衢州一级水电站厂房及隧洞设计【含CAD图纸+文档】
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摘 要衢州一级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242m。坝底高程120m。最大坝高122m。上游坝坡坡度1：0.15，下游坝坡坡度1：0.78，溢流坝堰顶高程224m。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1100m。洞径8.20m，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。厂房位于下游荻青位置。设计水头95.76m，装机容量44.25=17万Kw，主厂房净宽16m，总长72.0m。水轮机安装高程115.86m，发电机层高程126.41m，安装场层高程130.11m（比下游校核洪水位128.3m略高）。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，本设计还对发电引水隧洞进行了专门布置和详细的荷载计算、配筋设计。由此可见，本设计是合理可行的。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 2 页 共 2 页AbstractThe quzhou 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 4800m3/s .The check level is 240m ,its corresponding flow 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 242m ,and the base elevation is 120m ,The max height of the dam is 122m ,The upstream dam slope is 1:0.15 ,the downstream dam slop is 1:0.78,the spillway crest elevation is 224m .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 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 95.76m , the equipped capacitor is 17104Kw ,the clean width is 16m , its whole length is 72m . The fix level of the turbine is 115.86 m , and the height lf dynamo is 126.41m , the level of the adjustment bay is 130.11m (higher than the downstream water level ,which is 128.3m) . 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.目录摘 要1Abstract2第1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2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坝轴线位置的比较和选择2.2 挡水及泄水建筑物2.2.1坝高的确定2.2.1.1坝顶超出静水位高度h2.2.1.2坝顶高程2.2.1.3 坝体高度2.2.2挡水建筑物形式：砼重力坝2.2.2.1基本剖面2.2.2.2实用剖面2.2.2.3稳定及应力计算2.2.3 泄水建筑物：砼溢流坝2.2.3.1堰顶高程2.2.3.2溢流坝实用剖面设计2.2.3.3溢流坝坝基面稳定计算2.3 坝内构造2.3.1坝顶结构2.3.1.1非溢流坝2.3.1.2溢流坝2.3.2坝体分缝2.3.3坝内廊道2.3.4坝基地基处理2.4 溢流坝消能防冲措施第3章 水能规划错误！未定义书签。3.1 水头Hmax、Hmin、Hr确定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）：3.1.3 Hav 的确定：3.1.4 Hr的确定：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3.2.2 HL180水轮机方案主要参数选择3.2.3 HL200和HL180方案参数对照表：3.2.4水轮机安较高程第4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 隧洞细部构造4.2.4闸门断面尺寸4.2.5进口底高程的计算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4.2.8.1根据近似准则判断是否要设调压室4.2.8.2计算调压室托马断面4.2.8.3调压室选型的方案比较：第5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5.1.2 发电机重量估算5.1.3 水轮机蜗壳及尾水管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 厂房各层高程的确定5.3 厂区布置第6章 专题部分：发电引水隧洞衬砌计算6.1 衬砌厚度h的确定6.2 荷载（轴力N、弯矩M）计算6.2.1 均匀内水压力作用下：6.2.2 垂直山岩压力作用下：6.2.3 衬砌自重作用下：6.2.4 无水头洞内满水压力作用下：6.2.5 外水压力作用下：6.3 配筋计算6.3.1 组合（1）：内水压力+山岩压力+衬砌自重+无水头洞内满水压力6.3.2 组合（2）：山岩压力+衬砌自重+最大外水压力：参考书目第 1 页 共 35 页目目 录录第 1 章设计基本资料.41.1 1.1 流域概况和地理位置.41.2 1.2 水文和气象.41.2.1 水文条件.41.2.2 气象条件.41.3 1.3 工程地质.41.4 1.4 交通状况.41.5 1.5 即给设计数据.4第 2 章枢纽布置、挡水及泄水建筑物.41.6 2.1 枢纽布置.42.1.1 枢纽布置形式.42.1.2 坝轴线位置的比较和选择.41.7 2.2 挡水及泄水建筑物.42.2.1 坝高的确定.42.2.2 挡水建筑物形式：砼重力坝.52.2.3 泄水建筑物：砼溢流坝.151.8 2.3 坝内构造.202.3.1 坝顶结构.202.3.2 坝体分缝.202.3.3 坝内廊道.202.3.4 坝基地基处理.201.9 2.4 溢流坝消能防冲措施.20第 3 章 水轮机的选型.213.1 水头 HMAX、HMIN、HR的确定.213.1.1 Hmax 的可能出现情况（水头损失按 2%计）：.21第 2 页 共 35 页3.1.2 Hmin的可能出现情况（水头损失按 2%计）：.213.1.3、Hav 的确定： .223.1.4 Hr 的确定：.223.2 水轮机选型比较：.223.2.1 HL200 水轮机方案的主要参数选择.223.2.2 HL180 水轮机方案主要参数选择.233.2.3 HL200 和 HL180 方案参数对照表 .243.2.4 水轮机安装高程.24第 4 章 水电站引水建筑物.244.1 引水隧洞整体布置.244.1.1 洞线布置（水平位置）.244.1.2 洞线布置（垂直方向）.244.2 细部构造.244.2.1 隧洞洞径.244.2.2 隧洞进口段.244.2.3 隧洞细部构造.244.2.4 闸门断面尺寸.244.2.5 进口底高程计算.254.2.6 隧洞渐变段.254.2.7 压力管道设计.254.2.8 调压室设计.25第 5 章 水电站厂房.345.1 厂房内部结构 .345.1.1 水轮发电机外形尺寸估算.345.1.2 水轮机重量估算（发电机）.345.1.3 水轮机蜗壳及尾水管.355.1.4 调速系统、调速设备选择.355.1.5 水轮机阀门及其附件.365.1.6 起重机设备选择.365.2 主厂房尺寸.36第 3 页 共 35 页5.2.1 长度.365.2.2 宽度.365.2.3 厂房各层高程的确定.365.3 厂区布置.36第 6 章 专题部分：发电引水隧洞衬砌计算.366.1 衬砌厚度H的确定.366.2 荷载（轴力 N、弯矩 M）计算（取单位长度 1M进行计算）.366.2.1 均匀内水压力作用下：.366.2.2 垂直山岩压力作用下：.366.2.3 衬砌自重作用下：.366.2.4 无水头洞内满水压力作用下.366.2.5 外水压力作用下：.366.3 配筋计算.36第 4 页 共 35 页第第 1 1 章章 设计基本资料设计基本资料1.1 1.1 流域概况和地理位置流域概况和地理位置1.2 1.2 水文和气象水文和气象1.2.11.2.1 水文条件水文条件1.2.21.2.2 气象条件气象条件1.3 1.3 工程地质工程地质1.4 1.4 交通状况交通状况1.5 1.5 即给设计数据即给设计数据第第 2 2 章章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物枢纽布置、挡水及泄水建筑物1.6 2.1 枢纽布置枢纽布置2.1.12.1.1 枢纽布置形式枢纽布置形式2.1.22.1.2 坝轴线位置的比较和选择坝轴线位置的比较和选择1.7 2.2 挡水及泄水建筑物挡水及泄水建筑物2.2.12.2.1 坝高的确定坝高的确定2.2.1.1 坝顶超出静水位高度坝顶超出静水位高度h 2hl=20.968=1.936mLl=8.513m mLHLcthLLhLho34. 011 . 5968. 024222第 5 页 共 35 页2.2.1.2 坝顶高程坝顶高程 设计洪水位+ h设=238+2.976=240.976m 坝顶高程=max校核洪水位+ h校=240+1.88=241.88m=242m2.2.1.3 坝体高度坝体高度242120=122m2.2.22.2.2 挡水建筑物形式：砼重力坝挡水建筑物形式：砼重力坝2.2.2.1 基本剖面基本剖面 B= )(1fKH = =84.18m)3.00(68.012210242.2.2.2 实用剖面实用剖面 坝顶宽度 8%10%122=10m2.2.2.3 稳定及应力计算稳定及应力计算设计洪水位坝基面： 自重:G1=GGk=1.00.5115524=7260KN （垂直向下）力臂 L1=50-1132=42.67m 弯矩 M1= G1L1=726042.67=309760KN.m （逆时针） G2=GGk=1.011130.5124=37587KN （垂直向下）第 6 页 共 35 页力臂 L2=50116=33m 弯矩 M2= G2L2=3758733=1240371KN.m （逆时针）G3=GGk=1.00.57711024=101640KN （垂直向下）力臂 L3=501112773=1.33m 弯矩 M3= G3 L 3=1016401.33=135520KN.m （逆时针） 水压力： P1=GGk=1.00.59.81(238120)2=77872 KN （指向下游） 力臂 L1=(238120)3=42m 弯矩 M1= P1L1=7787242=3270624KN.m （顺时针） P2=GGk=1.00.59.81(130.5155130.51) 11=11116 KN（垂直向下） 力臂 L2=5011(2(130.5155) 130.51)(3(132.50255)=45m 弯矩 M2= P2L2=1111645=500220KN.m （逆时针） P3=GGk=1.00.59.8120.82=2122 KN （指向上游） 力臂 L3=20.83=6.93m 弯矩 M3= P3L3=21226.93=14713KN.m （逆时针） P4=GGk=1.00.59.8114.5620.8=1485KN （垂直向下） 力臂 L4=5014.563=45m 弯矩 M4= P4L4=145845=66825KN.m （顺时针） 浪压力： P1=G ro(Ll+2hl+h0) Ll/2=0.59.81(2.55+0.41+0.1)2.551.2第 7 页 共 35 页=46 KN （指向下游）力臂 L1=2381202(2.550.10.41)3=124 m弯矩 M1=P1 L1=46124=5704KN.m （顺时针）P2=G roLl2/2=0.59.812.5521.2=38 KN （指向上游）力臂 L2=23812022.553=124 m弯矩 M2=P2 L2=38124=4712 KN.m （逆时针）扬压力:浮托力：U1=GGk=1.020.89.81100=20405 KN （垂直向上）力臂 L1=0弯矩 M1=0 渗透力：p1=GGk = 1.29.81(12620.8)=1238 KN/m p2=p1 =0.31238=372 KN/m p3=100372(1009.2)=410 KN/m p4= p1p3=1238410=828 KN/mU2=0.5410100=20500 KN （垂直向上） 力臂 L2=501003=16.7m弯矩 M2= U2 L2=2050016.7=341667 KN.m （顺时针）U3=0.58289.2=3809KN （垂直向上） 力臂 L3=509.23=47m弯矩 M3= U3 L3=380947=178760 KN.m （顺时针）综上，=G1+G2+G3+P2+P4U1U2U3W第 8 页 共 35 页=7260+37587+10640+11116+148520405205003809=114374 KN （垂直向下） =P1P3+P1P2P=77872+46212238=75758KN（指向下游） =M1+M2+M3M1+M2+M3M4M2M3M1+M2M=309760+1240371+1355203270624+500220+14703668253416671787605704+4712=1656300 KN.m （顺时针）)(1(*)1AcWfRmmddKN98347)1000 . 39001143743 . 10 . 1(2 . 11=1.10.9575758=79167KNPS00(*)26BMBWyKPa96.1491001656300610011437422 6BMBWyKPa52.2137100165630061001143742=1.10.95149.96=156.71KPa,00(*)yS=1.10.952137.52=2233.71KPa, 00(*)yS=(*)1Rd1ckcdffKPa68525 . 1185008 . 11折坡面：自重:G1=GGk=0力臂 L1=0 弯矩 M1= 0第 9 页 共 35 页G2=GGk=1.012（130.5155）24=21747KN （垂直向下）力臂 L2=25.256=19.25m 弯矩 M2= G2L2=2174719.25=418630KN.m （逆时针）G3=GGk=1.00.538.55524=25410KN （垂直向下）力臂 L3=25.251238.53=0.42m 弯矩 M3= G3 L 3=254100.42=10588KN.m （逆时针） 水压力： P1=GGk=1.00.59.81(238167)2=24726 KN （指向下游） 力臂 L1=(238167)3=23.67m 弯矩 M1= P1L1=2473623.67=585182KN.m （顺时针） P2、M2、P3、M3、 P4、M4 均为零 浪压力： P1=G ro(Ll+2hl+h0) Ll/2=0.59.81(2.55+0.41+0.1)2.551.2=46 KN（指向下游）力臂 L1=2381672(2.550.10.41)3=69 m弯矩 M1=P1 L1=4669=3174KN.m （顺时针）P2=G roLl2/2=0.59.812.5521.2=38 KN（指向上游）力臂 L2=23816722.553=69m弯矩 M2=P2 L2=3869=2622 KN.m （逆时针）扬压力:浮托力：U1=0、弯矩 M1=0 渗透力：第 10 页 共 35 页p1=GGk = 1.29.81(238167)=836 KN/m p2=p1 =0.3836=251KN/m p3=50.525145.5=278KN/m p4= p1p3=836278=558 KN/mU2=0.527850.5=7019.5 KN （垂直向上） 力臂 L2=25.2550.53=8.42m弯矩 M2= U2 L2=7019.58.42=59081 KN.m （顺时针）U3=0.55585=1395KN （垂直向上）力臂 L3=25.2553=23.58m弯矩 M3= U3 L3=139523.58=32899 KN.m （顺时针）综上，=G1+G2U1U2W=21747+254107019.51395=38743 KN （垂直向下） =P1+P1P2P=24726+4638=24734KN （指向下游） =M1+M2M3M1M2M1+M2M=418630+1058858518259081328993174+2622=248936 KN.m （顺时针）)(1(*)1AcWfRmmddKN51384)5 .500 . 31450387433 . 125. 1(2 . 11=1.10.9524743=25847KNPS00(*)第 11 页 共 35 页26BMBWyKPa5 .1815 .5024893665 .503874322 6BMBWyKPa13535 .5024893665 .50387432=1.10.95181.5=190KPa,00(*)yS=1.10.951353=1414KPa, 00(*)yS校核洪水位坝基面： 自重:同设计洪水位； 水压力： P1=GGk=1.00.59.81(240120)2=82258KN（指向下游） 力臂 L1=(240120)3=43.17m 弯矩 M1= P1L1=8225843.17=3550804KN.m （顺时针） P2=GGk=1.00.59.81(241.512055+240120) 11=11006.82 KN （垂直向下） 力臂 L2=5011(2(240167) 240120)(3(240167 240120) )=45m 弯矩 M2= P2L2=11006.845=495307KN.m （逆时针） P3=GGk=1.00.59.8125.32=3140 KN（指向上游） 力臂 L3=25.33=8.43m 弯矩 M3= P3L3=31408.43=26470KN.m （逆时针） P4=GGk=1.00.59.8117.7125.3=2198KN （垂直向下） 力臂 L4=5017.713=44m第 12 页 共 35 页 弯矩 M4= P4L4=219844=96712KN.m （顺时针） 浪压力：同设计洪水位时情况；扬压力: 浮托力：U1=GGk=1.025.39.81100=24819 KN （垂直向上）力臂 L1=0弯矩 M1=0 渗透力：p1=GGk = 1.29.81(24012025.3)=1227 KN/m p2=p1 =0.31227=368 KN/m p3=100368(1009.2)=405 KN/m p4= p1p3=1227405=822 KN/mU2=0.5405100=20250 KN （垂直向上） 力臂 L2=501003=16.7m弯矩 M2= U2 L2=2025016.7=337500KN.m （顺时针）U3=0.58229.2=3781KN （垂直向上） 力臂 L3=509.23=46.93m弯矩 M3= U3 L3=378146.93=177464 KN.m （顺时针）综上，=G1+G2+G3+P2+P4U1U2U3W=7260+37587+10640+11007+219824819202503781=117442 KN （垂直向下） =P1P3+P1P2P=82258+46314038第 13 页 共 35 页=79126KN （指向下游） =M1+M2+M3M1+M2+M3M4M2M3M1+M2M=309760+1240371+1355203550804+495307+26470967123375005704+4712177464=1956044 KN.m （顺时针）)(1(*)1AcWfRmmddKN96053)1000 . 39001174423 . 10 . 1(2 . 11=1.10.8579126=73983KNPS00(*)26BMBWyKPa79. 01001956044610011744222 6BMBWyKPa2348100195604461001174422=1.10.850.79=0.74KPa,00(*)yS=1.10.852348=2195KPa, 00(*)yS折坡面：自重:同设计洪水位情况；水压力： P1=GGk=1.00.59.81(240160)2=27224 KN （指向下游） 力臂 L1=(240160)3=24.83m 弯矩 M1= P1L1=2722424.83=676063KN.m （顺时针） P2、M2、P3、M3、 P4、M4 均为零 浪压力：同设计洪水位时情况； 扬压力：浮托力：U1=0、弯矩 M1=0 渗透力：第 14 页 共 35 页p1=GGk = 1.29.81(240160)=877KN/m p2=p1 =0.3877=263KN/m p3=50.526345.5=292KN/m p4= p1p3=877292=558 KN/mU2=0.529250.5=7373 KN （垂直向上） 力臂 L2=25.2550.53=8.42m弯矩 M2= U2 L2=73738.42=62056 KN.m （顺时针）U3=0.55855=1463KN （垂直向上） 力臂 L3=25.2553=23.58m弯矩 M3= U3 L3=146323.58=34502 KN.m （顺时针）综上，=G1+G2U1U2W=21747+2541073731463=38321 KN （垂直向下） =P1+P1P2P=272247+4638=27232KN （指向下游） =M1+M2M1M1M2M1+M2M=418630+1058867606362056345023174+2622=344395KN.m （顺时针）)(1(*)1AcWfRmmddKN51046)5 .500 . 31450383213 . 125. 1(2 . 11=1.10.8527232=25463KNPS00(*)第 15 页 共 35 页26BMBWyKPa7 . 65 .5034439565 .503832122 6BMBWyKPa15695 .5034439565 .50383212=1.10.856.7=6.3KPa,00(*)yS=1.10.851569=1467KPa 00(*)yS2.2.32.2.3 泄水建筑物：砼溢流坝泄水建筑物：砼溢流坝2.2.3.1 堰顶高程堰顶高程 设计洪水位时，Qs=4800m3/smH6 .1081. 928049. 09 . 04800320堰顶高程=设计洪水位Ho =23810.6=227.4m校核洪水位时，Qs=8500m3/s mH26.1581. 928049. 09 . 08500320堰顶高程=23815.26=224.7 m2.2.3.3 溢流坝坝基面稳定计算溢流坝坝基面稳定计算设计状况自重:G1=GGk=1.00.5115524=7260KN （垂直向下）G2=GGk=1.024(0.5(6+18) 4+0.518430.5)=5796KN（垂直向下） G3=GGk=1.00.524(430.5+89) 96=127296KN（垂直向下）第 16 页 共 35 页 G4=GGk=1.024(5+21)0.524 =7488KN （垂直向下） 水压力： 静水压力： P1=GGk=1.09.810.5(238226)+(238120) (226120)=77167KN （指向下游） P2=GGk=1.00.59.81(130.5155130.51) 11=11116 KN （垂直向下） P3=GGk=1.00.59.81(6+18) 4=471 KN （垂直向上） P4=GGk=1.00.59.8120.82=2122 KN （指向上游） 动水压力： smLQq2020169.658052553055，由试mhhhhhgqhTcocococococo2 .1058 .201122387 .24395. 081. 9269.65222222220算过程：hco试算得T0实际T0262.925105.22.348.36805293105.21.969.40692521105.21.786.02525952105.21.696.7953125105.21.5109.8111111105.21.55102.9860042105.21.54104.297632105.21.53105.6352587105.21.533105.2312004105.2所以：第 17 页 共 35 页=1.533m；coh；smhqvco85.42533. 169.65 （指向上游）KNgqvGPGkGx905)55cos30(cos81. 985.4269.6581. 91 . 1)cos(cos00210 （垂直向下）KNsomgqvGPGkGy4084)5530(sin81. 985.4269.6581. 91 . 1)sin(sin00210 扬压力:浮托力：U1=GGk=1.020.89.81105=21425 KN （垂直向上） 渗透力：p1=GGk = 1.29.81(12620.8)=1238 KN/m p2=p1 =0.31238=372 KN/m p3=105372(1059.2)=408KN/m p4= p1p3=1238408=830 KN/mU2=0.5408105=21420 KN （垂直向上） U3=0.58309.2=3818KN （垂直向上） 综上，=G1+G2+G3+G4+P2P3+PyU1U2U3W=7260+5796+127296+7488+11116471+408421425214203818=115906 KN （垂直向下） =P1P4Px=771672122905=74140KN （指向下游）P )(1(*)1AcWfRmmddKN100549)1050 . 39001159063 . 10 . 1(2 . 11=1.10.9574140=77476KNPS00(*)第 18 页 共 35 页校核状况自重:同设计洪水位情况； 水压力： 静水压力： P1=GGk=1.09.810.5(240226)+(240120) (226120)=81080KN （指向下游） P2=GGk=11007 KN （垂直向下） P3=GGk=1.00.59.81(6+18) 4=471 KN （垂直向上） P4=GGk=3140 KN （指向上游） 动水压力：,；smq296.118smhqvco42832. 296.118 （指向上游）KNgqvGPGkGx1607)55cos30(cos81. 94296.11881. 91 . 1)cos(cos00210 （垂直向下）KNsomgqvGPGkGy7205)5530(sin81. 94296.11881. 91 . 1)sin(sin00210 扬压力:浮托力：U1=GGk=1.025.39.81105=26060 KN (垂直向上)渗透力：p1=GGk = 1227 KN/m p2=p1 =368KN/m第 19 页 共 35 页 p3=105368(1059.2)=403KN/m p4= p1p3=1227403=824 KN/mU2=0.5403105=21158 KN (垂直向上) U3=0.58249.2=3790KN (垂直向上) 综上，=G1+G2+G3+G4+P2P3+PyU1U2U3W=7260+5796+127296+7488+11007471+725026060200583790=114618 KN （垂直向下） =P1P4Px=8108031401607=76333KN （指向下游）P )(1(*)1AcWfRmmddKN99723)1050 . 39001146183 . 10 . 1(2 . 11=1.10.8576333=71371KNPS00(*)1.8 2.3 坝内构造坝内构造2.3.12.3.1 坝顶结构坝顶结构2.3.1.1 非溢流坝非溢流坝2.3.1.2 溢流坝溢流坝2.3.22.3.2 坝体分缝坝体分缝2.3.32.3.3 坝内廊道坝内廊道2.3.42.3.4 坝基地基处理坝基地基处理1.9 2.4 溢流坝消能防冲措施溢流坝消能防冲措施 )(2sincoscossin121221121hhgvvvgLm230 )27455. 2(81. 9230sin2 .4630cos2 .4630cos30sin2 .4681. 910220002第 20 页 共 35 页tr= tHhKKr11. 089. 044. 2m69.243 .25)3 .1375 .241()81. 996.118(4 . 144. 211. 089. 032第第 3 章章 水轮机的选型水轮机的选型3.1 水头水头 Hmax、Hmin、Hr 的确定的确定3.1.13.1.1 HmaxHmax 的可能出现情况（水头损失按的可能出现情况（水头损失按 2%2%计）：计）：1、H毛=Z上Z下=238124.18=113.82mH 净=98%H毛=0.98113.82=111.54m2、H毛=Z上Z下=240128.3=111.7mH净=98%H毛=0.98111.98=109.47m3.1 H毛=Z上Z下=232115.35=116.65mH净=98%H毛=0.98116.65=114.32 mN=AQH=8.335114.32=3.32 万 Kw3.2 H毛=Z上Z下=230115.41=116.59mH净=98%H毛=0.98116.59=114.25 mN=AQH=8.345114.25=4.27 万 Kw3.3 H毛=Z上Z下=232115.56=116.44mH净=98%H毛=0.98116.44=114.11mN=AQH=8.355113.23=5.21 万 KwHmax=Z上Z下=232115.8=116.2m3.1.23.1.2 H Hminmin的可能出现情况（水头损失按的可能出现情况（水头损失按 2%2%计）：计）：1 假设 Q=200m3/s，则：Z下=116.47m，第 21 页 共 35 页H毛=Z上Z下=192116.47=75.53mH净=98%H毛=98%74.53=74.02 mN=AQH=8.320074.02=12.29 万 Kw2 假设 Q=300m3/s，则：Z下=116.8m，H毛=Z上Z下=192116.8=75.2mH净=98%H毛=98%75.2=73.69 mN=AQH=8.330073.69=18.35 万 Kw3 假设 Q=260m3/s，则：Z下=116.7m，H毛=Z上Z下=192116.7=75.3mH净=98%H毛=98%74.3=73.79 mN=AQH=8.330072.72=15.92 万 KwHmin=Z上-Z下=192116.69=75.31m3.1.33.1.3、HavHav 的确定：的确定：Hav=(Hmax+Hmin)/2=(116.2+75.31)/2=95.76m3.1.43.1.4 HrHr 的确定：的确定：Hr=Hav=95.76m3.2 水轮机选型比较：水轮机选型比较：3.2.13.2.1 HL200HL200 水轮机方案的主要参数选择水轮机方案的主要参数选择1.转轮直径 D1=2.35m911. 076,9595. 081. 9438005 . 12.转速 =266r/min1110DHnnav5 . 276.9568 3.效率及单位参数的修正第 22 页 共 35 页%4 .935 . 246. 0)907. 01 (15max =93.4%90.7%=2.7% =1.0% =1.7%max=90.7%+1.7%=92.4%，=89.4%+1.7%=91.1%=0.38%)1-/(Mmaxmax1111Mnn)1-0.7%92.4%/9(4、工作范围检验 =5 . 121max1181. 9rrHDNQ911. 076.955 . 281. 9438005 . 12 =0.83m3/sQmax=Q11max D12= 0.832.52=50.76m3/srH76.95min/98.572 .116/5 . 2250min11rnmin/.7231.75/5 . 2250max11rnmin/8 .6376.95/5 . 225011rnr5、吸出高度Hs=10(0.087+0.018)95.76 =0.184m9008 .1153.2.23.2.2 HL180HL180 水轮机方案主要参数选择水轮机方案主要参数选择1、转轮直径 D1=2.46m909. 076.9586. 081. 9438005 . 12、 速 =237r/min1110DHnnav75. 292.9467 3、效率及单位参数的修正%4 .9475. 246. 0)92. 01 (15max =94.4%92%=2.4% =1.0% =1.4%max=92%+1.4%=93.4%，=89.5%+1.4%=90.9%第 23 页 共 35 页=0.8%)1-/(Mmaxmax1111Mnn)1-2%93.4%/9(4、工作范围检验 =0.7m3/s5 . 121max1181. 9rrHDNQ909. 092.9475. 281. 9438005 . 12Qmax=Q11max D12= 0.72.752=51.58m3/srH92.94min/95.6358.115/75. 2250min11rnmin/79.7925.74/75. 2250max11rnmin/57.7092.94/75. 225011rnr5、吸出高度Hs=10(0.083+0.019)94.92=0.18m9001253.2.33.2.3 HL200HL200 和和 HL180HL180 方案参数对照表方案参数对照表3.2.43.2.4 水轮机安装高程水轮机安装高程Zs=+Hs+=115.450.184+0.25=115.86mw20b第第 4 章章 水电站引水建筑物水电站引水建筑物4.1 引水隧洞整体布置引水隧洞整体布置4.1.14.1.1 洞线布置（水平位置）洞线布置（水平位置）4.1.24.1.2 洞线布置（垂直方向）洞线布置（垂直方向）4.2 细部构造细部构造4.2.14.2.1 隧洞洞径隧洞洞径 QNf/9.81Hr)=170000/（0.970.9119.8195.76）=204.7m3/s=8.2m )/(4vQD)4/(7 .2044第 24 页 共 35 页4.2.24.2.2 隧洞进口段隧洞进口段 a=1.01.5 D=8.212.3m，b= D=2.734.1m31214.2.34.2.3 隧洞细部构造隧洞细部构造4.2.44.2.4 闸门断面尺寸闸门断面尺寸 7.58.2(5%7%)=23.5m24.2.54.2.5 进口底高程计算进口底高程计算v=206.6/(7.58.2)=3.34m/sScr=cvd =0.733.34=7.02m2 . 8隧洞进口底高程为 19188.2=175.8m。4.2.64.2.6 隧洞渐变段隧洞渐变段4.2.74.2.7 压力管道设计压力管道设计4.2.7 D=7max32 . 5HQ =7392.94/376.502 . 5 =5.68m采用经济流速来求得其它分岔管的内径： D1= =5.68m；732 . 5HQ76.95376.502 . 53 D2= =4.77m732 . 5HQ76.95276.502 . 53 D3= =3.54m732 . 5HQ76.9576.502 . 53第 25 页 共 35 页4.2.84.2.8 调压室设计调压室设计4.2.8.1 根据近似准则判断是否要设调压室根据近似准则判断是否要设调压室Tw=6.04sgHLV92.9481. 907. 526091. 311004.2.8.2 计算调压室托马断面计算调压室托马断面1.Q=170000/(9.8174.250.9110.97)=264.12m3/s 2.隧洞部分水头损失a.拦污栅处：=0.142sin342234111bsbs0343443sin5 . 242. 0035. 19010035. 1v1=1.25m/s，mh011. 081. 9225. 1042. 021b.喇叭段：，1 . 02v2=4.29m/s，mh094. 081. 9229. 41 . 022 c. 闸门槽处： ，15. 03v2=3.79m/s，mh22. 081. 9279. 3215. 023 d. 闸门后渐变段：，05. 04v4=4.10m/s， mh043. 081. 9210. 405. 024e. 上游隧洞拐弯处： 5=0.131+0.1632()7/2 ()1/2 RD90=0.1310.1632()7/2()1/2=0.072， v5=5.00m/s9 .552 . 89027mh092. 081. 9200. 5072. 025第 26 页 共 35 页f. 下游隧洞拐弯处： 6=0.131+0.1632()7/2 ()1/2 RD90=0.1310.1632()7/2()1/2=0.079， v7=5.00m/s9 .552 . 89033mh101. 081. 9200. 5079. 026g.闸门前渐变段处：由矩形变到圆形：，05. 07v7=4.10m/s，mh043. 081. 921 . 405. 027由圆形变到矩形：，1 . 08v8=4.10m/s，mh086. 081. 921 . 41 . 02887654321hhhhhhhhhw =086. 0043. 0101. 0092. 0043. 022. 0094. 0011. 0 =0.69m=1.521mLRcvhf22110005. 2924.93522hwo=1.521+0.69=2.211m3.压力管道部分水头损失a. 锥管段： ，082. 0172. 0475. 0211kkv1=6.49m/s，mh176. 081. 9249. 6082. 021b.压力钢管垂直拐弯处： 2=3=0.131+0.1632()7/2 ()1/2 RD90=0.1310.1632()7/2()1/2=0.103， 219045v2=v3=6.49m/s第 27 页 共 35 页 mhh221. 081. 9249. 6103. 0232c. 岔管处：4=5=6=0.15，v4=v5=v6=6.49m/s, mhhh322. 081. 9249. 615. 02654e.最后一道转弯处：=300, 7=0.365 mh784. 081. 9249. 6365. 027f. 蝴蝶阀处：8=0.16, mh4 . 081. 92716. 02887654321hhhhhhhhhw =0.176+0.221+0.221+0.322+0.322+0.322+0.784+0.4=2.768mhf=0.781mRcLv228 . 1234.8849. 626022hwm0=2.768+0.781=3.549mH1=74.252.21133.549=61.392m4. =0.139ggRCLi221222569. 081. 92105. 2924.931100Fk=346.8m2,392.6181. 9139. 082 . 811002F=1.05346.8=364.14m24.2.8.3 调压室选型的方案比较调压室选型的方案比较1. 阻抗式 Zmin计算：c=R1/6=2.051/6=75.139n1015. 01第 28 页 共 35 页hf=11005.002/(75.13922.05)=2.377mhw=0.69mhwo=hf+hw=2.377+0.69=3.067m m=0.5Qo/Qo=0.5=110052.815.0012/(9.81364.143.067)=43.3462. 0minmin24.4365. 05 . 01)(5 . 01)(9 . 024.43/1 . 05 . 0275. 024.435 . 01/wohZX =2.727Zmim=2.7273.067=8.36m=(2.7270.52)/0.52=9.908hco= hwo=9.9083.067=30.39m2045.1539.3081. 927 . 012.2642mghQWcocoWco/A隧洞=15.45/52.81=0.29=29%Zmax 计算：Q0Nf/9.81H)=170000/（0.970.9119.81113.01）=173.53m3/sv=Q0/A=173.53/52.81=3.29m/s924.9305. 2012. 016/1Chf=Lv2/(C2R)=11003.292/(94.93222.05)=0.658ma.拦污栅处：=0.142sin342234111bsbs0343443sin5 . 242. 0035. 19010035. 1v1=0.819m/s，mh005. 081. 92819. 0042. 021b.喇叭段：，1 . 02v2=2.82m/s，mh041. 081. 9282. 21 . 022 c. 闸门槽处： ，15. 03第 29 页 共 35 页v2=2.49m/s，mh095. 081. 9249. 2215. 023 d. 闸门后渐变段：，05. 04v4=2.7m/s， mh019. 081. 927 . 205. 024e. 上游隧洞拐弯处： 5=0.131+0.1632()7/2 ()1/2 RD90=0.1310.1632()7/2()1/2=0.072， v5=3.29m/s9 .552 . 89027mh04. 081. 9229. 3072. 025f. 下游隧洞拐弯处： 6=0.131+0.1632()7/2 ()1/2 RD90=0.1310.1632()7/2()1/2=0.079， v7=3.29m/s9 .552 . 89033mh044. 081. 9229. 3079. 026g.闸门前渐变段处：由矩形变到圆形：，05. 07v7=2.7m/s，mh019. 081. 927 . 205. 027由圆形变到矩形：，1 . 08v8=2.7m/s，mh037. 081. 927 . 21 . 02887654321hhhhhhhhhw =037. 0019. 0044. 004. 0019. 0095. 004. 0005. 0 =0.3mhwo=0.658+0.3=0.958m第 30 页 共 35 页=13.12m22)7 . 045.1553.173(8 . 921)(21cocowQgh7 .13958. 012.130wcohhS=Lf Vo2/(2gFhwo)=110052.813.292/(29.81364.140.958)=91.869mX0=hw0/S=0.958/91.869=0.01040104. 0)7 .131 (0104. 07 .137 .141ln)7 .131 ()7 .131 (1lnmmXX整理后得：153. 07 .14)094. 17 .141ln(mmXX试算过程：Xm等式左边等式右边-0.080.53869-0.155-0.090.15809-0.155-0.085-0.15351-0.155-0.08491-0.15968-0.155-0.08495-0.15694-0.155-0.08496-0.15625-0.155-0.08497-0.15557-0.155由表得：Xm=0.08497Zmax=XmS=0.0849793.457=7.941mhw0+=0.958+7.941=8.899mmZ差动式方案 :495.485 . 0321 214.364/81.521067. 314.36481. 9581.521100)1 (321 2/1222021mFFgFhLfVcmwo )495.4865. 05 . 01)(5 . 01)(9 . 0495.48/1 . 05 . 0275. 0495.485 . 01/62. 0minminwohZX=2.864第 31 页 共 35 页Zmim=2.8643.067=8.784mH=(2.8640.52)/0.52=10.456阻抗孔口面积：20489.13067. 381. 922022mghQWwoHco最高涌浪的计算 ：设计洪水位： 水由升管进入大管 =0202202wCcghwQ688.25958. 081. 92162.136 . 053.173222假定 ，相应大井体积为：10,10mmZmZ 355.3411)10958. 0(33.311)(mZhFWmwop升管溢流量：smQB/73.57)958. 0688.2510958. 01 (53.1733溢流水舌厚： mMBQhB482. 2)2 . 88 . 173.57()(3/23/2升管堰顶高干静水位高度： mhZZmB518. 7482. 210计算进入大井水体积：=10/0.958=10.4380wmmhZX=7.518/0.958=7.8480wBBhZX15. 011lnmBmXXXa09486. 0438.10848. 715. 0438.1011ln第 32 页 共 35 页cmcmmmXFFXXb1321/23 . 03 . 018675. 0688.25438.10132114.364/81.52438.1023 . 0438.103 . 01bghaLfvWwoo223292.365786753. 0958. 081. 9209486. 029. 381.521100m和 3411.5m3相差太大，故应该重新假设 Zm，具体计算过程见下表，由表可知，Zm=10.38mZmQBhZBXmXb-10.000057.7342.483-7.517-10.438-7.847-11.000052.5662.332-8.668-11.482-9.048-10.500055.1222.407-8.093-10.960-8.448-10.400055.6402.422-7.978-1
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