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（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。m（千年一遇），相應(yīng)的下泄流量m3/s；校核洪水位m（萬年一遇），相應(yīng)的下泄流量m3/s；正常擋水位本設(shè)計確定壩址位于山前巒附近，非溢流壩壩頂高程24m。壩底高程115m。最大壩高1m。上游壩坡為折坡，折坡度1：0.1，下游壩坡坡度1：0.763，溢流壩堰頂高程引水遂洞進口位于壩址上游凹口處，遂洞全長L=1m。洞徑D=10.0m，調(diào)壓室位于廠房上游228右處，高程251廠房位于下游荻青位置。設(shè)計水頭m，裝機容量3×kw=萬kw，主廠房凈寬m，總長m。水輪機安裝高程124.35m，發(fā)電機層與裝配場層同高，其高程為另外，本設(shè)計還專門對調(diào)壓室進行水利計算和結(jié)構(gòu)計算。由此可見，本設(shè)計是合理可行的AbstractTheWuxijianghydropowerstationislocatedinHuNanTowninZheJiangprovince,whichbelongstoachainofexploitation.Accordingtothedemandoftopographicform,Ichoosediversionhydropowerstation.Thegeologyconditionisgood.Themainconstructionconcludethewaterretainingstructure(theconcretenon–over-falldam),thereleaseworks(theconcreteover–falldam),thediversionstructure(pressureseepagetunnel,thesurge-chamber),andthesurfacepowerstation.Thedesignwaterlevelism,itscorrespondingflowamountis5400m3/s.Thechecklevelis239.0m,itscorrespondingflowis9700mThedamsiteisneartheformersaddle.Thecrestelevationofthenon-over-falldamism,andthebaseelevationis115.0m,Themaxheightofthedamism,,thespillwaycrestelevationismTheinduceroftheseepagetunnelislocatedattherecessplace,Thelengthoftunnelism,thediametricofwhichis8m.Thesurge-chamberislocatedatthemountain,whichisaboutmfromtheworkshopbuildingandistypeisTheworkshopbuildingislocatedatdownstream,thedesignleveloftheturbineism,theequippedcapacitoris17×104kW,thecleanwidthism,itswholelengthism.Thefixleveloftheturbineism,andtheheightofdynamois12m.Neartheworkshopbuilding,thereareswitchstationandthemaintransformerandsoon.addition,thedesignofthesurgetankdevotedtothecalculationofwaterandstructuralcalculations.

Itcanbeseenthatthedesignisreasonableandfeasible目錄TOC\h\z\t"？標(biāo)題（章）,1,？標(biāo)題1.1,1,？標(biāo)題1.1.1,1,？標(biāo)題1.1.1.1,1"摘要 １Abstract １目錄 ３第一章設(shè)計基本資料 ７地理位置 ７水文氣象 ７水文條件 ７氣象條件 ８工程地質(zhì) ８交通狀況 ９控制數(shù)據(jù) ９第二章樞紐布置、擋水及泄水建筑物 ９樞紐布置 ９樞紐布置形式 ９壩軸線選擇 ９擋泄水建筑物 １０壩頂高程確定 １０擋水建筑物 １１基本剖面 １１實用剖面 １３穩(wěn)定及應(yīng)力 １３設(shè)計洪水位 １４壩底斷面 １５折坡面校核 １７校核洪水位 １８2..4泄水建筑物 ２０堰頂高程 ２０溢流壩實用剖面設(shè)計 ２２應(yīng)力及穩(wěn)定 ２４設(shè)計洪水位 ２４校核洪水位 ２６壩內(nèi)構(gòu)造 ２８壩頂結(jié)構(gòu) ２８非溢流壩 ２８溢流壩 ２９壩體分縫 ２９給縫 ２９地基處理 ２９溢流壩消能防沖 ２９第三章水能規(guī)劃 ３１特征水頭的選擇 ３１水輪機選型比較 ３１方案 ３２方案 ３３方案比較 ３４水輪機安裝高程 ３４蝸殼尺寸計算 ３５尾水管尺寸計算 ３５調(diào)速系統(tǒng) ３６第四章水電站引水建筑物 ３８隧洞整體布置 ３８水平方向 ３８垂直方向 ３８細部構(gòu)造 ３８隧洞洞徑 ３８4隧洞進口段 ３８攔污柵 ３９閘門斷面尺寸 ４０進口高程計算 ４０壓力管道設(shè)計 ４１第五章發(fā)電機 ４１第六章主廠房尺寸及布置 ４３主廠房長度確定 ４３長度 ４４裝配場長度 ４４主廠房長度L0 ４４寬度 ４４各層高程確定 ４５發(fā)電機定子安裝高程 ４５發(fā)電機層樓板高程 ４５裝配場層高程 ４５軌道面高程 ４５廠房頂高程 ４５起重設(shè)備 ４６廠區(qū)布置 ４６第七章專題部分——調(diào)壓室 ４７調(diào)壓室功用 ４７托馬斷面計算 ４７涌浪計算 ５０簡單式調(diào)壓室 ５０阻抗式調(diào)壓室 ５１7.2.3.差動式調(diào)壓室 ５１結(jié)構(gòu)設(shè)計 ５３應(yīng)力計算 ５３配筋 ５６參考文獻 ５７結(jié)語 ５９第一章設(shè)計基本資料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，水能蘊藏量豐富。水文條件湖南鎮(zhèn)壩址斷面處多年平均徑流量為/s。表1-1壩址斷面處山前巒水位～流量關(guān)系曲線水位（m）流量（m3/s）105010020050010002000水位（m）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）115116流量（m3/s）1020406080100120水位（m）流量（m3/s）1401601802004007001000水位（m）5流量（m3/s）15002000300040006000800010000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℃，月平均最低氣溫℃，最高氣溫28℃；7、8、9本工程曾就獲青、項家、山前巒三個壩址進行地質(zhì)勘測工作，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，兩岸地形對稱，覆蓋層較薄，厚度一般在以下，或大片基巖出露，河床部分厚約2～4m。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2～12m，壩址地質(zhì)構(gòu)造條件一般較簡單，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)問題為左岸順坡裂隙、發(fā)育，差不多普及整個山坡，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11～26m，右岸15～34m。巖石透水性小，相對抗水層（條件吸水量/dm）埋深不大，一般在開挖深度范圍內(nèi)，故壩基和壩肩滲透極微，帷幕灌獎深度可在設(shè)計時根據(jù)揚壓力對大壩的影響考慮選用。壩址的可利用基巖的埋置深度，在岸10～12m，右岸6～9m，河中6～8m，壩體與壩基巖石的摩擦系數(shù)采用。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～0.8m，兩岸巖石完好。本區(qū)地震烈度小于6度。壩址至衢縣的交通依靠公路，衢縣以遠靠浙贛鐵路。a.校核洪水位：m，校核最大洪水下泄流量m3/sb.設(shè)計洪水位：m，設(shè)計洪水最大下泄流量48c.設(shè)計蓄水位：md.設(shè)計低水位：me.裝機容量：3×kw第二章樞紐布置、擋水及泄水建筑物樞紐布置形式因壩址附近河道蜿蜒曲折，多年平均徑流量3/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150m處有天然凹口，在此布置引水隧洞進水口。下游獲青處布置地面廠房，開關(guān)站等建筑物，具體位置見樞紐布置圖。壩軸線選擇根據(jù)已知資料，山前巒壩址地形圖，選擇兩條壩軸線。a線沿東西向與河道垂直，縱坐標(biāo)76341，b線也沿東西向，縱坐標(biāo)76370。a線總長462m，穿過左岸部分裂隙；b線總長470m，避開左岸裂隙。由于壩軸線較短，穿過裂隙不多可作地基處理故選擇a線方案。壩頂高程確定根據(jù)水電站裝機萬kw，水庫總庫容×108m3，取工程規(guī)模為大（1）型，主要建筑物級別：1級，次要建筑物：2壩頂超出靜水位高度△h△h=2hl+ho+hc(2-1)2hl～累計頻率為1%的波浪涌高（m）ho～波浪中線高出靜水位高度（m）hc～取決于壩的級別和計算情況的安全超高（m）根據(jù)查資料，采用計算風(fēng)速V0=/s.在樞紐布置圖上量得吹程D=575m采用官廳水庫公式：=(2-2)故Lm=4.75m，Lm為平均波高由(2-3)得Tms又由(2-4)得hm=m所以×10-3，查表（2-12）得hm/H=2.4，所以h1×0.154=mhz=×m(2-5)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=，特殊組合hc=設(shè)計洪水位+△h設(shè)=×2+0.09+0.壩頂高程=Hmax校核水位+△h校=×取壩頂高程為24m查壩軸線工程地質(zhì)剖面圖，得出可利用基巖最低點高程115.0m，由此知大壩實際高度為242.20-115擋水建筑物.1基本剖面由于電站形式為引水式，故壩上右側(cè)無有壓進水口，上游壩坡坡度不受限制，同時用應(yīng)力條件和穩(wěn)定條件公式確定壩底的最小寬度，如（如圖2-1）所示：（圖2-1）B/H=(2-6)聯(lián)立B=(2-7)B壩底寬度;H～實際壩高（基本剖面H=-115.0=12m）;～壩體材料容重，；～水的容重，；α～揚壓力折減系數(shù),按規(guī)范壩基面取0.25；k～基本組合安全系數(shù);計算得：入=0，B=mn=0～0.2,下游坡～0.85,壩頂寬約為壩高的～，故取，m=0.763B/H滿足要求，此時B=m詳見（圖2-2）（圖2-2）.2實用剖面壩頂寬度=8%～10%H=10m，灌漿廊道距壩底6m，廊道寬×高=2.3穩(wěn)定及應(yīng)力本設(shè)計采用定值安全系數(shù)法進行抗滑穩(wěn)定分析，采用材料力學(xué)法進行應(yīng)力分析。混凝土重力壩及壩上結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)水工建筑物的級別，采用不同的水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別，見下表。表2-1水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別水工建筑物級別水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別1Ⅰ2、3Ⅱ4、5Ⅲ按照承載能力極限狀態(tài)作用基本組合設(shè)計時應(yīng)考慮的基本作用一般包括：1.壩體及其上永久設(shè)備自重2.靜水壓力3.相應(yīng)正常蓄水位或防洪高水位時的揚壓力4.淤沙壓力5.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6.冰壓力（與浪壓力不并列）7.相應(yīng)于防洪高水位時的動水壓力偶然作用一般包括：9相應(yīng)于校核洪水位時的揚壓力1.地震作用基本組合1:正常蓄水位情況，作用包括1，2，3，4，5基本組合2:防洪高水位情況，作用包括1，2，3，4，5，7偶然組合1:校核洪水位情況，作用包括1，4，8，9，10，11偶然組合2:地震情況，作用包括1，2，3，4，5，12抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：k=作用于滑動面以上的力在鉛直方向投影的代數(shù)和作用于滑動面以上的力在水平方向投影的代數(shù)和U--作用于滑動面上的揚壓力f--滑動面上的抗剪摩擦系數(shù)K--抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)表4-2抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K荷載組合1級壩2級壩3級壩基本組合特殊組合1特殊組合2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)偏心受壓公式計算。作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力總和作用于計算截面以上全部荷載對截面形心的力矩總和B--計算截面沿上下游方向的寬度設(shè)計洪水位計算簡圖.1.1壩底斷面自重GG1××40×1=1880KN方向鉛直向下力臂b1=m力矩M1=G1×b1=1880×46.64=87683KN·m方向逆時針G2=10××1×23.5=29892KN方向鉛直向下力臂b2=m力矩M2=G2×b2=29892×40.13=1204946.52KN·m方向逆時針G3×9.81【（98.61-14）×（98.61-14）/0.763】=11024.45KN方向鉛直向下力臂b3=m力矩M3=G3×b3KN·m方向逆時針b水平靜水壓力PP1××[(98.61-14)2KN方向水平向右力臂b1=m力矩M1=P1×b1=KN×m=KN·m方向順時針P×KN方向水平向右力臂b2=m力矩M2=P2×bKN×mKN·m方向順時針c．可利用水重WW1=4××（239-155）=3296.16KN方向鉛直向下力臂b1=m力矩M1=W1×b1=3296.16KN×47.31mKN·m××(155-115)=784.80KN方向鉛直向下力臂b2=m力矩M2=W2×b2=KN·m方向逆時針××(132.4-115)2/0.763=1946.31KN方向鉛直向下力臂b3=m力矩M3=W3×bKN·m方向順時針d.揚壓力U×(132.4-115)×9.81=16832.4KN方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0×（127.2-17.4）×(98.61-11)××力臂b2=m力矩M2=U2×bKN·m方向順時針××11×(127.2-17.4)=2369.70KN方向鉛直向上力臂b3=m力矩M3=U3×b3=103816.71KN方向鉛直向上U4=4739.41力臂b4=m力矩MKN·m方向順時針浮托力系數(shù)1.0，滲透力系數(shù)1.1，靜水壓力系數(shù)1.0，水工建筑物安全級別為Ⅰ級，故結(jié)構(gòu)重要系數(shù)γKN·mKN=（75419.28-1485.04）KN=KN/m2=KN/m2所以滿足應(yīng)力要求！K==1.14＞1.1滿足抗滑穩(wěn)定要求！.1.2折坡面校核折坡面計算簡圖a.自重GG1=10××(242.2-155)=20492KN方向鉛直向下力臂b1=6m力矩M1=KN·m方向逆時針G2××2KN方向鉛直向下力臂b2=m力矩M2KN·m方向逆時針b水平靜水壓力PP××(242.2-155)2KN方向水平向右力臂b=28m力矩M=P×bKN·m方向順時針C．揚壓力UU1××KN方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0U2KN方向鉛直向上力臂b2=m力矩M2=U2×b2KN·m方向順時針U3KN方向鉛直向上力臂b3=m力矩M3=KN·m方向順時針U4KN力臂b4=m力矩M4KN·m方向順時針εKN·mεKN=KN/m2KN/m2折坡面足應(yīng)力要求校核洪水位計算簡圖a．重G(同設(shè)計水位)b．水平靜水壓力PP1KN方向水平向右力臂b1=m矩M1KN·m方向順時針P2KN方向水平向右力臂b2=m力矩M2KN·m方向順時針W1=3366.92KN方向鉛直向下力臂b1=m力矩M1KN·m方向逆時針W2=784.8KN方向鉛直向下力臂b2=m力矩M2KN·m方向逆時針W3=5141.7656KN方向鉛直向下力臂b3=m力矩M3KN·m方向順時針d.揚壓力UU1KN方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0U2KN方向鉛直向上力臂b2=m力矩M2=KN·m方向順時針U3KN方向鉛直向上力臂b3=m力矩M3=KN方向鉛直向上U4KN方向鉛直向上B4=m力矩M4KN·m方向順時針KN·mKNKN==KN/m2KN/m2所以滿足應(yīng)力要求！K==1.028＞0.95，所以滿足抗滑穩(wěn)定要求！2..4泄水建筑物2.堰頂高程已知設(shè)計洪水位為m時，對應(yīng)的下泄流量為4800m3/s,由于壩基巖較好，取校核狀況下的單寬流量q=70m3/s·m，校核時發(fā)電用水流量Q0=180(2-8)Q—過溢流前緣的泄流量（m3/s）;Qs—通過樞紐下泄的總流量（m3/s）;Q0——通過泄水孔，水電站發(fā)電，及其其它建筑物下泄的流量（m3/s）;α—;×180=4620m3/故溢流前緣凈寬L0=Q/q=4620/70=66m，取5孔，每孔凈寬b=14m，閘墩厚度取d=m，則溢流前緣總寬L=L0+（n-1）d=70+2×計算堰上水頭（校核狀況Q下）(2-9)其中：σ—淹沒系數(shù)，取1.0計算；ε—側(cè)收縮系數(shù)，ε=0.90到0.95之間，取0.90計算；m—流量系數(shù)，設(shè)計水頭下取m=0.5計算；B0—溢流前緣凈寬，（m）則=【7022×2×2×2×9.81）】1/3=m所以堰頂高程為239.0-10.34=m，239.00-228.66+閘門安全超高（1到2m）=m，取閘門高為m2.4.2溢流壩實用剖面設(shè)計設(shè)計堰上水頭 Hd=m.本次設(shè)計溢流面采用WES曲線，已知WES曲線方程為xn=KHdn-1yHd—定型設(shè)計水頭K．n—與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)（查手冊知k=2.0）L1:x=2Hdy(2-10)L2:(2-11)L3:(2-12)把L1定在原點O（即從溢流壩頂開始作WES曲線，分別對曲線L1L2關(guān)于x求導(dǎo)得：L1：y×x(2-15)L2:y＇=1/0.763(2-16)由于兩直線扎起A點相切，故有：×x=1/0.763，解得：x=17.24，yAD=m，CA=m上游反弧段為三段圓?。篟1Hd×11.50=m,.a=mR2Hd×11.50=m，bHd=m考慮到倒懸部分不容易安裝模板，施工也不方便，故把反弧段向下游平移。如下圖所示下游反弧段設(shè)計(2-17)其中：To－總有效水頭（m）;hco－臨界水深（m）;ψ－流速系數(shù)；To=240.8-136.4=m試算得：hco=m，反弧段半徑R=（6-10）hco=(9.6-16)m,取R=16m，校核情況下游尾水位為m，從安全角度考慮，如果下游水淹沒壩頂，水流的挑射將受到影響，故挑流坎坎頂應(yīng)高于下游最高尾水位1-2m，取1m，則坎頂高程為m，挑射角α一般取150-300，為較好的挑射水流，采用較大挑射角，本設(shè)計采用α=300，作圖后可知，反弧段與直線相切點高程為m，反弧段最低點高程為m，AB=m，GF=m,GE=m,EF=m.故溢流壩壩2.應(yīng)力及穩(wěn)定2..1設(shè)計洪水位a自重自重GKN方向鉛直向下力臂b=m力矩MKN·m方向逆時針b揚壓力UU1KN方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0U2KN方向鉛直向上力臂b2=m力矩M2=KN·m方向順時針U3=KN方向鉛直向上力臂b3=m力矩M3=KN·m方向順時針U4=KN方向鉛直向上力臂b4=m力矩M4=KN·m方向順時針c水平靜水壓力PP1KN方向水平向右力臂b1=m力矩M1KN·m方向順時針P2=KN方向水平向右力臂b2=m力矩M2KN·m方向順時針P3KN方向水平向左力臂b3=m力矩M3KN·m方向逆時針d利用水重WW1=2890.42KN方向鉛直向下力臂b1=m力矩M1KN·m方向逆時針W2=784.8KN方向鉛直向下力臂b2=m力矩MKN·m方向逆時針KN·mKNKN==KN/m2==1KN/m2滿足應(yīng)力要求！K==1.34309＞1.1，滿足抗滑穩(wěn)定要求！2..2校核洪水位a自重G同設(shè)計情況下）b揚壓力UU1KN方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0U2KN方向鉛直向上力臂b2=m力矩M2KN·m方向順時針U3KN方向鉛直向上力臂b3=m力矩M3=KN·m方向順時針U4KN方向鉛直向上力臂b4=m力矩M4KN·m方向順時針c水平靜水壓力PP1=13536.16KN方向水平向右力臂b1=m力矩M1=769259..97KN·m方向順時針P2KN方向水平向右力臂b2=m力矩M2KN·m方向順時針P3KN方向水平向左力臂b3=m力矩M3KN·m方向逆時針d利用水重WW1=2890.42KN方向鉛直向下力臂b1=m力矩M1KN·m方向逆時針W2=784.8KN方向鉛直向下力臂b2=m力矩M2=KN·m方向逆時針εKN·mεKNεKN=KN/m2KN/m2所以滿足應(yīng)力要求！K==1.436338＞1.05所以滿足抗滑穩(wěn)定要求！2.5壩內(nèi)構(gòu)造2.5.1壩頂結(jié)構(gòu)2.5.1.1非溢流壩壩頂寬10m，兩邊設(shè)m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，具體布置見大圖。2.5.1.2溢流壩溢流壩段壩上布置門機軌道，溢流堰上設(shè)置兩個閘門，上游側(cè)事故檢修閘門，堰頂布置工作閘門。閘墩寬度2，故溢流壩段總長78m2.5.2壩體分縫2.5.2.1給縫溢流壩段和非溢流壩段縱縫間距均為20m，具體位置見正圖2.5沿灌漿廊道向上，間隔30m布置一層廊道，共分四層，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2m，高，由于上游壩面由上至下均傾斜，故第一層廊道上下并非垂直布置，而是向下游傾斜，這使得排水管亦傾斜布置，但角度不大，在允許的范圍內(nèi)。2.6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單。左岸有斷層破碎帶貫穿整個山坡，故需進行灌槳加固處理，除適當(dāng)國深表層砼塞外，仍需在較深的部位開挖若干斜并和平洞，然后用砼回填密實，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。2.7溢流壩消能防沖采用挑流消能挑流鼻坎出流斷面式挑流水力計算的依據(jù)，單寬流量q=70m3/s時該斷面平均水深hc和平均流速Vc(2-17)(2-18(2-19)其中Zc上游水位到坎頂?shù)母叨龋╩）；L泄流邊界的長度（m）；Ks水流邊界絕對粗糙度（混凝土Ks=0.00061）；g重力加速度Zc=239.0-132.4=mL≈3.24+(228.66-141.55)/Sinθ+2π×16×m將已知L=mZc=mKs=0.00061代入③式得：φVc=0.805（2××101.6）=m/shc=q/Vc=70/35.94=挑距=m挑流沖刷坑深度T的估算(2-20)其中q單寬流量q=70m3/Z上下游水位差Z=240.8-136.4=m；—×701/2×1/4=m下游水深t=136.4-115=m則ts=T-t=40.12-21.4=m==6.25＞5故消能防沖設(shè)計合理！由于下游基巖較好，而且水流沿河道平順，因此抗沖刷措施比較簡單，只需在溢流壩與非溢流壩交界處設(shè)置2m寬的導(dǎo)墻，下游坡做簡單防浪措施即可。第三章水能規(guī)劃 特征水頭的選擇Nf=Nt·ηfηtηf3-1)Nf－發(fā)電機出力NT－水輪機出力ηf－發(fā)電機效率取97％ηt－水輪機效率Nf＝9.81Q(η總(3-2)h－上下游水頭差Nf＝（h－△h）η總＝(2-22)①校核洪水位m3臺機組滿發(fā)時，Hmin=m；1臺滿發(fā)，另外2臺停機時，Hmax=m②設(shè)計洪水位m，3臺機組滿發(fā)時，Hmin=m；1臺滿發(fā)，另外2臺停機時，Hmax=m；③設(shè)計蓄水位m3臺機組滿發(fā)時，Hmin=m；1臺滿發(fā)，另外2臺停機時，Hmax=m；④設(shè)計低水位m，3臺機組滿發(fā)時，Hmin=m；1臺滿發(fā)，另外2臺停機時，Hmax=m；綜合上述，Hmax=mHmin=m其中取Hav=0.5（Hmax+Hmin）×（m+m）=m對于引水式電站Hav=Hr=m根據(jù)水頭工作范圍和設(shè)計水頭查資料選擇水輪機型是為HL200或HL180HL200方案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=m3/S效率Ηm＝89.4％，由此初步假定原型水輪機在此工況下的單位流量Qi＝Qin=m3/S,效率η＝％,水輪機額定力Nr=×104KW／97％,設(shè)計水頭Hr=H=m(3-3)取之相近而偏大的標(biāo)稱直徑D1＝m2．轉(zhuǎn)速n計算HL200最優(yōu)工況下ηMmax=90.7%,模型轉(zhuǎn)輪直徑D1M=，單位轉(zhuǎn)速n110mprm，水輪機轉(zhuǎn)速n=prm，選擇與之相近的同步轉(zhuǎn)速nprm，磁極對數(shù)P=14.3．效率及單位參數(shù)修正HL200型水輪機在在最優(yōu)工況下的模型最高效率ηMmax=90.7%，模型轉(zhuǎn)輪直徑D1m=m，ηmax==92.3%，則效率修正系數(shù)為Δη=92.3%-90.7%=1.6%?？紤]到原型與模型在制造工藝質(zhì)量上的差異，常在Δη中減去一個修正值ξ，現(xiàn)取ξ=0.6%，則可得效率修正值Δη==1%，由此可得原型水輪機在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為：ηmax=ηMmax+Δη=90.7%+1.0%=91.7%η=ηM+Δη=89.4+1.0%=90.4%（與上述假設(shè)相同）Δn=則=1.44%＜3.0%按規(guī)定，單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時，流量也不加修正，故D1=m.nprm4、工作范圍檢驗在Hr,Nr條件下,Q11max=NrD12Hrη）=m3/s＜m則水輪機的最大引用流量Qmax=Q11maxD12Hr=m3與特征水頭HmaxHminHr相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為n111min=prmn111max=prmn111r=prm在HL200型水輪機模型綜合特性曲線上分別繪出Q11max=3/s，n111maxprm，n111minprm3條直線所圍成的水輪機工作范圍基本上包括了該特性曲線的高效率區(qū)，因此，所選HL200型水輪機D1=m，nprm是合理的！5、吸出高度Hs計算由水輪機設(shè)計工況參數(shù)n111r=prm，Q11max=m3/s查表3-6（《水電站》教材）得HL200的氣蝕系數(shù)為σm=0.088，查得氣蝕修正系數(shù)Δσm,取多年平均尾水位m,計算得Hs=m＞m吸出高度滿足要求HL180方案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=/s模型效率Ηm＝89.5%,初步假定η＝92%,取與之相近且偏在標(biāo)稱直徑D1＝m2、轉(zhuǎn)速n計算最優(yōu)工況下n10＇M＝,假定n10＇＝n10＇M=prm,取與之相近且偏大的同步轉(zhuǎn)速nprm3、效率修正及單位參數(shù)修正ηmax=ηMmax+Δη=92.0%+2.5%=94.5%η=ηM+Δη=889.5+2.5%=92.0%（與上述假設(shè)相同）Δn=則=2.7%＜3.0%按規(guī)定，單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時，流量也不加修正，故D1=m,nprm4、工作范圍檢驗n111max=prmn111r=prm5、吸出之度Hs確定m＞m故吸出高度滿足要求！方案比較方案參數(shù)對照表：（3－1）項目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)90~1256880090.7%90~1256772092%原型工作水頭（m）轉(zhuǎn)輪直徑D1（m）轉(zhuǎn)速n(r/min)額定出力Nr(kw)最大引用流量Qmax(m3/s)√吸出高度（m）~×106/97%~×106/97%7比較之后選擇機型HL180水輪機安裝高程Zs＝ω＋HS＋33(3-4)其中ZS－水輪機安裝市程； ω－設(shè)計水尾位；bo－導(dǎo)葉高度；Hs－吸出高度；求得ZS＝12蝸殼尺寸計算水輪機直徑D1=，壓力鋼管各分管直徑D11=D12=D13=4.27m，由于設(shè)計水頭Hr=89.77m＞40m,混凝土結(jié)構(gòu)不能承受過大的內(nèi)水壓力，采用金屬蝸殼，座環(huán)內(nèi)徑Db=4400mmDa=5200mm，導(dǎo)葉高度b0=660mm，查得蝸殼進口斷面平均流速為/s。HL180型水輪機最大引用流量為Qmax=76.35m3/sQi=Qmaxψi/360Ra=Da/2=2600mmRb=Db/2=2200mm表3-2渦殼計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)34530025521016512075303.4尾水管尺寸計算HL180，D31,D1＜D3，采用標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管,尺寸如下：=2.6，h×2.6=；×4.5=；=2.72,B5×2.72=；=1.35,D4×1.36=；=1.35,h4×1.35=；=0.675,h6×0.675=；=1.82，L1×1.82=;=1.22,h5×1.22=.尾水管尺寸詳見附圖中！3.5調(diào)速系統(tǒng)1、調(diào)速功計算A==（6.98~8.73）×105屬大型調(diào)速器,接力器和調(diào)速器需要分別進行計算和選擇.2、接力器選擇a.接力器直徑ds=489mm選擇與之相近且偏大的ds=500mm的標(biāo)準(zhǔn)接力器b最大行程SmaxSmax=(1.4~1.8)a0maxa0max—水輪機導(dǎo)葉最大開度(5-1)查模型綜合特性曲線得a0Mmax=27mm，D1m=460mmZ0m=24，則a0max=Smax=(1.4~1.8)a0max=(1.4~1.8)×108.8mm=152.32~195.84mmc接力器容積計算Vs==77L(5-2)選用Ts=4SVm=/s計算得d=74mm，故選用DT-80型電氣液壓型調(diào)速器3、油壓裝置VK=（18~20）VS=1.386~3，

第四章水電站引水建筑物洞整體布置水平方向隧洞盡量布置在地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖體完整穩(wěn)定的地區(qū)，洞線與巖層，構(gòu)造斷裂面及主要軟弱帶應(yīng)有較大夾角，隧洞進出口處地形宜陡，洞頂巖層厚度宜不小于1倍開挖洞徑，轉(zhuǎn)彎時轉(zhuǎn)彎半徑大于5倍洞徑，轉(zhuǎn)彎角不宜大于60，以使水流平順，減少水頭損失。詳見隧洞布置正圖垂直方向隧洞進口斷面為矩形，后漸變成圓形，再變?yōu)榫匦沃鏖l門段，直過閘門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度角向下拐彎坐高程m（發(fā)電水輪機安裝高程）后水平布置直至廠房。隧洞洞徑設(shè)計水住下3臺機滿發(fā)隧洞流量Q＝nNf/(GAHr)=2m/sNf-發(fā)電機額定出力A－總體效率系數(shù)Hr-設(shè)計水頭隧洞直徑(4-1)取D=10m隧洞進口段隧洞進水口段，采用平底三向收縮，上唇收縮曲線為四分之一橢圓，橢圓曲線方程為，俯視為直線型喇叭口，內(nèi)部斷面為矩形a=(1.0~1.5)D取1b=（1/3D~1/2D）=(10/3~5)m估算攔污柵寬度為16a=1.1D=8.8，b=0.5D=4攔污柵攔污柵傾角為，實際取為60o，這樣過水面積大，且易于清污。攔污柵共計30個柵片，每個柵片b×h=×m2柵條厚取10mm，間距150mm。在高程20閘門斷面尺寸閘門斷面尺寸b×h=9×10m2，閘門孔口采用矩形，漸變段斷面由矩形變?yōu)閳A形采用在四角加圓角過渡，漸變段長度為15m通氣孔面積S：常按最大通氣量除以允許進氣流速得出，出現(xiàn)事故，閘門緊急關(guān)閉時，最大通氣量近似等于進口最大引用流量2m/s，進氣流速可取70~80m/s，甚至更高，此處取80m/s則通氣孔面積S==m2取S=3進口高程計算Nf(4-2)Nf-發(fā)電機出力（額定）A－總效率系數(shù)H－死水位下凈水頭（四臺機滿發(fā)）求得Q（總流量）＝310m/sV=Q/(b×h)=m/sV-閘門斷面流速Scr－閘門低于最低水位的臨界淹滅深度C－經(jīng)驗禾數(shù)取C＝0.55d-閘門孔口高度（m）Scr=m即隧洞進口頂部高程H＝18m，隧洞底高程為186.0-10.0=m壓力管道設(shè)計管道內(nèi)徑估算(4-3)其中Qmax－鋼管最大設(shè)計流量Hr－設(shè)計水頭D==m，取D=m岔管采用卜型布置各分管內(nèi)徑均用經(jīng)濟直徑公式估算。D1=D2=D3===m估算壓力管道段全長230上游如需調(diào)壓室，則布置在最靠近廠房地面高程251m的地方第五章發(fā)電機發(fā)電機選型：選用SF50—60/9900型，懸式，尺寸φ×m重量:Gd=142tGz=298t總重量GF=647tSf(KVA)62500Nf(KW)50000功率因數(shù)cosψ轉(zhuǎn)速：額定n=250r/min飛逸nf=560r/min飛輪力矩GD2=20002推力軸承負P：1766（t）釘子鐵芯主要尺寸：定子內(nèi)徑Da=990cm外徑Di=933cm長度lt=120cm定子機座高度：h1=上機架高度：h2=2750mm推力軸高度：h3=21400mm勵磁機高度：h4=1488mm副勵磁機高度：h5=1195mm永磁機及轉(zhuǎn)子繼電器高度：h6=808mm定子支承面至下機架支承面距離：h8=1000mm下機架支承面至法蘭底面距離：h9=-50mm轉(zhuǎn)子磁輪軸向高度：h10=1918mm發(fā)電機主軸高度：h11=8434mm定子水平中心至法蘭盤底面距離：h12=2150mm法蘭盤底面至發(fā)電機頂部高度：H=11063定子支承面至發(fā)電機地板高度：h=5350mm機座外徑：D1=11350mm風(fēng)罩內(nèi)徑：D2=14000mm轉(zhuǎn)子外徑：D3=9300mm下機架最大跨度：D4=8300mm水輪機坑直徑：：D4=8150mm水輪機轉(zhuǎn)輪流道尺寸：第六章主廠房尺寸及布置6.1主廠房長度確定長度蝸殼層L1=R左+R右+2δ=R4+R0+2δ=5.456+6.728+2×(0.8~1.0)L1=(13.784~14.184)m發(fā)電機層L1=D2+(3~4)m凈距=（17~18）m所以機組段長度由發(fā)電機層決定，為（17~18）m，最終取17m.1裝配場長度裝配場長度約為機組段長度的1.0~1.5倍左右，即為17~m左右，最終取m.2主廠房長度L0蝸殼層L0=6ΔL+3（R0+R4）+外場厚度[2×（1~3）m]L0=6×（0.8~1.0）m+3×（5.465+6.728）+2×（1~3）mL0=(43.352~48.352)m發(fā)電機層L0=14×3+2×(3~4)m凈距+機組段附加長度1m+2×外墻厚度1~3）L0=m所以主廠房機組長度為m，裝配場長度為m，廠房總長度為m寬度蝸殼層B=B上+B下B上=R6+ΔL+閥室凈寬3~4m+外墻厚度1~B上=4.526+（0.8~1.0）m+(3~4)m+（1~3）m=m~mB下=R2+ΔL+外墻厚度1~3m=6.150+（0.8~1.0）m+（1~3）所以B=B上+B下=(m~m)+（7.950m~m=17.276~m最終B調(diào)整為m其余尺寸可參看正圖前面已經(jīng)計算得水輪機安裝高程Zs=m,故水輪機層地面高程Z1為：Z1=Zs×0.5+0.7=m6.發(fā)電機定子安裝高程Z2=Z1+水輪機井進人孔高度2m左右+進人孔頂部梁深1m左右（取m發(fā)電機層樓板高程Z3最好高于下游尾水位，以便于對外交通和通風(fēng)采光。當(dāng)下游尾水位太高時，可考慮低于下游最高尾水位（m），而高于常見尾水位（設(shè)計洪水時尾水位m，設(shè)計蓄水位時尾水位m），它由定子布置方式?jīng)Q定，本設(shè)計采用上機架埋入式，故Z3=Z2+5.5=m裝配場層高程裝配場層高程Z4與發(fā)電機層樓板高程Z3相同，均為m，裝配場與機組段之間設(shè)置伸縮縫。軌道面高程Z5=Z3+發(fā)電機主軸長+起重機豎向尺寸+垂直方向的安全超高（0.6~1.0）m=135.85+8.434+4.5+（0.6~1.0）=149.384~m，最終定Z5為m廠房頂高程廠房頂高程Z6為m其他高程均在正圖里已經(jīng)標(biāo)明，詳看正圖!6.3起重設(shè)備起重機的額定起重量一般為發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量、平衡梁重以及專用吊具重量之和.根據(jù)本設(shè)計額定起重量，選擇與之接近而偏大的2×150t橋機.設(shè)備型號臺數(shù)選擇：選用一臺雙小車起重機，跨度19m。表5-1工作參數(shù)表名義起重量t單臺小車起重量（t）跨度lkm起升高度m主鉤副鉤2×150150251920極限位置推薦用大車軌道軌道中心距起重機外端距離B1軌道面至起重機頂端距離H吊鉤至軌道吊鉤至軌道hh1中心距離主鉤副鉤L1L2Qu-100460430084020011001600平衡梁吊點至大車軌頂極限位置146mm6.4廠區(qū)布置廠房部分依山而建，可利用場地面積狹小，又因廠房尾水管尺寸較長故考慮將副廠房布置在廠房下游，廠房東面有一定面積的平整場地，故考慮廠房東側(cè)布置開關(guān)站（220KV）廠房西側(cè)布置主變和110KV開關(guān)站，公路廠房西側(cè)過來，因廠房后身依傍山坡，無法作交通用，故考慮以尾水平臺作公路用，公路空心蓋板下面布置電葫蘆起吊運送閘門。根據(jù)布置需要取下游副廠房總寬，尾水平臺總寬4m，故尾水管長度需加長至。副廠房共分四層，最上層與裝配場同高，布置直接生產(chǎn)用房，（中控室，繼電保護盤室等）具體布置見正圖，第二層布置電纜層，第三層布置出線層，其作用是將電傳至廠房西側(cè)的主變。最下一層布置事故油層及男女浴室。第七章專題部分——調(diào)壓室為了改善水錘現(xiàn)象，常在有壓引水隧洞與壓力管道銜接處建造調(diào)壓室。調(diào)壓室利用擴大的斷面和自由水面反射水錘波將有壓引水系統(tǒng)分成兩段：上游段為有壓引水隧洞，調(diào)壓室使隧洞基本上避免了水錘壓力的影響；下游段為壓力鋼管，調(diào)壓室可以減輕位于其下游的壓力鋼管中的水錘壓力。7.2托馬斷面計算㈠調(diào)壓室設(shè)置的條件作為初步設(shè)計，可由下列不等式近似判斷設(shè)置調(diào)壓室的必要性，符合下列不等式時，應(yīng)考慮設(shè)置調(diào)壓室：(7-1)其中L一各壓力水道（包括尾水管及蝸殼）的總長度，如有叉管時，取壓力管道中最長的一支水管考慮，初步估算L＇=230V一各段壓力管道的平均流速，取壓力鋼管經(jīng)濟流速（4~6）m/sH一水電站最小凈水頭m∑LV=230×5=1150m〉15×65.46=m㈡托馬斷面Fk的計算托馬斷面Fk=(7-2)H1=H0-Hw0-3hwm0(7-3)H0一上下游水位差（m）；hw0一隧洞水頭損失（m）；hwm0一壓力鋼管水頭損失（m）；(7-4)L—引水隧洞長度（m）；f引水隧洞斷面面積（m2）⑴引水隧洞水頭損失的計算當(dāng)設(shè)計低水位m三臺滿發(fā)時，引水隧洞的流量Q=310m3/=m/s水溫200C,查得水體此時運動粘度γ×10-6m2/s,雷諾系數(shù)×××107＞2320，故此時隧洞中水體流態(tài)為紊流，鋼筋混凝土隧洞粗糙度Ks=8mm，相對粗糙度=8×由Re×107,=8×10-4查得λ=0.0188，則引水隧洞的沿程水頭損失hf=m局部水頭損失隧洞進口hj1==m轉(zhuǎn)彎1處hj2=×轉(zhuǎn)彎2處hj×引水隧洞水頭損失hw0=1.704+0.302+1.214=m（2）壓力鋼管水頭損失hwm0V2×2/4)=m/s×107＞2320，故此時隧洞中水體流態(tài)為紊流，鋼筋混凝土隧洞粗糙度Ks=mm，相對粗糙度×103×10-4,則引水隧洞的沿程水頭損失hf=m局部水頭損失hj4=hj5×2=m卜行處水頭損失hj6=mhwm0×2+0.059=mαH1=（192-124.52）-×3=m所以Fk=(1140××102)/（2×××59.0136）=m為了保證波動衰減，調(diào)壓室的斷面積必須有一定的安全余量，一般乘以（1.05-1.1），一般乘以1.05，所以Fk×1.05=m2取7.3涌浪計算7簡單式調(diào)壓室a）全丟棄負荷情況下當(dāng)水電站在瞬時丟棄全負荷時，水流涌向調(diào)壓室，一般按最高水位計算最大振幅，唯獨簡單式調(diào)壓室因波動衰減緩慢，丟棄全負荷的第二振幅由可能低于增負荷時的誰為降低值，故需要再算全丟棄負荷ZmaxX0=-ln(1+Xmax)+Xmax（7-5)其中，，校核洪水位240.8時，hw0=1.017，λ=76.068，查得Xmax=0.125，所以，Zmax×76.068=m；丟棄全負荷第二振幅Z2ln(1+Xmax)-Xmax=ln(1-X2)+X2查得X2=0.01，則Z2=X2λ×76.068=mb）急增負荷時最低下降水位Zmin（設(shè)計低水位192.0）(7-6)m=Q/Q0(7-7)Q為負荷變化前引水道中的流量，Q0為增負荷后引水道中的流量，m根據(jù)電站在電力系統(tǒng)中所擔(dān)負的任務(wù)決定。一般初步設(shè)計階段，可按上游庫水最低設(shè)計水位時，其他幾組已經(jīng)滿載而最后一臺機組（并且不得小于站水電站總?cè)萘康?/3））投入運行的情況作為設(shè)計情況。兩臺滿載，剩下的一臺停機時，引水道流量Q=210m3hw0=m，，則Zmin/hw0=(7-8)計算得Zmin=m7阻抗式調(diào)壓室阻抗式調(diào)壓室阻抗孔面積的選擇：1.阻抗孔值的選擇應(yīng)該能使壓力管道傳來的水錘波仔調(diào)壓室處得到充分反射，其標(biāo)準(zhǔn)是增設(shè)阻抗孔以后，壓力管道末端的水錘壓力變化不大，阻抗低不在任何情況下的壓力都不得大于調(diào)壓室出現(xiàn)最高水位的壓力，也不宜低于出現(xiàn)最低水位時的壓力2.阻抗要盡量抑制調(diào)壓室的波動振幅，加速波動衰減。a）全丟棄負荷時最高水位升高值計算(7-9)校核洪水位240.8，引水道流量Q=180m3/s，hw0=m，V0=m若取fb=f，則查得ξ=7，所以=m把以上已知值代入（6-9）式，試算得Xmax=7.754，則Zmax=mb)急增負荷時(6-10)其中Zmi=hw0Xmin,ε=LfV02/gFhw02設(shè)計低水位m時hw0=m，m=0.5，V0=m/s，ε將已知值代入（1）式得：Zmin/hw0=3.970，則Zmin×3.970=m7.差動式調(diào)壓室差動式調(diào)壓室尺寸的正確選擇，應(yīng)使大室與升管最終具有相同的最高水位和最低水位，這就要求選擇適當(dāng)?shù)淖杩箍壮叽缗c堰頂高度。1）阻抗空面積w與增負荷時最低振幅計算阻抗空面積一般按增負荷時的要求決定，即假定升管水位下降到最低水位Zmin時，大室和引水道中的流量均未發(fā)生變化，大室流入升管的流量為：Q0-mQ，阻抗空面積w(7-11)ψh一；ηh一水流自大室流入升管時的孔口阻抗損失相對值，按下式計算：最低下降水位按下式計算：(7-12)(7-13)Fc升管斷面積；Fp升管斷面積；0突然增加到Q0=310m3/=0.5，V0=m/s，hwo=m，ε=92.05，則Zmin=m丟棄全負荷時最高上升水位計算突然丟棄全負荷后，升管水位迅速上升，假定在升管達到最高水位開始溢流時，大室水位和引水道流量尚未發(fā)生變化，則引水道流量的一部分Qy經(jīng)過升管頂部溢流如大室，另一部分Qc在水頭差的作用下經(jīng)阻抗孔流入大室(7-14)(7-15)升管頂部溢流層厚度ΔhΔh=(7-16)升管頂部在靜水位以上的高度ZB=Zmax–Δh其中(7-11)ψh=0.8，ψc=0.5，ηh=