湖南鎮(zhèn)水電站設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

摘 要湖南鎮(zhèn)水電站座落于浙江省烏溪江，屬于梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站，根據(jù)地形條件，其開(kāi)發(fā)方式為有壓引水式。壩區(qū)地質(zhì)條件較好，主要建筑物有：擋水建筑物（砼非溢流壩），泄水建筑物（砼溢流壩），引水建筑物（有壓引水遂洞，調(diào)壓室），地面廠房等。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位237.5m（千年一遇），相應(yīng)的下泄流量5400m3/s；校核洪水位239m（萬(wàn)年一遇），相應(yīng)的下泄流量9700m3/s；設(shè)計(jì)蓄水位23m；設(shè)計(jì)低水位191.2m。本設(shè)計(jì)確定壩址位于山前巒附近，非溢流壩壩頂高程241m。壩底高程111m。最大壩高130m。上游壩坡坡度1：0.15，下游壩坡坡度1：0.7，溢流壩堰頂高程224.2m。引水遂洞進(jìn)口位于壩址上游凹口處，遂洞全長(zhǎng)1110m。洞徑7.92m，調(diào)壓室位于廠房上游210m左右處，高程249m的山巒上，型式為大井小井分離布置差動(dòng)式調(diào)壓室。廠房位于下游荻青位置。設(shè)計(jì)水頭97.53m，裝機(jī)容量44.25=17萬(wàn)kw，主廠房?jī)魧?7m，總長(zhǎng)64m。水輪機(jī)安裝高程115.82m，發(fā)電機(jī)層高程125.3m，安裝場(chǎng)層高程125.3m。廠房附近布置開(kāi)關(guān)站，主變等。受地形限制，尾水平臺(tái)兼作公路用，壩址與廠區(qū)通過(guò)公路（公路段和遂洞段）連接，形成樞紐體系。另外，本設(shè)計(jì)還對(duì)引水隧洞襯砌進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。由此可見(jiàn)，本設(shè)計(jì)是合理可行的。關(guān)鍵詞：水利樞紐、擋水建筑物、泄水建筑物、穩(wěn)定、應(yīng)力、水輪機(jī)、引水隧洞、廠房。Abstract The Hunanzhen hydroplant,located in HuNan Town，in ZheJiang Province ,belongs to cascade hydroelectric stations.According to the topographic data and geologic environment ,the development of the Wuxijiang hydroplant is diversion type power station . The geology condition is good .The main construes conclude the hydraulic retaining structure (the concrete non overflow dam) ,the water release structure (the concrete over flow dam) ,the water-diverting structure(the pressure diversion tunnel ,the surge chamber ) ,and the powerhouse.The design flood level is 237.5 m , its corresponding discharge is 5400 m3/s .The check flood level is 239 m ,its corresponding discharge is 9700m3/s .The normal pool level is 231m .The dam site is near the former saddle .The DCL of the non-overflow dam is 241m ,and the base level is 111m ,The max dam height is 130 m ,The upstream dam slope is 1:0.15 ,the downstream dam slop is 1:0.7 ,the spillway crest elevation is 224.2 m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1100 m ,the diametric of which is 7.92m .The surge chamber is located at the mountain , which is 210 m from the work shop building and is type is differential motion.The workshop building is located at downstream ,the design level of the turbine is 97.53m , the equipped capacitor is 17104kw ,the clean width is 17 m , its whole length is 64.0 m . The fix level of the turbine is 115.2m , and the height lf dynamo is 125.3m , the level of the adjustment bay is also 125.3 m (the same as the downstream water level ) . Near the workshop building , there are switch station and the main transformer and so on . 目 錄摘要.1Abstract2第一章 設(shè)計(jì)基本資料71.1地理位置71.2水文與氣象71.2.1水文條件71.2.2氣象條件81.3工程地質(zhì)81.4交通狀況91.5既給設(shè)計(jì)控制數(shù)據(jù)9第二章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物92.1樞紐布置92.1.1樞紐布置形式92.1.2壩軸線位置選擇102.2擋水及泄水建筑物102.2.1壩高確定102.2.1.1壩頂超出靜水位高度h102.2.1.2 壩頂高程=max112.2.1.3 大壩實(shí)際高度112.2.2擋水建筑物砼重力壩112.2.2.1基本剖面112.2.2.2實(shí)用剖面132.2.2.3設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算162.2.2.4 校核洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算162.2.3 泄水建筑物砼溢流壩172.2.3.1 堰頂高程172.2.3.2 溢流壩實(shí)用剖面設(shè)計(jì)182.2.3.3.3 力極限狀態(tài)計(jì)算232.2.2.4 校核洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算232.3壩內(nèi)構(gòu)造252.3.1壩頂結(jié)構(gòu)252.3.1.1非溢流壩252.3.1.2溢流壩252.3.2壩體分縫252.3.2.1 縱縫252.3.4壩內(nèi)廊道252.3.5壩基地基處理25第三章 水能規(guī)劃263.1水頭Hmax、Hmin、Hr選擇263.2水輪機(jī)選型比較273.2.1HL200水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇271、轉(zhuǎn)輪直徑D1272、轉(zhuǎn)速n計(jì)算273.單位轉(zhuǎn)速n的修正值274、工作范圍檢驗(yàn)285、吸出高度Hs計(jì)算283.2.2HL180方案主要參數(shù)選擇281、轉(zhuǎn)輪直徑D1282、轉(zhuǎn)速n計(jì)算293、效率修正及單位參數(shù)修正294、工作范圍檢驗(yàn)293.2.3HL200和HL180方案比較303.2.4 水輪機(jī)安裝高程30第四章 水電站引水建筑物314.1引水隧整體布置314.1.1洞線布置（水平位置）314.1.2垂直方向314.2細(xì)部構(gòu)造314.2.1隧洞洞徑314.2.2隧洞進(jìn)口段314.2.3324.2.4閘門(mén)斷面尺寸334.2.6隧洞漸變段334.2.7壓力管道設(shè)計(jì)334.2.8調(diào)壓室設(shè)計(jì)344.2.8.1根據(jù)近似準(zhǔn)則判斷是否要設(shè)調(diào)壓室344.2.8.2計(jì)算托馬斷面344.2.8.3調(diào)壓室選擇設(shè)計(jì)351簡(jiǎn)單式調(diào)壓室352、阻抗式35第五章 水電站廠房375.1 廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)375.1.1 水輪機(jī)發(fā)電機(jī)外形尺寸371、極距372、定子內(nèi)徑373、定子鐵芯長(zhǎng)度lt374、定子鐵芯外徑D0385.1.1.2 外形尺寸估算381、定子機(jī)座外徑D1382、風(fēng)罩內(nèi)徑D2383、轉(zhuǎn)子外徑D3384、下機(jī)架最大跨度385、推力軸承外徑D6和勵(lì)磁機(jī)外徑D7386、水輪機(jī)機(jī)坑直徑=3500mm385.1.1.3軸向尺寸計(jì)算381、定子機(jī)座高度h1382、上機(jī)架高度383、推力軸承高度 勵(lì)磁機(jī)高度h4和永磁機(jī)高度h6，副勵(lì)磁機(jī)h5394、下機(jī)架高度395、定子支座支承面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離h8396、轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度h10，397、下機(jī)架支承面主主軸法蘭底面距離398、h11=（0.70.9）H395.1.2 發(fā)電機(jī)重量395.1.3 水輪機(jī)蝸殼及尾水管405.1.4 調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速設(shè)備選擇411、調(diào)速功計(jì)算412、 a 接力器選擇 bo/D1=0.2 bo=0.5m41C、接力器容積計(jì)算413、油壓裝置415.1.5 水輪機(jī)閥門(mén)及其附件415.1.6 起重機(jī)設(shè)備選擇431、設(shè)備型號(hào)435.2 主廠房尺寸445.2.1 長(zhǎng)度44(1) 機(jī)組段長(zhǎng)度445.2.2 寬度445.2.3 廠房各層高程確定45（1）水輪機(jī)安裝高程 HL180-LJ-25045（2）尾水管底板高程45（3）水輪機(jī)層地面高程454）發(fā)電機(jī)層定子安裝高程45（5）發(fā)電機(jī)層地面高程（定子埋入式）45（6）裝配場(chǎng)地面高程45（7）吊車(chē)軌頂?shù)母叱?5（8）廠房頂部高程465.3 廠區(qū)布置46第六章 專(zhuān)題：引水隧洞設(shè)計(jì)466.1.1洞線布置（水平位置）466.1.2垂直方向466.2細(xì)部構(gòu)造476.2.1隧洞洞徑476.2.2隧洞進(jìn)口段476.2.3476.2.4閘門(mén)斷面尺寸486.2.6隧洞漸變段49參考書(shū)目50第一章 設(shè)計(jì)基本資料1.1地理位置 烏溪江屬衢江支流，發(fā)源于閩、浙、贛三省交界的仙霞嶺，于衢縣樟樹(shù)潭附近流入衢江，全長(zhǎng)170公里，流域面積2623平方公里。 流域內(nèi)除黃壇口以下屬衢江平原外，其余均屬山區(qū)、森林覆蓋面積小，土層薄，地下滲流小，沿江兩岸巖石露頭，洪水集流迅速，從河源至黃壇口段，河床比降為1/1000，水能蘊(yùn)藏量豐富。1.2水文與氣象1.2.1水文條件湖南鎮(zhèn)壩址斷面處多年平均徑流量為83.0m3/s。表1-1 壩址斷面處山前巒水位流量關(guān)系曲線水位（m）122.71123.15123.5124.04125.4126.6128.5流量（m3/s）105010020050010002000水位（m）130.1132.6135.3137.6139.8141.8流量（m3/s）300050007500100001250015000表1-2電站廠房處獲青水位流量關(guān)系曲線水位（m）115115.17115.39115.57115.72115.87116流量（m3/s）1020406080100120水位（m）116.13116.25116.37116.47117.05117.9118.5流量（m3/s）1401601802004007001000水位（m）119.45120.3121.97123.2125.65127.8129.8流量（m3/s）150020003000400060008000100001.2.2氣象條件烏溪江流域?qū)俑睙釒Ъ撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫10.4，月平均最低氣溫4.9，最高氣溫28；7、8、9月份會(huì)受臺(tái)風(fēng)過(guò)境影響，時(shí)有臺(tái)風(fēng)暴雨影響。1.3工程地質(zhì)本工程曾就獲青、項(xiàng)家、山前巒三個(gè)壩址進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)工作，經(jīng)分析比較，選用了山前巒壩址。山前巒壩址河谷狹窄，河床僅寬110m左右，兩岸地形對(duì)稱(chēng)，覆蓋層較薄，厚度一般在0.5m 以下，或大片基巖出露，河床部分厚約24m。巖石風(fēng)化普遍不深，大部分為新鮮流紋斑巖分布，局部全風(fēng)化巖層僅1m左右，半風(fēng)化帶厚約212m，壩址地質(zhì)構(gòu)造條件一般較簡(jiǎn)單，經(jīng)壩基開(kāi)挖僅見(jiàn)數(shù)條擠壓破碎帶，產(chǎn)狀以西北和北西為主，大都以高傾角發(fā)育，寬僅數(shù)厘米至數(shù)十厘米。壩址主要工程地質(zhì)問(wèn)題為左岸順坡裂隙、發(fā)育，差不多普及整個(gè)山坡，其走向與地形地線一致，影響邊坡巖體的穩(wěn)定性。壩址地下水埋置不深，左岸為1126m，右岸1534m。巖石透水性小，相對(duì)抗水層（條件吸水量0.01L/dm）埋深不大，一般在開(kāi)挖深度范圍內(nèi)，故壩基和壩肩滲透極微，帷幕灌獎(jiǎng)深度可在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)揚(yáng)壓力對(duì)大壩的影響考慮選用。壩址的可利用基巖的埋置深度，在岸1012m，右岸69m，河中68m，壩體與壩基巖石的摩擦系數(shù)采用0.68。引水建筑物沿線為流紋斑巖分布。巖石新鮮完整，地質(zhì)條件良好。有十余條擠壓破碎帶及大裂隙，但寬度不大，破碎程度不嚴(yán)重。廠房所在位置地形陡峻，覆蓋極薄，基巖大片出露，巖石完整，風(fēng)化淺，構(gòu)造較單一。有兩小斷層，寬0.50.8m，兩岸巖石完好。本區(qū)地震烈度小于6度。1.4交通狀況壩址至衢縣的交通依靠公路，衢縣以遠(yuǎn)靠浙贛鐵路。1.5既給設(shè)計(jì)控制數(shù)據(jù)a .校核洪水位 239m。 校核洪水最大下泄流量 9700 m3/sb .設(shè)計(jì)洪水位 237.5m。 設(shè)計(jì)洪水最大下泄流量 5400 m3/sc .設(shè)計(jì)蓄水位 231.00md .設(shè)計(jì)低水位 191.2.00me .裝機(jī)容量 442.5MW第二章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物2.1樞紐布置2.1.1樞紐布置形式因壩址附近河道蜿蜒曲折，多年平均徑流量83.0m3/s，較??；河床坡度比降1/1000，故根地形條件選用有壓引水式地面廠房方案。上游山前巒斷面布置擋水建筑物及泄水建筑物，大壩右岸上游約100m處有天然凹口，在此布置引水隧洞進(jìn)水口。下游獲青處布置地面廠房，開(kāi)關(guān)站等建筑物，具體位置見(jiàn)樞紐布置圖。2.1.2壩軸線位置選擇根據(jù)已知資料，山前巒壩址地形圖，選擇軸線應(yīng)滿足：盡量選擇在河谷狹窄的 地方；盡量避開(kāi)較大的裂隙；滿足施工條件的要求。綜合考慮后選擇的壩軸線與左岸的交點(diǎn)坐標(biāo)為（20679635，3176350），與右岸的交點(diǎn)坐標(biāo)為（20679635，3176350），穿過(guò)右岸部分裂隙，避開(kāi)左岸裂隙；壩軸線總長(zhǎng)410m，。由于壩軸線較短，穿過(guò)裂隙不多可作地基處理。2.2擋水及泄水建筑物2.2.1壩高確定根據(jù)水電站裝機(jī)17萬(wàn)kw，取工程規(guī)模為大（1）型，主要建筑物級(jí)別：1級(jí)，次要建筑物：2級(jí)，臨時(shí)建筑物：4級(jí)。2.2.1.1壩頂超出靜水位高度hh = 2hl+ho+hc2hl：波浪涌高h(yuǎn)o： 波浪中線高出靜水位高度hc： 安全超高a. 2hl=0.166vf5/4D1/3 Vf ：風(fēng)速D ：吹程 該水庫(kù)地勢(shì)高峻，設(shè)計(jì)水位下 Vf=30m/s，D=2km 校核水位下 Vf=16m/s，D=2km 2Ll=10.4(2hl)0.8 2Ll:波長(zhǎng)b. ho=cthc. hc-查水工建筑物（上）河海大學(xué)出版社 P53表2-8基本組合：hc=0.7m，特殊組合： hc=0.5m 設(shè)計(jì)洪水位+h設(shè)=240.42m2.2.1.2 壩頂高程=max校核洪水位+h校=240.53m取壩頂高程為241m2.2.1.3 大壩實(shí)際高度查壩軸線工程地質(zhì)剖面圖，得出可利用基巖最低點(diǎn)高程111.0m，由此知大壩實(shí)際高度為241-111.0=130m2.2.2擋水建筑物砼重力壩2.2.2.1基本剖面由于電站形式為引水式，故壩上游側(cè)無(wú)有壓進(jìn)水口，上游壩坡坡度不受限制，同時(shí)用應(yīng)力條件和穩(wěn)定條件公式確定壩底的最小寬度 B/H= 聯(lián)立 B=B：壩底寬度；H：實(shí)際壩高（基本剖面H=238-110=128m）；: 壩體材料容重，取24；: 水的容重,取9.81；: 揚(yáng)壓力折減系數(shù)，取0.25；K:基本組合安全系數(shù)，查水工建筑物表27為K=1.1。 解得=0.18 ， B=91m上游折坡系數(shù) ： n=B/H=0.13 m=0.59規(guī)范規(guī)定，一般上游坡n=00.2,下游坡m=0.60.8,故取n=0.15，m=0.7， B/H滿足要求 此時(shí)，B=107.5m2.2.2.2實(shí)用剖面壩頂寬度=(8%10%)H=12m灌漿廊道距壩底5m，距上游壩面8m，廊道寬3m，高4.5m86.51341:0.7224.5241表2-1非溢流壩段設(shè)計(jì)工況下荷載計(jì)算成果荷載分項(xiàng)系數(shù)垂直力設(shè)計(jì)值（KN）水平力設(shè)計(jì)值(KN)對(duì)壩底中點(diǎn)力臂(M)力矩設(shè)計(jì)值(KN.m)名稱(chēng)符號(hào)垂直向下垂直向上水平向右水平向左.逆時(shí)針順時(shí)針自重W11.0634547.75302973.75W2328412.538.7512725984.38W3125594.9-3.9489820.11水壓力P11.07849142.13309703.8P21.0852049.75423870P31.02594.757.6719893p41.01814.548.487791.6揚(yáng)壓力u11.024255.225u21.21929.14994526u31.29950.28311.58115257.53858.350.58195165.675浪壓力v11.21372.442.858743.3v21.21186.8544.352557.7 表2-2非溢流壩段校核工況下荷載計(jì)算成果荷載分項(xiàng)系數(shù)垂直力設(shè)計(jì)值（KN）水平力設(shè)計(jì)值(KN)對(duì)壩底中點(diǎn)力臂(M)力矩設(shè)計(jì)值(KN.m)名稱(chēng)符號(hào)垂直向下垂直向上水平向右水平向左.逆時(shí)針順時(shí)針自重W11.0634547.75302973.75W21.0328412.538.7512725984.38W31.0125594.9-3.9489820.11水壓力P11.080363.542.673428842.7P21.08652.4249.75430457.9P31.03114.728.426475.12p41.02175.547.9104170.2揚(yáng)壓力u11.026575.3u21.219164993888u31.2 383250.58193822.6U41.2988311.58114445浪壓力v11.233948.316373.7v21.22964914510.52.2.2.3設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算430694KN抗滑穩(wěn)定計(jì)算：76081.8KN2.941.05=則 （4-6）應(yīng)力計(jì)算（計(jì)入揚(yáng)壓力） （4-7） （4-8）：上游面正應(yīng)力；：下游面正應(yīng)力；B：計(jì)算截面沿上下游方向的寬度；372：所有外力對(duì)計(jì)算截面形心彎矩的矢量和。1472241經(jīng)計(jì)算 :混凝土的抗壓強(qiáng)度故應(yīng)力滿足要求。2.2.2.4 校核洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算428974KN抗滑穩(wěn)定計(jì)算：77291.8KN3.2則 （4-6）應(yīng)力計(jì)算（計(jì)入揚(yáng)壓力） （4-7） （4-8）：上游面正應(yīng)力；：下游面正應(yīng)力；B：計(jì)算截面沿上下游方向的寬度；382.4K120748.9：所有外力對(duì)計(jì)算截面形心彎矩的矢量和。279.22經(jīng)計(jì)算 :混凝土的抗壓強(qiáng)度故應(yīng)力滿足要求。2.2.3 泄水建筑物砼溢流壩2.2.3.1 堰頂高程壩址巖基狀況良好，故取設(shè)計(jì)狀況下的單寬流量q=100m3/s,則溢流壩前緣總凈寬 L=5400/100=54m，設(shè)計(jì)狀況下洪水下泄量忽略發(fā)電引水部分。溢流堰閘孔數(shù)初定n=5,每孔凈寬b=12.5mL0=L+b(n-1)=70m計(jì)算堰上水頭 設(shè)計(jì)狀況下Q=LmH2/3Q=5400m: 流量系數(shù) , 設(shè)計(jì)水頭下取0.5: 側(cè)收縮系數(shù) ,=0.90.95,取=0.93g重力加速度，取g=9.81計(jì)算得 ho設(shè)=13.3m校核狀況下Q=LmH2/3Q=9700Ho校=19.7m , =0.93 , m=0.5堰頂高程 = 設(shè)計(jì)洪水位ho設(shè) =224.2m堰頂高程 = 校核洪水位Ho校 =219.3m考慮閘門(mén)的布置要求堰頂高程按設(shè)計(jì)狀況設(shè)計(jì)，多余洪水利用泄洪底孔宣泄。則堰頂高程 =237.5 13.3= 224.2m , 正常蓄水位232m取閘門(mén)高度14m ，閘墩厚度d=6m 2.2.3.2 溢流壩實(shí)用剖面設(shè)計(jì) 堰頂最大水頭=校核洪水位-堰頂高程=14.8m 設(shè)計(jì)堰上水頭Hd =(0.750.95),取Hd=13m 溢流面曲線采用WES曲線 Xn=KHdn-1y Hd： 定型設(shè)計(jì)水頭 K，n ：與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)（查手冊(cè)知k=2, n=1.85） Y=x1.85/(2140.85)堰頂點(diǎn)上游用三段圓弧連接，堰頂下游亦用曲線方程表示。詳見(jiàn)下圖：反孤段設(shè)計(jì)查水力學(xué)（下）P53 取=0.95， q=100m3/s(設(shè)計(jì)狀況下泄流量)To 總有效水頭Hco臨界水深（校核洪水位閘門(mén)全開(kāi)時(shí)反弧處水深）流速系數(shù)查表取0.9下游尾水位136.2m，故取挑坎高程136.2+12m=138mTo=238-111-25.9=101.1m試算得上hco=2.39m則反弧段半徑R（610）hco=20m 鼻坎挑角20o具體形狀見(jiàn)下圖20000 表2-3溢流壩設(shè)計(jì)工況下荷載計(jì)算成果荷載分項(xiàng)系數(shù)垂直力設(shè)計(jì)值（KN）水平力設(shè)計(jì)值(KN)對(duì)壩底中點(diǎn)力臂(M)力矩設(shè)計(jì)值(KN.m)名稱(chēng)符號(hào)垂直向下垂直向上水平向右水平向左.逆時(shí)針順時(shí)針自重W11.0648049317520W21.0156047.8774677.2W31.0139979.516.032243913.8W41.016718.441.75697993.2靜水壓力P11.078109.741.43231283P21.07867.652.39412262.2P31.0 2594.77.6719892.7揚(yáng)壓力u11.024796.7u21.211636.247.65554462.7u31.2 116906.1571893.5動(dòng)水壓力Px1.21288.924.431449.2Py1.25508.347.1259454.1合計(jì)185525.550702.478109.73883.64863439.53309857134823.174226.11553582.5 表2-4溢流壩段校核工況下荷載計(jì)算成果荷載分項(xiàng)系數(shù)垂直力設(shè)計(jì)值（KN）水平力設(shè)計(jì)值(KN)對(duì)壩底中點(diǎn)力臂(M)力矩設(shè)計(jì)值(KN.m)名稱(chēng)符號(hào)垂直向下垂直向上水平向右水平向左.逆時(shí)針順時(shí)針自重W11.0648049317520W21.0156047.8774677.2W31.0139979.516.032243913.8W41.016718.441.75697993.2靜水壓力P11.080320.941.783355807.2P21.08103.150.9412447.8P31.0 3114.9 8.4026164.9揚(yáng)壓力u11.027168.6u21.211615.247.65553463.3u31.2 116676.1571752.1動(dòng)水壓力Px1.21217.724.429711.9Py1.25203.941.70217002.6合計(jì)176484.952262.480320.94332.64896018.33104435.6124222.575988.31791582.72.2.3.3.1 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算2.2.3.3.2 壩趾抗壓承載能2.2.3.3.3 力極限狀態(tài)計(jì)算oS() R()o =1.1, =0.95， =1.8S()=( )(1+)=3305oS()= 3.45MR()=5.56 M故滿足要求。抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算oS()R() o =1.1，=0.95， =1.2S()= 76623.41 kNR()=+ =113441.53kNoS()= 80071.4630故滿足要求。2.2.2.4 校核洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算壩趾抗壓承載能力極限狀態(tài)計(jì)算oS() R()o =1.1, =0.85， =1.8R()=10MS()=( )(1+)oS()= 3.6MR()=5.56M故滿足要求?？够€(wěn)定驗(yàn)算oS()R()o =1.1，=0.95， =1.2oS()= 80346.68kN0滿足要求頂部采用橢圓曲線2.3壩內(nèi)構(gòu)造2.3.1壩頂結(jié)構(gòu)2.3.1.1非溢流壩壩頂寬12m，兩邊設(shè)1.5m的欄桿，路面中間高，兩邊低，呈圓拱狀，以便于排水，道路兩旁設(shè)排水管，具體布置見(jiàn)大圖。2.3.1.2溢流壩溢流壩段壩頂較非溢流壩段向上游伸出2.5m，故壩頂總寬為14.5m，壩上布置門(mén)機(jī)軌道，溢流堰上設(shè)置兩個(gè)閘門(mén)，上游側(cè)事故檢修閘門(mén)，堰頂布置工作閘門(mén)。閘墩寬度4m，故溢流壩段總長(zhǎng)76m，閘門(mén)門(mén)槽深1m寬2.5m。2.3.2壩體分縫2.3.2.1 縱縫溢流壩段和非溢流壩段縱縫間距均為30m，具體位置見(jiàn)正圖2.3.4壩內(nèi)廊道沿灌漿廊道向上，間隔30m布置一層廊道，共3層，每層縱向廊道布置向下游延伸的橫向廊道，并在下游再布置一條縱向貫穿廊道作為連接。非溢流壩段除底層廊道橫向不貫穿至下游外，其余橫向廊道均貫穿，非溢流壩段橫向廊道連接兩排縱向廊道。除灌漿廊道外，其余廊道尺寸寬1.5m，高2.5m，三層廊道從上到下呈垂線布置2.3.5壩基地基處理由于壩址處巖基抗?jié)B性較好，故防滲帷幕灌漿處理比較簡(jiǎn)單。左岸有斷層破碎帶貫穿整個(gè)山坡，故需進(jìn)行灌槳加固處理，除適當(dāng)國(guó)深表層砼塞外，仍需在較深的部位開(kāi)挖若干斜并和平洞，然后用砼回填密實(shí)，形成由砼斜塞和水平塞所組成的剛性支架，用以封閉該范圍內(nèi)的破碎填充物，限制其擠壓變形，減小地下水對(duì)破碎帶的有害作用。河床段及右岸靠近河床段了裂隙，采用砼梁和砼拱進(jìn)行加固，具體分法是將軟弱帶挖至一定深度后，回填砼以提高地基局部地區(qū)的承載力。第三章 水能規(guī)劃3.1水頭Hmax、Hmin、Hr選擇Nf=NT、Nf=9.81QHTf Nf發(fā)電機(jī)出力NT水輪機(jī)出力f發(fā)電機(jī)效率取97T水輪機(jī)效率Nf9.81Q(總 h上下游水頭差Nf9.81Q（hh）x總正常蓄水位下一臺(tái)機(jī)組滿發(fā)設(shè)計(jì)低水位下四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)設(shè)計(jì)洪水位下四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)校核洪水位下四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)Hmax=112.94m，Hmim65.53mX權(quán)重系數(shù)H各種可能出現(xiàn)的凈水頭計(jì)算得Hav=97.53m引水式電站Hr=Hav=97.53m3.2水輪機(jī)選型比較根據(jù)水頭工作范圍和設(shè)計(jì)水頭查資料選擇水輪機(jī)型,適合的有HL200 和HL180兩種型號(hào)，下面將對(duì)它們比較方案進(jìn)行選擇。3.2.1HL200水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇1、轉(zhuǎn)輪直徑D1查表水電站3-6得限制工況下單位流量QiM=950L/S=0.95m3/S效率m89.4，由此初步假定原型水輪機(jī)在此工況下的單位流量QiQin=0.95m3/S,假定效率93水輪機(jī)額定力Nr=4.251049544736.8kW設(shè)計(jì)水頭Hr=Hav=97.53m =2.26m取之相近而偏大的標(biāo)稱(chēng)直徑D12.5m2、轉(zhuǎn)速n計(jì)算HL200最優(yōu)工況下Mmax=90.7%,模型轉(zhuǎn)輪直徑D1M=0.46m則原型效率N=268.6r/min選用與之接近且偏大的同步轉(zhuǎn)速n=300r/min3.單位轉(zhuǎn)速n的修正值故單位轉(zhuǎn)速可不加修正，Qi也可不加修正最后求得 93.%，D12.5mn=300r/min4、工作范圍檢驗(yàn)在Hr,Nr條件下mm0.7848則水輪機(jī)最大引用流量Qmax=D1=47.75m3/s與特征水頭Hmax、Hmin、Hr相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為:70.57r/min92.65r/min75.94r/min5、吸出高度Hs計(jì)算設(shè)計(jì)工況下參數(shù) = 74.03 r/min =754L/s 氣蝕系數(shù) 0.102 0.018H水輪機(jī)安裝位置的海拔高程，初始計(jì)算取下游平均水位海拔H水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭計(jì)算得Hs1.82m-4m3.2.2HL180方案主要參數(shù)選擇1、轉(zhuǎn)輪直徑D1查表水電站得限制工況下單位流量QiM=860L/S=0.86模型效率m89.5%,初步假定91%轉(zhuǎn)輪直徑取與之相近且偏在標(biāo)稱(chēng)直徑D12.5 m2、轉(zhuǎn)速n計(jì)算最優(yōu)工況下n10M67 r/min假定n10n10M264.67r/minn=ni 取與之相近且偏大的同步轉(zhuǎn)速n300rmin3、效率修正及單位參數(shù)修正最優(yōu)工況效率修正值=94.3%-92%=2.3%.=1%，則1.3則max=Mmax+=92%+1.5%=93.3% =M+=89.5%+1.3%=90.8%(與上述假定相差不大)單位轉(zhuǎn)速修正1.7%-4m3.2.3HL200和HL180方案比較表31方案參數(shù)對(duì)照項(xiàng) 目HL200HL180模型參數(shù)推薦用水頭范圍（m）最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n10（r/min）最優(yōu)單位流量Q10（L/S）最高效率bMmax(%)氣蝕系數(shù)包含高效率區(qū)的多少901256880090.7%0.102少901256772092%0.079多原 型工作水頭（m）轉(zhuǎn)輪直徑D1（m）轉(zhuǎn)速n(r/min)最高效率額定出力Nr(kw)最大引用流量Qmax(m3/s)吸出高度（m）741212.5300 93.7%44736.848-1.82741212.5300 93.3%44736.849.20.115比較之后選擇機(jī)型HL1803.2.4 水輪機(jī)安裝高程ZsHSbo2ZS水輪機(jī)安裝高程設(shè)計(jì)水尾位，bo-導(dǎo)葉高度, bo =0.2D1=0.5mHs-吸出高度求得ZS115.2m第四章 水電站引水建筑物4.1引水隧整體布置4.1.1洞線布置（水平位置）根據(jù)洞線布置要求，隧洞進(jìn)口段設(shè)在坐標(biāo)（20679700，3176240）處洞線起始沿南北向正向延伸，至第一個(gè)拐彎處的坐標(biāo)為（20679700，3176500），至第二個(gè)拐彎處的坐標(biāo)為（20679680，3176580），至第三處的坐標(biāo)為（20679384，3177112），至第四處的坐標(biāo)為(20679366,3177204),隧洞反弧段半徑為150m,使洞線方向北偏東5度直至廠房。整條線路上所有節(jié)理，斷層破碎帶均與洞線以較大的角度相交，且壓力管道出口處地勢(shì)較陡，便于布置。4.1.2垂直方向1、隧洞進(jìn)口斷面為矩形，后漸變成圓形，再變?yōu)榫匦沃鏖l門(mén)段，直過(guò)閘門(mén)估后于由矩形漸變圓形，至壓力管道處再度漸變，隧洞段坡降0.5，至壓力管道后以45度角向下拐彎坐標(biāo)高程115.2m（發(fā)電水輪機(jī)安裝高程）水平布置直至廠房。4.2細(xì)部構(gòu)造4.2.1隧洞洞徑設(shè)計(jì)水位下四臺(tái)機(jī)滿發(fā)隧洞流量Q=196.8m3/S假定有壓隧洞中的經(jīng)濟(jì)流速v=4m/s,則隧洞直徑=7.92m4.2.2隧洞進(jìn)口段隧洞進(jìn)口頂部采用橢圓曲線連接，俯視或直線型喇叭口，內(nèi)部斷面為矩形，橢圓曲線方程為 a=(1.01.5)D取10m取4m中間設(shè)置縱梁，估算每片攔污柵寬度為5m4.2.3設(shè)兩個(gè)支墩寬2m，共計(jì)18個(gè)柵片，每個(gè)柵片6h=2.673.49m2柵條厚取10mm，間距12.5mm。具體見(jiàn)大圖。4.2.4閘門(mén)斷面尺寸2bh=248m2通氣孔面積根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式取通氣孔面積為1.6m24.2.5進(jìn)口高程計(jì)算（以死水位為準(zhǔn)）Nf=9.81AQHNf-發(fā)電機(jī)出力（額定）A總效率系數(shù)H死水位下凈水頭（四臺(tái)機(jī)滿發(fā)）求得Q（單機(jī)流量）66.40m3/sV=4Q/(bh)=4m/sV-閘門(mén)斷面流速6.27m,一般0.8d,故最終取6.34m.Scr閘門(mén)低于最低水位的臨界淹滅深度C經(jīng)驗(yàn)禾數(shù)取C0.55d-閘門(mén)孔口高度閘門(mén)底版高程H178m4.2.6隧洞漸變段4.2.7壓力管道設(shè)計(jì)管道內(nèi)徑估算6.2m.同理求得其它分岔管部分?jǐn)嗝?D1= =5.49m 取5.5m D2=4.6m 取4.6m D3= = 3.49m 取3.5mQmax-鋼管最大設(shè)計(jì)流量H設(shè)計(jì)水頭岔管采用卜型布置各分管內(nèi)徑均用經(jīng)濟(jì)直徑公式估算。估算壓力管道段全長(zhǎng)210m上游如需調(diào)壓室，則布置在最靠近廠房地面高程210m的地方4.2.8調(diào)壓室設(shè)計(jì)4.2.8.1根據(jù)近似準(zhǔn)則判斷是否要設(shè)調(diào)壓室廠房上游=5s24s；所以引水隧洞上必須設(shè)置調(diào)壓室。L壓力水道（包括螨殼及尾水管）長(zhǎng)度，m；g重力加速度，9.81；H設(shè)計(jì)水頭，m；T壓力水道的慣性時(shí)間常數(shù)，s。4.2.8.2計(jì)算托馬斷面-隧洞洞線總長(zhǎng)隧洞斷面面積此時(shí)水位取死水位，引水隧洞糙率取小糙率，鋼管采用大糙率死水位4臺(tái)機(jī)組滿發(fā)對(duì)應(yīng)的隧洞流量Q185.6m3/s hw0隧洞段水頭損失 hwmo壓力管道段水頭損失Hwo=hf+C2Rhf沿程水頭損失hw局部水頭損失隧洞段水頭損失Hwo= hwmo+ Hf=0.84+2.2=3.04m.壓力管道部分hwm =hwmo+hfm = 2.6+1.7=4.3mH1=Hmin-hwo-3hwmo =58.06m C-謝才系數(shù)水頭損失系數(shù)之和=360實(shí)際斷面F=1.067=3844.2.8.3調(diào)壓室選擇設(shè)計(jì) 1簡(jiǎn)單式調(diào)壓室由于簡(jiǎn)單式調(diào)壓室自上而下具有相同的斷面，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，在正常運(yùn)行時(shí)隧洞與調(diào)壓室的連接處水頭損失較大，當(dāng)流量變化時(shí)調(diào)壓室中水位波動(dòng)的幅度較大，衰減較慢，所需調(diào)壓室的容積較大，因此一般多用于低水頭電站。而本電站水頭達(dá)到了102.65m。所以不適用。 2、阻抗式將簡(jiǎn)單式調(diào)壓室的底部，用斷面較小的短管或孔口與隧洞和壓力管道連接起來(lái)，即為阻抗式調(diào)壓室，由于進(jìn)調(diào)壓室的水流在阻抗孔口處消耗了一部分的能量，所以水位波動(dòng)幅度減小了，衰減加快了，因而所需的調(diào)壓室的體積小于簡(jiǎn)單式，正常運(yùn)行時(shí)水頭損失小，但由于阻抗的存在，水錘波不能完全反射，隧洞中可能受到水錘的影響，所以此調(diào)壓室形式不適合本水電站。 3 差動(dòng)式調(diào)壓室 最低涌浪 死蓄水位 Q = 264.5 m/s , = 1921.2m n 取 0.014突增負(fù)荷小井面積 d = 7.7 m S