引水式水电站布置调压室结构设计及计算书.doc

水利水电工程专业毕业设计 1 目录 目录目录 1 第一章第一章 设计基本资料设计基本资料 3 1 1 地理位置 3 1 2 水文气象 3 1 2 1水文条件 3 1 2 2气象条件 4 1 3 工程地质 4 1 4 交通状况 5 1 5 设计控制数据 5 第二章第二章 水轮机水轮机 5 2 1 特征水头 5 2 1 1 Hmin的确定 5 2 1 1 1 校核洪水位 5 2 1 1 2 设计洪水位 6 2 1 1 3 正常蓄洪水位 6 2 1 1 4 设计低水位 7 2 1 2 Hmax的确定 7 2 1 2 1 校核洪水位 7 2 1 2 2 设计洪水位 8 2 1 2 3 正常蓄洪水位 8 2 1 2 4 设计低水位 9 2 1 3 Hav的确定 10 2 2 选型比较 10 3 3 调速系统 14 3 4 水轮机转轮流道尺寸 15 3 4 1蜗壳尺寸 15 3 4 2尾水管尺寸 16 第三章发电机第三章发电机 16 第四章第四章 混凝土重力坝混凝土重力坝 18 4 1 枢纽布置 18 4 1 1枢纽布置形式 18 4 1 2坝轴线位置 18 4 2 挡泄水建筑物 18 4 2 1坝顶高程确定 18 4 2 1 1 坝顶超出静水位高度 h 19 4 2 2挡水建筑物 砼重力坝 19 4 2 2 1 基本剖面 20 4 2 2 2 实用剖面 21 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 2 4 2 2 3 设计情况下 21 第五章第五章 溢流坝溢流坝 27 5 1 泄水建筑物 砼溢流坝 27 5 1 2 堰顶高程 28 5 1 3 溢流坝实用剖面设计 29 5 2 溢流坝稳定应力计算 32 5 2 1设计洪水位 239 0 32 5 2 2校核情况下 240 8 m 34 5 3 坝内构造 36 5 3 1坝顶结构 36 5 3 1 1 非溢流坝 36 5 3 1 2 溢流坝 36 5 3 2坝体分缝 36 5 3 2 1 给缝 36 5 3 4坝内廊道 36 5 3 5坝基地基处理 36 5 4 溢流坝消能防冲 37 第六章第六章 引水建筑物引水建筑物 38 6 1 引水隧整体布置 38 6 1 1洞线布置 水平方向 38 6 1 2洞线布置 垂直方向 38 6 2 细部构造 38 6 2 1 隧洞洞径 39 6 2 2隧洞进口段 39 6 2 3拦污栅 39 6 2 4 闸门断面尺寸 40 6 2 5 进口高程计算 40 6 2 6压力管道设计 41 第七章第七章 专题部分专题部分 调压室调压室 42 7 1 托马断面计算 42 7 2 涌浪计算 44 7 2 1简单式调压室 44 7 2 2阻抗式调压室 45 7 2 3 差动式调压室 46 7 3 调压室结构设计 48 7 3 1应力计算 48 7 3 2调压室配筋 51 水利水电工程专业毕业设计 3 第一章 设计基本资料 1 1 地理位置 乌溪江属衢江支流 发源于闽 浙 赣三省交界的仙霞岭 于衢县樟树 潭附近流入衢江 全长 170 公里 流域面积 2623 平方公里 流域内除黄坛口以下属衢江平原外 其余均属山区 森林覆盖面积小 土层薄 地下渗流小 沿江两岸岩石露头 洪水集流迅速 从河源至黄坛口 段 河床比降为 1 1000 水能蕴藏量丰富 1 2 水文气象 1 2 1 水文条件 湖南镇坝址断面处多年平均径流量为 83 0m3 s 表 1 1 坝址断面处山前峦水位 流量关系曲线 水位 m 122 71123 15123 5124 04125 4126 6128 5 流量 m3 s 105010020050010002000 水位 m 130 1132 6135 3137 6139 8141 8 流量 m3 s 300050007500100001250015000 表 1 2 电站厂房处获青水位 流量关系曲线 水位 m 115115 17115 39115 57115 72115 87116 流量 m3 s 1020406080100120 水位 m 116 13116 25116 37116 47117 05117 9118 5 流量 m3 s 1401601802004007001000 水位 m 119 45120 3121 97123 2125 65127 8129 8 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 4 流量 m3 s 15002000300040006000800010000 水位流量关系曲线 120 125 130 135 140 145 05000100001500020000 流量 水位 系列1 1 2 2 气象条件 乌溪江流域属副热带季风气候 多年平均气温 10 4 月平均最低气 温 4 9 最高气温 28 7 8 9 月份会受台风过境影响 时有台风暴雨 影响 1 3 工程地质 本工程曾就获青 项家 山前峦三个坝址进行地质勘测工作 经分析比 较 选用了山前峦坝址 山前峦坝址河谷狭窄 河床仅宽 110m 左右 两岸地形对称 覆盖层较 薄 厚度一般在 0 5m 以下 或大片基岩出露 河床部分厚约 2 4m 岩石 风化普遍不深 大部分为新鲜流纹斑岩分布 局部全风化岩层仅 1m 左右 半风化带厚约 2 12m 坝址地质构造条件一般较简单 经坝基开挖仅见数 条挤压破碎带 产状以西北和北西为主 大都以高倾角发育 宽仅数厘米至 数十厘米 坝址主要工程地质问题为左岸顺坡裂隙 发育 差不多普及整个 山坡 其走向与地形地线一致 影响边坡岩体的稳定性 坝址地下水埋置不深 左岸为 11 26m 右岸 15 34m 岩石透水性小 相对抗水层 条件吸水量 0 01L dm 埋深不大 一般在开挖深度范围内 故坝基和坝肩渗透极微 帷幕灌奖深度可在设计时根据扬压力对大坝的影响 考虑选用 坝址的可利用基岩的埋置深度 在岸 10 12m 右岸 6 9m 河中 水利水电工程专业毕业设计 5 6 8m 坝体与坝基岩石的摩擦系数采用 0 68 引水建筑物沿线为流纹斑岩分布 岩石新鲜完整 地质条件良好 有十余条挤压破碎带及大裂隙 但宽度不大 破碎程度不严重 厂房所在位置地形陡峻 覆盖极薄 基岩大片出露 岩石完整 风化浅 构造较单一 有两小断层 宽 0 5 0 8m 两岸岩石完好 本区地震烈度小于 6 度 1 4 交通状况 坝址至衢县的交通依靠公路 衢县以远靠浙赣铁路 1 5 设计控制数据 a 校核洪水位 240 8m 校核最大洪水下泄流量 8510 0m3 s b 设计洪水位 239 0m 设计洪水最大下泄流量 4800 0m3 s c 设计蓄水位 232 5m d 设计低水位 192 0m e 装机容量 3 6 0 万 kw 第二章 水轮机 2 1 特征水头 2 1 1 Hmin的确定 2 1 1 1 校核洪水位 校核洪水位 240 80m 下 3 台机组满发 Z上 240 80m 发电机出力 N 6 0 万千瓦则即水轮机出力为 4 36 010 N 97 水 水 根据 N 9 8 QH 水电站 的效率一般为 93 即 93 表 2 1 试算过程 Q sm3Z m 上 Z m 下 万 KW 水 N 2000240 80128 5022 46 500240 80125 405 77 15024 240 8012 123 7817 55 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 6 由 N Q 关系曲线 N 4 3 6 0 10 93 97 KW Q 180 sm3 Z下 123 90m Hmin Z上 Z下 97 113 39m 2 1 1 2 设计洪水位 设计洪水位 3 台满发时 Z上 239 00m 发电机出力 N 18 0 万千瓦则 即水轮机出力为 水 N 4 3 6 0 10 97 根据 N 9 8 QH 水电站的效率一般 为 93 即 93 表 2 2 试算过程 Q sm3Z m 上 Z m 下 万 KW 水 N 500239 00125 405 68 200239 00124 042 30 180239 00123 8721 29 由 N Q 关系曲线 N KW Q 185 Z 123 92m 4 3 6 0 10 93 97 sm3 下 Hmin Z Z 97 111 64m 上下 2 1 1 3 正常蓄洪水位 正常蓄洪水位 232 5m 时 3 台机组满发 发电机出力 N 18 0 万千瓦则 即水轮机出力为 水 N 4 3 6 0 10 97 KW 根据 N 9 8 QH 水电站的效率一般 为 93 即 93 表 2 3 算过程 Q sm3Z m 上 Z m 下 万 KW 水 N 200232 5124 0421 69 180232 5123 9019 58 190232 5124 0020 62 水利水电工程专业毕业设计 7 由 N Q 关系曲线 N KW Q 190 Z 124 00m 4 3 6 0 10 93 97 sm3 下 Hmin Z Z 97 105 25m 上下 2 1 1 4 设计低水位 设计低水位 192 00m 设计低水位 192 00m 3 台机组满发时发电机出力 N 18 0 万千瓦则即水轮机出力为 KW 根据 N 9 8 QH 水 N 4 3 6 0 10 97 水电站的效率一般为 93 即 93 表 2 4 算过程 Q sm3Z m 上 万 KW 水 N 350192 0023 56 300192 0020 25 320192 0021 59 由 N Q 关系曲线 N KW Q 190 Z 124 52m 4 3 6 0 10 93 97 sm3 下 Hmin Z Z 97 65 46m 上下 综合以上得 校核洪水位 240 8m 3 台机组满发时 Hmin 123 90 m 设计洪水位 239 0 m 3 台机组满发时 Hmin 111 64 m 设计蓄水位 232 2 m 3 台机组满发时 Hmin 105 25 m 设计低水位 192 0m 3 台机组满发时 Hmin 65 46 m 所以 Hmin 65 46 m 2 1 2 Hmax的确定 2 1 2 1 校核洪水位 校核洪水位 240 80m 下 1 台机组满发 另外 2 台机组停机 Z 240 80m 发电机出力 N 6 0 万千瓦则即水轮机出力为 上水 N 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 8 根据 N 9 8 QH 水电站的效率一般为 93 即 93 4 3 6 0 10 97 表 2 5 试算过程 Q sm3Z m 上 Z m 下 万 KW 水 N 100240 80128 5011 73 50240 80125 405 88 75 24 240 8012 123 788 81 由 N Q 关系曲线 N KW Q 60 Z 123 20m 4 3 6 0 10 93 97 sm3 下 Hmax Z Z 97 114 72m 上下 2 1 2 2 设计洪水位 设计洪水位 1 台满发 另外 2 台机组停机 Z 239 00m 发电机出 上 力 N 6 0 万千瓦则即水轮机出力为 根据 N 9 8 QH 水 水 N 4 3 6 0 10 97 电站的效率一般为 93 即 93 表 2 6 试算过程 Q sm3Z m 上 Z m 下 万 KW 水 N 100239 00123 511 55 60239 00 123 206 95 50239 0012 123 155 79 由 N Q 关系曲线 N KW Q 65 Z 123 91m 4 3 6 0 10 93 97 sm3 下 Hmax Z Z 97 112 33m 上下 2 1 2 3 正常蓄洪水位 正常蓄洪水位 232 5m 时 1 台机组满发 另外 2 台机组停机 发电机 出力 N 6 0 万千瓦则即水轮机出力为 KW 根据 N 9 8 QH 水 N 4 3 6 0 10 97 水利水电工程专业毕业设计 9 水电站的效率一般为 93 即 93 表 2 7 算过程 Q sm3Z m 上 Z m 下 万 KW 水 N 200232 5124 0421 69 500232 5125 45 36 50232 5123 155 47 由 N Q 关系曲线 N KW Q 190 Z 123 25m 4 3 6 0 10 93 97 sm3 下 Hmax Z Z 97 105 97m 上下 2 1 2 4 设计低水位 设计低水位 192 00m 设计低水位 192 00m 1 台机组满发 另外 2 台机组 停机 发电机出力 N 6 0 万千瓦则即水轮机出力为 KW 根 水 N 4 3 6 0 10 97 据 N 9 8 QH 水电站的效率一般为 93 即 93 表 2 4 算过程 Q sm3Z m 上 万 KW 水 N 200192 0013 59 100192 006 85 110192 007 53 由 N Q 关系曲线 N KW Q 190 Z 123 50m 4 3 6 0 10 93 97 sm3 下 Hmin Z Z 97 66 45m 上下 由以上可知 校核洪水位 240 8m 1 台满发 另外 2 台停机时 Hmax 114 07 m 设计洪水位 239 0 m 1 台满发 另外 2 台停机时 Hmax 112 33 m 设计蓄水位 232 2 m 1 台满发 另外 2 台停机时 Hmax 105 97 m 设计低水位 192 0m 1 台满发 另外 2 台停机时 Hmax 66 45 m 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 10 综合上述 Hmax 114 07 m 2 1 3 Hav的确定 Hav H 其中 1 取 Hav 0 5 Hmax Hmin 0 5 114 07 m 65 46 m 89 77 m 对于引水式电站 Hav Hr 89 77 m 2 2 选型比较 根据水头工作范围和设计水头查资料选择水轮机型是为 HL200 或 HL180 HL200 水轮机方案的主要参数选择 1 转轮直径 D1 查表 水电站 3 6 得限制工况下单位流量 QiM 950L S 1 15m3 S 效率 m 89 4 由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量 Qi Qin 0 95m3 S 效率 90 7 水轮机额定力 Nr 6 0 104 KW 97 设计水头 Hr Hav 90 84 m 2 93m Hr 81 9 1 HrQi Nr D 89 77 9 81 0 95 89 7789 77 取之相近而偏大的标称直径 D1 3 0m 2 转速 n 计算 HL200 最优工况下 Mmax 90 7 模型转轮直径 D1M 0 46m 单位转速 n110m 68 0prm 水轮机转速 n 10m 1 nHav n D 68 0 89 77 3 0 214 7 prm 选择与之相近的同步转速 n 214 3 prm 磁极对数 P 14 3 效率及单位参数修正 HL200 型水轮机在在最优工况下的模型最高效率 Mmax 90 7 模型转 轮直径 D1 m 0 46m max 92 3 Mmax1 m max 1 1 D 1 D 1 97 0 46 1 3 0 则效率修正系数为 92 3 90 7 1 6 考虑到原型与模型在制造工艺 质量上的差异 常在 中减去一个修正值 现取 0 6 则可得效 率修正值 1 由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为 水利水电工程专业毕业设计 11 max Mmax 90 7 1 0 91 7 M 89 4 1 0 90 4 与上述假设相同 n 则 1 44 3 0 110mmaxMmaxn 1 max 110mMmax n 1 n 91 7 1 90 7 按规定 单位转速可不加修正 同时 流量也不加修正 故 D1 3 0 m n 214 3 prm 4 工作范围检验 在 Hr Nr条件下 Q11max Nr 9 81 D12Hr1 5 0 908 m3 s 0 950 m3 s 则水轮机的最大引用流量 Qmax Q11max D12 Hr0 5 77 43 m3 s 与特征水头 Hmax Hmin Hr相对应的单位转速为 n111 min 60 195 prm 1n D Hmax 214 3 3 0 114 07 n111max 79 46 prm 1n D Hmin 214 3 3 0 65 46 n111r 67 85 prm 1n D H r 214 3 3 0 89 77 在 HL200 型水轮机模型综合特性曲线上分别绘出 Q11max 0 908 3 s n111max 79 46 prm n111 min 60 195 prm 3 条直线所围成的水轮机工作范 围基本上包括了该特性曲线的高效率区 因此 所选 HL200 型水轮机 D1 3 0m n 214 3 prm 是合理的 5 吸出高度 Hs 计算 900 0 10 mm Hs 由水轮机设计工况参数 n111r 67 85 prm Q11max 0 908 m3 s 查表 3 6 水电站 教材 得 HL200 的气蚀系数为 m 0 088 查得气蚀修正系数 m 0 02 取多年平均尾水位 123 4m 0 168 m 900 0 10 mm Hs 123 40 900 10 0 0 0880 02 Hs 0 168 m 4 0 m 吸出高度满足要求 HL180 方案主要参数选择 1 转轮直径 D1 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 12 查表 水电站 得限制工况下单位流量 QiM 860L S 0 86m s 3 模型效率 m 89 5 初步假定 92 3 061m 与之相近且1 9 81 Hr D QiHrHr 89 77 9 81 0 86 89 7789 77 偏在标称直径 D1 3 3m 2 转速 n 计算 最优工况下 n10 M 67 or min 假定 n10 n10 M 212 84 prm 10m 1 nHav n D 6789 77 3 3 取与之相近且偏大的同步转速 n 214 3prm 3 效率修正及单位参数修正 max Mmax 92 0 2 5 94 5 M 889 5 2 5 92 0 与上述假设相同 n 则 2 7 3 0 110mmaxMmaxn 1 max 110mMmax n 1 n 94 5 1 92 按规定 单位转速可不加修正 同时 流量也不加修正 故 D1 3 3 m n 214 3 prm 4 工作范围检验 n111max 87 416 prm 1 min n D H 214 3 3 3 65 46 n111r 76 44 prm 1n D H r 214 3 3 3 89 77 5 吸出高度 Hs 确定 0 62m 4 0 m 故吸出高度满足要求 900 0 10 mm Hs HL200 和 HL180 方案比较 方案参数对照表 3 1 项 目HL200HL180 水利水电工程专业毕业设计 13 模 型 参 数 推荐用水头范围 m 最优单位转速 n10 r min 最优单位流量 Q10 L S 最高效率 bMmax 气蚀系数 90 125 68 800 90 7 0 088 90 125 67 720 92 0 083 原 型 工作水头 m 转轮直径 D1 m 转速 n r min 额定出力 Nr kw 最大引用流量 Qmax m3 s 吸出高度 m 65 46 114 07 3 0 214 3 6 0 106 97 77 43 0 17 65 46 114 07 3 3 214 3 6 0 106 97 76 35 0 62 比较之后选择机型 HL180 水轮机安装高程 Zs HS 0 5bo 其中 ZS 水轮机安装市程 设计水尾位 123 40 bo 导叶高度 0 66 Hs 吸出高度 求得 ZS 124 35m 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 14 3 3 调速系统 1 调速功计算 A 6 98 8 73 105N m 30000N mmax1200 250Q H D 属大型调速器 接力器和调速器需要分别进行计算和选择 2 接力器选择 a 接力器直径 ds 489mm10max1ds D b H D 0 029 0 032 标准正曲率导叶 取中间值 0 031 计算 0 031 489mm10max1ds D b H D 0 66 114 07 3 3 选择与之相近且偏大的 ds 500mm 的标准接力器 b 最大行程 Smax Smax 1 4 1 8 a0max a0max 水轮机导叶最大开度 5 1 0 Mmax00 0max 0m0m aD Z a D Z 查模型综合特性曲线得 a0 Mmax 27 mm D1m 460 mm Z0m 24 则 108 8 mm 0 Mmax00 0max 0m0m aD Z a D Z 273300 14 460 24 Smax 1 4 1 8 a0max 1 4 1 8 108 8 mm 152 32 195 84 mm c 接力器容积计算 V V s s 77L77L 2 maxds S 2 2 489 500 2 5 2 1 13 Ss mdVT v 选用 Ts 4S Vm 4 5m s 计算得 74 mm 故选用 DT 80 型电气1 13 Ss mdVT v 77 1 13 4 4 5 液压型调速器 3 油压装置 VK 18 20 VS 1 386 1 540m3 选用组合式油压装置 YZ 1 6 水利水电工程专业毕业设计 15 图5 3 油压装置示意图 3 4 水轮机转轮流道尺寸 图5 2 水轮机转轮示意图 3 4 1 蜗壳尺寸 水轮机直径 D1 3 3m 压力钢管各分管直径 D11 D12 D13 4 27 m 由于设 计水头 Hr 89 77 m 40 m 混凝土结构不能承受过大的内水压力 采用金属 蜗壳 座环内径 Db 4400 mm Da 5200mm 导叶高度 b0 660 mm 查得蜗壳 进口断面平均流速为 7 4m s HL180 型水轮机最大引用流量为 Qmax 76 35 m3 s Q i Qmax i 360 Ra Da 2 2600 mm Rb Db 2 2200 mm 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 16 表 3 2 涡壳计算表格 从蜗壳鼻端至断面 i 的包角 i 断面半径 m i 断面中心距 m i a 断面外半径 m i R 345 2 0644 6646 728 300 1 9254 5256 450 255 1 7754 3756 150 210 1 6114 2115 822 165 1 4284 0285 456 120 1 2183 8185 036 75 0 9633 5634 526 30 0 6093 2093 818 3 4 2 尾水管尺寸 HL180 D3 1 06D1 D1 D3 采用标准混凝土肘管 尺寸如下 2 6 h 3 3 2 6 8 56m 1 h D 4 5 L 3 3 4 5 14 85m 1 L D 2 72 B5 3 3 2 72 8 976m 5 1 B D 1 35 D4 3 3 1 36 4 455m 4 1 D D 1 35 h 4 3 3 1 35 4 455m 4 1 h D 0 675 h 6 3 3 0 675 2 228m 6 1 h D 1 82 L1 3 3 1 82 6 006m 1 1 L D 1 22 h 5 3 3 1 22 4 026m 5 1 h D 尾水管尺寸详见附图中 第三章发电机 水利水电工程专业毕业设计 17 发电机选型 选用 SF50 60 9900 型 悬式 尺寸 4 5m 1 4m 重量 Gd 142 t Gz 298 t 总重量 GF 647 t S f KVA 62500 N f KW 50000 功率因数 cos 0 85 转速 额定 n 250r min 飞逸 nf 560r min 飞轮力矩 GD2 2000 t m2 2 推力轴承负 P 1766 t 钉子铁芯主要尺寸 定子内径 Da 990cm 外径 Di 933cm 长度 lt 120 cm 定子机座高度 h1 2600mm 上机架高度 h2 2750mm 推力轴高度 h3 21400mm 励磁机高度 h4 1488mm 副励磁机高度 h5 1195mm 永磁机及转子继电器高度 h6 808mm 定子支承面至下机架支承面距离 h8 1000mm 下机架支承面至法兰底面距离 h9 50mm 转子磁轮轴向高度 h10 1918mm 发电机主轴高度 h11 8434mm 定子水平中心至法兰盘底面距离 h12 2150mm 法兰盘底面至发电机顶部高度 H 11063 mm 定子支承面至发电机地板高度 h 5350 mm 机座外径 D1 11350 mm 风罩内径 D2 14000mm 转子外径 D3 9300mm 下机架最大跨度 D4 8300mm 水轮机坑直径 D4 8150mm 水轮机转轮流道尺寸 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 18 图5 2 水轮机转轮示意图 第四章 混凝土重力坝 4 1 枢纽布置 4 1 1 枢纽布置形式 因坝址附近河道蜿蜒曲折 多年平均径流量 83 0m3 s 较小 河床坡度 比降 1 1000 故根地形条件选用有压引水式地面厂房方案 上游山前峦断 面布置挡水建筑物及泄水建筑物 大坝右岸上游约 150m 处有天然凹口 在 此布置引水隧洞进水口 下游获青处布置地面厂房 开关站等建筑物 具体 位置见枢纽布置图 4 1 2 坝轴线位置 根据已知资料 山前峦坝址地形图 选择两条坝轴线 a 线沿东西向与 河道垂直 纵坐标 76341 b 线也沿东西向 纵坐标 76370 a 线总长 462m 穿过左岸部分裂隙 b 线总长 470m 避开左岸裂隙 由于坝轴线较短 穿过裂隙不多可作地基处理故选择 a 线方案 4 2 挡泄水建筑物 4 2 1 坝顶高程确定 根据水电站装机 20 8 万 kw 水库总库容 2043 54 108m3 取工程规模 水利水电工程专业毕业设计 19 为大 1 型 主要建筑物级别 1 级 次要建筑物 2 级 临时建筑物 4 级 4 2 1 1 坝顶超出静水位高度 h h 2hl ho hc 41 2hl 累计频率为 1 的波浪涌高 m ho 波浪中线高出静水位高度 m hc 取决于坝的级别和计算情况的安全超高 m 根据查资料 采用计算风速 V0 14 0m s 在枢纽布置图上量得吹程 D 575 m 采用官厅水库公式 42 2 0 gL m V 2 g D 1 2 151 3 75 V0 0 331 V0 故 L m 4 75 m L m为平均波高 由 43 2 gTm L m 2 得 Tm 1 74s 又由 44 m m gL 13 9 g h V0 得 hm 0 154 m 所以 0 154 239 125 1 35 10 3 查表 2 12 mh H 得 hm H 2 4 所以 h1 2 4 0 154 0 370 m h z 3 14 0 3702 4 75 0 090 m 45 m 2 2 h1 c t h L m L H hc 查 水工建筑物 上 河海大学出版社 P53表 2 8 基本组合 hc 0 7m 特殊组合 hc 0 5m 设计洪水位 h 设 239 0 37 2 0 09 0 7 240 35 m 坝顶高程 H max 校核洪水位 h 校 240 8 0 37 2 0 09 0 5 242 13 m 取坝顶高程为 242 20m 查坝轴线工程地质剖面图 得出可利用基岩最低点高程 115 0m 由此 知大坝实际高度为 242 20 115 0 127 20m 4 2 2 挡水建筑物 砼重力坝 4 2 2 1 基本剖面 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 20 由于电站形式为引水式 故坝上右侧无有压进水口 上游坝坡坡度不受 限制 同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度 如 如图 2 1 所示 坝底高程115 00 B B B 1 m 1 n 设设计计洪洪水水位位2 23 39 9 0 0 图 2 1 B H 46 1 2 1 c 联立 B 4 1 f KH B 坝底宽度 H 实际坝高 基本剖面 H 239 0 115 0 124 0m 坝体材料容重 c 水的容重 o 扬压力折减系数 k 基本组合安全系数 水利水电工程专业毕业设计 21 计算得 入 0 B 94 66m n 0 0 2 下游坡 m 0 6 0 85 坝顶宽约为坝高的 0 7 0 9 故取 n 0 1 m 0 763 B H 满足要求 此时 B 98 61m 详见 图 2 2 折坡点高程155 0 1 1 0 0 7 76 63 3 坝坝底底高高程程1 11 15 5 0 0 设设计计洪洪水水位位2 23 39 9 0 0 图 2 2 4 2 2 2 实用剖面 坝顶宽度 8 10 H 10m 灌浆廊道距坝底 6m 廊道宽 高 3 m 4m 4 2 2 3 设计情况下 稳定计算 W W3 3 W W2 2 W W1 1 P2 下下游游水水位位1 13 32 2 4 4 P P1 1 坝坝顶顶高高程程2 24 40 0 2 2 1 1 0 0 7 76 63 3 坝坝底底高高程程1 11 15 5 0 0 设设计计洪洪水水位位2 23 39 9 0 0 计算简图 自重 G G1 0 5 23 5 40 1 1880KN 方向铅直向下 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 22 力臂 b1 46 64 m 力矩 M1 G1 b1 1880 46 64 87683 KN m 方向逆时针 G2 10 127 2 1 23 5 29892 KN 方向铅直向下 力臂 b2 40 13 m 力矩 M2 G2 b2 29892 40 13 1204946 52 KN m 方向逆时针 G3 0 5 9 81 98 61 14 98 61 14 0 763 11024 45 KN 方向铅直向下 力臂 b3 7 10 m 力矩 M3 G3 b3 11024 457 7 10 82735 60 KN m 方向逆时针 b 水平静水压力 P P1 0 5 9 81 98 61 14 2 0 763 75419 28KN 方向水平向右 力臂 b1 41 33 m 力矩 M1 P1 b1 75419 28 41 33 3117078 84 KN m 方向顺时针 P2 0 5 9 81 132 4 115 1485 04 KN 方向水平向右 力臂 b2 5 80 m 力矩 M2 P2 b2 1485 04 KN 5 80 m 8613 23 KN m 方向顺时针 c 可利用水重 W W1 4 9 81 239 155 3296 16 KN 方向铅直向下 力臂 b1 47 31 m 力矩 M1 W1 b1 3296 16 KN 47 31 m 155941 33KN m 方向逆时针 W2 0 5 9 8 155 115 784 80 KN 方向铅直向下 力臂 b2 47 98 m 力矩 M2 W2 b2 784 80 47 98 39224 30 KN m 方向逆时针 W3 0 5 9 81 132 4 115 2 0 763 1946 31 KN 方向铅直向下 力臂 b3 41 20 m 力矩 M3 W3 b3 1946 31 41 20 81180 59 KN m 方向顺时针 d 扬压力 U U1 98 61 132 4 115 9 81 16832 4 KN 方向铅直向上 力臂 b1 0 力矩 M1 0 U2 0 20 127 2 17 4 98 61 11 9 81 0 5 9436 81KN 方向 铅直向上 力臂 b2 9 10 m 力矩 M2 U2 b2 9436 81 9 10 85874 93 KN m 方向顺时针 水利水电工程专业毕业设计 23 U3 0 2 9 81 11 127 2 17 4 2369 70 KN 方向铅直向上 力臂 b3 43 81 m 力矩 M3 U3 b3 2369 70 43 81 103816 71 KN 方向铅直向上 U4 4739 41 力臂 b4 45 64 m 力矩 M4 U4 b4 4739 41 45 64 216306 67 KN m 方向顺时针 浮托力系数 1 0 渗透力系数 1 1 静水压力系数 1 0 水工建筑物安 全级别为 级 故结构重要系数 0为 1 1 1502284 95KN mM 124312 17 KNW U 75419 28 1485 04 KNP 333 68 KN m2 2 W UW U B B 6y 118595 956118595 956 6 98 412 98 41 2187 6 KN m2 y 2 W UW U B B 6y 118595 956118595 956 6 98 412 98 41 所以满足应力要求 K 1 14 1 1 满足抗滑稳定要求 P UWf 折坡面校核 P P1 1 坝坝顶顶高高程程2 24 40 0 2 2 1 1 0 0 7 76 63 3 折折坡坡点点高高程程1 11 15 5 0 0 设设计计洪洪水水位位2 23 39 9 0 0 折坡面计算简图 a 自重 G G1 10 23 5 242 2 155 20492 KN 方向铅直向下 力臂 b1 27 046m 力矩 M1 554226 632 KN m 方向逆时针 G2 0 5 23 5 54 0922 0 763 45058 78KN 方向铅直向下 力臂 b2 4 015m 力矩 M2 180926 021KN m 方向逆时针 b 水平静水压力 P 水利水电工程专业毕业设计 24 P 0 5 9 81 242 2 155 2 37296 021KN 方向水平向右 力臂 b 28 m 力矩 M P b 1044311 38 KN m 方向顺时针 C 扬压力 U U1 64 092 17 4 9 81 10940 12 KN 方向铅直向上 力臂 b1 0 力矩 M1 0 U2 3730 344KN 方向铅直向上 力臂 b2 6 018 m 力矩 M2 U2 b2 22449 21 KN m 方向顺时针 U3 914 684KN 方向铅直向上 力臂 b3 28 564 m 力矩 M3 26110 57 KN m 方向顺时针 U4 1829 369 KN 力臂 b4 29 713 m 力矩 M4 5435 431 KN m 方向顺时针 M 422365 459KN m W U 52237 706 KN 198 18 KN m2 2 W UW U B B 6y 1431 97 KN m2 2 W UW U B B 6y 折坡面足应力要求 校核情况下 校核水位 240 8 m0 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 25 校校核核洪洪水水位位2 24 40 0 8 8 W W3 3 W W2 2 W W1 1 P2 下下游游水水位位1 13 36 6 4 4 P P1 1 坝坝顶顶高高程程2 24 40 0 2 2 1 1 0 0 7 76 63 3 坝坝底底高高程程1 11 15 5 0 0 计算简图 a 重 G 同设计水位 b 水平静水压力 P P1 77624 78 KN 方向水平向右 力臂 b1 41 93 m 矩 M1 3254807 03 KN m 方向顺时针 P2 2246 294 KN 方向水平向右 力臂 b2 7 13 m 力矩 M2 16023 564 KN m 方向顺时针 c 可利用水重 W W1 3366 92 KN 方向铅直向下 力臂 b1 47 31 m 力矩 M1 159282 93 KN m 方向逆时针 W2 784 8 KN 方向铅直向下 力臂 b2 47 98 m 水利水电工程专业毕业设计 26 力矩 M2 39224 30 KN m 方向逆时针 W3 5141 7656 KN 方向铅直向下 力臂 b3 43 867 m 力矩 M3 22555 22 KN m 方向顺时针 d 扬压力 U U1 20701 592 KN 方向铅直向上 力臂 b1 0 力矩 M1 0 U2 8358 2 KN 方向铅直向上 力臂 b2 9 10 m 力矩 M2 76059 64 KN m 方向顺时针 U3 2253 16 KN 方向铅直向上 力臂 b3 43 81 m 力矩 M3 98710 975 KN 方向铅直向上 U4 4506 322 KN 方向铅直向上 B4 45 64m 力矩 M4 205668 52 KN m 方向顺时针 1175791 184KN mM 96881 950 KNWU 64071 713 KNP 256 974 KN m2 y 2 W UW U B B 6y 1707 980 KN m2 2 W UW U B B 6y 所以满足应力要求 K 1 028 0 95 所以满足抗滑稳定要 P UWf 0 65 96881 950 64071 713 求 第五章 溢流坝 5 1 泄水建筑物 砼溢流坝 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 27 5 1 2 堰顶高程 已知设计洪水位为 239 0 m 时 对应的下泄流量为 4800m3 s 由于坝 基岩较好 取校核状况下的单宽流量 q 70m3 s m 校核时发电用水流量 Q0 180 m3 s 则通过溢流前缘的流量 Q 为 2 8 s0Q Q Q Q 过溢流前缘的泄流量 m3 s Q s 通过枢纽下泄的总流量 m3 s Q0 通过泄水孔 水电站发电 及其其它建筑物下泄的流量 m3 s 取 1 0 计算 Q 4800 1 0 180 4620 m3 s 故溢流前缘净宽 66 m 取 5 孔 每孔净宽 b 14 m 闸墩0 Q L q 4620 70 厚度取 d 2 0m 则溢流前缘总宽 L L0 n 1 d 70 2 5 80 m 计算堰上水头 校核状况 Q 下 2 9 3 2 0 2gH0Q mB 其中 淹没系数 取 1 0 计算 侧收缩系数 0 90 到 0 95 之间 取 0 90 计算 m 流量系数 设计水头下取 m 0 5 计算 B0 溢流前缘净宽 m 则 计算得 H0 10 34 m 3 2 Q 2gH0 B0 mq 03 21 0 0 90 0 52gH 所以堰顶高程为 239 0 10 34 228 66 m 239 00 228 66 闸门安全超 高 1 到 2 m 11 44 m 取闸门高为 12 00 m b 3 24 L L2 2 L L1 1 E E C A A D D Y X X O O 堰堰顶顶高高程程2 22 28 8 6 66 6 1 1 0 0 7 76 63 3 5 1 3 溢流坝实用剖面设计 设计堰上水头Hd 11 50 m a 本次设计溢流面采用 WES 曲线 已知 WES 曲线方程为 xn KHdn 1y Hd 定型设计水头 K n 与上游坝面坡度有关的系数和指数 查手册知 k 2 0 水利水电工程专业毕业设计 28 n 1 85 L1 x1 85 2H d 0 85 y 2 10 L2 2 11 1 0 763 yxb L3 2 12 1 0 763 yx 把 L1 定在原点 O 即从溢流坝顶开始作 WES 曲线 分别对曲线 L1 L2 关于 x 求导得 L1 y 0 063 1 85 x0 85 2 15 L2 y 1 0 763 2 16 由于两直线扎起 A 点相切 故有 0 063 1 85 x0 85 1 0 763 解得 x 17 24 y 12 22 AD 12 22 m CA 7 92 m 上游反弧段为三段圆弧 R1 0 5 Hd 0 5 11 50 5 75 m a 2 01 m R2 0 2 Hd 0 2 11 50 2 30 m b 0 282 Hd 3 24 m 考虑到倒悬部分不容易安装模板 施工也不方便 故把反弧段向下游平 移 如下图所示 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 29 1 1 0 0 1 1 9 98 8 6 64 4 堰堰顶顶高高程程2 22 28 8 6 66 6 1 1 0 0 7 76 63 3 下游反弧段设计 1 13 3 0 00 0 1 14 41 1 5 55 5 115 00 1 13 35 5 2 26 6 1 13 37 7 4 40 0 FEG H A o 1 1 0 0 7 76 63 3 2 17 2 2 2hcog q hTo co 其中 To 总有效水头 m h c o 临界水深 m 流速系数 试算如下 h c o 左 边 右 边 2 To 240 8 136 4 104 4 67 72 3 To 240 8 136 4 104 4 32 21 1 To 240 8 136 4 104 4 263 89 1 5 To 240 8 136 4 104 4 118 34 试算得 h c o 1 6 试算得 h c o 1 60 m 反弧段半径 R 6 10 h c o 9 6 16 m 取 R 16 m 校核情况下游尾水位为 136 4 m 从安全角度考虑 如果下游水淹 乌溪江水电站枢纽布置及调压室结构设计 30 没坝顶 水流的挑射将受到影响 故挑流坎坎顶应高于下游最高尾水位 1 2 m 取 1 m 则坎顶高程为 137 4 m 挑射角 一般取 150 300 为较好的挑 射水流 采用较大挑射角 本设计采用 300 作图后可知 反弧段与直线 相切点高程为 141 55 m 反弧段最低点高程为 135 26 m AB 12 72 m GF 20 72 m GE 20 25 m EF 0 47 m 故溢流坝坝段坝底宽度为 102 35 m 5 2 溢流坝稳定应力计算 5 2 1 设计洪水位 239 0 设计洪水位239 00 校核洪水位240 80 折坡点高程155 00 坝底高程115 00 P3 W2 W1 P2 P1 1 1 0 0 1 1 堰堰顶顶高高程程2 22 28 8 6 66 6 1 1 0 0 7 76 63 3 a 自重 自重 G G 147535 10 KN 方向铅直向下 力臂 b 14 55 m 水利水电工程专业毕业设计 31 力矩 M 2146664 81 KN m 方向逆时针 b 扬压力 U U1 17470 53 KN 方向铅直向上 力臂 b1 0 力矩 M1 0 U2 7993 60 KN 方向铅直向上 力臂 b2 9 72 m 力矩 M2 77697 79 KN m 方向顺时针 U3 1925 11 KN 方向铅直向上 力臂 b3 45 68 m 力矩 M3 87939 02 KN m 方向顺时针 U4 3850 23 KN 方向铅直向上 力臂 b4 47 51 m 力矩 M4 182924 43 KN m 方向顺时针 c 水平静水压力 P P1 11529 15 KN 方向水平向右 力臂 b1 56 83 m 力矩 M1 655201 59 KN m 方向顺时针 P2 63365 71 KN 方向水平向右 力臂 b2 37 89 m 力矩 M2 2400926 75 KN m 方向顺时针 P3 14850 38 KN 方向水平