毕业设计任务书
一、枢纽任务
本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。
1. 发电
装机 24 MW，多年平均发电量为 1.05 亿度。
本电站装 3 台 8 MW机组。正常蓄水位为 2820.5m，汛期限制水位可取与正常蓄水位相等，死水位为 2795.0 m， 3 台机组满发时的流量为 45.0 m3/s，尾水位为 2751.0 m。
厂房型式为 引水式厂房 ，厂房平面尺寸为 32×13 m×m，发电机高程为 2760.0 m，尾水管底高程为 2748.0 m，厂房顶高程为 2772.0 m。副厂房平面尺寸为 36×6 m×m。开关站尺寸为 30×20 m×m。
2. 灌溉
增加保灌面积 10 万亩。
3. 防洪
可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁。根据防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为 860 m3/s。
4. 渔业
正常蓄水位时，水库面积为 15.16 km2，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 m，出口底高程为 2752.30 m；引水隧洞直径为 4 m，压力钢管直径为2.3 m，调压井直径为12.0m；放空洞直径为2.5m。可放空水库至水位2770.00m。
二、设计要求
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. 详细做出大坝设计，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. 对 泄水建筑物 （待坝型选定后确定）进行设计，选择建筑物的型式及轮廓尺寸，确定布置方案；拟定细部构造，进行水力、静力计算。
5. 决定枢纽的施工导流方案，安排施工的控制性进度。
三、E江水利枢纽设计资料说明
(一) 流域概况
E江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约122km，流域面积2558km2，在坝址以上流域面积为780km。
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12.8℃，最高气温为30.5℃，发生在7月份，最低气温为－5.3℃，发生在1月份。各月平均气温见表1，平均温度的天数见表2。
表1 月平均气温统计表
|
月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
年平均 |
|
平均气温(℃) |
4.8 |
8.3 |
11.2 |
14.8 |
16.3 |
18.0 |
18.8 |
18.3 |
16.0 |
12.4 |
8.6 |
5.9 |
12.8 |
表2 平均温度日数
  日数 月份 平均温度 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
 ℃ |
6 |
1.2 |
0.3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3.1 |
 ℃ |
25 |
26.8 |
30.7 |
30 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30 |
27.9 |
 ℃ |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2. 湿度：本区域气候特征是冬干夏湿，每年11月至次年和4月特别干燥，其相对湿度为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1213mm，最小为617mm，多年平均降水量为905mm。各月降雨天数见表3。
表3 各月降雨日数统计表
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
<5mm |
2.6 |
2.2 |
4.3 |
4.2 |
7.0 |
8.6 |
11.5 |
8.5 |
9.6 |
9.5 |
4.8 |
4.3 |
|
5-10mm |
0.3 |
0.2 |
0.2 |
1.4 |
2.0 |
2.4 |
2.7 |
2.7 |
2.6 |
2.4 |
0.8 |
0.1 |
|
10-30mm |
0.1 |
0.1 |
0.7 |
0.5 |
2.3 |
4.6 |
4.9 |
3.8 |
2.2 |
1.3 |
0.6 |
0.1 |
|
>30mm |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4. 风力及风向：一般1~4月风力较大，实测最大风速为19.1 m／s，相当于8级风力，风向为西北偏西。水库吹程为15km。
(三) 水文特性
E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。
E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 m3/s，而最小流量为0.5 m3/s。
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 m3/s。
2．洪峰流量：经频率分析，求得不同频率的洪峰流量如表4。各月不同频率的洪峰流量见表5。
表4 不同频率洪峰流量
|
频率 |
0.05% |
1% |
2% |
5% |
10% |
|
流量（m3／s） |
2320 |
1680 |
1420 |
1180 |
1040 |
表5 各月不同频率洪峰流量（单位：m3/s）
|
月
频率 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
1％ |
46 |
19 |
12 |
19 |
600 |
1240 |
1550 |
1210 |
670 |
390 |
28 |
37 |
|
2％ |
36 |
17 |
11 |
15 |
530 |
1120 |
1360 |
1090 |
600 |
310 |
23 |
33 |
|
5％ |
23 |
14 |
9 |
11 |
420 |
850 |
1100 |
830 |
480 |
250 |
16 |
28 |
|
10％ |
19 |
11 |
7 |
9 |
370 |
760 |
980 |
720 |
410 |
210 |
15 |
23 |
3．固体径流：E江为山区性河流，含沙量大小均随降水强度及降水量的大小而变化，平均含沙量达0.5kg/m3。枯水极少，河水清澈见底，初步估算30年后坝前淤积高程为2765m。
(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E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和表7。
渗透性：经试验得出
值为4.14~7.36
米 /昼夜。
表6 坝基岩石物理力学性质试验表
|
岩石名称 |
比重
Δ |
容重  （kN/m3） |
建议采用抗压强度
（MPa） |
|
半风化玄武岩 |
3.01 |
29.6 |
50 |
|
破碎玄武岩 |
2.95 |
29.2 |
50-60 |
|
火山角砾岩 |
2.90 |
28.7 |
35-120 |
|
软弱玄武岩 |
2.85 |
27.0 |
10-20 |
|
坚硬玄武岩 |
2.96 |
29.2 |
100-160 |
|
多气孔玄武岩 |
2.85 |
27.8 |
70-180 |
表7 全风化玄武岩物理力学性质试验表
天然含水率  （%） |
干容重
（kN/m3） |
比重
Δ |
液限
|
塑限
|
塑性指数  |
压缩系数  |
浸水固结块剪 |
|
0~0.5
（m2/kN
×10-6） |
3~4
（m2/kN
×10-6） |
内摩擦角  |
凝聚力
（kPa） |
|
2.5 |
16.3 |
2.97 |
47.3 |
32.26 |
16.9 |
5.97 |
1.51 |
28.38 |
24.0 |
(2) 火山角砾岩：角砾为玄武岩，棱角往往不明显，直径为2~15cm，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32m，一般为20m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10~100mm；砾石直径一般为2~10毫米；砂粒直径0.05~0.2mm；细小颗粒小于0.1mm。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3×10-2cm/s~
1×102 cm/s。
(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0.5m即有一条，疏者3~5m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。
表8 冲积层剪力试验成果表
|
土壤
名称 |
代
号 |
项目
计
算值 |
容重
（控制）
（kN/m3） |
含水量
（控制） |
三轴剪力
（块剪） |
应变（拉制）
（浸水固结快剪） |
|
内摩
擦角 |
凝聚力
（kPa） |
内摩
擦角 |
凝聚力
（kPa） |
|
含 中
量
细
粒
的
砾
石 |
|
次数 |
17 |
12 |
8 |
8 |
2 |
2 |
|
最大值 |
24.3 |
8.66 |
47°15′ |
37.0 |
32°43′ |
10.5 |
|
最小值 |
22.2 |
4.27 |
35°30′ |
12.0 |
17°55′ |
0 |
|
平均值 |
23.08 |
6.47 |
40°34′ |
18.2 |
25°25′ |
5.3 |
|
小 值
平均值 |
|
|
37°32′ |
14.8 |
|
|
|
备注 |
三轴剪力土样系筛去大于4mm颗粒后制备的。
试验时土样的容重为控制容重。
应变控制土样容重系筛去大于0.1mm颗粒后制备的。
以上两种试验的土样系扰动的。 |
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、玉米等。库区内尚未发现有价值可开采的矿产。淹没情况如下表。
表13 各高程淹没情况
|
高程（米） |
2807 |
2812 |
2817 |
2822 |
2827 |
2832 |
|
淹没人口（人） |
3500 |
3640 |
3890 |
4060 |
5320 |
7140 |
|
淹没土地（亩） |
3000 |
3220 |
3410 |
3600 |
4600 |
6100 |
2．交通运输
坝址下游120km处有铁路干线通过，已建成公路离坝址仅20km，因此交通尚称方便。
值为2.0×10-2cm/s左右。最大孔隙率0.44，最小孔隙率0.27。
