重力坝厂房设计说明书毕业设计.doc

水利水电工程专业毕业设计 1 中中文文摘摘要要 沙溪口水电站计划建在福建省南平市上游的西溪上 是闽江流域的一个梯 级电站 属于河床式水电站 本电站主要组成建筑物有溢流坝 非溢流坝 厂 房和船闸 坝体型式为混凝土重力坝 溢流坝段布置于河床中部 厂房布置在 河床右岸 船闸布置在左岸 非溢流坝坝顶高程 93m 上游面坡度为 1 0 2 下游面坡度 1 0 80 溢流 坝堰顶高程 82 78m 溢流坝段全长 340m 设有 18 孔溢流孔 每孔净宽取为 17 0 m 沿主河槽宣泄绝大部分洪水 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 水库正常蓄水位为 88 00m 设计洪水位为 90 00m 校核洪水位为 91 00m 死水位为 84 00m 电站设计水头为 10 3m 总装机容量为 320MW 安 装有 4 台轴流式水轮发电机组 每台装机容量为 8MW 水轮机型号均为 ZZ560 LH 850 转轮直径为 8 5m 水轮机安装高程 66 47m 发电机层高程 86 005m 取安装场高程与发电机层同高 下游校核洪水位 81 50m 主厂房顶高程为 108 00 m 厂房总长 148 2m 宽 74m 220kV 及 110kV 开关站布置在尾水平台 右侧 聞創沟燴鐺險爱氇谴净 船闸闸室 100m 20m 2 5m 长 宽 最小水深 位于溢流坝左侧 沙溪口水电站具备发电 航运 过木等的综合效益 是福建电网的骨干电 厂 关键词关键词 沙溪口水电站 河床式厂房 重力坝 溢流坝 水轮机 发电机 抗滑稳 定性 扬压力 轴流式水轮机 发电机层结构设计残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 Abstract Shaxikou Hydropower Station is prepared to built at Xixi stream upstream the city of Nanping in Fujian Province It is one of the cascade development in the Minjiang river basin It is a powerhouse in river channel 酽锕极額閉镇桧猪訣锥 The main structures of Shaxikou Hydropower Station is consist of overflow spillway dam non overflow spillway dam powerhouse and lock The dams are concrete gravity dams The overflow spillway dam lies in the centre of the riverbed The powerhouse lies on the right and the lock is located on the left 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 The top of the non spillway dam is at an elevation of 93 meters The upstream of the dam is vertical the lower slope degree is 1 0 2 and the upper slope degree is 1 0 80 the crest of the weir is at an elevation of 82 78 meters The overflow spillway dam is about 340 meters long in total with 18 openings each of 17 meters wide discharging most of the flood flow along the main river channel 謀荞抟 箧飆鐸怼类蒋薔 The normal water lever of the reservoir is 88 00 meters while the design flood water level of the reservoir reaches at 90 00 meters The checking flood water level is about 91 meters And the dead water level is only 84 00 meters 厦礴恳蹒骈時盡继價骚 The design cross head is 10 3 meters The project has a total installed capacity of 320MW It houses four axial flow turbines coupled with generators 8MW each The type of the turbine is ZZ560 LH 850 The diameter of the turbine is 8 50 meters The runner setting is at an elevation of 66 47 meters The generator floor is at an elevation of 86 005 meters And it is the same with the service or erection bay However the checking tailwater lever is 81 5 meters The top of the powerhouse is at an elevation of 108 meters And the powerhouse is about 146 2 meters long and 74 0 meters wide 220KV anf 110KV switchyard is located on the platform at the right side of downstream tailrace 茕桢广鳓鯡选块网羈泪 The lock with the dimension of 100m 20m 2 5m L W Min water 水利水电工程专业毕业设计 3 depth is located on the left side of the spillway 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 Shaxikou Hydropower Station has the comprehensive benefits of generating electricity shipping transportation navigation afloating woods and etc It has a very important position in the electricity network of Fujian Province 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 KEYWORDS Shaxikou Hydropowerstation power house in river channel 預頌圣鉉儐歲 龈讶骅籴 concrete gravity dam over flow dam combinatory hydro generator stability against sliding uplift pressure 渗 釤呛俨匀谔鱉调硯錦 axial flow type turbine structure design of generator floor 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺 所呈交的毕业设计 论文 是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果 尽我所知 除文中特别 加以标注和致谢的地方外 不包含其他人或组织已经发表或公布过 的研究成果 也不包含我为获得 及其它教育机构的学位 或学历而使用过的材料 对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人 或集体 均已在文中作了明确的说明并表示了谢意 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 作 者 签 名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集 保存 使用毕业设计 论 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 文 的规定 即 按照学校要求提交毕业设计 论文 的印刷本和 电子版本 学校有权保存毕业设计 论文 的印刷本和电子版 并 提供目录检索与阅览服务 学校可以采用影印 缩印 数字化或其 它复制手段保存论文 在不以赢利为目的前提下 学校可以公布论 文的部分或全部内容 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 作者签名 日 期 水利水电工程专业毕业设计 5 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品 对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 作者签名 日期 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 涉密论文按学校规定处理 作者签名 日期 年 月 日 导师签名 日期 年 月 日 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 目目录录 中文摘要 1 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 ABSTRACT 2 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 目录 4 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 1 1 流域概况 6 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 1 2 水文气象条件 6 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 1 3 水库地质 9 構氽頑黉碩饨荠龈话骛 1 4 坝址工程地质条件及坝轴线选定 10 輒峄陽檉簖疖網儂號泶 1 5 建筑材料 13 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 1 6 综合利用 13 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 1 7 枢纽布置 14 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 第二章 重力坝挡水坝段设计 15 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 2 1 剖面设计 15 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 2 1 1 坝顶高程 15 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 2 1 剖面设计 16 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 2 1 1 坝顶高程 16 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 2 1 2 坝顶宽度 17 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 2 1 3 廊道的布置 18 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 2 1 4 剖面形态 18 谚辞調担鈧谄动禪泻類 2 2 坝体稳定分析和应力校核 19 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 2 2 1 设计洪水位时 19 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 2 2 2 校核洪水位时 23 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 第三章 重力坝溢流坝段设计 28 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 3 1 溢流坝段孔口尺寸拟定 28 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 3 2 溢流坝段剖面设计 28 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻 3 2 1 堰顶高程 29 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼 3 2 2 堰面曲线 29 挤貼綬电麥结鈺贖哓类 3 2 3 消能方式 30 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈 3 3 坝体稳定分析和应力校核 32 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫 3 3 1 设计洪水位时 32 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺 3 3 2 校核洪水位时 35 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁 水利水电工程专业毕业设计 7 第四章 水电站建筑物设计 40 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧 4 1 特征水头的选择 40 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙 4 2 水电站水轮机组的选型 41 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉 4 ZZ460 水轮机方案的主要参数选择 42 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類 4 ZZ560 水轮机方案的主要参数选择 45 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬 4 HL310 型水轮机方案的主要参数选择 47 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应 4 3 蜗壳和尾水管的计算 51 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺 4 4 发电机的选择与尺寸估算 53 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜 4 4 1 水轮机发电机主要尺寸估算 53 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷 4 4 2 发电机外形平面尺寸估算 54 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻 4 4 3 发电机外形轴向尺寸计算 55 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減 4 4 4 发电机重量估算 56 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜 4 5 调速器与油压装置的选择 57 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟 4 5 1 调速功计算 57 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應 4 5 2 接力器的选择 57 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺 4 5 3 调速器的选择 58 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮 4 5 4 油压装置 59 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘 4 6 厂房起吊设备的选择 59 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚 4 7 主厂房各层高程及长宽尺寸的确定 60 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减 4 7 1 水轮机组安装高程 60 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶 4 7 2 尾水管地板高程和厂房基础开挖高程 60 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬 4 7 3 水轮机层地面高程 61 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙 4 7 4 发电机楼板高程和安装场高程 61 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹 4 7 5 吊车梁轨顶高程 62 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝 4 7 6 屋顶面高程 62 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸 4 7 7 厂房总高 62 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺 4 7 8 主厂房平面尺寸的设计 62 夹覡闾辁駁档驀迁锬減 4 8 水电站厂房的稳定计算 63 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝 第五章 混凝土蜗壳的结构计算 67 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠 5 1 内力计算 67 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟 5 1 1 荷载及其计算 67 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼 5 1 2 载常数计算 68 疠骐錾农剎貯狱颢幗騮 5 1 3 形常数计算 68 镞锊过润启婭澗骆讕瀘 5 1 4 内力计算 69 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛 5 2 配筋计算 71 邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑 5 2 1 顶板 71 嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 5 2 2 边墙 按照对称配筋 71 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭 5 3 抗裂计算 71 劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙 5 3 1 顶板 72 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄 5 3 2 边墙 73 鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞 参考文献参考文献 74 穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺 后记后记 76 隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽 1 1 流流域域概概况况 闽江西溪为福建省最大河流上游的西支 流经福建省十四个县市 与闽江 北支建溪汇合于南平市 西溪全长 349 公里 邵武至顺昌段河道坡降 0 9 已 建安沙水电站位于沙溪中游末端 控制集水面积 5184 平方公里 富屯溪干流全 长 285 公里 邵武至顺昌段河道坡降 1 3 其最大支流为金溪 全长 253 公里 地形更为陡峻 河道坡降高达 1 5 已建池潭水电站位于金溪中游 控制集水 面积为 4766 平方公里 浹繢腻叢着駕骠構砀湊 沙溪口水电站位于沙溪和富屯溪汇合口下游 6 公里的西溪上 控制集水面 积 25562 平方公里制 占闽江流域总面积的 42 流域内森林茂盛 覆盖良好 有较好的水土保持条件 鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝 1 2 水水文文气气象象条条件件 1 水文气象情况水文气象情况 西溪的降水量观测 解放前从 1935 年开始 但站点少 资料断续不全 精 度较差 1952 年起陆续增设雨量站 到 1978 年已达 162 处 平均 158 平方公 里设有一个雨量站 蒸发量观测都是解放后开始 本流域共有 16 个观测站 枢 纽区所需的气温 湿度 水温 风向 风力等气象要素的统计 是利用距坝区 下游 14 公里的南平站 惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵 水文测验 西溪最早于 1938 年 7 月在沙溪的沙县 永安设站观测水位和流 量 1939 年相继在宁化清流设水位站 富屯溪以洋口建站最早 于 1944 年 5 月设立 其他各站点均在解放前增设 一般都有二十年以上的实测资料 至 1978 年沙溪沙县站已积累三十年资料 富屯溪洋口站也有三四十年的实测资料 贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐 西溪的花竹站 距沙溪 富屯溪汇合口下游约 4 公里 1953 年 11 月设站 1957 年停测 1960 年 9 月恢复策流至 1966 年 12 月撤消 1979 年恢复观测水 位 汛期测流 嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲 水利水电工程专业毕业设计 9 花竹站是西溪控制站 是本水电站水文计算的主要依据站 但仅有 9 年实 测流量资料 而沙县控制站 控制集水面积 9922 平方公里 洋口站控制集水面 积 12669 平方公里 两站总面积已控制坝址总面积的 89 左右 其间无大支流 汇入 为花竹站水文资料插补展延提供了良好的条件 薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫 天然河道水位流量关系曲线 1979 年 3 月在花竹站下游约 1 5 公里鲤鱼洲 坝段社坝址上下水尺 同年青洲 莱舟与梯级开发可能的官蟹 照口设水尺 观测水位 至 9 月停测 坝址水尺与花竹站相关 青州 官蟹两组水尺和莱舟 照口两组水尺分别与沙县站和洋口站相关 高水位历史洪水资料控制又分别按 集水面积比的 0 67 次方作相应水尺的区间加入水量 接着以史提文撕法外延求 得 齡践砚语蜗铸转絹攤濼 2 降水特性降水特性 福建闽江西溪流域属亚热带季风气候 雨量充沛 暴雨频繁 由于地形的 影响 富屯溪上游为闽北高雨区 沙溪属于闽中低雨区 金溪与富屯溪中下游 为两者的过渡带 降雨量地区分布有自东南向北递增的趋势 花竹以上流域实 测最小和最大年降水量在 1236 2348 毫米之间 多年平均降水量 1776 毫米 六 月降水最多 约占全年总降水量 37 左右 绅薮疮颧訝标販繯轅赛 高风西风槽和地面锋系列相伴出现成锋面雨 是本流域雨季最主要的天气 形势 也是暴雨的主要成因 一般台风雨对本流域影响不显著 但强台风与其 他天气系统相遇时 容易晾成洪患 饪箩狞屬诺釙诬苧径凛 3 气象要素简述气象要素简述 1 气温 坝区年平均气温为 19 3 度 月平均气温在 9 度以上 最高气温 35 0 度的 日数 全年平均为 40 4 天 其中以七八月份为最多 坝区最低气温 0 度的天 数 全年平均为 7 6 天 以一月份出现的机会最多 坝区极端最高气温 41 0 出现在 1953 年 8 月 1 日 极端最低气温 5 8 发生在 1955 年 1 月 11 日和 1963 年 1 月 8 日 烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵 2 湿度和水温 本流域气候湿润 坝区年平均相对湿度为 79 月平均最大达 83 发生 在六月 月平均为 78 出现在七月 坝区多年平均水温为 20 8 度 极端最高 水温达 35 度 极端最低水温为 5 7 度 鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键 3 蒸发 西溪花竹以上流域蒸发量以邵武 延宁 将乐 清流 永安 沙县六站观 测资料为计算的依据 根据 1952 1978 年资料求得 多年平均水面蒸发量 970 3mm 年最大蒸发量 1092 9mm 年最小蒸发量 888 6mm 年内各月蒸发量 以七月最大 为 144 2mm 二月最小为 38 5mm 陆地蒸发量按水量平衡原理推 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 求 多年平均为 792 7mm 撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞 4 风向风力 坝区年平均风速仅为 1 0 秒米 全年各月东北风占优势 定时最大风速实 测记录大于 20m s 出现在 1962 年的 6 月 相应的风向为西南风 发生大风日 数以 7 9 月的频次较多 沙溪口大坝的设计最大风速建议值采用 25 30 秒米 踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄 4 径流径流 本流域径流形成至降水 花竹站具有 1954 1956 及 1961 1966 年实测资料 根据九年实测资料与上下游的沙县 洋口 南平 七里街各站点的流时资料 建立了四种同期上下游年月平均流量的相关图 经比较得选用最大误差较小 且较为简单的插补计算花竹站年月日平均流量 并将花竹站查补延伸而得 1939 到 1978 年间的 40 年径流系列 考虑支池潭径流系列较短 从 1954 年起才同步 故坝址多年平均流量采用花竹站 1951 1978 年流量系列计算得为 778 秒立方米 径流模数为 30 4 万立方米 秒 平方公里 花竹站径流年内分配很不均匀 从一 月递增 六月最大 占全年流量 24 5 然后逐月的递减 最小为 12 月 只占 全年流量的 2 7 最大与最小月份比达 9 倍 花竹径流年内分配可见见表 1 婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞 表 1 1 花竹站径流年内分配表 名称一二三四五六七八九十 十 一 十 二 全 年 月平 均径 流 267407 61 8 108 0 173 0 229 0 946606470379288253 77 8 占年 内比 例 2 8 6 4 3 6 6 6 11 0 18 3 15 5 10 1 4 8 4 9 5 8 4 4 8 0 5 8 9 2 7 1 10 0 花竹站最小流量可以根据沙县及洋口站 1950 1978 年实测资料进行插补计 算得 最小值在 1968 年 仅为 78 8m3 s 譽諶掺铒锭试监鄺儕泻 5 洪水洪水 西溪洪水由暴雨形成 特大洪水发生在 4 6 月 尤其以六月发生机会最多 每年五 六月份由于高空西风槽 低涡特别的活跃 地面低压锋系出现较为频 繁 西南方向来的暖湿气流又加强 当两气团在流域上空交汇时 将形成静止 锋 不仅降水持久且强度大 这是造成本流域大范围降水主要的天气系统 也 水利水电工程专业毕业设计 11 是洪水主要成因 本流域距台风源地较远 东南面受博平等山脉的阻挡 一般 台风对本流域的影响不大 若强台风与其它天气系统相遇也将会造成洪灾 根 据 30 年来的实测资料分析 较大洪水形成原因以及历史特大洪水大部分均属与 锋雨造成 俦聹执償閏号燴鈿膽賾 本流域洪水历时一次可达 5 至 10 天 一般 5 至 7 天可以包括最大洪量 锋 型以 C 复峰及多峰居多 对于入库的洪水 通过计算入库洪峰与天然洪峰的相对增值在 0 25 至 1 之间 可见影响非常小 建议本水电站直接采用坝址设计洪水 缜電怅淺靓蠐浅錒鵬 凜 坝址洪水过程线 考虑将沙溪与富屯溪的洪水相组合 6 泥沙泥沙 坝址没有实测的资料 考虑采用洋口与沙县两站实测悬移质输沙率多年平 均值 经过年径流比推算 以洋口与沙县两站多年平均侵蚀模数综合分析的成 果比较推得坝址悬移质年输沙量约为 0 094 公斤 立方米 推移质由于闽北地区 无实测资料 可参照新安江罗桐埠站的分析成果 按悬移质的 30 进行估计 推得多年平均总输沙量为 302 万吨 骥擯帜褸饜兗椏長绛粤 1 3 水水库库地地质质 库区位于闽西北的华夏地区 地层以前震旦第建欧群一变质岩和燕山花岗 岩体为主 库区地层褶皱多呈复式 以向半构造为主习峰期褶皱形态较复杂 次数褶 皱较发育 华力近 即光期属于燕山期 大体可分成北东 北北东向 北西向和 南北向三组 北东向断层多属压性 但也有弹性的 北西向断层多属张性 南 北向断层 则是以压性为主 癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵 电站所在地区地震基本烈度定位 6 度 渗漏 库区群山环抱 地下分水岭高于水库设计蓄水位 库岔中无碳酸盐 类岩石分布 故无渗漏之虑 矿产淹没 未发现有工业价值的矿产 因此不会影响水库的兴建 库岸稳定 已查明 不稳定或滑块体有沙溪口公路上游 600 米右岸及沙溪 口公路桥上游的一块 规模估计总计约数万立方米 此两处距坝址约为 7 公里 纵使坍滑对电站也无影响 在绿水坑上游侧 2200 米处 岩层有侏罗系有顺坡向 断层构成滑动面 经推算 认为不论是现在或蓄水以后都应该是稳定的 鑣鸽夺 圆鯢齙慫餞離龐 原上坝址右岸距电站厂房约为 500 米 边坡地形较平缓 120 米高程以上 坡积层经过多次滑动 已经趋于稳定 下部岩体风化较发育 T4 和附近岩体张 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 开松弛 拉裂 T4 的缓倾角结构面末出坡脚 高程 80 米以下的基岩出露与河 库风华岩无露头 片理结构均可延续 边坡下部不存在滑裂面 蓄水后不可能 在坡脚长生脆性破裂 酿成严重滑坡 榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴 1 4 坝坝址址工工程程地地质质条条件件及及坝坝轴轴线线选选定定 1 坝址选择坝址选择 在西溪的花竹 鲤鱼州河段选定两个比较坝址 相距约 500 米 称为上下 坝址 选坝会议认为 从地质条件上比较 上下坝址无质的差别 均可修建 50 米左右混凝土重力坝 相对下坝址好 并要求对下坝址两岸坝头稳定条件及河 库倾角软弱夹层分布和力学性质作进一步查明 以分析其对坝基稳定的影响 综合其它条件 选定下坝址作为沙溪口水电站的坝址 逊输吴贝义鲽國鳩犹騸 2 选定坝址的工程地质条件选定坝址的工程地质条件 坝址地层是由石英片岩 长英片岩和云母片岩所组成 左岸 左河床由石 英片岩与云母长英片岩组成 河床礁滩部分及右岸则为云母长英片岩 夹石英 片岩和云母片岩 岩性以石英片岩最为坚硬 长英片岩次之 云母片岩最软 但其抗压强度一般也有 500kg cm2 岩层走向为北东向 倾向下游偏右岸 幘觇匮 骇儺红卤齡镰瀉 坝址位于鲤鱼洲向斜的西北翼 构造线以北东北北东为主 被向斜构造多 呈小型复式褶皱 背斜较紧密 向斜较舒缓 揉褶多发育在云母片岩之中 断 裂以北东 北东向较为发育 北北东 北西 北西西次之 断层宽度在 0 13 3 0 米 规模最大的北西 北西西向 F50 断层通过左河槽 宽为 10 15 米 断层带由胶结角砾岩压碎岩组成 对工程地质条件影响不大 F50 断层宽 30 米 需作防渗处理 誦终决懷区馱倆侧澩赜 左右岸均无深层滑动可能 左岸控制其过坡稳定的滑动面的为片理面 在 坝肩开挖后 坝肩上下游局部地区片理面和顺层撞压带 可能会引起边坡失稳 左岸各种岩面的稳定坡角若坡高为 20 30 米 可用 45 60 右岸大部由全风 化和强风化所组成 其稳定坡角建议为 40 45 医涤侣綃噲睞齒办銩凛 坝基下游不存在临空地形条件 也没有发现有较缓倾角泥化层和贯穿河床 的缓倾角结构面 可以认为基础是稳定的 舻当为遙头韪鳍哕晕糞 坝基岩面属于裂隙性的含水层 受构造断裂影响 方向性明显 局部断裂 带和断裂影响带为较严重的透水带 经推算得绕坝渗漏和坝基渗漏量约为 500 立方米 一昼夜 相对降水层的埋深不大 鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯 综上所述 可认为本坝址对于径流式水电站来说是比较理想的坝址 3 坝轴线选定坝轴线选定 选定坝址后 对于原拟订三条勘探线的勘 1 因上游临近左河床深潭 潭 水利水电工程专业毕业设计 13 底最底高程为 44 0 米 同时 1 2 勘线之间河床深槽存在 F50 F6 等断裂聚汇 带 3 勘线下游右岸靠近冲沟 为此放弃勘 2 线的上游和勘 1 线的下游作为坝 轴线比较范围 将坝轴线比较范围限在勘 2 线 勘 1 线之间 且增设 4 线加密勘 探 结果认为 4 勘线两岸新鲜基岩利用面较高 尤其右岸在 4 线附近的岩体新 鲜坚硬完整 可作为齿墙基础 因此从地质条件分析 认为勘 4 线作为坝轴线 是最合适的 筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废 4 岩石物理力学性质岩石物理力学性质 坝基各类岩石的室内物理性能实验成果见表 1 2 表 1 2 岩石室内物理性能的实验成果 容重 g cm3 近似垂直面 抗压强度 kg cm2 岩 石 名 称 数 量干湿 比 重 吸 水 率 孔 隙 率 干湿 软 化 系 数 实 验 组 数 石 英 片 岩 最大值 最小值 平均值 2 74 2 72 2 73 2 74 2 73 2 74 2 78 2 76 2 77 0 24 0 11 0 17 0 81 0 72 0 53 1992 717 2 1478 8 1358 611 9 1078 2 0 86 0 61 0 76 8 云 母 长 英 片 岩 最大值 最小值 平均值 2 73 2 69 2 71 2 74 2 70 2 72 2 8 2 76 2 78 0 24 0 20 0 22 0 24 0 81 0 52 1428 1 1157 7 1261 2 993 2 762 2 909 4 0 78 0 66 0 72 7 云 母 片 岩 最大值 最小值 平均值 2 74 2 68 2 71 2 75 2 7 2 74 2 84 2 83 2 84 0 56 0 25 0 39 0 3 0 52 0 41 1680 5 925 8 1303 2 519 9 511 2 515 6 0 55 0 31 0 42 2 注 1 石英片岩近似平行于理面的两组干抗压强度平均值为 841 2 公斤 平方厘米 2 云母片近似平行于理面的一组干抗压强度值为 296 7 公斤 平方厘米 坝基是由三种岩性所组成的 在坝体结构及裂隙发育程度并考虑软化系数 较低情况建议利用区内岩石抗压强度 1 10 其值可表 1 3 韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊 岩石与岩石 岩石与混凝土之间抗剪强度实验 选取河床微风化 新鲜岩石 制备 20 20 20 厘米试样确定 其成果可见表 1 4 涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟 根据室内单点法实验组 结合坝基得地形地质条件分析 摩擦系数可采用 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 算术平均值 乘上折减系数 0 85 粘聚力建议可采用算术平均值的 1 5 见表 1 5 钿蘇饌華檻杩鐵样说泻 建筑物部位的分段混凝土 岩摩擦系数建议值 右岸挡水段 f 0 5 船闸 f 0 45 溢流段 f 0 51 厂房段 f 0 50 各类岩石变形的模具量建议值如下 新鲜石英片岩 20 104公斤 厘米 2 新鲜云母长英片岩 15 104公斤 厘米 2 新鲜云母片岩 10 104公斤 厘米 2 表 1 3 坝基岩石承载能力列举数值 建议数据 公斤 厘米 2 岩 性 垂直片理岩平面片理岩 微风化 新鲜的石英片岩10055 微风化 新鲜的云母长英片岩9045 微风化 新鲜的云母片岩5010 表 1 4 岩石室内实验成果表 抗 剪 算术平均值图解法最小二乘法 岩 性 实验 条件tgYCtgYCtgYC 组 数 岩 岩0 511 020 512 050 482 2718云 母 片 岩 混 岩0 572 720 553 10 513 429 岩 岩0 532 700 532 770 513 1411云 母 长 英 片 岩 混 岩0 553 02 石 英 片 岩 混 岩0 582 820 563 16 水利水电工程专业毕业设计 15 备 注 分析中舍去少数偏大的成果 表 1 5 岩石抗剪强度指标建议值 建 议 值岩石名称边界条件 摩擦系数粘聚力 C 公斤 厘米 2 云母片岩岩 岩0 430 38 云母长英片岩岩 岩0 450 54 云母片岩混 岩0 480 54 云母长英片岩混 岩0 500 6 长英片岩混 岩0 550 6 F4 岩 岩岩 岩混 岩0 40 1 5 建建筑筑材材料料 在坝址附近缺少沙石料 土料在坝址的上下游范围内均有分布 1 涉沙净沙料场 沙的质量良好 初步估计储量约为 15 20 万立方米 运 输条件较好 可供工程前期施工时使用 戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗 2 二公里半道口采石场岩石为燕山早期花岗岩 无论质量储量均可满足要 求 唯需人工沙作实验论证 3 土料最优开采地段为下坝址的右岸 高程在 120 170 米左右 储量为 50 60 万立方米以上 质量可满足围堰施工强度要求 購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳 1 6 综综合合利利用用 本工程以发电为站为主兼顾航运过木 投产后将接入福建省点系统运行 开发本电站主要目的是适应福建省工农用电需要 嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪 沙溪口水电站位于闽北电网中心 电站开发主要是向福州 三明 南平等 地区供电 其范围主要在闽北 参加全省电力平衡 考虑水口电站投产后 福 建华东联网 本电站负担适当的调峰任务 虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸 有通航要求 估计近期过坝货运量为 30 60 万吨 木材过坝量 1990 年为 20 万立方米 2000 年为 50 万立方米 毛竹 500 600 万株 要求枢纽设置船闸 满足过木及通航要求 與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢 枢纽建成后 因水库小无力承担下游防洪任务 下游无灌溉要求 1 7 枢枢纽纽布布置置 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 由沙溪口的水文地质资料可知 坝址位置设计洪水位 90 00m 对应下游 水位可由下泄流量在流量与下游水位关系曲线查得 79 7 00m 水头为 10 m 校核洪水位 91 00m 同理可查得下游水位 81 50m 水头为 9 50m 汛期限 制水位 88 00 m 设计低水位 84 00m 本电站水头不高 水深较小 水头在 20m 左右 水深不足 40m 初步设计选择采用河床式厂房发电 洪水期下泄流量 较大 河床较宽 可以选择溢流坝表孔泄洪 两岸山体不高 地质状况一般 选择重力坝挡水 考虑通航过木过竹需要 设置较高通航能力的船闸 結释鏈跄絞 塒繭绽綹蕴 考虑河床式水电站枢纽布置特点 为保证洪水季节泄水安全迅速 保证水 流流态平稳 防止产生回流 初步将泄水建筑物即溢流坝布置在河床中间 餑诎 鉈鲻缥评缯肃鮮驃 经综合分析 确定了 左岸船闸河床中部溢流坝右岸厂房布置方案 和 左岸厂房河床中部溢流坝右岸船闸布置方案进行比选 爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑 左岸船闸中部溢流坝右岸厂房布置方案考虑主河槽位于左河床靠近 左岸 30 50m 之间 开挖至弱风化岩层需至 48 00m 高程左右 初步设计布置船 闸易于通航需求 沿坝轴线自此至右岸 500 600m 之间 开挖至弱风化岩层需至 57 00m 高程左右 初步设计选择布置溢流坝和河床式厂房 考虑溢流坝洪水期 泄洪不对电厂发电造成影响 其间用重力挡水坝衔接 考虑河流右岸交通便利 山坡较缓 易于出线进厂布置 而将河床式厂房置于右岸 且右岸现有铁路线 沿河岸通过坝址 将厂房布置在右岸有利于利用铁路在工程施工时建筑材料的 转运及机电设备安装时机电设备的运输 枢纽布置沿坝轴线从左岸至右岸的水 工建筑物依次为 重力挡水坝 船闸 溢流坝 重力挡水坝 河床式厂房 开 关站初步布置于河道右岸装配厂下游 锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝 左岸厂房中部溢流坝右岸船闸布置方案由于厂房布置在左岸原主河 槽处 厂房施工时需开挖土石方较第一种方案小 相对节省工程投资 但由于 开关站布置在河岸处 需要大量块石护岸 所以厂房施工开挖所产生的石料可 用于开关站地基铺填 因此 在开挖问题上两种方案实际工程费用相差不大 曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤 综上 初步设计采用 方案 即左岸船闸河床中部溢流坝右岸厂房方 案 并采用重力坝挡水 溢流坝泄洪 底流消能 轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞 本工程按水利水电枢纽工程等级划分设计标准 确定工程等别为二等 主 要建筑物级别二级 次要建筑物级别三级 临时建筑物级别为四级 嬷鯀賊沣謁麩 溝赉涞锯 水利水电工程专业毕业设计 17 第第二二章章 重重力力坝坝挡挡水水坝坝段段设设计计 沙溪口水利枢纽河床较宽 初步选择用重力坝挡水 由于重力坝坝体与地 基的接触面积大 受扬压力的影响也大 扬压力的作用会抵消部分坝体重量的 有效压力 对坝的稳定和应力情况不利 故需采取各种有效的防渗排水措施 以消减扬压力 节省工程量 沙溪口水利枢纽在洪水季节上下游水位均较高扬 压力较大 初步设计坝型不能采用基本坝型剖面 需做一定调整 此外 沙溪 口坝址处岩石抗剪性能较差 应注意大坝的抗滑稳定分析的研究 讯鎬謾蝈贺綜枢辄 锁廪 基本设计参数基本设计参数 a 水位 水位 上游设计洪水位 90 00m 校核洪水位 91 00m 正常蓄水位 汛期限制水位 88 00m 下游设计洪水位 79 7m 下游校核洪水位 81 50m 正常蓄水位 一台机组发电 64 67m b 坝底高程 坝底高程 坝底高程取未风化岩石边界开挖线 49 00m c 材料重度 材料重度 混凝土重度可由 水工建筑物荷载设计规范 取大体积混凝土结 构 24 0 KN 水的重度取 9 81 KN 1 3 m 0 3 m d 岩石抗剪强度 岩石抗剪强度 由 沙溪口水电站基本情况简要说明 中表 7 得岩石抗剪强 度指标建议值知 云母长英片岩与混凝土边界摩擦系数 f 0 5 粘聚力 c 0 6kg c K 3 0 K 1 05兒躉讀闶軒鲧擬钇標藪 2 1 剖剖面面设设计计 2 1 1 坝顶高程坝顶高程 坝顶高程由静水位 相应情况下的风浪涌高和安全超高 即 坝顶高程 静水位 h 2 1 式中 h hl hz hc 式中 hl 累积频率为 1 的波浪高度 m hz 波浪中心线高出静水位的高度 可用 hz 计算 m mm L H cth L h 2 2 1 hc 取决于坝的级别和计算情况的安全超高 m 波浪要素 hl 由官厅水库公式计算 得 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 3 1 2 0 12 1 0 2 0 m v gD v0076 0 v gh 75 3 1 2 0 15 2 1 0 2 0 m v gD v331 0 v gL 式中 hm 波浪高 当 20 250 时 为累计频率 5 的波高 当 2 0 v gD 250 1000 时 为累计频率 10 的波高 繅藺詞嗇适篮异铜鑑骠 2 0 v gD V0 计算风速 m s D 风区长度 即吹程 可由坝前水域形状确定 m 2 1 剖剖面面设设计计 2 1 1 坝顶高程坝顶高程 坝顶高程由静水位 相应情况下的风浪涌高和安全超高 即 坝顶高程 静水位 h 2 1 式中 h hl hz hc 2 2 式中 hl 累积频率为 1 的波浪高度 m hz 波浪中心线高出静水位的高度 可用 hz 计算 mm L H cth L h 2 2 1 m hc 取决于坝的级别和计算情况的安全超高 m 波浪要素 hl 由官厅水库公式计算 得 2 3 3 1 2 0 12 1 0 2 0 m v gD v0076 0 v gh 2 4 75 3 1 2 0 15 2 1 0 2 0 m v gD v331 0 v gL 式中 hm 波浪高 当 20 250 时 为累计频率 5 的波高 当 2 0 v gD 250 1000 时 为累计频率 10 的波高 鮒簡觸癘鈄餒嬋锵户泼 2 0 v gD V0 计算风速 m s D 风区长度 即吹程 m 水利水电工程专业毕业设计 19 a 设计洪水位情况设计洪水位情况 计算风速 v0取为 20m s 设计洪水位下吹程 D 为 3 00km 得 h5 m01 1 81 9 20 20 300081 9 200076 0 2 3 1 2 12 1 Lm m54 10 81 9 20 20 300081 9 30331 0 2 75 3 1 2 15 2 1 由荷载设计规范查表得 h5 hm 1 95 h1 hm 2 42 所以 h1 2 42 1 95 h5 1 26m hz 2 5 mm L H cth L h 2 2 1 999 0 2 14 26 1 14 3 2 0 473m hc 0 5m 则 h h1 hz hc 1 26 0 473 0 5 2 233m 坝顶高程 正常蓄水位 h 85 5 2 998 92 233m b 校核洪水情况校核洪水情况 计算风速 v0取为 16m s 校核洪水位下吹程 D 为 3 00km 得 hm 765m 0 81 9 16 16 300081 9 160076 0 2 3 1 2 12 1 Lm m43 8 81 9 16 16 300081 9 16331 0 2 75 3 1 2 15 2 1 由荷载设计规范查表得 hp5 hm 1 95 hp1 hm 2 42 所以 h1 2 42 1 95 h5 2 89 1 92 hm 0 95m hz hc 0 4m mm L H cth L h 2 2 1 m336 0 999 0 43 8 95 0 14 3 2 则 h h1 hz hc 0 95 0 336 0 4 1 686m 坝顶高程 正常蓄水位 h 91 00 1 686 92 686m 坝顶桥梁采用装配式钢筋混凝土结构 桥下会有过流 为使工作桥与水流 保持一定距离 并考虑其他因素 取重力坝坝顶高程取 93 00m眯毆蠐謝银癩唠阁跷贗 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 2 1 2 坝顶宽度坝顶宽度 非溢流坝的坝顶宽度一般可取为坝高的 8 10 即 2 72 3 4 且不小于 3m 由本水利枢纽非溢流坝坝高 93 00 49 44m 可初步取坝顶宽度为 4m 为了 满足设备布置和双线交通的要求 最终选定坝顶宽度为 10m 闵屢螢馳鑷隽劍颂崗鳳 2 1 3 廊道的布置廊道的布置 坝体内灌浆廊道上游壁到上游坝面的距离应不小于 0 05 0 10 倍水头 且 不小于 4 5m 取 4m 宽度 2 5 3m 取 2 5m 高度 3 4m 取 3m 坝体纵向排水 检查廊道考虑坝高较小 只设基础排水廊道 高取 2m 宽取 1 5m 灌浆廊道距 离基岩面距离不宜小于 1 5 倍底宽 即 1 5 2 5 3 75m 取 4m 檁傷葦开阈灯伞馑諧 粮 2 1 4 剖面形态剖面形态 因本水利枢纽坝址摩擦系数较小 所以不能按常规坝体设计 1 按应力条件确定坝底最小底宽 取 0 125 m H B c 14 30 25 0 125 0 2 125 0 125 0 1 81 9 24 44 2 1 1 0 2 6 其中 3 0 81 9 mKN 3 24mKN C 25 0 1 河床底高程 49m H 93 49 44m 2 按稳定条件确定坝底最小底宽 2 7 m f KH B c 8 39 25 0 125 0 81 9 24 5 0 4405 1 1 0 其中 K 1 05 f 0 5 其余同上 取坝底宽度 40m 取上游折坡点为 69 0m 上游坡 n 0 2 下游坡 m 0 8 水利水电工程专业毕业设计 21 图 2 1 挡水坝段剖面图 2 2 坝坝体体稳稳定定分分析析和和应应力力校校核核 2 2 1 设计洪水位时 设计洪水位时 mHm 7 30 41H 21 2 2 1 1 荷载计算荷载计算 自重自重 顺时针 逆时针 逆时针 mKNM mKNM mKNM KNw KNw KNw 51840 152064 18560 86408 0 24 1640 5 0 12672241244 960242045 0 3 2 1 2 3 2 1 水压力水压力 上游水压力 逆时针 逆时针 顺时针 mKNM mKNM mKmM KNp KNp KNHp y y x y y x 08 1648 6 8109 835 12685 04 82481 9 6990 4 4 39281 9 2045 0 305 8245 4990 81 9 5 0 2 1 2 1 2 1 2 2 1 河床式水电站设计及混凝土蜗壳结构计算 下游水压力 顺时针 逆时针 mKNM mKNM KNp KNHp y x y x 65 251086 79 747307 3 3369881 9 8049 7795 0 1 94622 49 779 81 9 5 0 2 1 2 2 2 2 扬压力扬压力 由于扬压力较大 坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统 由