面板堆石壩設(shè)計

目錄

摘要1

前言3

1工程概述5

1.1工程概況5

1.1.1流域概況5

1.1.2水文特征5

1.1.3壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造6

1.2工程特性表7

2設(shè)計任務(wù)及意義10

2.1設(shè)計任務(wù)10

2.2設(shè)計階段10

2.3設(shè)計目的及意義11

3基本資料12

3.1工程等別、建筑物級別及洪水標(biāo)準(zhǔn)12

3.2水文氣象13

3.3工程地質(zhì)16

3.3.1區(qū)域地質(zhì)16

3.3.2新構(gòu)造運動與地震16

3.3.3壩址工程地質(zhì)條件17

4調(diào)洪演算18

4.1基本設(shè)計資料18

4.1.1工程等別、建筑物級別及洪水標(biāo)準(zhǔn)18

4.1.2氣象條件19

4.1.3水文基本資料20

4.1.4壩址設(shè)計洪水21

4.1.5入庫洪水21

4.1.6可能最大暴雨和可能最大洪水22

4.2洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定23

4.3調(diào)洪計算成果表及方案對比26

5壩體設(shè)計27

5.1基本設(shè)計資料27

5.1.1基本地質(zhì)條件27

5.1.2壩線比較與選擇28

5.1.3區(qū)域地質(zhì)與地震28

5.2壩頂高程29

5.3壩頂結(jié)構(gòu)及壩坡30

5.3.1壩頂寬度30

5.3.2壩坡30

5.4壩體分區(qū)與壩料設(shè)計30

5.5混凝土面板34

5.5.1面板的分縫分塊34

5.5.2面板厚度36

5.5.3面板混凝土37

5.5.4面板防裂措施39

5.6趾板39

6泄水建筑物43

6.1引水渠43

6.2控制段44

6.3泄槽44

6.4消能防沖46

7基礎(chǔ)處理46

7.1壩基處理46

7.2溢洪道基礎(chǔ)處理47

7.2.1一般規(guī)定47

7.2.2地基開挖48

7.2.3固結(jié)灌漿49

7.2.4地基防滲和排水49

結(jié)語54

致謝55

參考文獻1

XX面板堆石壩設(shè)計說明書

學(xué)生：XX

指導(dǎo)老師：XXX

XX大學(xué)XX學(xué)院

摘要：本畢業(yè)設(shè)計題目為《XX面板堆石壩設(shè)計》，題目來源于XX水利樞紐

工程實例。設(shè)計的目的和意義主要在于鞏固所學(xué)水利水電理論知識，使其運

用于實際工程中，使之系統(tǒng)化，鍛煉和培養(yǎng)運用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識解決

工程實際問題。并進行設(shè)計、計算、制圖，提高撰寫專業(yè)技術(shù)報告的能力。

設(shè)計的主要內(nèi)容有：壩型壩線選擇，擋水建筑物設(shè)計，泄水建筑物設(shè)計,

地基處理等，此外還進行了混凝土面板堆石壩的壩體分區(qū)、分縫分塊、面板、

趾板等設(shè)計。設(shè)計過程中，主要采用的方法有調(diào)洪演算中的半圖解法，壩頂

垂直沉降的工程類比估算法，以及相關(guān)規(guī)范、手冊推薦的方法。具體設(shè)計成

果見說明書和計算書，反映本次設(shè)計成果的3張圖紙，以及開題報告、外文

翻譯等資料。

Abstract：ThedesignisabouttheprojectlayoutofthePankohydrauliccomplex

andconcretefacerock-filldam.ThetopicofthedesigncomesfromthePanko

Engineering.Thepurposeofthedesignmainlyismakingtheknowledgewe

learnedforwaterresourcesandhydraulicengineeringintopracticeandmakingit

systematize,andtheabilityfordesigning,Computingandwriting.

Thedesignmainlyincludesdamsiteselection,choiceofdamtype,project

layout,routing,concretefacerock-filldamdesign,outletworksdesign,structure

designandground-handing.Besides,!alsodealwiththeprobleminsectionof

concretefacerock-filldamdesign,zoning,faceslab,toeslab,waterstopandslab

joints.Inprocessofthedesign,themethodsmainlyincludethehalfillustrated

manualtableforrouting,BishopandtheSwedishslip-circlemethodforthedam

slopestability,thehydraulicsforseepage,andestimatingtechniquesfordamcrest

verticalsettlementanddesigncode>manualofthedesignmentionedabove.Besides

ofhavingdesigninstructiontodescribethedetails,therearethreedrawingsto

reflectthedesignachievements.

關(guān)鍵詞：混凝土面板堆石壩調(diào)洪演算壩頂高程壩坡面板趾板

溢洪道地基

Keywords：concretefacerock-filldamfloodregulatingcalculationthedam

crestelevationdamslopepanelthetoeslabspillwaythe

foundation

2

-1_￡1—

刖百

堆石壩泛指用石料經(jīng)拋填、碾壓等方法堆筑成的一種壩型。因為堆石體

是透水的，故需要用土、混凝土或瀝青混凝土等材料作為防滲體。一般根據(jù)

防滲體的種類及位置來命名堆石壩，如土質(zhì)心墻堆石壩、混凝土面板堆石壩

等。隨著筑壩經(jīng)驗的積累和大型施工機械的應(yīng)用，這種壩的設(shè)計、施工技術(shù)

以及壩的結(jié)構(gòu)型式近年來有了很大的發(fā)展。

（1）自19世紀(jì)中葉至1960年前后為初期階段。堆石的施工主要以拋填

為主，鋪以高壓水槍沖實。堆石體的密度差，沉降和水平位移量都很大，給

堆石體的防滲結(jié)構(gòu)造成困難。壩高超過75m以后，面板常出現(xiàn)平行于趾板的

裂縫，并在河床中部的壩體面板壓性垂直縫處出現(xiàn)擠壓碎裂。

（2）1960年后，歐洲首先采用振動碾薄層碾壓，使堆石體的密實度提高,

變形量顯著降低。隨著土質(zhì)防滲體設(shè)計的改進和適應(yīng)變形能力的提高，大量

200?300m級的心墻堆石壩在許多國家順利建成，使土石壩的建設(shè)邁上了一個

新的高度。特別值得指出的是這一時期混凝土面板堆石壩（簡稱面板壩）的

迅速發(fā)展。由于堆石填筑質(zhì)量提高，堆石體的壓縮量小，面板的防滲效果得

到保證，使面板壩成為富有競爭力的一種壩型，技術(shù)上也日趨成熟。據(jù)2006

年的不完全統(tǒng)計，我國已建成和在建的壩高大于30m的面板壩達177座以上,

其中壩高大于100m的43座，均占世界總量的40%以上。目前世界上已建成

的最高面板壩為我國的水布婭面板堆石壩，壩高233m。一些250?300m級的

面板壩正在設(shè)計和研究之中。

3

（3）1965年至今是鋼筋混凝土面板堆石壩（簡稱面板壩）的發(fā)展階段。

面板壩采用振動碾薄層碾壓填筑，堆石體壓縮性小，面板的防滲效果得以保

證，加上面板結(jié)構(gòu)在設(shè)計、施工上的改進，使這種壩具有運行性能好、經(jīng)濟

效益高等優(yōu)點，在我國以及許多國家已成為可行性研究中優(yōu)先考慮的壩型。

面板壩在技術(shù)上和經(jīng)濟上具有如下優(yōu)越性：

（1）結(jié)構(gòu)特點。碾壓堆石的密度大，抗剪強度高，壩坡可以做得較陡，

不僅節(jié)約了壩的填筑量，而且壩底寬度較小，輸水建筑物和泄水建筑物的長

度可相應(yīng)減小，樞紐布置緊湊，使工程量進一步減小。

分層填筑和碾壓的施工方法使每層的上半部比下半部的平均粒徑小而細(xì)

粒含量高，表面平整，這不僅有利于施工，而且透水性好，因為通過堆石體

的滲流在水平方向比垂直方向更容易排出，使堆石體不會被水飽和。壩體處

于干燥狀態(tài)，地震時不存在孔隙水壓力上升和材料強度降低的問題，壩的抗

震性能較好。

（2）施工特點。根據(jù)堆石壩體各部分的受力情況，堆石體可以分區(qū)，對

各區(qū)的石料和壓實度可有不同要求，樞紐中修建泄水建筑物時可開挖的石料

等可以得到充分合理的應(yīng)用，使造價降低。

面板下的墊層和過渡層具有半透水和反濾作用。施工期在沒有面板保護

的情況下可以直接擋水或過水，不影響壩的安全，從而簡化了施工導(dǎo)流和度

汛的工程設(shè)施，有利于加快施工進度，降低臨時工程的費用。面板壩堆石體

的施工受雨季和嚴(yán)寒等氣候條件的干擾小，可以比較均衡正常地進行施工。

4

(3)運行和維修特點。碾壓堆石體的沉降變形量很小。高110m的塞沙

那壩和高140m的安琪卡亞壩堆石體壓縮模量達到135?145八化，混凝土面板

狀態(tài)良好，未出現(xiàn)裂縫。

1工程概述

1.1工程概況

1.1.1流域概況

XX水電站地處XX干流上游河段，位于XX省XX市XX縣境內(nèi)。XX

為XX中上游南岸一大支流，發(fā)源于大巴山北麓，有西、南兩源：西源名泗

河，為XX上游主流，發(fā)源于陜西省鎮(zhèn)坪縣境內(nèi)；南源官渡河，發(fā)源于渝鄂

交界的陰條嶺及烏云頂，兩源在兩河口匯合后始稱XX,再由西南流向東北匯

入XXoXX全長(包括上游泗河)354km,總落差500多米，全流域面積

12502km2,年徑流量達60億n?左右。XX水系發(fā)育呈樹枝狀，左岸主要支流

有潭口河、苦桃河、北星河；右岸有官渡河、深河、秦口河。XX流域，全境

皆山。西源大巴山逶迤東向，南源神農(nóng)架聳立插天，普陀、武當(dāng)環(huán)抱東北，

地勢高亢。上游均為高山，海拔1200?2500米，下游屬中、低山地，海拔500?

1200米。干流彎曲系數(shù)1.87,屬山地彎曲河型。

1.1.2水文特征

XX流域多年平均年降水量約990毫米，年徑流深約500毫米，河源大巴

山平均年降水量可達1700毫米，向北逐漸降低到XX僅800毫米，XX—河口

一帶為降水低值區(qū)。多年平均徑流深與降水的地區(qū)分布相應(yīng)，河源地區(qū)為高

5

值區(qū)，可達1200毫米以上。XX—河口為低值區(qū)，僅300毫米。XX暴雨集中，

強度大，易成洪災(zāi)。1975年8月9日，房縣余家河站最大24小時暴雨量為

395.2毫米，占平均年降水量的40.9%,房縣站最大月降水量652.7毫米，占

平均年降水量的67.5%,XX站1935年7月最大降水量731.0毫米，占平均年

降水量的91.8%。XX流域?qū)贊駶櫚霛駶櫟貛?，干旱指?shù)1.24（黃龍灘），多年

平均氣溫14.1C,水面蒸發(fā)870余毫米，陸地蒸發(fā)500毫米，日照1726小時,

無霜期235天。

1.1.3壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

壩址位于XX河口至上游1.2km長的峽谷河段內(nèi)，河道彎曲呈“S”型，總

體上右岸為凸岸。河流流向自北北西轉(zhuǎn)向北東東，兩岸坡度40。?50。，水面

寬70m?100m,河床覆蓋層厚5m?16mo

壩址由上游至下游出露有元古界武當(dāng)群化口組（Ptwdh3）白云母石英片巖（俗

稱副片巖）、下寒武統(tǒng)水溝口組（Jsg）絹云綠泥石英片巖、炭質(zhì)千枚巖地層。加

里東期輝長一輝綠巖沿上述兩地層接觸線，似層狀侵入到下寒武統(tǒng)水溝口組

中，后期變質(zhì)為綠泥鈉長片巖"AX俗稱正片巖）。

壩址位于上游太陽坡倒轉(zhuǎn)背斜的正常翼（北東翼）。陳家河斷層（Fi）在壩址

下游XX河口處通過，壩址位于相對較完整的下盤。巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，走向

330。?350。，傾向北東（下游），傾角40。?50。。

壩址區(qū)主要有斷層10條，其中6條（Fi?F6）為順層斷層，多發(fā)育在正、

副片巖接觸帶靠副片巖一側(cè)。除Fi規(guī)模較大外，其余很小。破碎帶寬度一般

6

0.2m左右。斷層Fg、F9屬張性，F(xiàn)l。屬扭性，規(guī)模較小，延伸不長，破碎帶寬

0.1m?0.2m。

溢洪道挑流鼻坎段座落于HI級基座階地，階面高程330.00m?348.00m,

巖石為灰黑色含炭石英質(zhì)千枚巖（￡丁一2）與灰綠色綠泥鈉長片巖（『4）,片理走

向330。?340。，傾向北東，傾角55。。

泄洪洞出口為順向坡，坡角40。?45。，巖石為薄層條帶狀硅質(zhì)板巖夾薄

層或透鏡狀灰?guī)r（右丁），片理發(fā)育，受岸坡卸荷影響結(jié)合不緊密，走向北東

50。?60。，傾向南東，傾角68。?80。的高傾角節(jié)理發(fā)育，張開、充泥。

巖石飽和單軸抗壓強度：塊狀綠泥鈉長片巖、片理較發(fā)育的綠泥鈉長片

巖為40.0MPa?60.0MPa,屬中硬巖類，其它兩種巖石為25.0MPa?30.0MPa,

屬較軟巖類。白云母石英片巖組中的白云母石英片巖，飽和抗壓強度在

30.0MPa左右，亦基本屬于較軟巖類。

壩區(qū)巖體抗沖流速：白云母石英片巖組6m/s?7m/s,綠泥鈉長片巖組

7mzs?10m/s,千枚巖夾硅質(zhì)巖組3mzs?4m/s。

1.2工程特性表

表1—1XX水電站工程特性表

序號項目單位數(shù)量備注

—*水文資料

1壩址控制流域面積km28950

2水文資料系列年限年541950.01—2003.12

7

3特征流量

壩址多年平均徑流量億m351.7

多年平均流量m3/s164

設(shè)計洪水流量(P=01％)m3/s17800入庫洪水

校核洪水流量(P=0.01%)m3/s22700入庫洪水

4洪量

設(shè)計(P=o.l%)洪量(Id)億m311.4

校核(P=0.01%)洪量(Id)億m314.6

設(shè)計(P=0.1%)洪量(3d)億m322

校核(P=0.01%)洪量(3d)億m328.4

5泥沙

3

多年平均含沙量kg/m0.962

多年平均輸沙量萬t497

二水庫

1水庫水位

設(shè)計洪水位(P=o.l%)m358.03采用入庫洪水調(diào)洪

校核洪水位(P=0.01%)m361.16

正常蓄水位m355

死水位m330

2庫容

8

校核水位時總庫容億m323.38

調(diào)節(jié)庫容億m311.2

調(diào)節(jié)性能完全年調(diào)節(jié)

三下泄流量及相應(yīng)下游水位

校核洪水位時下泄流量m3/s15800

相應(yīng)下游水位m278.99

設(shè)計洪水位時下泄流量m3/s12500

相應(yīng)下游水位m276.55

四主要建筑物及設(shè)備

1壩型混凝土面板堆石壩

云母石英片巖、綠泥

地基特性

鈉長片巖

地震基本烈度度7設(shè)計烈度8度

壩頂高程m362

最大壩高m114

壩頂長度m292

2泄水建筑物

-1溢洪道

型式右岸開敞式

堰頂高程m337

9

孔口尺寸(孔數(shù)-寬X高)n-mxm3-20x18

設(shè)計下泄流量m3/s10380

校核下泄流量m3/s13600

消能方式挑流

2設(shè)計任務(wù)及意義

2.1設(shè)計任務(wù)

面板堆石壩壩體剖面設(shè)計，主要包括以下三個方面

(1)壩型壩線選擇

(2)擋水建筑物設(shè)計(上下游壩坡1:1.7)

(3)泄水建筑物(溢洪道方案)設(shè)計

2.2設(shè)計階段

(1)了解熟悉XX水利樞紐工程基本資料，借閱相關(guān)資料文獻；

(2)水文水利計算：確定樞紐的等別、建筑物級別、以及洪水標(biāo)準(zhǔn)，計

算繪制洪水過程線，水庫的特征水位和特征高程；

(3)樞紐布置：進行樞紐的布置及壩型的論證，確定壩體、泄水建筑物

的位置，在地形圖上繪出樞紐布置方案草圖；

(4)深入細(xì)部設(shè)計：對堆石壩的趾板、周邊縫、垂直縫、各止水結(jié)構(gòu)進

行仔細(xì)設(shè)計；

(5)繪圖：根據(jù)計算所得數(shù)據(jù)，繪制樞紐布置圖、壩體剖面圖以及細(xì)部

10

構(gòu)造圖O

表2-1設(shè)計進度控制表

起止日期要求完成的具體內(nèi)容及質(zhì)量

第1周熟悉資料

設(shè)計任務(wù)第2?4周壩頂高程、壩軸線設(shè)計

各階段進第5?8周擋水建筑物設(shè)計

度及要求第9?12周溢洪道設(shè)計及畫圖

第13周成果整理

第14周答辯準(zhǔn)備及答辯

2.3設(shè)計目的及意義

本水電站以發(fā)電、防洪為主，電站建成后還具有增加南水北調(diào)水量改善

庫區(qū)通航條件等綜合利用要求。

畢業(yè)設(shè)計是完成教學(xué)計劃達到本科生培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。它通過深入

實踐，完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)等環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力、

組織管理和社交能力；同時，對學(xué)生的思想品德，工作態(tài)度及作風(fēng)等諸方面

都會有很大的影響。對于增強事業(yè)心和責(zé)任感，提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有重

要意義。是學(xué)生在校期間的綜合訓(xùn)練階段；是學(xué)習(xí)深化、拓展、綜合運用所

學(xué)知識的重要過程；是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與實踐成果的全面總結(jié)；是學(xué)生綜合

素質(zhì)與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗；是實現(xiàn)學(xué)生從學(xué)校學(xué)習(xí)到崗位工

作的過渡環(huán)節(jié)；是學(xué)生畢業(yè)及學(xué)位資格認(rèn)定的重要依據(jù)。畢業(yè)設(shè)計主要目的

it

是：培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，解決一般工程技術(shù)問題的

能力，進一步提高和訓(xùn)練學(xué)生的工程制圖、理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工方案

設(shè)計、計算機應(yīng)用和外文閱讀能力。通過畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生對一般水利水電

工程設(shè)計與施工內(nèi)容、施工全過程有比較全面的了解，熟悉有關(guān)規(guī)范、規(guī)程、

手冊和工具書，為今后獨立工作打下基礎(chǔ)。

3基本資料

3.1工程等別、建筑物級別及洪水標(biāo)準(zhǔn)

XX水電站地處XX干流上游河段，位于XX省XX市XX縣境內(nèi)，下距

XX縣城13km（公路里程）,經(jīng)鮑峽鎮(zhèn)至XX市162km,經(jīng)房縣至XX市184km。

XX為XX中上游南岸一大支流，發(fā)源于大巴山北麓，有西、南兩源：西

源名泗河，為XX上游主流，發(fā)源于陜西省鎮(zhèn)坪縣境內(nèi)；南源官渡河，發(fā)源

于渝鄂交界的陰條嶺及烏云頂，兩源在兩河口匯合后始稱XX,再由西南流向

東北匯入XX。XX全長（包括上游泗河）354km,總落差500多m,全流域面積

12502km2,年徑流量達60億m3左右。

XX水電站水庫正常蓄水位355.00m,總庫容23.38億nA具有完全年調(diào)

節(jié)性能。工程開發(fā)任務(wù)主要是發(fā)電，兼有提高下游黃龍灘水電站大壩防洪能

力和改善庫區(qū)通航條件等效益。大壩最大高度114.0m,電站裝機2臺，總裝

機容量500MW。屬一等大（1）型工程，工程樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸溢

洪道、右岸泄洪洞、左岸引水隧洞、壩后地面廠房等組成，其中大壩、溢洪

12

道、泄洪洞、引水隧洞進水口為1級水工建筑物，正常運用洪水重現(xiàn)期為1000

年，非常運用洪水重現(xiàn)期為10000年；電站廠房為I級水工建筑物，設(shè)計洪

水重現(xiàn)期為200年，校核洪水重現(xiàn)期為1000年；消能防沖建筑物設(shè)計洪水重

現(xiàn)期為100年。

3.2水文氣象

XX流域?qū)俑睙釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，雨量較充沛。XX水電站壩址控制流域面

積8950km2,占XX流域面積的71.6%,壩址多年平均流量164m3/s,年徑流

量51.7億n?°XX為XX流域多泥沙河流之一,多年平均含沙量為0.962kg/m3,

多年平均輸沙量為497萬t。

圖3-1XX壩址設(shè)計洪水過程線

13

14

表3-1XX（廠）壩址水位流量關(guān)系表

Z(m)Q(m3/s)Z(m)Q(m3/s)Z(m)Q(m3/s)

260.428.2269.04160278.014400

261.074.8270.05020279.015800

262.0297271.05970280.017200

263.0635272.07020281.018600

264.01080273.08140282.020100

265.01550274.09310283.021500

266.02110275.010500284.023000

267.02720276.011800285.024400

268.03400277.013100

導(dǎo)口水電庫容、面枳曲線

4

10

J*(如

住

￡3

)

330

330

310

290

270

250

140DOHr8060D0

0102030406070

水㈤S穹(化皿0——

|國V|堵凈"/而緊為PS

亭M\99改峰

圖3—2XX水庫庫容~面積曲線

3.3工程地質(zhì)

3.3.1區(qū)域地質(zhì)

XX流域展布有3條大斷裂，南部青峰斷裂與田家一安康斷裂將區(qū)域分成

三個傳統(tǒng)大地構(gòu)造單元(I揚子準(zhǔn)地臺、n南秦嶺加里東褶皺帶、iii武當(dāng)隆起

區(qū))。揚子準(zhǔn)地臺位于青峰斷裂以南，南支官渡河流經(jīng)本區(qū)，區(qū)內(nèi)地層除石炭

系、侏羅系缺失外，自元古界至第四系均有出露，青峰斷裂是淮陽山字型西

翼反射弧的一個組成部分；南秦嶺加里東褶皺帶，位于田家一安康斷裂西南,

支流泗河，南支官渡河流經(jīng)本區(qū)，區(qū)內(nèi)地層為寒武一志留系碎屑巖，主要巖

性為硅質(zhì)巖、云母片巖、板巖及砂巖、炭質(zhì)千枚巖夾灰?guī)r。沿田家安康斷裂

帶分布有田家、寶豐一溢水?dāng)嘞菖璧?，沉積有白堊一第三系紅色陸相碎屑巖

地層。武當(dāng)隆起區(qū)位于田家一安康斷裂帶以北，出露地層為元古界武當(dāng)群的

結(jié)晶片巖，主要巖性有云母石英片巖、石英巖、變質(zhì)中酸性火山巖、綠泥片

巖、鈉長片巖等，壩址即在本區(qū)。

3.3.2新構(gòu)造運動與地震

區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動特征是間歇性抬升，但速度和幅度各時期不同。歷史上

房縣、竹溪、XX發(fā)生過6度地震，震中距XX壩址35km?47km。據(jù)《中國

地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306?2001),本區(qū)地震動峰值加速度為0.10g,相

應(yīng)地震基本烈度為7度；2004年中國地震局地質(zhì)研究所對XX水電工程區(qū)進

行了地震安全性評價，鑒定意見為：場地50年超越概率10%的動峰值加速度

為0.10g,地震基本烈度值為7.0度；100年超越概率2%的動峰值加速度為

0.228g,地震烈度值為8.0度。

16

3.3.3壩址工程地質(zhì)條件

壩址位于XX河口至上游1.2km長的峽谷河段內(nèi)，河道彎曲呈“S”型，總

體上右岸為凸岸。河流流向自北北西轉(zhuǎn)向北東東，兩岸坡度40。?50。，水面

寬70m?100m,河床覆蓋層厚5m?16mo

壩址由上游至下游出露有元古界武當(dāng)群化口組（Ptwdh3）白云母石英片巖（俗

稱副片巖）、下寒武統(tǒng)水溝口組（《kg）絹云綠泥石英片巖、炭質(zhì)千枚巖地層。加

里東期輝長一輝綠巖沿上述兩地層接觸線，似層狀侵入到下寒武統(tǒng)水溝口組

中，后期變質(zhì)為綠泥鈉長片巖（*3）（俗稱正片巖）。

壩址位于上游太陽坡倒轉(zhuǎn)背斜的正常翼（北東翼）。陳家河斷層（Fi）在壩址

下游XX河口處通過，壩址位于相對較完整的下盤。巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，走向

330。?350。，傾向北東（下游），傾角40。?50。。

壩址區(qū)主要有斷層10條,其中6條（Fi?F6）為順層斷層，多發(fā)育在正、

副片巖接觸帶靠副片巖一側(cè)。除Fi規(guī)模較大外，其余很小。破碎帶寬度一般

0.2m左右。斷層Fg、F9屬張性，F(xiàn)i。屬扭性，規(guī)模較小，延伸不長，破碎帶寬

0.1m?0.2m。

溢洪道挑流鼻坎段座落于III級基座階地，階面高程330.00m?348.00m,

巖石為灰黑色含炭石英質(zhì)千枚巖（￡丁一2）與灰綠色綠泥鈉長片巖（『7）,片理走

向330。?340。，傾向北東，傾角55。。

泄洪洞出口為順向坡，坡角40。?45。，巖石為薄層條帶狀硅質(zhì)板巖夾薄

層或透鏡狀灰?guī)r（口sg）片理發(fā)育，受岸坡卸荷影響結(jié)合不緊密，走向北東

17

50。?60。，傾向南東，傾角68。?80。的高傾角節(jié)理發(fā)育，張開、充泥。

巖石飽和單軸抗壓強度：塊狀綠泥鈉長片巖、片理較發(fā)育的綠泥鈉長片

巖為40.0MPa?60.0MPa,屬中硬巖類，其它兩種巖石為25.0MPa?30.0MPa,

屬較軟巖類。白云母石英片巖組中的白云母石英片巖，飽和抗壓強度在

30.0MPa左右，亦基本屬于較軟巖類。

壩區(qū)巖體抗沖流速：白云母石英片巖組6m/s?7m/s,綠泥鈉長片巖組

7mzs?10m/s,千枚巖夾硅質(zhì)巖組3m/s?4m/s。

4調(diào)洪演算

4.1基本設(shè)計資料

4.1.1工程等別、建筑物級別及洪水標(biāo)準(zhǔn)

XX水電站地處XX干流上游河段，位于XX省XX市XX縣境內(nèi)，下距

XX縣城13km（公路里程）,經(jīng)鮑峽鎮(zhèn)至XX市162km,經(jīng)房縣至XX市184km。

XX為XX中上游南岸一大支流，發(fā)源于大巴山北麓，有西、南兩源：西

源名泗河，為XX上游主流，發(fā)源于陜西省鎮(zhèn)坪縣境內(nèi)；南源官渡河，發(fā)源

于渝鄂交界的陰條嶺及烏云頂，兩源在兩河口匯合后始稱XX,再由西南流向

東北匯入XX。XX全長（包括上游泗河）354km,總落差500多m,全流域面積

12502km2,年徑流量達60億m3左右。

XX水電站水庫正常蓄水位355.00m,總庫容23.38億nA具有完全年調(diào)

節(jié)性能。工程開發(fā)任務(wù)主要是發(fā)電，兼有提高下游黃龍灘水電站大壩防洪能

18

力和改善庫區(qū)通航條件等效益。大壩最大高度114.0m,電站裝機2臺，總裝

機容量500MW。屬一等大（1）型工程，工程樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸溢

洪道、右岸泄洪洞、左岸引水隧洞、壩后地面廠房等組成，其中大壩、溢洪

道、泄洪洞、引水隧洞進水口為1級水工建筑物，正常運用洪水重現(xiàn)期為1000

年，非常運用洪水重現(xiàn)期為10000年；電站廠房為1級水工建筑物，設(shè)計洪

水重現(xiàn)期為200年，校核洪水重現(xiàn)期為1000年；消能防沖建筑物設(shè)計洪水重

現(xiàn)期為100年。

4.1.2氣象條件

流域內(nèi)降水量一般上游大于下游，氣溫一般上游低于下游。流域內(nèi)實測

最高氣溫43.4℃（XX站），最低氣溫-15.0C（鎮(zhèn)坪站）。XX氣象站位于XX壩址

下游之XX縣城，以XX氣象站為代表，壩址主要地面氣象要素統(tǒng)計成果見表

4-1o

表4-1XX壩址累年氣象要素特征值表

項目單位數(shù)量發(fā)生日期統(tǒng)計年限

平均降水量mm811.2

平均降水日數(shù)d126

1952年至2003年

年最多雨日d173

年最少雨日d96

平均蒸發(fā)量mm1366.2

平均氣溫℃15.5

極端最高氣溫℃43.41966年7月1956年至2003年

極端最低氣溫℃-10.41991年12月

平均相對濕度%74

平均風(fēng)速m/s0.81960年至2003年

19

最大風(fēng)速及風(fēng)向

m/s16.7NNW1987年5月

XX流域位于副熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量較充沛。4?10月間暴雨出現(xiàn)頻繁,

是XX汛期。形成XX暴雨的主暴雨中心大多不在本流域，鋒面型暴雨主要集

中在流域西南面大巴山迎風(fēng)坡附近，少數(shù)臺風(fēng)暴雨一般發(fā)生在東北面武當(dāng)山

的迎風(fēng)坡及南河流域。鋒面類暴雨是造成XX大洪水的主要天氣類型，暴雨

中心多在下游關(guān)帝廟和葉大一帶。XX流域暴雨持續(xù)時間一般為Id?2d,最

長可達4d以上。

4.1.3水文基本資料

XX水文測驗始于本世紀(jì)30年代，1935年至1936年分別設(shè)立XX口和黃

龍灘兩水文站。目前主要保留有XX、黃龍灘、新洲|、老碼頭、門古等基本水

文測站。

XX水文站位于XX縣城西關(guān)，集水面積9051km2,占XX全流域面積的

72.4%,是XX水電站水文分析計算的依據(jù)站，歷年實測最大流量為

9990m3/s（1980年）。該站1964年后的整編刊印資料比較合理可靠，可直接采

用。經(jīng)復(fù)核該站水文資料的精度可滿足XX可行性研究階段的要求。

根據(jù)XX水文站1950年?2003年徑流資料統(tǒng)計，多年平均流量為

3

164m3/s,年徑流量51.7億mo年內(nèi)各月多年平均流量以7月份最大，為

306m%,其徑流量占年徑流總量的15.8%,4?10月份徑流量約占年徑流總量

的83.9%,1月份最枯，徑流量占年徑流總量的1.81%。

XX壩址集水面積僅比XX水文站集水面積小約1%,故XX壩址徑流成

果直接采用XX水文站成果。

20

4.1.4壩址設(shè)計洪水

XX洪水均由暴雨形成，洪水的時空分布特性與暴雨相應(yīng)。年最大洪水最

早出現(xiàn)在4月11日（1959年），最遲發(fā)生在10月16日（1999年），7月份發(fā)生

年最大洪水的次數(shù)最多。XX有夏汛和秋汛之分，夏汛洪水多發(fā)生在6月中下

旬至7月中旬，秋汛洪水則多發(fā)生在9月中旬至10月上旬，夏汛洪水過程以

單峰居多，秋汛洪水多為復(fù)峰。XX站實測最大流量為9990m3/s（1980年6月

24日），調(diào)查最大流量12300m3/s（1867年9月16日）。

采用XX站1944?2003年（缺1948年和1949年）和歷史洪水成果組成不

連序峰量系列，經(jīng)驗頻率計算成果見表4—2。

表4-2XX站年最大洪水頻率計算成果表

裳計滿修頻率（%）

Xccs/c

vV0.010.020.050.10.51.0

31370

Qm（m/s）42800.562.72130020000182001690012300

1985年0

初設(shè)W24h（億m3）2.730.573.014.513.612.311.39.098.11

W3d（億m3）5.070.593.028.126.223.721.917.415.5

Q（m3/s）1800166013401200

m41700.553.021200198000000

本次W24h（億m3）2.620.593.014.513.512.311.38.998.00

W3d（億m3）4.920.613.028.426.523.922.017.415.5

本次成果與原XX初設(shè)成果很接近。考慮到XX站自1959年至2003年已

有45年實測資料系列，插補延長資料精度也較高，長系列資料所攜信息更多,

故推薦XX壩址設(shè)計洪水采用本次成果。

4.1.5入庫洪水

XX水庫建成后，回水區(qū)內(nèi)原有的產(chǎn)匯流條件均會發(fā)生一定變化，故分析

計算了入庫設(shè)計洪水。

XX原初步設(shè)計時，入庫設(shè)計洪水用“系列法”和“典型年法”兩種方法進行

21

分析計算，經(jīng)分析比較，推薦采用“典型年法”入庫設(shè)計洪水成果。本階段用延

長到2003年的入庫洪水系列進行頻率分析計算，考慮到本階段入庫洪水系列

較XX初步設(shè)計時更長，系列長達58年，故本次采用“系列法”入庫設(shè)計洪水

成果，計算成果見表4—3。

表4-3XX入庫設(shè)計洪水成果比較表

頻率(%)0.010.020.050.1備注

227002130018000原初步設(shè)計(典型年法)

Qm（m3/s）

22700212001930017800本次(系列法)

15.014.111.7原初步設(shè)計(典型年法)

W24h（億n?）

14.613.712.411.4本次(系列法)

W3d（億m3）

28.426.523.922.0本次(系列法)

4.1.6可能最大暴雨和可能最大洪水

XX原初步設(shè)計階段曾進行過“PMP、PMF”的分析計算，本階段考慮到

XX水電站壩型為面板堆石壩，又對XX水電站“PMP、PMF”進行了復(fù)核。

可能最大暴雨計算采用了“35.7”暴雨移置和當(dāng)?shù)乇┯攴糯髢煞N方法，經(jīng)分

析研究，認(rèn)為當(dāng)?shù)乇┯攴糯蟪晒遣捎帽玖饔蛞寻l(fā)生的“80.6”大暴雨推算，其

可能最大暴雨發(fā)生的機制與本流域已發(fā)生的暴雨機制相同，資料也更為可靠,

故推薦采用當(dāng)?shù)乇┯杲?jīng)水汽效率聯(lián)合放大的可能最大暴雨(PMP)成果。

可能最大洪水(PMF)采用了新安江模型和原XX初設(shè)時采用的單位線匯流

計算兩種方法推求?？紤]到在濕潤地區(qū)用新安江模型模擬流域產(chǎn)、匯流較易

獲得滿意的結(jié)果，且比較符合本流域自然地理條件，成果與長江流域部分工

程可能最大洪水成果比較，認(rèn)為本次PMF成果基本合理，推薦采用當(dāng)?shù)乇┯?/p>

經(jīng)水汽效率聯(lián)合放大的可能最大暴雨(PMP)、用新安江模型計算的可能最大洪

水(PMF)成果與壩址設(shè)計洪水成果比較見表4-4o

表4-4各階段XXPMF及P=0.01%壩址設(shè)計洪水成果比較表

22

儂目壩址

P設(shè)=0計.01遂%向旅PMF

單位本楊臀米1985封我計1985邙產(chǎn)推存

算

Qmm3/s21200240002200025600

W24h億m314.515.416.117.4

億3

W3dm28.429.639.633.7

4.2洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定

本工程屬才等大(1)型工程，水庫總庫容為23.38億m3。工程樞紐由混凝

土面板堆石壩、右岸溢洪道、右岸泄洪洞、左岸引水隧洞、壩后地面廠房等

組成，其中大壩、溢洪道、泄洪洞、引水隧洞進水口為1級水工建筑物。根

據(jù)條件可查下表4—5：

表4-5水利水電工程分等指標(biāo)

防洪治澇灌溉供水發(fā)電

水庫保護城鎮(zhèn)裝機容

工程工程規(guī)保護農(nóng)治澇面灌溉面供水對

總庫容及工礦企量

等級模田(X積西積(1。4象

(108m3)業(yè)的重要(104kW

畝)畝)畝)重要性

性)

I大⑴型>10特別重要>500>200>150特別重>120

23

要

500?150?120?

II大(2)型10-1.0重要200?60重要

1005030

III中型1.0-0.10中等100-3060?1550?5中等30?5

0.10?

IV?、判鸵话?0?515?35?0.5一般5?1

0.01

0.01?

V?、菩?lt;5<3<0.5<1

0.001

表4-6山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)[重現(xiàn)期(年)]

項目水工建筑物級別

12345

設(shè)計1000~500500~100100-5050?3030?20

可能最大洪

土石壩水(PMF)或5000~20002000~10001000~300300~200

10000-5000

校核

混凝土

壩、漿砌5000~20002000~10001000~500500~200200~100

石壩

24

查《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000),因為該工程屬于

一等大(1)型工程，由表4—5可得，工程等級為I。由表4—6可得，設(shè)計

洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為1000?500年，年保證率P=0.1%?0.2%；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)重

現(xiàn)期為10000?5000年，年保證率P=0.01%?0.05%。由混凝土面板堆石壩設(shè)

計規(guī)范(SL228-2013)可取得設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)年保證率P=0.1%,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)年

保證率P=0.01%,分別計算相應(yīng)的最大泄量和水庫最高水位。

25

4.3調(diào)洪計算成果表及方案對比

表4-7調(diào)洪演算計算成果表

方案頻率設(shè)計洪水校核洪水

最大泄量q(m3/s)9712.5012837.20

方案I水庫最高水位Z(m)355.93359.07

最大庫容V(億m3)20.3322.23

最大泄量q(m3/s)11855.5014928.40

方案n水庫最高水位Z(m)358.03361.16

最大庫容V(億m3)21.5823.52

綜合最大下泄量、水庫最高水位和最大庫容，因為該工程開發(fā)任務(wù)主要

是發(fā)電，兼有提高下游黃龍灘水電站大壩防洪能力和改善庫區(qū)通航條件等效

益。在來水量相同的情況下，方案I設(shè)計洪水水庫最高水位為355.93m,最大

庫容為20.33億m3；校核洪水水庫最高水位為359.07m,最大庫容為22.23億

m3。方案H設(shè)計洪水水庫最高水位為358.03m,最大庫容為21.58億m3；校

核洪水水庫最高水位為361.16m,最大庫容為23.52億m3。因為該工程開發(fā)的

主要任務(wù)是發(fā)電，兼有提高下游黃龍灘水電站大壩防洪能力和改善庫區(qū)通航

條件等效益，發(fā)電需要更高的水位和更大的庫容，且在實際工程中，溢洪道

的溢流孔數(shù)一般為奇數(shù)，所以，相比較而言，方案n優(yōu)于方案I。選用孔口

尺寸為3-20.0mxl8.0m（孔-寬x高）的WES型低實用堰，堰頂高程337.0m。

5壩體設(shè)計

5.1基本設(shè)計資料

5.1.1基本地質(zhì)條件

XX面板堆石壩壩址位于XX河口至上游1.2km長的峽谷段內(nèi)，河道彎曲

呈“S”型，總體上右岸為凸岸。河流流向自北北西轉(zhuǎn)向北東東，兩岸坡度40。?

50°,水面寬70m?100m,河床覆蓋層厚5m?16mo

壩址由上游至下游出露有元古界武當(dāng)山群化口組［附岫）（俗稱副片巖）的白

云母石英片巖、下寒武統(tǒng)水溝口組（=sg）絹云綠泥石英片巖、炭質(zhì)千枚巖地層。

加里東期輝長一輝綠巖沿上述兩地層接觸線，似層狀侵入到下寒武統(tǒng)水溝口組

中，后期變質(zhì)為綠泥鈉長片巖“\）（俗稱正片巖）。

壩址位于上游太陽坡倒轉(zhuǎn)背斜的正常翼（北東翼）。陳家河斷層（Fi）在壩址

下游XX河口處通過，壩址位于相對較完整的下盤。巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，走向

330。?350。，傾向北東（下游），傾角40。?50。。壩址區(qū)主要有斷層10條,其

中6條（Fi?F6）為順層斷層，多發(fā)育在正、副片巖接觸帶靠副片巖一側(cè)。除Fi

規(guī)模較大外，其余很小。破碎帶寬度一般0.2m左右。斷層F8、F9屬張性，F(xiàn)i。

屬扭性，規(guī)模較小，延伸不長，破碎帶寬0.1m?0.2m。

地下水有裂隙潛水和局部裂隙承壓水兩種類型，均由大氣降水補給，向

河床排泄。巖體透水性較弱，河床砂礫石層的透水性，一般為K=50m/d?

150m/do地下水與地表水均為無色，無味，無臭和透明的。水化學(xué)類型屬重

碳酸鹽、硫酸鹽鈉鈣鎂型水，對混凝土無侵蝕性。

巖石飽和單軸抗壓強度：塊狀綠泥鈉長片巖、片理較發(fā)育的綠泥鈉長片

27

巖為40.0MPa?60.0MPa,屬中硬巖類，其它兩種巖石為25.0MPa?

30.0MPa,屬較軟巖類。白云母石英片巖組中的白云母石英片巖，飽和抗壓強

度在30.0MPa左右，亦基本屬于較軟巖類。

5.1.2壩線比較與選擇

壩線比較主要比較了上、下兩條壩線，上壩線布置混凝土面板堆石壩，下

壩線布置碾壓混凝土重力壩。

上壩線、下壩線均未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的工程地質(zhì)缺陷，都具相應(yīng)的建壩條件。

上壩線地形比較整齊、對稱，無大的沖溝切割，壩基為單一的白云母石英片

巖夾少量云母片巖，屬較軟巖類，巖體較完整，變形模量6GPa；下壩線地形

整齊性稍差，壩基由較軟巖和中硬巖類組成，即綠泥鈉長片巖，壩址巖體完

整性較好，變形模量7GPa?13GPa。雖上、下壩線地基巖體承載力都可滿足

建筑物建基要求，但上壩線壩基巖體均一性較下壩線好。上、下壩線壩基都

不存在淺、深層滑動問題。但下壩線壩基的綠泥鈉長片巖組抗滑穩(wěn)定安全度

高于上壩線。因此，上、下壩線工程地質(zhì)條件都能滿足修建120m高的碾壓混

凝土重力壩或堆石壩的要求，修建混凝土面板堆石壩宜選擇上壩線。就地質(zhì)

條件來說推薦上壩線混凝土面板堆石壩方案。

5.1.3區(qū)域地質(zhì)與地震

XX流域展布有3條大斷裂，南部青峰斷裂與田家一安康斷裂將區(qū)域分成

三個傳統(tǒng)大地構(gòu)造單元（I揚子準(zhǔn)地臺、n南秦嶺加里東褶皺帶、in武當(dāng)隆起

區(qū)）。揚子準(zhǔn)地臺位于青峰斷裂以南，南支官渡河流經(jīng)本區(qū)，區(qū)內(nèi)地層除石炭

系、侏羅系缺失外，自元古界至第四系均有出露，青峰斷裂是淮陽山字型西

翼反射弧的一個組成部分；南秦嶺加里東褶皺帶，位于田家一安康斷裂西南,

支流泗河，南支官渡河流經(jīng)本區(qū)，區(qū)內(nèi)地層為寒武一志留系碎屑巖，主要巖

性為硅質(zhì)巖、云母片巖、板巖及砂巖、炭質(zhì)千枚巖夾灰?guī)r。沿田家安康斷裂

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帶分布有田家、寶豐一溢水?dāng)嘞菖璧?，沉積有白堊一第三系紅色陸相碎屑巖

地層。武當(dāng)隆起區(qū)位于田家一安康斷裂帶以北，出露地層為元古界武當(dāng)群的

結(jié)晶片巖，主要巖性有云母石英片巖、石英巖、變質(zhì)中酸性火山巖、綠泥片

巖、鈉長片巖等，壩址即在本區(qū)。

區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動特征是間歇性抬升，但速度和幅度各時期不同。歷史上

房縣、竹溪、XX發(fā)生過6度地震，震中距XX壩址35km?47km。據(jù)《中國

地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）,本區(qū)地震動峰值加速度為0.10g,相

應(yīng)地震基本烈度為7度；2004年中國地震局地質(zhì)研究所對XX水電工程區(qū)進

行了地震安全性評價，鑒定意見為：場地50年超越概率10%的動峰值加速度

為0.10g,地震