河岸式水电站厂房设计及调压室说明书.doc

目 录目 录- 1 -摘 要- 5 -Abstract- 6 -第一章 设计基本资料- 7 -1.1 流域概况和地理位置- 7 -1.1.1 水文条件- 7 -1.1.2 气象条件- 8 -1.1.3 工程地质- 9 -1.1.4 当地建筑材料- 10 -1.2 设计资料- 11 -1.2.1 水能规划- 11 -1.2.2 挡水建筑物及泄水建筑物- 11 -1.2.3 引水建筑物- 12 -1.2.4 水电站建筑物- 12 -1.2.5 专题- 12 -1.3 设计任务- 12 -1.3.1 枢纽布置、挡水及泄水建筑物- 12 -1.3.2 水电站引水建筑物- 12 -1.3.3 水电站厂房- 12 -1.3.4 其他- 12 -第二章 混凝土重力坝- 13 -2.1 剖面设计- 13 -2.1.1 基本剖面- 13 -2.1.2 实用剖面- 15 -2.2 稳定与应力校核- 16 -2.2.1 基本原理- 16 -2.2.2 正常蓄水位时- 22 -2.2.3 校核洪水位时- 24 -2.3 混凝土坝的材料与构造- 25 -2.3.1 材料- 25 -2.3.2 构造- 25 -2.4 地基处理- 26 -2.4.1 开挖与清理- 26 -2.4.2 坝基帷幕灌浆- 26 -2.4.3 坝基排水设施- 27 -第三章 混凝土溢流坝- 28 -3.1 溢流坝孔口尺寸的确定- 28 -3.1.1 溢流坝下泄流量的确定- 28 -3.1.2 溢流孔口尺寸确定和布置- 28 -3.1.3 堰顶高程的确定- 29 -3.1.4 闸门的选择- 30 -3.2 溢流坝的剖面布置- 30 -3.2.1 溢流面曲线- 30 -3.2.2 溢流重力坝剖面如下图所示：- 33 -3.3 溢流坝稳定验算- 33 -3.3.1 基本组合：（上游为正常蓄水位232m，下游水位为0）- 33 -3.4 溢流坝的结构布置- 34 -3.5 消能与防冲- 34 -3.5.1 鼻坎的型式和尺寸- 34 -3.5.2 挑射距离和冲刷坑深度的估算- 34 -第四章 水轮机- 36 -4.1 水头Hmax、Hmin、Hr选择- 36 -4.1.1 各种情况对应的水头计算- 36 -4.1.2 Hmax的确定- 40 -4.1.3 Hmin的确定- 40 -4.1.4 Hav的确定- 41 -4.2 水轮机选型- 41 -4.2.1 HL200型水轮机方案的主要参数选择- 41 -4.2.2 HL180型水轮机方案的主要参数选择- 43 -4.3 水轮机蜗壳及尾水管尺寸确定- 46 -第五章 发电机- 49 -5.1 发电机的尺寸估算- 49 -5.1.1 主要尺寸估算- 49 -5.1.2 外形尺寸估算- 50 -5.1.3 轴向尺寸计算- 50 -5.2 发电机重量估算- 51 -5.3 调速设备及油压设备选择- 52 -5.3.1 调速功计算- 52 -5.3.2 接力器选择- 52 -5.3.3 调速器的选择- 53 -5.3.4 油压装置- 53 -5.3.5 水轮机阀门及其附件- 54 -第六章 主厂房尺寸及布置- 55 -6.1 主厂房长度确定- 55 -6.1.1 机组段长度- 55 -6.1.2 端机组段长度- 55 -6.1.3 装配场长度- 55 -6.2 主厂房宽度确定- 56 -6.3 主厂房顶高程确定- 56 -6.3.1 水轮机安装高程：- 56 -6.3.2 尾水管底板高程- 57 -6.3.3 厂房基岩开挖高程：- 57 -6.3.4 水轮机层地面高程- 57 -6.3.5 发电机定子安装高程- 57 -6.3.6 发电机层地面高程（定子埋入式）- 57 -6.3.7 桥吊安装的高程- 57 -6.3.8 厂房顶部高程- 58 -6.4 起重设备- 58 -6.5 厂区布置- 60 -第七章 引水建筑物- 61 -7.1 引水隧洞整体布置- 61 -7.1.1 洞线布置（水平位置）- 61 -7.1.2 垂直方向- 61 -7.2 细部构造- 61 -7.2.1 隧洞洞径- 61 -7.2.2 闸门断面尺寸- 61 -7.2.3 拦污栅断面- 62 -7.3 调压室- 63 -7.3.1 调压室功用- 63 -7.3.2 设置调压室的条件- 63 -7.4 压力管道设计- 64 -7.4.1 管道内径估算- 64 -7.4.2 岔管处管道直径的确定- 64 -7.4.3 计算托马断面- 65 -7.5 调压室设计比较- 69 -7.5.1 水头损失的计算- 69 -7.5.2 阻抗式调压室- 74 -7.5.3 差动式- 77 -7.5.4 调压室方案比较成果- 83 -第八章 调压室结构计算- 84 -8.1 连接方式和基本假定- 84 -8.2 计算步骤- 84 -8.2.1 井壁底部的定端力矩、剪力和抗绕劲度- 84 -8.2.2 底板的定端力矩、剪力和抗绕劲度- 85 -8.2.3 对井壁和底板进行力矩分配- 87 -8.2.4 沿井壁力矩、剪力及环向力之分布- 87 -8.2.5 沿底板的力矩、变位和反力分布- 91 -8.3 配筋计算- 95 -8.3.1 井壁配筋计算- 95 -8.3.2 底板配筋- 96 -8.4 调压室计算小节- 97 -毕业设计小结- 98 -参考文献- 99 -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（混凝土重力坝），泄水建筑物（混凝土溢流坝），引水建筑物（有压引水遂洞、调压室和压力钢管），河岸式地面厂房。水库设计洪水位238.0m（千年一遇），相应的下泄流量6250m3/s；校核洪水位240.0m（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242.3m。坝底高程111.0m。最大坝高131.3m。上游坝坡坡度1：0.15，下游坝坡坡度1：0.79，溢流坝堰顶高程229.4m。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1100m。洞径8.4m，调压室位于厂房上游200m左右处，高程250m左右的山峦上，型式为阻抗式。 厂房位于下游荻青位置。设计水头90.5m，装机容量44.25=17万kW，主厂房宽19m，长72m。水轮机安装高程116.77m，发电机层高程126m，由于校核洪水位对应的下游水位为128.3，安装场层高程与发电机层不同高，取为128.5m。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，本设计还对调压室进行了结构计算。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 overfall dam) ,the diversion structure (pressure seepage tunnel ,the surge-chamber ) ,and the surface power station .The design water level is 238.0m ,its corresponding flow amount is 6250m3/s .The check level is 240.0m ,its corresponding flow is 8500m3/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 242.3m ,and the base elevation is 111.0m ,The max height of the dam is 131.3 m ,The upstream dam slope is 1:0.15 ,the downstream dam slop is 1:0.79 ,the spillway crest elevation is 229.4m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1100 m ,the diametric of which is 8.4 m .The surge-chamber is located at the mountain , which is about 200m 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 90.5 m , the equipped capacitor is 1710kw ,the width is 19 m , its whole length is 72 m . The fix level of the turbine is 116.77 m , and the height of dynamo is 126m , as the downstream water level is 128.25 m,the level of the adjustment bay is 128.5 m, which is not different with the height of dynamo. Near the workshop building , there are switch station and the main transformer and so on .This design is concluded surge-chamber. 关键词：水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；稳定；水轮机；引水隧洞；调压室；厂房第一章 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。流域内已建成二级水电站，第一级为湖南镇水电站，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。1.1.1 水文条件湖南镇坝址断面处多年平均径流量为83.0m/s。实测最大洪峰流量为5440 m/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11300m/s。万年一遇洪水（4日）总量为16.2亿立方米，洪峰流量为16600m/s。保坝洪水总量为17.2亿立方米，洪峰流量为22000m/s。表1-1 坝址断面处（山前峦）水位流量关系水位（m）122.71123.15123.5124.04125.4126.6128.5流量（m/s）105010020050010002000水位（m）130.1132.6135.3137.6139.8141.8流量（m/s）300050007500100001250015000图11 水位流量关系曲线表1-2 电站厂房处获青水位流量关系水位（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）150020003000400060008000100001.1.2 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。 表1-3水库水位面积、容积曲线高程（米）水库面积（）总库容（）25059.842592.5424554.92305.6924049.962043.5423545.931803.8223041.91584.2422538.11384.2422034.31203.2421531.151039.6221027.99891.7720524.61760.2720021.22646.6919519.11544.8719016.99454.6218514.94374.7918012.89305.221709.37193.621606.66113.771504.9555.721.1.3 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。1.1.4 当地建筑材料 本工程需要砾石约186万立方米，砂67万立方米。经勘测，砂的粒径偏细，砾石超粒径的含量偏多，其他指标均能满足要求，但坝址附近几个料场的贮量不能完全满足设计要求。故不足的砾石用轧石解决，轧石料场选在大坝左岸距坝址0.812公里的范围内。不足的砂料用楼里村附近的几个料场补充，距坝址2.5 公里。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。高程（米）容积（亿立米）高程（米）容积（亿立米）备注980.1281080.423吴淞零点990.1371090.4671000.1691100.5141010.1941110.5641020.221120.6181030.2491130.6741040.2791140.7341050.3111150.7951060.3451160.8571070.3331170.8211.2 设计资料1.2.1 水能规划a .校核洪水位：240.0m，校核最大洪水下泄流量8500；b .设计洪水位：238.0m，设计洪水最大下泄流量6250；c .设计蓄水位：232m；d .设计低水位：192m；e .装机容量：，17万KW，即44.25=17万kW；f .机组机型：自选1.2.2 挡水建筑物及泄水建筑物a .挡水建筑物： 混凝土重力坝b .泄水建筑物： 混凝土溢流坝c .其它 ：无 1.2.3 引水建筑物 有压引水 1.2.4 水电站建筑物河岸式地面厂房 1.2.5 专题调压室结构计算1.3 设计任务1.3.1 枢纽布置、挡水及泄水建筑物要求对整个水利枢纽进行布置（包括挡水及泄水建筑物、引水建筑物、厂房、对外交通、进水口及开关站等，绘出枢纽平面布置图）。要求根据现有资料设计挡水及泄水坝段的断面型式，进行必要的稳定计算，绘出挡水及泄水坝的剖面图。1.3.2 水电站引水建筑物根据地形、地质条件选顶引水隧洞的路线，并设计隧洞断面的型式，绘出引水隧洞的布置图（含进水口）。根据地形、地质及水力计算，确定调压室的位置、型式和尺寸并绘出调压室剖面图。1.3.3 水电站厂房根据所选机型及水位计算条件，确定厂房的轮廓尺寸，并绘出发电机层、水轮机层和涡壳层的平面布置图以及厂房的横剖面图。对厂区进行布置并绘出平面布置图（包括开关站、主变场、厂房、尾水渠和对外交通等）。1.3.4 其他调压室结构计算第二章 混凝土重力坝2.1 剖面设计重力坝剖面设计的任务在于选择一个既满足稳定回去强度要求，又使体积最小和施工简单、运行方便的剖面。2.1.1 基本剖面重力坝的基本剖面，一般指在主要载荷作用下满足坝基面稳定和应力控制条件的最小三角剖面。因此，基本剖面分析的任务是在满足强度和稳定的要求下，根据给定的坝高H求得一个最小的坝底宽度B，也就是确定三角形的上下游坡度。为分析方便计，沿坝轴线方向取单位长度的坝体进行研究，其上下游面的水平投影长度分别为和。假定上游库满水位平三角形顶点水深为，下游无水。坝的载荷只考虑上游水平压力、水重和坝体自重以及扬压力，在此情况下，讨论及应如何取值才能满足安全和经济的要求。图21 重力坝基本剖面示意图2.1.1.1 按应力条件确定坝底最小宽度（21）式中 为设计洪水位 为上游坡度取时可以得到：（22）2.1.1.2 按稳定条件确定坝底最小宽度（23）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。式中 B坝底宽度，m；H基本剖面坝高，m（基本剖面H=238.0-111.0=127m）；坝体材料容重，；水的容重，；扬压力折减系数,按规范坝基面取0.3；摩擦系数，由资料可得本设计采用0.68；K基本组合安全系数。坝底宽度定为100.3m。2.1.2 实用剖面2.1.2.1 坝顶宽度 坝顶宽度b=（8%10%）H，即10.50413.13m，且不小于2m。本设计取12m。2.1.2.2 坝顶高程（24）式中 累积频率为1%得波浪高度，m；波浪中线高出静水位的高度，m；安全超高，取决于坝的级别和计算情况，m；风速，m/s；吹程，m。该水库缘地势高峻，故采用官厅水库计算公式：（25）（26）-查水工建筑物表4-5得：根据水电站装机17万kw，水库总库容，取工程规模为大（1）型，主要建筑物级别：1级，次要建筑物：3级，临时建筑物：4级。综上：坝顶高程为242.292m，取为242.30m。2.1.2.3 剖面形态由上可知，稳定条件为限制条件，所以采用上游坝面上部铅直、而下部呈倾斜，这样可利用部分水重来增强坝的稳定性。采用的折坡高程为161.0m，坡度为1:0.15。最终确定的剖面如下图所示：图2-2 非溢流坝剖面2.2 稳定与应力校核2.2.1 基本原理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。混凝土重力坝按承载能力极限状态进行下列计算和验算：承载能力极限状态：坝体断面、结构及坝基岩体进行强度和抗滑稳定计算，必要时进行抗浮、抗倾验算；对需抗震设防的坝及结构，尚需按DL5073进行验算。混凝土重力坝及坝上结构设计时，应根据水工建筑物的级别，采用不同的水工建筑物结构安全级别，见下表 表21：水工建筑物结构安全级别水工建筑物级别水工建筑物结构安全级别12、34、5按承载能力极限状态设计时，应考虑下列两种作用效应组合：1) 基本组合持久状况或短暂状况下，永久作用与可变作用的效应组合；2) 偶然组合偶然状况下，永久作用、可变作用与一种偶然作用的效应组合。对基本组合，应采用下列极限状态设计表达式（27）式中 结构重要系数，对应于结构安全级别为、级的结构及构 件，可分别取用1.1、1.0、0.9；设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然状况，可分别取用1.0、0.95、0.85;作用效应函数； 结构及构件抗力函数；永久作用分项系数，见表22；可变作用分项系数，见表23；永久作用标准值；可变作用标准值；几何参数的标准值；材料性能的标准值；材料性能分项系数，见表23；基本组合结构系数，见表24。对偶然组合，应采用下列极限状态设计表达式（28）式中 偶然作用代表值；偶然组合结构系数，见表24。 表22 作用分项系数序号作用类型分 项 系 数1自重1.02水压力1） 静水压力2） 动水压力：时均压力、离心力、冲击力、脉动压力1.01.05、1.1、1.1、1.33扬压力1） 渗透压力2） 浮托力3） 扬压力（有抽排）4） 残余扬压力（有抽排）1.2（实体重力坝）、1.1（宽缝、空腹重力坝）1.01.1（主排水孔之前）1.2（主排水孔之后）4淤沙压力1.25浪压力1.2注：其它作用分项系数见DL5077 表23材料性能分项系数序号材 料 性 能分项系数备 注1抗剪强度1）混凝土/基岩 摩擦系数 黏聚力1.33.02)混凝土/混凝土 摩擦系数黏聚力1.33.0包括常态混凝土和碾压混凝土层面3)基岩/基岩 摩擦系数黏聚力1.43.24）软弱结构面 摩擦系数黏聚力1.53.42混凝土强度 抗压强度1.5表24 结构系数序号项 目组合类型结构系数备 注1抗滑稳定极限状态设计式基本组合偶然组合1.21.2包括建基面、层面、深层滑动面2混凝土抗压极限状态设计式基本组合偶然组合1.81.8本设计持久状况选择基本组合的第一种，即正常蓄水位，其对应的下游水位按最危险的计算，即下游水为取为零。偶然状况选择校核洪水位情况时进行计算，分别校核坝基面和折坡处的稳定和应力。1）坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极限状态：作用效应函数（29）抗滑稳定抗力函数（210）式中 坝基面上全部切向作用之和，；坝基面抗剪摩擦系数；坝基面抗剪断黏聚力，。核算坝基面抗滑稳定极限状态时，根据规定，应按材料的标准值和作用的标准值或代表值分别计算基本组合和偶然组合。2）坝体混凝土层面（主要是折坡面的验算）的抗滑稳定极限状态：作用效应函数（211）抗滑稳定抗力函数（212）式中 计算层面上全部切向作用之和，；计算层面上全部法向作用之和，；混凝土层面抗剪断摩擦系数；混凝土层面抗剪断黏聚力，；计算层面截面积，。核算坝体混凝土层面的抗滑稳定极限状态时，根据规定，应按材料的标准值和作用的标准值或代表值分别计算基本组合和偶然组合。3）坝趾抗压强度承载能力极限状态：作用效应函数（213）抗压强度极限状态抗力函数或 （214）式中 坝基面上全部法向作用之和，向下为正；全部作用对坝基面形心的力矩之和，逆时针方向为正；坝基面的面积，；坝基面对形心轴的惯性矩，；坝基面形心轴到下游面的距离，；坝体下游坡度；混凝土抗压强度，；基岩抗压强度，。核算坝趾抗压强度时，根据规定，应按材料的标准值和作用的标准值或代表值分别计算基本组合和偶然组合。4）坝体选定截面（坝基面与折坡面）下游端点的抗压强度承载能力极限状态：作用效应函数（215）抗压强度极限状态抗力函数（216）式中 计算截面上全部法向作用之和，向下为正；全部作用对计算截面形心的力矩之和，逆时针方向为正；计算截面的面积，；计算截面对形心轴的惯性力矩，；计算截面形心轴到下游面的距离，；坝体下游坡度。核算坝体选定计算截面下游截面端点抗压强度时，根据规定，应按材料的标准值和作用的标准值或代表值分别计算基本组合和偶然组合。2.2.2 正常蓄水位时基本组合：（上游为正常蓄水位，下游水位为0）2.2.2.1 坝基面 （具体计算步骤见计算书）在下表中G代表自重，P表示水压力，U表示扬压力表25非溢流坝坝基面在正常蓄水位下受力荷载垂直向下的力（KN）垂直向上的力（kN）水平向右的力（kN）弯矩（顺时针）（kNm）弯矩（逆时针）（kNm）4406.3215468.137026.61495874.6115966.4575966.5723052952601.7720036345613809.196203.44991.3227850.67486.9362364.8（1）坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极限状态：满足要求。（2）坝址抗压强度承载能力极限状态：满足要求。2.2.2.2 折坡面表26非溢流坝折坡面在正常蓄水位下受力荷载垂直向下的力（KN）垂直向上的力（KN）水平向右的力（KN）弯矩（顺时针）（KNm）弯矩（逆时针）（KNm）22926.6559409.035420.275563.125205596518.34863.529829.51065291811597.545369坝体折坡面下游的抗压强度承载能力极限状态： 满足要求。2.2.3 校核洪水位时偶然组合：（上游水位为校核水位，即240.0m，下游水位由下泻流量，对应山前峦的水位流量关系曲线可得下游水位=136.22-111=25.22m）2.2.3.1 坝基面表27非溢流坝坝基面在校核洪水位时受力荷载垂直向下的力（KN）垂直向上的力（KN）水平向左的力（KN）水平向右的力（KN）弯矩（顺时针）（KNm）弯矩（逆时针）（KNm）4406.3215468.137026.61495874.6115966.4575966.58320535348157800393513.83180.226735.22511.9118712.427187.203209.222357.41160529543820.6184917.0坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极限状态： 满足要求。坝址抗压强度承载能力极限状态：满足要求。2.2.3.2 折坡面表28非溢流坝折坡面在校核洪水位时受力荷载垂直向下的力（KN）垂直向上的力（KN）水平向右的力（KN）弯矩（顺时针）（KNm）弯矩（逆时针）（KNm）22926.6559409.035420.275563.131205821731.75411.533190.51185324691777.550481坝体折坡面下游的抗压强度承载能力极限状态：满足要求。2.3 混凝土坝的材料与构造2.3.1 材料采用的混凝土编号为2.3.2 构造2.3.2.1 坝顶结构采用实体结构，顶面按路面设计，在坝顶上布置排水系统和照明设备。2.3.2.2 坝体分缝永久性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。本设计采用两条垂直纵缝，距离为。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，使槽面基本承受正压力。且键与槽互相咬合，可提高纵缝的抗剪强度。2.3.2.3 坝体排水坝体纵向排水检查廊道一般靠近坝的上游侧，每隔1530m高差设置一层，取高差25m，廊道最小宽度为1.2m，最小高度2.2m，取廊道大小为。2.3.2.4 坝内廊道基础帷幕灌浆廊道沿纵向布设在坝踵附近，廊道上游壁到上游坝面的距离应不小于0.050.1倍水头，即5.8511.7m，且不小于45m，取为9m。宽度约为2.53m，高度约为33.5m，取大小为。2.4 地基处理2.4.1 开挖与清理左岸有断层破碎带贯穿整个山坡，故需进行灌桨加固处理，除适当国深表层砼塞外，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填充物，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了裂隙，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。2.4.2 坝基帷幕灌浆帷幕灌浆是在靠近上游坝基设一排或几排钻孔，利用高压灌浆填塞基岩内的裂缝和孔隙等渗水通道，在基岩中形成一道相对密实的阻水帷幕。其作用是：降低坝基的渗透压力，减少渗透流量；防止坝基内产生机械或化学管涌，即防止基岩裂缝中的充填物被带走或溶滤。2.4.3 坝基排水设施布置横向及纵向排水廊道大小为。第三章 混凝土溢流坝3.1 溢流坝孔口尺寸的确定3.1.1 溢流坝下泄流量的确定按千年一遇设计。通过溢流坝顶的下泄流量为：（31）式中 经由水电站、泄水孔及其他建筑物的下泄流量； 安全系数，正常运用时取0.750.9，校核情况取为1.0。由设计洪水位时对应的查得水电站处水位为125.92m，H=238-125.92=112.08m，则由校核洪水位时对应的查得水电站处水位为128.3m，H=240-128.3=111.7m， 则综上，取3.1.2 溢流孔口尺寸确定和布置根据规范，混凝土的允许单宽流量在100左右，若q太大，则在溢流坝面会出现空化和空蚀。取单宽流量为100，每孔净宽取12m，7孔闸门。按规范闸墩取为1.4m+0.8m2=3.0m，边墩取为1.5m。（32）式中 溢流段总宽度，m； n孔数；b每孔净宽，m；闸墩宽度，m；边墩宽度，m。（33）式中 L溢流前缘总净宽，m； m流量系数，与堰型有关，非真空实用剖面堰在设计水头下一般为0.490.50； 侧收缩系数，与闸墩形状，尺寸有关，一般为0.900.95； 重力加速度；坝顶溢流的堰顶水头，m。3.1.3 堰顶高程的确定堰顶高程=设计洪水位-H（34）故 堰顶高程=238-8.6=229.4m3.1.4 闸门的选择闸门高度=正常蓄水位-堰顶高程+安全超高=232-229.4+0.5=3.1m（35）选择平面闸门，按规范所给值，又闸孔净宽=12m，闸门宽高比1.52，所以闸门取为13m8m。工作闸门一般布置在溢流堰顶点，以减少闸门高度。为了避免闸门局部开启时水舌脱离坝面而产生真空，将闸门布置在堰顶偏下游一些，以压低水舌使其贴坝面下泄。检修闸门位于工作闸门之前，为便于检修，两者之间留有13m的净宽，本设计取净宽1.5m。3.2 溢流坝的剖面布置3.2.1 溢流面曲线溢流前沿设计：3.2.1.1 溢流前沿：（36）取， 则 图31 溢流前沿段3.2.1.2 溢流段：（溢流面曲线采用WES曲线）（37）式中 定型设计水头 K、n 与上游坝面坡度有关的系数和指数（查设计手册知k=2, n=1.85）即： 3.2.1.3 直线段：直线段采用与基本剖面一样的坡度，直线段方程为：溢流段与直线段的切点的坐标为:(12.49, 8.55)3.2.1.4 反弧段设计 选择挑流消能，查水力学（下） （38）式中 总有效水头，m； 临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深），m； 流速系数查表取0.95。假设：R=20m ，试算如下表所示：表31 试算2.592.322.3108.422.499.862.35104.02.34104.862.343104.602.342104.69经试算， 反孤段半径，取 鼻坎挑角，取鼻坎距下游水位一般为12m，上游校核洪水位对应的下游水位为136.22m，故取挑坎高程138m。3.2.2 溢流重力坝剖面如下图所示：图 32 溢流重力坝剖面图3.3 溢流坝稳定验算溢流坝断面的稳定校核：3.3.1 基本组合：（上游为正常蓄水位232m，下游水位为0）（具体计算步骤见计算书）坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极限状态：满足要求。3.3.2 偶然组合：（上游水位为校核水位，即240.0m，下游水位由下泻流量，对应山前峦的水位流量关系曲线可得下游水位=136.22-111=25.22m）坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极限状态：满足要求。3.4 溢流坝的结构布置边墩、导水墙均取2m。根据地基情况完整性较好，纵缝选择在闸室中间分缝。3.5 消能与防冲3.5.1 鼻坎的型式和尺寸鼻坎采用平顺连续式的,高程比下游水位高出两米,即坎顶高程为138m.3.5.2 挑射距离和冲刷坑深度的估算图33 消能计算简图（39）式中 水舌挑距（m），是鼻坎末端至冲坑最深点的水平距离；坎顶水面流速（m/s），可取为平均坎顶流速的1.1倍；鼻坎挑射角度，一般挑流坎的挑射角为，取；坎顶平均水深在铅直方向的投影，即；坎顶至河床表面高差（m），如冲坑已形成，作为冲坑进一步发展时，可算出坑底；重力加速度，。计算结果为：（310）式中 冲刷坑深度（m），由河床表面算至坑底； 上下游水位差（m）；K冲刷坑系数，对于坚硬完成岩石取K=0.91.2；坚硬但完整性较差的岩石K=1.21.5；软弱破碎的岩石K=1.52.0。 下游水深第四章 水轮机4.1 水头Hmax、Hmin、Hr选择4.1.1 各种情况对应的水头计算4.1.1.1 设计低水（192m）+一台机组 （41）表41 设计低水位+1台机组时QNQ（）（）（）（）（）N（）200192116.4775.5373.2612.45160192116.2575.7573.4810100192115.8776.1373.856.2860192115.5776.4374.143.78作QN曲线，由查得。图41 设计低水位+1台机组QH图故。考虑到水头损失，故水头H要乘个折减系数，4.1.1.2设计低水位（192m）+四台机组满发 表42 设计低水位+四台机组满发QNQ（）（）（）（）（）N（）200192116.4775.5373.2612.45300192116.7675.2472.9818.61400192117.0574.9572.7024.72作QN曲线，由查得。图42 设计低水位+4台机组满发QH图故。4.1.1.3 正常蓄水位+一台机组 表43 正常蓄水位+一台机