TH水电站工程设计【含10张CAD图纸、说明书】
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含10张CAD图纸、说明书
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“TH”水电站工程设计目录1 综合说明51.1 绪言51.2 水文51.3 地质51.4 任务和规模61.5 工程布置及主要建筑物61.6 水力机械、电工、金属结构及采暖通风61.7 消防措施61.8 施工71.9 环境保护71.10 水利水电枢纽工程特性表72 水文气象122.1 流域概况122.2 气象122.3 水文基本资料122.4 径流122.5 洪水162.6 泥沙资料162.7 下游断面水力要素计算172.8 冰情183 工程地质183.1 概述183.2 水库区工程地质条件203.3 建筑物区的工程地质条件203.4 天然建筑材料和施工水源234 工程任务与规模244.1 地区社会经济概况244.2 综合利用要求255 工程布置及建筑物255.1 设计依据255.2 挡水建筑物265.3 泄水建筑物265.4 引水建筑物265.5 发电厂房及开关站276 水力机械、电工 金属结构及采暖通风276.1 水力机械276.2 附属机械设备286.3 采暖通风296.4 设备规格及数量汇总表297 消防297.1 消防设计依据297.2 消防设计原则307.3 消防设计内容307.4 消防设备表308 施工318.1 施工条件318.2 自然条件318.3 施工导流、截流328.4 导流建筑物设计338.5 主体工程施工339 工程环境保护设计349.1 环境保护影响349.2 工程施工时对环境保护方案35致 谢37参考文献38附件一 工程各个建筑物附图39附件二 工程计算书401 水文、水能计算401.1 径流调节计算401.2 下游断面水力要素计算471.3 水库特征水位选择481.4 水轮机额定水头和机型选择501.5 泥沙入库计算502 坝体计算512.1 主坝（混凝土重力坝计算）512.2 溢流坝段设计513 导流洞、泻洪洞、发电洞计算533.1 第一期导流:533.2 第二期导流533.3 导流、泄洪洞计算543.4 发电洞计算553.5 泻洪冲沙洞计算574 确定水电站主要特征水头585 水轮机主要参数计算585.1 转轮直径计算585.2 效率修正值的计算595.3 水轮机吸出高Hs计算616 附属设备选择616.1 调速器及油压装置的选择616.2 主配压阀直径选择626.3 油压装置的选择637 蜗壳尺寸计算647.1 蜗壳断面形式647.2 蜗壳进口阀门的选择668 尾水管计算669 发电机的形式选择6810 起重设备的选择6910.1 吊车形式的选择6910.2 主要工作参数的选择6911 主厂房主要尺寸的确定7011.1 主厂房的总长度7011.2 主厂房的总宽度7211.3 厂房各层高程的确定7312 吊车梁设计7512.1 吊车梁的设计原理以及混凝土标号，钢筋型号选取。7512.2 荷载及其组合计算7512.3 横向水平制动力计算7612.4 吊车梁弯矩计算7612.5 吊车梁剪力设计值计算7812.6 吊车梁承受扭矩计算7812.7 吊车梁正截面强度及斜截面抗剪扭强度计算7812.8 正截面强度计算7912.9 斜截面强度计算8012.10 抗扭钢筋计算8112.11 附加抗扭钢筋计算82 1 综合说明 1.1 绪言“TH”水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处,西距伊宁市51,附近有公路通往新源、尼勒克、伊宁市,交通较为方便。坝址以上控制流域面积8650,域内雨量较多,草木茂盛,是天山西部林木主要产区之一。该电站拟装机容量为50左右,年发电量近期为2.46远景为 3.42,保证出力13.3,工作出力42.3。电站拟设4回路110出线,两回送往伊宁市中心变电所,两回和上游梯级电站联络,近期担任系统调峰,工程等级属三级。主体建筑物均按三级建筑物设计。 伊宁县系城乡电网改造的重点县，根据伊宁县“十五”水电农村电气化规划的要求，近期全县用电量将达到2.46亿kwh，同时伊宁县靠近伊宁市，整个伊犁地区工农业等发展快，规模较大，地域辽阔，电力缺口较大，为缓解缺电局面，因此在伊宁兴建一座装机容量较大的电站是很有必要的。同时伊宁县目前小水电丰水低谷期电量富余，但丰水高峰期和枯水期供电不足，因此，兴建“TH”电站是非常必要的。1.2 水文“TH”水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处，坝址以上控制流域面积8650,域内雨量较多,草木茂盛,是天山西部林木主要产区之一。根据近三十年的水文资料记载，多年平均月流量120,多年平均径流量38.6108，实测最大洪峰流量830 。1.3 地质本区位于阿吾勒力山西缘的中高山地区阿吾勒力山为一圆形山体,山峰排列零乱与天上主脉相协调主峰位于温泉以南约7Km,海拔2046m,而哈什河大桥水面高程约810m,相对高差1100多米山顶多呈浑圆状,冲沟受构造控制多为东西向,西北及北东向,沟深底窄呈V形哈什河在阿吾勒力山玛札尔峡谷中,河床宽30m40m,河谷宽100-200m,呈V字形,河流从坡约为4%,河流出玛札尔峡谷即为伊犁盘地,为堆积平坦地势,河床渐为第四系物质,河流从坡变缓阿吾勒力山北侧为第三系及第四系组成的丘陵地带,南侧为巩乃撕河谷,与哈什河河沿谷间的最薄山体约17-18Km.1.4 任务和规模 该电站拟装机容量为50左右,年发电量近期为2.46远景为 3.42,保证出力13.3,工作出力42.3。电站拟设4回路110出线,两回送往伊宁市中心变电所,两回和上游梯级电站联络,近期担任系统调峰, “TH”电站的建立可以有效缓解伊犁地区的用电要求。1.5 工程布置及主要建筑物坝段位于玛札尔峡谷出口上游约11.5Km范围内,河流以北东流径坝质后拐向西而出峡谷坝段河床宽1516m，河流两岸坡角，基本对称，坝体座落在东图津河组第二大层第二小层角砾凝灰岩及其所夹绣镜体凝灰质砂岩上，岩性较均一。由于采用拱坝设计，工程量小，占地少，稳定性好。挡水建筑物为一座混凝土重力坝和一座粘土心墙的副坝。导流洞兼作泄水、冲沙洞，故要与引水发电洞的进口布置要相近，使发电洞的进口保证“门前清”。发电洞的进水口及导流泄洪冲砂洞的进水口均采用岸塔式布置，设有两道闸门，一为工作闸门，一为检修闸门，工作闸门后设有通气孔。发电站厂房设在发电洞的末端下游侧的岸边。其主要尺寸为：主厂房长62.64m（装配厂长14.37m） 宽17.9m。副厂房厂长62.64m 宽10m。1.6 水力机械、电工、金属结构及采暖通风水轮机采用初选的HL240-LJ-225，单机额定出力Nr12.5MW。单机额定流量38.4m3/s。特征水头如下：=42.7m =35.2m =37.6m安装场位于主厂房左侧，有公路直接与之相接。发电机层与安装场同高程，主要布置发电机、调速器及机旁盘。发电机下面为水轮机层，除布置水轮机外，还布置滤水器及管路等。上游侧蝶阀坑布置有四台直径为2.8的饼型立轴蝶阀。安装场下面为油泵室。其高程与水轮机层地面平齐。主厂房上游侧为电气副厂房，共分两层。上层为电器副厂房，下层是母线廊道。 水电站的通风是自然通风，采光为通过落地窗采光。1.7 消防措施以预防为主，消防结合，严格执行规范及有关政策；建筑结构材料、装饰材料采用非燃烧材料；建筑布置、交通道路组织、厂内交通满足防火要求；生产设备和备件采用符合国家行业规范防火要求的合格产品；所有消防及报警设备必须采用有公安消防部门生产许可证的合格产品，并按规程要求进行安装和检测；利用水利水电工程水源充足的特点，充分发挥消防优势。主厂房大门与公路相连接，在进厂大门外设有消防车回车场，主变压器和升压站均有消防车道直接到达。主、副厂房内消防分区、消防通道、消防疏散标志及防火门窗等的设计等均符合有关规范要求。枢纽建筑室内外均设有消防给水系统，在主变压器下设有事故集油池。主变压器与近区变压器留有防火间距，电站设有火灾自动报警系统和消防联动系统，系统在功能上相互独立，采用二总线制，同时，火灾自动报警系统与全厂计算机监控系统相连。1.8 施工“TH”水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处,西距伊宁市51,附近有公路通往新源、尼勒克、伊宁市,交通较为方便。工程布置特点和施工场地条件：本工程枢纽建筑物主要包括大坝、发电引水隧洞、导流、泄洪、冲沙洞和电站厂房等四部分.水库正常蓄水位857.9m,总库容为1400万m3。大坝为混凝土重力坝,坝轴线长度172m,坝顶高程84.75m,最大坝高48.00m, 在溢流堰中部设3个支墩，溢流堰堰顶高程为857.90米，有压引水隧洞长270m，主洞断面为圆型，洞径6m，导流、泄洪、冲沙洞断面为城门型8.8410.6m(宽高)。1.9 环境保护“TH”电站工程的兴建其有利影响是明显的、主要的。其中有利影响均发生在工程实施后，影响较深远。另外，工程实施也将不可避免对区域的自然环境、生态环境、社会环境将产生一定的不利影响，这种不利影响大部分发生在工程实施过程中，影响相对较轻。1.10 水利水电枢纽工程特性表“TH”水电站工程特性表一.水文序号及名称单位数量备注1.流域面积坝址以上86502.利用的水文系列年限年29197220003.多年平均年径流量38.161084.代表性流量多年平均月流量120实测最大洪峰流量830正常运用（设计）洪水标准P%2非常运用（校核）洪水标准P%0.2施工导流标准P%2一期导流流量377二期导流流量690截流流量1345.洪量设计最大洪量405校核最大洪量5006.泥沙序号及名称单位数量备注年平均悬移质输沙量万t165年平均含沙量0.404最大日平均输沙率31501998年8月10日年平均推移质输沙量万t33二 水库1.库水位校核洪水位m863.05设计洪水位m861.85正常蓄水位m857.90.90“TH”水电站工程特性表序号及名称单位数量备注死水位m852.50淤积高程m851.442.正常蓄水位时水库面积1.13.水库容积总库容（校核洪水位以下库容）1800正常蓄水位以下库容1700调节库容（正常水位至死水位）600死库容11004.调节特性日调节三 下泄流量及相应下游水位设计洪水位时最大泄量1066相应下游水位m820.15校核洪水位时最大泄量1492相应下游水位m821.00枯水期调节流量（P=95%）30.7四 工程效益指标1.发电效益装机容量MW50保证出力（P=95%）MW13.3多年平均发电量亿kw.h2.46年利用小时数h8320五 主要建筑物及设备1.挡水建筑物（坝）型式混凝土重力坝地基特性凝灰质沉积岩地震基本烈度（设防烈度）7顶部高程（坝）m864.75最大坝高m47.75顶部长度（坝）m172“TH”水电站工程特性表序号及名称单位数量备注2.泄水建筑物泄水洞形式城门洞形地基特性凝灰质沉积岩洞顶高程m845.50泄洪洞尺寸及孔数数 闸孔尺寸及孔数m8.849（宽高）单宽流量145消能方式挑流闸门型式、尺寸、数量m1142扇平板钢闸门启闭机型式、数量个1梁式设计泄洪流量1177校核泄洪流量11873.引水建筑物设计引用流量154.79进水口型式岸塔式地基特性凝灰质沉积岩底槛高程m838.50闸门型式尺寸及数量m63.42孔平板钢闸门启闭机型式、数量个2卷扬式拦污栅尺寸及数量m8.53.42个引水道型式圆形地基特性凝灰质沉积岩长度m270断面尺寸m6.56.5开挖断面衬砌型式钢衬混凝土设计水头m24.3内径m64.厂房型式岸边式地上厂房“TH”水电站工程特性表序号及名称单位数量备注地基特性凝灰质沉积岩主厂房尺寸（长宽高）m62.6427.932.18水轮机安装高程m817.185.开关站、变电站型式露天式地基特性凝灰质沉积岩面积4006.主要机电设备水轮机台数台4型号HL240-LJ-225额定出力MW12.5额定转速r/min187.5吸出高度m0.77最大工作水头m42.7最小工作水头m35.2额定水头m37.6额定流量38.4发电机台数台4型号SF12-32/550额定容量Mw1.5额定电压Kv10.5进水阀尺寸m2.8起重机规格100t/20t Lk=167.输电线电压Kv110回路线回路4输电目的地伊犁输电距离Km512 水文气象2.1 流域概况“TH”水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处, 坝址以上控制流域面积8650,域内雨量较多,草木茂盛,是天山西部林木主要产区之一。根据近三十年的水文资料记载，多年平均月流量120,多年平均径流量38.6108，实测最大洪峰流量830 。枢纽工程区域河段呈形,坝址河谷呈V形,山坡陡峻,岩石多裸露,为中石炭统东图河津组海退时期火山喷发岩。2.2 气象“TH”水电站附近有若干气象站，其中距离“TH”水电站最近的是伊犁气象台。根据伊犁气象台多年的气象资料显示如下：1.资料年限29年(1972 2000)2.多年平均气温8.43.历年最高气温37.9(1995年8月13日)4.历年最底气温-40.4(1989年1月29 日)5.多年平均降雨量257.2mm6.最大一日降水42.6mm(1986年2月14日)7.历年平均蒸发量1709mm8.最大冻土深度62mm(1977年2月10日)9.最大积雪深度89cm(1989年2月4日)10.历年平均风速2.2m/s,历年最大风速40m/s。相应风向WSW(1985年9月21日)历年最多风向SE。2.3 水文基本资料距离“TH”水电站最近的水文站是哈什河出山口“TH”水文站。根据近三十年的水文资料记载，多年平均月流量120,多年平均径流量38.6108，实测最大洪峰流量830 。2.4 径流根据哈什河出山口“TH”水文站实测水文资料统计,多年月平均流量120多年平均径流量38.16。近30年月平均流量统计见表2-1.85表2-1 “TH”水电站月平均流量统计表（）年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年均流量m3/s径流量（104m3）1970年42.840.639.954.2227.0297.0264.0239.0107.062.947.341.51223864841971年35.535.334.483.6237.0311.0392.0251.0108.063.546.436.51364320461972年28.829.943.347.4125.0312.0201.0193.092.662.949.337.51023223821973年32.232.634.5113.0160.0288.0382.0305.0157.095.963.650.71434529961974年41.938.638.1137.0180.0323.0397.0314.0.192.089.361.849.51554916041975年45.543.341.082.3225.0364.0412.0226.0122.071.854.846.91454580891976年45.040.843.379.4141.0189.0207.0210.0130.077.856.748.31063347121977年43.439.338.758.0183.0192.0206.0211.0109.055.143.339.01013216811978年37.234.631.940.0119.0286.0232.0191.084.363.855.643.81023216541979年37.738.549.997.0196.0358.0371.0283.0125.080.461.746.01454606241980年41.938.440.054.6117.0161.0233.0185.085.461.051.540.6922931011981年36.235.845.9102.0180.0448.0326.0285.0140.076.059.651.51494709581982年45.145.745.9103.0210.0231.0201.0180.089.072.951.443.91103479711983年37.533.541.878.7171.0227.0236.0156.074.056.046.942.91003172021984年37.236.257.6124.0272.0475.0402.0275.0129.090.264.448.81685309491985年41.240.045.897.9217.0259.0359.0261.0129.073.956.146.71364299491986年39.745.445.0113.0191.0271.0322.0222.0103.067.751.943.81263995431987年36.235.241.172.1189.0232.0271.0216.0107.071.758.248.31153640631988年52.848.253.6106.0188.0379.0449.0205.0118.069.952.239.61474648361989年29.629.645.7103.0144.0143.0214.0174.067.451.043.334.7902852311990年41.744.540.356.895.1259.0239.0197.0104.078.556.849.61053328231991年42.941.639.5116.0230.0242.0280.0167.096.777.056.944.71203786641992年45.340.056.1110.0120.0300.0194.0177.0117.065.450.142.81103469101993年39.139.639.561.1136.0266.0278.0181.077.157.046.442.21053333621994年35.737.434.2100.0161.0302.0272.0222.099.089.474.960.11243925201995年46.642.54.5143.0347.0301.0282.0211.0114.070.755.444.71424498371996年39.834.850.083.2239.0302.0373.0256.0173.094.069.050.71474662831997年43.636.541.388.9204.0189.0250.0189.092.566.454.041.21083426151998年31.530.830.137.9105.0227.0258.0198.091.255.246.235.1963026701999年25.527.738.963.6167.0246.0237.0187.093.159.848.332.81023239452000年32.432.947.9116.0162.0238.0225.0195.089.458.046.137.41073377802001年32.830.136.273.8192.0199.0228.0187.069.051.041.537.3983113432002年31.629.631.471.7173.0287.0374.0210.093.569.753.848.41233895762.5 洪水 根据哈什河“TH”水文站的历年观测资料,水文站1、3、5、7日洪量频率计算成果见表2-2：表2-2 哈什河“TH”水文站1,3,5,7日洪量频率计算成果表时数(天)WCvCsCs/CvP%=0.1P%=0.2P%=0.5P%=1P%=2P%=5P%=10P%=201440.280.802.86969285807467615431170.280.802.8625624322621219817816214351810.280.853.0428936934432430227324322172400.2750.833.005265004654364053653302942.5.1 设计洪水位“TH”水电站的水库洪水调节能力有限,采用调节库容与防洪库容完全不结合方式。防洪库容校核洪量的1/22/3取1/2。正常运用设计情况下，（50年一遇）P=0.02100%=2%则设计防洪库容=。反查设计洪水位为：861.85m2.5.2 校核洪水位校核防洪库容可按500年一遇计算，（500年一遇）P=0.002100%=0.2%则校核防洪库容=。反查校核洪水位为：863.05m。拟建水电站下游尾水位-流量关系曲线由电站布置确定。1.设计洪水位时最大下泄流量10662.校核洪水位时最大下泄流量14923.枯水期调节流量(P=95%),下泄33.82.6 泥沙资料根据“TH”水文站的泥沙实测资料数据如下：1.年平均含沙量为0.404Kg/2.年平均输沙率52.2 Kg/,年输沙量165t(悬移质)3.最大日平均输沙率3150 Kg/ (1999年8月10日)4.48月输沙量约占全年94.8%根据“TH”水文站的泥沙资料进行泥沙入库计算。泥沙入库计算按公式：=其中多年平均悬移质年输沙量t。多年平均悬移质输沙量t。推移质输沙量与悬移质输沙量比值。（取0.2）泥沙容重，1.4-1.9（取1.9）=1650.2=33t。本枢纽工程为三等，设水库使用50年则：。反查淤积高程为：851.44m。2.7 下游断面水力要素计算根据初选的厂房下游河道尾水断面的几何参数绘制渠道断面参数表2-3。表2-3 QH曲线计算水位（）面积A（）湿周（）水力半径R（）谢才系数Q1.03641.50.8724.4251.782.080461.7427.41182.863.0128.550.52.5429.19378.454.0181553.2930.47632.685.023659.53.9731.42934.146.0293.5644.5932.191279.647.0253.568.55.1632.831667.31其中，i=4/1000，n=0.04。根据上表绘出水位流量关系曲线图：2.8 冰情根据(19921995)四年的冰情资料统计冰情如下：1.设计冰流量1000/a2.年最大流冰量1670/a3. 最大冰流量为9.1 (1986年11月20日)4.平均冰速1.261.92m/s3 工程地质3.1 概述3.1.1 地貌本区位于阿吾勒力山西缘的中高山地区阿吾勒力山为一圆形山体,山峰排列零乱与天上主脉相协调主峰位于温泉以南约7Km,海拔2046m,而哈什河大桥水面高程约810m,相对高差1100多米山顶多呈浑圆状,冲沟受构造控制多为东西向,西北及北东向,沟深底窄呈V形哈什河在阿吾勒力山玛札尔峡谷中,河床宽30m40m,河谷宽100-200m,呈V字形,河流从坡约为4%,河流出玛札尔峡谷即为伊犁盘地,为堆积平坦地势,河床渐为第四系物质,河流从坡变缓阿吾勒力山北侧为第三系及第四系组成的丘陵地带,南侧为巩乃撕河谷,与哈什河河沿谷间的最薄山体约17-18Km.3.1.2 地层岩性本区分布的地层为中石灰统东图津河组.上二选统晓山萨依组,第三系红色岩及第四系沉积物等.中石灰统东图津河组()组成阿吾勒力山的主体,为一套海退时期的火山喷发岩,火山碎屑及浅海相的沉积岩,可分为三大及即若干小层. 第一大层()以熔岩,凝灰岩为主,又可分为四个小层.第二大层()以凝灰岩为主,上部出现小量凝灰质沉积岩,又可分为五个小层.第三大层()主要为沉积岩,又可分为六个小层.上二迭统小山萨依组(),分布在哈什河大桥以南的阿吾拉勒山西南山边缘与中石炭统东图津河组断层接触,为一套复埋式的陆相沉积物岩性,以真岩,灰质岩为主,中夹钙质较结的砂岩,砂跞岩,底部夹薄层灰岩.第二系上新统():下部为红色泥岩,上部为黄色砂岩质泥岩,第四系沉积物主要为冲积砂砾石,黄土状壤土少.侵入岩,多一岩墙方式侵入.3.1.3 构造褶皱:本区处于天山东西褶皱带喀什背斜的西南缘.喀什背斜为一椭圆形背斜,轴向东西.岩层走响呈弧性弯曲,均向外倾,倾角一般,最陡可达,背斜部为中石岩统东图津河组第一大层组成,两翼分布的岩层依次为东图津河第二大层以及上二迭统晓山萨依组组成.断裂:主要断裂位于鞍部北侧.产状走向,倾向NE,倾角,向西变缓为.该断层为三个以上的断层面组成.断层面较光滑,倾向西倾角的擦痕.为一先压后扭断层.与鞍部低洼处南侧,走向倾向SW,倾角,断层带有非常破碎为扭性断层.为鞍部低洼处北侧,走向.倾向NE,断层泥厚0.31.4m,为扭性断层.位于亚玛渡至哈什河干渠分水闸一线走向NEN,河流于此发生突变由近东西向专为南南西向,断层为第四系冲积物覆盖,在断层两侧有一层厚约10m的跞层,按产状推算错开约500600m推测该处为一较大断层,但无现代活动性.位于阿吾拉勒山南,西南边缘,走向EW渐变为NW,倾向NE,倾角,断层破裂带风化严重.分布于导流洞出口下游150m,走向,直立状态,扭性水平断距约40m.3.1.4 构造稳定性:本区位于天山东西向复杂褶皱带喀什北斜南翼的西缘,断裂并不发育,除F以外断裂均较小,特别是未发现北斜轴部存在对筑坝危害较大的张性断裂,因此对建坝无大的忧虑.3.2 水库区工程地质条件水库处于玛札尔峡谷下半段约7.5Km,宽约200m,两岸均匀为10001500m高的山岭,整个库盘均匀为基岩组成,第四系松散沉积物很薄且被基岩封闭,基岩岩性比较坚硬段裂较小,未曾发现横穿河谷及河间地的大型张性段裂,未能构成向邻谷参漏的通道,哈什河与巩乃斯河之间的地块有较高的地下水分水岭,水库没有向巩乃斯河谷参漏的可能性.水库大致位于喀什北斜的轴部附近,岩层倾角小,并且未发现平行于河床的大段裂,岩体稳定性较好.发现较大的崩塌体及滑动体,库岸稳定性较好.水库淹没损失很小.3.3 建筑物区的工程地质条件3.3.1 坝区工程地质条件3.3.1.1 地形、地貌: 坝段位于玛札尔峡谷出口上游约11.5Km范围内,河流以北动流径坝质后拐向西而出峡谷坝段河床宽1540m水面高程820m,水深56m水力坡度4/1000,最大流速4.36m/s,最小流速0.66m/s,河床两岸均为岩石组成.坝石岸山顶高程1085m,左侧圆宝山顶高程968.6m, 河右岸山破与岩层倾向一致, 河左岸山破与岩层倾向相反,870m高程以下地形基本对称,地形坡度,870m以上左岸地形坡度为,有时出现小量塌体.3.3.1.2 地层、岩性: 坝段分布的地层有: (a)东图津河组第二小层,岩性可分为底部凝质砂岩,砂砾岩夹少量砾凝灰岩,胶结程度中等,层面附近岩性比较破碎,有2030cm宽的劈理带,层面未见夹泥层,岩层厚度估计在5060m以上.中部为角砾凝灰岩与角砾凝灰岩互层. (b)东图津河组第三小层,分布在-剖面以上的河床及左右岸及圆宝山东,巨厚层状,流纹结构,厚度约50m. (c)东图津河组第二大层第四小层,分布于圆宝山中部,厚度约60m. (d)东图津河组第二大层第五小层后7080. (e)第四系上更新统冲积物,分布于5级台地上,厚度3m左右. (f)第四系全,新统冲积物分布于河床中,厚度24m,(g) 第四系坡积物, 厚度56m. 坝段内还分布有5条岩墙.3.3.1.3 构造:(a)褶皱:坝段位于喀什弯状北斜西南缘斜构造地段,岩层产状走向,倾向SW,倾角,即倾向上游偏走岸.(b)断裂:坝段的断裂规模约不大.有:产状SN,倾向东,张性断裂,断面平正。无充填物。:产状,SE,张性,断面平直.: 产状,NE 则）代入1-9公式：=经计算大坝超高为1.7m则坝顶高程为2.2 溢流坝段设计2.2.1 溢流堰泻洪流量计算 溢流堰采用WES实用堰。溢流坝段长度与下游原河道宽度相当取B=16m。堰顶高程与正常蓄水位相同即857.86m则溢流堰高为857.86-820.00=37.86m。堰上水头为863.05-857.86=5.15m。即5.15m。=0.755.15=3.86 m.,查水力学P249可得流量系数值=0.513，则本溢流堰的泻洪流量为：。2.2.2 溢流堰各尺寸计算根据水力学P248公式：求得x=5.5 y=3.72可得溢流堰顶原点坐标。原点右侧由曲线构成见表2-1，根据方程列表可绘此曲线见附图7。表2-1x0.511.522.5y0.040.160.340.570.86x33.544.55y1.211.612.062.563.12根据水力学P248原点右侧由三段圆弧组成，其半径分别为0.04Hd、0.20Hd、0.50Hd，到y轴距离依次为0.282Hd、0.276Hd、0.175Hd。本堰上游面坡角采用折线型其比为3.5：1，见附图7。下游反弧段半径R=（4-10）hh= (0.3-0.5) 堰上水头h=0.45.15=2.06代入R中得R=10.3取10m。下游挑角采用45度，角顶高程为下游最大水位(824m)+安全超高（取1m）=825m.圆弧底到角顶距离为见附录溢流堰CAD图3 导流洞、泻洪洞、发电洞计算 导流洞是在修建水工建筑物时，为了保证建筑物在干地上施工而修建的将河水经导流洞引至下游的建筑物，本设计导流洞前期导流待大坝建成后，在导流洞上方开一泄洪、冲沙洞，并设置一“龙抬头”与下游导流洞相接。3.1 第一期导流:导流流量=377.无压随洞洞身的断面形式尺寸.水工建筑物P171.本设计采用无压圆拱直墙式,该形式适用于地质条件较好,钻直山岩压力较小 而无侧向山岩压力的情况断面的高宽比一般为11.6.=(11.6).（取H=1.2B）根据水力学P270公式：.计算m(0.3-0.32)取0.31 =0.9代入B=8.84m代入H=1.2B中H=10.6m取12m。3.2 第二期导流 导流流量=690.利用公式：计算其中 B=8.84m =12m 平板闸门水流收缩系数，查表得=0.81流速系数取0.97将以上数据代入公式：得H=13.07m.则围堰堰顶高程=13.07+1（超高）=14.07m,其高程为820.00+14.07=834.07m3.3 导流、泄洪洞计算导流洞进口段洞底高程与河底高程齐平为820.00m.洞高12m其洞顶高程为832.00m,宽度B=8.84m根据地形图绘出导流、泄洪洞的地面线列表3-1如下：表3-1高程m820825830835840845850855860距离m02981210181412886587087086586085585084584014108101012142822835830825820815168610283.3.1 导流洞进口段由一椭圆弧组成，其公式为：其中椭圆长半轴椭圆短半轴为。即为3.3.2 导流洞洞身段导流洞洞身段由抛物线、直线、和圆弧共同组成。抛物线方程为：其中H孔口底板x轴以上作用水头H=13.07m。 M系数（1.2-1.45）取1.34将数据代入公式得列表绘制曲线点列表3-2：表3-2y12345678910x8.3711.8314.4916.7318.7120.4922.1423.6625.124.46直线段坡比一般取1：3。圆弧段半径R取7.5-10倍洞径。取8倍，洞径取10m.则R=80m。3.3.3 导流洞出口段导流洞出口段坡比采用1：150，出口消力措施采用挑流消能，挑角为30度，挑距50米。河床中修消力池消能，具体尺寸见附录导流洞图3.4 发电洞计算由于水电站引水管经济流速为。发电最大流量当洞径为：当洞径为：则发电洞洞径取6m。淹没深度淹没深度其中C经验系数0.55-0.73（取0.6）V闸孔断面流速m/s.()D闸孔高度m.(6m)将以上数据代入式中得淹没深度根据地形图绘出发电洞的地面线列表3-3如下：表3-3高程m825840845850855860865870875距离m4020121214888108808858908958958908808758654101240321010323686085585084584083583082582018121289661022815403.4.1 发电洞进口段由一椭圆弧组成，其公式为：其中椭圆长半轴椭圆短半轴为。即为3.4.2 发电洞洞身段发电洞洞身段由抛物线、直线、和圆弧共同组成。抛物线方程为其中H孔口底板x轴以上作用水头即：M系数（1.2-1.45）取1.3将数据代入公式得列表绘制曲线列表3-4如下：表3-4y12345678910x11.316.019.622.625.227.629.931.933.935.7直线段坡比一般取1：1.5-1：3。取1：2圆弧段半径R取7.5-10倍洞径。取10倍，洞径为6m.则R=60m。3.4.3 发电洞出口段发电洞出口段与水轮机蜗壳渐变相接，渐变段长48m。3.5 泻洪冲沙洞计算泻洪洞底板高程一般比引水发电洞底板高程低2m左右，本设计取2m所以泻洪洞底板高程为：又由其中B泻洪洞宽8.84m泻洪洞高取9m校核洪水位-泻洪洞底板高程即：平板闸门水流收缩系数=0.81流速系数取0.97将以上数据代入公式得：则根据平衡原理由于所以本泻洪洞的泻洪能力符合要求。3.5.1 泻洪洞进口段泻洪洞进口段即“龙抬头”部分由一椭圆弧组成，其公式为：其中椭圆长半轴椭圆短半轴为。即为3.5.2 泻洪洞洞身段泻洪洞洞身段由抛物线、直线、和圆弧共同组成。抛物线方程为其中H孔口底板x轴以上作用水头即：M系数（1.2-1.45）取1.3将数据代入公式得列表绘制曲线列表3-5如下：表3-5y12345678910x11.716.620.323.526.228.831.033.235.237.12直线段坡比一般取1：1.5-1：3。取1：2圆弧段半径R取7.5-10倍洞径。取10倍，洞径为9m.则R=90m。泻洪洞洞身与倒流洞渐变相接后将导流洞堵死！3 泻洪洞出口段泻洪洞出口段即前导流洞出口。各个尺寸见附录图。4 确定水电站主要特征水头本水电站最大发电流量为154.79m3/s，最大出力50000KW，发电平均水头36.02m。= - =857.86m -815.87m =42.00m= - =852.50m-818.99m=33.51mHa=37.755m。Hr取38m由水利机械附表一查混流式水轮机模型转论主要参数，初选水轮机型号为HL240-LJ-225。=1240L/s=1.24m3/s。水轮机在最优工况时效率=92%。单机额定出力Nr=50000/495%=11875KW。5 水轮机主要参数计算5.1 转轮直径计算由公式:其中=1.24m3/s限制工况下单位流量。=92%水轮机模型在限制工况时的效率=90.4%由此初步假定该机在该工况下的效率为92%。Nr=11875KW。单机额定出力Hr=38m设计水头。将其代入上式得：选用与之接近而偏大的标准直径=2.25m5.2 效率修正值的计算由水力机械附表1查得水轮机模型在最优工况下的=92.0%，模型转轮直径=0.46m，则原型水轮机的最高效率可依公式计算，即。考虑到制造工艺水平的情况取; 由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的形式与模型基本相似，故认为 ，故效率修正值为：由此求得水轮机在限制工况下的效率为：（与原来假设的数值相同）5.2.1 转速计算式中由水力机械附表1查得模型在最优工况下的，同时由于所以可忽略不计，则以代入上式得：r/min选用与之接近的标准同步转速。5.2.2 工作范围验算在选定的=2.25m、的情况下，水轮机的和各种特征水头下相应的 值分别为：则水轮机的最大引用流量为：对值：在设计水头时在最大水头时 在最小水头时在HL240型水轮机的模型综合特性曲线图（水力机械书图3-7）上，分别画出水轮机相似工作范围基本包括了特性曲线的高效率区，所以对所选定的直径还是比较满意的。由以上计算的水轮机参数选择HL240-LJ-225台数是4台。表示混流式水轮机,转论型号为240,立轴,金属蜗壳,转轮直径为225cm.定额出力=12.5Kw最大水头=42.7m 最小水头=35.2m 设计水头=37.6m单位流量=1.233 保证流量Q=38.4转速n=187.5rPm 单位转速=68.8rPm5.3 水轮机吸出高Hs计算由水轮机的设计工况（）在图3-7上可查得相应的汽蚀系数则可求得水轮机的吸出高为： 水轮机安装处海拔高程，在初步设计时采用下游平均水位查表得：816.51m。6 附属设备选择6.1 调速器及油压装置的选择水轮机调速系统的基本任务是：使水轮发电机组稳定地以额定转速运行，在机组负荷变化工其他外扰作用下，保证机组的转速变化不超过一定的范围，并能迅速地稳定于新的工况，从而保证发电机输出的交流电频率满足用电设备的要求。水轮机调节是通过调速系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。调速系统的主要设备有：调速器、油压装置和漏油装置。6.1.1 接力器的选择对大型调速器通常采用两个接力器来操作导水机构，当油压装置的额定油压为2.5Mpa时，每个接力器直径ds可按下列公式计算：导叶高度0.82m。 转轮标称直径2.25m。 水轮机的最大水头42m。式中计算系数,查表6-1。表6-1 计算系数导叶数162432标准正曲率导叶0.0310.0340.0290.032标准对称导叶0.0290.0320.0270.0300.0270.030将以上数据带入得：根据所计算的ds查标准接力器系列表6-2选相邻且偏大的直径ds=300mm。 接力器直径(mm)200225250275300325350375400450500550600650700750800850900表6-2 标准接力器系列6.1.2 接力器的大行程计算=（1.41.8）。水轮机导叶最大开度，mm。查水轮机参数表=0.224m=224mm1.41.8系数,转轮直径5m时用式中较小系数.取1.6。把Smax单位转化成米。6.1.3 接力器的容积计算.将接力器最大行程带入两个接力器的总容积=中得接力器总容积：=（m2）.6.2 主配压阀直径选择主配压阀的直径与通向接力器的油管直径是相等的，主配压阀油的流量为：导叶全开到全关直线关闭时间。假设为4s。则m3/s主配压阀直径为：d(m)Vm管内油压流速m/s.当额定油压为2.5MP时Vm=（4-5）m/s为短管且工作油压较高时取较大值。则Vm取5m/s。代入上式主配压阀直径为：由计算的主配压阀直径查水电站机电手册P267选择之相邻而偏大的DT-100电气液压型调速器。6.3 油压装置的选择6.3.1 油压装置的组成油压装置是向水轮发电机制调速系统供给压力油的能源设备，是调速系统的重要组成部分。同时也可作为进水阀、调压阀以及液压操作元件的压力油源。油压装置有分离式和组合式两种。分离式油压装置的压力油罐与回油箱分开；组合式油压装置的压力油罐装在回油箱上面的框架上。前者容量范围较大，适用于大中型水轮机。后者结构紧凑，但容量较小，仅适用于中小型水轮机。本电站采用组合式油压装置。油压装置的主要部件有：（1）压力油罐：其中油占总容积的30-40%，其余70-60%为压缩空气。（2）回油箱：其容积约为压力油罐容积的1.2-1.4倍。（3）油泵：一般均为螺旋油泵，有立式和卧式两种。（4）油泵附件：包括安全阀、逆止阀和节流阀等。（5）压力油罐的附件：包括压力表、油位信号及自动补气装置、压力信号器、空气阀等。6.3.2 油压装置的选择计算油压装置的选择计算主要是确定油压装置的台数和容量（工作能力）。为了满足机组调节和安全运行的要求，通常每台水轮机装设一台油压装置。油压装置的工作能力是以压力油箱的总容积和额定油压为表征的。压力油箱的总容积可按下列经验公式估算： 取20取查水利机械P121油压装置系型谱表，本水电站可选型查水电站机电设计手册可知其基本尺寸如表6-3所示： 表6-3 油压装置基本尺寸表单位（mm）油压装置型号回油箱长度回油箱宽度回油箱高压力油罐高压力油罐外径190019168902364930其形式见图6-1图6-1 油压装置简图（单位：mm）7 蜗壳尺寸计算混流式水轮机主要由以下几部分组成：（1）埋入部分：包括蜗壳、座环、尾水管等；（2）导水机构：包括顶盖、底环、导叶和导叶操作机构等；（3）转动部分：包括转轮、主轴等；（4）导轴承、密封装置及其他附属装置。7.1 蜗壳断面形式本电站最大工作水头超过40m故采用金属蜗壳，蜗壳顶角点和底角点的变化形式有直线和抛物线两种。直线变化结构简单，水力损失大；抛物线变化结构复杂，水力损失小。为了改善蜗壳的受力条件使水力损失最小，故选用抛物线变化规律的圆形断面。工厂对圆形金属蜗壳包角通常采用。则：蜗壳进口多面流量：水轮机最大引用流量。蜗壳进口平均流速：由水轮机设计水头Hr查水利机械P99表4-30（a）得蜗壳进口平均流速。蜗壳进口断面面积：断面半径：由水利机械附表5查得金属蜗壳座环尺寸，水头在70米以下其座环外径=3.85m,= m当时 当时 当时 当时 当时 当时 当时 当时 其形式入图7-1所示： 图7-1蜗壳尺寸简图（单位：mm）7.2 蜗壳进口阀门的选择由以上蜗壳进口断面半径1.4m 则其直径为2.8m。查水电站机电设计手册P188选饼型蝴蝶阀门DF280-80型号。它由两个直径500775套筒式接力器组成。其阀门重16000Kg,操作机构重5500Kg。查水电站机电设计手册P192得蝴蝶阀门尺寸为：外径3110mm,阀门宽1200mm。8 尾水管计算根据本电站的总装机容量(5万kW)为大中型水电站，为了减少尾水管的开挖深度，采用标准弯肘型尾水管。弯肘形尾水管是由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成。其大致形状如图所示：使用推荐尾水管尺寸表查水利机械P104表4-17得到本电站尾水管尺寸参数。表4-17 尾水管标准型式与实际计算表参数标准1.02.64.52.721.351.350.6751.821.22实际2.255.8510.146.123.043.041.524.092.75表4-17中“标准”是指当转轮直径为1m而言的，当直径不为1m时可乘以直径数即得所需尺寸。上表中的“实际”即转换后本电站所用尾水管尺寸。尾水管肘管是一90度变断面，起出口为矩形断面水流由于在肘管中由于转弯受到离心力的作用，使得压力和流速分布很不均匀，因而在肘管中产生了很大的水力损失。影响这种损失最主要的因素是，转弯的曲率半径和肘管的断面变化率。曲率半径越小则产生的离心力越大，一般推荐使用合理半径R=（0.6-1.0）D4,外壁R6用上限内壁R7用下限，为了减小水流在转弯处的脱流及涡流损失，因此将肘管出口作成收缩断面。并使断面的高度缩小宽度增大，高宽比约为0.25，肘管进、出口面积比约在1.3左右。所以外壁R6半径为：R6=1.0D4=1.03.04=3.04m。内壁R7半径为：R7=0.6D4=0.63.04=1.824m。具体见图8-1图8-1 混流式水轮机尾水管简图 9 发电机的形式选择本设计为大中型电站,故选用大中型机组,根据前面所选HL240-LJ-225型水轮机选用与之配套的发电机SF 12-32/550（新型），TS 550/80-32（旧型）其主要参数如表9-1所示：表9-1 发电机主要参数表型式飞轮力矩t.m2功率因素额定功率额定电压U（v）悬式11600.8800010500重量t最大运输部件转速（r/min）定子机座高度额定容量KVA转子定子总重长宽高额定飞逸(mm)Nf(KW)Sf(kVA)90.447.12006.53.82.7187.543018401200015000上机架高推力轴承高励磁机高副励磁机高永磁机转速继电器126592018751195450定子铁芯主要尺寸定子支撑面到下机架支撑面距离下机架支撑面到法兰底面距离转子磁轭轴向高度定子水平中心线至法兰底面距离外径内径长度55049580615104513702490法兰盘底面到发电机顶距离定子支撑面到发电机层地板距离下机架最大跨度水轮机基坑直径推力轴承装置外径70902230370033802020下机架高发电机主轴高机座外径转子外径风罩内径6155300646049308800发电机具体尺寸如图9-1所示：图9-1 发电机外表尺寸示意图（单位：mm）10 起重设备的选择水电站起重设备一般采用桥式起重机或门式起重机。桥式起重机有单小车和双小车两种。双小车桥式起重机与单小车起重机不同之处是在桥架上设有两台可以单独或联合运行的小车，每台小车只有一个起重吊钩，藉手动变速作主钩或副钩使用，当吊运最重件（如发电机转子）时，两台小车借助平衡梁联合起吊。10.1 吊车形式的选择本电站最重吊运部件的重量为发电机转子90.4吨，且机组台数不超过4台，故可选用一台单小车桥式起重机。10.2 主要工作参数的选择10.2.1 起重量查表小型水电站机电设计手册P439，额定起重量为100吨。10.2.2 跨度起重机大车轨道中心线之间的垂直距离（或起重机大车两端车轮中心线之间的垂直距离）称为跨度，以米表示。根据厂房宽度起重机跨度定为16米。10.2.3 起升高度起重机每台小车只有一套起重机构，其吊钩的下极限位置应保证发电机转子或水轮机转轮从机坑吊出，同时还应满足吊运进水阀及水轮机埋设部件及安装的要求。10.2.4 吊钩主厂房每台单小车桥式起重机一般都设置主、副钩各一个。主钩一般应满足起吊额定。10.2.5 其它主要尺寸如表10-1所示：表10-1 吊车其它主要参数表起重量跨度起升高度起升速度运行速度主钩副钩主钩副钩主钩副钩小车大车100201620225.089.837.278.5起重量极限尺寸大车最大轮压重量吊钩至轨面距离吊钩至轨道中心距离小车重起重机总重主钩副钩主钩副钩主钩副钩10020900轨上36423701840846336433.224.561.1小车轨距（mm）小车轮距（mm）大车轮距（mm）大梁底面到轨道面距离（mm）起重机最大宽度（mm）轨道中心到起重机外端距离（mm）轨面到起重机顶距离（mm）轨面到缓冲器距离（mm）车轮中心到缓冲器外端距离（mm）440028406200轨上1086783503537120099011 主厂房主要尺寸的确定11.1 主厂房的总长度主厂房的总长度包括机组段的长度（机组中心间距），端机组段的长度和安装场的长度，并考虑必要的水工结构分缝要求的尺寸11.1.1 机组段长度的确定机组段长度L1就是机组中心之间的距离，它是由蜗壳层、尾水管层、发电机风罩在X轴上的尺寸决定的，取其中的最大值。同时还应考虑机组附属设备及主要通道、吊物孔的布置及其的需尺寸。机组段长度可按下式计算：式中 机组段方向的最大长度 机组段方向的最大长度11.1.1.1 蜗壳层尺寸计算由小型水电站机电手册查得4.77 3.58、蜗壳外部混凝土保护层厚度，初步设计时取1.2m-1.5m （取1.5m）将其带入上式得： =4.77+1.5=6.27m=3.58+1.5=5.08m=6.27+5.08=11.35m11.1.1.2 尾水管层尺寸计算=5.06+5.06=10.12mB尾水管宽度6.12m尾水管混凝土厚度，可取1.5m-2.0m (取2m)11.1.1.3 发电机层尺寸计算发电机风罩内径8.8m发电机风罩壁厚。取0.3m-0.4m。(取0.4m)b两台机组之间风罩外壁净距，一般取1.5m-2.0m。（取2.0m）=则机组段取发电机层的尺寸作为机组段长度11.6米。11.1.2 端机组段长度的确定11.1.3 装配厂尺寸计算装配厂宽度与主机室相等，长度为1-1.5倍的机组段长度。混流式水轮机取偏小值即：装配厂长11.6m-17.4m。 取14m厂房两边墙取三七墙则墙厚20.37=0.74m则厂房的总长度为：11.2 主厂房的总宽度以机组中心线为界，厂房宽度可分为上游侧宽度和下游侧宽度两部分。B=+=式中A风罩外壁到上游墙内侧（或拄边）的净距，由上游侧电器设备和附属设备的布置及通道尺寸决定。发电机风罩壁厚，一般取0.3-0.4m （取0.4m）发电机风罩内径。（8.8m）。主厂房下游侧，除满足宽度要求外还须满足蜗壳在-y方向的尺寸和蜗壳外混凝土厚度的要求，如果下游侧还须布置附属设备、电器设备或下游侧做吊运通道，尚须满足上诉要求。最后决定长房总宽度时，要满足起重机标准跨度的要求。（前已诉，本电站起重机跨度16m）。本电站侧无附属设备、电器设备，只满足交通要求。考虑上诉要求下游侧=7000mm。则电站主厂房净宽：B=+=7000+9000=16000mm。上游侧墙为二四墙即240mm厚，柱边到墙外缘距离为900mm。下游侧墙为三七墙即370mm厚，柱边到墙外缘距离为1000mm。则电站主厂房总宽为：16000+900+1000=17900mm。副厂房宽度取10000mm11.3 厂房各层高程的确定厂房各层的高程，主要有尾水管底板高程、水轮机安装高程、水轮机层地面高程、发电机层地面高程、吊车轨道顶的高程、厂房顶的高程等11.3.1 水轮机的安装高程=+水电站厂房建成后下游设计最低水位（m）下游水位m。当有三台或四台机组时取一台机组流量相应的尾水位。（816m） 导叶高度,m. =820mm=0.82m.吸出高度,m. =0.77m.=+=816+0.77+=817.18m.11.3.2 尾水管底板高程尾水管底板高程: （m）尾水管高度（5.85m）。11.3.3 主厂房基础开挖高程主厂房基础开挖高程:，。=810.88-1.5=809.38m。11.3.4 水轮机层地面高程 水轮机地面高程: ，； ，。11.3.5 发电机装置高程发电机装置高程: 式中 ，； ，。11.3.6 发电机层楼板高程水轮机层地面高程加进人孔高度（2m）、加孔顶厚（1m）、加定子机座高（1.84m）。=820.12+2+1+1.84=824.96m。11.3.7 起重机（吊车）安装高程起重机的安装高程:式中和发电机定子高度之合，本电站定子为埋入式，仅为上机架高度； ； ，（1.0-1.5m）；11.3.8 屋顶高程屋顶高程等于起重机轨顶至小车顶面的净空尺寸（3.537m）+为检修吊车在小车上留有0.5m的高度+屋面大梁高度、屋面板层、防水层、保温层厚度；（取2m）。=835.52+3.537+0.5+2=841.56m。11.3.9 厂房总高度12 吊车梁设计12.1 吊车梁的设计原理以及混凝土标号，钢筋型号选取。吊车梁按钢筋混凝土结构设计规范（TJ10-74）计算，混凝土标号为C40，吊车梁主筋通常为
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