乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计计算书（一）

- 1 - 目目 录录 目目 录录.- 1 - 第一章第一章 基本资料基本资料.- 4 - 第二章第二章 水轮机水轮机.- 4 - 2.1 水电站水头的确定水电站水头的确定- 4 - 2.1.1 最高水位的确定最高水位的确定.- 4 - 2.1.2设计低水位设计低水位的确定的确定- 6 - min H 2.1.3 加权水头的确定加权水头的确定.- 6 - 2.2 水轮机型号选择：水轮机型号选择：- 6 - (1)HL200 型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择 .- 7 - (2) HL180 型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择 - 8 - （3）HL220 型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择- 10 - 接力器的选择接力器的选择.- 11 - 2.3.1 接力器直径的计算接力器直径的计算- 11 - 2.3.2 接力器最大行程的计算接力器最大行程的计算- 12 - 2.3.4 接力器容积的计算接力器容积的计算.- 12 - 蜗壳尺寸蜗壳尺寸.- 13 - 第三章第三章 发电机发电机.- 14 - 3.1 主要尺寸估算主要尺寸估算- 14 - 1、极距、极距.- 14 - 2、定子内径、定子内径.- 15 - i D 3、定子铁芯长度、定子铁芯长度(采用空冷采用空冷) - 15 - t l 6 102 . 5c 4、定子铁芯外径、定子铁芯外径- 15 - a D 32 外形尺寸估算外形尺寸估算.- 15 - （一）平面尺寸估算（一）平面尺寸估算.- 15 - (二二) 轴向尺寸计算轴向尺寸计算- 16 - （三）（三） 水轮发电机重量估算水轮发电机重量估算.- 17 - - 2 - 第四章第四章 混凝土重力坝混凝土重力坝.- 17 - 41 确定坝高确定坝高- 17 - 坝顶宽度坝顶宽度.- 18 - 4.4 稳定和应力校核（以下计算均取单宽稳定和应力校核（以下计算均取单宽=1M,混凝土采用混凝土采用 C20）- 19 - 第五章第五章 溢流坝溢流坝.- 25 - 5.1 溢流坝孔口尺寸的确定溢流坝孔口尺寸的确定.- 25 - 5.1.1 溢流坝下泄流量的确定溢流坝下泄流量的确定.- 25 - 5.1.2 溢流孔口尺寸确定和布置溢流孔口尺寸确定和布置- 25 - 5.1.3 堰顶高程的确定堰顶高程的确定- 25 - 5.1.4 闸门布置闸门布置.- 26 - 5.2 溢流坝的剖面布置溢流坝的剖面布置- 26 - 5.2.1 溢流面曲线溢流面曲线.- 26 - 5.2.2 溢流重力坝剖面如下图所示：溢流重力坝剖面如下图所示：- 28 - 图图 5-1 溢流坝剖面示意图溢流坝剖面示意图.- 28 - 5.3 溢流坝稳定验算溢流坝稳定验算.- 28 - 1 基本组合：（上游为正常蓄水位，下游水位为基本组合：（上游为正常蓄水位，下游水位为 0）- 28 - 图图 5-2 溢流坝剖面在校核洪水位时的示意图溢流坝剖面在校核洪水位时的示意图.- 30 - 5.5.1 鼻坎的型式和尺寸鼻坎的型式和尺寸- 32 - 5.5.2 挑射距离和冲刷坑深度的估算挑射距离和冲刷坑深度的估算- 32 - 第六章引水建筑物第六章引水建筑物.- 32 - 6.1 基本尺寸基本尺寸- 32 - 6.1.1 隧洞断面隧洞断面- 32 - 6.1.2 闸门断面闸门断面- 32 - 6.1.3 拦污栅断面拦污栅断面.- 33 - 6.2 托马断面托马断面- 34 - 6.2.1 引水隧洞的水头损失引水隧洞的水头损失- 34 - 6.2.2 压力钢管的水头损失压力钢管的水头损失.- 36 - - 6. 2.3 断面计算断面计算.- 37 - 6.3 调压室设计选择：调压室设计选择：- 38 - 差动式方案：差动式方案：.- 38 - 第七章第七章 厂房厂房.- 42 - - 3 - 7.1 厂房长度确定厂房长度确定.- 42 - 7.1.1 机组段长度机组段长度- 42 - 7.1.2 端机组段长度端机组段长度- 43 - 7.1.3 装配场长度装配场长度- 43 - 7.2 主厂房宽度确定主厂房宽度确定.- 43 - 7.3 主厂房顶高程确定主厂房顶高程确定- 43 - 7.3.1 水轮机安装高程：水轮机安装高程：- 43 - 7.3.2 尾水管底板高程尾水管底板高程- 44 - 7.3.3 基岩开挖高程：基岩开挖高程：- 44 - 7.3.4 水轮机层地面高程水轮机层地面高程.- 44 - 4 7.3.5 发电机层地面高程（定子埋入式）发电机层地面高程（定子埋入式）- 44 - 7.3.6 桥吊安装的高程桥吊安装的高程- 44 - 7.3.7 厂房顶部高程厂房顶部高程- 45 - 8：专题计算：专题计算.- 46 - 尾水管结构设计和计算尾水管结构设计和计算.- 46 - 选出最危险截面下最危险状况来进行弯矩计算，以求得配筋选出最危险截面下最危险状况来进行弯矩计算，以求得配筋.- 49 - 讨论边墩的配筋情况。讨论边墩的配筋情况。.- 51 - 讨论顶梁和地基梁。讨论顶梁和地基梁。.- 54 - - 4 - 第一章第一章 基本资料基本资料 第二章第二章 水轮机水轮机 2.1 水电站水头的确定水电站水头的确定 2.1.1 的确定的确定 max H 1. 校核洪水位+满发 Z=240.00m =8500由获青水位流量关系曲线得： 上下 Qsm3 Z=128.33m 下 = Z- Z=240.00-128.33=111.67m 毛 H 上下 =96%111.67= 107.2m 净 H 2. 设计洪水位设计洪水位+满发满发 Z=238.00m =4800由获青水位流量关系曲线得： 上下 Qsm3 Z=124.18m 下 =238.00-124.18=113.82m 毛 H =96%113.82=107.57m 净 H 3. 正常蓄洪水位正常蓄洪水位+一台机组发电一台机组发电 Z232m 上 - 5 - 发电机出力 N=5.6 万千瓦则即水轮机出力为=5.83 水 N 5.6 0.96 万 KW（96%为大中型水电站 根据 N=9.8QH ，水电站的效率一般为 85%即 =85% 试算过程： 表 2-1 试算过程 Q（）sm3 Z（m 上 ） Z(m) 下 (m) 毛 H(m) 净 H(万万 KW) 水 N 20232115.17116.83112.161.90 40232115.48116.52111.863.80 60232115.57116.43111.775.69 由 NQ 关系曲线，N=5.83 万 KWQ=58.2 Z=115.39m sm3 下 =232-115.39=116.61m 毛 H =96%116.61=111.95m 净 H 2.1.2设计低水位设计低水位的确定的确定 min H 设计低水位（即设计死水位）+机组满发 Z192.00m 上 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（）sm3 Z（m 上 ） Z(m) 下 (m) 毛 H(m) 净 H(万万 KW) 水 N 400192.00117.0574.9571.9524.43 300192.00116.7675.2472.0918.39 - 6 - 200192.00116.4775.5371.9512.31 由 NQ 关系曲线，N=23.33 万 KWQ=366 Z=116.95m sm3 下 =192.00-116.78=75.05m 毛 H =96%75.05=72.21m 即=72.05m 净 H min H 2.1.3 加权水头的确定加权水头的确定 加权平均水位=m maxmin 0.6*0.4*95.99hh 引水式水电站=95.99m r H av H 2.2 水轮机型号选择水轮机型号选择： 根据该水电站的水头工作范围 72.05111.39，查水电站教材型谱 表选择合适的水轮机型有 HL200、HL180 和 HL220 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。 (1)HL200 型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择 2.2.1.1 转轮直径(假定=91.1%) 1 D =2.72 m rr 1 r 1 HH81Q . 9 N D 4 5.8333 10 9.81 0.96 95.9995.9990.7% 取标称直径=2.75m 1 D 2.2.1.2 转速 n 取 n=250r/m 10av 1 nH6895.99 n242.26r min D2.75 - 7 - 2.2.1.3 效率及单位参数修正 1M 5 5 maxMmax 1 D0.46 1 (1)1 (1 90.7%)93.4% D2.75 %7 . 2% 7 . 90% 4 . 93 maxMmax =1.0% =1.7% % 4 . 92%7 . 1% 7 . 90 Mmaxmax （与上述假定相同） % 1 . 91%7 . 1% 4 . 89 M 3% %93 . 0 1% 7 . 90% 4 . 921 n n Mmaxmax 10 1 单位转速可不加修正，同时，单位流量也可不加修正。 1 Q 2.2.1.4 范围的检验 4 r 1max 22 1rr N5.8333 10 Q 9.81D HH9.81 2.7595.9995.9990.7% =0.9220.95sm3sm3 =68.31 22 max1max1r QQDH0.922 2.7595.99sm3 1 1min max nD250 2.75 n64.98r min H111.95 1 1max min nD250 2.75 n80.90r min H72.21 1 1r r nD250 2.75 n70.17 /min H95.99 r 在图上做出工作范围。 - 8 - 2.2.1.5 气蚀系数 查水电站教材 =0.107 (2) HL180 型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择 1.转轮直径(假定=90.9%) 1 D =2.63 m rr 1 r 1 HH81Q . 9 N D 4 5.8333 10 9.81 0.86 95.9995.9992% 取标称直径=2.75m 1 D 2.转速 n 取 n=250r/m 10av 1 nH6795.99 n238 D2.75 3.效率及单位参数修正 % 4 . 94 75 . 2 46 . 0 %)921 (1 D D )1 (1 5 5 1 M1 Mmaxmax %4 . 2%92% 4 . 94 maxMmax =1.0% =1.4% % 4 . 93%4 . 1%92 Mmaxmax （与上述假定相同） % 9 . 90%4 . 1% 5 . 89 M 3% %93 . 0 1% 7 . 90% 4 . 921 n n Mmaxmax 10 1 单位转速可不加修正，同时，单位流量也可不加修正。也可不加修正。 1 Q - 9 - 4工作范围的检验 4 r 1max 22 1rr N5.8333 10 Q 9.81D HH9.81 2.7595.9995.9992% =0.7840.86sm3sm3 =56.9628.9257 . 2784. 0HDQQ 2 r 2 1 max1max sm3 minr86.64 34.112 57 . 2025 H nD n max 1 min1 minr90 . 0 8 21.72 57 . 2250 H nD n min 1 max1 minr75 . 17 28.92 57 . 2025 H nD n r 1 r1 在图上做出工作范围。 5 气蚀系数 查水电站教材 =0.079 （3）HL220 型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择 1 转轮直径(假定=90.8%) 1 D =2.98 m rr 1 r 1 HH81Q . 9 N D 4 58333 10 9.81 0.67 92.2892.2890.8% 取标称直径=3.0m 1 D 2 转速 n 取 n=250r/m 10av 1 nH6795.99 n214.5r min D3.0 - 10 - 3 效率及单位参数修正 %8 . 39 0 . 3 46 . 0 %)191 (1 D D )1 (1 5 5 1 M1 Mmaxmax %8 . 2%0 . 19%8 . 39 maxMmax =1.0% =1.8% %8 . 29%8 . 1%19 Mmaxmax （与上述假定相同） % 8 . 90%8 . 1% 0 . 89 M 3% %1 . 11%8 . 09% 8 . 921 n n Mmaxmax 10 1 单位转速可不加修正，同时，单位流量也可不加修正。也可不加修正。 1 Q 4工作范围的检验 4 r 1max 22 1rr N5.8333 10 Q 9.81D HH9.81 3.095.9995.9990.8% =0.700.67不满足不满足sm3sm3 要求要求 =57.0628.920 . 366. 0HDQQ 2 r 2 1 max1max sm3 5 气蚀系数 查水电站教材 =0.07 HL200 型水轮机方案的调速设备选择minr250n,75m . 2 D1 调速功计算 5 3 r max N5.8333 10 Q56.488m s 9.81H9.81 11534 0.911 - 11 - 30000NmNm10)20. 276. 1 ( DHQ250200A 5 1max 属大型调速器，接力器、调速柜和油压装置应分别进行计算和选择。 接力器的选择接力器的选择 2.3.1 接力器直径的计算接力器直径的计算 采用两个接力器来操作水轮机的导水机构，选用额定油压为 2.5MPa， 则每个接力器的直径为： s d 2 . 0 D b 1 0 1 0 s1max b dDH D 0.027 2.750.2 111.95 0.359m359mm 由此，在水电站机电设备表 4-4 中选择与之接近而偏大的 的标准接力器。的标准接力器。 s d375mm 2.3.2 接力器最大行程的计算接力器最大行程的计算 0maxmax a8 . 14 . 1S 导叶最大开度可由模型的求得： 0max a 0Mmax a 00M 0max0Mmax 0M0 D Z aa DZ 3217.5 24 32192.8mm 534 24 01 0Mmax0M D1.17D1.17 2.753.2175m3217.5mm aD15 与查附图 - 12 - 当选用计算系数为 1.8 时，则 max S(1.4 1.8) 193mm270 347mm 2.3.4 接力器容积的计算接力器容积的计算 两个接力器的总容积两个接力器的总容积 s V 2 23 ssmax Vd S0.3590.3470.077m 22 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 (选用 s Sm V0.077 d1.131.130.074m74mm T V4 4.5 ) sm5 . 4V,4sT ms 由此在水电站机电设备表 4-1 中选择与之相邻而偏大的 DT-80 型电气液压型调速器。 油压装置的选择 此处油压装置不考虑空放阀和进水阀的用油，则压力油罐的容积 3 KS V(18 20)V(18 20) 0.0771.386 1.54m 由此，在水电站机电设备表 4-2 种选则与之相邻而偏大的 HYZ-1.6 型组合式油压装置 HL200 型转轮流道尺寸（型转轮流道尺寸（）查教材）查教材水电站机电设备水电站机电设备75m . 2 D1 207 P 蜗壳尺寸蜗壳尺寸 r H95.99m 3 max Q65.69m s 55m . 0 75m . 2 2 . 02D . 0 b 10 查教材水电站机电设备附表 3 211 P55m . 4 Da65m . 3 Db - 13 - 断面形状采用圆形，尾部采用椭圆形 包角=345 0 （查教材水电站 ）图 2-8sm1 . 9vc 32 P 表 2-2 涡壳计算表格 角度（） （m） i (m) i a(m) i R 345 1.5863.8615.447 300 1.4793.7545.233 255 1.3643.6395.002 210 1.2373.5134.750 165 1.0973.3724.469 120 0.9353.2104.146 750.740 3.0143.754 300.468 2.7433.210 尾水管尺寸的确定（变肘形）： 1 1 51 41 41 61 11 51 56 2.22.2 2.756.05 4.54.5 2.7512.375 2.722.72 2.757.48 1.351.35 2.753.71 1.351.35 2.753.71 0.6750.675 2.751.856 1.825 1.221.22 2.753.355 tan hDm LDm BDm DDm hDm hDm LDm hDm hh a LL 1 555 11 2 3124 343 3.355 1.856 0203 12.3755 11.50 (0.1 0.15)0.4972 0.745811 (0.04350.146)0.1895 2.750.5211 0.02 6.050.5211 0.023.711.80 2tan (8 ) 3.71 2 1 a bBmbm hDm hm hhhhhm DDh 考虑到闸墩的厚度取为米， .80 tan8 3.2m - 14 - 第三章第三章 发电机发电机 3.1 主要尺寸估算主要尺寸估算 1、极距、极距 KVA 4 f SN cos5.6 10 0.8565882.35 cm f 4 4 j S65882.35 k1072.38 2p2 12 2、定子内径、定子内径 i D cm i 2p24 D72.38553.22 3.14 3、定子铁芯长度、定子铁芯长度 (采用空冷采用空冷) t l 6 102 . 5c cm f t 262 ie S65882.35 l132.47 cD n6.5 10553.22250 比较合理 t l132.47 1.833 72.38 4、定子铁芯外径、定子铁芯外径 a D 166.7r/min Da=Di+=553.22+72.38=625.6cm e n - 15 - 32 外形尺寸估算外形尺寸估算 （一）平面尺寸估算（一）平面尺寸估算 1、定子机座外径 1 D 214300 r/min e n 1a D1.20D1.20 625.6750cm7.5m 2、风罩内径 2 D 20000KVA D2=D1+2.4m=7.5+2.4=9.9m f S 3、转子外径 3 D 3i DD5.53m 4、下机架最大跨度 4 D 10000214r/min e n 1t hl2132.472 72.38277cm2.77m 2、上机架高度 2 h 所以采用悬式 e n 2i h0.25D0.25 553.22138.3cm1.38m - 16 - 3、推力轴承高度、励磁机高度、副励磁机高度和永磁机高度 3 h 4 h 5 h 6 h （起重机架高（起重机架高 0.8）1.0m 3 h2.0m 4 h2.0m 0m . 1 h57m . 0 h6 4、下机架高度 7 h 7i h0.12D0.12 553.2266.38 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 8 h 悬式 8i h0.15D0.15 553.2282.98cm0.83m 6、下机架支承面主主轴法兰底面距离=700mm1500mm 9 h 这里取0m . 1 1000mmh9 7、转子磁轭轴向高度 10 h 无风扇时 +(500600)mm=132.47cm+(5060) t10 lh cm=182.47192.47m 这里取 10 h1.90m 8、发电机主轴高度 11 h 12345689 Hhhhhhhhh 2.77 1.382.02.0 1.00.70.83 1.0 11.68 m =（0.70.9）H=8.17610.512 取为 9m 11 h 9、定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距 12 h 12110 h0.46hh0.46 2.77 1.903.17m - 17 - （三）三） 水轮发电机重量估算水轮发电机重量估算 水轮发电机的总重量 2 2 3 3 f f1 e S65882.35 GK9369.94t n250 发电机转子重量= f 1 G184.97t 2 第四章第四章 混凝土重力坝混凝土重力坝 41 确定坝高确定坝高 吹程 1000m， 1 1 3 12 2 0.0076* ghgd v vv 推出 5% 0.775hm 1% 0.95h 1 12 3.75 0 2.15 2 0 1 3.75 2.15 0.331* 19.81*1000400 0.331* 4009.8120 7.86 mo vgd Lv vg 2 1% 0.361 z m h h l 1% 0.950.360.4 1.71 zc hhhh 设计洪水位+ h设=238+1.71=239.71m 坝顶高程=max 校核洪水位+ h校=240+1.71=241.75 =242m B= )( 1 f KH - 18 - = )5.00(68.0 126 10 24 =97.5m 坝顶宽度坝顶宽度 坝顶宽度=8%10%130=10.413m，取坝体宽度 12m 图图 4-1 非溢流坝剖面图非溢流坝剖面图 4.4 稳定和应力校核（以下计算均取单宽稳定和应力校核（以下计算均取单宽=1m,混凝土采用混凝土采用 C20） 稳定及应力计算 设计状况 坝基面： - 19 - 自重: G1=GGk=1.00.555024=3000KN 力臂：m 1 53.7L 弯矩：58.3*300016100.Mknm G2=GGk=1.0*12*130*24=37440KN 力臂：46Lm 弯矩：37440*461722240M G3=GGk=1.00.5（130-12/0.8）9224=126960KN 力臂： 3 9.33Lm 弯矩： 3 9.33*1269601184960.MkN m 水压力： P1=GGk=1.00.59.81(240112)2=80363.52KN 力臂： 1 128/342.7Lm 弯矩： 1 80363.5*42.73431521.MkN M P2=GGk=1.00.59.81(12850128) 5=6278.4 KN 力臂： 2 56Lm 弯矩： 2 53*6278.4357868.9.Mknm P3=GGk=1.00.59.8124.22=2872.5642KN 力臂： 3 526.4545.55Lm - 20 - 弯矩： 3 2872.5*45.5518537.2.Mknm P4=GGk=1.00.59.8124.2*24.2*0.8=2298.05136KN 力臂： 3 45.55Lm 弯矩：45.55*229814829.Mknm 浪压力： 1% 1 * *() 4 1 *9.81*7.86*(0.950.361) 4 25.27 wkmz pr lhh 扬压力: 浮托力：U1=GGk=1.024.29.81109=25876.818KN 力臂： 1 0Lm 弯矩：为 0 渗透力： p1=GGk = 1.29.81(12824.2)*1.25*10*0.5= 7637.085 KN/m 力臂： 1 58Lm 弯矩：7637*58442946.Mknm p2=GGk =9.81*（128-24.2 ）*0.25*99*1.2*0.5 = 15121.43kn/m 力臂： 2 14Lm 弯矩： 2 14*15121.43211700.Mknm 综上， W =G1+G2+G3+P2+P4U1p1-p2 = 154879.14kn - 21 - P = 83261.35kn 满足要求 () 0.68*140879.14 1.15 83261.35 fwu k p 16100 1722240 11849603431521 357868.9 18537 1482964693442946211700565278.9 M d 1 R(*)= d 1 ( k f f W + k c c A)=2 . 1 1 (3 . 1 0 . 1 154879.14 +0 . 3 900 104)=101345.8KN 0 S(*)= 0 P =1.10.9583261.35=87007.12KN y =B W 2 6 B =+=1688.03KPa 154879.14 109 2 565278.9*6 109 y =B W 2 6 B =-=1117.09KPa 154879.14 109 2 565278.9*6 109 0 S(*)= 0 y =1.10.951688=1755.5KPa, 0 S(*)= 0 y =1.10.951117.09=1161.741KPa, 折坡面： - 22 - G2 G3 自重: G1=GGk=1.0128024=23040KN 力臂 L1=26 m 弯矩 M1= G2L2=23040*26=599040KN.m G2=GGk=1.00.5806424=61440KN 力臂 L2=2.7m 弯矩 M2= G3 L 3=6174402.7=163840KN.m 水压力： P1=GGk=1.00.59.81(240162)2=28331.28 KN 力臂 L1=25.33m 弯矩 M1= P1L1=28331.28*25.33=717725.8KN.m - 23 - P2、M2、P3、M3、 P4、M4 均为零 浪压力： P1=G ro(Ll+2hl+h0) Ll/2=49.1 KN 力臂 L1取为 84 m 弯矩 M1=P1 L1=49.184=4120.8KN.m 扬压力: 浮托力：U1=0、弯矩 M1=0 渗透力： p1=GGk = 1.29.81(238162)=745.56KN/m p2=p1 =0.3745.56=223.668KN/m U2=0.5223.759=7157.4 KN 力臂 L2=5m 弯矩 M2= U2 L2=7157.45=26392.5 KN.m U3=0.5（745.56+223.7）5=2423.4KN 力臂 L3=29.5m 弯矩 M3= U3 L3=4247.222=71482.9 KN.m 综上， W =G1+G2U1U2 =23040+614407157.42423.4 =74899.2KN P =P1+P1P2 =28331.28+49.10 =28380.1KN - 24 - 满足要求 * 0.68*74899.2 1.79 28380 fw k p M =M1+M2M3M1M2M1+M2 =599040+163840717725.84120.8+26392.571482.9 =- 4059 KN.m d 1 R(*)= d 1 ( k f f W + k c c A)=2 . 1 1 (3 . 1 25 . 1 （-4059）+0 . 3 1450 64)=27032KN 0 S(*)= 0 P =1.10.9528380=25847KN y =B W 2 6 B =+=1170KPa 74899.2 64 4059*6 64*64 y =B W 2 6 B =- 2 2 . 63 8 . 3313156 =1164KPa 74899.2 64 0 S(*)= 0 y =1.10.951170=12220KPa, 0 S(*)= 0 y =1.10.951328.4=1216.18KPa, d 1 R(*)= d 1 ck c f f =8 . 1 1 5 . 1 18500 =6852KPa 第五章第五章 溢流坝溢流坝 5.1 溢流坝孔口尺寸的确定溢流坝孔口尺寸的确定 5.1.1 溢流坝下泄流量的确定溢流坝下泄流量的确定 按千年一遇设计。 - 25 - 通过溢流坝顶的下泄流量为： 3 0 48000.8 215.674627.47 s QQQms 5.1.2 溢流孔口尺寸确定和布置溢流孔口尺寸确定和布置 取单宽流量为 90， 取 L=52mqsm3 4726.47 51.47 90 Q Lm q 按规范闸墩取为 4.0m=1.0m+1.5m2，边墩取为 2.0m。 5.1.3 堰顶高程的确定堰顶高程的确定 堰顶高程=设计洪水位-H 33 22 000 252 0.49 0.92 9.814726.4713.46QL mgHHHm 5.1.4 闸门布置闸门布置 闸门高度=正常蓄水位-堰顶高程+安全超高 =232-224.54+1 =8.46m 选择平面闸门，按规范所给值，又闸孔净宽=13m，所以闸门取为 13m9m。 工作闸门一般布置在溢流堰顶点，但本设计取稍偏上游。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 1.0m。 22 0 0 0.17 238.0(13.46)224.54 29.81 V HHm g - 26 - 5.2 溢流坝的剖面布置溢流坝的剖面布置 5.2.1 溢流面曲线溢流面曲线 5.2.1.1 溢流前沿： max 240.0224.5415.46HHm 校核 堰顶高程 mHHd87.1395.1095 . 0 75 . 0 max ）（ 取， 则 13.46 d Hm0.2823.8 d Hm0.2763.71 d Hm 0.1752.35 d Hm 1 0.56.73 d RHm 2 0.22.69 d RHm 3 0.040.54 d RHm 5.2.1.2 溢流段：（溢流面曲线采用 WES 曲线） yKHX n d n1 定型设计水头 d H 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： 1.85 1 18.2 yx 则切点的坐标为:(23.77 , 17.14) 5.2.1.3 直线段： 直线段采用与基本剖面一样的坡度，直线段方程为： 14.56 0.8 x y 5.2.1.4 反弧段设计 下有最高水位=128.3-112=16.3 根据鼻坎应高出下游水位 12m，取为 18m - 27 - 假设反弧段半径为 16m，挑射角为 20. 则反弧段圆心距坝底距离为 1 18 16cos2033.03Hm 反弧段与坝后坡面切点距坝点距离为 33 16cos(arcsin0.8)23.4m 鼻坎超出基本 坡面距离=33-16=17m 选择挑流消能， ，查水力学 （下） 53 P 2 0 2 2 00 2 c c hg q hT 总有效水头，m； 0 T 临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深） ，m； 0c h 流速系数 查表取 0.95。 3 4800 92.3 52 Q qms L 0 109Tm 经试算， 0 2.3 c hm 反孤段半径，取 0 6 1013.8 23 c Rhm16Rm 鼻坎挑角，取352020 溢流坝断面如下图所示： - 28 - 5.2.2 溢流重力坝剖面如下图所示：溢流重力坝剖面如下图所示： ：0.8 ：0.1 （1） （2） 图 5-1 溢流坝剖面示意图 5.3 溢流坝稳定验算溢流坝稳定验算 1 基本组合：（上游为正常蓄水位，下游水位为基本组合：（上游为正常蓄水位，下游水位为 0） 坝体自重：（闸门作为安全储备） （垂直向下） 将溢流坝作于方格纸上利用数格子的方法，计算溢流坝的自重 = 1 133531G 上游水压力： 水平向右的水压力 22 10 11 19.81(232 112.0)175031.3 22 PhKN 垂直向下的水压力 20 19.81 5/2 (120 12050) 14660PSKN - 29 - 扬压力：（垂直向上） 坝踵处的扬压力=（232-112.0）9.81=1177.2KN 排水处的扬压力=0.31177.2=353.16KN 1 353.16 103531.6UKN 2 1 353.16 94.6 116704.67 2 UKN 3 1 (1177.2353.16) 10 14120.8 2 UKN 根据抗剪强度公式： () 0.7*(133531 3531.6 16704.674120.84660) 1.06 75031.3 fWU K P 满足要求。 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 3 8500215.678284.33Qms 下游水位=136-110=20m） - 30 - （2） （1） ：0.8 ：0.1 图 5-2 溢流坝剖面在校核洪水位时的示意图 坝体自重：（垂直向下） 1 133531G 上游水压力： （水平向右） 22 10 11 19.81(240 112.0)184500 22 PhKN （垂直向下） 20 110 9.81 (13050) 17860PSKN 下游水压力： （水平向左） 22 10 11 19.811611258.68 22 PhKN 扬压力：（垂直向上） 坝踵处的扬压力=（240.0-112.0）9.81=1255.68KN 坝趾处的扬压力=169.81=156.96KN - 31 - 排水处的扬压力=0.31255.68）=376.7KN 2 376.7 10 13767UKN 3 1 (1255.68376.7) 104394.9 2 UKN 4 1 312 94.6 115216.2 2 UKN 动水压力： 2 20 3 8500 161.86 52 Q qms L 0 240 112 18110Tm95. 0 2 0 2 2 00 2 c c hg q hT 经试算， mhc90 . 2 0 0 161.86 55.81 2.9 c q vm s h 0 21 coscos 10 55.81 161.86 cos30 -cos52.01 9.81 1307.6 x qv P g KN 水平向右 0 21 sinsin 10 55.81 161.86 sin30sin52.01 9.81 7825.6 y qv P g KN 垂直向下 验算抗剪强度 ： () 0.7*(133531 786037674394.9 15216.2) 1.01 84500 1258.68 fWU K P 满足要求满足要求 - 32 - 5.5.1 鼻坎的型式和尺寸鼻坎的型式和尺寸 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. 5.5.2 挑射距离和冲刷坑深度的估算挑射距离和冲刷坑深度的估算 0 8500 38.68 882.3 95.54 c Q V h 45 . 2 cos 1 hh 2 18hm68.37 1 V mhhgL32.165230sin68.3730cos68.3730cos30sin68.37 18 . 9 1 21 222 0.50.50.50.25 1.5 161.861042626.88 rr tk qHtm 第六章引水建筑物第六章引水建筑物 6.1 基本尺寸基本尺寸 6.1.1 隧洞隧洞断面断面 隧洞采用圆形断面，取经济流速为 4。sm 设计水位下机组满发时隧洞流量 3 4 57.75231Qms 实际取为 8.5m 44 231 8.52 3.14 4 Q Dm v 6.1.2 闸门断面闸门断面 闸门高度取为 8.5 m - 33 - 宽度m S b34 . 7 5 . 8 4 5 . 8 1 . 1 5 . 8 1 . 1 2 隧洞 取渐变段长度为 13m，则扩散角 55 . 2 132 34 . 7 5 . 8 arctan 6.1.3 拦污栅断面拦污栅断面 smv0 . 1 拦污栅净过水面积 引用流量 允 取，则 1.0vm s 允 拦污栅净过水面积 2 231 231 1.0 Sm 进水口段，上唇线采用四分之一椭圆 1 2 2 2 2 b y a x 根据水利水电工程进水口设计规范，考虑到拦污栅面积要求取 24 P 椭圆方程为： 1 925 2 2 2 2 yx 淹没深度 c 取 0.7， 231 3.67 62.9 Q vm s S ，实际取为 9m。mdcvScr78 . 8 69.1167 . 3 7 . 0 进水口底部高程= m 5 . 1745 . 89192 拦污栅倾角为，实际取为 60，这样过水面积大，且易于清污。7060 拦污栅净高度=（8.5+9）/sin60=20.21m 拦污栅高度=，考虑到一定的安全超高实际m 2 . 2060sin 5 . 174192 - 34 - 取为 21m。 拦污栅宽度 h S d S=231 88.6 2 mmh21.20 .取宽度为 15.6m 2 . 253 2 . 279 2 . 2032 . 5% 6 . 88S 故满足要求。 6.2 托马断面托马断面 6.2.1 引水隧洞的水头损失引水隧洞的水头损失 （1）沿程水头损失 f h m D R125 . 2 4 计算托马断面时混凝土衬砌，选用最小糙率 0.012。 279.2 4.83 57.75 vm s 49.94 1 6 1 R n c 22 22 4.831290 1.589 94.492.125 f v L hm cR （2）局部水头损失 j h 拦污栅处 j1 h - 35 - （具有独立支墩）（具有独立支墩） 238 . 0 60sin 8 . 4 2 . 1 035 . 1 10 . 0 01 . 0 42 . 2 sin 3 4 3 4 3 4 2 2 2 3 4 1 1 11 b S b S 22 11 1 0.2380.015 22 j v hm gg 1、喇叭口段喇叭口段