非自動調(diào)節(jié)渠道壓力前池布置計算書

1、非自動調(diào)節(jié)渠道壓力前池布置計算書1 設(shè)計依據(jù)及參考資料（1）設(shè)計依據(jù)：水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范（DL/T 50791997）、小型水力發(fā)電站設(shè)計規(guī)范（DL/T 50791997）（GB 500712002）、水電站進(jìn)水口設(shè)計規(guī)范（SD 30388）。（2）參考資料：水電站建筑物（王樹人 董毓新主編）、水電站（成都水力發(fā)電學(xué)校主編）2 設(shè)計基本資料機(jī)組臺數(shù) n1=2臺單機(jī)容量N=1600kW引水渠設(shè)計引用流量 Qp=16.200m/s單機(jī)引用流量Q設(shè)=16.200m/s引渠末端渠底高程1=1041.000m引渠末段渠底寬度b=3.500m引渠末段渠道邊坡m=0引渠末端渠道設(shè)計水深h=2.85

2、0m引渠末端渠道設(shè)計流速 v0=1.624m/s壓力鋼管根數(shù) n2=1根壓力鋼管內(nèi)徑D=2.000m進(jìn)水室隔墩厚度d=0.000m進(jìn)水室攔污柵的允許最大流速 v進(jìn)=0.900m/s堰頂與過境水流水面的高差h=0.100m側(cè)堰類型正堰的流量系數(shù) m0=0.4273 側(cè)堰布置及水力計算3.1 側(cè)堰堰頂高程的確定根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第4.5.3條的規(guī)定，側(cè)堰的堰頂高程應(yīng)高于設(shè)計流量下水電站正常運(yùn)行時的過境水流水面高程h(0.10.2m)，本工程取h0.100m過境水流水面高程2= 渠末渠底高程 + 渠道正常水深= 1043.850m側(cè)堰堰頂高程3= 2 + h= 1043.950m3.2

3、 側(cè)堰堰頂長度、堰上平均水頭的確定根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第A.0.3條，對于設(shè)一道側(cè)堰的布置，當(dāng)水電站在設(shè)計流量下正常運(yùn)行，側(cè)堰不溢水；當(dāng)水電站突然甩全部負(fù)荷待水流穩(wěn)定后全部流量從側(cè)堰溢出，為控制工況。此時，側(cè)堰下游引水渠道流量為零，側(cè)堰泄流能力按公式A3確定。（A3）流量系數(shù)mL宜?。?.90.95）m0，本工程取mL=0.9m0，即mL= 0.3843根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第4.5.3條，側(cè)堰的堰頂長度，堰上平均水頭，需經(jīng)計算比較確定。溢流堰長度與溢流堰頂水深有關(guān)，溢流水深過大，則單寬流量大，消能工程量大，但溢流水深小，則溢流堰長度就長，影響前池平面布置，所以在計算時兩

4、者應(yīng)統(tǒng)籌兼顧。根據(jù)上述原則，經(jīng)試算確定堰頂長度和堰上平均水頭。取H堰= 0.610m則L堰= 19.976m取L堰= 20.000m則H堰= 0.610m4 壓力前池各部分平面尺寸的擬定4.1 前池池身平面尺寸的擬定對于中小型電站進(jìn)水室長度L進(jìn)=35m，本工程取L進(jìn)= 5.000m單管的進(jìn)水室寬度b進(jìn)=1.8D= 3.600m取b進(jìn)= 5.000m進(jìn)水室寬度B進(jìn)=n2b進(jìn)+(n2-1)d= 5.000m取B進(jìn)= 5.000m前池池身寬度B前=1.5B進(jìn)= 7.500m取B前= 10.000m前池池身長度L前=3.0B前= 30.000m取L前= 30.000m5 壓力前池特征水位的擬定5.1

5、進(jìn)水室入口處的水深h進(jìn)（m）應(yīng)滿足下列條件：即:進(jìn)min= 3.600m5.2 前池正常水位Z正常：根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第7.0.4條，應(yīng)以設(shè)計流量下水電站正常運(yùn)行時的水位作為前池的正常水位。Z正常= 渠末渠底高程 + 渠道正常水深= 1043.850m5.3 前池最高水位Z最高：進(jìn)設(shè)進(jìn)進(jìn)vQhb進(jìn)進(jìn)設(shè)進(jìn)bvQh2/32 HgLmQLL=根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第7.0.5條，前池和引水渠道內(nèi)的最高水位，應(yīng)按照設(shè)計流量下正常運(yùn)行時，水電站突然甩全部負(fù)荷時的最高涌波水位確定。根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第D.0.5條，側(cè)堰作為控制泄流建筑物，對涌波起到控制作用，即對引水道

6、系統(tǒng)來說，控制工況是：電站甩滿負(fù)荷待水流穩(wěn)定后（涌波已消失），全部流量從側(cè)堰側(cè)堰溢出時，將恒定流時的堰上水頭乘以1.11.2的系數(shù)，把這時的水位定為最高涌波水位。即Z最高=堰頂高程3+1.2H堰Z最高= 1044.682m5.4 前池最低水位Z最低：根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第7.0.6條，前池最低水位可根據(jù)水電站運(yùn)行要求確定。一般前池最低水位為電站突然增加負(fù)荷前前池的起始水位Z0減去突然增荷時的最低涌波hmax。對于非自動調(diào)節(jié)渠道，起始水位Z0可取溢流堰頂高程3，最低涌波hmax按一臺機(jī)組運(yùn)行突增到兩臺機(jī)組即發(fā)電流量由8.1m3/s突然增加到16.2m3/s時的前池水位降落。引水渠道中

7、產(chǎn)生落波時，波的傳播速度c0和波高h(yuǎn)0可按一下兩式聯(lián)立求解：負(fù)荷變化前的流量Q0= 8.100m/s負(fù)荷變化后的流量Q= 16.200m/s下面試算求解波速c0、起始斷面波高h(yuǎn)0：假設(shè)h0= 0.700m波流量Q= 8.100m/sB0=b+2m(h-h0/2)= 3.500m負(fù)荷變化前的過水面積W0=Q0/v0= 4.988m則波速c0= 3.304m/s則起始斷面波高h(yuǎn)0= 0.700mhmax=Kh0=2h0= 1.400mZ最低= Z正常 - hmax= 1042.450m6 壓力前池各部位高程的擬定6.1 進(jìn)水室淹沒深度S的確定根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第6.1.9條規(guī)定，水電

8、站進(jìn)水口上緣淹沒于最低水位以下的深度，應(yīng)按SD303確定。淹沒深度按戈登公式確定：0000000231vWhBBgWcD+=000hBcQD=DdCVS =式中：C系數(shù)，對于對稱進(jìn)水口，C= 0.55d進(jìn)水口閘門高度，本工程d= 2.000mV進(jìn)水口閘門斷面流速，本工程V= 4.050m/s經(jīng)計算S= 3.150m6.2 進(jìn)水室底板高程的確定進(jìn)水室底板高程=最低水位-S-d= 1037.300m本工程取1037m。7 壓力前池結(jié)構(gòu)計算本前池基礎(chǔ)置于中厚層白云巖(T1a2-2)地基上，巖體堅硬完整，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，巖層平緩，傾角15，故本次設(shè)計只對邊墻抗滑穩(wěn)定進(jìn)行了以下兩種工況復(fù)核計算：工況1：電

9、站正常運(yùn)行，池內(nèi)水位為正常水位作用；工況2：電站從滿發(fā)突然甩全負(fù)荷，池內(nèi)水位為最高水位作用；計算時選取水深最大的E-E斷面。2.1 荷載計算（1）邊墻自重W材料容重= 23.5kN/m墻斷面面積S= 22.4m/m墻體自重W= 527kN/m（2）靜水壓力P工況水容重水深h靜水壓力P工況19.8kN/m5.850m168kN/m工況29.8kN/m6.682m219kN/m2.2 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K計算dCVS =計算公式：工況WPfK工況1527kN/m168kN/m0.51.571工況2527kN/m219kN/m0.51.204均滿足要求。8 工程量計算（1）土石方開挖樁號面積平均面積長

10、度體積091.2125.618.819236418.819160226.718.818426637.637293.4286.0524.5700862.137278.7278.529.5821691.637278.3294.8164717107.637311.3合計107.63727899.55土石比例按2:8土方開挖： 5580石方開挖： 22320（2）M7.5漿砌塊石樁號面積平均面積長度體積066.545.5518.81985718.81924.626.718.81850237.63728.828.824.5706PfWK =62.13728.828.829.585091.63728.828.816461107.63728.8合計107.6373544.8（3）C20混凝土樁號面積平均面積長度體積09.31