水库混凝土重力坝设计书第1章基本资料一、枢纽工程概况：P水库位于TS和CD两地区交界处，坝址位于X河桥上游十公里干流上。

控制流域面积3.37万km2，总库容为14.39亿m3。

P水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供TJ和TS地区工农业用水和城市人民生活用水，结合引水发电。

并兼顾防洪，要求：尽可能使其工程提前受益，尽早建成。

根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为Ⅰ级建筑物，其它均按Ⅱ级建筑物考虑。

二、气象：P库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃(1969年)；7月份最高月平均气温25℃，绝对最气温高达39℃(1955年)，多年平均气温见下表（表五）。

表一多年平均气温、水温表单位：℃本流域无霜期较短(90—180天)，冰冻期较长(120—200天)，P站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸边可达1米。

流域冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大，夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5m/s，水库吹程D=3km。

流域多年平均降雨量约为400—700mm，多年平均降水天数及降水量见表六：表二多年月平均降水天数及降水量表单位：mm三、水文分析：1、年径流：栾河水量较充沛，多年平均年径流量为24.5亿m3，占全流域的53%。

年分配很不均匀，主要集中汛期七、八月份。

丰水年时占全年50—60%，枯水年占30—40%，而且年际变化也很大。

2、洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大涨落迅速的特点，据调查，近一百年来有六次大洪水。

其中1883年最大，由洪痕估算洪峰流量约为24400—27400 m3/s，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800 m3/s。

洪峰历时三天左右，由频率分析法求得：几个重现期所对应的洪峰流量值（见下表表三、表四所示）。

表三表四枯水期洪水过程线表五时段：9月1日至次年6月30日频率：5%3、泥沙：本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375mm，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份，主要产于一次或几次洪峰且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825万t多年平均含沙量7.45kg/m3。

推移质缺乏观测资料。

可计入前者的10%，这样总入库沙量为2010万吨。

淤砂浮容重为0.9t/m3，摩擦角为12°。

四、工程地质：1、库区地质：P水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只有西城峪至北台子一带较为宽阔，沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域无严重的坍岸及渗漏问题。

2、坝址地质：主要工程地质条件五、当地建筑材料：坝址附近主要砂石料场有七处，储量足以建坝，各料场的物理性质、试验指标，基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料使用。

且无大量的粘性土及砂壤土料，可供围堰防渗材料之用。

六、交通条件：对外交通在右岸，公路、铁路均距坝址较近，略加修改或扩建即可直通坝址，坝顶无重要交通要求。

七、效益：水库建成与下游大黑汀、邱庄、陡河等水库联合运用，承担多年调节作用，在保证率P=75%时，可调节水量20.05亿立米，计划年补给工业及城市生活用水7亿立米，并可灌溉农田一百余万亩，达到遇旱有水、电站装机3台，总容量18万千瓦，平均年发电量3.45亿度。

八、水库规划及建筑特性指标※如遇千年一遇洪水，水库最大泄量与区间同频率洪水相遇将超过大黑汀水库的千年一遇设计洪水。

为此需要控制下泄流量而不超过27500立米/秒以符合大黑汀水库设计标准。

第2章坝轴线、坝型选择和枢纽布置方案比较对枢纽布置首先当然是选择坝址，确定坝轴线。

坝址和坝轴线的选择是否适当，将在很大的程度上影响工程设计是否经济合理，甚至决定工程的成败。

所以选择时必须审慎进行。

决定坝址所考虑的条件，首先应该是地质、地形和枢纽布置上的问题，其次则为施工条件和施工后的运行条件。

一、坝轴线的选择坝址的选择要考虑：地形条件，地质条件，水能利用，枢纽布置，施工条件，交通等条件。

就地形而言，坝址一般以选在狭窄河谷处，节省工程量；但对于一个具体的枢纽来说，必须从各个方面综合考虑：是否便于布置泄洪、发电建筑物，是否便于施工导流，技术可行，经济合理等综合衡量。

坝址地质条件是水利枢纽设计的重要依据之一，对坝型的选择和枢纽的布置起着决定性作用。

坝址最好的地质条件是强度高、透水性小、不易风化、没有构造缺陷的岩基。

但理想的天然地基很少，因而在选择坝址时应从实际出发，针对不同的情况采取不同的地基处理方式，来满足工程需要。

亦可通过选择不同的坝型或将坝轴线转折以适应地质条件，同时应考虑两岸的地质因素，使库区及两岸边坡有足够的稳定性，以防止因蓄水而引起的滑坡现象。

就河势来说，坝址要选在河流顺直段，靠近坝址上、下游河流如有急湾最不利，应予避免；枢纽两岸坝肩的山体要较雄厚，并尽可能离上下游两岸的冲沟远一些；水库周缘应没有难处理的缺口。

通过对P水库坝址区域基本地质、地形等资料的研究和分析，确定要选择合理的坝轴线，必须具备以下四个原则：1、坝基全部坐落在第四大岩层上根据P水库地质基本资料知：坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区围片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大，而第四大岩层(ARL4)为角闪斜长片麻岩，具有粗粒至中间细粒纤状花岗岩变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状，质地均匀，岩性坚硬，抗风化力强，解理裂隙较少，透水性小工程地址条件好，总厚度185m左右，其特性均满足建坝要求，故坝基建在第四大岩层之上，有利于坝体稳定。

2、左岸与第三大岩层保持一定距离从“坝址河谷段构造分析图”中，可知：第四大岩层，自右岸至左岸逐步向北偏移，且宽度略变窄，若坝轴线垂直水流方向直接伸向左岸，则坝轴线将与第三大岩层相接。

由地质资料可知：第三大岩层较软弱，不宜建坝，故坝轴线需偏移，使之与第三大岩层保持一定距离。

根据地质剖面资料分析，坝轴线在左岸时向上游推移，避开软弱的第三大岩层，为以后坝体的稳定运行作好基础。

3、避开大的断层F2由坝址河谷段构造分析图可知：坝址处虽然断层裂隙较多，但大部分规模较小，对工程影响不大。

其中F2断层最大，它走向为北东85°---西北275°，倾向南，倾角70-80°，宽度2.5-12.5m，属压扭断层。

长约200m，一段靠近上游坝踵，对基础岩石力学强度及坝基完整均一性有影响，故坝轴线应该避开F2断层，并保持一定距离。

4、避开右岸不稳定岩体由坝址河谷段构造分析图可知：在右岸F2断层的上方有一块由ALI5和Qpl组成的不稳定的岩体，而库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微繁，弱震仍不断发生。

由此，坝轴线需避开右岸陡岸的局部不稳定岩体，在右岸向上游方向折弯，对大坝日后的安全有利。

综上所述：为同时满足坝基坐落在第四大岩层上，左岸与第三大岩层保持一定距离，右岸避开不稳定岩体，河床部位使上游坝踵避开F2断层四个选择坝轴线的基本原则。

另外，左岸为避开F2断层向下游偏移，右岸的下游多为破碎带，故向上游偏移，致使坝轴线倾斜，偏离两岸山头；为了节省工程造价，减少工程量，使两岸坝轴线弯折，右岸（西）为避开不稳定岩体需做一圆弧，延伸至山头，左岸（东）则折线延伸至山头；由此，水流方向与坝轴线斜交，虽然会产生横向水流，对坝体，岸坡有影响，但水库蓄水后，库容较大，致使坝前水流流速几近为零，这样受到横向水流影响就很小，故此坝轴线选择合理可行。

根据地质构造图对坝轴线有以下要求：1、坝基应全部座落在第四大岩层（A r14），第四大岩层为角闪斜长石，石英及角闪石，本岩体成厚层块状，质地均一，岩性坚硬，抗风化能力强，工程地质条件好，总厚度185米左右，适宜建坝。

2、坝线应避开大的节理和断层，并保持一定距离，由坝址河谷段构造分析图，河谷上游有一大的断层破碎带F2，走向北东850～西北2750，倾向及倾角为南70～800，宽度2.5～12.5m，为压扭性断层，对基础岩石力学强度及坝基完整均一性有影响，坝体应避开，坝轴线可向下游移动。

3、河岸右岸有不稳定岩体，坝线布置应避开，保证右坝肩稳定，因此右岸坝线应向上游移动。

4、河谷左岸有第3大岩层分布，其岩性比较软弱，应避开，所以左岸坝线应向上游移动。

5、因受以上条件限制，坝线如果采用直线，将不能通过两岸山头，若要满足挡水要求，工程量将很大，材料用量多，为此，将坝轴线两岸段用弯折线或圆弧与两岸山头相连，即左岸向下游折向，右岸向上游圆弧状弯折伸向山体。

结论：可见给定坝轴线满足以上要求，坝轴线选择是合理的。

二、坝型选择1、综述坝址的选择要考虑：地形条件，地质条件，水能利用，枢纽布置，施工条件，交通等条件以及抗震性等特点，通过定性分析，初步选择两种坝型进行较详细的技术比较，选取既满足工程要求，又比较经济的坝型，经济比较只要求对坝体的砼方量及三材用量作粗略的计算和比较。

以下分别就各种坝型进行比较分析。

2、坝型选择方案（一）土石坝土石坝又称当地材料坝，是历史最为悠久的一种坝型。

土石坝主要分为：均质坝、心（斜）墙坝、土石混合（堆石坝）坝等。

1、土石坝优点（1）可以就地、就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线运输量，几乎任何土石料均可筑坝。

（2）能适应各种不同的地形、地质和气候条件。

任何不良的坝址地基，经处理后均可筑坝。

（3）大容量、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝的施工质量，加快了进度，降低了造价，促进了高土石坝的发展。

（4）由于岩土力学理论、试验手段和计算技术的发展，提高了大坝分析计算的水平，加快了设计进度，进一步保障了大坝设计的安全可靠性。

（5）土石坝适应地基变形，施工方便，而且我国拥有丰富的建坝经验。

土石坝与砼坝相比，其造价为砼坝的1/10，工程量为砼坝的4倍，由此可见土石坝经济性优于砼坝。

2、缺点由所给P水库基本资料可知，坝址附近主要的砂石大料场有七处，且储量足以建坝，各料场的物理性质、试验指标，基本满足技术要求，可作为大坝混凝土骨料使用。

从材料方面看可以建土石坝。

但土石坝有它本身的特点，就是坝身不能过水，泄水建筑物需另设溢洪道。

由本枢纽基本资料知，两岸均为高山，山峰绵绵，没有崖口，没有合适地形布置溢洪道，因此，从这方面看，不宜建土石坝。

由于坝址附近无大量的粘性土及砂壤土料，只可供应围堰防渗材料之用。

不能满足土石坝所需的大量粘性土和砂壤土料，因此，从这方面考虑，此处建设土石坝条件不足。

综合上述优缺点，故本次设计不采用土石坝，而采用混凝土坝。