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2 枢纽布置
2.1 工程等别的确定
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)的规定,水利水电工程根据其工程规模、效益以及在国民经济中的重要性,划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五等,适用于不同地区、不同条件下建设的防洪、灌溉、发电、供水和治涝等水利水电工程,见表2.1。
表2.1 水利水电工程分等指标
防洪 保护工程等级 工程规模 水库总库容(10m) 83治涝 灌溉 供水 发电 城镇及工矿企业的重要性 保护农田(10亩) 4治涝面积(10亩) 4灌溉面积(104供水对象重要性 装机容量(104kw) 亩) Ⅰ 大(1)型 大(2)型 中型 小(1)型 小(2)型 ≥10 特别重要 重要 中等 一般 ≥500 ≥500 ≥150 特别重要 重要 中等 一般 ≥120 Ⅱ Ⅲ Ⅳ 10~1.0 1.0-0.1 0.1-0.01 0.01-0.001 500-100 200-60 100-30 30~5 60-15 150-50 5-50 5-0.5 120~30 30~5 5~1 Ⅴ <5 <3 <0.5 <1 注:1.水库的总库容指水库最高水位以下的静库容。 2.治涝面积和灌溉面积均指设计面积。
对于综合利用的水利水电工程,当按综合利用项目的分等指标确定的等别不同时,其工程等别应该按其中的最高等别确定。从水库的总库容来看,该工程的等别
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为Ⅲ级,从装机容量来看该工程的等别为Ⅳ级,取两者之间级别最高的,所以该工程的等别为Ⅲ级。
2.2 坝型的选择与枢纽布置
水利工程建筑物主要包括:挡水建筑物、围堰、导流泄洪洞、溢洪道、电站等。水利枢纽的布置就是根据已有的条件合理的确定各个枢纽的位置。
2.2.1 坝型的选择
根据提供的资料,该处的地形、地质条件适合建造土石坝,另外、建筑材料储存量丰富。因此本枢纽工程的拦河大坝初步确定为土石坝。根据防渗结构的类型,常见土石坝的型式有心墙土石坝、斜墙土石坝、面板土石坝、均质土石坝等。根据地形、地质、建筑材料、施工情况、工程量、投资等方面,经综合比较选定坝型。详见表2.2
表2.2 坝型的比较
方案 因素 地形条件 地质条件 工程量 建筑材料 施工条件 1 均质坝 适合 风化的岩基上 小 粘土 较为简单 2 斜心墙土石坝 适合 风化的岩基上 大 石料、粘土 复杂 3 心墙土石坝 适合 风化的岩基上 较大 石料、粘土 较均质坝复杂 根据坝址处的地形、地质条件,虽然说修建均质坝的条件满足,但是从防渗效果来说,这个方案是不可取的。因为该处的大坝为高坝,倘若只用一种土料来修坝,压实效果不好,从而影响坝的抗渗性,这也就是说均质坝常常适用于中低坝。斜心墙坝的施工量和难度都较大,另外,修建斜心墙坝对筑坝材料的要求较高,因为坝体必须对斜墙有足够的支撑效果,也就是说斜心墙对沉降变形较为敏感,并会伴随着裂缝的产生。心墙坝位于坝体中间而不依靠在透水的坝壳上,其自重依靠本身传到基础,不受坝壳的沉降影响,这样有利于整个坝体的稳定。综上分析,工程最终的坝型选择粘土心墙土石坝。
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2.2.2 泄水建筑物的选择
泄水建筑物主要包括溢洪道、导流建筑物、 放空建筑物等。泄水建筑物的布置必须根据坝址处的地形、地质条件。
1导流建筑物
大坝的施工必须在干地上进行,因此首先要布置的是导流建筑物。导流的方式大体上可以分为两类,即分段围堰法导流和全段围堰法导流。根据坝址处的水位条件:汛期河水面宽为10~15m,因此适合用全段围堰法导流。导流的方式主要有明渠导流和隧洞导流。明渠导流,主要用于岸坡平缓或有宽广滩地的平原河道上;隧洞导流,一般常用在河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的地方。把适用于这两种导流方式的条件和坝址处的地形、地质的条件进行比较,不难得出该处采用隧洞导流,并把隧道布置在河道的左岸。
2溢洪道
溢洪道主要用来宣泄汛期或其他情况下水库中多余水量以保证大坝安全的建筑物,包括河床溢洪道和河岸溢洪道两类。土石坝不允许水流漫顶,一般选择河岸溢洪道。
河岸溢洪道包括正槽式、侧槽式、隧洞式和虹吸式四种。溢洪道在枢纽中的位置应根据地形、地质、工程特点、枢纽布置要求、施工及运行条件等综合因素确定:开敞式溢洪道应建在山凹口出;隧洞式溢洪道最好在完整的岩体中开凿,同时要避开不稳定的边坡;溢洪道应避免与发电、及灌溉建筑物相互干扰;溢洪道出口的布置应使水流顺畅,还要远离土坝坝角,避免对坝体产生冲刷。从各个方式的适用条件和该坝址本身的条件分析,隧洞式溢洪的方案较为理想。
3放空建筑物
因为水库每隔2~3年,需要将水库的库容放到死库容,为了达到这个目的而建的建筑物通常称为放空建筑物。对于土石坝而言,为了保证坝体的安全不常将放空隧洞修建的岸边。为了减少工程量,可以尝试一洞多用,采用“龙抬头”的方式,把放空隧洞与导流隧洞一起使用。因为导流隧洞只是在工程的前期使用,当挡水建筑为修建完之后,常常会被堵上,这样就可以把导流隧洞改为放空隧洞。但是,由于导流隧洞的进口高程较低,而放空隧洞的进口高程较高,此时,可以开挖一段较高高程的放空隧洞与导流隧洞相连,导流任务完成后将导流隧洞进口堵塞,不影响放空隧洞的运行。
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