小电站引水系统设计报告（初设）.doc

5 引水建筑物5.1 方案比较根据修编可研报告确定的工程规划，本工程引水系统包括陇或水库至电厂一级站有压引水和坡甲至电厂三级站无压引水两部分，其中有压引水建筑包括有压隧洞、无压明管（钢管）及调压井，无压引水建筑物包括无压引水道，压力前池及压力管道。5.1.1 有压引水系统有压引水道陇或水库至电厂一级站引水线路根据工程开发计划要求，布置于陇或坡甲两水库分水岭白崖山下，采用有压引水方式、引水线路总长4.11km，设计过水流量5.47m3/s。选线遵循距离最短和尽量增加开挖面，并利用导流洞153m，相对缩短了线路长度。调压室调压室设在3+585桩处，型式为简单园筒溢流式，直径7m，底板高程690.3m，井深64.7m，溢流泄槽为明渠式，平均宽度3.1m，长度50m，泄槽尾部采用挑流消能。有压明管一级站最大毛水头为166.33m，引用流量5.47 m3/s，故本阶段有压明管拟选用钢管，不再进行管型比选，从陇或取水口至厂房进水口引水线路共布设1#、2#、3#三段有压明管，直径2m。5.1.2 无压引水系统、无压引水道本工程由坡甲至的引水道，采用河左岸的无压引水方案。由于该河段沿岸大多数地段山高坡陡，引水建筑物以修筑隧洞为主，用明渠和附属建筑物衔接。初步设计阶段从减少地下工程量和有利于洞室稳定的角度出发，在1/10000地形图上作初步定线，并经实地踏勘，确定隧洞进出口位置和连接建筑物型式，并进行地质勘探和隧洞进出口及连接建筑物的1/500和1/10000地形测量，本次设计是在实测地形图上完成。引水道宽浅式过水断面较接近水力最优断面，但这种断面不利于隧洞洞室稳定，因此，隧洞过水断面采用窄深式，明渠在劈坡基础上修建，按水力最优原则进行断面设计。无压引水道进口底板高程根据水库供水库供水期电厂发满工作容量用水要求拟定为587.31m。引水道底坡设计主要考虑以下因素：压力前池地面高程在580585m之间，以减少其开挖工程量，应尽量减少引水道坡降；2#、6#、7#隧洞长分别为2482m、1662m和3191m，是施工难度大和控制工期的主要因素，为减少其开挖工程量凤利抢工期，尽可能采用较大的底坡，缩小开挖断面；2#洞出口为红岗小河，该段河道平缓并与洞线平行，高程在575570m之间，出口上游为一跌水，高11m。此段引水道若低于575m高程，隧洞将加长400m，因此，2#隧洞出口应尽量布置在575m高程以上。根据以上考虑，经水力学计算比较，引水隧洞采用1/1500，明渠用1/2000，主要附属建筑物用1/800。、压力前池根据修编可研阶段的方案比选，电厂三级站压力前池位于七十二坡南端平缓的山脊上，池基为辉绿岩体，全风化层深为412m，抗渗性能良好，前池地面高程在580585之间。相应于坡甲水库死水位590.0m高程下，尽量减少引水道坡降，以减少其开挖工程量，避免交边坡稳定问题，经水力计算比较，确定电厂压力前池板高程为578.45m。本阶段采用槽挖成池方案，以充分利用地基岩石透水性微弱的有利条件，增加前池防渗体的抗渗性。、压力管道压和水管类型的选择电站三级站设计引水流量为25.88m3/s，电站设计毛水头316.95m，属高水头电站，本次初步设计拟采用钢管。压力管布置方案的选择本电站采用单管供水，主管管线采用可研阶段优选出的管线，不再进行比选。根据可研和本阶段钻探资料，电厂主厂房顺河下游端需尽量往山里靠，厂基才能置于岩基上。受地形条件限制，机组拟采用正向进水方式，1#机进水支管位于主管轴延线线上，2#机支管与1#机进水支管平行地连接于岔管上，岔管外延至主厂房外安装放空注空阀。在主管末梢安装二个减压阀，以消除管道发生事故而直接危及主厂房的隐患。根据本地和区内外一些高水头电站工程实际运行情况看这样的布置效果是显然的，减压阀为自动操作，放空注空阀采用电动操作。 5.2 水力计算5.2.1 引水道陇或水库内由有压隧洞和有压明管组成的引水系统引水至一级站，设计引用流量5.47 m3/s，坡甲水库由坝内太力管引水6.33 m3/s至二级站，另由放水管放水0.5 m3/s。、二级站尾水经与坡甲水库放水管放水汇合后进入无压引水道，渠首引用流量12.3 m3/s。无压引水道按通过正常运行流量设计，按加大15%流量进行校核，隧洞部分在进口前加设泄水堰宣泄超标水量，各部分水力计算分述如下：、有压洞有压断面按下式计算D=式中：D直径（m）；Q引用流量（m3/s）V隧洞设计流速，根据小型水力发电站设计规范GBJ7184，取V=3m/s。按上式计算结果与考虑施工最小断面要求确定所需洞径。、无太引水道无压引水道，过水断面计算公式如下：QL=C式中：过水断面面积C舍齐系数，采用曼宁公式C=计算N糙率。引水道全线采用砼面板防渗，因过水断面较大，考虑防渗砼表面可达中等粗糙程度，故取n=0.014i坡降；QL距渠首L公里处的设计流量QL=（1+h）LQ渠首Q渠首渠首设计引水流量（m3/s）h引水道水量损失系数，根据本地区一些引水式电站工程运行情况，取h=1%1.5%L计算断面至渠首距离（公里）（1hL）水量利用系数。计算成果见表5.5.2-1。、水力衔接计算在洞与洞、洞与渠、洞或渠与附属建筑物的衔接处，由于二者过水断成和底坡均不同，因此将会产生水面降落或壅高，所以需设置渐变段，以使水流逐渐收缩和扩散。当后一断面的流速大于前一断面的流速，水流因动能增加产生水头损失引起水面降落；当后一断面的流速小于前一断面的流速，水流因动能减少势能增加而引起水面回升。水面降落值按下式计算：Zo=式中：Zo包括断面前流速水头在内的水头损失；进口侧收缩系数，取0.95；流速系数0.95QL、意义同前。沿程水头损失h沿，按下形式计算：h沿=iL式中：i坡降；L计算长度（m）水面壅高值按下式计算：Zz=（U12U22）式中：K系数，取0.2U1、U2分别为前、后两断面的流速（m/s）断面间总的水头损失按下式计算：h=Zo+h沿Zz变段长度计算L1、L2水面降落，壅高渐变段的长度（m）；K1、K2系数，水面降落取K1=1.25，水面壅高取K2=2.5；B1、B2分别为前、后两降落为13，水面壅高段为14。水面曲线计算结果见表5.5.2-2。引水道水力计算成果表表5.5.2-1渠 段断面型式坡降i糙率n边坡系数设计流量Q(m3/s)渠底宽B(m)正常水深H(m)备注m1m20+0000+030B1/15000.0170.00.012.272.653.191#隧洞0+0300+093A1/15000.0170.00.012.272.653.191#隧洞0+0930+123B1/15000.0170.00.012.272.653.191#隧洞0+1230+145石拱涵1/18000.0170.00.012.262.652.461#涵0+1450+175B1/15000.0170.00.012.262.653.182#隧洞0+1752+597A1/15000.0170.00.012.262.653.182#隧洞2+5972+627B1/15000.0170.00.012.262.653.182#隧洞2+6272+927D1/20000.0170.00.312.113.42.341#明渠2+9272+957B1/15000.0170.00.012.092.653.153#隧洞2+9573+406A1/15000.0170.00.012.092.653.153#隧洞3+4063+436B1/15000.0170.00.012.092.653.153#隧洞3+4363+466B1/15000.0170.00.012.062.653.144#隧洞3+4664+664A1/15000.0170.00.012.062.653.144#隧洞4+6644+694B1/15000.0170.00.012.062.653.144#隧洞4+6944+844D1/20000.0170.00.311.983.42.32#隧洞4+8444+887渡1/8000.0170.00.011.972.652.414+8874+917B1/15000.0170.00.012.462.653.235#隧洞4+9175+098A1/15000.0170.00.012.462.653.235#隧洞5+0985+128B1/15000.0170.00.012.462.653.235#隧洞5+1285+148石拱涵1/8000.0170.00.012.462.652.493#涵 引水道水力计算成果表表5.5.2-1渠 段断面型式坡降i糙率n边坡系数设计流量Q(m3/s)渠底宽B(m)正常水深H(m)备注m1m25+1485+178B1/15000.0170.00.012.462.653.236#隧洞5+1786+781A1/15000.0170.00.012.462.653.236#隧洞6+7816+811B1/15000.0170.00.012.462.653.236#隧洞6+8116+832石拱涵1/8000.0170.00.012.352.652.474#涵6+8327+072D1/20000.0170.00.312.353.42.377+0727+086石拱涵1/8000.0170.00.012.342.652.475#涵7+0867+116B1/15000.0170.00.012.332.653.27#隧洞7+11610+247A1/15000.0170.00.012.332.653.27#隧洞10+24710+277B1/15000.0170.00.012.332.653.27#隧洞10+27710+567B1/15000.0170.00.012.142.653.168#隧洞10+56710+667C1/15000.0170.00.012.142.653.168#隧洞10+66711+005D1/20000.0170.00.312.123.42.3411+00511+035B1/15000.0170.00.012.102.653.159#隧洞11+03512+155A1/15000.0170.00.012.102.653.159#隧洞12+15512+185B1/15000.0170.00.012.102.653.159#隧洞12+18512+577D1/20000.0170.00.312.023.42.33引水道水力计算成果表表5.5.2-2桩 号（km）水面高程(m)地面高程(m)水深(m)备 注0+000590.5587.313.19进口0+123290.37587.183.19左断面0+123590.34587.892.45右断面0+145590.31587.862.45左断面0+145590.34587.163.18右断面2+627588.69585.513.18是入1#引水坝前小水库2+627588.70586.362.34进入1#明渠2+925.2588.5586.212.342+927588.50585.353.153+436588.16585.023.143+694587.32584.183.143+697.6587.33585.012.324+842.2587.25584.932.324+844587.23584.822.414+887587.17584.762.41左断面4+887587.20583.973.23左断面5+128587.19583.963.23左断面5+128587.16584.672.49右断面5+148587.14584.652.49左断面5+148587.17583.943.23右断面6+811586.06582.833.23左断面6+811586.03583.562.47右断面引水道水力计算成果表表5.5.2-2桩 号（km）水面高程(m)地面高程(m)水深(m)备 注6+832586.01583.542.476+835.7586.08583.712.377+070.2585.96583.592.377+072585.94583.472.477+086585.91583.442.47左断面7+086585.93582.733.2右断面10+277585.81580.613.2左断面10+277583.81580.653.16右断面10+667583.55580.393.1610+670.6583.56581.222.3411+003.2583.38581.042.3411+005583.33580.183.1512+185582.55579.403.1512+188.6582.55580.222.3312+577582.35580.022.33出口二、调压室调太室水力计算主要解决调压室所需的最小稳定断面和调压室可出能出现的最高和最低水位及水位变化过程。1、调压室稳定断面计算保证调压室波动哀减的条件之一hwo+ hwmoHO式中：hwo调压室前引水道中水头损失；hwo=R水力半径（m）；C舍齐系数 C=；n引水道中糙率，取0.0140.017；局部损失系数；l引水道长度（m）hwmo调压室后压力水管的水头损失；H0最小静水头。保证调压室波动衰减的条件二：调压室面积FFK（托马稳定断面）FK=式中：L引水道长度；f引水道断面积；H稳定状态时水轮机承受的净水头，取H=H0hwoH=H0hwmo引水道的水头损失系数，本设计采用简单园筒溢流式调压室，=。2、调压室断面水锤波反射计算将调压室视作引水道上的岔管，分析在调压室断面处水锤波反射情况。水锤波速 C=式中：Ew水的体积弹性模量，常温常压下取Ew=2.1104kgf/cm2；水的容重 kgf/cm3;g重力加速度；r管半径K抗力系数 K=Es.Ec钢筋和砼的弹性模量（kg/cm2）f每厘米长管壁中钢筋的截面积。管壁厚度。管的反射系数 =式中：Q管中流量（m3/s）；C管中水锤波速（m/s ）；f管断面面积（m2）；H0水头（m）。分岔处反射系数1=分岔处透射系数 S1=式中P1、P2、P3分别为管1、2、3的反射系数。由Sr=1可知，当r无限趋近-1时，反射系数S趋于0，则可认为压力水管中的水锤在调压井处已基本放射完，可不再将引水道全部计入压力管作水锤计算。经试算取调压井直径为7m。3、水位波动计算（1）最大升高水位计算（2）丢异全负荷时水位最大升高值Zmax按公式计算。 X0=h(1+Xmax)+Xmax式中：X0=hwax/；Xmax=Zmax=Zmax/；=hwo引水道水头损失，丢异负荷时，按可能的最小糙率计算该损失，增加负荷时按可能的最大糙率计算该损失。V0引水道中通过Q0时的流速；F调压室面积；f引水道面积；L引水道长度。（3）最低下降水位计算丢异全负荷第二丢异负荷时，后半幅的大水位下降值Z2按下式计算Xmax+hn(1Xmax)= hn(1X2)+X2Z2=X2急增负荷时最低下降水位计算=1+（式中：Zmin调压室最低下降水位引水道至调压室系统特性系数=m=，Q为增加负荷前引水道的流量，Q0为增加负荷后引水道中的流量。由以上计算确定，隧洞衬砌内壁顶点高程693m，隧洞纵坡i=3.35，调压室底板高程691m，丢异负荷时，通过泄水槽下泄流量为15.6m3/s。三、压力前池根据压力前池的地形情况布置，前池进的地形情况布置，前池进水室的容积已能满足电站调峰对进水室的水量变化要求，不进行水室容积计算，以尽可能小而又便于布置压力管的压力墙的尺寸来控制进水室的尺雨和高程。1、前池最低水位 Z最低= 管顶+a式中：管顶压力水管进口顶部高程（m）a引水管进口顶部超高。取2倍水管中的流速水头且不小于 0.5m。a=V压力水管中通过设计流量的流速（m/s）2、前池最高水位 Z最高=Z前正+H0 （m）式中：H0溢流堰宣泄最大流量时，堰顶上的水头（m）Z前正前池正常高水位（m）3、前池溢流堰按非淹没实用堰计算Q=mB式中：Q流量（m3/s）m流量系数；B溢流堰过流前缘宽度 m；H0含行进流速水头在内的堰上水头；g重力加速度（m3/s）。四、压力管水力计算1、水头损失计算在设计流量下水头损失计算：计算资料=11.76m3/sD主=2m，L主=1358m，V主=4.07m/sD支=1.0m，L支=41.26m，V支=4.39m/s水平转角1处，为3324；垂直转角11处，均小于30。沿程水头损失计算公式：hf=L式中：Qmax设计最流量（m3/s）D钢管内径（m）L钢管计算长度（m）m钢管使用年限系数，m=1.085钢管结构形式对沿程损失的影响系数。焊接钢管取=0.000826。计算结果hf=9.80m局部水头损失计算公式hj=j（拦污栅、进口、转弯、分叉管、出口局部损失之和）计算结果hj=2.09m压力管总水头损失h=11.89，设计净水头H净=H毛h总=302.86m2、压力水管锤压力计算水轮机针阀关闭时间厂家提供资料为25秒，本设计其关闭时间按25秒计算水锤压力。水锤波传播速度按下式计算：a=1425/式中：Es钢材的弹性模量，取Es=2.1105N/mm2水的弹性模量，=2.1103 N/mm2压力管管壁厚度（cm）平均值acp=式中：L管线总长，L=1399.26(m)li相应于各段压力管长，见表5.5.5-1。计算结果：acp=942m/s。水锤压力形式的判断：水锤波在水管中来回一次之时间tr：tr=2L/acp=3.0S针阀关闭时间Ts=25S，所以，发生间接水击。水管特性常数：P= acpVcp/2gHo=LVcp/gHoTs式中：Vcp压力管通过最大流量时的平均流速。Vco=4.08m/sHo净水头，Ho=302.86mg重力加速度，g=9.81m/s2其余符号同前。计算结果：P=0.645，=0.077当水轮机阀门由全开到全关时，阀门的起始开度=1.0根据P 、值查阅“水锤形式判别图”知：水锤属于第一相正水击范围内的闸接水击。水锤压力升高值计算：相对升高值：Z=0.098绝对升高值：H=Zho=29.8m5.3 引水系统布置5.3.1 有压引水道陇或至坡甲一级站有压引水道，总长4105.5m，整个引水道由一段空洞153米和三段有压隧洞3557.5m，编号1#3#组成，期间以直径2m长度分别为67m、298m和30m，编号为1#3#有压钢管相连接，在2#与3#隧洞之间设一简单园筒溢流式调压井。取水口布置在距右坝肩100m处，采用岸塔式，进口断面采用矩形，bh=2.63m2，其后用3m之段变段与放空洞衔接。进口段设有拦污栅和检修门槽，出口接1#有压明管，桩号为0+000至0+153，进口底板高程 m，出口高和 m，洞径3m。1#有压明管采用钢管，进口与放空洞相连，出口接1#有压隧洞，桩号0+153至0+220，管径2m。1#隧洞出口接2#有压明管，桩号0+220至3+117，洞长2897m，洞径2m，进口底板高程702.5m，出口底板高程692.6m，坡降3.35。围岩大多数新鲜稳定，其自身已满足承压要求，故仅从减少糙率，减少水头损失方面考虑，拟用素砼护壁，进出口薄弱地带采用单筋砼全衬，厚度0.30.35m。2#有压明管布置在兴帽岭下，桩号3+117至3+415，采用钢管，管径2m，长度298m，管线布置处地势较平缓，岩石埋深13m。2#有压隧洞进口与2#有压明管相接，出口与凋压井相连，总长170m，桩号3+415至3+585，隧洞埋深在2060m，拟采用单筋砼全衬，厚度0.35m。3#有压隧洞接调压井兵团，前145m为45斜井，洞径2.5m，桩号3+585至3+760，桩号3+730至4+075.5为345.5m长平洞，洞径2m，该洞段内于承按水击压力作用，受力较大，故采用双筋砼衬砌，厚度0.350.5m，围岩为中细粒花岗岩。5.3.2 调压室由调压室自由水面反射水锤波，限制水锤波进入引水道，减少压力水管及水轮机的水锤压力，改善水轮机在负荷变化时的运行条件及系统供电质量，是设置调压室的主要目的，考虑设置调压室的充分条件是符合下面不等式：（1520）H式中：L各段压力水道（包括蜗壳及尾水管）的总长度。有分岔管时，按最长的一支水管考虑（m）；V各段压力水道内的平均流速（m/s）；H水电站最小净水头（m）。由于LV（1520）H，故采用调压室方案是合是的，另外，由于采用减压阀在增加负荷和负荷有微小变化时不起作用，只能靠加长导叶启闭时间的办法来减小水锤压力，这就降低了电站适应外界负荷变化的灵敏性及供电质量，故本设计采用调压室方案。调压室设在3+585号桩的兴帽岭山头，山顶高程737.5m，园筒溢流式，直径7m，底板高程为691m。最大水位升高18.35m，最大水位降低18.35m，最大泄水流量15.6m3/s。5.3.3 无压引水道1、引水道引水道全长12.577km，其中无压隧洞9段11.037km，编号1#9#，明渠5段1.42km，编号1#5#。1#隧洞进口为电厂一、二级站尾水汇合渠末端，出口位于坡甲村上游200m冲沟内，桩号0+000至0+123，进口底板高程587.31m，出口底板高程587.18m，水深3.19m，洞出口由一长22m的石拱涵与2#隧洞相连。围岩为中细粒或似斑状花岗岩，稳定性较好。2#洞出口为红岗小河桩号0+145至2+627进口底板高程587.16m，出口底板高程285.51m，洞内水深3.18m，出口水量注入1#引水拱坝库内与红岗小河来水一起通过300m长1#明渠引往3#隧洞。围岩情况与1#隧洞相同。1#明渠沿红岗河左岸布置，桩号2+627至2+927，进口底板高程586.36m，出口底板高程586.21m，渠内水深2.34m，出口以1.82m长渐变段与3#隧洞衔接。渠基岩性为强风化和弱风化花岗岩，风化裂隙发育，开挖稳定边坡为10.310.5。3#隧洞出口为平英村后，桩号3+436，进口底板高程585.35m，出口底板高585.02m，洞内水深3.15m，围岩性质同1#隧洞。4#隧洞与3#隧洞夹角3921，其出口为平英小河，出口桩号4+694，进口底板高程585.02，出口底板高程584.18m，洞内水深3.14m。围岩以花风岩为主，中部夹有300m变质粉砂岩。2#明渠从4#隧洞出口起始，沿平英小河右岸布置，出口桩号4+844，进口底板高程585.01m，出口底板高程584.93m，渠内水深2.32m，出口由长43m的渡槽与5#隧洞连。渠基岩性同1#明渠。5#隧洞出口位于三脚沟，桩号4+887至5+128，进口底板高程583.97m，出口底板高程583.96m，洞内水深3.23m，出口由20m长石拱涵与6#隧洞衔接，围岩为花岗岩。6#隧洞出口为全家，桩号5+148至6+811，进口底板高程583.94m，出口底板高程582.83m，洞内水深3.23m，出口由21m长石拱涵与3#明渠相连。围岩为闪长岩和变质粉砂岩，岩体较完整。3#渠沿全家坡脚冲沟边布置，桩号6+832至7+072进口底板高程583.71m，出口底板高程583.47m，渠内水深2.37m，出口由长14m的拱涵与7#隧洞连接。渠基为变质粉砂岩。7#、8#隧洞为由全家至九滩洞段，7#隧洞进口桩号7+086，8#出口桩号10+667，为确保洞室稳定，该洞段中部往山体内靠，二洞在山内相接，桩号10+277，以 0.4m渐变段过渡，并用50m长施工支洞通出地表。7#洞进口底板高程582.73m，出口底板高程580.61m，洞内水深3.2m；8#洞进口底板高程580.65m，出口底板高程580.39m，洞内不水深3.16m。8#洞出口以3.63m渐变段与4#明渠相接。围岩为变质粉砂岩夹辉长绿岩。4#明渠是九滩明渠段，后接9#隧洞，长度338m，进口底板高程581.22m，出口底板高程581.04m，渠内水深2.34m。渠基为变质粉砂岩和辉长辉绿岩。9#隧洞位于七十二坡，桩号11+005至12+185，进口底板高程580.18m，出口底板高程579.40m，洞内水深3.15m，出口由3.62m渐变段与5#明渠相连。围岩由变质粉砂岩，辉长辉绿岩，闪长花岗岩、辉绿岩胶结形式，胶结情况良好。5#明渠与压力前池连接，出口桩12+577，进口底板高程580.22m，出口底板高程580.02m，渠内水深2.33m，渠基为辉长辉绿岩。引水道主要附属建筑物有渡槽一座；石拱涵4座；泄水堰7座；沉沙池4个；拦污栅7处；引水小坝两座、拦渣坎一处。根据地质人员提供的围岩物理力学性质资料，无压隧采用园拱直墙型开挖断面，底宽2.853.65m，高4.494.94m。过水断面为矩形，宽2.65m，水深3.143.23m。除无压洞8#隧洞埋深较浅，岩石较破碎，需全断面衬砌（其中100m需钢筋砼全衬：C型，其余为素砼全衬：B型）外，1#7#及9#隧洞仅需在进、出口30m范围用素砼全断面衬砌（B型），其余部分仅在过水断面作护面。明渠采用梯形过水断面，底宽3.4m，水深2.322.37m。边墙为M5浆砌块石重力式，M5底宽2m，顶宽1.0m，高3.2m。为提高渠道水量利用系数，减少损失以保证以电用水，拟定全线采用厚10cmC15砼面板防渗。2、引水道上汇集小河来水建筑物布置汇集红岗河来水建筑物在2#隧洞出口，引水道汇集红岗小河来水10km2，为减少衬砌工程量，拟在2#洞出口下游100m建1#引水拱，以拦蓄引水道和红岗河来水，坝前形成小水塘水库。坝上游100m的跌水枯上设一拦渣坎，拦截沙石及杂物等。汇集平英河来水建筑物引水道汇集平英河来水7km2，根据地形条件，此处拟采用渡槽跨，故拟在距渡槽100m上游建一浆砌石重力式溢流坝，坝高6.3m，底宽7m，鼻坎高度2.5m，沿平英河右岸修一长100m，得河水引入引水道。四、压力前池布置根据地形条件电站压力前池分成三个蓄水池，带状布置，池间用120m和130m两段无压隧洞连接。总有效容积为90380m3，仅满足一台机组调峰运行7.28h所需水量，未满足日调节要求。1#池所在桩号为池0+0150+355，正常水位581.95m，池底高程578.45m，底宽60m有效水深3.50m，池长340m，有效容积76700m3。池体四周及池底基岩为隔水性能较的全风化辉绿岩，仅有局部的左侧墙 为半挖半填的土堤，采用3层Pvc薄膜防渗，厚0.6mm，膜上用5cm的C10砼预制板保护。泄水堰和沉砂池均布置在距1#池进口98m处，泄水堰位于1#池左侧墙，堰顶高程581.95m，溢流前缘宽30m。沉砂池底高程578.00m，宽45m，长60m，以闸阀控制。1#、2#池以池1#无压隧洞连接，洞长120m，进口底板高程578.45m，出口578.40m，底坡1/2400。2#池所在桩号为池0+562723，正常水位581.95m，底板高程578.40m，有效水深3.55m，池长161m，底宽6m，有效容积7340m3。基岩为强风化的橄辉岩，隔水、稳定性能较好，防渗措施与1#池同。2#和3#以池2#无压隧洞连接，洞长130m，进口底板高程578.40m，出口578.35m底坡1/2600。池1#、2#无压隧洞均采用城门型断面，过水断面宽3.22m，高5.21m，除出口30m考虑5cm厚C15砼全断面衬砌外，其它均现浇一层C10砼厚10cm保护。3#池所在桩呈为0+9081+115，正常水位581.95m，底板高程578.35m，有效水深3.60m，池长207m，底宽6.0m，有效容积7840m3。基岩为弱风化的细粒砂岩，有用梯形断面，外墙用M5浆砌石衬砌，现浇15cm厚C10砼面板防渗。在3#池南端布置一沉砂池，池底高程575.00m，长3.0m，宽6.0m，并布置管径10cm的放空管。进水室衔接3#池最南端，底板高程575.50m，宽2.50m，进水口依次设有拦污栅、工作闸门。表5.5.3-1 前池无压隧洞水力计算成果表项 目b(m)h(m)(m2)x(m)R(m)CQ(m3/s)1#洞3.223.5011.2710.221.10359.7914.442#洞3.223.5011.2710.221.10359.7914.875.5 压力钢管1、一级站引入一级站的压力钢管接于调压井后之压力隧洞末端，顺 坡而下直径厂房，该管线地形坡度为30，下伏基岩为中细粒花岗岩，结构致密。压力钢管主管长15m，管径2m。其后用“Y”型岔管分接二台机组，支管长15m，管径1m。共设2个镇墩，4个支墩。在两支管边分别设旁通管，管径1.0m，作为一级站机组检修时，放水至三级站电厂发电。2、二级站二级站引水采用坝内埋设钢管直接引入厂房发电。主管长 m，后以“Y”型岔管分接二台机组，支管长 m，管径 m，共设 个镇墩，固定钢管。另从坝内引一条钢管，长度 m，管径 m，作为三级站补充流量和二级站机组检修时放水至三级站电厂发电用。3、三级站三级站采用单管供水两台机组，压力管主管全长1358m，然后呈“卜”型分岔50进厂，支管长分别为33m和23.77m，岔管处设有一放水管，管长50m。压力管进口中心线高程为575.55m，根据实测1/1000地形图进行管线布置，所经地形较复杂，需跨过三个冲沟，管线倾角为022，有一平面转角。管道沿线覆盖层为01.5m，部分地段基岩裸露，岩性为砂岩夹页岩，工程地质条件较好，但岩层倾向与坡面一致，岩层倾角大于坡角，岩石夹有薄层页岩，对管道的稳定较为不利，要采取必要的工程措施。5.4 结构计算5.4.1 有压洞及调压井衬砌静力计算只计内水压力作用，采用单筋钢筋砼衬砌，衬砌厚度按下两式计算取较大值，并需满足施工断面要求。h=ri （1）h=ri （2）式中：h隧洞衬砌厚度（cm）；A弹性特征因素 A=Eh砼的弹性模量 Eh=2.6105（kg/cm3）砼的波松比 =1/6Ko围岩的单位弹性抗力系数 Ko=800（kg/cm3）ri衬砌内半径（cm）gh钢筋砼结构，砼允许轴向拉力gh=（kg/cm2）kf钢筋砼结构构件的抗裂安全系数，取1.2；P均匀内水压力，P=H（kg/cm2）L砼允许轴向拉力。L=（kg/cm2）RL设计抗拉强度，取RL=13（kg/cm2）K钢筋砼结构构件的强度安全系数，取1.5m。二、明渠及压力前池明渠及压力前池边墙按抗滑稳定和抗倾稳定两种情况进行复核，设计情况抗滑稳定安全系数Kc=1.05，抗倾复稳定安全系数Ka=1.25，校核情况抗滑稳定安全系数Kc=1.0，抗倾复稳定安全系数Ka=1.20。稳定计算采用如下公式：K=式中：K抗滑稳定安全系数f擦系数，f=0.65V垂直力总和H水平力总和K=式中：K抗倾复稳定安全系数；mg垂直力对边墙址力距总和；Mo水平力对边墙址力距总和。计算结果，明渠挡水墙设计情况K=1.85，K=3.59，校核情况K=1.27，K=2.03，压力前池挡水墙设计情况K=1.52，校核情况K=1.29。三、压力水管管径选择及管壁厚度的计算1、基本数据前池正常水位581.95m前闻进水室最低水位578.45m电站正常尾水位265.00m压力管进口中心线高程575.55m进厂压力管中心线高程267.20m单机引用