毕业设计资料
（土石坝方向）
学生姓名
所在班级
指导教师
昆明理工大学电力工程学院
水电教研室
2012年2月
一、枢纽任务
本枢纽工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。

1. 发电
装机24 MW，多年平均发电量1.2亿度。

本电站装3台8MW机组。

正常蓄水位为2826.8米，汛期限制水位为2826.8米，死水位为2796.0米，3台机组满发时的流量为44.1秒立米，尾水位为2752.2米。

厂房型式为引水式，厂房平面尺寸为32×13米，发电机高程为2760米，尾水管底高程为2748米，厂房顶高程为2772米。

副厂房平面尺寸为32×6平方米。

安装场平面尺寸为8×13平方米。

开关站尺寸为32×20平方米。

2. 灌溉
增加保灌面积1.5万亩。

3. 防洪
可减轻洪水对下游两岸的威胁，过100年一遇和200年一遇洪水时，经水库调洪后，洪峰流量由原来1680秒立米和2320秒立米分别削减为537.5秒立米和600.0秒立米。

要求设计洪水时最大下泄流量限制为900秒立米, 校核洪水位不超过正常蓄水位3.5米。

4. 渔业
正常蓄水位时，水库面积为15平方公里，为发展养殖业创造了有利条件。

5. 其它
引水隧洞进口底高程为2789.00 米，出口底高程为2752.30 米；引水隧洞直径为4 米，压力钢管直径 2.3 米，调压井直径为12.0 米；放空洞直径为 2.5 米。

可放空水库至水位2770.00 米。

二、设计要求
(一) 基本要求
在明确设计任务及对原始资料进行综合分析的基础上，要求：
1.根据防洪要求，对水库进行洪水调节计算，确定坝顶高程及溢洪道尺寸；
2.通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽组成建筑物的型式、轮廓尺寸及水利枢纽布置方案；
3.详细设计出大坝，通过比较，确定大坝的基本剖面和轮廓尺寸，拟定地基处理方案与坝身构造，进行水力、静力计算；
4.厂房平面布置，确定厂房和副厂房尺寸，确定各部分预留空间。

5.水轮机的型式、型号及装置位置，水轮机的转轮直径及转速；选择发动机型
号及装置位置，选择尾水管和蜗壳类型。

(二) 深入要求
每位同学根据自己的喜好选择下列一个子题目作为深入设计部分：
1. 厂房设计；
2. 厂房排架设计；
3. 厂房吊车梁；
4. 发电机机墩设计；
5. 进水闸门设计；
6. 泄水隧洞设计；
7. 枢纽的施工导流方案和施工的控制性进度设计；
8. 调压井设计；
9. 土石坝坝体防渗设计；
10.除以上提供选择的深入设计部分外，每位同学还可自行拟定深入设计部分。

三、枢纽设计资料说明
(一) 流域概况
该江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约122公里，流域面积2558平方公里，在坝址以上流域面积为780平方公里。

本流域大部分为山岭地带，山脉和盆地交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大。

冲积层较厚，两岸有崩塌现象。

本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占总面积的20％，林木面积约占全区的30％，其种类有松、杉等。

其余为荒山及草皮覆盖。

(二) 气候特性
1. 气温年平均气温约为1
2.8度，最高气温为30.5度，发生在7月份，最低气温为-5.3度，发生在1月份。

表1 月平均气温统计表（度）
相对湿度为51~73%之间，夏季因降雨日数较多，相对湿度随之增大，一般变化范围为67~86%。

3. 降水量最大年降水量可达1213毫米，最小为617毫米，多年平均降水量为905毫米。

4. 风力及风向一般1~4月风力较大，实测最大风速为19.1米／秒，相当于8级风力，风向为西北偏西。

洪水期实测最大平均风速为14m/s。

水库吹程为15公里。

(三) 水文特性
该江径流的主要来源为降水，在此山区流域内无湖泊调节径流。

根据实测短期水文气象资料研究，一般是每年五月底至六月初河水开始上涨，汛期开始，至十月以后洪水下降，则枯水期开始，直至次年五月。

该江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦，具有山区河流的特性，实测最大流量为700秒立米，而最小流量为0.5秒立米。

1．年日常径流坝址附近水文站有实测资料8年，参考临近测站水文记录延长后有22年水文系列，多年年平均流量为17秒立米。

2．洪峰流量经频率分析，求得不同频率的洪峰流量如下表。

而变化，平均含沙量达0.5公斤／立米。

枯水极少，河水清彻见底，初步估算30年后坝前淤积高程为2765米。

(四) 工程地质
1．水库地质库区内出露的地层有石灰岩、玄武岩、火山角砾岩与凝灰岩等。

经地质勘探认为库区渗漏问题不大，但水库蓄水后，两岸的坡积与残积等物质的坍岸是不可避免的，经过勘测，估计可能坍方量约为300万立米。

在考虑水库淤积问题时可作为参考。

2．坝址地质坝址位于该江中游地段的峡谷地带，河床比较平缓，坡降不太大，两岸高山耸立，构成高山深谷的地貌特征。

坝址区地层以玄武岩为主，间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿过，对其岩性分述如下：
(1) 玄武岩一般为深灰色、灰色、含有多量气孔，为绿泥石、石英等充填，成为杏仁状构造，并间或有方解石脉、石英脉等贯穿其中，这些小岩脉都是后来沿裂隙充填进来的。

坚硬玄武岩应为不透水层，但因节理裂缝较发育，透水性也会随之增加，其矿物成份为普通辉石、检长石，副成分为绿泥石、石英、方解石等，由于玄武岩成分不甚一致，风化程度不同，力学性质也不同，可分为坚硬玄武岩、多气孔玄武岩、破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和全风化玄武岩等，其物理力学性质见表6、表7。

渗透性：经试验得出k值为4.14~7.36米/昼夜。

表7 全风化玄武岩物理力学性质试验表
(2) 火山角砾岩角砾为玄武岩，棱角往往不明显，直径为2~15厘米，胶结物仍为玄武岩质，胶结紧密者抗压强度与坚硬玄武岩无异，其胶结程度较差者极限抗压强度低至35MPa。

(3) 凝灰岩成土状或页片状，岩性软弱，与近似，风化后成为碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。

(4) 河床冲积层主要为卵砾石类土，砂质粘土与砂层均甚少，且多呈透镜体状，并有大漂石掺杂其中。

卵砾石成分以玄武岩为主，石灰岩与砂岩占极少数。

沿河谷内分布：坝基部分冲积层厚度最大为32米，一般为20米左右；靠岸边最少为几米。

颗粒组成以卵砾石为主，砂粒和细小颗粒为数很少。

卵石最小直径一般为10~100毫米；砾石直径一般为2~10毫米；砂粒直径0.05~0.2毫米；细小颗粒小于0.1毫米。

见表8。

冲积层的渗透性能经抽水试验后得，渗透系数k值为3×10-2厘米/秒~1×102厘米/秒。

(5) 坡积层在水库区及坝址区山麓地带均可见到，为经短距离搬运沉积后，形成粘土与碎石的混合物质。

3．地质构造
坝址附近无大的断层，但两岸露出的岩石，节理特别发育。

可以分为两组，一组走向与岩层走向几乎一致，即北东方向，倾向西北；另一组的走向与岩层倾向大致相同。

倾角一般都较大，近于垂直，裂隙清晰，且为钙质泥质物所充填。

节理间距，密者0.5米即有一条，疏者3—5米即有一条，所以沿岸常见有岩块崩落的现象。

上述节理主要在砂岩、泥灰岩与玄武岩之类的岩石内产生。

4．水文地质条件
本区地形高差大，表流占去大半，缺乏强烈透水层，故地下水不甚丰富，对工程比较有利。

根据压水试验资料，玄武岩的透水性不同，裂隙少、坚硬完整的玄武岩为不透水层，其压水试验的单位吸水量小于0.01 l/(min•m)。

夹于玄武岩中的凝灰岩，以及裂隙甚少的火山角砾岩都为不透水性良好的岩层。

至于节理很发育的破碎玄武岩、半风化与全风化玄武岩都是透水性良好的岩层。

正因为这些隔水的与透水的玄武岩存在，遂使玄武岩区产生许多互不连贯的地下水。

一般砂岩也是细粒至微粒结构，除因构造节理裂隙较发育，上部裂隙水较多外，深处岩层因隔水层的层数多，难于形成泉水。

石灰岩地区外围岩石多为不透水层，渗透问题也不存在。

(5) 本地区地震烈度定为7度，基岩与混凝土之间的摩擦系数取0.65。

(五) 建筑材料
1．料场的位置与储量
各料场的位置与储量见坝区地形图。

由于河谷内地地形平坦，采运尚方便。

2．物理力学性质
(1) 土料：见表9—表12。

(2) 石料：坚硬玄武岩可作为堆石坝石料，储量较丰富，在坝址附近有石料场一处，覆盖层浅，开采条件较好。

(六) 经济资料
1．库区经济
流域内都为农业人口，多种植稻米、苞谷等。

库区内尚未发现有价值可开采的矿产。

淹没情况如下表。

2．交通运输
坝址下游120公里处有铁路干线通过，已建成公路离坝址仅20公里，因此交通尚称方便。

表10 砂砾石的颗粒级配
注：各砂砾石料场渗透系数k值为2.0×10-2厘米/秒左右。

最大孔隙率0.44，最小孔隙率0.27。

表12 各料场天然休止角。