察规范》（GB587-99）附录G，环境水对混凝土腐蚀评价标准综合判定：地表水对砼具分解类溶出型中等腐蚀性，地下水对砼具分解类溶出型弱腐蚀性。（5）岩体风化特征岩体普遍存在风化现象，右岸风化相对较深，根据岩石结构构造破坏程度、矿物成分风化蚀变程度，岩芯新鲜度、裂隙面风化程度及岩石破碎程度，结合钻探进尺快慢程度、透水性能和岩芯采取率等将上坝线风化岩石划分为四带，见表4.2.1。表4.2.1上坝线各风化带厚度表风化程度左岸(m)河床(m)右岸(m)全风化2.1-6.9强风化3.6-4.1弱风化15.100.80-3.953.45-5.3微风化＞14.60＞2.65-13.8＞5.1-19.45(6)岩石(体)的物理力学性质据地表观察、钻孔揭露及室内岩石试样分析成果：强风化岩体呈散体结构，工程地质岩体类别属Ⅴ类；弱风化岩体多呈中薄层状-碎裂结构，属中硬岩，工程地质岩体类别宜属Ⅳ类；微风化岩体呈镶嵌碎裂状-中厚层状结构为主，属中硬-坚硬岩，工程地质类别属Ⅲ-Ⅳ类。根据坝基岩石工程地质类别、岩石矿物成分的均匀性、岩石室内测试结果,66 参考本区相似岩性工程经验数据等，提出本工程下坝址坝基岩体力学性质指标建议值(见表4.2.2)。表4.2.2白鹅水电站上坝线岩体物理力学参数建议表岩体风化程度力学参数全风化强风化弱风化微风化备注重力密度(KN/m3)天然202225261、本表弱、微风化岩参数分别根据岩块样品室内物理力学试验成果的范围值提出，供参考。2、强风化岩参数为经验指标，供参考。66 3．破碎带力学指标参照强风化岩。4、砂砾石层允许抗冲流速建议值为0.5-0.6m/s。吸水率(%)0.480.450.3-0.40.2-0.3单轴饱和抗压强度Rw(MPa)4.0-5.025-3050-60软化系数0.3-0.350.6-0.640.7-0.72弹性模量E×104MPa0.060.08-0.100.4-0.50.65-0.8泊松比0.35-0.400.3-0.350.25-0.30凝聚力0.050.10-0.150.6-0.7岩体抗剪强度c′(MPa)0.35-0.40摩擦系数f′0.300.4-0.450.52-0.580.65-0.75纯摩系数f0.270.36-0.410.47-0.530.58-0.68混凝土与岩体抗剪强度凝聚力c′(MPa)0.040.15-0.200.4-0.450.65-0.70摩擦系数f′0.280.4-0.450.55-0.600.7-0.75纯摩系数f0.250.36-0.410.50-0.550.63-0.68岩石地基承载力特征值fak=(KPa)220260-3502500-30005000-6000允许抗冲流速（m/s）1.50-2.02-2.53.0-3.56-7冲刷系数K2.802.01.51.2相对隔水层透水率≤5Lu1.5.2发电厂房工程地质条件及评价1.5.2.1发电厂房工程地质概况厂房拟布于右岸下游右侧河床中、为河床式厂房，河床部位钻孔地面高程约129.45-129.75m左右，右岸Ⅱ级阶地地面高程136-142m左右，基岩岩性为寒武系下统牛角河组变质砂岩，枯水期河床右侧沙滩裸露，表层为中粗砂覆盖，钻孔揭露厚度2.35-2.65m不等，弱风化基岩面高程为122.60-125.10m左右，微风化基岩面高程为127.10-127.25m左右;右岸Ⅱ级阶地第四系覆盖层厚度为1.90-5.40m，弱风化基岩面高程为128.06-127.05m左右，微风化基岩面高程为121.65-125.10m。ZK12钻孔16.60-16.90m见一硅化破碎带(f2),破碎带内由石英及方解石充填,倾角约50-80°,倾向不详。1.5.2.2发电厂房工程地质条件评价66 厂房部位基岩为弱~微风化变质砂岩，岩石变质挤压作用强烈，节理裂隙较发育～一般发育，弱风化岩体完整性较差，金刚石钻进岩芯采取率低，但裂隙面闭合为主，力学强度较高；微风化岩体裂隙发育一般，钻孔控制深度内未发现有破碎带，岩体中等完整，力学强度高，厂房主机间清基清基至约114.00-116.3m高程时、建基面岩性为微风化变质砂岩，安装间坝段清基至128.3m高程时、基础持力层岩性基本上为弱风化变质砂岩，厂房基岩物理力学性质指标参照上述表6选用低值。厂房基岩渗透性能及渗漏问题见前述。厂房基础开挖时应进行放坡处理，残坡积土层部位坡比为1:1.50，全风化层位坡比为1：1.25-1.00强风化层部位坡比为1:0.8～1:1.0，弱~微风化层位坡比为1:0.3～1:0.5。1.5.3施工围堰工程地质条件及评价本工程围堰采用土石围堰，主要为一、二期纵向围堰及横向围堰，堰身采用粘土斜墙防渗，堰基采用粘土截水槽防渗，一、二期纵向围堰要求基础开挖至基岩面。1.5.3.1施工围堰工程地质概况本工程围堰部位河水由南东往北西流向下游，河谷宽阔，河床宽约190m，枯水期水深0.5-1.20m、右边河床表面为砂砾卵石层覆盖，河床高程一般为128.30-129.87m，基岩岩性为寒武系下统牛角河组变质砂岩，呈弱风化状，枯水期河床右侧沙滩裸露，表层为中粗砂覆盖，钻孔揭露厚度0.50-2.90m不等，弱风化基岩面高程为125.43-127.96m左右。1.5.3.2施工围堰工程地质条件评价施工围堰地段中粗砂层结构松散，承载力较低，建议允许抗冲流速值为0.5-0.6m/s，地基承载力特征值为100KPa，渗透系数经验值为2×10-2cm/s，选作围堰持力层时易产生渗漏问题及冲刷失稳等问题，须采取堰基防渗及防冲刷处理措施；弱风化变质砂岩变质挤压作用强烈，节理裂隙较发育～一般发育，弱风化岩体完整性较差，金刚石钻进岩芯采取率低，但裂隙面闭合为主，力学强度较高，能满足围堰承载力要求，围堰清基至126m高程时、建基面岩性大部分为弱风化变质砂岩，局部地段为结构松散的中粗砂层、应续挖至弱风化基岩，基岩物理力学性质指标参照上述表6选用低值。1.5.4天然建筑材料66 据本次天然建材详查，拟建坝址区附近天然建材块石料、砂石料储量较丰富；砾石料储量相对少、可采用人工碎石,或从白鹅圩水东村附近贡水现有砂砾石料场就地购买；坝址区附近天然建材料场质地优良、开采运输条件比较方便，可满足工程要求。1.5.4.1块石料场AⅠ左岸下游块石料场料场位于拟建坝址左岸下游小路旁，基岩裸露，岩性为寒武系下统牛角河组下段（∈1n1）变质细砂岩，岩石质地坚硬，裂隙不甚发育，料场面积15000m2，覆盖层厚0.5-1m，有用层厚度12m，储量18万m3，据料场采取块石试样测试结果：弱风化岩石天然重力密度25.7-25.9kN/m3,单轴饱和抗压强度34.99-36.28Mpa，软化系数0.7-0.71，微新岩石天然重力密度26.3-26.5kN/m3,单轴饱和抗压强度45.34-49.26Mpa，软化系数0.72-0.73，块石质地良好,均可选作筑坝使用。据现场观察，块石成材率达60-65%，开采较方便，需扩建加宽简易公路通往坝址、运距约0.70Km。AⅡ左岸上游块石料场料场位于拟建坝址左岸上游小路旁，基岩裸露，岩性为寒武系下统牛角河组下段（∈1n1）变质细砂岩，岩石质地坚硬，裂隙不甚发育，料场面积4000m2，覆盖层厚度1.0-2.0m，有用层厚度10m，储量4万m3，据坝址岩石及AⅠ料场块石试样测试结果和相似工程经验类比，块石质地优良，均可选作筑坝使用。据现场观察，块石成材率达60-65%，开采较方便，需扩建加宽简易公路通往坝址、运距约0.17Km。1.5.4.2砂砾石料场BⅠ坝址砂砾石料场料场位于拟建坝址右岸漫滩处，为砂砾石混合料场，枯水期一般高出水面0.5-1.0m，表面无覆盖，占地面积60000m2、有用层厚度3m，上部以粗砂为主、下部含少量砾石，据现场观测和料场样品测试成果综合分析：砂粒平均含量85-90%，砾石平均含量10-15%，质地纯净，不含云母及有机质，砂砾成分以石英、变质细砂岩为主，砾卵石粒径一般为2-6cm、大者8-12cm，以中细砾为主、多呈次棱角状～亚圆形，砂储量占15.3-16.2万m3、砾石储量占1.8-2.7万m3，开采时需筛选，运输方便，运距约0.1～0.6Km，河水流量大时可采用水运。上游白鹅圩水东村贡水河床中砾石储量较大，质地优良，砾石储量约3.5万m3，可就地购买，运距约2Km。66 1.5.4.3土料场CⅠ坝址下游左岸土料场料场位于拟建坝址下游缓坡地段，表面覆盖层厚度0.50m，料场面积2８000m2，有用层平均厚度约2.80m，其岩性为变质细砂岩风化后所形成含砂低液限粘土，可塑状，粘性较强，据料场取样析,粉粒占11.32-30.47%,粘粒占29.40-42.73%,砂粒占46.66-38.69%,砾石占1.44-1.90%,击实后土料渗透系数值为3.95×10-6～２.30×10-７cm/s，最优含水量为21.6-25.8%,最大干密度为15.8-16.1KN/m3，土质较好，土料储量约7.84万m3，开采条件好，运距0.75-1.0Km，运距近，有公路通往坝址，运输条件较好。综上所述，各料场勘探查明有用总量为：块石22万m3，砾石5.3-6.2万m3(含水东村砂料场),砂15.3-16.2万m3，土料7.84万m3。本工程所需天然建筑材料的设计填筑用量为：砂4万m3，碎石及砾石8万m3，围堰粘土料约2.5万m3。砂、土、砾石(碎石)料能满足大坝建设要求。1.5.5论与建议1.库区河段区域上位于华南褶皱系赣中南褶隆武夷隆起武夷山隆断束与赣西南拗陷两个四级构造单元的交接部，鹰潭～安远区域性深大断裂从库区通过，受其影响,库内小规模断裂较发育。本工程区域地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。水库蓄水后诱发地震的可能性不大。2.库区河段出露的地层有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、第四系，岩石本身透水性一般较差，未发现有可溶性碳酸盐岩类岩石，库区山体雄厚，一般无渗漏之忧。3.库岸稳定条件总体较好。蓄水后白鹅峡出口处左岸老滑坡体产生进一步滑动的可能性相对较小，水库蓄水运行过程中加强观测即可。4.库区范围不存在矿产资源、古文化遗址等压浸问题。水库蓄水后库区梓坑村、白鹅村、水东村等局部地段138.10-140.25m高程以下房屋及农田可能受到浸没影响，建议对可能受到浸没影响的地区进行监测并采取相应治理措施减少浸没影响。下阶段落实浸没范围确定划分。5.库区水土流失较轻微，建坝后库内淤积问题不甚严重。66 6.根据1-1/与11-11/坝线工程地质条件等综合比较，推荐1-1/坝线为初设阶段设计坝线，1-1/坝线的工程地质条件及工程地质问题如下：（1）.坝基岩性为寒武系下统牛角河组下段（∈1n1）变质砂岩，坝基未发现较大规模断裂通过，左岸上游ZK1及右岸ZK12钻孔见F1、F2断层、规模较小，左岸下游约40m处发育的F40断层破碎带倾向上游，对坝基稳定无大的不良影响；坝基弱风化岩体裂隙较发育、岩石完整度较差、工程地质类别总体为Ⅳ类，微风化岩体厚度较大、岩石完整性较好、工程地质类别总体为Ⅲ类、物理力学性能较好，均能满足拟建低水头工程要求。(2).根据钻孔压、注水试验资料，两岸存在绕坝渗漏，左岸及河床存在坝基渗漏，右岸厂房主机间坝段清基至114.00-116.3mm高程时不存在坝基渗漏。对存在坝基渗漏及绕坝渗漏部位进行灌浆处理。(3).右岸第四系土层较厚，基岩露头差，仅沿河床岸边零星出露，岸坡稳定性较差，近坝库岸建议作护岸处理，以防止上覆松散堆积层水浸崩塌、引起岸坡不稳。(4).根据勘察资料及大坝可研设计报告，建议两岸非溢流坝、河床溢流坝及右岸发电厂房安装间坝段清基至弱风化变质砂岩，发电厂房主机间坝段清基至微风化变质砂岩，坝基岩石质地坚硬，物理力学性能良好，本阶段未发现有不利坝基稳定的大规模弱结构面组合、坝基深部抗滑稳定性总体较好；但坝基浅部弱风化岩石裂隙较发育、完整性能差，建议对坝基浅部弱风化岩体进行固结灌浆处理，以提高岩石完整程度及抗滑性能等。坝下游冲刷对大坝稳定影响不大，泄洪冲刷对右岸下游边坡有影响、应进行护坡处理，其它地段加强观察。建议施工围堰采用弱风化变质细砂岩作持力层，并作好堰基及堰身防渗工作。(5).坝区地表水对砼具分解类溶出型中等腐蚀性，地下水对砼具分解类溶出型弱腐蚀性，水工建筑物砼应按有关规范进行防护。(6).基坑开挖时应做放坡处理，坡比建议值：冲洪积及残坡积层1：1.5，全风化层1：1.2，强风化层1：1.0-1：0.75，弱风化层1：0.40-1：0.5，微风化层1：0.35-1：0.4。7.拟建发电厂房地段工程地质条件较好，未发现有较大规模断裂破碎带通过，F2断裂具硅化、对工程影响不大。基础清基至弱-微风化变质砂岩，岩石地基承载力高、能满足要求。基础开挖时应作放坡处理，坡比建议值同上述。66 8.本次勘察天然建筑材料详查表明，拟建坝线附近砂料、块石料、土料储量大；砾石料储量一般，但可采用人工碎石或水东村附近既有采砂场购买。上述料场开采和运输条件较好、运距较近，能满足工程需求。9.基础开挖施过程中新发现的不良地质问题应及时采取处理措施，必要时进行技施阶段工程地质勘察。1.6设计的主要参数1.坝址水位~泄流量关系曲线坝址水位~泄流量关系曲线见表5.1表5.1坝址水位~泄流量关系曲线流量（m3/s）水位（m）0128.585128.787291129.958969131.9451453132.9322037134.4132937135.4033621136.3924330137.3845063138.3785823139.3736593140.3707379141.3688179142.3678573142.86666 2.坝址高程～面积～容积关系曲线坝址高程～面积～容积关系曲线见表5.2表5.2单位：高程--m；面积--km2；容积--万m3序号1234567891011高程128130.0130.5131.0131.5132.0132.5133.0133.5134.0134.5面积00.161容积00.110.20.40.71.11.62.22.853.64.4序号1213141516171819202122高程135.0135.5136.0136.5137.0137.5138.0138.5139.0139.5140.0面积2.493.94容积5.386.437.79.010.311.813.515.317.219.221.4序号23242526272829303132高程140.5141.0141.5142.0142.5143.0143.5144.0144.5145.0面积6.64容积23.726.128.631.133.736.439.24244.747.53.水文气象多年平均年降水量1574.4mm，多年平均气温19.3℃，极端最高气温39.5℃，极端最低气温-6.7℃；多年平均年蒸发量1023.5mm，多年平均相对湿度为79%，多年平均风速1.7m/s。库区多年平均最大风速为13m/s，吹程按1Km计算。泥沙淤积高程128.50m，泥沙内摩擦角16°。4.地震烈度根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》查得，白鹅水电站工程区域地震动峰值加速度为0.05g，即坝址区地震基本烈度为6度，根据DL5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》规定，建筑物可不作抗震计算和设防。5.工程地质及主要参数本工程坝基岩性为寒武系下统牛角河组下段（∈1n1）变质细砂岩，坝基未发现较大规模断裂通过，左岸见f3断层呈硅化破碎带产出、规模较小，左岸下游60m处发育的F40断层破碎带倾向上游，对坝基稳定无大的不良影响；弱风化岩体裂隙较发育、岩石完整度较差～一般、工程地质类别总体为Ⅳ66 类，微风化岩体厚度较大、岩石完整性较好、工程地质类别总体为Ⅲ类、物理力学性能较好，均能满足拟建低水头工程要求。其物理力学指标建议值见表4.3.2。6.材料容重工程材料容重为：砼24KN/m3，钢筋砼25KN/m3，浆砌石22KN/m3。7.建筑物设计主要控制指标①溢流坝、非溢流重力坝根据《混凝土重力坝设计规范》（SL319—2005）规定：抗滑稳定安全系数：基本组合K≥1.05，特殊组合K≥1。基本组合K′≥3，特殊组合(1)K′≥2.5,特殊组合(2)K′≥2.3。坝基面垂直正应力：运用期：坝踵不出现拉应力，坝趾应小于坝基容许压应力。施工期：坝踵允许有小于0.1MPa的拉应力。②河床式电站厂房根据SL266-2001《水电站厂房设计规范》规定，厂房抗滑稳定抗剪断安全系数：基本组合K′≥3.0，特殊组合K′≥2.5，抗浮稳定安全系数Kf≥1.1，基础应力要求上游面不出现拉应力。8.特征值本工程水库正常蓄水位136.50m，相应水库库容900万m3，堰顶高程为128.50m，电站装机容量21MW。根据《防洪标准》（GB50201—94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇；厂房下游及厂区的设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为50年一遇；坝下消能防冲建筑物的洪水标准为30年一遇。1.7附图：坝址地形图、地质剖面图、地质渗透剖面图66 第二章坝轴线、坝型选择和枢纽布置方案及洪水调节2.1水文资料本工程水库正常蓄水位136.5m，相应水库库容为900万立方米，堰顶高程为128.5，电站装机容量21MW。根据《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇；厂房下游及厂区的设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为50年一遇；坝下消能防冲建筑物的洪水标准为30年一遇。2.1.1白鹅坝址设计洪水过程线选用葫芦阁站1964年洪水过程线为典型洪水过程线，用坝址的洪峰和各时段洪量设计值，按同频率控制进行缩放，推的坝址p=0.2%，p=2%频率设计洪水过程线。成果详见表1.1.1.1图（1.1）。序号P=0.2%P=2%30371126431132391331365425972137194632369625673156210793335942512418701291343479242852017139235328922876230015873630152085731162149372894199683711253638268918539427329243924101660104292297340237316351139822758412336160912387426844222981584133955274443226115581443042992442224153315470332774521621491164926344346211214581749603477472089144266 184689329948206614261948403418491936133620538937965018221257215987431551172511912267614952521638113123733753585315621079247667557854150010352570825133551449100026661647415613889582760264292571331919285056357558128188429399527905912398556012008282.1.2坝址水位~泄流量关系曲线坝址水位~泄流量关系曲线见表1.1.1.2、图（1.2）。坝址水位~泄流量关系曲线流量（m3/s）水位（m）66 0128.585128.787291129.958969131.9451453132.9322037134.4132937135.4033621136.3924330137.3845063138.3785823139.3736593140.3707379141.3688179142.3678573142.866图（1.2）坝址水位~泄流量关系曲线2.1.3坝址高程~面积~容积关系曲线坝址高程~面积~容积关系曲线见表1.1.3.1、图（1.3）图（1.4）66 表1.1.3.1高程--m；面积--km2；容积--万m3序号1234567891011高程128130.0130.5131.0131.5132.0132.5133.0133.5134.0134.5面积00.161容积00.110.20.40.71.11.62.22.853.64.4序号1213141516171819202122高程135.0135.5136.0136.5137.0137.5138.0138.5139.0139.5140.0面积2.493.94容积5.386.437.79.010.311.813.515.317.219.221.4序号23242526272829303132高程140.5141.0141.5142.0142.5143.0143.5144.0144.5145.0面积6.64容积23.726.128.631.133.736.439.24244.747.52.2水库调洪计算2.2.1起调水位和水库洪水调节原则白鹅水电站水利枢纽水库为中型水库，大坝的设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇，洪水采用坝址洪水。起调水位：白鹅水电站水利枢纽设计正常蓄水位为136.5m，本次调洪演算按设计正常蓄水位起调。66 水库洪水调节原则：水库溢洪道进口为宽顶堰，当洪水进后，库水位超过正常水位，宽顶堰开始泄洪，泄水流量随溢流堰上水头增加而增加。当水库进出流量相等时，库水位不再增加，达到最高库水位。随后水库水位逐渐下降，下泄流量逐渐减小，当库水位下降至正常蓄水位时，完成泄洪。2.2.2洪水调节原理调洪演算按水量平衡原理进行计算，即在任一时段T内，入、出水库的水量之差即为该时段内水库蓄水位的变化值。计算公式（1.1）。（）×Δt=（1.1）q=f（V）=f（V）式中：、—时段初入库、出库流量（m³/s）;、—时段末入库、出库流量（m³/s）；—时段初、时段末水库蓄水量（m³）；Δt—计算时段（s）。2.2.3不同净宽Q-H关系曲线计算先选取闸门宽B=150m，B=160m，B=170m。根据公式（2.2）进行泄流量计算：（2.2）式中—闸室总净宽（m）；Q—设计过闸流量（m³/s）；—堰上水头（m）；g—重力加速度（m/s²）；m、ε、σ—分别为堰上的流量系数侧收缩和淹没系数。不同闸门宽度的泄流量计算见表1.2.3.1、表1.2.3.2、表1.2.3.3。泄流曲线见图1.5、图1.6、图1.7。表1.2.3.1150m宽度闸门全开时泄流量BgmσεhHQ150.009.810.3850.700.958.00000136.500003849.09150.009.810.3850.700.958.20000136.700003994.33150.009.810.3850.700.958.42172136.921724157.4266 150.009.810.3850.700.958.65310137.153104329.93150.009.810.3850.700.958.80000137.300004440.66150.009.810.3850.700.959.00000137.500004592.90150.009.810.3850.700.959.14940137.649404707.74150.009.810.3850.700.959.17520137.675204727.66150.009.810.3850.700.959.60000138.100005059.76150.009.810.3850.700.959.76750138.267505192.76150.009.810.3850.700.9510.00000138.500005379.27150.009.810.3850.700.9510.05350138.553505422.49150.009.810.3850.700.9510.31230138.812305633.22150.009.810.3850.700.9511.00000139.500006206.01150.009.810.3850.700.9511.20000139.700006376.03150.009.810.3850.700.9511.40928139.909286555.57150.009.810.3850.700.9511.45080139.950806591.39150.009.810.3850.700.9511.80000140.300006895.19150.009.810.3850.700.9512.00000140.500007071.23150.009.810.3850.700.9512.21665140.716657263.59150.009.810.3850.700.9512.38537140.885377414.58150.009.810.3850.700.9512.60000141.100007608.15150.009.810.3850.700.9513.00000141.500007973.30150.009.810.3850.700.9513.47837141.978378417.4266 表1.2.3.2170m宽度闸门全开时泄流量B(m)gmσεh（m）H（m）Q（m3）170.009.810.3850.700.957.85000136.350004240.19170.009.810.3850.700.957.96000136.460004329.63170.009.810.3850.700.958.00000136.500004362.30170.009.810.3850.700.958.42500136.925004714.50170.009.810.3850.700.958.92000137.420005136.04170.009.810.3850.700.959.00000137.500005205.29170.009.810.3850.700.959.11000137.610005301.01170.009.810.3850.700.959.40000137.900005556.13170.009.810.3850.700.959.60000138.100005734.40170.009.810.3850.700.959.78900138.289005904.57170.009.810.3850.700.9510.00000138.500006096.50170.009.810.3850.700.9510.20000138.700006280.31170.009.810.3850.700.9510.40000138.900006465.93170.009.810.3850.700.9510.49000138.990006550.04170.009.810.3850.700.9510.55680139.056806612.71170.009.810.3850.700.9511.00000139.500007033.47170.009.810.3850.700.9511.22300139.723007248.43170.009.810.3850.700.9511.38500139.885007405.9466 170.009.810.3850.700.9511.60000140.100007616.72170.009.810.3850.700.9511.75440140.254407769.29170.009.810.3850.700.9512.00000140.500008014.06170.009.810.3850.700.9512.08520140.585208099.56170.009.810.3850.700.9512.38380140.883808401.59170.009.810.3850.700.9512.62000141.120008643.11170.009.810.3850.700.9513.00000141.500009036.41170.009.810.3850.700.9513.20000141.700009245.74表1.2.3.3190m宽度闸门全开时泄流量B(m)gmσεh（m）H（m）Q（m3）190.009.810.3850.700.958.00000136.500004875.515190.009.810.3850.700.958.20000136.700005059.484190.009.810.3850.700.958.35000136.850005198.945190.009.810.3850.700.958.46120136.961205303.144190.009.810.3850.700.958.82000137.320005644.018190.009.810.3850.700.959.08000137.580005895.413190.009.810.3850.700.959.24000137.740006051.924190.009.810.3850.700.959.55000138.050006359.025190.009.810.3850.700.959.74865138.248656558.465190.009.810.3850.700.959.82000138.320006630.59866 190.009.810.3850.700.9510.00000138.500006813.739190.009.810.3850.700.9510.20000138.700007019.17190.009.810.3850.700.9510.45000138.950007278.802190.009.810.3850.700.9510.64000139.140007478.215190.009.810.3850.700.9510.81000139.310007658.153190.009.810.3850.700.9511.00000139.500007860.94190.009.810.3850.700.9511.16590139.665908039.445190.009.810.3850.700.9511.50000140.000008402.959190.009.810.3850.700.9511.71000140.210008634.174190.009.810.3850.700.9511.85000140.350008789.476190.009.810.3850.700.9512.00000140.500008956.892190.009.810.3850.700.9512.20000140.700009181.745190.009.810.3850.700.9512.40000140.900009408.448190.009.810.3850.700.9512.60000141.100009636.987190.009.810.3850.700.9512.85000141.350009925.221190.009.810.3850.700.9513.00000141.5000010099.512.2.4不同闸门净宽校核洪水位计算根据公式（1.1）连接方程，逐时段进行水库调洪演算。计算过程见表2.2.4.1，表2.2.4.2，表2.2.4.3。66 时间入库洪水流量Q时段平均入库流量Q下泄流量q时段平均下泄流量q时段内水库存水量变化水库存水量水库水位23.733849.0904　3849.0904　　9.0000136.500026.04273.00004061.04524005.51423927.3023241.040010.0400136.715329.04292.00004282.50004400.22204202.8680930.860010.9000137.246532.03982.00004137.00004129.30284264.762383-1.38009.5200136.883735.03874.00003928.00003822.41833975.860532-0.51709.0030136.463038.03955.00003914.50003934.92833878.6733090.38709.3900136.618541.04304.00004129.50004155.55834045.2432990.910010.3000136.919244.04703.00004503.50004573.62244364.5903181.500011.8000137.474847.04926.00004814.50004803.53054688.5764261.360013.1600137.773150.04960.00004943.00005019.49444911.5124440.340013.5000138.049053.04689.00004824.50004755.43644887.465427-0.680012.8200137.711156.04840.00004764.50004840.01834797.727370.068012.8880137.820059.05389.00005114.50005178.81105009.4146341.512014.4000138.250062.05987.00005688.00005678.67185428.7413772.800017.2000138.867765.06761.00006374.00006376.02736027.3495552.880020.0800139.700068.07337.00007049.00007051.61716713.8222023.620023.7000140.477871.07667.00007502.00008427.47747739.5472432.400026.1000141.989171.57569.50007618.25008037.78748232.63242-0.240025.8600141.570072.07472.00007520.75007427.72247732.754908-0.381925.4781140.900066 72.57374.50007423.25006908.69127168.20677-0.136025.3421140.315473.07277.00007325.75006905.88476907.287927-0.130825.2113140.312273.57179.50007228.25006822.04256863.963598-0.227324.9840140.216474.07082.00007130.75006817.15216819.597281-0.298324.6857140.210877.06616.00006849.00006461.61096639.381468-4.600720.0850139.800080.06026.00006321.00006173.87506317.7429340.035220.1202139.462083.05056.00005541.00005355.07895764.476941-2.890217.2300138.4700表2.2.4.2170m宽度闸门校核洪水位的调洪算66 时间入库洪水流量Q时段平均入库流量Q下泄流量q时段平均下泄流量q时段内水库存水量变化水库存水量水库水位17.444362.3025　4362.3025　　9.0000136.500020.004703.00004532.65134589.82134476.06190.52009.5200136.775823.004926.00004814.50004894.75284742.28700.780010.3000137.138426.004960.00004943.00004880.14114887.44690.600010.9000137.121229.004689.00004824.50004802.14874841.1449-0.180010.7200137.029132.004840.00004764.50004776.83464789.4917-0.270010.4500136.999135.005389.00005114.50005202.16274989.49871.350011.8000137.496438.005987.00005688.00005792.37445497.26862.0600138.164641.006761.00006374.00006477.86796135.12112.580016.4400138.912844.007337.00007049.00007108.99366793.43072.760019.2000139.578647.007667.00007502.00008781.23357945.11352.200021.4000141.254147.507569.50007618.25007797.86438289.5489-0.044021.3560140.283248.007472.00007520.75006939.11707368.49060.274021.6300139.401448.507374.50007423.25008226.45987582.7884-0.287221.3428140.711149.007277.00007325.75007828.16028027.3100-1.262820.0800140.313749.507179.50007228.25006589.23057208.69540.035220.1152139.031850.007082.00007374.50006561.65867671.4460-1.275218.8400139.002453.006616.00006849.00005905.83696233.7478-4.785614.0544138.290456.006026.00006321.00006278.18556092.01122.473016.5274138.697759.005056.00005541.00005427.36615852.7758-3.367413.1600137.7542表2.2.4.3190m宽度闸门校核洪水位的调洪算66 时间入库洪水流量Q时段平均入库流量Q下泄流量q时段平均下泄流量q时段内水库存水量变化水库存水量水库水位8.194875.5146　4875.5146　　9.0000136.500011.005389.00005132.25735286.23055080.87250.52009.5200136.943214.005987.00005688.00005667.55065476.89052.280011.8000137.344517.006761.00006374.00006752.60916210.07981.770013.5700138.440120.007337.00007049.00006884.27996818.44452.490016.0600138.568923.007667.00007502.00008956.89227920.58602.470018.5300140.500026.007082.00007374.50008381.04768668.9699-1.330017.2000139.980029.006616.00006849.00006716.87397548.9608-1.900015.3000138.405032.006026.00006321.00006258.41356487.6437-1.800013.5000137.949035.005056.00005541.00005416.17055837.2920-3.200010.3000137.0810根据不同闸门宽度所得出的校核洪水位可知，不同闸门宽的校核洪水位成见表2.2.4.4表2.2.4.4不同闸门宽的校核水位　P=0.2%150170190设计洪峰（m³/s）766776677667最高洪水位（m）141.98141.25140.5相应水库库容（万m³）26.121.418.53最大下泄流量（m³/s）7507.928226.427662.3根据表2.2.4.4绘出不同闸门净宽校核水位曲线图（1.8）66 最终根据上述条件选取闸门总净宽为B=150m。2.2.5设计洪水位计算选取50年一遇洪水过程设计洪水位调洪演算，计算过程见表2.2.5.1时间入库洪水流量Q时段平均入库流量Q下泄流量q时段平均下泄流量q时段内水库存水量变化水库存水量水库水位11.303849.09　3849.0900　　9.0000136.500014.004315.004082.054154.52184001.8058890.78009.7800136.917817.004952.004633.504675.43374414.9777522.360012.1400137.607520.005358.005155.005139.02514907.2294012.080014.2200138.200023.005578.005468.007678.08676408.5558682.220016.4400141.177123.505503.885540.946621.11277149.59967-0.380016.0600139.985224.005429.675466.786508.67176564.892211-0.380015.6800139.854824.505355.505392.586413.72286461.197261-0.140015.5400139.744125.005281.335318.425991.54506202.633906-2.022013.5180139.245125.505207.175244.254476.27935233.912164-0.698012.8200137.347026.005133.005355.504428.85336053.4699560.680013.5000137.284429.004741.004937.005178.49234803.6727621.440014.9400138.249666 32.004292.004516.504435.96404807.228129-3.140011.8000137.293835.003575.003933.503949.55074192.757335-2.80009.0000136.6386通过计算最终确定白鹅水电站水库的设计、校核洪水位情况下泄流量调洪成果见表2.2.5.2。表1.2.5.2设计、校核洪水位水位情况下泄流量调洪成果设计洪水位情况P=2%校核洪水位情况P=0.2%设计洪峰（m³/s）55787667最高洪水位（m）141.1771141.98相应水库库容（万m³）16.4426.1最大下泄流量(m³/s)6787.757507.9266 第三章非溢流坝设计3.1枢纽等别及水工建筑物级别确定水利水电工程的等级应根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性确定，根据SL252—2000《水利水电工等级划分及洪水标准》，由计算知会昌水利枢纽最大库容为0.3109亿m，查表确定会昌水利枢纽工程等别为Ⅲ级，工程规模为中型。水利水电工程的建筑物级别，根据其所属工程等别极其重要性查表确定永久性建筑级别为3级，临时性建筑物级别为4级。3.2非溢流坝剖面设计3.2.1基本公式次设计挡水坝剖面主要对挡水坝的最大剖面进行拟定，并进行稳定和强度校核，应用计算机确定挡水坝的最优断面。坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，可由公式（3.1）进行计算，应选择两者中防浪墙较高者作为选定高程。（3.1）式中；为坝顶高出水库静水面的高度（m）；为波浪高程（m）；为波浪中心线高处静水位的高度（m）；为安全超高，对于3级工程设计情况=0.4m，校核情况下=0.3m在计算和时，设计洪水为和校核洪水位采用不同的计算风速值。设计洪水位时，库面风速V宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.5—2.0倍；校核洪水位时，采用多年平均最大风速。坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶高程按公式（2.2）计算：坝顶高程=设计洪水位+（3.2）坝顶高程=校核洪水位+式中：、66 分别为计算的坝顶据设计洪水位和校核洪水位的高度。由于设计洪水位和校核洪水位在计算坝顶超出静水位时，所采用的风速计算值及安全超高值不一样，所以在决定坝顶高程时，应按设计洪水情况和校核洪水情况分别求出坝顶高程，但坝顶高程应高于校核水位。根据资料可知，设计洪水情况和校核洪水情况坝高的计算采用公式（2.3）、（2.4）、（2.5）。各波浪要素计算公式：波高=0.0166（3.3）波长L=10.4（3.4）（3.5）式中：V—计算风速，设计洪水位时，库面风速V宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.5—2.0倍；校核洪水位时，采用多年平均最大风速。D—吹程，可取坝前水库到对岸水面的最大直线距离；3.2.2超高值Δh的计算3.2.2.1设计洪水位时Δh的计算根据资料可知，库区多年平均最大风速为13m/s，吹程按1Km计算。设计洪水位时，库面风速V宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.5—2.0倍；即：V=13×2=26m/s，吹程D=1Km表3.2.1.1坝顶高程计算结果统计　波高h风速V吹程D波长L安全超高hc△h洪水高程坝顶高程设计洪水位0.97526110.20.2930.41.668141.18142.848校核洪水位0.4101315.090.1040.30.814141.98142.794为保证大坝的安全运行，应选用其中的较大值▽坝顶=142.848m，所以确定坝顶高程为▽142.85m。非溢流坝段建基面最大剖面坝底开挖高程为▽125.0m，所以最大坝高为17.85m。66 3.2.3最大剖面尺寸拟定根据规范DL（5108—1999），常态混凝土实体重力坝非溢流坝段的上游面可为铅直面、斜面或折面。由于白鹅水利枢纽为闸坝，河道泥沙淤积不了，所以上游面采用铅直面；下游坝坡采用m=0.7。故最大剖面坝底宽度=17.85×0.7=12.5m；3.2.4坝顶宽度拟定由于运用和交通的需要，坝顶应有足够的宽度。根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定并满足抗震，特大洪水时维护等要求。非溢流坝段的坝顶宽度可根据要求确定，再把的上、下游面加做悬臂结构，本工程去把顶宽度为5m，人行道宽度1m，出去上、下游人行道，坝顶路面宽度为3m。因为两岸没有交通要求，3m宽路面能满足大坝维修作业通行要求。3.3非溢流坝荷载计算3.3.1荷载计算及其组合荷载组合可分为基本组合与特殊组合两类。基本组合属于设计情况或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。设计时应从这两类组合中选择几种最不利的、其控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求根据GB18306—2001《中国地震动参数区划图》查得，白鹅水电站工程区域地震动峰值加速度为0.05g，即坝址区地震基本烈度为6度，根据DL5073—2000《水工建筑物抗震设计规范》规定，建筑物不可做抗震计算和设防。非溢流坝在不同荷载组合情况下的和在统计见表3.3.3.1；表3.3.1.1荷载情况统计表计算情况荷载自重静水压力扬压力浪压力基本组合设计洪水位√√√√66 特殊组合校核洪水位√√√√3.3.1.2设计洪水位情况荷载计算公式计算结果（KN）坝体自重G=2832.18水平水压力上游水平水压力设计上游洪水位为141.18m1282.78下游水平水压力设计下游洪水位为140.62m-1196.74垂直水压力设计下游洪水位为140.62m897.5566 扬压力帷幕宽度取1.5m帷幕处扬压力折减系数：=0.25-1928.10浪压力设计洪水位情况31.72计算风速V（m/s）26有效吹程（m）1000重力加速度（m/s²）9.81水位高程（m）141.18坝基高程（m）125安全超高0.4迎水面深度H（m）16.18波浪要素计算表66 L67614.51210.20.9750.2931.1249.7512.176因为H和H，所以按第一种浪压力计算方法：表3.3.1.3校核洪水位情况荷载计算公式计算结果（KN）坝体自重G=2832.18水平水压力上游水平水压力校核上游洪水位为141.98m1414.21下游水平水压力校核下游洪水位为141.53m-1340.24垂直水压力校核下游洪水位为141.53m1005.1866 扬压力帷幕宽度取1.5m帷幕处扬压力折减系数：=0.25-2037.24966 浪压力校核洪水位情况6.54计算风速V（m/s）13有效吹程（m）1000重力加速度（m/s²）9.81水位高程（m）141.98坝基高程（m）125安全超高0.4迎水面深度H（m）16.98波浪要素计算表L16958.125.0940.410.1040.4510.025.11因为H和H，所以按第一种浪压力计算方法：66 3.4非溢流坝稳定计算根据DL5108—1999《混凝土重力坝设计规范规定》；重力坝的抗滑稳定验算应采用水利水电工程结构可靠度设计统一标准。计算公式选择抗剪断公式：K＇=[ƒ＇（∑W－U）+c＇A]/∑P（3.4）式中：ƒ＇—为坝体与坝基连接面的抗剪断摩擦系数ƒ＇=0.5；c＇—坝体与坝基连接面的抗剪断凝聚力c＇=0.4Mpa；A—坝体与坝基连接面的面积（m²）；∑W—作用在滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和；∑P—作用在滑动面以上的力在水平方向投影的代数和；U—作用于滑动面上的扬压力（kN/m）.抗滑稳定安全系数：设计洪水位情况K＇≥3，校核洪水位情况K＇≥2.5。根据白鹅水电站地质剖面图可知，坝基处于弱风化带，通过资料给出的白鹅水电站上坝线岩体物理力学参数建议表，选取混凝土与岩体抗剪强度凝聚力c＇为0.35—0.4（MPa），基于安全考虑本次设计采用c＇=0.35MPa，摩擦系数ƒ＇=0.52，岩石地基承载力特征值为2500KPa。3.4.1设计洪水位情况荷载统计坝体自重垂直水压力水平水压力浪压力扬压力上游下游荷载（kN）2832.188981282.78-1196.7431.72-1928.10力矩（kN·m）7546.4-1050.66-6914.186235.02-544.16-12.274则由上表可知：坝基面法相作用力之和∑W=1802.08kN坝基面切向作用力之和∑P=117.76kN力矩之和∑M=3055.55kN·m66 3.4.2校核洪水位情况荷载统计坝体自重垂直水压力水平水压力浪压力扬压力上游下游荷载（kN）2832.181005.181414.21-1340.246.54-2037.25力矩（kN·m）5341.18-1166-8004.437384.72-113.73-12.27则由上表可知：坝基面法相作用力之和∑W=1800.05kN坝基面切向作用力之和∑P=80.51kN力矩之和∑M=3454.63kN·m3.4.3非溢流坝抗滑稳定性验算根据公式（3.4）进行抗滑稳定计算，计算结果见下表3.4.3表3.4.3抗滑稳定计算∑Pƒ＇（∑W－U）+c＇AK＇=[ƒ＇（∑W－U）+c＇A]/∑P[K＇]设计洪水位情况117.76941.4683校核洪水位情况80.51940.411.682.5计算结果表明，重力坝在设计、校核洪水位情况K＇＞[K＇]满足抗滑稳定要求3.5非溢流坝应力分析3.5.1基本荷载情况在设计水位情况下∑W-U的标准值及∑66 M的标准值在上节计算中已算出，并列入下表2.5.1.1中表3.5.1.1设计洪水位情况下的∑W-U和∑M承载能力极限状态标准值∑W-U（kN）1802.08∑M（kN·m）3055.05在校核水位情况下∑W-U的标准值及∑M的标准值在上节计算中已算出，并列入下表3.5.1.2中表3.5.1.2校核洪水位情况下的∑W-U和∑M承载能力极限状态标准值∑W-U（kN）1800.05∑M（kN·m）3454.63坝基面垂直正应力：运用期：坝踵不出现拉应力，坝趾应小于坝基容许压应力施工期：坝踵允许有小于0.1MPa的拉应力3.5.2应力计算公式⒈水平截面上的边缘正应力＇和＂假定任意水平界面上的垂直正应力＇呈直线分布，可利用材料力学偏心受压公式计算即：＇（3.5）＂66 式中：＇、＂分别为上下游边缘应力；W为作用在计算界面上以上全部荷载的铅直分力总和；为作用在计算界面上以上全部荷载对截面形心的力矩总和；（kN·m）T为计算界面上下游方向的宽度（m）⒉边缘水平正应力＇和＂由上下游坝面微元体的平衡条件可求得＇和＂＇=p＇－（p＇－＇）n²＂=p＂+（＂－p＂）m²（3.6）式中：p＇、p＂分别为计算截面处于上下游坝面的水压力强度；n、m分别为上下游坝面坡率（这里上游坡率n=o）⒊边缘主应力＇和＂上游边缘主应力为＇=（1+n²）＇－（p＇－＇）n²＇=p＇－＇（6.7）下游边缘主应力为＂=（1+m²）＂－（p＂－＂）m²＂=p＂－＂（3.8）式中：＇、＂为别为计算截面处遇上下游边缘扬压力强度；当无泥沙压力和地震动水压力时，p＇、p＂即为作用在坝面上的静水压力强，且等于＇、＂。3.5.3应力计算3.5.3.1设计洪水位情况在设计水位情况下在设计水位情况下,∑W的标准值及∑M的标准值已在上节计算中得出。66 根据坝体剖面，已知坝底宽度B=12.5，取1m坝段进行验算，下游坝坡的坡率m=0.7，混凝土,坝基岩石的抗压强度。3.5.3.2校核水位情况在校核水位情况下，∑W的标准值及∑M的标准值已在上节计算中得出。根据坝体剖面，已知坝底宽度B=12.5，取1m坝段进行验算，下游坝坡的坡率m=0.7，混凝土,坝基岩石的抗压强度3.5.4应力计算结果表3.5.4非溢流坝应力统计表设计洪水位情况校核洪水位情况允许标准水平截面上的边缘正应力＇0.3230.277地基承载力特征值运用期：坝踵不出现拉应力，坝趾应小于坝基容许压应力。施工期：坝踵允许有小于0.1MPa的拉应力＂0.0270.0735边缘水平正应力＇1.281.41＂0.5390.59上游边缘主应力＇0.2620.277＇00下游边缘主应力＂0.0420.015＂00通过计算可知，在设计、校核洪水位情况下坝踵均未出现拉应力，且坝趾应力均小于坝基容许压应力，故非溢流坝满足应力稳定要求。66 第四章溢流坝段设计4.1闸室基本尺寸拟定4.1.1闸形确定本工程主要任务是拦河截水，当洪水来临时，开闸泄水，以达防洪安全。由于河槽蓄水，闸前淤积对洪水位影响较大，为便于排出淤沙，闸底板高程应尽可能低。因此，采用无底坎平顶宽顶堰，堰顶高程与河床同高为128.5m。4.1.2闸室基本尺寸确定4.1.2.1闸底板的设计闸室中设有两道门，交通桥宽度取3m，闸室长度为14m。闸底板厚度为（1/6—1/8）H=1.658~2.2467m,最终确定闸底板厚度为2.5m，地板前后均设置1m深的齿槽。4.1.2.2闸墩设计根据《水闸设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b=10m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用15孔，闸孔总净宽为150m，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩厚2m，边墩厚1m，为满足过闸水流平顺，过流能力大的要求。上游墩头采用半圆形，下游墩头采用流线型。其长度采用与地板同长，为14m。平面闸门的门槽尺寸应根据闸门的尺寸确定，检修门槽0.6m，宽1m，工作闸门槽深0.6m，宽1m。检修门槽与工作闸门槽之间留3.5m的净距，以便于工作人员检修。根据非溢流坝段设计中坝顶高程为142.98m，为使溢流坝段玉非溢流坝段有良好的连接，采用两者高程同高。所以闸墩高14.48m4.1.3闸门与启闭机工作闸门基本尺寸为闸门高8m，宽12m，采用平面钢板门。66 启闭机可分为固定式和移动式两种，常用固定式启闭机有卷扬式、螺杆式和油压式。卷扬式启闭机启闭能力较大，操作灵便，启闭速度快，但造价高。同时因为有防洪要求，需启闭机迅速可靠，能够多孔同步开启，故本次设计工作闸门采用固定式卷扬式启闭机，检修闸门采用移动式启闭机，固定式启闭机的排架高度采用10m中间设置横梁，移动式启闭机排架高度为7.5m。4.1.4上部结构工作桥是为了安装启闭机和便于工作人员操作而设的桥。若工作桥较高可在闸墩上部设排架支撑。工作桥设置高程与闸门尺寸形势有关。由于是平面钢闸门，采用用固定式卷扬式启闭机，闸门提升后不能影响泄放最大流量。根据工作桥需要和设计规范,工作桥设在工作闸门的正上方，用排架支撑工作桥，桥上设置启闭机房。由启闭机的型号决定基座宽度，启闭机旁的过道设为2m，工作桥的总宽度取5m。启闭机排架高10m，柱子宽0.4m，梁高0.4m梁宽0.4m。交通桥的作用是连接两岸交通，供车辆和人同行，交通桥的形式可采用板梁式。交通桥的位置应根据闸室稳定及两岸连接等条件确定，布置在下游，去宽度与非溢流坝等宽，取3m。4.1.5闸室的分缝水闸沿轴线每隔一定距离必须设置沉陷缝，兼做温度缝，以免闸室不均匀沉降及温度变化产生裂缝。缝距一般为24m，缝宽为2m。整体式底板闸室沉陷缝，设在闸墩中间，一孔一联为独立单元。由于本闸位于丘陵地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流式消能。设计水位或校核水位时闸门全开宣泄洪水，闸前正常蓄水位为136.5m，部分闸门局部开启，只宣泄较小流量时，下流水位不高，闸下射流速度较大，会出现严重的冲刷河床现象，需设置相应的消能设施。4.2过流能力校核上节已经对孔宽、孔数和闸室总宽度进行拟定，考虑闸墩对过流能力等的影响，进一步验算水闸的过流能力。根据（SL265-2001）《水闸设计规范》，闸墩墩头为圆弧形时，验算公式按（3.1）～（3.4）计算：(4.1)(4.2)66 (4.3)(4.4)式中：Q—过闸流量，m3/s；m—堰流流量系数,可采用0.385；ε—堰流侧收缩系数；b0—闸孔净宽，m；bs—上游河道一半水深处的宽度，m；H0—计入行近流速水头的堰上水深，m；N—闸孔数；εz—中闸孔侧收缩系数；dz—中闸墩厚度，m；εb—边闸孔侧收缩系数；bb—边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离，m；σ—堰流淹没系数；Hs—由堰顶算起的下游水深，m。对于中孔：查表得对于边孔：查表得所以66 经计算，计算得堰流侧收缩系数、堰流淹没系数均与假设接近，进一步换算流量，分别按设计、校核两种情况计算参数，算出相应的实际过闸流量Q设实和Q校实，Q设实、Q校实与Q设、Q校的相对差值不得超过，即(4.5)(4.6)式中：Q设实—设计洪水位情况下的实际过流能力；Q校实—校核洪水位情况下的实际过流能力。泄流量按公式（3.7）计算。(4.7)式中：Q—过闸流量，m3/s；b0—闸孔净宽，m；σ—堰流淹没系数；ε—堰流侧收缩系数；m—堰流流量系数,采用0.385；H0—计入行近流速水头的堰上水深，m。计算结果如表3-2所示表4-2过流能力校核计算表计算情况上游堰上水头下游堰上水头σεQ校核过流能力设计流量557812.6812.120.960.620.976641.62.3%校核流量766713.4813.040.550.550.977801.44.37%66 经计算，设计洪水位情况、校核洪水位情况的过流能力均小于5%，满足过流能力要求，故不用在进行孔口尺寸的调整。4.3消能防冲设计由于本闸位于丘陵地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流式消能。设计水位或校核水位时闸门全开宣泄洪水，闸前正常蓄水位为136.5m，部分闸门局部开启，只宣泄较小流量时，下流水位不高，闸下射流速度较大，会出现严重的冲刷河床现象，需设置相应的消能设施。4.4消力池尺寸计算为了降低工程造价,确保水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本次设计按1、2、3、5、7、9、11、13、15孔对称方式开启，分别对不同开启孔数和开启度进行组合计算，找出消力池池深和池长的控制条件。4.2.1.根据《水闸设计规范》，消力池深度按公式（4.2）计算：（4.2）式中：d为消力池深度m；为水跃淹没系数，可采用1.05~1.10；为跃后水深m；为收缩水深为水流动能校正系数，可采用1.0~1.05；q为过闸单宽流量m²/s;为消力池首端宽度m；为消力池末端宽度m；为由消力池地板顶面算起的总势能m；66 为出池落差m；为出池河床水深m；4.2.2根据《水闸设计规范》，消力池长度可按公式（4.3）计算：（4.3）式中：为消力池长度m；为消力池斜坡段水平投影长度m；为水跃长度校正系数，可采用0.7~0.8；为水跃长度m。消力池尺寸计算结果见表4.2.2.1表4.2.2.1消力池计算表开启孔数开启高度下泄流量上游水位下游水位月前水深跃后水深下游水深z池深池长10.537.596136.5128.6270.3063.051.6270.191.2321.00174.259136.5128.7510.6174.241.7510.761.7325.522143.224136.5129.1181.2445.742.1182.011.6130.033205.729136.5129.4731.8776.692.4733.041.1731.674266.053136.5129.8162.587.352.8163.880.6531.475319.182136.5130.0413.3377.723.0414.74-0.0629.4820.575.193136.5128.7540.3063.501.7540.181.5723.311148.519136.5129.1480.6174.242.1480.451.6425.532286.447136.5129.9321.2445.742.9320.901.9130.053411.458136.5130.3111.8776.693.3111.491.8931.694532.107136.5130.6652.587.353.6652.021.6731.465638.364136.5130.9763.3377.723.9762.411.3329.4666 30.5112.789136.5128.9450.3063.501.9450.131.4223.311222.778136.5129.570.6174.242.570.271.4025.532429.671136.5130.3641.2445.743.3640.611.7730.053617.188136.5130.9141.8776.693.9140.931.8531.694798.160136.5131.4442.587.354.4441.161.7531.465957.546136.5131.9113.3377.724.9111.281.5329.4650.5187.982136.5129.3720.3063.502.3720.071.0623.311371.297136.5130.1930.6174.243.1930.120.9325.532716.118136.5131.2041.2445.744.2040.271.2630.0531028.646136.5132.0671.8776.695.0670.361.2631.6941330.267136.5132.6822.587.355.6820.451.2231.4651595.910136.5133.2943.3377.726.2940.440.9929.4670.5263.175136.5129.80.3063.502.80.030.6723.311519.815136.5130.6290.6174.243.6290.060.5525.5321002.565136.5132.0131.2445.745.0130.100.6330.0531440.104136.5132.9061.8776.695.9060.140.6531.6941862.374136.5134.2212.587.357.2210.020.1031.4652234.274136.5134.633.3377.727.630.020.0729.4690.5338.368136.5130.0970.3063.503.0970.020.3923.311668.334136.5131.0640.6174.244.0640.010.1625.5321289.013136.5132.5981.2445.745.5980.020.1330.0531851.563136.5133.9431.8776.696.943-0.03-0.2231.6942394.481136.5134.8062.587.357.806-0.08-0.3831.4652872.638136.5135.3323.3377.728.332-0.12-0.4929.46110.5413.561136.5130.3170.3063.503.3170.010.1823.311816.853136.5131.50.6174.244.5-0.02-0.2425.5321575.460136.5133.2621.2445.746.262-0.05-0.4730.0532263.021136.5134.6621.8776.697.662-0.11-0.8631.6942926.588136.5135.3922.587.358.392-0.16-0.8931.4666 53511.002136.5136.2333.3377.729.233-0.26-1.2529.46130.5488.754136.5130.5380.3063.503.5380.00-0.0423.311965.371136.5131.9340.6174.244.934-0.04-0.6525.5321861.907136.5133.9691.2445.746.969-0.10-1.1330.0532674.479136.5135.1141.8776.698.114-0.15-1.2731.6943458.694136.5136.1572.587.359.157-0.24-1.5731.4654149.366136.5137.1313.3377.7210.131-0.37-2.0529.46150.5563.947136.5130.7580.3063.503.758-0.01-0.2523.3111113.890136.5132.2410.6174.245.241-0.05-0.9525.5322148.355136.5134.5361.2445.747.536-0.13-1.6630.0533085.938136.5135.6181.8776.698.618-0.19-1.7431.6943990.801136.5136.9092.587.359.909-0.30-2.2631.4654787.730136.5138.0053.3377.7211.005-0.44-2.8429.46通过计算，闸门开启2孔，开启高度2m时，池深达到最大1.91m，开启2孔，开启高度为3m时，消力池长度达到最大为31.69m。所以为保证消力池安全可靠的运行，本次设计采用消力池的池深为2m，消力池池长度为32m。4.5消力池尺寸及构造根据《水闸设计规范》，消力池地板厚度可根据抗冲和抗浮要求，分别按公式（4.5）计算然后取最大值。（4.5）式中t为消力池底板始端厚度m；为闸孔泄水时的上、下游水位差m；为消力池底板计算系数，采用0.20;q为确定池深时的过闸单宽流量；66 采用挖深式消力池。为了便于施工，消力池的底板做成等厚，为了降低底板下部的渗透压力，在水平底板的后半部设置排水孔，排水孔孔径为10cm，间距为2m，呈梅花形布置。根据抗冲要求计算消力池底板厚度，得t=1.25m，在消力池的底端设置1m高的尾坎。4.6闸室应力稳定计算4.6.1闸室基本资料闸室在施工完建运行和检修期间都应该保持稳定。闸室稳定计算包括整体抗滑稳定计算，基底应力校核以及检修抗浮稳定计算。闸室稳定计算以一个闸室单元为一算单位。作用在闸室上的荷载有自重、水压力、波浪压力。同时根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》查得，白鹅水电站工程区域地震动峰值加速度为0.05g，即坝址区地震基本烈度为6度，根据DL5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》规定，建筑物可不作抗震计算和设防。4.6.2应力稳定计算公式4.6.2.1根据《水闸设计规范》闸室基底应力按公式（4.6）计算：（4.6）式中：为闸室基底应力的最大值和最小值；为作用在闸室上的全部竖向荷载kN；为作用在闸室上的全部竖向和水平荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩kN·m；A闸室基底的面积m²；W为闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩m³。基本资料：设计钢筋混凝土容重为25kN/m³，地基允许承载力为2500kPa4.6.2.2根据《水闸设计规范》岩基上沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数，按公式（4.7）进行计算。66 （4.7）式中：为沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；ƒ为闸室基底面与地基之间的摩擦系数；为作用在闸室上的全部竖向荷载kN；为作用在闸室上的全部水平荷载kN。岩基上的闸室基底面抗滑稳定安全系数，在基本荷载组合条件下，不应小于3；在特殊荷载组合条件下不应小于2.5。4.6.2.3根据《水闸设计规范》当闸室利用工作闸门与检修闸门进行检修时，应按公式（3.8）进行抗浮计算：（4.8）式中：为闸室抗浮稳定安全系数；为作用在闸室上全部向下的铅直力之和kN；为作用在闸室基底面上的扬压力kN。无论水闸级别和地基条件，在基本荷载组合条件下，闸室抗浮稳定安全系数不应小于1.1，在特殊荷载组合条件闸室抗浮稳定安全系数不应小于1.05。4.6.3闸室稳定应力计算根据《水闸设计规范》闸室基底应力、岩基上沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数、闸室抗浮稳定安全系数，选取水闸在完建情况、正常蓄水位情况、设计洪水位情况、校核洪水位情况进行计算，计算过程分别见表4.6.3.1、表4.6.3.2、表4.6.3.3和表4.6.3.4。表4.6.3.1水闸稳定和闸底应力计算（完建情况）作用力名称垂直力G（kN）水平力H（kN）力臂（m）弯矩（kN·m）底板1080000闸墩8649.60066 上部荷载9689.50.87744.4上游水重00下游水重00浮托力00渗透压力00闸门重3431.5514.5上游水压力0下游水压力0总计29473.10-7230B=12mA=161.3G=29473.1M=-7230偏心距e=M/G=-0.245表4.6.3.2水闸稳定和闸底应力计算（正常蓄水位）作用力名称垂直力G（kN）水平力H（kN）力臂（m）弯矩（kN·m）底板1080000闸墩8649.600上部荷载9680.50.8-7744.4上游水重64703.1-20057下游水重浮托力66 渗透压力-5652.41356闸门重3431.5514上游水压力3142.7847.8下游水压力总计25697.6314-25083.1B=12A=161.3G=25697.6M=-25083.1偏心距e=-0.98=45.5>1.1=42.74>3表4.6.3.3水闸稳定和闸底应力计算（设计洪水位）作用力名称垂直力G（kN）水平力H（kN）力臂（m）弯矩（kN·m）底板1080000闸墩8649.600上部荷载9680.50.8-7744.4上游水重10253.53.1-31785.9下游水重5944.94.727941.03浮托力-171200渗透压力-79.112.4189.87闸门重3431.551466 上游水压力788.64.233335.78下游水压力-720.524.042910.9总计43880.468.08-10460.02B=12A=161.3G=43880.4M=-10460.02偏心距e=-0.238=24.5>1.05表4.6.3.4水闸稳定和闸底应力计算（校核洪水位）作用力名称垂直力G（kN）水平力H（kN）力臂（m）弯矩（kN·m）底板10800闸墩8649.6上部荷载9680.50.8-7744.4上游水重109003.1-33790下游水重6391.224.730038.7浮托力1840.6700渗透压力-31.782.476.27闸门重3431.5514上游水压力891.34.494002下游水压力-832.84.343614.35总计48636.858.5-3288.5866 B=12A=161.3G=48636.8M=-3288.58偏心距e=-0.068=25.98>1.05=433.3>2.5四种情况的闸室应力稳定计算统计于表4.4.3.5。表4.6.3.5闸室应力稳定计算统计表（Kpa）（Kpa）应力允许值[][]完建情况186.4179.05250000正常蓄水位情况237.3981.2542.74345.51.1设计洪水位情况660.5116.4324.51.1校核洪水位情况322.03281.03433.32.525.981.05计算结果表明，水闸在完建情况下、正常蓄水位情况下、设计洪水位情况下和校核洪水位情况下应力均小于地基的允许承载力，满足应力稳定要求；在正常蓄水位情况、校核洪水位情况，岩基上的闸室基底面抗滑稳定安全系数，均大于相应允许值，故闸室满足抗滑稳定要求；在正常蓄水位情况、设计洪水位情况、校核洪水位情况闸室抗浮稳定安全系数均大于相应允许值，故闸室满足抗浮稳定要求。66 第五章细部构造设计5.1坝顶构造溢流坝上不结构包括闸门、工作桥、检修桥、交通桥、启闭机等。坝顶路面具有2%的横向坡度，上下游侧则设置防护栏，为满足运用要求和交通要求，在坝顶上布置照明设施，即在上游处每隔25m设一对照明灯，一只朝向路面方向，一只朝向水库方向。5.2分缝止水为防止坝体不均匀沉降而产生裂缝，坝体需要分缝。横缝：有工作条件和运行条件决定。纵缝：根据砼浇筑能力和温度控制要求确定，不设置纵缝。横缝设置一道金属片止水，金属片止水采用1.5mm厚的紫铜片，至上游面的距离采取0.5m，每侧埋入混凝土的长度约为20cm，在止水片的安装时要注意保证施工质量。66 第六章地基处理坝基岩性为寒武系下统牛角河组下段变质砂岩，坝基为发现大规模断裂通过，左岸上游ZK1及右岸ZK2钻孔见F1、F2断层，规模较小，左岸下游约40m处发育的F40断层破碎带倾向上游，对坝基稳定无大的不良影响，坝基弱风化岩体裂隙较发育、岩石完整度较差、工程地质构造类别总体为IV类，微风化岩体厚度较大、岩石完整性好、工程地质类别总体为III类、物理力学性能较好，均满足你见低水头工程要求。6.1请基开挖岩体普遍存在风化现象，右岸风化相对较深，根据岩石结构构造破坏程度、矿物成分分化蚀变程度、岩芯新鲜度、列席面分化程度及岩石破碎程度，结合钻探进尺快慢程度、透水性能和岩芯采取率等将上坝线分化岩石划分为四带，强分化岩体呈三题结构，工程地质岩体类别属于V类；若分化岩体多呈中薄层状-碎屑结构，属中硬岩，工程地质岩体类别宜属IV类；若分化岩体呈镶嵌碎裂装-中层后状结构为主，属中硬岩，工程地质类别属III-IV类。需进行坝体开挖，靠近巴基面的缓倾角软弱夹层应清除。顺河流流向的基岩面尽可能略向上游倾斜，以增强坝体的抗滑稳定性，基岩面应避免高低悬殊的突变，以避免造成坝体内应力集中。在坝锺和坝址处开挖齿坎以利稳定。采用爆破开挖时应避免放大炮，以避免造成新的裂隙或是原有裂隙张开。6.2固结灌浆66 上坝线由一套浅变质岩系组成，岩层产状变化较大，从区域资料及坝区平面地质测绘表明，坝址区地质构造发育一般、局部挤压变质作用强烈、裂隙发育、岩体破碎，下坝址断层构造发育一般。弱微分化带为变质砂岩，岩石变质挤作用强烈，节理裂隙较发育一般发育，若分化岩体完整性较差，金刚石钻进岩芯采取率低，但裂隙面闭合为主，力学强度较高；微风化岩体裂隙发育一般，钻孔控制深度内未发现有破碎带，岩体中等完整，力学强度高，为提供岩体的整体性和弹性模量，减小基岩受压后的变形，并提高基岩的抗压抗剪强度；降低坝基渗透性，减少渗透量，坝基开挖后需要进行固结灌浆，固结灌浆孔布置成梅花形，孔距为2m，孔径为10m。6.3帷幕灌浆防渗帷幕布置于靠近上游面坝轴线附近，自河床向两岸延伸，钻孔方向为潜质，防渗帷幕深度根据作用水头和岩基的工程地质、水文地质情况确定。当地质内的不透水层厚度不大时，帷幕可穿过透水层深入相对隔水层3m。当相对隔水层埋藏较深，则帷幕深度可根据防渗要求去确定，采用坝高的0.5倍。本次设计属低坝，所以帷幕设单排，2序灌浆，孔距取2.0m，为防止坝肩发生绕坝渗漏，防渗帷幕深岸坡的范围、深度以及帷幕轴线的方向应根据工程地质水位地质条件确定，并与河床部位的帷幕保持连续。66'