资源描述
完整设计图纸请联系本人，参见豆丁备注。 摘 要 乌溪江水电站坐落于浙江省乌溪江，湖南镇，属于梯级开发电站，根据地形要求，其开发方式为有压引水式。坝区地质条件较好，主要建筑物（混凝土非溢流坝），泄水建筑物（混凝土溢流坝），引水建筑物（有压引水遂洞，调压室），地面厂房。水库校核洪水位240.250m（万年一遇），相应的下泄流量10600m3/s；设计洪水位238m（千年一遇），相应的下泄流量4800m3/s；设计蓄水位230.0m。本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程242m，坝底高程112.00m，最大坝高130m，上游折坡坡度为1：0.2，下游坝坡坡度为1：0.8，溢流坝堰顶高程223m。引水隧洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1100m。洞径8.4 m，调压室位于厂房上游250m左右处，高程250m的山峦上，型式为差动式。厂房位于下游狄青位置。设计水头94.92m，装机容量44.8 =19.2万kw，主厂房总宽16m，总长61.8m。水轮机安装高程115.88 m，水轮机层地面高程118.77m，发电机层高程125.82m，装配场层与发电机层同高,，高低于下游校核洪水位130.4m，故须在下游设挡水墙。厂房附近布置开关站，主变等。受地形限制，尾水平台兼作公路用，坝址与厂区通过盘山公路连接，形成枢纽体系。另外，本设计还对调压室结构计算并绘制了调压室布置图。关键词：水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；稳定；应力；水轮机；选型；引水隧洞；调压室；厂房。AbstractThe 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 station . The geology condition is good .The main construction conclude the water retaining structure (the concrete 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 check level is 240.25m ,its corresponding flow is 10600m3/s . The design water level is 238 m ,its corresponding flow amount is 4800 m3/s. The regular water retaining level is 230m .The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 242 m ,and the base elevation is 112.0m ,The max height of the dam is 130m , The upstream dam slope is 1:0.2 ,the downstream dam slop is 1:0.8 ,the spillway crest elevation is 223m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1100m ,the diametric of which is 8.4 m .The surge-chamber is located at the mountain , which is 250m 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 94.92 m , the equipped capacitor is 44.8 =19.2kw ,the clean width is 16m , its whole length is 61.8m . The fix level of the turbine is 115.88 m , the height of hydraulic trbine is 118.77m, and the height of dynamo is 121.77m , the level of the adjustment bay is 125.82 m，too (higher than the downstream water level 130.4m) . So it is necessary to set up in the lower reaches of the retaining wall.Near the workshop building , there are switch station and the main transformer and so on .In addition, the design structure of the surge tank is also calculated and plotted the surge tank layoutKey words: water control; water retaining structures; discharge structure; stability; stress; turbine; selection; diversion tunnel; surge chamber; plant.摘 要1Abstract2第1章 设计基本资料11.1 地理位置11.2 水文与气象11.2.1水文条件11.2.2气象条件31.3工程地质41.4当地建筑材料51.5既给设计控制数据5第二章 水能规划62.1特征水头Hmax、Hmin、Hr选择62.1.1 Hmax 的可能出现情况62.1.2 Hmin 的可能出现情况72.1.3 平均水头的确定7设计水头的确定82.2 水轮机选型比较82.2.1 HL200型水轮机方案主要参数选择82.2.2 HL180型水轮机方案主要参数选择122.2.3 HL220型水轮机方案主要参数选择152.2.4三种方案的比较分析18第三章 水电站厂房193.1厂房内部结构193.1.1 发电机外形尺寸估算193.1.2 发电机重量估算223.1.3 水轮机蜗壳及尾水管223.1.4调速设备253.1.5水轮机阀门及其附件273.1.6 起重机设备选择283.2主厂房尺寸293.2.1长度293.2.2 宽度313.2.3 厂房各层高程确定313.3 厂区布置34第四章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物35354.2枢纽布置354.2.1枢纽布置形式354.2.2坝轴线位置比较选择354.3混凝土非溢流坝353538 细部构造424.4 混凝土溢流坝434.4.1 溢流坝孔口尺寸的确定434.4.2 溢流坝堰顶高程的确定444.4.3 闸门的选择444.4.4 溢流坝剖面454.4.5 溢流坝稳定验算48第五章 水电站引水建筑物505.1 引水隧洞整体布置505.2 引水隧洞细部构造505.3拦污栅的设计525.4压力钢管设计53第六章 专题 调压室设计546.1 调压室功用546.2 设置调压室的条件546.3 调压室的稳定断面546.4调压室设计方法和较核洪水位及低水位引水道水头损失595959606.5调压室方案比较616.5.1简单式调压室6163676.6 调压室方案比较成果696969706.6.4 调压室比较及说明70参考文献71第1章 设计基本资料1.1 地理位置乌溪江属衢江支流，发源于闽、浙、赣三省交界的仙霞岭，于衢县樟树潭附近流入衢江，全长170公里，流域面积2623平方公里。流域内除黄坛口以下属衢江平原外，其余均属山区、森林覆盖面积小，土层薄，地下渗流小，沿江两岸岩石露头，洪水集流迅速，从河源至黄坛口段，河床比降为1/1000，水能蕴藏量丰富。流域内已建成两座水电站，第一级为狄青水电站，坝址位于衢县境内乌溪江区山前峦处，坝址以上流域面积为2151平方公里。第二级为黄坛口水电站，坝址位于衢县黄坛口公社。坝址以上流域面积为2328平方公里。1.2 水文与气象3/s。表1-1坝址断面处山前峦水位流量关系水位(m)流量(m3/s)105010020050010002000水位(m)流量(m3/s)300050007500100001250015000图1-1 坝址断面处山前峦水位流量关系曲线表1-2 电站厂房处狄青水位流量关系水位(m)115116流量(m3/s)1020406080100120水位(m)流量(m3/s)1401601802004007001000水位(m)流量(m3/s)15002000300040006000800010000图1-2 坝址断面处狄青水位流量关系曲线乌溪江流域属副热带季风气候，多年平均气温10.4，月平均最低气温4.9，最高气温28。多年平均降雨为1710mm ，雨量年内分配极不均匀，4、5、6三个月属梅雨季节，降雨量占全年的50%左右。7、8、9月份会受台风过境影响，时有台风暴雨影响，其降雨量占全年的25%左右。 表1-3 水库水位面积、容积曲线高程()水库面积()总库容()250245240235230225220215210205200195190185180170160150库区多高山峡谷，平原极少。地层多为白垩纪流纹斑岩及凝灰岩分布，柱状节理及顺坡向节理裂隙普遍，断裂构造不甚发育，受水库回水影响，可能有局部土滑、崩塌等情况，但范围不会很大，因此库区的岸坡稳定问题是不严重的。唯坝前水库左岸的梧桐口至坝址一段地形陡峭，顺坡裂隙较为发育，经调查有四处山坡因顺坡裂隙切割，不够稳定，每处不稳定岩体为23万立方米，在水库蓄水过程中，裂隙中充填物受潮软化，易崩塌、滑落，由于距坝趾较近，在施工过程中应注意安全。库取未发现有经济价值的矿床，仅湖南镇上游破石至山前峦一带有30余个旧矿，经地质部华东地质局浙西队调查，认为无经济价值。本工程曾就狄青、山前峦两个坝址进行地质勘测工作，经分析比较，选用了山前峦坝址。山前峦坝址河谷狭窄，河床仅宽110m左右，两岸地形对称，覆盖层较薄，厚度一般在0.5m 以下，或大片基岩出露，河床部分厚约24m。岩石风化普遍不深，大部分为新鲜流纹斑岩分布，局部全风化岩层仅1m左右，半风化带厚约212m，坝址地质构造条件一般较简单，经坝基开挖仅见数条挤压破碎带，产状以西北和北西为主，大都以高倾角发育，宽仅数厘米至数十厘米。坝址主要工程地质问题为左岸顺坡裂隙、发育，差不多普及整个山坡，其走向与地形地线一致，影响边坡岩体的稳定性。坝址地下水埋置不深，左岸为1126m，右岸1534m。岩石透水性小，相对抗水层（条件吸水量0.01L/dm）埋深不大，一般在开挖深度范围内，故坝基和坝肩渗透极微，帷幕灌奖深度可在设计时根据扬压力对大坝的影响考虑选用。坝址的可利用基岩的埋置深度，在岸1012m，右岸69m，河中68m，坝体与坝基岩石的摩擦系数采用0.68。引水建筑物沿线为流纹斑岩分布。岩石新鲜完整，地质条件良好。有十余条挤压破碎带及大裂隙，但宽度不大，破碎程度不严重。0.8m，两岸岩石完好。本区地震烈度小于6度。3公里。坝址至衢县的交通依靠公路，衢县以远靠浙赣铁路。设计洪水位：，设计最大洪水下泄流量校核洪水位：，校核洪水最大下泄流量设计蓄水位：设计低水位：装机容量：第二章 水能规划2.1特征水头Hmax、Hmin、Hr选择2.1.1 Hmax 的可能出现情况由于本电站为有压引水式电站，考虑到引水隧洞的水头损失暂定为3%。= （21）式中：上游水位，m厂房处下游水位，m1、 校核洪水位，全部机组发电：由查水位流量关系曲线的下游水位：=130.4m，2、设计洪水位，全部机组发电：由Q泄=查水位流量关系曲线的下游水位：=124.18m，3、 正常蓄水位，上游水位 =230m,由于下游水位和流量都未知，并且二者具有相关关系，故采用试算的方法，试算公式如下： （22）式中：运行机组的容量水电转化效率，引水道水头损失，97%上游水位，正常蓄水位230m下游尾水位机组运行有四种情况：1）、四台机组运行装机容量 =448MW=19.2kw经试算得 Q=211，=116.5m，2）、三台机组运行装机容量 =348MW=14.4kw经试算得 Q=158，=116.24m，3）、二台机组运行装机容量 =248MW=9.6kw经试算得 Q=105，=115.9m，4）、一台机组运行装机容量 =48MW=4.8kw经试算得 Q=53，=115.9m，因此，2.1.2 Hmin 的可能出现情况Hmin出现在最低水位时机组全部发电，上游最低水位=190m，=9.81Q（190- ）0.84280.97=19.2kw经试算得 Q=328，=116.84m， Hmin=2.1.3 平均水头的确定设计低水位时1台机组发电，经试算得Q=81，=115.73m， =5%+10%+50%+5%+20%+10%（23）经计算，=设计水头的确定对于引水式水电站，=2.2 水轮机选型比较根据该水电站的水头工作范围，查水电站教材型谱表选择合适的水轮机型有HL220，HL200， HL180三种。现将这三种水轮机作为初选方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。水轮机额定出力 （24）式中： 水轮机额定出力,KW水电站单台机组容量，KW水轮机效率，对大中型发电机取，本次设计取98%。2.2.1 HL200型水轮机方案主要参数选择（1）转轮直径查水电站表3-6得，限制工况下单位流量，效率，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量，假定效率92。设计水头 （25）取之相近标称直径。（2）转速n计算查表3-4可得HL200 型水轮机在最优工况下的单位转速初步假定 （26）取与之接近的同步转速300r/min（3）效率修正值的计算HL200最优工况下,模型转轮直径则原型效率为： （27） 其中：模型最优工况下效率模型转轮直径则效率正修正值93.590.7%-1%=1.8%考虑到模型与原型水轮机在制造工艺上的差异，在修正值中减去1%， =+=90.7%+1.8%=92.5% （2-8）将重新代入公式（25）求仍取单位转速n的修正值 （29）故单位转速可不加修正，也可不加修正最后求得=91.2%，300r/min（4）工作范围检验在已知=94.92，=48980Kw的条件下得： （210）则水轮机最大引用流量： （211）与特征水头、相对应的单位转速为 （212） （213） （214）经计算：图21 HL20046型水轮机的模型综合特征曲线在HL200型水轮机的模型综合特征曲线上分别绘出，和的直线，这三根直线所围成的区域就是水轮机的工作范围，基本上包含了较多的高效区。（5）吸出高度Hs计算由水轮机设计工况下的参数， ，查得 ， （215）其中：水轮机安装位置的海拔高程，初始计算取下游平均水位高程；即=116.50m。 模型气蚀系数气蚀系数修正值； 水轮机设计水头 经过计算得HL200型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。2.2.2 HL180型水轮机方案主要参数选择（1）转轮直径查水电站表3-6得，限制工况下单位流量，效率，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量，假定效率91。设计水头 取之相近标称直径。（2）转速n计算查表3-4可得HL180 型水轮机在最优工况下的单位转速初步假定 取与之接近的同步转速（3）效率修正值的计算HL200最优工况下,模型转轮直径则原型效率为： 则效率正修正值92.7591%-1%=0.75%考虑到模型与原型水轮机在制造工艺上的差异，在修正值中减去1%， =+=92%+0.75%=92.75%将重新代入公式（25）求: 仍取单位转速n的修正值 故单位转速可不加修正，也可不加修正最后求得=90.25%，250r/min（4）工作范围检验在已知=94.92，=48980Kw的条件下得： 则水轮机最大引用流量： 与特征水头、相对应的单位转速为 图22 HL180-46型水轮机的模型综合特征曲线在HL180型水轮机的模型综合特征曲线上分别绘出，和的直线，这三根直线所围成的区域就是水轮机的工作范围，基本上包含了高效区。（5）吸出高度Hs计算由水轮机设计工况下的参数， ，查得 ， 经过计算得HL200型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。2.2.3 HL220型水轮机方案主要参数选择（1）转轮直径查水电站表3-6得，限制工况下单位流量，效率，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量，假定效率91。设计水头 取之相近标称直径。（2）转速n计算查表3-4可得HL180 型水轮机在最优工况下的单位转速初步假定 取与之接近的同步转速（3）效率修正值的计算HL220最优工况下,模型转轮直径则原型效率为： 则效率正修正值93.691%-1%=1.6%考虑到模型与原型水轮机在制造工艺上的差异，在修正值中减去1%， =+=91%+1.6%=92.6%将重新代入公式（25）求仍取单位转速n的修正值 故单位转速可不加修正，也可不加修正最后求得=90.6%，300r/min（4）工作范围检验在已知=94.92，=48980Kw的条件下得： 则水轮机最大引用流量： 与特征水头、相对应的单位转速为 图23 HL220-46型水轮机的模型综合特征曲线在HL220型水轮机的模型综合特征曲线上分别绘出，和的直线，这三根直线所围成的区域就是水轮机的工作范围，仅包含了一部分的高效区。（5）吸出高度Hs计算由水轮机设计工况下的参数， ，查得 ，经过计算得HL220型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。表2-1 水轮机方案参数对照表序号项目HL180HL200HL2201模型转轮参数推荐使用水头范围（m）95-12595-12550-852最优单位转速n110(r/min)6768703最优单位流量Q110（L/S）7914最高效率(%)895气蚀系数6原型水轮机参数工作水头（m）7转轮直径D1（m）8转速n(r/min)2503003009最高效率(%)10额定出力Nr(kw)48980489804898011最大引用流量Qmax(m3/s)12吸出高度（m）-0.47水轮机HL180和HL200包含了大部分的高效区，而HL220仅包含了一部分的高效区，并且HL220的吸出高度较低，设计水头94.92m，与HL220水轮机的推荐使用水头范围有较大的偏离，气蚀系数也较另外二种水轮机偏大，对运行会有不利影响，因此初步拟定谢放弃HL220，在水轮机HL200和HL180中选择。HL200的转轮小于HL180的转轮，有利于减小厂房尺寸，而且HL200水轮机在本电站水头运行中包含的高效区较HL180型水轮机略多，因引拟定选择HL200型水轮机。第三章 水电站厂房3.1.1 发电机外形尺寸估算1、基本尺寸（1）极距 （3-1）式中： 发电机额定容量（KVA）,取810 ， 发电机容量较大,此时取上限值10,P磁极对数 ， P=12（2）定子内径 （3-2）（3）定子铁芯长度 （3-3）式中：C系数 查表C=410-66.510-6 ，此处取为 额定转速 300r/min（4）定子铁芯外径 （3-4）2、平面尺寸 （1）定子机座外径 （3-5）（2）风罩内径 St20000KVA：D2=D1+2.4m=1022.26m （3-6）D2（3）转子外径 D3=Di （3-7）D3（4）下机架最大跨度 （3-8）为水轮机机坑直径，=350cm（5）推力轴承外径和励磁机外径因此取 （3-9）3、轴向尺寸计算（1）定子机座高度时： （3-10）（2）上机架高度判别型式： 采用悬式发电机 （3-11）上机架高度 （3-12）（3）推力轴承高度 =180cm （3-13） 励磁机高度 =220cm （3-14）副励磁机 =80cm （3-15）永磁机高度 =100cm （3-16）（4）下机架高度 悬式非承载机架 （3-17）（5）定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离悬式 （3-18）（6）下机架支承面主主轴法兰底面距离 （3-19）（7）转子磁轭轴向高度有风扇时 （3-20）（8）发电机主轴高度 （3-21）取式中 （9）定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距 （3-22）3.1.2 发电机重量估算 （3-23）式中：发电机总重量（t）系数，悬式=810，这里取9所以，发电机转子重=3.1.3 水轮机蜗壳及尾水管（1）蜗壳水头范围大于40m，采用金属蜗壳，对于=2.5m，高头混流水轮机，采用圆形焊接或铸造结构蜗壳半径： （3-24） 式中：蜗壳断面流速，水电站中查图2-8得， 蜗壳包角；相应的最大流速，由水轮机转轮直径查得：座环外径=4100mm，内径=3400mm ， 则： 图3-1 金属蜗壳计算图表3-1 蜗壳渐变段内径数据表3075120165210255300345图3-2 蜗壳尺寸平面图（2）尾水管尾管尺寸按按照HL200型水轮机模型进行放大处理，数据见图3-3。图3-3 尾水管尺寸1、调速功计算 （3-25）式中：最高水头 水轮机直径 （3-26）综上所述，属大型调速器，接力器和油压装置应分别进行计算和选择。2、接力器选择 （1） 接力器直径计算：采用两个接力器操作导水机构，选额定油压为2.5MPa，则每个接力器直径为： （3-27）式中：标准正曲率导叶参数，由，查得 选与之接近而偏大的ds=350mm（2） 接力器最大行程： 由 在模型综合特性曲线上查得 选 （3-28）式中：水轮机导叶最大开度 （3-29） 采用系数1.8则 （3） 接力器容积计算： （3-30）3、调速器的选择大型调速器的型号是以主配压阀的直径来表征的，主配压阀的直径 （3-31）式中：， 选择与之相邻而偏大的DT-80型电气液压型调速器。图3-4 调速器外形示意图4、油压装置 （3-32）表3-2 油压装置外形尺寸型号油罐长度宽n(mm)总高H油罐高h油罐外径2400mm1700327023701028引水式水电站，水头较大，故选用蝴蝶阀（配套设备：伸缩节、空气阀、旁通阀） （3-33）式中：蜗壳进口断面直径；系数，为水电站的最大净水头查蝴蝶阀的直径型谱图得，选择DF400-180卧轴蝴蝶阀。使用2个6501415摇摆式接力器。表3-3 油压装置型号尺寸图型号油罐长度m（mm）宽n(mm)总高H(mm)油罐高h(mm)油罐外径（mm）29502000445030501300图3-5组合式油压装置示意图3.1.6 起重机设备选择台数选择：最大起重量 147.9t，机组台数4台，选用一台双小车2*100t起重机，根据后面厂房尺寸选择跨度16m。表3-4 双小车桥机工作参数表名义起重量t单台小车起重量（t）跨度（l）m起重高度m速度（m/min）单台小车重t起升运行主钩副钩主钩副钩小车大车215021502516201623起重机最大轮压起重机总重（t）电动机（型号/KW）总容重（KW）单台小车起重量(t)起升机构运行主副小车大车122JZR2-52JZR2-22-6JZR2-41-8119215025-3/302/7.52/114主要尺寸小车轮距LT小车轮距KT大车轮距K大梁底面至轻道距F起重机最大宽度B轻道中心距起重机外端距离B1轨道面至起重机顶端距离H44002000440016092004604300轨道面至缓冲器距离 H1车轨中心至缓冲器外端距离操作室底面至轨道面h3两小车吊钩间极限位置推荐用大车轨道吊钩至轨道吊钩至轨道hh1中心距离1200920024003100主钩副钩L1L2Qu-10084024011001600平衡梁吊点至大车轨顶极限位置610mm1. 机组中心距机组段长度主要由蜗壳，尾水管，发电机在轴方向（即机组段长度方向）尺寸的确定，同时还要考虑机组附属设备及吊物孔、通道的布置及所需尺寸。机组段长度按下式进行计算： （334）式中：机组段在+方向的最大长度机组段在-方向的最大长度和可用下表的公式按尾水管层，蜗壳层，发电机层分别计算，取其中的最大值。表3-5 机组段长度计算表蜗壳层尾水管层发电机层式中：沿+沿-尾水管边墩混凝土厚度，取1m两台机组之间风罩外壁的净距，取4m经计算：，考虑到吊车跨度的要求，取2. 装配场长度装配场长度一般为机组段长度的倍，即。装备场具体尺寸按放置如下四件的要求来考虑：机组段长度（其中发电机转子需要2m的维修工作场地、水轮机转轮需要1m的维修工作场地。）装配厂和发电机同高程，可利用端部机组段部分场地，再由吊车极限位置同时控制，确定装配场长为18m，厂房段总长78m（未将柱和边墙的尺寸考虑在内）。3.2.2 宽度由于厂房设置蝴蝶阀，故厂房宽度取决于下部尺寸下游侧块体结构的厚度=中心线至下游侧蜗壳外缘尺寸+ =4.441+1=5.441m 上游侧块体结构的厚度=中心线至上游侧蜗壳外缘尺寸+蝶阀室宽度+吊钩极限距离 =3.346+1.00+2.4+1.1=7.846m 根据起重机跨度，取主厂房宽度为16m，考虑到下游需要要尾水平台上建副厂房，而上游侧要放置油压设备并且要为发电机转轮的吊运留出空间，根据画图中布置，上游侧取10.5m，下游侧到5.5m。3.2.3 厂房各层高程确定1. 水轮机安装高程 （335）式中：下游尾水位水轮机吸出高度导叶高度2. 尾水管底板高程 （336）式中：底环底面到尾水管底板的高度3. 水轮机层地面高程 （337）式中：压力钢管半径，1.5蜗壳顶部外包混凝土的厚度，取14. 定子安装高程 （338）式中：进人孔高度顶部梁深5. 发电机层地面高程（定子全埋入） （339）式中：发电机定子机座高度发电机上机架高度（校核洪水位130.4m）6. 进水阀层地面高度 （340）式中：压力钢管半径钢管底部至地面高度7. 吊车轨顶高程 （341）式中：最大吊运部件，9m吊具高度吊车主钩至轨顶的最小距离m8. 厂房顶部高程 由吊车轨顶高程加上相应得吊车尺寸以及厂房屋顶大梁、安全超高，经适当调整得：=143.25m。3.3 厂区布置厂房部分依山而建，可利用场地面积狭小，布置在上游侧开挖量较大，采光不好，又因厂房尾水管尺寸较长，故考虑将副厂房布置在厂房下游，厂房东面有一定面积的平整场地，故考虑厂房西侧布置开关站，主变，尾水平台兼作公路，从厂房北侧过来，绕到厂房西侧，进入装配场。副厂房共分四层，最上层布置直接生产用房，（中控室，继电保护盘室等）具体布置见正图，第二层布置电缆层（与发电机层同高），第三层布置出线层（水轮机层顶），其作用是将电传至厂房西侧的主变。最下一层布置事故油池。主厂房公 路副 厂 房尾水渠公路开关站主变安装场开关站图3-5 厂区布置示意图第四章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物水库总库容（由正常蓄水位238m查得），主要建筑物为一等1级建筑物。4.2枢纽布置4坝址附近河道蜿蜒曲折，多年平均径流量83.0m3/s，较小；河床坡度比降1/1000，故根地形条件选用有压引水式地面厂房方案。上游山前峦断面布置挡水建筑物及泄水建筑物，大坝右岸上游约150m处有天然凹口，在此布置引水隧洞进水口。下游获青处布置地面厂房，开关站等建筑物，具体位置见枢纽布置图。4根据已知资料，山前峦坝址地形图，选择坝轴线为：轴线也沿东西向，纵坐标76380。坝轴线长度约为440m，避开了左岸裂隙，河道内建坝附近有少量裂隙位于坝轴线内，数量不多，经过简单处理，可满足建坝要求。4.3混凝土非溢流坝1、坝高的确定表4-1 吹程及风速吹程D(m)计算风速Vf(m/s )基本组合（正常情况）220022.5（多年平均最大风速1.52.0倍）特殊组合（校核情况）222515（洪水期多年平均最大风速）坝顶或坝顶上游防浪墙应超出水库静水位高度： （4-1）式中：累计频率为1%的波浪高度m 波浪中心线高出静水位高度m 取决于坝级别和计算情况的安全超高内陆峡谷水库宜用官厅水库公式计算： （4-2） （4-3）式中：计算风速（m/s），设计状况宜采用洪水期多年平均最大风速的1.52.0倍，校核状况宜采用洪水期多年平均最大风速；D 吹程（km），指坝前沿水面至对岸的最大直线距离，可根据库状况确定。若库形狭长，应以5倍平均库面为准。 （4-4）（1）按基本组合（正常情况）计算：坝顶高程=设计洪水位+(2)按特殊组合（校核情况）计算：坝顶高程=校核洪水位+综上：坝顶高程取为242.00 m。2、坝底宽的确定由于电站形式为引水式，故坝上游侧无有压进水口，上游坝坡坡度不受限制，取上游面坡度，同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度。（1） 按应力条件确定坝底最小宽度 （4-5）为上游坡度，取时可以得到： （4-6）式中：B坝底宽度，m；基本剖面坝高，m坝体材料容重取值24KN/m3 水容重98KN/m3 计算得 （2） 按稳定条件确定坝底最小宽度式中：f岩石面摩擦系数，0.68；1、坝顶宽度 坝顶宽度b=（8%10%）H= ，且不小于2m。本设计取12m2、剖面形态坝底总宽取取为110.8m。图2-1 非溢流坝剖面图4.3.2.1原理及公式：本设计采用概率极限状态设计原则，以分项系数极限状态设计表达式进行结构计算。混凝土重力坝分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行下列计算和验算：按照承载能力极限状态，应计算下列两种作用组合。基本组合由下列永久和可变作用产生的效应组合：1） 建筑物的自重（包括永久机械设备、闸门、起重设备及其它的自重）。2） 发电为主的水库，上游正常蓄水位（或施工期临时挡水位），按照功能运用要求建筑物泄放最小流量的下游水位，而排水及渗设施正常工作时的水荷载：a) 大坝上、下游面的静水压力；b) 扬压力。3） 大坝上游淤沙压力。4） 大坝上、下游侧土压力。5） 防洪为主的水库，按防洪高水位及相应的下游水位的水荷载取代2，且排水及防渗设施正常工作：a) 大坝上、下游面的静水压力；b) 扬压力；c) 相应泄洪时的动水压力。6） 浪压力：a) 取50年一遇风速引起的浪压力；b) 多年平均最大风速引起的浪压力。7） 冰压力。8） 其他出现机会较多的作用。偶然组合应在基本组合下，计入下列的一个偶然作用：9）建筑物泄放校核洪水（偶然状况）流量时，上、下游水位的水荷载取代2）或5），且排水及防渗设施正常工作：a) 坝上、下游面的静水压力；b) 扬压力；c) 相应泄洪时动水压力。10）其它出现机会很少的作用。 承载能力极限状态作用的基本组合和偶然组合按表2-6规定进行计算。持久状况下正常使用极限状态设计时，应按长期组合计入“基本组合由下列永久和可变作用产生的效应组合”的有关作用进行计算。坝体在施工和检修情况下应按短期组合进行设计。作用值大小及其组合应按照建筑物施工与检修具体条件确定。表4-2 稳定及应力计算设计状况作用组合主要考虑情况 作 用 类 型备注自重静水压力扬压力淤沙压力浪压力冰压力动水压力土压力持久状况基本组合1）2）3）4)土压力根据坝体外是否有填土而定（下同）以发电为主的水库短暂状况2设计洪水位情况1）2）3）4）偶然状况偶然组合校核洪水情况1）2）3）4）溢流坝考虑动水压力注：应根据各种作用同时发生的概率，选择计算中最不利的组合；作用在重力坝的主要荷载有：坝体自重、上下游坝面的水压力、扬压力、浪压力，设计时根据具体情况确定各种荷载的取值并选择不同荷载组合，在本设计计算中，地震惯性力未予考虑，另外需验证坝体的稳定、强度。1 坝体自重（4-7）其中=23. 5kN/m32. 静水压力作用在坝体上的静水压力是重力坝的主要荷载，计算时分为水平和垂直静水压力。3扬压力重力坝挡水后，由于上下游水位差的作用，库水将通过坝基向下游渗透并在坝底产生渗透压力，由于扬压力减轻坝体自重，对坝的稳定不利，所以常在坝踵出灌浆，并在帷幕后设置排水孔。上游坝踵处扬压力强度为：（4-8）下游坝趾处扬压力强度为： （4-9）在排水管与坝基面交点处为： （4-10）其间以直线相连，形成折形的扬压力。由沿程水头损失、地基地质条件、防渗和排水效果等因素，取=0.25。4浪压力 （4-11）其中3。4.3.2.3 稳定和应力分析1抗滑稳定校核利用摩擦公式进行计算： （4-12）其中作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和；作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数和；作用于滑动面上的扬压力；f 滑动面上的抗剪摩擦系数；K按摩擦公式计算的抗滑稳定安全系数，基本组合取1.10，特殊组合取1.05。2强度验算坝趾处应力验算： （4-13）式中：坝基面上全部法向应力之和（kN），以向下为正；坝基面上全部作用对形心的力矩之和（kNm），以逆时针为正；坝基面上全部法向应力之和（kN），以向下为正；坝基面形心轴长度；通过荷载计算，坝体的抗滑稳定和强度均满足要求。 细部构造1基础帷幕灌浆廊道基础帷幕灌浆廊道沿纵向布设在坝踵附近，以便有效地降低渗透压力。廊道宽度为2.53m，高度约为3.04.0m，取廊道宽为3m，高为3m。廊道底面至基岩面的距离宜不小于1.5倍底宽，以防廊道底板被灌浆压力掀动开裂。故廊道底面距基岩面得距离取为5m。廊道上游壁到上游坝面的距离应不小于0.050.1倍水头，且不小于45m，以免渗透坡降过大使混凝土受到破坏，也不致恶化廊道。取为8m。2检修排水廊道检修排水廊道一般靠近坝的上游侧每隔1530m高差设一层，其上游壁离上游坝面的距离应不小于0.050.1倍水头作用，且不得小于3m。本设计取每25m高差设一层纵向排水廊道，其上游壁距上游坝面8m。取宽2.0m，高2.5m。3坝体排水为了减小渗水对坝体得有害影响，降低坝体中的渗透压力，在靠近上游坝面处设置排水管，将坝体渗水排入廊道，再由廊道汇集于集水井，用水泵排向下游。排水管至上游坝面的距离约为水头的，且不小于2m。取为8m。排水管管内径取为15cm。溢流坝段帷幕灌浆廊道、检修排水廊道以及坝体排水管网的设置与非溢流坝段相同。4. 坝体分缝横缝将坝体沿坝轴线方向分成若干坝段，其缝面常为平面，不设键槽，不进行灌浆，使各坝段独立工作。缝的宽度器取1cm，横缝间距为20m，横缝止水用两道金属止水片（紫铜片或不锈钢片）和一道防渗沥青井。纵缝是为了适应混凝土的浇筑能力和减小施工期温度应力而设置的临时缝。本设计采用三条垂直纵缝，祥见布置图。为了加强坝体的整体性，缝面一般设置键槽，槽的短边和长边大致与第一及第二主应力相交，使
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