紧水滩水电站枢纽布置及机墩设计【含CAD图纸+文档】
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压缩包内含有CAD图纸和说明书,均可直接下载获得文件，所见所得，电脑查看更方便。Q 197216396 或 11970985
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X X 大 学水 电 系 水 工 专 业毕 业 设 计 任 务 书设 计 题 目： 紧水滩水电站枢纽布置及机墩设计 学 生 姓 名： 班 级： 指 导 教 师： 教研室主 任： 设 计 期 限： 20XX 年 12 月 日至20XX 年 06 月 日水利水电工程研究所一、 设计资料 设计原始资料 1 份，附图 3 张。（一） 水能规划1校核洪水位 292.20 m 。校核洪水最大下泄流量 13500 m3/s2. 设计洪水位 290.5m 。设计洪水最大下泄流量 11000 m3/s3设计蓄水位 284.5m 4设计低水位 264.0m 5装机容量 19万kW（3台） 6机组机型 自 选 7其 它 （二） 挡水建筑物及泄水建筑物1 挡水建筑物 混凝土重力坝 2 泄水建筑物 混凝土溢流坝 3 其它 （三） 引水建筑物 压力钢管 （四） 水电站建筑物 坝后式地面厂房 （五） 其它 二、 设计任务1 水能利用 （无） 2 枢纽布置、挡水及泄水建筑物根据所给资料确定挡水及泄水建筑物的断面型式，并进行必要的稳定计算。确定溢流坝后消能工型式及尺寸，绘出挡水、泄水建筑物及消能工的剖面图。进行水利枢纽布置并绘出平面布置图。 3 水电站引水建筑物 确定压力钢管的布置方式，以及钢管的材料，进行管身结构设计。 4 水电站厂房根据所选机型和水位流量关系，确定厂房的轮廓尺寸，并对水电站厂房进行稳定计算，绘出水电站厂房各层的平面布置图和厂房的横剖面图，上、下游立视图。进行厂区布置，绘出厂区的平面布置图 5 其它 发电机机座结构及稳定计算 摘 要J电站在瓯江上游干流梯级开发的第一级水电站，工程以发电为主，兼顾航运、放木及防洪等综合利用要求。瓯江流域处浙东南沿海山区，属于年调节水库。本次设计的水库死水位为264.0m，正常蓄水位为284.5m。根据历史洪水资料设计洪水（P=0.1%），水库的设计洪水位290.5m。校核洪水位（P=0.01%）为292.20m。根据地形地质的特点选择坝型为重力坝，坝长288m。其中溢流坝段长107.5m，其中有7孔溢洪道，净宽73.5m。水电站进水口中心线高程257m。水电站装机容量为19万kW，四台机组单机4.75万kW。水轮机型号为HL220-LJ-300；为坝后厂房顶溢流式厂房，开关站布置在右岸。主厂房总宽定为19m，总长79.8m。水轮机安装高程为202.04m。起重机选用电动双钩桥式起重机，最大起重量选2100吨，跨度选用16m。装配场长度取20.8m，进场公路布置在左岸。副厂房是为保证水电站正常运行需要，设置在主厂房与坝的间隙。主要布置各种机电辅助设备、房间、生产间和必要生活设施房间。 AbstractJ plant is the first step hydropower station in upper reaches of the Oujiang River. The main purpose of the project is to generate electricity, but also considered the woods of the shipping and protect floods. Oujiang River basin located in the southeast area which is near the say in Zheijang Province, and the plant is a year adjust reservoirThis design determined the dead water level is 264.0m, the normal water level is 284.5m. According to the historical flood date (P=0.1%), the designed flood level is 290.5m, the proofread level is 292.20m (P=0.01%).According to the characteristics of geology and topography, gravity dam was chosen. The total length of the dam is 288m, and the over-flow dam is 120.5m, and eighi holes over-flow causes is set, and the last, the net width is 100m. The elevation of the water intake of the plant is 254.2m.The total electric capacity is 190,000kW,and four generates whose capacity is 47500kW was installed. The type of the turbine is HL-220-LJ-300. The units are installed in the main power house.The width of the main power house is 19m,the length is79.8m. All kinds of auxiliary equipment and other kinds of rooms assemble in deputy house.目录摘 要1Abstract21水文地址情况与枢纽布置71.1 流域概况71.2 水文与气候61.3 地形与地质81.3.1 水库区工程地质81.3.2 坝址地质91.4 天然建筑材料91.4.1 土料：91.4.2 砂石料：91.5给定设计控制数据91.5.1 设计资料91.5.2 设计任务101.6枢纽布置112.水轮机132.1特征水头的确定132.2水轮机选型.162.3水轮机蜗壳及尾水管172.4调速设备及油压设备选择183发电机193.1发电机的尺寸估算193.2发电机的重量估算204重力坝挡水坝段设计214.1剖面设计214.1.1坝顶高程的确定214.1.2坝底宽的确定224.1.3实用剖面224.2非溢流坝段稳定应力计算244.2.2校核洪水位下荷载244.3.1设计洪水位下稳定计算254.3.2校核洪水位下稳定计算255.5坝内构造265.5.1坝内廊道265.5.2坝基处理265.5.3 坝体分缝276.重力坝溢流坝段286.1 剖面设计286.1.1 堰顶高程的确定286.1.1.1设计洪水位下286.1.2 堰面曲线296.1.3 下游反弧段306.2.1设计洪水位下326.2.2校核洪水位下326.3.1设计洪水位下336.3.2校核洪水位下336.4溢流坝消能抗冲刷措施33挑距336.5冲坑346.6导墙高度347水电站厂房结构计算357.1 主厂房的特征高程357.1.1水轮机安装高程357.1.2尾水管底板高程357.1.3水轮机层地面高程357.1.4定子安装高程357.1.5发电机层地面高程（定子埋入式）357.1.6装配场地面高程36装配场与发电机层同高212.05m。367.1.7吊车轨顶的高程367.1.8厂房顶部高程367.2 水电站主厂房长宽尺寸的确定367.2.1主厂房宽度的确定367.2.2主厂房长度的确定378水电站引水建筑物398.1进水口高程398.2压力钢管的布置398.3压力钢管的厚度408.4拦污栅及进水口闸门的设计408.5通气孔的面积确定419专题发电机机座结构稳定计算439.1荷载449.2机墩静力计算459.2.2垂直正应力469.2.3剪应力469.2.4主拉应力479.2.5应力校核479.3机墩动力计算489.3.1机墩强迫振动频率489.3.2机墩自振频率489.3.3共振检验与动力系数确定499.3.4振幅检验50目录1. 水轮机31.1特征水头的确定.31.2水轮机选型.41.3水轮机蜗壳及尾水管.61.4调速设备及油压设备选择.72发电机82.1发电机的尺寸估算82.2发电机的重量估算.103 重力坝非溢流坝段103.1坡面设计.103.2荷载计算133.2.1设计洪水位下荷载133.3稳定验算.143.4坝内廊道及坝基处理193.4.1坝内廊道193.4.2坝基处理193.4.3 坝体分缝204重力坝溢流坝段204.1 剖面设计204.1.1 堰顶高程的确定204.1.1.1设计洪水位下204.1.3 堰面曲线214.1.4 下游反弧段22校核洪水位244.2溢流坝消能抗冲刷措施254.2.1挑距254.2.2冲坑254.2.3导墙高度255水电站厂房结构计算265.1 主厂房的特征高程265.1.1水轮机安装高程265.1.2尾水管底板高程265.1.3水轮机层地面高程265.1.4定子安装高程265.1.5发电机层地面高程（定子埋入式）265.1.6装配场地面高程26装配场与发电机层同高212.05m。265.1.7吊车轨顶的高程265.1.8厂房顶部高程265.2 水电站主厂房长宽尺寸的确定275.2.1主厂房宽度的确定275.2.2主厂房长度的确定276水电站引水建筑物296.1进水口高程296.2压力钢管的布置296.3压力钢管的厚度306.4拦污栅及进水口闸门的设计306.5通气孔的面积确定317专题发电机机座结构稳定计算327.1荷载327.2机墩静力计算347.2.2垂直正应力347.2.3剪应力357.2.4主拉应力357.2.5应力校核357.3机墩动力计算367.3.1机墩强迫振动频率367.3.2机墩自振频率367.3.3共振检验与动力系数确定377.3.4振幅检验38 7.4 配筋.391 水轮机1.1特征水头的确定1. 在校核洪水位下, 四台机组满发，下泄流量Q=13500m3/s,由厂区水位流量关系可得，尾水位尾=220.20m，库=292.2m H1=0.98(库尾)=0.98(292.2220.2)=70.56m2, 在设计洪水位下，四台机组满发，下泄流量=11000 m3/s,由厂区水位流量关系得, 尾水位尾=217.9m, 库=290.5m H2=0.98(库尾)=0.98(290.5217.9)=71.148m3, 在设计蓄水位下,一台机组满发，由下列式子试算出该情况下对应的下泄流量和水头N=9.81QHH=0.99(库尾)尾=f (Q)=水电=0.950.9列表试算，得Q(m3/s)库(m)尾(m)H(m)N(万kw)80284.520280.855.3570284.5201.9480.9094.6872284.5201.9580.904.8271284.5201.94580.9044.75当下泄流量为71 m3/s时，一台机组满发，对应水头为80.904m.，即H3=81.26m.4.在设计蓄水位下，四台机组满发，试算该情况下对应的下泄流量和水头，列表试算Q(m3/s)库(m)尾(m)H(m)N(万kw)225284.5202.979.96814.875395284.5203.579.3825.92240284.520379.8715.85288.1284.5203.179.77219 当下泄流量为288.1 m3/s时，四台机组满发，对应水头为79.772m，即H4=79.772m。5.在设计低水位下，一台机组满发，试算该情况下对应的下泄流量和水头，列表试算Q(m3/s)库(m)尾(m)H(m)N(万kw)80264202624.124026420359.7811.86191.6264202.859.9769.594.7264202.160.6624.75当下泄流量为94.7m3/s时，一台机组满发，对应水头为60.662m，即H5=60.662m.6.在设计低水位下，四台机组满发，试算该情况下对应的下泄流量和水头，列表试算Q(m3/s)库(m)尾(m)H(m)N(万kw)288.8264203.1.59.68214.25395264203.559.2919.363365264203.459.38817.922387264203.4559.33919当下泄流量为387m3/s时，四台机组满发，对应水头为59.339m，即H5=59.339m. 综上，Hmax=80.904m，Hmin=59.399m坝后式水电站 Hr=0.95Hav=66.74m1.2水轮机选型根据水头变化范围59.339m80.904m,在水轮机系列型谱表33.表34中查出合适的机型为HL220.HL220型水轮机的主要参数选择1. 转轮直径D1计算 查水电站表36和图312可得HL220型水轮机在限制工况下单位流量Q11M=1150L/s，效率=89.0%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下单位流量Q11= Q11M=1150L/s，效率=91.3%。发电机的额定效率取为gr=98%,Nr=Ngr/gr=47500/98%=48469.39kwD1=2.938m选用与之接近而偏大的标称直径D1=3.0m.2. 转速n计算 查水电站表34可得，HL220型水轮机在最优工况下单位转速n110M=70.0 r/min,初步假定n110=n110M=70.0r/min,Hav=66.74m,D1=3.0m. n=195.57r/min选择与上述计算值相近而偏大的同步转速n=214.3r/min。3. 效率及单位参数修正查表36可得HL220型水轮机在最优工况下的模型最高效率为Mmax =91%模型转轮直径D1M=0.46m max=1-(1-Mmax) =94.6%则效率修正值为=94.6%-91.3%=3.3%。考虑到模型与原型水轮机在制造上的差异。常在已求得的值中再减去一个修正值，现取=1.0%，可得修正值为=1.8%，原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为 max=Mmax+=91%+2.3%=93.3% =M+=89%+2.3%=91.3% 与上述假定值相同单位转速的修正值 =(-1)=（-1）=0.011由于3.0%，按规定单位转速可不加修正，同时，单位流量Q11也可不加修正，由上可见，原假定的=91.3%，Q11= Q11M, n110=n110M是正确的。那么上述计算及选用的结果D1=3.0m,n=214.3r/min是正确的。4. 工作范围检查 水轮机在Hr,Nr下工作时，Q11= Q11max Q11max=1.08130000Nm属大型调速器。调速柜、主接力器、油压装置三者分别选择。1.4.2 接力器选择大型调速器常采用两个接力器来操作导水机构，油压装置额定油压2.5Mp，接力器直径ds=D1=0.033=0.404m (b0/D1=0.25)选用与之接近而偏大的450mm的标准接力器。 接力器最大行程 Smax=(1.41.8)a0max，由n11r=78.58r/min,Q11max=1081L/s,在模型综合曲线上查得，a0max=a0Mmax=30=197 Smax=(1.41.8)a0max=1.5197=296两接力器总容积为 VS=0.4520.3=0.094m31.4.3 调速器的选择主配压阀直径 d=1.13=0.077 （Ts为导叶从全开到全关的直线关闭时间，取为4s），选用DT801.5油压装置压力油罐的容积 Vk=（1820）Vs=（1820）0.094=1.6921.88m3，选用HYZ2.52发电机2.1 发电机的尺寸估算额定转速n=214.3r/min150r/min，选择悬式发电机。查表，对应SF65-28/640,功率因数cos=0.90.则发电机额定容量Sf为 Sf=Nf/cos=47500/0.9=55882.35kVA2.1.1 主要尺寸估算1. 极矩 =60.15cm 2. 定子内径 Di Di=536.37cm3. 定子铁芯长度lt lt=177.73cm (查表71，C取5.510-6)定子铁芯长度lt主要受发电机的通风冷却和运输条件的限制。当lt/3时，通风较困难；当lt/2.5m时，一般采用现场叠装定子。4 定子铁芯外径Da ne166.7rpm Da=Di+=536.37+60.15=596.52cm2.1.2 外形尺寸估算2.1.2.1 平面尺寸估算1.定子基座外径 300rpm D1=1.20Da=1.20596.52=715.824cm2. 风罩内径 D2= D1+2.4=9.56 3. 转子外径 D3= Di-2= Di=536.37cm （为单边空气间隙，初步估算时可忽略不计）4. 下机架最大跨度 D4=D5+0.6=4.2+0.6=4.8m5. 水轮机基坑直径 D5=4.2m6. 推力轴承外径 D6=3.454m7. 励磁机外径 D7=2.454m2.1.2.2 轴向尺寸计算1. 定子机座高度 h1= lt+2=177.73+260.15=298.03cm (ne214.3r/min)2. 上机架高度 h2=0.25 Di=0.25536.37=134.09cm （悬式承载机架）3. 推力轴承高度 h3=1500mm励磁机高度 h4=2000mm=2.0m （包括励磁机架，高度900mm） 副励磁机高度 h5=800mm=0.8m 永磁机高度 h6=600mm=0.6m 4. 下机架高度 h7=0.12 Di=0.12536.37=64.36cm （悬式非承载机架）5. 定子支座支承面至下机架支承面的距离 h8=0.15 Di=80.46cm 6. 下机架支承面至主轴法兰底面之间的距离h9=1m （按以生产的发电计资料，一般为7001500mm，取1000mm=1m） 7. 转子磁轭轴向高度 h10= lt+（500600）mm=1.58+0.52=2.27m (无风扇时)8. 发电机主轴高度 h11= （0.70.9）H=771.81cm9. 定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离 h12=0.46h1+h10=364.82cm2.2 发电机重量估算水轮发电机的总重量 Gf=K1=326.53t发电机转子重量约为 0.5Gf=0.5326.53=163.26t3混凝土重力坝3.1 剖面设计水库总库容13.71亿m3，工程规模为大（1）型，一等。主要建筑物为1级，次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。3.1.1坝高的确定水库总库容13.71亿m3，工程规模为大（1）型，一等。主要建筑物为1级，次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。坝顶超出静水位高度h=2h1%+hz+ hc坝顶高程=设计洪水位+h设=290.5+h设坝顶高程=校核洪水位+h校=292.20+h校计算风速V0，正常运用条件（正常蓄水位/设计洪水位），取多年平均最大风速的1.52.0倍；非常运用条件（校核洪水位），取洪水期多年平均最大风速。设计洪水位下设=90.5 =27.13（20，250） h= =0.22mh为累计频率5%的波高,hm/Hm0.1,查表得,hp/hm=1.95,则hm=0.91/1.95=0.47m,h1%/hm=2.42,则h1%=0.27m Lm= =3.2m hz=0.072m坝的级别为1级,正常情况,hc=0.7m h=2h1%+hz+ hc坝顶高程为 顶=291.54m校核洪水位校=292.20m =61.48(20,250) h= =0.092mh为累计频率5%的波高,hm/Hm1.10 满足条件应力条件T=57.87M1=645579.4M2=193205M3=168839M4=18316M5=78658.7M6=52529.3M=471068.8静水压力Mpx=-625006.14Mpy=62837扬压力MI=32484 M2= 57696.58上游点 =+=432Kpa下游点 =-=1082.4Kpa2.折坡处 W=3075.21+9200.25+16675.45=28950.91静水压力 P上x=1/29.8=15093.2扬压力U1=1019.8U2=67.9875稳定分析w=28950.91 U=1087.7875K=1.381.10 满足条件应力分析T=41.625M1=50125.9 M2=149964.1 M3=15007.9静水压力 Mpx=15093.21/355.5=279224.2扬压力 M1=19172.24 M2=335.39m=-83634上游点 =+=405.9Kpa下游点 =-=985.1Kpa3正常蓄水位284.5m校核洪水位下1坝基面1自重 G1=3075.21 G2=9200.25 G3=16675.45 G4=2878.45 G5=34236.56 G6=10775.31静水压力 上游Px=1/29.81=34987 Py=1/29.817（84.5+49.5）=4596.2 下游Px =1/29.813.13.1=47.089 Py=1/29.813.13.10.75=35.32扬压力U1=1/2（3.1+20.35+3.1）9.81=8318.9U2=1/2（20.35+3.1+84.5）119.81=5818.3稳定分析K=1.351.10 满足应力分析T=74.88M1=79770.9M2=238654.5M3=176176M4=94346M5=329612M6=215258上游 Mpx=3498784.5/3=985467.2 Mpy=4596.2(37.44-2.3)=161050.8下游 Mpx=47.13。1/3=48.67Mpy=35.32（37.44-1）=12873扬压力 U1=8318.9（37.44-11-63.88/3-1）=34496 U2=5818.33.88/3-1）=（37.44-3.8）=195727.6上游点 =+=710.7Kpa下游点 =-=1465.3Kpa2下游尾水面 自重G1 =3075.21 G2=9200.25 G3=16675.45 G4=2391.4 G5=31204 G6=8967.7静水压力上游 Px=1/29.81（284.5-203.1）=32467 Py=4092.2扬压力 U1=9.811/281.40.2561.93=6175.3 U2=9.811/2（81。40.25+81.4）10=4985.75稳定分析 K=1.391.10 满足条件应力分析T=71.93M1=75235 M2=225084M3=152830.5 M4=74839M5=262129 M6=179488.5上游 Mpx=3246781.3/3=879855.7 Mpy=4092.2（71.93/2-2.4）=137354.7下游 M1=6175.3（71.93/2-10-61.93/3）=32863 M2=4985.75（71.93/2-3.8）=160366.6上游点 =+=674Kpa下游点 =-=1428Kpa3折坡面自重G1=3075.21 G2=9200.25G3=16675.45静水压力上游 Px=1/29.81（284.5235）（284.5-235）=12018.5扬压力 U1=9.811/212.37538=2306.6U2=9.811/2（12.375+49.5）3.6=1091稳定分析 K=1.401.10 满足条件应力分析M1=50126 M2=144960M3=91715静水压力Mpx=12018.549.5/3=198305扬压力2306614=32292.4109118=19638上游点 =+=568.9Kpa下游点 =-=822.1Kpa3.4坝内廊道及坝基处理3.4.1坝内廊道灌浆廊道距坝底4.5m，距上游坝面9m，廊道宽3m，高4m。由于下游尾水位较高，产生较大的扬压力，为增加坝的安全稳定，在坝基面上设两个基础排水廊道以减小扬压力。两廊道距上游坝面距离分别为27m，45m沿灌浆廊道向上，间隔20m布置一层廊道，共分3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纵向贯穿廊道作为连接。非溢流坝段除底层廊道横向不贯穿至下游外，其余横向廊道均贯穿，非溢流坝段横向廊道连接两排纵向廊道。廊道尺寸宽2.50m，高4.00m，由于上游坝面倾斜，故廊道上下并非垂直布置，而是向下游倾斜，这使得排水管亦倾斜布置，但角度不大，在允许的范围内。3.4.2坝基处理 重力坝承受较大的荷载，对地基要求较高。然而天然基岩经受长期地质构造运动及外界因素的作用，多少存在着风化，节理，裂隙，破碎带等缺陷，因此，必须对地基进行适当的处理。地基处理一般包括坝基开挖清理，对基岩进行固结灌浆和防渗帷幕灌浆，设置基础排水系统，对特殊软弱带如断层，破碎带和溶洞等进行专门的处理。紧水滩峡谷而岸风化层零星分布，一般厚0.52米，所以坝基开挖比较容易帷幕灌浆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。帷幕灌浆是在靠近上游坝基布设一排或几排钻孔，利用高压灌浆填塞基岩内的裂隙和孔隙等渗水通道。防渗帷幕的深度因根据基岩的透水性，坝体承受水头和降低坝体渗透压力的要求确定。此外在基岩表面设置排水廊道。3.4.3 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。本设计采用两条垂直纵缝，详细见图纸。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。4重力坝溢流坝段4.1 剖面设计4.1.1 堰顶高程的确定4.1.1.1设计洪水位下Qs=11000 m3/s Qo=246.99 m3/s11000-0.9 247=10777.7m3/s 当河谷狭窄、岩石坚硬、且下游水深较大时，应选择较大的单宽流量，本工程所处河谷狭窄、坝址两岸地形对称，岩性均一，较新鲜完整，风化浅，构造不甚发育，水文地质条件较简单，故属工程地质条件较好的坝址。单宽流量取为150。LQ/q71.8m 我国目前大中型混凝土重力坝，溢流孔净宽一般常用812m。本设计采用溢流式厂房，其四个压力水管的进水口布置在溢流坝闸墩之下，这种布置方式进水口闸门及拦污栅的提降与溢流坝顶闸门的操作互不干扰，布置和运行都比较方便，采用这种布置方式时，闸墩的厚度必须考虑布置进水口闸门井和拦污栅的需要，厚度需要增大，四个闸墩的尺寸相应的加宽定为6m，根据之前确定的一个机组段长度为14.5m，确定这四个闸墩间的溢流孔净宽为8.5m，根据初步确定的溢流前缘的宽度71.8m，再设置四个净宽为12m的溢流孔。其余的四个闸墩宽度取为3m，边墩宽度取为2m。最后确定的溢流前缘总净宽为8.53+124=73.5m溢流坝长Lo=73.5+32+64+22=107.5 m计算堰上水头： 求得H=15.86m流速水头：堰顶高程=290.5-15.86=274.84m4.1.2堰顶高程及闸门尺寸综上堰顶高程为274.84m闸门高度=正常蓄水位-堰顶高程+安全超高=284.5-274.84+（0.30.5）=10m取10m。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。4.1.3 堰面曲线溢流面曲线采用的为WES曲线，其曲线方程为： 即： 最大运行水头=292.20-274.84=17.36m定型设计水头，为使实际运行时m较大而负压绝对值较小，对于WES剖面设计，常取=（0.750.95），取=15m堰顶与上游采用三圆弧连接，参数如下表所示表2-1 三圆弧参数R1=0.5Hd=8.5R2=0.2Hd=3.4R3=0.04Hd=0.68B1=0.175Hd=3.122B2=0.27Hd=4.698B3=0.281Hd=5.013堰面形态如下图所示：图2-1 堰面形态4.1.4 下游反弧段由于采用厂房顶溢流式，反弧段的高程应结合厂房的顶高程，根据厂房部分的计算，反弧段的底高程为230.0m。 To=校核洪水位-230+=62.2试算hc0：假定：hc0=3 To=106.3 假定：hc0=4 To=62.10 假定：hc0=3.9 To=65.02假定：hc0=3.95 To=62.93假定：hc0=3.92 To=62.2试算得：hc0=3.92反孤段半径R=（4-10）hco=15.68-39.2取 鼻坎挑角，取坎顶高程。 图2-2 溢流坝剖面图41.5应力与稳定分析面积=1/23085+1/2357+1/26048=2837.5设计洪水位上游 静水压力Px=9.811/2=40173.2 Py=5012.9下游 Px=1/29.8117.917.9=1571.61 Py=1/29.8117.917.90.75=1178.71扬压力 U1=1/29.81（17.9+18.15）74=13071.73 U2=1/29.81（18.15+90.5）11=5862.2稳定分析K=1.191.10 满足条件应力分析W1=104868.75 W2=1089.27W3=524520静水压力上游 Mpx=1211891 Mpy=171540下游 Mpx=9377 Mpy=38856扬压力U1=84966.05 U2=225694.7上游点 =+=60.3Kpa下游点 =-=1654.3Kpa校核洪水位上游 静水压力Px=9.811/2=42153.4 Py=5012.9下游 Px=1/29.8120.2020.20=2083.61 Py=1/29.8120.2020.200.75=2163.73扬压力 U1=1/29.81（20.20+18.15）74=14273.73 U2=1/29.81（18.15+92.20）11=6342.2稳定分析K=1.211.10 满足条件应力分析W1=104868.75 W2=1089.27W3=524520静水压力上游 Mpx=1211891 Mpy=171540下游 Mpx=9377 Mpy=38856扬压力U1=84966.05 U2=225694.7上游点 =+=89.3Kpa下游点 =-=1345.3Kpa4.2溢流坝消能抗冲刷措施4.2.1挑距h1= 3.92 h2=33m挑距: =124.94m4.2.2冲坑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2.00m宽的导水墙，下游岸坡做简单防浪措施即可。4.2.3导墙高度 掺气水深ha=hc=3.923mh导=3.923+1=4.923m 取h导=5.0m5水电站厂房结构计算5.1 主厂房的特征高程5.1.1水轮机安装高程=Hs+bo/2=202.1-0.436+0.75/2=202.045.1.2尾水管底板高程 5.1.3水轮机层地面高程=+1.69+1=204.735.1.4定子安装高程+进人孔高（2m）+圈梁高（1m）=207.73m5.1.5发电机层地面高程（定子埋入式）上机架高度=207.73+2.98+1.34=212.05m5.1.6装配场地面高程装配场与发电机层同高212.05m。 5.1.7吊车轨顶的高程 轨顶高程取决于发电机主轴长度和发电机露出地板部分的高度，还要留有0.80m的安全距离，以保证起吊时不会碰到其他机组或墙壁。本电站厂房轨顶高程为=221.29m。5.1.8厂房顶部高程 厂房顶高程是在轨顶高程的基础上加上起重机高度和屋面结构的厚度，并留有一定空间。本电站厂房顶部高程为=230.0m。5.2 水电站主厂房长宽尺寸的确定5.2.1主厂房宽度的确定主厂房宽度由发电机层、蝸壳层、起重机跨度分别决定a. 由蜗壳层决定的厂房宽度： 上游侧宽度：l1=机组中心线至上游涡壳外缘尺寸+涡壳外包混凝土+外墙厚 =9.416m下游侧宽度：l2=机组中心线至下游涡壳外缘尺寸+涡壳外包混凝土+外墙厚 =8.738m主厂房宽度：L=l1+l2=18.154m 。b. 由发电层决定的厂房宽度L=风罩直径+2通道宽度+外墙厚=10.36mc. 选择桥吊跨度为16m，根据前面算出的发电机转子重量,选择2100（t），跨度为16m的双小车桥式起重机。装配厂宽度：采用与主厂房宽度相同 。综上可得：桥吊跨度为16米，再加上边墙厚度，得主厂房宽度19米。装配厂宽度：采用与主厂房宽度相同19m 。5.2.2主厂房长度的确定5.2.2.1机组间距机组间距由蜗壳层，尾水管层和发电机层共同决定。机组段长度式中，、机组段沿厂房纵轴线方向，在机组中心线两侧的最大尺寸。蜗壳层：式中 、蜗壳沿厂房纵轴线方向，在机组中心线两侧的最大尺寸 蜗壳四周的混凝土厚度，取为1m。=13.380m尾水管层：式中 尾水管宽度度，； 尾水管混凝土边墩厚，。=11.24m发电机层：式中 发电机风罩内径，=9.4m发电机风罩壁厚，=0.5m两台机组之间风罩外壁净距，一般取1.52.0m， =14.36m经比较，确定机组段长度为14.5m。5.2.2.2端机组段长度端机组段的附加长度：L=（0.21.0）D式中 转论直径，m。（=3.0m）考虑到下部块体在端部设置了检修集水井和渗漏集水井，根据需要，附加长度取为1.0m5.2.2.3主厂房总宽度装配场长度L=（1.01.5.）L=（1421）m ，考虑发电机转子，发电机上机架，水轮机转轮，水轮机顶盖的尺寸，确定装配场的宽度为20.8m主厂房总长度 =414.5+20.81.50=79.86水电站引水建筑物6.1进水口高程水电站进水口在枢纽中的位置，应尽量使入流平顺，对称，不发生回流和漩涡，不出现淤积，不聚集污物，而泄洪时仍能正常进水。本电站采用坝式进水口有压进水口应低于运行中可能出现的最低水位，并有一定淹没深度，以免进水口前出现漏斗状吸气漩涡并防止有压引水道内出现负压。不出现吸气漩涡的最小淹没深度为 Scr=cv=7.16m。 则进水口底高程为264-7.16=257.84m6.2压力钢管的布置引水建筑物为压力钢管，采用单机供水压力钢管经济内径： 坝内埋管的经济流速为57 ，蜗壳进水口的直径为3.8m，综合考虑经济流速和蜗壳进水口直径，确定坝内埋管的直径为3.8m，对应管内流速为6，94，满足经济流速要求。进水口由拦污栅，进口段，渐变段及输水管组成。进口采用三面收缩，底部水平的方式。顶部采用1/4椭圆曲线，方程为+=1 渐变段水平，由矩形闸门段到圆形钢管段采用圆角过渡，渐变段长度为6.6m。进口段水平，总长度为12.15m 。后接压力钢管圆弧转弯段，进口中心线高程为252.94m，轴线处转弯半径R=10m，转角= 53。后接斜直管段，轴线与下游坝坡平行，长53.40m。再接圆弧转弯段，轴线处转弯半径R=10m，转角=53。后接水平段至蜗壳，水平段中心线高程为202.19m。在钢管进入厂房前设一伸缩节，以适应变形。6.3压力钢管的厚度钢管计算厚度： =180.77 取11mm。6.4拦污栅及进水口闸门的设计拦污栅的功用是防止漂木，树枝，树叶，杂草，垃圾，浮冰等漂浮物随水流带入进水口，同时不然这些漂浮物堵塞进水口，影响进水能力。此设计采用的坝式进水口一般为垂直拦污栅，平面形状为多边形。拦污栅通常由钢筋混凝土框架结构支承。拦污栅框架由柱及横梁组成，横梁间距一般不大于4米，本设计取1.8米拦污栅由若干栅片组成，每块栅片的宽度一般不超过2.5米，取 ，高度不超过4米，取1.8米。栅条的厚度由强度计算决定，通常厚8至12mm，本设计取10mm。拦污栅的总面积常按电站的引用流量及拟定的过栅流速反算得出，过栅流速以不超过1.0m/s为宜本设计取拦污栅高度为7m，半径3.5米，A=76.97m。 图5-1 拦污栅进水口设一道工作闸门，一道检修闸门，闸门孔口通常为矩形，工作闸门净过水断面一般为隧洞断面的1.1倍左右，检修闸门取与工作闸门相同。我国目前大中型混凝土重力坝，溢流孔净宽一般常用812m。本设计采用溢流式厂房，其四个压力水管的进水口布置在溢流坝闸墩之下，这种布置方式进水口闸门及拦污栅的提降与溢流坝顶闸门的操作互不干扰，布置和运行都比较方便，6.5通气孔的面积确定通气孔设在进水口工作闸门后，其功用是：当引水道充水时用以排气，当闸门关闭放空引水道时，用以补气以防出现有害的真空。通气孔的面积常按最大进气流量除以允许进气流速得出。最大进气流量出现在闸门紧急关闭时，可近似认为等于进水口的最大引用流量。允许进气流速与引水道形式有关，对坝内埋管可取7080m/s。式中 A通气孔的面积， 进水口的最大引用流量， V坝内埋管允许进气流速，m/s通气孔的直径取为1.2m，面积为，对应的进气流速为68.8 m/s.通气孔导向下游。7专题发电机机座结构稳定计算动力计算中的假
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