毕业答辩-大田坝电站拦河取水枢纽设计

题目:大田坝电站拦河取水枢纽设计成员:

指导老师:

一、设计概述

大田坝电站为布拖县交际河干流（冯家坪取水口至河口段）河段流域水电规划中的梯级电站，位于交际河下游河段。该电站为引水式开发，其开发任务为在满足灌溉用水的前提下发电，兼顾下游环境生态用水要求。首部枢纽采用低溢流坝进行挡水，电站装机容量9600kW。本电站属Ⅴ等工程，设计主要根据已有的工程区水文、地质、工程任务、规模等基本资料提炼出进水闸取水流量、拟定进水闸孔口尺寸、冲沙闸孔口尺寸、进水闸正常水位、溢流坝长度、溢流坝顶高程；做进水闸进水能力，溢流坝泄洪能力，坝基抗滑稳定计算；根据取水流量拟定沉砂池尺寸、沉砂池进水节制闸尺寸、沉砂池冲沙闸尺寸、沉砂池溢流堰长度；做沉砂池进水节制闸进水能力计算、溢流堰泄流能力计算、沉砂池沉降能力复核。二、设计成员分工组长：负责工作：

1、设计前期负责资料收集，任务分配；

2、设计中负责分析水文地质资料，选定坝址、坝型，进行溢流坝设计，包括其形状、尺寸拟定及水力计算，绘制枢纽平面布置图；

3、设计完成后配合小组成员编写设计报告。组员：

一、

负责工作：

1、设计前期负责收集资料，商讨设计内容及任务分配；

2、设计中负责分析水文地质资料进行取水口冲砂闸设计，包括布置、尺寸、过流能力计算等，绘制冲砂闸结构图；

3、设计完成后配合小组成员编写设计报告。二、

负责工作：

1、设计前期负责收集资料，商讨设计内容及任务分配；

2、设计中负责分析水文地质资料，进水闸设计，包括其形状、尺寸拟定，进水过流能力计算。绘制取水枢纽结构图；

3、设计完成后配合小组成员编写设计报告。三、

负责工作：

1、设计前期负责收集资料，商讨设计内容及任务分配；

2、设计中负责分析水文地质资料，进行坝基、坝体稳定性、渗透性分析及复核，绘制取水枢纽总体布置图。

3、设计完成后配合小组成员编写设计报告。四、

负责工作：

1、设计前期负责收集资料，商讨设计内容及任务分配；

2、设计中负责分析水文地质资料，进行连接渠、沉砂池设计，包括节制闸、沉砂池尺寸、过流能力计算等，绘制沉砂池结构图；

3、设计完成后配合小组成员编写设计报告。五、

负责工作：

1、设计前期负责收集资料，商讨设计内容及任务分配；

2、设计中负责分析水文地质资料，沉砂池冲砂闸设计，包括其布置、尺寸、过流能力计算等，绘制沉砂池结构图；

3、设计完成后配合小组成员编写设计报告。三、设计部分

主要内容：一、基本资料二、枢纽布置三、溢流坝设计四、冲砂闸设计五、进水闸设计六、稳定性计算七、沉砂池设计八、沉砂池冲砂闸设计

一、基本资料

1、大田坝电站进水口多年平均流量为4.41m3/s，多年平均径流量1.39亿m3。

2、水口各频率建坝前设计洪水流量为434m3/s，设计洪水位1004.45m。校核洪水流量477m3/s，校核洪水位为1004.93m。

3、坝址处河谷宽大于100m右，河流纵坡1.2～2.0%，现代河床20m，河底高程1001.2～1002.4m，左岸为一基岩山脊，通乡公路从左岸河边通过。右岸发育有冲洪积阶地，地形坡度5～8°，阶地宽大于100m。

4、该取水枢纽工程等级为V级，其主要枢纽建筑物等级为5等。

二、枢纽布置

1、根据工程区水文地质条件，按来水及电站发电设计要求，该取水枢纽采用低溢流坝。根据水工布置，坝长36.2m，最大坝高6.75m，溢流坝高5.25m。该坝主要建于漂卵石层地基上，坝基开挖至建基面，高程为998.4m。坝前河床开挖至1000m，坝前水深3.65m。

2、根据水工布置，本设计溢流坝段采用开敞式溢流坝，溢流坝左岸取水，布置取水闸。右岸溢洪，采用全断面表面溢流方式，堰顶不设闸门。在取水闸及坝体间布置单孔冲砂闸。

3、冲砂闸：根据实际工程经验及规范，本设计冲砂闸闸底板高程低于原河道最低点高程0.8m，闸底板高程为1000.4m，无底坎。根据枢纽及冲砂泄洪要求，初拟闸孔尺寸为3m×3.5m。

4、取水口：根据来水发电要求，取水口布置在坝左.由于本设计水闸净宽为低水位过闸流量所控制，故采用胸墙式水闸。进水闸前设置拦砂坎、拦污栅，闸底高程高于原河床，设计高程为1002.4m。根据发电引用流量及工程要求，初拟闸孔尺寸为2.4×1.2m，采用开敞溢流式，闸底用宽顶堰。

5、溢流坝：根据挡水发电及工程要求，溢流坝高5.25m。挡水高3.65m，设计溢流坝坝顶高程1003.65m。原河底高程1001.2～1002.4m，坝前河床须开挖，坝基开挖至建基面高程998.4m。溢流坝段采用开敞式溢流坝，采用全断面表面溢流方式，堰顶不设闸门。溢流坝面设计为WES型曲线，下游采用底流消能方式，坝趾后接原河道，设海漫。河底高程为1000.4m。溢流坝上下游最大水位差4m。为保证溢流坝抗滑稳定，在坝踵、坝趾处设置齿墙。

6、沉砂池：由工程布置要求，沉砂池段其主要包括引渠、上游连接段、工作段、冲沙设施、溢流设施等。根据引水发电工程需要需布置节制闸、冲沙闸、溢流堰等。工作段主要作用是沉降泥沙，池室底坡一般为正坡，分三段布置结构缝，池室边墙为垂直面，沿宽度方向做成矩形断面槽，沿轴线方向布置1m宽的积沙沟，在冲沙一侧布置侧溢流堰以在洪水期间多余的水量从溢流堰溢出。进水节制闸布置在工作段尾部，控制出水流量、保证出池含沙量达到设计标准，闸底高程997.55m，初拟尺寸为1.8m×1.8m。沉砂池冲沙闸布置在1#支洞位置，利用一定的冲沙水头将泥沙通过支洞排出。闸底高程994.825m，初拟尺寸为1.0m×1.0m。

三、溢流坝设计

1、设计思路：根据建坝前基本水文、地质资料，在拟定坝型和坝体基本尺寸的基础上求出建坝后设计（校核）洪水位；再根据所求水位得到坝顶水头，并求出坝体曲线个参数，得到坝体具体尺寸。再根据其过流能力复核。

2、堰上水头计算：根据初拟坝体尺寸及冲砂闸尺寸，由《水力学》中溢流堰及闸门过流能力公式，经excel试算求得想要设计（校核）洪水流量下的水位，求得堰顶水头。即设计洪水时（20年一遇）溢流坝及冲沙闸下泄流量434.0m3/s，上游水位为1007.16m；校核洪水时（30年一遇）溢流坝及冲沙闸下泄流量477.0m3/s，上游水位为1007.43m。

堰上校核水头H=3.78m，设计水头为H=3.51m

3、溢流坝曲线设计：其中Hd为堰面曲线定型设计水头设计水头，规范要求按最大作用水头H的75%到95%计算，本设计采用80%倍的H，所以Hd=2.768m。上游堰高P1=5.25m>1.33Hd=3.68m，所以本设计为高堰流量系数m=0.502。

（1）、上游曲线段：采用三圆法。

（2）、下游曲线段：应用公式计算。

曲线个点参数如下表：

x0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0y0.0110.0390.0820.1390.210.2950.3920.5020.6240.759x2.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0y0.9051.0631.2331.4141.6061.812.0252.2512.4872.735

（3）、中间直线段：直线段与曲线段的切点计算如下所

示：

代入数据计算可得：x=3.034m；

y=1.64m

（4）、下游反弧段：根据程枢纽布置及来水发电要求，堰上水头=2.768m，最大上下游水位差=4.0m。又因下游反弧段与中间直线段相切，由公式R=（0.25~1.0）（）经过Excel

试算得：R=4.83m。

4、过流能力计算：根据《水力学》中溢流堰过流能力计算公式求得Q=483.93m³/s.

该流量大于校核洪水流量，设计满足要求，溢流坝初拟尺寸合理。

5、坝后水深计算：根据《水力学》中收缩水深按公式计算公

式求得h