水利水电专业设计说明书Word下载.docx
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通过毕业设计进一步巩固、加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握,使所学的知识进一步系统化、综合化。
使学生获得从事科研工作的初步训练,培养学生的独立工作、独立思考和综合运用已学知识解决实际问题的能力,尤其注重培养学生独立获取新知识的能力。
培养学生在制定设计方案、设计计算、工程绘图、实验方法、数据处理、文件编辑、文字表达、文献查阅、计算机应用、工具书实用等方面的基本工作实践能力,使学生初步掌握科学研究的基本方法、使学生树立具有符合国情和生产实际的正确设计思想和观点;
树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识、善于与他人合作的工作作风。
本组毕业设计题目为《贵州樱子水电站设计(大坝、厂房部分)之七(正常蓄水位:
1387.60m)》。
在毕业设计前期,我温习了《水力学》、《水工建筑物》、《水电站厂房》等知识,并查阅了《水利水电工程等级划分及洪水标准》、《水电站厂房设计规范》、《混凝土拱坝设计规范》等规范。
在毕业设计中期,我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。
本组全体成员齐心协力、互助合作,发挥了积极合作的团队精神。
在毕业设计后期,主要进行设计手稿的电子排版整理,并得到老师的审批和指正,使我圆满地完成了设计任务,在此我表示衷心的感谢。
毕业设计的三个多月里,在指导老师的帮助下,经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译,使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解,巩固了专业知识,提高了综合分析、解决问题的能力。
在绘图时熟练掌握了各种建筑制图软件,以及多种结构设计软件。
以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。
由于涉及的知识面广,工程量大,个人能力有限,在设计与计算的过程中难免存在一定的问题,敬请各位老师批评指正。
第一章工程概况及基本资料
1.1工程概况
樱子电站位于纳雍县西南部新房乡小骂仲村境内,距纳雍县城45km,电站属三岔河干流(黔中水利枢纽以上)规划电站的第五梯级,主要任务为发电。
供电经过新房变、化乐变、三家寨变对水城县东部三乡供电,剩余电量由双水变送入水城主干网。
樱子电站位于新房乡与阳长镇交界处的三岔河上游骂仲河段上,坝址以上集雨面积2534km2,多年平均流量41m3/s,水库正常蓄水位1388.00m,兴利库容95万m3,校核洪水位1389.21m,总库容813万m3,为日调节水库;
1.2水文
1.2.1流域概况
三岔河位于东经104018′~106018′,北纬26018′~27000′之间,发源于威宁县香炉山乡银洞村,河流流经威宁二塘、水城、纳雍、六枝、普定、织金、平坝县境,于清镇市、黔西县、织金县交界处的化屋基与乌江主要支流六冲河汇流,再流经鸭池河段后始称为乌江。
三岔河属长江流域乌江水系的干流,流域内水系发育,支流众多,呈羽状分布。
沿河两岸汇入的主要一级支流共有17条,其中:
左岸7条,右岸10条。
三岔河干流全长325.6km,总落差1397.9m,平均比降4.29‰,流域面积7264km2。
樱子电站位于纳雍县新房乡小骂仲村的骂仲河段,属三岔河干流(黔中水利枢纽以上)规划电站的第五梯级,坝址以上河流长度120km,平均比降6.93‰,流域面积2534km2,占三岔河流域面积的34.9%。
1.2.2气象
流域除西部的威宁县属暖温带外,其余地区属于亚热带季风气候区。
气候随着海拔和纬度的变化而变化,气温由西向东、由北向南,随着海拔的降低而升高。
降雨在地理位置与时空上分布不均,由西北向东南递增。
汛期多暴雨和阵雨,暴雨多发生在5~10月,以6~7月最为集中,一次暴雨历时约9~12h。
本次初设(代可研)中采用水城气象站地面气象要素进行统计,统计结果:
多年平均气温13.8℃,极端最低气温-11.7℃,极端最高气温32.4℃;
多年平均降水量1031.7mm;
多年平均相对湿度82%;
多年平均日照时数1495.4h;
多年平均风速2.4m/s,最大风速15.7m/s,风向为WNW;
多年平均水温以下游木浪站资料统计为16.5℃。
1.2.3参证站选择
三岔河流域干流上曾先后建有水文站8个,其中干流上游河段上建有向阳水文站、牛吃水水文站和阳长水文站,樱子电站坝址位于向阳水文站与牛吃水水文站之间。
因向阳水文站属于明显的岩溶区非闭合流域,本次设计中仅作为分析站用。
牛吃水水文站于1957年10月由贵州省水文总站设立,1991年受到水毁,1992年下迁至阳长,改称阳长水文站。
牛吃水水文站至河口距离197km,控制集雨面积2560km2。
常年测验工作以流速仪常测法为主施测,观测项目有降水、水位、流量、泥沙等,资料年限1958~1992年;
阳长水文站位于原牛吃水水文站下游2.5km处,控制集雨面积2696km2。
常年测验工作以以流速仪、浮标法施测,观测项目仍然有降水、水位、流量、泥沙等,资料年限从1993年1月1日起至今。
经对水文站资料进行复核,其资料系列较长,代表性、一致性较好,精度较高,满足本阶段水文计算精度要求,故选之作为参证站。
1.2.4径流
樱子电站坝址位于牛吃水水文站上游3.92km处,集水面积仅比牛吃水站小1.02%,径流计算中,将阳长水文站资料系列按面积修正系数0.95比拟到牛吃水水文站,以牛吃水水文站1958~2008年水文年径流系列作为计算依据,统计得参证站多年平均流量为41.2m3/s、Cv=0.23、Cs/Cv=2,11~4月平均流量13.8m3/s、Cv=0.2、Cs/Cv=2,最小月平均流量8.0m3/s、Cv=0.25、Cs/Cv=2。
樱子电站坝址以上集雨面积2534km2,仅比牛吃水站小26km2,按水文比拟法直接移用牛吃水水文站成果,求出樱子电站坝址处径流成果为:
多年平均流量41m3/s,多年平均径流深510mm,Cv=0.23,Cs/Cv=2。
11~4月平均流量13.9m3/s、Cv=0.2、Cs/Cv=2,最小月平均流量8.07m3/s、Cv=0.25、Cs/Cv=2,径流设计成果见表1.1。
表1.2樱子电站坝址径流设计成果表
保证率(%)
5
10
20
50
80
90
95
年平均流量(m3/s)
57.6
53.4
48.6
40.3
32.9
29.5
26.8
枯水期平均流量(m3/s)
18.7
17.5
16.1
13.7
11.5
10.5
9.63
点绘牛吃水水文站年平均流量差积累曲线,根据差积曲线反映的丰、平、枯变化趋势,选择1999~2000年作为P=10%丰水典型年,2000~2001年作为P=50%平水典型年,1990~1991年作为P=90%枯水典型年。
对牛吃水水文站各典型年逐日流量进行排序计算,再乘以面积修正系数0.9898,得到樱子电站坝址处不同历时平均流量成果见表1-2。
表1.2牛吃水水文站及樱子电站坝址历时流量成果表
历时天数
设计代表年历时流量(m3/s)
牛吃水水文站
樱子电站坝址
丰水年
平水年
枯水年
多年平均
1天
647
420
353
473
640
416
349.4
468.2
30天
161
143
61
122
159
142
60.4
120.8
60天
105
103
42.7
83.6
104
102
42.3
82.7
90天
63.1
33.3
52.5
62.5
33.0
52.0
120天
34.4
43.8
27.4
35.2
34.0
43.4
27.1
34.8
150天
26.6
34.1
21.2
27.3
26.3
33.8
21.0
27.0
180天
20.7
23.1
16
19.9
20.5
22.9
15.8
19.7
210天
17.1
15.5
13.6
15.4
16.9
15.3
13.5
15.2
240天
14.4
12.4
11.4
12.7
14.3
12.3
11.3
12.6
270天
12
10.6
10.1
10.9
11.9
10.5
10.0
10.8
300天
10.7
8.66
8.63
9.3
10.6
8.57
8.54
9.21
330天
9.11
6.89
6.72
7.6
9.02
6.82
6.65
7.50
最小
6.37
5.29
5.30
5.65
6.31
5.24
5.25
5.59
备注
樱子电站坝址处P=90%多年平均保证流量为7.51m3/s
樱子电站坝址以上流域径流主要由降雨补给,历年径流量的年内变化相对稳定,但由于降水量在年内分配不均,致使径流在年内的变化较大,5~10月径流量占全年的84.9%,枯水期的6个月水量仅占全年的15.1%。
坝址处年内径流分配成果见表1-3。
表1.3樱子电站坝址处径流年内分配表
月份
6
7
8
9
11
1
2
3
4
全年
月平均流量(m3/s)
37.2
134
117
34.6
35.4
56.9
24.7
14.6
10.4
9.48
8.17
7.72
41
占全年%
7.7
26.9
24.2
7.2
7.1
11.8
5.0
3.0
2.1
1.8
1.7
1.5
100
1.2.5洪水
1、设计洪水
三岔河流域洪水主要由暴雨形成,影响流域暴雨的主要天气形势是两高切变型。
流域5~10月为汛期,洪峰主要是由一日暴雨形成,一次洪水过程的洪量主要集中在三日内。
三岔河牛吃水河段的历史洪水曾进行过两次调查,以1950年洪水较可靠,洪峰流量为1110m3/s。
实测较大洪水两次:
1991年洪峰流量1960m3/s;
1999年洪峰流量1230m3/s。
经分析,1991年洪水重现期为165年,1999年洪水重现期为50年,1950年洪水重现期为36年。
对牛吃水站的洪水计算,将1991年及1999年洪水从实测资料中提出作为历史洪水,以历史洪水和实测系列共同组成不连序系列进行排频计算。
樱子电站洪水计算采用面积比拟法(指数:
洪峰流量为0.67,一日洪量为0.85,三日洪量为0.90)将牛吃水站洪水计算成果修正到坝址处,求出不同设计频率下的洪峰流量和洪量成果见表1-4。
表1.4樱子电站设计洪水成果表
项目
均值
Cv
Cs/Cv
设计频率P(%)
0.2
0.5
3.33
牛吃水
洪峰流量(m3/s)
611
0.48
2120
1851
1652
1453
1314
1194
995
794
一日洪量(亿m3)
0.37
0.46
3.5
1.19
1.05
0.95
0.84
0.77
0.70
0.60
0.48
三日洪量(亿m3)
0.85
0.43
2.56
2.28
2.07
1.85
1.69
1.56
1.34
1.10
樱子
607
2106
1839
1641
1443
1305
1186
989
789
0.366
1.17
1.04
0.94
0.83
0.76
0.7
0.59
0.842
2.53
2.26
2.05
1.84
1.68
1.55
1.32
1.09
2、施工洪水
根据工程施工要求和洪峰出现时间,作出牛吃水水文站四个月,五个月,六个月,七个月6个分期时段的频率计算洪水成果。
然后将牛吃水站施工分期洪水成果按面积比修正(修正系数为0.67)到樱子电站坝址处,即得樱子电站坝址处施工设计洪水成果,见表1-5。
表1.5樱子电站天然状况下施工设计洪水成果表
分期
频率
四个月
五个月
六个月
七个月
12.1~3.31
1.1~4.30
11.1~3.31
12.1~4.30
11.1~4.30
10.1~4.30
11.1~5.31
10%(m3/s)
37.9
101.3
90.6
126.1
304.9
387.3
20%(m3/s)
30.7
60.8
67.2
64.2
91.8
219.5
244.3
1.2.6泥沙
樱子电站坝址处悬移质泥沙计算以牛吃水站51个日历年的输沙率系列资料为依据。
经统计计算得樱子电站坝址处悬移质泥沙主要特征值如下:
多年平均含沙量1.63kg/m3,多年平均输沙率66.9kg/s,多年平均年输沙量211×
104t,多年平均输沙模数832t/km2。
推移质沙量采用悬移质泥沙输沙量的8%进行估算,考虑到上游金狮子(二级)水库以上的推移质已被拦截,实际进入樱子水库的推移质仅为金狮子(二级)至樱子水库区间98km2的推移质,经计算,每年推移质为0.65×
104t。
水库运行40年后,悬移质泥沙淤积总量559万m3,坝前淤沙高程为1369.00m,水平淤沙高程为1380.30m。
1.2.7设计代表断面水位流量关系
根据实测的樱子电站坝、厂址河道纵、横断面图和采用牛吃水水文站实测水位流量关系反算的河道糙率,按
计算,得出樱子电站坝址及厂址水位~流量关系曲线,成果见表1-6,表1-7。
表1.6樱子站坝址水位流量关系曲线表
水位Z(m)
1342.5
1343.5
1344.5
1345.5
1346.5
流量Q(m3/s)
42.1
141
292
497
1347.5
1348.5
1349.5
1350.5
1351.5
782
1120
1500
1930
2390
表1.7樱子电站厂址水位流量关系曲线表
1342
1343
1344
1345
1346
5.42
52.0
144
330
1347
1348
1349
1350
1351
638
1040
1520
2060
2840
1.2.8水面蒸发分析
经计算,樱子水库多年平均水面蒸发量为938mm,水库正常蓄水位1388.00m对应的水面面积为32.5万m2,水库建成后蒸发损失约为30.5万m3,占正常蓄水位以下库容的3.9%。
水库修建造成水库蒸发增量很小。
1.2.9水质监测评价成果
2007年10月,业主委托贵州省黔水科技有限公司对樱子电站坝址上游5km、坝址处、彭家沟支流汇口以下300m及1km处共4个断面取水样对水温、PH值、DO、COD、高锰酸盐指数、BOD5、TP、TN、NH3-N、挥发酚、氟化物、氰化物、硫化物、粪大肠菌群、石油类、硒、镉、六价铬、砷、铅、锌、铜、汞,另加测悬浮物,共24个参数作了监测。
评价项目范围内,四个断面水质都达不到功能要求的Ⅲ类水水质标准,主要是粪大肠菌群超标,可见该水域所受污染主要是生活污染。
1.2.10水情自动测报系统
施工期考虑在金狮子二级电站厂址处设立一水位站,为樱子电站的施工建设单位提供水情数据,以保证施工安全。
运行期考虑普定电站水情自动测报系统建成并使用,该系统覆盖了樱子电站以上流域,樱子电站水情自动测报系统不考虑坝址以上流域遥测站网的建设,仅考虑在电站设一中心站,坝上设雨量水位遥测站、厂址尾水水位站,中心站用于接收今后三岔河流域水情自动测报系统中樱子电站以上流域各遥测站及坝上、厂址尾水水位站的水情信息。
樱子电站水情自动测报系统投资估算金额为45万元。
1.3地质
1.3.1区域地质概况
樱子电站位于纳雍县西南部新房乡与阳长镇交界处的三岔河上游骂仲河段上,流域地处中国二级梯形地带的贵州高原西北部山区,总体地势西高东低。
区内地貌从分水岭至河谷依次形成了大娄山期、山盆期和乌江期(即峡谷期)等三期剥夷面和多级阶地,地形起伏较大,多呈山高坡陡之势,以中山地形为主。
工程区河谷为高山峡谷,多为溶蚀、侵蚀形成岩溶河谷地貌。
工程区出露地层主要有石炭系下统摆佐组(C1b),中统黄龙群(C2hn),上统马平群(C3mp);
二叠系下统梁山组(P1L)、栖霞组(P1q)、茅口组(P1m),上统峨嵋山玄武岩组(P2β)、龙潭组(P2L)、长兴组(P2c)及大隆组(P2d);
三叠系下统飞仙关组(T1f)和永宁镇组(T1yn),中统关岭组(T2g);
工程区内未发现下第三系(E)地层;
地表面为各种成因零星分布的第四系(Q)覆盖层。
工程区域所属大地构造单元的一级构造单元为扬子准地台,二级构造单元为扬子台褐带,三级构造单元为六盘水断陷和遵义断拱,四级构造单元为威宁北西向构造变形区和毕节北东向构造变形区;
整个工程区位于毕节北东向构造变形区西南部,临近威宁北西向构造变形区东北部。
区内无活动断层分布,地震基本烈度为Ⅵ度,地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,区域地质构造稳定性良好。
1.3.2水库区工程地质条件
樱子电站库区出露地层主要为上古生界二叠系地层,分别为下统茅口组(P1m)和上统峨嵋山玄武岩组(P2β)及零星分布的第四系覆盖层,灰岩分布河段以岩溶地貌为主;
玄武岩分布河段地形地貌以侵蚀切割形成的平缓脊状山岭与浑圆状缓丘地貌为主。
水库建成后,库水面将处于深切的峡谷之中,属峡谷型水库。
库区位于阳长向斜南西翼,中坝背斜南东翼,区内无滑坡、泥石流等不良物理地质现象存在,也无区域性断裂地质构造通过。
区域性不明原因断裂构造F1、F2、F3、F4、F5和F6距离库区较近,库区还发育有次一级的地质构造,但对成库地质条件影响不大。
库区岩溶的发育按岩性可分为岩溶化地层和非岩溶化地层。
岩溶化地层为
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