乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计毕业设计说明书

河海大学水利水电毕业设计摘 要Abstract第一章 设计基本资料1.1流域概况和地理位置1.2水文与气象1.2.1水文条件表1-1 坝址断面处（山前峦）水位流量关系曲线1.2.2气象条件1.3工程地质1.4交通状况1.5既给设计控制数据第二章 水能规划3.1水头Hmax、Hmin、Hr选择3.1.1 Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）：3.1.2、Hmin的可能出现情况（水头损失按2%计）：3.2水轮机选型比较3.2.1 HL200水轮机方案的主要参数选择3.2.2HL180水轮机方案主要参数选择3.2.3HL200和HL180方案比较3.2.4 水轮机安较高程第三章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物2.1枢纽布置2.1.1枢纽布置形式2.1.2坝轴线位置比较选择2.2挡水及泄水建筑物2.2.1坝高确定2.2.1.1坝顶超出静水位高度h2.2.2挡水建筑物：砼重力坝坝基面：2.2.3 泄水建筑物：砼溢流坝校核洪水位：表2-5设计状况下坝基面稳定计算：2.3坝内构造2.3.1坝顶结构2.4溢流坝消能防冲措施第四章 水电站引水建筑物4.1引水隧洞整体布置4.1.1洞线布置（水平位置）4.1.2洞线布置（垂直方向）4.2细部构造4.2.1隧洞洞径4.2.2隧洞进口段4.2.3 进水口高程4.2.4闸门断面尺寸4.2.5进口底高程的计算（以死水位192m为准）4.2.6隧洞渐变段4.2.7压力管道设计4.2.8调压室设计第五章 水电站厂房5.1 厂房内部结构5.1.1 水轮机发电机外形尺寸估算5.1.4 调速系统，调速设备选择5.1.5 水轮机阀门及其附件5.1.6 起重机设备选择5.2 主厂房尺寸5.2.1 长度5.2.2 宽度5.2.3 厂房各层高程确定5.3 厂区布置参考书目摘 要乌溪江水电站座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（砼非溢流坝），泄水建筑物（砼溢流坝），引水建筑物（有压引水遂洞，调压室），地面厂房。水库设计洪水位238m（千年一遇），相应的下泄流量4800m3/s；校核洪水位240m（万年一遇），相应的下泄流量8500m3/s；正常挡水位232m.本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程240.76m。坝底高程112m。上游坝坡坡度1：0.167，下游坝坡坡度1：0.80，溢流坝堰顶高程221m。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1154.4m。洞径9.3m，调压室位于厂房上游260m左右处，高程255m的山峦上，型式为差动式（大、小井分离式）。厂房位于下游荻青位置。设计水头100.684m，装机容量45.6=22.4万Kw，主厂房净宽17.38m，总长70m。水轮机安装高程116.3m，发电机层高程121.85m，安装场层高程126.3m（比下游校核洪水位128 m略低）。厂房附近布置开关站，主变等。受地形限制，为了减少开挖量，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。由此可见，本设计是合理可行的。Abstract The 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 design water level is 238m ,its corresponding flow amount is 5400m3/s .The check level is 241.5m ,its corresponding flow is 9700 m3/s .The regular water retaining level is 232m .The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 242.51m ,and the base elevation is 112m ,The max height of the dam is 130.51m ,The upstream dam slope is 1:0.2 ,the downstream dam slop is 1:0.7 ,the spillway crest elevation is 226m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1100m ,the diametric of which is 8.2m .The surge-chamber is located at the mountain , which is 260m 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 94.92m , the equipped capacitor is 17104Kw ,the clean width is 16m , its whole length is 72m . The fix level of the turbine is 115.45 m , and the height lf dynamo is 126.00m , the level of the adjustment bay is 129.70m (higher than the downstream water level ,which is 129.52m) . Near the workshop building , there are switch station and the main transformer and so on .This design layout the bent structure inside the main workshop building and calculate its distributed steel. 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；发电引水隧洞。 第一章 设计基本资料1.1流域概况和地理位置 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。1.2水文与气象1.2.1水文条件湖南镇坝址断面处多年平均径流量为83.0m3/s。实测最大洪峰流量为5440 m3/s，（1954年），千年一遇洪水总量（4日）为11.0亿立方米，洪峰流量为11300m3/s。万年一遇洪水（4日）总量为16.2亿立方米，洪峰流量为16600m3/s。保坝洪水总量为17.2亿立方米，洪峰流量为22000m3/s。表1-1 坝址断面处（山前峦）水位流量关系曲线水位（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电站厂房处获青水位流量关系曲线水位（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气象条件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。1.3工程地质库区多高山峡谷，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。本工程曾就获青、项家、山前峦三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，规模及影响范围均不大，坝址的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，因此坝基和坝肩渗透极微，帷幕灌浆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，详见坝址地质剖面图。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。厂房所在位置地形陡峻，覆盖极薄，基岩大片出露，岩石完整，风化浅，构造较单一。有两小断层，宽0.50.8m，两岸岩石完好。本区地震烈度小于6度。1.4交通状况坝址至衢县的交通依靠公路，衢县以远靠浙赣铁路。1.5既给设计控制数据a .校核洪水位：240m，校核最大洪水下泄流量8500m3/s，相应的水库库容2043.54108m3b .设计洪水位：238.00m，设计洪水最大下泄流量4800m3/sc .设计蓄水位：232.00md .设计低水位：192.00me .装机容量：45.6万Kw=22.4万Kwf .砼采用C20,容重取为23.5KN/m3,水的容重取为9.81 KN/m3第二章 水能规划3.1水头Hmax、Hmin、Hr选择3.1.1 Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）：1、设计洪水位，全部机组发电：由Q泄=4800m3/s查获青处水位流量关系曲线的下游水位：Z下=124.18m，H毛=Z上Z下=113.82mH净=97.5%H毛=110.97m2、 校核洪水位，全部机组发电：由Q泄=8500m3/s查获青处水位流量关系曲线的下游水位：Z下=128.33m，H毛=Z上Z下=111.67mH净=97.5%H毛=108.53m3、 正常蓄水位，一台机组发电：N=9.81QH=AQH=8.3QH(因为N=22.4万千瓦，属中型水电站)试算过程：表2-1试算过程Q（）Z（m）Z(m)(m)(m)(万KW)20232115.17116.83112.161.9040232115.48116.52111.863.8060232115.57116.43111.775.69 由NQ关系曲线，N=5.83万KWQ=59.7 Z=115.5673m=232-115.5673=116.4327m=97.5%116.4327=113.52m3.1.2、Hmin的可能出现情况（水头损失按2%计）：设计低水位时全部机组发电：设计低水位（即设计死水位）+机组满发 Z192.00m发电机出力N=9.8QH=5.6*4=22.4万千瓦，即水轮机出力为 23.33万千瓦试算 表2-2试算过程Q（）Z（m）Z(m)(m)(m)(万KW)400192.00117.0574.9571.9524.43300192.00116.7675.2472.0918.39200192.00116.4775.5371.9512.31 由NQ关系曲线，N=23.33万KWQ=370.5 Z=116.95m=192.00-116.78=75.05m=97.5%75.05=73.16m即=73.16m的确定加权平均水头=5%H校+10%H设+50%H正iv+5%H正i+10%H死i+20%H死iv=100.684m 引水式水电站=100.684m3.2水轮机选型比较根据该水电站的水头工作范围73.16113.52m，查水电站教材型谱表选择合适的水轮机型有HL200和HL180两种。现将这两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。3.2.1 HL200水轮机方案的主要参数选择1、转轮直径D1：查表水电站3-6得限制工况下单位流量Q11M=950L/s=0.95m3/s,效率M89.4，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q11Q11M=0.95m3/s，效率91。取gr=97%,则水轮机额定力Nr=561049757.73*103KW设计水头Hr为100.684m，所以：=2.60m，取与之相近而偏大的标称直径D12.75m2、转速n计算：HL200最优工况下转速n110M68r/min假设n110n110M68r/min 则 取n=250r/min取偏大并与之相近的同步转速n250r/min 。3、效率及单位参数的修正HL200最优工况下Mmax=90.7%,模型转轮直径D1M=0.46m则原型效率Mmax：模型最优工况下效率； D1m：模型转轮直径。则效率正修正值 maxMmax= 2.5%,取1%，则=1.5%，max=Mmax+=92.2%，=M+=90.9%，与假设值基本相同。单位转速n的修正值=0.82%3%，所以单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。综上，转轮直径D1=2.75m以及转速n=250r/min的计算及选用是正确的。最后求得91%，D12.75m，n=250/min。4、工作范围检验：水轮机在Hr、Nr条件下工作时：所以水轮机最大引用流量Qmax=Q11max D12=69.05m3/s与特征水头Hmax、Hmin、Hr相对应的单位转速为： 在图上做出工作范围。5、吸出高度Hs计算H：水轮机安装位置的海拔高程，初始计算取下游平均水位海拔，本工程取为125m；：模型气蚀系数，查模型综合特性曲线得0.088；：气蚀系数修正值，有Hr=94.92m查表得0.019；H：水轮机设计水头。计算得Hs0.941m4m，吸出高度满足要求。3.2.2HL180水轮机方案主要参数选择1、转轮直径D1：查表水电站3-6得限制工况下单位流量Q11M=860L/s=0.86m3/s,效率M89.5，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q11Q11M=0.86m3/s，效率91.0。取gr=97%,则水轮机额定力Nr=5.610497.5%=57.73万KW设计水头Hr为100.684m，所以：=2.728m取与之相近而偏大的标称直径D12.75m2、转速n计算： HL180最优工况下转速n110M67.0r/min假设n110n110M67r/min 则 取偏大并与之相近的同步转速n250r/min 3、效率及单位参数的修正HL180最优工况下Mmax=92%,模型转轮直径D1M=0.46m则原型效率Mmax：模型最优工况下效率； D1m：模型转轮直径。则效率正修正值 maxMmax= 2.4%,取1%，则=1.4%，max=Mmax+=93.4%，=M+=90.9%，与假设值相同。单位转速n的修正值=0.76%3%，所以单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。综上，转轮直径D1=2.75m以及转速n=250r/min的计算及选用是正确的。最后求得91%，D12.75m，n=250r/min。4、工作范围检验：水轮机在Hr、Nr条件下工作时： =0.8460.86 =64.20 5、吸出高度Hs计算H：水轮机安装位置的海拔高程，初始计算取下游平均水位海拔，本工程取为112m；：模型气蚀系数，查模型综合特性曲线得0.083；：气蚀系数修正值，有Hr=100.684m查表得0.019；H：水轮机设计水头。计算得Hs0.397m4m，吸出高度满足要求。3.2.3HL200和HL180方案比较方案参数对照表：（31）项 目HL200HL180模型参数推荐用水头范围（m）最优单位转速n10（r/min）最优单位流量Q10（L/S）最高效率bMmax(%)气蚀系数包含高效率区的多少9012568100090.7%0.088少901256780092%0.075多原 型工作水头（m）转轮直径D1（m）转速n(r/min)额定出力Nr(kw)最大引用流量Qmax(m3/s)吸出高度（m）73.16113.522.752505773069.050.91741162.752505773064.200.397由表可知，HL200和HL180具有相同的工作水头范围和转速，但是HL180的高效区远远大于HL200的高效区，运行效率高，安装高程高，故比较之后选择HL180机型。3.2.4 水轮机安较高程Zs=+Hs+ZS：水轮机安装高程；：设计水尾位；bo：导叶高度，为0.2D1=0.5m；Hs：吸出高度。求得ZS116.3m。第三章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物2.1枢纽布置2.1.1枢纽布置形式因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。2.1.2坝轴线位置比较选择根据已知的山前峦坝址地形图，选择两条坝轴线进行方案比较。a线沿东西向与河道垂直，纵坐标76350；b线也沿东西向且与河道垂直，纵坐标76388。a线总长440m，穿过左岸较多裂隙；b线总长450m，基本避开了左岸裂隙。由于坝轴线增加不多（10m），地基处理费用相对多浇注少量混凝土要昂贵的多，所以选择b线方案。2.2挡水及泄水建筑物2.2.1坝高确定根据水电站装机22.4万Kw，水库总库容2043.54亿m3，属级工程，主要建筑物级别：1级，次要建筑物级别：2级，临时建筑物级别：4级。2.2.1.1坝顶超出静水位高度hh = hl+ho+hchl：1%情况下波浪涌高；ho：波浪中线高出静水位高度；hc：安全超高；H:5%情况下波浪涌高。V:风速。d：吹程。该水库缘地势高峻，故采用官厅水库计算公式 Vf =20m/s，D=10Km hc：查水工建筑物（上）河海大学出版社 P53表2-8基本组合：hc=0.7m，特殊组合hc=0.5m 设计洪水位+h设+hc=239.71m2.2.1.2 坝顶高程=max 校核洪水位+h校+hc=240.76m 取坝顶高程为240.76m。2.2.1.3 查坝轴线工程地质剖面图，得出可利用基岩最低点高程112.00m，由此知大坝实际高度为240.76-112.00=128.76m2.2.2挡水建筑物：砼重力坝2.2.2.1基本剖面由于电站形式为引水式，故坝上右侧无有压进水口，上游坝坡坡度不受限制，同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度 B/H= 联立 B=B：坝底宽度H：实际坝高（基本剖面H=238-112=126m）c ：坝体材料容重0 ：水的容重1 ：扬压力折减系数k：基本组合安全系数f：坝体与坝基岩石的摩擦系数，采用0.68 计算得： B=100m 根据工程经验，一般上游坡n=00.2,下游坡m=0.60.85,坝顶宽约为坝高的0.70.9，故取n=0.167，上游折坡点高程为172m；m=0.8，下游折坡点高程为224m 此时 取B=111.6m2.2.2.2实用剖面坝顶宽度=8%10%H=12m灌浆廊道距坝底5m，距上游坝面12m，廊道宽3m，高3.5m2.2.2.3稳定及应力计算校核洪水位坝基面： 表2-1设计状况下坝基面稳定应力计算： 抗滑稳定计算综上，=G1+G2+G3+P2+P4U1p1-p2 = 135689.68kn = 77151.33kn故满足抗滑稳定要求。应力计算（计入扬压力） =：上游面正应力；：下游面正应力； B：计算截面沿上下游方向的宽度，见上图，取为111.6m；M：所有外力对计算截面形心的弯矩矢量和。求得=946.1KPa，=1485.6KPa, 故应力满足要求。上游折坡面（172m高程处）表2-2设计状况上游折坡面稳定应力计算：荷载名称垂直力(KN)水平力(KN)力臂(m)弯矩(KNm)自 重G14726.3220.898307.46G21466420.8305011.2G325417.60.9323723.1水 压 力P121366.1822470055.96P20P30P40浪压力P17.2267.8489.5扬 压 力U1 4176.17.631738.4U2809.326 21041.8 抗滑稳定计算综上，=G1+G2U1U2=44807.92KN =P1+P1P2=22373.4KN 满足要求=M1+M2M3M1M2M1+M2=-95794.36 KN.m =635.9KPa=1036KPa：上游面正应力；：下游面正应力； B：计算截面沿上下游方向的宽度，见上图，取为53.6m；M：所有外力对计算截面形心的弯矩矢量和。故应力满足要求。2.2.3 泄水建筑物：砼溢流坝2.2.3.1 堰顶高程设计状况下洪水下泄可通过溢流坝和电站厂房两个部分，经过水能规划知，厂房部分下泻流量为256.8m3/s，故坝体下泻流量为4543.2m3/s。坝址岩基状况良好，故对于设计洪水位的坝体下泻流量4543.2m3/s,取设计状况下的单宽流量q=100m2/s,则溢流前缘总净宽L为45.4m。溢流堰取4孔，每孔净宽10m，考虑到闸墩中设横缝，故闸墩取为4m，溢流坝每个坝段的长度为10m，故溢流前缘总净宽L为50m，溢流坝总长度L0为66m。计算设计状况下堰上水头：Q=LmH02/3m：流量系数 设计水头下取0.49；：侧收缩系数，一般取为0.90.95，本设计取为0.9；g：重力加速度。 经计算，H0为12.73m。溢流坝高度取225.27m。在校核洪水位下 ，不满足要求。故可求得在校核洪水位下，堰顶高程为221.07m。计算设计状况下堰上水头： 正常蓄水位232m， 所以闸门高度=正常蓄水位堰顶高程+安全超高（0.20.3m）=232 221.07+1=11.93m，考虑到闸门高宽比的要求，结合闸门设计规范，取闸门高度为12m。2.2.3.2 溢流坝实用剖面设计设计堰上水头Hd=18.93ma . 溢流面曲线采用WES曲线 Xn=KHdn-1y Hd定型设计水头 Kn 与上游坝面坡度有关的系数和指数（查手册知k=2.0, n=1.85） 即溢流面幂曲线方程为y=0.041x1.85。上游用三段圆弧连接。 则0.282Hd=5.34m 0.276Hd=5.224m 0.175Hd=3.31m R1=0.5Hd=9.465m R2=0.2Hd=3.786mR3=0.04Hd=0.7572m反孤段设计查水力学（下） P53 取=0.95， q=118.96m3/s(校核状况下泄流量)To：总有效水头；hco：临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深）；：流速系数查表取0.95；下游最高尾水位128.3. m，取挑坎高程138m试算得：hco=4.15m则反孤段半径R10hco=41.5m 鼻坎挑角200。2.2.3.3溢流坝稳定应力计算将溢流坝简化为以下模型设计洪水位：表2-5坝基面稳定计算：荷载名称垂直力（KN）水平力（KN）自重 G185657.5G27050G355225静水压力P140618.3P29417.6P32708.8扬压力U123613.9U2743.7 抗滑稳定计算根据抗剪强度公式：满足要求。正常蓄水位232m。表2-5坝基面稳定计算：荷载名称垂直力（KN）水平力（KN）自 重G147932.5 静 水 压 力P1 40618.3P28829P40扬压力U114420.7U28829抗滑稳定计算验算抗剪强度 ：满足要求故满足抗滑稳定要求。2.3坝内构造2.3.1坝顶结构2.3.1.1非溢流坝坝顶宽12m，两边设挡浪墙，兼做坝顶栏杆使用；路面中间高，两边低，呈圆拱状，以便于排水，道路两旁设排水管，具体布置见大图。2.3.1.2溢流坝为便于布置上游侧检修闸门和工作闸门，溢流坝段坝顶较非溢流坝段向上游伸出，具体尺寸见大图。坝上布置门机轨道，溢流堰上设置两个闸门，上游侧检修闸门，堰顶略下游布置工作闸门。闸墩宽度4m，故溢流坝段总长66m，闸门门槽深1.5m宽2m。2.3.2坝体分缝2.3.2.1 横缝溢流坝段和非溢流坝段纵缝间距均为25m，具体位置见正图2.3.4坝内廊道沿坝基帷幕灌浆廊道向上，间隔25m布置一层廊道，共分四层，每层纵向廊道布置向下游延伸的横向廊道，并在下游再布置一条或两条、三条纵向贯穿廊道作为连接。非溢流坝段最高的两层靠近按坡的横向廊道贯穿至下游，其余层横向廊道均均不贯穿。灌浆廊道尺寸为3m3.5m(宽高)，距坝基面和上游面的距离分别为5m、5+4.5m。其余廊道尺寸宽1.5m，高2.2m。为较为充分的减小扬压力，灌浆廊道在满足防渗的基础上尽量靠近了上游，这使得最下层排水管是倾斜布置的，但角度不大，在允许的范围内。2.3.5坝基地基处理由于坝址处岩基抗渗性较好，故防渗帷幕灌浆处理比较简单。左岸有断层破碎带贯穿整个山坡，故需进行灌桨加固处理，除适当加深表层砼塞外，仍需在较深的部位开挖若干斜并和平洞，然后用砼回填密实，形成由砼斜塞和水平塞所组成的刚性支架，用以封闭该范围内的破碎充填物，限制其挤压变形，减小地下水对破碎带的有害作用。河床段及右岸靠近河床段的裂隙，采用砼梁和砼拱进行加固，具体分法是将软弱带挖至一定深度后，回填砼以提高地基局部地区的承载力。2.4溢流坝消能防冲措施由于坝址处基岩较好，为了减少造价，采用较为经济的挑流消能这种消能方式。挑距L：水舌距(m)；：坎顶水面流速（m/s）可取坎顶平均流速的1.1倍；：鼻坎挑射角度，本工程为300；h1：坎顶平均水深在铅直方向的投影；h2：坎顶至河床表面高差（m）；g：重力加速度。计算得L165.32m。tr=tr：冲刷坑深度；H：上下游水位差；hK：取决于出坎单宽流量q的临界水深，：取决于岩石抗冲刷能力的无因次参数，对于中等的岩石=1.11.4，此处取1.4；计算得tr25.68m由于下游基岩质量较好，且水流沿河道较平顺，故抗冲刷措施比较简单。只需在溢流坝与非溢流坝交界处设2m宽的导水墙，下游岸坡做简单防浪措施即可。第四章 水电站引水建筑物4.1引水隧洞整体布置4.1.1洞线布置（水平位置）根据洞线布置要求，隧洞进口处设在坐标（20679705，3176235）处，洞线起始沿南北向正向延伸，至坐标（20679704，3176336）处转向北偏西270，至坐标（20679354，3177154）处转向北偏东60，直至厂房。整条洞线与所有节理、断层破碎带均有较大的夹角，且压力管道出口处地势较陡，便于布置。4.1.2洞线布置（垂直方向）1、隧洞进口断面为矩形，后渐变成圆形，再变为矩形闸门段，过闸门段后又由矩形渐变到圆形，至压力管道处再度渐变，隧洞段坡降5 。接压力钢管后以45度角向下拐弯到高程116.3m处（水轮机安装高程），然后水平布置直至厂房。4.2细部构造4.2.1隧洞洞径设计水头下四台机全发电时隧洞流量：QNf/9.81Hr)=270m3/sNf：发电机额定出力；：效率；Hr：设计水头隧洞直径=9.3mv：有压遂洞经济流速，取为4m/s。4.2.2隧洞进口段隧洞进口顶部采用椭圆曲线连接，俯视时成直线型喇叭口，内部断面为矩形。a=(1.01.5)D取12m取4m4.2.3 进水口高程初步估计进水口宽度B为18m。设置中墩、立柱和横梁、拦污栅后，经验算，过栅流速为1m/s，所以估计的进水口宽度是较为合适的。具体验算过程见后面的调压室部分。进口布置如图： 设一个中墩宽0.8m，另设四个立柱各宽0.55m，共计30个栅片，每个栅片bh=2.53.4m2,栅条厚取10mm，间距100mm。在高程211m处设置拦污栅清污及检修平台。4.2.4闸门断面尺寸bh=9.32m2通气孔面积根据经验公式取通气孔面积为2m24.2.5进口底高程的计算（以死水位192m为准）v=Q/(bh)=3.12/sv：闸门断面流速；Scr：闸门低于最低水位的临界淹灭深度；C：经验系数，估计为非对称进水，故取C0.7；D：闸门孔口高度。为安全起见，取Scr=6m即隧洞进口底高程H186m4.2.6隧洞渐变段4.2.7压力管道设计管道经济内径估算：Qmax：钢管最大设计流量；H：设计水头；岔管采用非对称y型布置，各分管内径均用经济流速来计算。对于压力钢管来说，经济流速取为5.07m/s。D1=6.3m；D2=5.4m；D3=4.0m。4.2.8调压室设计估算压力管道段全长260m上游如需调压室，则布置在最靠近厂房地面高程255m的地方4.2.8.1根据近似准则判断是否要设调压室上游Tw=6.4s24s，故需要设上游调压室。L：压力水道（包括螨壳及尾水管）长度，m；g：重力加速度；H：设计水头Tw：压力水道的惯性时间常数，s。厂房下游Lw）LW：压力尾水道长度；TS：导叶关闭时间；v：恒定运行尾水道中的流速；：水轮机安装工程；Hs：吸出高度。求得Lw=16m真实长度=15.4m，故下游可不设洞压室。4.2.8.2计算托马断面Fk=L：隧洞洞线总长；f：隧洞断面面积。此时的计算条件为：上游死水位（192m），引水隧洞可能的最小糙率（0.012），压力钢管采用可能的最大糙率(0.0125)。死水位4台机组满发对应的隧洞流量Q370.5m3/s。 H1=H0hw03hwm0 hw0：隧洞段水头损失； hwmo：压力管道段水头损失。hwo=hf+hwhf：沿程水头损失；hw：局部水头损失，。隧洞段水头损失 压力管道部分C-谢才系数安全系数 1.05 则Fk=1.05*413.6=434.4m24.2.8.3调压室选择设计1、差动式最低涌浪Zmin计算（死水位，引用流量最大，流量从0.5QQ）=3.06zmin=10.08选大中面积350.10m2m2,升孔56.72m2,引水隧洞长1154.4m，断面积f56。72m/s,V0=4m/s,hwo=1.1171.487计算得最低涌浪10.08m，阻抗孔面积9.54m2第五章 水电站厂房5.1 厂房内部结构5.1.1 水轮机发电机外形尺寸估算1、极距sf发电机额定客量（KVA）kj取810 此时取10P磁极对数 P=122、定子内径 Di=2P/=497.6cm3、定子铁芯长度ltC系数 查表C=410-66.510-6ne额定转速 250r/min4、定子铁芯外径Dane166.7r/minDa=Di+=497.6+65.1=562.7cmne=250166.7外形尺寸估算。1、定子机座外径D1 D1=1.20Da=1.2*562.7=675.2cm2、风罩内径D2St20000KVA D2=D1+2.4m=915cm 3、转子外径D3 D3=Di-2S=497.6cm 4、下机架最大跨度10000214r/min2、上机架高度判别型式采用悬式发电机上机架高度 3、推力轴承高度 励磁机高度h4和永磁机高度h6，副励磁机h5h3=1800mmh4=2200mm（其中机架高度800mm）h5=1000mmh6=700mm4、下机架高度 h7=0.12Di=59.7cm5、定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离h8悬式悬式 6、转子磁轭轴向高度h10，有风扇时h10=lt+(7001000)mm=2400mm7、下机架支承面主主轴法兰底面距离h9=1000mm8、h11=（0.70.9）H H=h1+h2+h9-h7=11.68m h11=0.8H，我们取9992mm9、定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距h125.1.2 发电机重量估算K1系数，悬式K1=810，这里取8发电机转子重量=0.5Gf=164.4t 采用2*100t双小车桥吊 5.1.3 水轮机蜗壳及尾水管水头范围72.911340m，故采用金属蜗壳，对于D1=2.75m4.5VS=4.50.08=0.36m3取组合式油压装置 HYZ-4.0表5-3：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HYZ-1.62400mm1700327023701028HYZ-4.02950mm2000445030501300进水阀附件旁通阀：直径取400mm空气阀：直径=0.3m为便于进水阀安装有拆卸、附设伸缩节5.1.6 起重机设备选择1、设备型号台数选择：最大起重量155.9t，机组台数4台，选用一台双小车起重机，跨度15m（根据厂房净宽确定）表5-4 工作参数表名义起重量t单台小车起重量（t）跨度lkm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21001002015261613.727.719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61.594JZR2-51JZR2-22-6JZR2-41-89310020-18122/52/112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H4400200044006509200460370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1200198029003100主钩副钩L1L2Qu-100124070011001600平衡梁吊点至大车轨顶极限位置146mm吊具：双小车平衡梁尺寸表5-5平衡梁参数吊钩起重量（t）平衡梁起重量(t)aa1a2a3bhh1自重(t)210020037803100145070013009406545785.2 主厂房尺寸5.2.1 长度(1) 机组段长度L1=L+x+L-x蜗壳层 L=2+4.47+5.447=12.44尾水管层 L=尾水管出口断面宽度+2=10.56m保护层厚度1mC、发电机层 L=风罩直径+尾水管边墩厚+2风罩边净距=13.95mB尾水管宽度2尾水管边墩砼厚度 取1.21.5m3发电机风罩内径3发电机风罩壁厚，一般取0.30.4m6两台机组之间风罩外壁的净距，一般取1.52.0m但因机组间布置楼梯，一般取3-4m最终取机组段长度13.95m（2）端机组段长度L=14+0.52.5=15.5m（3）安装场长度1.01.5 机组段长度再由吊车极限位置同时控制，确定安装场宽度为17.38m，厂房段总长70m5.2.2 宽度由于厂房设置蝴蝶阀，故厂房宽度取决于下部尺寸取厂房宽度为17.38m5.2.3 厂房各层高程确定（1）水轮机安装高程 HL180-LT-275 （2）尾水管底板高程 h1尾水管高度（m）bo导叶高度（m）（3）进水阀层地面高程钢管中心高程r1钢管半径h2从钢管至地面高度取1-8m（4）水轮机层地面高程=ZS+r2+h3=118.85mr2蜗壳进口半径h3蜗壳进口断面上部尺寸（5）定子安装高程=+进人孔（3m）+梁深1m=121.85m（6）发电机层地面高程（定子埋入式）=+h1+h2=126.3m校核洪水位129m（7）安装场地面高程为方便布置公路，采用发电机层和安装场层不同高方案，安装场层与地面同高，高程129m。（8）吊车轨顶的高程=137.9m（9）厂房顶部高程=143.6m5.3 厂区布置厂房部分依山而建，可利用场地面积狭小，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，故考虑厂房东侧布置开关站（220KV）厂房西侧布置主变和110KV开关站，公路厂房西侧过来，