烏溪江水電站樞紐布置及岔管畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、烏溪江水電站樞紐布置及岔管畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目 錄目 錄1摘 要5Abstract5第一章 設(shè)計(jì)根本資料71.1 流域概況和地理位置71.1.1 水文條件71.1.2氣象條件81.1.3工程地質(zhì)91.1.4 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?01.2 設(shè)計(jì)資料101.2.1水能規(guī)劃101.2.2 擋水建筑物及泄水建筑物111.2.3 引水建筑物111.2.4 水電站建筑物111.2.5 專題111.3 設(shè)計(jì)任務(wù)111.3.1 樞紐布置、擋水及泄水建筑物111.3.2 水電站引水建筑物111.3.3 水電站廠房121.3.4 其他12第二章 水輪機(jī)132.1 水頭H、H、H選擇132.1.1 確實(shí)定132.1.2 確

2、實(shí)定132.1.3 確實(shí)定132.2 水輪機(jī)選型132.2.1 HL200型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇142.2.2 HL180型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇162.3 調(diào)速設(shè)備及油壓設(shè)備選擇182.3.1調(diào)速功計(jì)算182.3.2 接力器選擇192.3.3 調(diào)速器的選擇202.3.4 油壓裝置202.4 水輪機(jī)安裝高程202.5 水輪機(jī)蝸殼及尾水管202.6 水輪機(jī)進(jìn)水閥和起重設(shè)備22第三章 發(fā)電機(jī)233.1 主要尺寸233.2 水輪發(fā)電機(jī)重量23第四章 混凝土重力壩244.1 樞紐工程等級(jí)244.2 剖面設(shè)計(jì)244.2.1 根本剖面244.2.2 實(shí)用剖面254.3 穩(wěn)定與應(yīng)力校核274.4 混凝

3、土壩的材料與構(gòu)造294.3.1材料294.3.2構(gòu)造294.5 地基處理304.5.1開挖與清理304.5.2壩基帷幕灌漿304.5.3壩基排水設(shè)施30第五章 混凝土溢流壩315.1 溢流壩孔口尺寸確實(shí)定315.1.1 溢流壩下泄流量確實(shí)定315.1.2溢流孔口尺寸確定和布置315.1.3 堰頂高程確實(shí)定325.1.4閘門的選擇325.2 溢流壩剖面設(shè)計(jì)325.2.1 溢流面曲線335.3 溢流壩穩(wěn)定驗(yàn)算345.4 溢流壩的結(jié)構(gòu)布置345.5 消能與防沖355.5.1鼻坎的型式和尺寸355.5.2 挑射距離和沖刷坑深度的估算35第六章 引水建筑物366.1 引水隧洞整體布置366.1.1洞線布

4、置366.1.2垂直方向366.2 細(xì)部構(gòu)造366.2.1 隧洞洞徑366.2.2 閘門斷面尺寸366.2.3 攔污柵斷面366.3 調(diào)壓室376.3.1 調(diào)壓室功用376.3.2 設(shè)置調(diào)壓室的條件376.4 壓力管道設(shè)計(jì)386.4.1 管道內(nèi)徑估算386.4.2岔管處管道直徑確實(shí)定386.4.3托馬斷面396.5 調(diào)壓室設(shè)計(jì)比擬416.5.1 阻抗式調(diào)壓室416.5.2 差動(dòng)式調(diào)壓室43第七章 主廠房尺寸及布置497.1 主廠房長度確定497.1.1機(jī)組間距497.1.2 端機(jī)組段長度497.1.3 安裝間長度497.2 主廠房寬度確定497.3 主廠房主要高程確定507.3.1尾水管底板高

5、程507.3.2基巖開挖高程507.3.3水輪機(jī)層地面高程507.3.4主閥廊道地面高程507.3.5發(fā)電機(jī)層地面高程和安裝間地面高程507.3.6尾水平臺(tái)高程517.3.7吊車軌頂高程517.3.8廠房天花板高程和廠房頂部高程517.4 起重設(shè)備517.5 廠區(qū)布置52第八章 岔管538.1 材料538.2 水力計(jì)算538.2.1水力計(jì)算應(yīng)包括水頭損失計(jì)算和水錘計(jì)算,計(jì)算應(yīng)符合以下規(guī)定:538.2.2 水錘計(jì)算應(yīng)根據(jù)本電站及電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況確定計(jì)算工況。水錘壓力初步計(jì)算可按以下工況進(jìn)行:538.3 岔管548.3.1布置548.3.2 荷載和允許應(yīng)力548.3.3 抗外壓穩(wěn)定分析548.3

6、.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)558.3.5 構(gòu)造要求558.3.6 岔管結(jié)構(gòu)分析方法55摘 要 烏溪江水電站座落于浙江省烏溪江,湖南鎮(zhèn),屬于梯級(jí)開發(fā)電站,根據(jù)地形要求,其開發(fā)方式為有壓引水式。壩區(qū)地質(zhì)條件較好,主要建筑物(混凝土重力壩),泄水建筑物(混凝土溢流壩),引水建筑物(有壓引水遂洞、調(diào)壓室和壓力鋼管),河岸式地面廠房。 水庫設(shè)計(jì)洪水位237.5m,相應(yīng)的下泄流量5400m3/s;校核洪水位239.0m,相應(yīng)的下泄流量9700m3/s;設(shè)計(jì)蓄水位231.0m,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239.5m。壩底高程115.0m。最大壩高124.5m。上游壩坡坡度1

7、:0.1,下游壩坡坡度1:0.8,溢流壩堰頂高程221.81m。 引水遂洞進(jìn)口位于壩址上游凹口處,遂洞全長1138.8m。洞徑8m,調(diào)壓室位于廠房上游228.1m左右處,高程254.4m左右的山巒上,型式為差動(dòng)式。 廠房位于下游荻青位置。設(shè)計(jì)水頭94.6m,裝機(jī)容量4×4.2517萬kW,主廠房凈寬18.98m,凈長68.6m。水輪機(jī)安裝高程115.8m,發(fā)電機(jī)層高程126.455m,安裝場(chǎng)層高程129.455m。廠房附近布置開關(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)通過盤山公路連接,形成樞紐體系。 另外,本設(shè)計(jì)還對(duì)岔管體型設(shè)計(jì)及進(jìn)行了結(jié)構(gòu)計(jì)算。Abstract Th

8、e Wuxijiang hydropower station is located in HuNan Town in ZheJiang province ,which belongs to a chain of exploitation According to the demand of topographic form ,I choose diversion hydropower stationThe geology condition is good .The main construction conclude the water retaining structure the con

9、crete non ?over-fall dam ,the release works the concrete over?fall dam ,the diversion structure pressure seepage tunnel ,the surge-chamber ,and the surface power station The design water level is 237.5m ,its corresponding flow amount is 5400m3/s .The check level is 239.0m ,its corresponding flow is

10、9700m3/s .The regular water retaining level is 231.0m The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 239.5m ,and the base elevation is 115.0m ,The height of the dam is 124.5 m ,The upstream dam slope is 1:0.1 ,the downstream dam slop is 1:0.8 ,the spillway cr

11、est elevation is 221.81m The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1138.8 m ,the diametric of which is 8m .The surge-chamber is located at the mountain , which is about 221.81m from the work shop building and is type is differential motion.ar the works

12、hop building , there are switch station and the main transformer and so on This design is concluded branch pipe 關(guān)鍵詞:水利樞紐;擋水建筑物;泄水建筑物;穩(wěn)定;水輪機(jī);引水隧洞;調(diào)壓室;廠房;岔管。第一章 設(shè)計(jì)根本資料 1.1 流域概況和地理位置 烏溪江屬衢江支流,發(fā)源于閩、浙、贛三省交界的仙霞嶺,于衢縣樟樹潭附近流入衢江,全長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

13、源至黃壇口段,河床比降為1/1000,水能蘊(yùn)藏量豐富。 流域內(nèi)已建成二級(jí)水電站,第一級(jí)為湖南鎮(zhèn)水電站,壩址位于衢縣境內(nèi)烏溪江區(qū)山前巒處,壩址以上流域面積為2151平方公里。第二級(jí)為黃壇口水電站,壩址位于衢縣黃壇口公社。壩址以上流域面積為2328平方公里。1.1.1 水文條件 湖南鎮(zhèn)壩址斷面處多年平均徑流量為83.0m/s。實(shí)測(cè)最大洪峰流量為5440 m/s,(1954年),千年一遇洪水總量(4日)為11.0億立方米,洪峰流量為11300m/s。萬年一遇洪水(4日)總量為16.2億立方米,洪峰流量為16600m/s。保壩洪水總量為17.2億立方米,洪峰流量為22000m/s。表1-1 壩址斷面處

14、(山前巒)水位流量關(guān)系曲線流量(m/s)105010020050010002000水位(m)130.1132.6135.3137.6139.8141.8流量(m/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(m/s)1020406080100120流量(m/s)1401601802004007001000水位(m)119.45120.3121.971流量(m/s)15002000300040006000800010000,最高氣溫28。多年平均降雨為171

15、0mm ,雨量年內(nèi)分配極不均勻,4、5、6三個(gè)月屬梅雨季節(jié),降雨量占全年的50%左右。7、8、9月份會(huì)受臺(tái)風(fēng)過境影響,時(shí)有臺(tái)風(fēng)暴雨影響,其降雨量占全年的25%左右。 表1-3 水庫水位?面積、容積曲線 高程 (m) 水庫面積 (m) 總庫容 (m)1851 庫區(qū)多高山峽谷,平原極少。地層多為白堊紀(jì)流紋斑巖及凝灰?guī)r分布,柱狀節(jié)理及順坡向節(jié)理裂隙普遍,斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育,受水庫回水影響,可能有局部土滑、崩塌等情況,但范圍不會(huì)很大,因此庫區(qū)的岸坡穩(wěn)定問題是不嚴(yán)重的。唯壩前水庫左岸的梧桐口至壩址一段地形陡峭,順坡裂隙較為發(fā)育,經(jīng)調(diào)查有四處山坡因順坡裂隙切割,不夠穩(wěn)定,每處不穩(wěn)定巖體為23萬立方米,在水庫

16、蓄水過程中,裂隙中充填物受潮軟化,易崩塌、滑落,由于距壩趾較近,在施工過程中應(yīng)注意平安。 庫區(qū)未發(fā)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床,僅湖南鎮(zhèn)上游破石至山前巒一帶有30余個(gè)舊礦,經(jīng)地質(zhì)部華東地質(zhì)局浙西隊(duì)調(diào)查,認(rèn)為無經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 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)分析比擬,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,覆蓋層較薄,厚度一般在0.5m 以下,或大片基巖出露,河床局部厚約24m。巖石風(fēng)化普遍不深,大局部為新鮮流紋斑巖分布,局部全風(fēng)化巖層厚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)壩基開挖僅見數(shù)條擠壓破碎帶,產(chǎn)狀以西北和北西為主,大

17、都以高傾角發(fā)育,寬僅數(shù)厘米至數(shù)十厘米,規(guī)模及影響范圍均不大,壩址的主要工程地質(zhì)問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,一般在開挖深度范圍內(nèi),因此壩基和壩肩滲透極微,帷幕灌漿深度可在設(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,詳見壩址地質(zhì)剖面圖。 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

18、,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。1.1.4 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?本工程需要礫石約186萬立方米,砂67萬立方米。經(jīng)勘測(cè),砂的粒徑偏細(xì),礫石超粒徑的含量偏多,其他指標(biāo)均能滿足要求,但壩址附近幾個(gè)料場(chǎng)的貯量不能完全滿足設(shè)計(jì)要求。故缺乏的礫石用軋石解決,軋石料場(chǎng)選在大壩左岸距壩址0.812公里的范圍內(nèi)。缺乏的砂料用樓里村附近的幾個(gè)料場(chǎng)補(bǔ)充,距壩址2.53 公里。 壩址至衢縣的交通依靠公路,衢縣以遠(yuǎn)靠浙贛鐵路。1.2 設(shè)計(jì)資料 a .校核洪水位:239.0m,校核最

19、大洪水下泄流量9700m/s; b .設(shè)計(jì)洪水位:237.5m,設(shè)計(jì)洪水最大下泄流量5400m/s; c .設(shè)計(jì)蓄水位:231.0m; d .設(shè)計(jì)低水位:191.2m; e .裝機(jī)容量:17萬kW,即4×4.2517萬kW; f .機(jī)組機(jī)型:自選1.2.2 擋水建筑物及泄水建筑物 a.擋水建筑物: 混凝土重力壩 b.泄水建筑物: 混凝土溢流壩 c.其它 :無 1.2.3 引水建筑物 有壓引水 1.2.4 水電站建筑物 河岸式地面廠房 1.2.5 專題 岔管1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)1.3.1 樞紐布置、擋水及泄水建筑物 要求對(duì)整個(gè)水利樞紐進(jìn)行布置(包括擋水及泄水建筑物、引水建筑物、廠房、對(duì)外交

20、通、進(jìn)水口及開關(guān)站等,繪出樞紐平面布置圖) 要求根據(jù)現(xiàn)有資料設(shè)計(jì)擋水及泄水壩段的斷面型式,進(jìn)行必要的穩(wěn)定計(jì)算,繪出擋水及泄水壩的剖面圖。1.3.2 水電站引水建筑物 根據(jù)地形、地質(zhì)條件選頂引水隧洞的路線,并設(shè)計(jì)隧洞斷面的型式,繪出引水隧洞的布置圖(含進(jìn)水口)。 根據(jù)地形、地質(zhì)及水力計(jì)算,確定調(diào)壓室的位置、型式和尺寸并繪出調(diào)壓室剖面圖。1.3.3 水電站廠房 根據(jù)所選機(jī)型及水位計(jì)算條件,確定廠房的輪廓尺寸,并繪出發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層和蝸殼層的平面布置圖以及廠房的橫剖面圖。 對(duì)廠區(qū)進(jìn)行布置并繪出平面布置圖(包括開關(guān)站、主變場(chǎng)、廠房、尾水渠和對(duì)外交通等)1.3.4 其他 岔管設(shè)計(jì)(包括岔管體型設(shè)計(jì)及結(jié)

21、構(gòu)計(jì)算)第二章 水輪機(jī)2.1 水頭H、H、H選擇 根據(jù)N8.3QH繪NH曲線圖。2.1.1 確實(shí)定 a. 校核洪水位下最大下泄流量9700,查獲青水位流量關(guān)系曲線得下游水位129.5m,凈水頭H96%× b. 設(shè)計(jì)洪水位下最大下泄流量5400,查獲青水位流量關(guān)系得下游水位124.915m,凈水頭H96%×2.1.2 確實(shí)定2.1.3 確實(shí)定 加權(quán)平均水位94.6m 2.2 水輪機(jī)選型 根據(jù)該水電站的水頭工作范圍71.5109.97m,查?水電站?水輪機(jī)系列型譜表選擇適宜的水輪機(jī)型有HL200、HL180型兩種?，F(xiàn)將這兩種水輪機(jī)作為初選方案,分別求出其有關(guān)參數(shù),并進(jìn)行比擬分析

22、。2.2.1 HL200型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 轉(zhuǎn)輪直徑2.39 m 式中 - 水輪機(jī)額定出力,kW; - 水輪機(jī)限制工況下單位流量,; - 設(shè)計(jì)水頭,m; - 發(fā)電機(jī)效率,%。 選用與之接近而偏大的標(biāo)稱直徑2.5m。2.2.1.2轉(zhuǎn)速 n 查型譜表得最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速 式中n - 水輪機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min; - 原型最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速,r/min; - 加權(quán)平均水頭,m; - 標(biāo)稱直徑,m。 選用與之接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速n300r/min 。 查型譜表得最優(yōu)工況下模型最高效率,模型水輪機(jī)直徑,效率修正值 原型最高效率 效率修正值 (與上述假定相同) <3% 水輪機(jī)最大引用流量: 與特征

23、水頭相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速: 在HL200型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上畫出工作范圍。2.2.1.5 水輪機(jī)吸出高度Hs計(jì)算 由,0.863,在該型號(hào)水輪機(jī)模型綜合特性曲線中查得模型氣蝕系數(shù)0.105.根據(jù)設(shè)計(jì)水頭Hr94.6m查?水電站?圖2-26得氣蝕系數(shù)修正值0.018,下游平均水位查獲青水位流量關(guān)系曲線得?115.74m,故水輪機(jī)吸出高度Hs10-()H-1.764m。 式中-水輪機(jī)安裝位置的海拔高程,m; -氣蝕系數(shù); -氣蝕系數(shù)修正值; H?水輪機(jī)水頭,取為設(shè)計(jì)水頭,m。2.2.2 HL180型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇.2轉(zhuǎn)速 n 查型譜表得最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速 ,取n250r/min 查型

24、譜表得最優(yōu)工況下模型最高效率,模型水輪機(jī)直徑,效率修正值 原型最高效率 效率修正值 (與上述假定相同)<3% 單位轉(zhuǎn)速可不加修正,同時(shí),單位流量也可不加修正。 2.2.2.4工作范圍的檢驗(yàn)0.863 水輪機(jī)最大引用流量: 與特征水頭相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速: 在HL180型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上繪出工作范圍。2.2.2.5 水輪機(jī)吸出高度Hs 由,0.863,在該型號(hào)水輪機(jī)模型綜合特性曲線中查得模型氣蝕系數(shù)0.086.根據(jù)設(shè)計(jì)水頭Hr94.6m查?水電站?圖2-26得氣蝕系數(shù)修正值0.018,下游平均水位查獲青水位流量關(guān)系曲線得?115.74m,故水輪機(jī)吸出高度Hs10-()H10-(0.0

25、86+0.018)×表2-1 水輪機(jī)方案參數(shù)對(duì)照表序號(hào) 工程HL200HL1801模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)推薦使用的水頭范圍m90125901253最優(yōu)單位流量(L/s)8007204限制工況單位流量9508607原型水輪機(jī)參9轉(zhuǎn)速(r/min)30025012最大引用流量()52.465 根據(jù)水輪機(jī)方案參數(shù)對(duì)照表可看出,兩種不同機(jī)型方案在同樣水頭下滿足額定出力情況下,HL180型具有工作范圍好,氣蝕系數(shù)小,安裝高程高等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)選擇HL180型水輪機(jī)。 2.3 調(diào)速設(shè)備及油壓設(shè)備選擇 式中 ?最高水頭 ,m; Q?最大水頭下額定出力時(shí)的流量,; ?水輪機(jī)直徑,m。 屬于大型調(diào)速器,接力器調(diào)速柜和

26、油壓裝應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算和選擇2.3.2 接力器選擇2.3.2.1 接力器直徑計(jì)算 選額定油壓為2.5MPa,那么每個(gè)接力器直徑為 式中 ?標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉參數(shù),由,查得; ?最高水頭 ,m; -導(dǎo)葉相對(duì)高度。 由此,在?水電站機(jī)電設(shè)備?表4-4中選擇與之接近而偏大的的標(biāo)準(zhǔn)接力器。2.3.2.2 接力器最大行程 式中 ?水輪機(jī)導(dǎo)葉最大開度,mm。 式中 -原型和模型水輪機(jī)導(dǎo)葉軸心圓直徑; -原型和模型水輪機(jī)導(dǎo)葉數(shù)目; -模型水輪機(jī)導(dǎo)葉最大開度。 采用系數(shù)1.8,那么2.3.2.3 接力器容積計(jì)算 兩個(gè)接力器的總?cè)莘e 2.3.3 調(diào)速器的選擇 大型調(diào)速器的型號(hào)是以主配壓閥的直徑來表征的,主配壓閥的直徑

27、,導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間,管內(nèi)油流速,那么 選擇與之相鄰而偏大的DT-80氣液壓型調(diào)速器。2.3.4 油壓裝置 此處油壓裝置不考慮空放閥和進(jìn)水閥的用油,那么壓力油罐的容積 由此,在?水電站機(jī)電設(shè)備?表4-2種選那么與之相鄰而偏大的YZ-1.6別離式油壓裝置。2.4 水輪機(jī)安裝高程 一臺(tái)水輪機(jī)額定流量Q52.46m/s,查獲青水位流量關(guān)系曲線得設(shè)計(jì)尾水位?115.5m。 水輪機(jī)安裝高程Zs?+Hs+b/2115.783m,取為115.8m。 式中 ?-設(shè)計(jì)尾水位,m; Hs?水輪機(jī)安裝高程,m; b-導(dǎo)葉高度,m。2.5 水輪機(jī)蝸殼及尾水管 金屬蝸殼,斷面為圓形,座環(huán)蝶形邊切線與水平中心線夾角55,蝸殼包

28、角345。 通過任一斷面i的流量/360,斷面半徑 式中 ?蝸殼斷面流速 ,根據(jù)水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭查?水電站?圖2-8得v7.5m/s; -斷面半徑,m; ?蝸殼包角; ?相應(yīng)的最大流速,。 斷面中心距ar+,斷面外半徑Rr+2表2-2 渦殼計(jì)算表格從蝸殼鼻端至斷面i的包角(°)斷面半徑(m)斷面中心距m斷面外半徑m 尾水管尺寸確實(shí)定: 采用彎肘形尾水管: 單邊擴(kuò)散角8 尾水管水平長度L4.5D11.25m,尾水管高度h2.6D6.5m,h1.22D3.05m,頂板仰角15,B2.72D6.8m。由于下游布置副廠房,尾水管加長至15.55m。2.6 水輪機(jī)進(jìn)水閥和起重設(shè)備 采用蝴蝶閥,直

29、徑D,進(jìn)口斷面直徑D3.5m,D,選用蝴蝶閥直徑D。 最重吊運(yùn)部件重量162t,機(jī)組臺(tái)數(shù)4臺(tái),選用一臺(tái)雙小車橋式起重機(jī),名義起重量2×100t,跨度L第三章 發(fā)電機(jī) 由N42500kW和250r/min,套用?水電站機(jī)電設(shè)備?附表8,選擇SF42.5-24/520型發(fā)電機(jī)。3.1 主要尺寸 定子內(nèi)徑4600mm,定子鐵芯長度1820mm,定子鐵芯外徑5200mm,定子機(jī)座外徑,風(fēng)罩內(nèi)徑D2 8800mm,轉(zhuǎn)子外徑4572mm,下機(jī)架最大跨度,定子機(jī)座高度 2980mm,上機(jī)架高度1250mm,永磁機(jī)高度600mm,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540mm,下機(jī)架支承

30、面主主軸法蘭底面距離1105mm,轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度2550mm,發(fā)電機(jī)主軸高度6968mm,定子鐵芯水平中心線至法蘭盤底面距3180mm3.2 水輪發(fā)電機(jī)重量 水輪發(fā)電機(jī)的總重量 G318t,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量 G162t第四章 混凝土重力壩4.1 樞紐工程等級(jí) 水電站裝機(jī)容量17萬kW,水庫校核洪水位239.0m,查水庫水位容積關(guān)系曲線得水庫總庫容>,故工程規(guī)模為大(1)型,主要建筑物級(jí)別:1級(jí),次要建筑物:3級(jí),臨時(shí)建筑物:4級(jí)。4.2 剖面設(shè)計(jì) 重力壩剖面設(shè)計(jì)的任務(wù)在于選擇一個(gè)既滿足穩(wěn)定回去強(qiáng)度要求,又使體積最小和施工簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便的剖面。4.2.1 根本剖面 重力壩的根本剖面,一般指

31、在主要載荷作用下滿足壩基面穩(wěn)定和應(yīng)力控制條件的最小三角剖面。因此,根本剖面分析的任務(wù)是在滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定的要求下,根據(jù)給定的壩高求得一個(gè)最小的壩底寬度,也就是確定三角形的上下游坡度。為分析方便計(jì),沿壩軸線方向取單位長度的壩體進(jìn)行研究,其上下游面的水平投影長度分別為和。假定上游庫滿水位平三角形頂點(diǎn)水深為,下游無水。壩的載荷只考慮上游水平壓力、水重和壩體自重以及揚(yáng)壓力,在此情況下,討論及應(yīng)如何取值才能滿足平安和經(jīng)濟(jì)的要求。 按在主要荷載作用下剖面滿足壩基面穩(wěn)定和應(yīng)力控制條件確定壩底最小寬度。聯(lián)立求解B/H,B。 式中B?壩底寬度,m; H?根本剖面壩高,m; ?壩體材料容重,; ?水的容重,; ?揚(yáng)

32、壓力折減系數(shù),按標(biāo)準(zhǔn)壩基面取0.25; ?摩擦系數(shù),由資料可得本設(shè)計(jì)采用0.68; k ?根本組合平安系數(shù)。 其中H239-115124m,壩體材料容重r24kN/m,水容重r10kN/m,壩基摩擦系數(shù)f0.68,揚(yáng)壓力折減系數(shù)0.25,根本組合平安系數(shù)k1.0.4.2.2 實(shí)用剖面4.2.2.1 壩頂高程 山區(qū)峽谷受臺(tái)風(fēng)影響,取計(jì)算風(fēng)速V14m/s,有效吹程2000m,采用官廳水庫計(jì)算公式。 313 由于,h相當(dāng)于累積頻率5%的波高。查?水工建筑物?表2-12得h0.71m。波浪中心線高出計(jì)算靜水位h。平安超高查?水工建筑物?表4-5得h0.7m,故壩頂上游防浪墻頂應(yīng)超出水庫靜水位高度。 壩

33、頂上游防浪墻頂高程設(shè)計(jì)洪水位+ h0.71m,h,平安超高查得h,故壩頂上游防浪墻頂應(yīng)超出水庫靜水位高度。壩頂上游防浪墻頂高程校核洪水位+ 比擬上述兩種情況得壩頂防浪強(qiáng)頂高程為240.5m,防浪墻高度取1m,最后確定壩頂高程為239.5m,查壩軸線工程地質(zhì)剖面圖得可利用基巖最低點(diǎn)高程115m, 故最大壩高239.5-115124.5m。 其中壩頂上游防浪墻頂應(yīng)超出水庫靜水位高度 式中?累積頻率為1%波浪高度,m; ?波浪中心線高出靜水位的高度,m; , ,h 式中計(jì)算風(fēng)速,m/s; h -波高,m;D -風(fēng)區(qū)長度,m;L-平均波長,m;h-累積頻率1%的波高,m;H -壩前水深,m。4.2.2

34、.2壩頂寬度 壩頂寬度b(8%10%)H,且不宜小于3m,取10m。 由上可知,采用上游壩面上部鉛直、而下部呈傾斜,這樣可利用局部水重來增強(qiáng)壩的穩(wěn)定性。采用的折坡高程為175.0m,坡度為1:0.1,下游坡m0.8,壩底寬度B105.2m。 最終確定的剖面如以下圖所示:圖4-1 非溢流壩剖面4.3 穩(wěn)定與應(yīng)力校核 本設(shè)計(jì)采用定值平安系數(shù)法進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析,采用材料力學(xué)法進(jìn)行應(yīng)力分析。 混凝土重力壩及壩上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)水工建筑物的級(jí)別,采用不同的水工建筑物結(jié)構(gòu)平安級(jí)別,見下表。 表4-1水工建筑物結(jié)構(gòu)平安級(jí)別 水工建筑物級(jí)別 水工建筑物結(jié)構(gòu)平安級(jí)別 1 2、3 4、5 按照承載能力極限狀態(tài)作

35、用根本組合設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的根本作用一般包括:a1.壩體及其上永久設(shè)備自重;b1.靜水壓力;c1.相應(yīng)正常蓄水位或防洪高水位時(shí)的揚(yáng)壓力;d1.淤沙壓力;e1.相應(yīng)正常蓄水位或防洪高水位的重現(xiàn)期50年一遇風(fēng)速引起的浪壓力;f1.冰壓力(與浪壓力不并列);g1.相應(yīng)于防洪高水位時(shí)的動(dòng)水壓力。 偶然作用一般包括:b 根本組合1:正常蓄水位情況,作用包括a1,b1,c1,d1,e1 根本組合2:防洪高水位情況,作用包括a1,b1,c1,d1,e1,f1 偶然組合1:校核洪水位情況,作用包括a1,d1,a2,b2,c2,d2 偶然組合2:地震情況,作用包括a1,b1,c1,d1,e1,e2 抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)

36、:k 式中作用于滑動(dòng)面以上的力在鉛直方向投影的代數(shù)和; 作用于滑動(dòng)面以上的力在水平方向投影的代數(shù)和; U -作用于滑動(dòng)面上的揚(yáng)壓力; f -滑動(dòng)面上的抗剪摩擦系數(shù); K -抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。表4-2 抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)K荷載組合1級(jí)壩2級(jí)壩3級(jí)壩 假定任一水平截面上的垂直應(yīng)力呈直線分布,采用材料力學(xué)偏心受壓公式計(jì)算。 式中作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力總和; 作用于計(jì)算截面以上全部荷載對(duì)截面形心的力矩總和; B - - 計(jì)算截面沿上下游方向的寬度。4.4 混凝土壩的材料與構(gòu)造 采用的混凝土編號(hào)為 采用實(shí)體結(jié)構(gòu),頂面按路面設(shè)計(jì),在壩頂上布置排水系統(tǒng)和照明設(shè)備,壩頂寬10m,壩頂高程為239.

37、5m。 橫縫將壩體沿壩軸線方向分成假設(shè)干壩段,其縫面常為平面,不設(shè)鍵槽,不進(jìn)行灌漿,使各壩段獨(dú)立工作?？p的寬度取1cm,橫縫間距為20m,橫縫止水用兩道金屬止水片(紫銅片或不銹鋼片)和一道防滲瀝青井。 縱縫是為了適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減小施工期溫度應(yīng)力而設(shè)置的臨時(shí)縫,本設(shè)計(jì)采用兩條垂直縱縫,間距30m。 為了加強(qiáng)壩體的整體性,縫面設(shè)置鍵槽,槽的短邊和長邊大致與第一及第二主應(yīng)力相交,使槽面根本承受正壓力。且鍵與槽互相咬合,可提高縱縫的抗剪強(qiáng)度。 為進(jìn)行帷幕灌漿,集中與排除壩體和壩基滲水,安裝觀測(cè)設(shè)備以及監(jiān)視壩體運(yùn)行情況等,設(shè)置縱向排水檢查廊道和橫向檢查廊道,每隔30m高差設(shè)置一層,廊道寬2.5m

38、,高3m,根底橫向和縱向排水廊道,寬2m,高2.5m。4.5 地基處理 左岸有斷層破碎帶貫穿整個(gè)山坡,故需進(jìn)行灌漿加固處理,除適當(dāng)國深表層砼塞外,仍需在較深的部位開挖假設(shè)干斜井和平洞,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。 在靠近上游壩基設(shè)一排或幾排鉆孔,利用高壓灌漿填塞基巖內(nèi)的裂縫和孔隙等滲水通道,在基巖中形成一道相對(duì)密實(shí)的阻水帷幕。以降低壩基的滲透壓力,減少滲透流量,防止壩基

39、內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌,即防止基巖裂縫中的充填物被帶走或溶濾。 根底灌漿廊道下游側(cè)設(shè)主排水孔,孔距3m,孔徑15cm。第五章 混凝土溢流壩5.1 溢流壩孔口尺寸確實(shí)定5.1.1 溢流壩下泄流量確實(shí)定 通過溢流壩頂?shù)南滦沽髁繛? 式中 通過樞紐下泄流量,m; ?經(jīng)由水電站、泄水孔及其他建筑物的下泄流量,m; ?平安系數(shù),正常運(yùn)用時(shí)取0.750.9,校核情況取為1.0。 單寬流量50100 m,分別計(jì)算設(shè)計(jì)和校核情況下孔口寬度。表5-1 孔口凈寬計(jì)算計(jì)算情況流量Q(m)單寬流量q(m)孔口凈寬B(m) 溢流壩孔口寬度取60m,每孔寬度10m,孔數(shù)n6,初擬閘墩厚度為3m,那么溢流壩總長度Lnb+(n

40、-1)d60+1575m 式中 ?溢流段總寬度,m; n?孔數(shù); b?每孔凈寬,m; ?閘墩寬度,m。5.1.3 堰頂高程確實(shí)定 由qm計(jì)算堰頂水頭,計(jì)算水位減去相應(yīng)堰上水頭即為堰頂高程。 式中 m?流量系數(shù); ?重力加速度,m; ?壩頂溢流的堰頂水頭,m。表5-2 堰頂高程計(jì)算計(jì)算情況流量(m)流量系數(shù)孔口凈寬(m)堰頂水頭(m)堰頂高程(m)設(shè)計(jì)情況5248.4 取堰頂高程221.81m。 選擇平面閘門,閘孔凈寬10m,閘門尺寸為11m×10m。 工作閘門布置在溢流堰頂點(diǎn),以減少閘門高度。為了防止閘門局部開啟時(shí)水舌脫離壩面而產(chǎn)生真空,將閘門布置在堰頂偏下游一些,以壓低水舌使其貼壩

41、面下泄。檢修閘門位于工作閘門之前,為便于檢修,兩者之間留有13m的凈寬,本設(shè)計(jì)取凈寬2m。5.2 溢流壩剖面設(shè)計(jì)5.2.1 溢流面曲線5.2.1.1 溢流前沿5.2.1.2 溢流段:(溢流面曲線采用WES曲線) 式中 ?定型設(shè)計(jì)水頭,m; k、n ?與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)。5.2.1.3 直線段5.2.1.4 反弧段設(shè)計(jì) 流速系數(shù) 式中P?上游堰高,m;堰頂水頭,m。 鼻坎出流斷面平均流速V式中上游水位至鼻坎高差,m 該斷面水深h,反弧半徑R(610)h 經(jīng)比擬,反弧半徑選用R25m圖5?1 溢流重力壩剖面圖5.3 溢流壩穩(wěn)定驗(yàn)算 溢流壩斷面的穩(wěn)定校核:1 根本組合:(上游為正常蓄水位,下游水位為0)壩體混凝土與基巖接觸面的抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài): 滿足要求。偶然組合:(上游水位為校核水位,即240.0m,下游水位由下瀉流量,對(duì)應(yīng)山前巒的水位流量關(guān)系曲線可得下游水位136-11020m)壩體混凝土與基巖接觸面的抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài): 滿足要求。5.4 溢流壩的結(jié)構(gòu)布置 邊墩、導(dǎo)水墻均取1.5m,根據(jù)地基情況完整性較好,縱縫選擇在閘室中間分縫。5.5 消能與防沖 鼻坎采用平順連續(xù)式,高程比下游水位高出兩米,即坎頂高程為138.4m.5.5.2 挑射距