水利樞紐工程地質(zhì)與環(huán)境影響評估報告

第一章任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)在校期間最后一個全面運用所學(xué)知識和技能，解決某一工程具體問題的一項嘗試，（3）形成正確的設(shè)計思想，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、實事求是和刻苦認(rèn)真的工作作風(fēng)。熟悉水（4）鍛煉獨立思考、獨立工作的能力，并加強計算、繪圖、編寫說明書及使用規(guī)范、本設(shè)計的對象和背景是為位于江西省上饒市的倫潭水利樞紐，進(jìn)行以壩工為設(shè)計重2、泄水建筑物設(shè)計，包括溢流壩或泄水孔的孔口尺寸、體形、消能防沖設(shè)計及穩(wěn)定準(zhǔn)，圖中應(yīng)有附注以說明技術(shù)要求等問題。圖第二章設(shè)計基本資料村水中游，是鉛山河流域內(nèi)具有防洪、灌溉、發(fā)電、供水鉛山河是信江中上游南岸的一條主要支流，發(fā)源于閩贛邊境良好，氣候溫和，礦產(chǎn)資源豐富，尤以銅礦著稱。鉛山河流域理論電力蘊藏量約14×108鉛山河流域是我省暴雨中心之一，也是我省小流域治理規(guī)劃倫潭水利樞紐壩址處于鉛山河支流楊村水中游。楊村水為信江二級支流，發(fā)源于武夷山脈讀書尖。河流自南向北流經(jīng)篁碧、港口、天柱山、港東、楊村、五都等多年平均徑流深1438.8mm，多年平均徑W1=87.73×106m3、W3=155.17×106m3；設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)（P=1%）、相應(yīng)洪峰流量為山丘陵區(qū)，中上游屬中低山——中高山構(gòu)造剝蝕地貌，不良出露地層主要為燕山早期花崗巖。樞紐及庫區(qū)處于次一級的陳水庫區(qū)地層巖性單一，組成庫盆、庫岸的花崗巖體巖雄厚，庫區(qū)產(chǎn)生永久性滲漏的可能性小，庫岸穩(wěn)定性較好。壩區(qū)含上、下兩個壩址，均屬構(gòu)造剝蝕中低山地貌，位于巖性，為細(xì)粒花崗巖，巖性單一，一般弱風(fēng)化~微新巖體為中較簡單，未發(fā)現(xiàn)較大的斷裂構(gòu)造及順河斷層。構(gòu)造節(jié)理主要壩區(qū)的地下水主要為基巖裂隙潛水。地下水埋深多受大氣降水等因素所控制。巖體透水性則受地形條件、節(jié)理裂隙的密度與巖體風(fēng)化程度等多種因素影響，一般遵循自上而下，由大到小上、下壩址存在的工程地質(zhì)問題，主要為滲漏及壩裂隙的影響，壩址基礎(chǔ)開挖以后，建基面以下一般為弱~中等透水巖體，需作防滲處理。上壩址可利用基巖埋深較大，建基面以下透水巖體厚度也較大由于局部分布有緩傾角節(jié)理裂隙，其與壩區(qū)較發(fā)育的北西或北存在與拱肩推力方向夾角很小的不利組合面，有沿該組面產(chǎn)生據(jù)本階段對三條引水隧洞、一條導(dǎo)流隧洞、一個溢洪道及下游圍堰作的地質(zhì)勘探工作，這些建筑物均處于中低部分置于弱風(fēng)化~微新巖體，地下水量不豐，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，洞線進(jìn)出口及廠房區(qū)未見水庫樞紐工程所需天然建材，石料可就地取材，壩址區(qū)缺乏，需在壩區(qū)下游較遠(yuǎn)處采運，其中砂料質(zhì)量可滿足倫潭水利樞紐工程位于鉛山河流域楊村水中游，是以防水和水產(chǎn)養(yǎng)殖的綜合利用工程。經(jīng)綜合分析論證，倫潭工水位252.0m，死水位為230.0m，防洪限制水位250m，防洪高水位為254.70m，相應(yīng)防洪倫潭水利樞紐工程綜合利用效益顯著。在防洪方面：經(jīng)施和尾礦污水排放設(shè)施、橫南鐵路線和上饒聯(lián)絡(luò)段鐵路線以及保證出力4520kW，年利用小時3037h；在供水方面：枯水季節(jié)能補充下游工礦企業(yè)生活生工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境和社會環(huán)境的影響有利有弊方面均產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益和社會效益，可緩解洪水對楊理威脅，為該地區(qū)創(chuàng)造更為安全的生活環(huán)境；通過水庫調(diào)也起著促進(jìn)作用；另外水庫還為水產(chǎn)養(yǎng)殖、休閑和旅游創(chuàng)土地?fù)p失屬永久不利影響外，其于如施工期施工棄喳、廢工程建設(shè)中將不可避免壓占部分土地、改變原有中產(chǎn)生的棄土石喳，可能引起水土流失，影響河道泄洪能力等荒地9.45hm2。通過制定相應(yīng)的對策，對施工區(qū)、灌區(qū)、移民安置區(qū)采取切實可行的工程、植物等防治措施，可減少工程建設(shè)造成的水土流失影響，以其252.00m254.70m設(shè)計洪水位（P=1%)254.75m176.43m256.45m177.51m230.00m第三章工程等別及建筑物的級別等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，綜合考慮水庫總庫容,防洪效益,一二區(qū)三區(qū)四0.1~區(qū)2.5~五0.01~Ⅰ123Ⅱ234Ⅲ345Ⅳ455Ⅴ555永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn):正常運用(設(shè)計)洪水重現(xiàn)期100年;非常運用(校核)洪的重現(xiàn)期為100年，非常運用洪水（校核時）的重現(xiàn)期為2000年；水電站廠房正常與非第四章樞紐整體布置壩址選擇與地形地質(zhì)條件，壩型，樞紐布置和施工導(dǎo)流等因素有關(guān)；在滿足樞紐布置和施工導(dǎo)流要求的前提下，壩軸線應(yīng)盡可能短，以節(jié)省工程量根據(jù)設(shè)計基本資料工程地質(zhì)分析，壩區(qū)含上、下兩個壩址，上、下壩址均未發(fā)現(xiàn)較為了較好地利用右岸的山體，壩軸線的一端靠近山體，再根據(jù)拱端與可利用基巖線這兩種壩型（重力壩和拱壩）均可滿足樞紐布置的總體及地形條件，但重力壩的壩體方量較大，從而投資較大，而漿拱壩上游面為鉛直圓筒面，拱圈的厚度隨水深逐漸加厚的圓心均位于同一鉛直直線上。單曲拱壩最大的優(yōu)點是（2）雙曲拱壩：在V形河谷，采用等半徑式拱壩，則底部中心角過小而加大拱圈厚普通采用變中心角、變半徑的拱壩。這種拱壩壩體在水平面和雙曲拱壩。雙曲拱壩的的主要優(yōu)點是：中央剖面上部以曲線度小，采用壩頂溢流落點距離壩趾較遠(yuǎn)，下游消能條件好；壩倒懸，在水壓力作用下，梁的應(yīng)力是上游受壓而下游受拉，這在產(chǎn)生水平位移的同時，還有向上位移的傾向，使梁的彎矩有外，壩址附近有豐富的石料，塊石料在壩址右岸上下一性，完整性均較好，河谷狹窄，基巖裸露，風(fēng)化淺，構(gòu)造簡用表孔閘門控制泄流，溢流段布置在河床中間，并設(shè)鼻行橋，以利于工作。廠房為引水式地面廠房，位于河道第五章?lián)跛ㄖ锔鶕?jù)<<漿砌石壩設(shè)計規(guī)范>>,壩定高程或壩頂防浪墻頂高程值.式中Δh——壩頂或壩頂防浪墻頂距水庫靜水位的高度，m；根據(jù)官廳水庫公式：hl=0.0166V4/5D1/3L=10.4h0.8式中:v——計算風(fēng)速，m/s；D——吹程，風(fēng)的長度（km計算成果見表5-1:表5-1壩高計算成果表高程(m)風(fēng)速v(m)吹程D(km)拱壩屬于空間殼體結(jié)構(gòu)，其體形設(shè)計要比重力壩復(fù)雜的多。拱壩的體形設(shè)計與河谷地形，樞紐的整體布置密切相關(guān)。合理的體形應(yīng)該是：在滿求的前提下，通過調(diào)整其外形和尺寸，使壩體材料強度得以頂部拱圈的厚度，對頂部拱圈及其下游面上部的應(yīng)力影響十分顯著，而且頂拱剛度的大小對調(diào)整整個壩體應(yīng)力，特別是河床部位的梁底大頂拱厚度將有利于減小梁底上游面的垂直拉應(yīng)力值TB／H=0.132（L1／H）0.269＋2H／1000=34.415m。的一個重要數(shù)據(jù)特征，其影響因素較多，其中最主要參照王英華主編的《水工建筑物》書上的漿砌石拱壩拱表5-2拱冠梁尺寸擬定計算表Tyx圖5—1雙曲拱壩拱冠梁剖面圖（1）根據(jù)壩址地形圖、地質(zhì)圖和地質(zhì)查勘資料，定出開挖深度，畫出可以利用基巖（2）定出拱壩的對稱中心線。當(dāng)河谷斷面對稱時，可用地形中心線作為拱壩的對稱稱中心線，其他拱圈可稍有偏差，但左右半中心角之差應(yīng)小于5o~10o。本工程以頂拱弦線的垂直平分線作為拱壩的對稱中心線，將頂拱外?。垂皦屋S（3）布置頂層拱圈。漿砌石拱壩頂拱中心角2φA一般在90o~110o左右，本工程取2再根據(jù)頂拱厚度Tc，可繪出頂拱內(nèi)弧。（5）繪制沿壩軸線（頂拱以外）的河谷斷面的展示圖，檢查兩岸基巖坡度是否均勻一致，河谷斷面是否對稱。如果不合適，則對原基巖等高線頂拱相同。通過調(diào)整圓心變動半徑，盡可能使各層的中心角倒數(shù)第二層拱圈（或壩底以上0.15H處）的中心角一般不應(yīng)小于50o~80o,各層拱圈的中心角油上至下要求變化均勻，不能發(fā)生突變；在垂直面上各（7）根據(jù)以上布置的尺寸，計算壩體工程量，以作為不同方案比較的依據(jù)。由于拱壩應(yīng)力計算程序在進(jìn)行應(yīng)力計算的同時，也給出了壩體工程量機(jī)自動完成。本次畢業(yè)設(shè)計尚無條件使用計算機(jī)程序進(jìn)行拱壩拱壩兩端與基巖的連接也是拱壩布置的一個重要內(nèi)。拱端與基巖的接觸面原則上應(yīng)做成全半徑向的，以使拱端推力在壩體下部，當(dāng)按全半徑向開挖將使上游面可利用巖體開挖過由于上、下游層拱圈半徑及中心角或拱圈曲線參數(shù)的變化，壩體上游面不能保持直立。如上層壩面突于下層壩面就形成了倒懸現(xiàn)象。這種倒懸不封拱前由于自重作用很可能與其倒懸相對的一側(cè)壩面產(chǎn)生拉應(yīng)處理大致可歸納為以下幾種方式：①使靠近岸邊將俯向下游；②使河床中間的壩體上游面維持直立，而岸邊壩體表5-2各層拱圈參數(shù)表高程m拱厚m上游偏距m下游偏距m外弧半徑m內(nèi)弧半徑m平均半徑m弦長m TcR外6=208.00o6 R外5=205.15o5 v R外5=205.15o5i2φ=92o外4=159.19o40R外3=107.95o30R外2=81.40o2\170.00165.00\/R外1=40.00 2φ=60oo1165.00\/R外1=40.00圖5—2雙曲拱壩剖面圖R=8401RR=8401R內(nèi)5=19233R內(nèi)6=2015030°38°42°R=81.40R=107.95R=159.19R=205.15R=208.00R=40.0051°42°46°46°圖5—3雙曲拱壩平面圖第六章泄水建筑物孔口設(shè)計涉及很多因素,如洪水標(biāo)準(zhǔn),下游防洪要求,泄水方式等,設(shè)計時,先選定泄水方式,擬定若干個泄水布置方案,初步確定孔口尺寸,按規(guī)定的洪求出個方案的防洪庫容等數(shù)據(jù),進(jìn)行綜合比較,得出最優(yōu)方案.孔口型式:量較小,淹沒損失不大的中小型工程.設(shè)閘門,其閘門頂略高于正常蓄水位,堰頂高程較低,可以調(diào)節(jié)水庫水位和下泄流量.通常大中型工程都設(shè)閘門.超泄能力不如前者.為975m3/s，本工程廠房采用引水式布置，遠(yuǎn)離壩址，一方面為布置壩身泄洪提供良好條件，另一方面也不會因泄洪影響廠房的運行。漿砌石拱壩在結(jié)能等方面均不如混凝土拱壩，偏于安全考慮，一般不宜在壩身形地質(zhì)條件來看，沒有適宜地形及空間設(shè)置獨立的岸邊溢洪道拱壩常修建在兩岸岸坡較陡的狹窄河谷中,拱壩樞紐中的泄水建筑物可以布置在壩體以外，也可以與壩體布置在一起，除有明顯適合修建岸邊泄的方式,這樣就減少了溢洪道的開挖工程量.工程上常采用自由跌落式和鼻坎挑流式的壩頂溢流方式.兩種消能方式方式的優(yōu)缺點:（1)自由跌落式:水流超過壩面后,直接落入下游,該方式結(jié)構(gòu)簡單,施工方便,但挑距較近,適用于下游坡面較陡,單寬流量較小,基巖堅固,而下游尾水位較深的情況.坎挑流,該方式挑距較遠(yuǎn),并可以減輕溢流時引起的壩面震動,適用于單寬流量和落差較大的拱壩.綜合比較：本工程壩址及下游基巖為花崗巖，巖性單一且堅硬完整，透水性弱，抗沖刷性能較好，為防止下泄水流對壩底下游面的不利影響，本挑流式.（2）盡量加大溢流前沿的長度，以降低孔口高度，減小單寬流量。溢流前沿的長度以（3）選擇適當(dāng)?shù)囊缌餮哐唔敯霃剑瑴p少對河床及巖坡的沖刷。溢流中心線與下游河道（3）堰面曲線采用冪曲線：y=0.015x1.85檢修閘門工作閘門248.63x248.63y 238.63θ=15°yy=0.015x圖6—1溢流壩剖面圖h1Hh1hHhh2h2Lkk圖6—2挑流消能示意圖表6—1挑流計算成果最大沖坑深度tk'（m）L/t'k值作為指標(biāo)，一般要求L/t'k>(2.5~5.0)。壩頂高挑坎挑流消能評價：拱壩溢洪道位置較高，本工程算出的挑距、沖坑深等水力要素看，挑距較理想，沖坑也在為花崗巖，堅硬完整，抗沖刷能力較強，可以認(rèn)為沖坑不會設(shè)二道壩。運行中應(yīng)加強觀測，如果沖坑的發(fā)展超過一定的初步設(shè)計時可近似取b／Hzmax=2.0（Hzmax為最高水位時堰頂最大工作水頭b=2.0閘門按其工作性質(zhì)可分為：工作閘門,事故閘門，檢修閘門.工作閘門能在動水中起閉,事故閘門用在建筑物和設(shè)備出現(xiàn)事故使用,能在動水中關(guān)閉孔口,阻斷水流,防止事故擴(kuò)大,事故排除后,向門后充水平壓,在靜水中開啟,能在短時檢修閘門供建筑物.工作閘門及機(jī)械設(shè)備等檢修時短期擋水,A.弧形閘門是用得最廣泛的一種閘門,可布置于表孔,也可布置于缺點：A.需要較長的閘墩.B.閘門所占的空間位置較大.C.拉應(yīng)力集中,需要配置大量的鋼筋,對土建結(jié)構(gòu)要求較高.D.弧形閘門不能提出孔口,故檢修維護(hù)不如平面閘門方便,也不能用作檢修門.平面閘門優(yōu)點:A.結(jié)構(gòu)簡單,便于制造,安裝和運輸.B.便于檢修和維護(hù).C.互換性好.缺點:A.需要較厚的閘墩.B.啟閉力較弧形閘門大.C.工作橋排架較高,而高排架易受地震損害.綜合比較：本工程工作閘門及檢修閘門均采用平可共用一臺活動式啟閉機(jī)，較弧形閘門投資較少。啟閉閘墩的平面形狀：在上游端應(yīng)使得水流平順，減小孔口水流的側(cè)收縮；下游端應(yīng)減小墩后水流的水冠和沖擊波。為此，閘墩可閘墩頭部平面采用半圓形，閘墩厚度與閘門型式有關(guān)。采用平面閘門時需設(shè)門槽，閘墩長度和高度應(yīng)滿足布置閘門、工作橋、交通橋和啟閉機(jī)等構(gòu)筑物要求。閘墩形圖6—3閘墩體型圖（尺寸，mm）第七章拱壩應(yīng)力分析是壩體承受的最主要荷載，應(yīng)由拱、梁系統(tǒng)共同承擔(dān)，可以梁系上的荷載分配。根據(jù)實際情況，本工程河流力均有影響，但在拱梁分載法計算中，一般近似假定對于重力拱壩和中厚拱壩則應(yīng)予以考慮；在對壩肩巖體進(jìn)行抗流水壓力的不利影響。本拱壩為中厚拱壩，因此在進(jìn)行應(yīng)力計面的脈動壓力和負(fù)壓的影響可忽略不計。本工程進(jìn)行應(yīng)力計算時暫不考慮動水壓力的影于0.05g，地震動反應(yīng)譜周期小于0.3拱壩是一個變厚度、變曲率而邊界條件又很復(fù)雜的空間殼體結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行嚴(yán)格的理論計算是有困難的。在實際工程中，通常需要做一些必要的法有：①純拱法；②拱梁分載法（拱冠梁法、多拱梁分載法③有限元法；④殼體理論計算方法；⑤結(jié)構(gòu)模型試驗。本工程采用拱冠梁法進(jìn)行應(yīng)力分析，經(jīng)計算將計算成果匯表7—1拱冠梁應(yīng)力1234560.00-862.40-656.73-370.5841.46321.770.001488.171765.731934.581832.861791.66表7—2各層拱圈應(yīng)力1234561382.19-324.941314.21744.38236.3866.692095.49911.79161.731063.941144.401067.622222.02973.74-310.971313.771559.841141.671205.83-587.101678.11656.68-108.92-848.61第八章壩肩穩(wěn)定分析拱壩所承受的荷載大部分是通過拱的作用傳到壩肩的，因此，壩肩穩(wěn)定是拱壩安全節(jié)理、裂隙和軟弱夾層，巖體在荷載作用下發(fā)生滑動破壞；二是壩肩巖體不具備滑裂面，但壩體下游巖體中存在較大的軟弱帶或斷層，軟弱帶斷層在拱端在實際工程設(shè)計中，用作判斷壩肩巖體穩(wěn)定性的常用方法是剛體極限平衡法，其基本假定是：①將滑移體視為剛體，不考慮其間的相對位移；考慮力矩的平衡，認(rèn)為后者可由力的分布自行調(diào)整滿足，因考慮彎矩的影響；③忽略拱壩的內(nèi)力重分布作用，認(rèn)為作用在巖到極限平衡狀態(tài)時，滑裂面上的剪力方向?qū)⑴c滑移的方向平剛體極限平衡法是半經(jīng)驗性的計算方法，因其具有長期的工程實踐經(jīng)驗，采用抗剪復(fù)雜時，可輔以結(jié)構(gòu)模型試驗和有限元分析。本工程采用剛表8—1各層拱圈壩肩穩(wěn)定安全系數(shù)23456從計算結(jié)果來看，各拱圈的壩肩穩(wěn)定安全系數(shù)基本滿足規(guī)范要求（基本荷載組合下可在施工中以局部加深開挖來解決。拱壩分層平面穩(wěn)定分析方法，即使某一計算高程基巖穩(wěn)定性較差，由于拱壩是一超肩穩(wěn)定性是足夠的，壩體和基巖會自己進(jìn)行變位及應(yīng)力調(diào)整第九章拱壩地基處理基巖面利用標(biāo)準(zhǔn)：拱壩建基面為弱風(fēng)化中等巖體，要求巖石強度大于60MPa，變形開挖形式：拱座面按徑向開挖。沿軸線方向基巖面呈連續(xù)斜面，盡量減少出現(xiàn)大的塊及夾泥。寬度大于0.3m的斷層破碎帶進(jìn)行挖槽處理，挖槽深度等于破碎帶寬度，兩邊固結(jié)灌漿：為了減少表層滲漏、降低揚壓力及提高壩基承載力，進(jìn)行固結(jié)灌漿。灌壩頂灌漿平洞258.0原地面線壩體原地面線壩基開挖線固結(jié)灌漿底線壩基開挖線固結(jié)灌漿底線165.0左岸右岸固結(jié)孔帷幕灌漿底線 l=5.0@3.0×3.0帷幕灌漿底線帷幕孔l=15—30@2.0圖9—1基礎(chǔ)處理展示圖帷幕灌漿L=15—304:14:1固結(jié)灌漿孔@3.0固結(jié)灌漿孔固結(jié)灌漿孔@3.0@3.0×3.0圖9—2帷幕灌漿、固結(jié)灌漿孔示意圖第十章引水隧洞洞線的選擇直接影響隧洞的造價,施工的難易程度,工程的安全可靠性及工程效益。（1）本工程有壓引水隧洞全長約343m（包括調(diào)壓室之后的壓力鋼管洞線較短，沿線地質(zhì)條件良好；發(fā)電引水有壓隧洞的縱坡一（4）進(jìn)水口由喇叭段、閘門井和漸變段組成，設(shè)攔污柵一道，攔污柵面積根據(jù)最大（5）洞線設(shè)計。根據(jù)左岸引水隧洞地質(zhì)剖面圖反應(yīng)出的地質(zhì)情況，本工程引水隧洞攔污柵啟閉機(jī)室258.00門工作閘門工作閘檢修閘門橢圓中心226.80橢圓中心4000隧洞起點5.622.84000隧洞起點5.622.82圖10—1進(jìn)水口剖面圖減小水錘壓力在引水道中傳遞的有效方法之一是設(shè)置調(diào)壓室。設(shè)置了調(diào)壓室之后，