烏溪江水電站廠房設(shè)計及岔管設(shè)計說明書（二）

摘 要烏溪江水電站座落于浙江省烏溪江，湖南鎮(zhèn)，屬于梯級開發(fā)電站，根據(jù)地形要求，其開發(fā)方式為有壓引水式。壩區(qū)地質(zhì)條件較好，主要建筑物（砼非溢流壩），泄水建筑物（砼溢流壩），引水建筑物（有壓引水遂洞，調(diào)壓室），地面廠房。水庫設(shè)計洪水位238m（千年一遇），相應(yīng)的下泄流量6000m3/s；校核洪水位241m（萬年一遇），相應(yīng)的下泄流量9700m3/s；正常擋水位231m.本設(shè)計確定壩址位于山前巒附近，非溢流壩壩頂高程242.3m。壩底高程106m。最大壩高130.3m。上游折坡坡度1：0.10，下游壩坡坡度1：0.77，溢流壩堰頂高程224.2m。引水遂洞進口位于壩址上游凹口處，遂洞全長1100m。洞徑8.7m，調(diào)壓室位于廠房上游280m左右處，高程180m的山巒上，型式為差動式。廠房位于下游荻青位置。設(shè)計水頭92.91m，裝機容量54=20萬kw，主廠房凈寬17.4m，總長59.50m。水輪機安裝高程115.66m，發(fā)電機層地面高程128.03m，裝配場層地面高程129.95m，校核尾水位129.45m。廠房附近布置開關(guān)站，主變等。受地形限制，尾水平臺兼作公路用，壩址與廠區(qū)通過盤山公路連接，形成樞紐體系。由此可見，本設(shè)計是合理可行的。關(guān)鍵詞：烏溪江，水利樞紐；擋水建筑物；泄水建筑物；穩(wěn)定；應(yīng)力；水輪機；引水隧洞；調(diào)壓室；廠房； AbstractThe Wuxijiang hydropower station is located in HuNan Town in ZheJiang province ,which belongs to a chain of exploitation .According to the demand of topographic form ,I choose diversion hydropower station . The geology condition is good .The main construction conclude the water retaining structure (the concrete non over-fall dam) ,the release works (the concrete over fall dam) ,the diversion structure (pressure seepage tunnel ,the surge-chamber ) ,and the surface power station .The design water level is 238 m ,its corresponding flow amount is 6000 m3/s .The check level is 241 m ,its corresponding flow is 9700 m3/s .The regular water retaining level is 231m .The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 243.4 m ,and the base elevation is 112m ,The max height of the dam is 130.3 m ,The upstream dam slope is 1:0.10 ,the downstream dam slop is 1:0.77 ,the spillway crest elevation is 224.2 m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1100 m ,the diametric of which is 8.70 m .The surge-chamber is located at the mountain , which is 280 m from the work shop building and is type is differential motion目 錄第一章 設(shè)計基本資料11.1.地理位置11.2.水文與氣象11.2.1水文條件11.2.2.氣象條件31.3.工程地質(zhì)31.4.交通狀況31.5.既給設(shè)計控制數(shù)據(jù)3第二章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物52.1.樞紐布置52.1.1.樞紐布置形式52.1.2壩軸線位置比較選擇52.2.擋水及泄水建筑物52.2.1.壩高確定52.2.2.擋水建筑物砼重力壩62.2.2.1.剖面設(shè)計62.2.2.2.壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力計算92.2.3.泄水建筑物砼溢流壩152.2.3.1堰頂高程152.2.3.2溢流壩實用剖面設(shè)計162.2.3.3溢流壩穩(wěn)定應(yīng)力計算182.3.壩內(nèi)構(gòu)造202.3.1.壩頂結(jié)構(gòu)202.3.2.壩體分縫202.3.3.壩內(nèi)廊道202.3.4.排水孔202.3.5.壩基地基處理212.4.溢流壩消能防沖措施21第三章 水輪機選型223.1.水頭Hmax、Hmin、Hr確定223.1.1. Hmax 的可能出現(xiàn)情況（水頭損失按2%計）223.1.2. Hmin 的可能出現(xiàn)情況（水頭損失按2%計）233.1.3. Hav 的確定233.1.4. Hr的確定233.2.水輪機選型比較233.2.1. HL200水輪機方案的主要參數(shù)選擇233.2.2. HL180水輪機方案主要參數(shù)選擇263.2.3. HL200和HL180方案參數(shù)對照表283.2.4.水輪機安較高程28第四章 水電站廠房294.1.廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)294.1.1.水輪機發(fā)電機外形尺寸估算294.1.2.發(fā)電機重量估算314.1.3.水輪機蝸殼及尾水管314.1.4.調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速設(shè)備選擇324.1.5.起重機設(shè)備選擇344.2.主廠房尺寸364.2.1.長度364.2.2.廠房各層高程的確定374.3.廠區(qū)布置39第五章 水電站引水建筑物405.1.引水隧洞整體布置405.1.1.隧洞洞徑405.1.2.隧洞進口段405.2.細部構(gòu)造405.2.1.隧洞洞徑405.2.2.隧洞進口段415.2.3.隧洞細部構(gòu)造415.2.4.閘門斷面尺寸425.2.5.進口底高程的計算425.2.6.隧洞漸變段425.3.壓力管道設(shè)計425.4.調(diào)壓室設(shè)計435.4.1.根據(jù)近似準則判斷是否要設(shè)調(diào)壓室435.4.2.計算調(diào)壓室托馬斷面445.4.3.調(diào)壓室選型的方案比較455.4.3.1阻抗式方案455.4.3.2差動式方案47第六章 岔管專題設(shè)計526.1.岔管的布置原則526.2.岔管形式的選擇526.3.設(shè)計工況分析、荷載和允許應(yīng)力要求526.4.結(jié)構(gòu)設(shè)計536.4.1.管壁厚度的計算536.4.2.岔管體形設(shè)計556.4.2.1腰線轉(zhuǎn)折角556.4.2.2公切球半徑556.4.2.3本體三錐沿腰線的節(jié)距566.4.3.肋板計算586.4.3.1錐兩兩交線與三錐586.4.3.2肋板頂點的位置c的計算596.4.3.3肋板與主岔、支岔606.4.3.4主岔、支岔兩錐對肋板中央截面的作用力616.4.3.5肋板寬度（Br）和厚度（tw）63參考文獻655第一章 設(shè)計基本資料1.1. 地理位置烏溪江屬衢江支流，發(fā)源于閩、浙、贛三省交界的仙霞嶺，于衢縣樟樹潭附近流入衢江，全長170公里，流域面積2623平方公里。 流域內(nèi)除黃壇口以下屬衢江平原外，其余均屬山區(qū)、森林覆蓋面積小，土層薄，地下滲流小，沿江兩岸巖石露頭，洪水集流迅速，從河源至黃壇口段，河床比降為1/1000，水能蘊藏量豐富。1.2. 水文與氣象1.2.1. 水文條件湖南鎮(zhèn)壩址斷面處多年平均徑流量為83.0m3/s。表1-1 壩址斷面處山前巒水位流量關(guān)系曲線水位（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山前巒水位流量關(guān)系曲線1211221231241251261271281291301311321331341351361371381391401411421430200040006000800010000120001400016000流量(立方米/秒)水位(米)圖1-1 壩址斷面處山前巒水位流量關(guān)系曲線表1-2 電站廠房處荻青水位流量關(guān)系曲線水位（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流量（m3/s）150020003000400060008000100001.2.2. 氣象條件烏溪江流域?qū)俑睙釒Ъ撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫10.4，月平均最低氣溫4.9，最高氣溫28；7、8、9月份會受臺風(fēng)過境影響，時有臺風(fēng)暴雨影響。1.3. 工程地質(zhì)本工程曾就獲青、項家、山前巒三個壩址進行地質(zhì)勘測工作，經(jīng)分析比較，選用了山前巒壩址。山前巒壩址河谷狹窄，河床僅寬110m左右，兩岸地形對稱，覆蓋層較薄，厚度一般在0.5m 以下，或大片基巖出露，河床部分厚約24m。巖石風(fēng)化普遍不深，大部分為新鮮流紋斑巖分布，局部全風(fēng)化巖層僅1m左右，半風(fēng)化帶厚約212m，壩址地質(zhì)構(gòu)造條件一般較簡單，經(jīng)壩基開挖僅見數(shù)條擠壓破碎帶，產(chǎn)狀以西北和北西為主，大都以高傾角發(fā)育，寬僅數(shù)厘米至數(shù)十厘米。壩址主要工程地質(zhì)問題為左岸順坡裂隙、發(fā)育，差不多普及整個山坡，其走向與地形地線一致，影響邊坡巖體的穩(wěn)定性。壩址地下水埋置不深，左岸為1126m，右岸1534m。巖石透水性小，相對抗水層（條件吸水量0.01L/dm）埋深不大，一般在開挖深度范圍內(nèi)，故壩基和壩肩滲透極微，帷幕灌獎深度可在設(shè)計時根據(jù)揚壓力對大壩的影響考慮選用。壩址的可利用基巖的埋置深度，在岸1012m，右岸69m，河中68m，壩體與壩基巖石的摩擦系數(shù)采用0.68。引水建筑物沿線為流紋斑巖分布。巖石新鮮完整，地質(zhì)條件良好。有十余條擠壓破碎帶及大裂隙，但寬度不大，破碎程度不嚴重。廠房所在位置地形陡峻，覆蓋極薄，基巖大片出露，巖石完整，風(fēng)化淺，構(gòu)造較單一。有兩小斷層，寬0.50.8m，兩岸巖石完好。本區(qū)地震烈度小于6度。1.4. 交通狀況壩址至衢縣的交通依靠公路，衢縣以遠靠浙贛鐵路。1.5. 既給設(shè)計控制數(shù)據(jù)a .校核洪水位：241.00m，校核最大洪水下泄流量9700m3/s，相應(yīng)的水庫庫容2095.97108m3b .設(shè)計洪水位：238.00m，設(shè)計洪水最大下泄流量6000m3/sc .設(shè)計蓄水位：231.00md .設(shè)計低水位：191.00me .裝機容量：45.0Mw，即20 萬kw第二章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物2.1. 樞紐布置2.1.1. 樞紐布置形式因壩址附近河道蜿蜒曲折，多年平均徑流量83.0m3/s，較??；河床坡度比降1/1000，故根地形條件選用有壓引水式地面廠房方案。上游山前巒斷面布置擋水建筑物及泄水建筑物，大壩右岸上游約150m處有天然凹口，在此布置引水隧洞進水口。下游獲青處布置地面廠房，開關(guān)站等建筑物，具體位置見樞紐布置圖。2.1.2. 壩軸線位置比較選擇根據(jù)已知資料，山前巒壩址地形圖，選擇兩條壩軸線。a線沿東西向與河道垂直，縱坐標76350，b線也沿東西向，縱坐標76374。a線總長439m，穿過左岸部分裂隙；b線總長445m，避開左岸裂隙。由于將河床中裂隙處置于壩體中上部，以防止尾水沖刷造成壩體不穩(wěn)定，且壩軸線適中，選擇b 線方案。2.2. 擋水及泄水建筑物2.2.1. 壩高確定根據(jù)水電站裝機20萬kw，水庫總庫容2095.97108m3，取工程規(guī)模為大（1）型，主要建筑物級別：1級，次要建筑物：3級，臨時建筑物：4級。防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差h (2-1) 式中：波高（m）;波浪中心線至正?；蛐：撕樗坏母卟睿╩）; 安全超高，按規(guī)范SL319-2005表8.1.1采用。其中： (2-2) (2-3) (2-4)式中： 計算風(fēng)速，; D風(fēng)區(qū)長度，; g重力加速度，9.81 ;累計頻率為2%的波高，; 平均波高，;基本組合：=0.7m，特殊組合=0.5m 設(shè)計洪水位+h=241.74m壩頂高程=max 校核洪水位+h=243.27m考慮防浪墻高1.2m,最終確定非溢流壩壩頂高程為242.3m。查壩軸線工程地質(zhì)剖面圖，得出可利用基巖最低點高程112.0m，由此知大壩實際高度為242.3-112.0=130.3m。2.2.2. 擋水建筑物砼重力壩2.2.2.1. 剖面設(shè)計（1）基本剖面由于電站形式為引水式，在右岸設(shè)有壓進水口，上游壩坡坡度不受限制，同時用應(yīng)力條件和穩(wěn)定條件公式確定壩底的最小寬度。應(yīng)力條件：由偏心受壓公式：(a)滿庫時壩基面上下游邊緣垂直正應(yīng)力 (2-5) (2-6)式中：壩體材料容重：水的容重：揚壓力折減系數(shù)：(b)空庫時壩基面上下游邊緣垂直正應(yīng)力： (2-7) (2-8)按重力壩上下游不出現(xiàn)拉應(yīng)力要求有：空庫時：滿庫時：按上游不出現(xiàn)拉應(yīng)力，由=0得： (2-9)欲使最小，對右式求導(dǎo)得，即給出最小寬度時的值。令，得=-0.2，即上游面需做成有倒懸的倒坡，但此做法將不利于施工期壩體穩(wěn)定，故取=0。再以=0帶入得： (2-10) 按=0.3，得B=0.69H穩(wěn)定條件： 總水平壓力 ; 總鉛直應(yīng)力=代入,得 (2-11) 按基本組合，K=1.1，f=0.68，=0.3得B=0.77H0.69H，故，由穩(wěn)定條件確定最小底寬。圖2-1非溢流壩基本剖面通過計算，B=0.77（238-112）=97.02m,取B=100m.上游折坡系數(shù) n=0 m=0.77 根據(jù)工程經(jīng)驗，一般上游坡n=00.2,下游坡m=0.60.85,壩底寬約為壩高的0.70.9，故取n=0，m=0.77， B/H滿足要求(2)實用剖面壩頂寬度=8%10%H=（10.413.0）m，取12m。上游折坡點起點位置結(jié)合應(yīng)力控制條件和引水泄水建筑物的進口高程來選定，有設(shè)計低水位191m，且?。?/32/3）壩高，即（43.486.7）m，取60m，高程172。起坡點上部為鉛直段，下部為1:n=1:0.10。灌漿廊道距壩底5m，距上游壩面12.45m，廊道寬2.5m，高3.25m。2.2.2.2. 壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力計算設(shè)計洪水位(238m)圖2-2非溢流段實際剖面表2-1設(shè)計狀況下壩基面穩(wěn)定應(yīng)力計算應(yīng)力穩(wěn)定驗算方向力臂m彎矩(kNm)逆時針順時針自重(kN)W136744.641.01506528.6W2118171.45.7669638.1W34230.049.0207270.0水平水壓力(kN)P177871.842.03270614.8P22309.77.216706.9豎直水壓力(kN)Q13884.850.0194238.0Q21765.851.090055.8Q31778.547.484353.9揚壓力(kN)U111282.50.00.0U21970.846.090658.1U3563.136.320459.1U43811.249.7189288.9U56921.948.3334560.2浪壓力(kN)Pwk38.1124.14727.4求和(kN)166575.124549.577909.92984843.53694256.4豎向求和水平求和力矩求和142025.575600.2-709412.9抗滑穩(wěn)定計算： (2-12)式中 ：摩擦系數(shù)，混凝土與基巖之間，取為0.68， ：作用于壩體上全部荷載(包括揚壓力)，對滑動平面的法向分值, 142025.5kN；：作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值，75600.2kN;經(jīng)計算，K=1.281.10，故滿足抗滑穩(wěn)定要求。應(yīng)力計算（計入揚壓力） (2-13) (2-14)式中 ：上游面垂直正應(yīng)力, KPa；：下游面垂直正應(yīng)力, KPa；T：計算截面沿上下游方向的寬度,106m;：作用于壩段上或1m壩長上全部荷載對壩基截面行心軸的力矩總和，709412.9kNm經(jīng)計算， , 故應(yīng)力滿足要求。上游折坡處：圖2-3非溢流段折坡點剖面表2-2設(shè)計狀況上游折坡面穩(wěn)定應(yīng)力計算：（172m高程處）應(yīng)力驗算方向力臂m彎矩(kNm)逆時針順時針自重(kN)W119824.620.9414334.1W226662.43.183669.2水壓力(kN)P121366.222.0470056.0揚壓力(kN/m)c點590.3d點106.4浪壓力(kN)38.164.12441.4求和(kN)豎向求和水平求和力矩求和25506.046487.021404.28應(yīng)力計算： (2-15) (2-16)式中 T：計算截面沿上下游方向的寬度,106m;：作用于壩段上或1m壩長上全部荷載對壩基截面行心軸的力矩總和，25506.0kNm：作用于壩體上全部荷載(包括揚壓力)，對滑動平面的法向分值, 46487.0kN；：作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值，21404.28kN; 計入揚壓力： ，,為壓應(yīng)力，故應(yīng)力滿足要求。校核洪水位(241m)表2-1校核狀況下壩基面穩(wěn)定應(yīng)力計算應(yīng)力穩(wěn)定驗算方向力臂(m)彎矩(kNm)逆時針順時針自重(kN)W136744.641.01506528.6W2118171.45.7669638.1W34230.049.0207270.0水平水壓力(kN)P181624.143.03509836.5P23139.68.426477.6豎直水壓力(kN)Q14061.350.0203067.0Q21765.851.090055.8Q32417.546.5112430.2揚壓力(kN)U113154.20.00.0U21806.046.083077.0U3516.036.318748.2U43987.849.7198059.0U57086.748.3342526.0浪壓力(kN)Pwk95.2128.112198.0求和(kN)167390.726550.881719.33139.63002921.33976990.6豎向求和水平求和力矩求和140839.978579.7974069.3抗滑穩(wěn)定計算： (2-17)式中 ：摩擦系數(shù)，混凝土與基巖之間，取為0.68， ：作用于壩體上全部荷載(包括揚壓力)，對滑動平面的法向分值, 140839.9kN；：作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值，78579.7kN;經(jīng)計算，K=1.221.05故滿足抗滑穩(wěn)定要求。應(yīng)力計算（計入揚壓力） (2-18) (2-19)式中 ：上游面垂直正應(yīng)力, KPa；：下游面垂直正應(yīng)力, KPa；T：計算截面沿上下游方向的寬度,106m;：作用于壩段上或1m壩長上全部荷載對壩基截面行心軸的力矩總和，974069.3kNm經(jīng)計算，,故應(yīng)力滿足要求。上游折坡面（172m高程處）：表2-4校核狀況上游折坡面穩(wěn)定應(yīng)力計算應(yīng)力驗算方向力臂(m)彎距(kNm)逆時針順時針自重(kN)W119824.620.9414334.1W226662.43.183669.2水平水壓力(kN)P123352.723.0537112.2揚壓力(kPa)c點604.30d點124.10浪壓力(kN)Pwk95.268.16486.0求和(kN)豎向求和水平求和力矩求和46487.023447.945594.8應(yīng)力計算： (2-20) (2-21)式中 T：計算截面沿上下游方向的寬度,106m;：作用于壩段上或1m壩長上全部荷載對壩基截面行心軸的力矩總和，45594.8kNm：作用于壩體上全部荷載(包括揚壓力)，對滑動平面的法向分值, 46487.0kN；：作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值，23447.9kN; 計入揚壓力： ，,為壓應(yīng)力，故應(yīng)力滿足求。2.2.3. 泄水建筑物砼溢流壩2.2.3.1堰頂高程壩址巖基狀況良好，故取設(shè)計況下的單寬流量q=90m3/s,則溢流壩前緣總凈寬 L=5774/90=64.2m，設(shè)計狀況下洪水下泄量來自溢流壩和電站廠房部分。溢流堰取7孔10m，邊墩取2m，閘墩取4m。計算堰上水頭 設(shè)計狀況下 (2-22)式中：m流量系數(shù)，設(shè)計水頭下取0.502；側(cè)收縮系數(shù),與有關(guān) 試算取0.9；g重力加速度，9.81；淹沒系數(shù)，假設(shè)為自由出流，取1；試算得 ，校核狀況下 (2-23)試算得 , =0.904，m=0.502因，故堰頂高程需按校核狀況設(shè)計考慮上游行進流速水頭，但因上游斷面寬闊，水深較大，則近似，則堰頂高程:H=224.2m,正常擋水位231m，考慮安全超高，取0.7m,取閘門高度7.5m , 故閘門尺寸：寬高=107.52.2.3.2溢流壩實用剖面設(shè)計a . 開敞式堰面堰頂下游堰面采用WES曲線，按下式計算 (2-24)式中 Hd定型設(shè)計水頭， Kn 與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)（查設(shè)計規(guī)范知k=2, n=1.85） (2-25)開敞式堰面堰頂上游堰頭曲線采用橢圓曲線，可按下列方程計算： (2-26)式中：橢圓曲線長半軸和短半軸（當(dāng)時，a=0.280.30,a/b=0.87+3a）;上游堰面采用倒懸時，應(yīng)滿足的條件，如下圖所示：圖2-4 上游堰面倒懸，堰頭為橢圓曲線，下游為冪曲線反孤段設(shè)計：查（見水力學(xué)，李家星，下冊，第52頁） (2-27)To有效總水頭，241-112-15.76=113.24m臨界水深（校核洪水位閘門全開時反弧處水深）為溢流壩的流速系數(shù)，查表取0.95下游尾水位129.45m，故取挑坎高程129.45+12m=130.45131.45m,取131m。試算得上hco=2.03m則及孤段半徑R（410）hco=（8.1220.3）m ，取19m,鼻坎為差動式挑流鼻坎，挑角為34度、28度。2.2.3.3溢流壩穩(wěn)定應(yīng)力計算設(shè)計洪水位情況：表25設(shè)計狀況上壩基面穩(wěn)定應(yīng)力計算穩(wěn)定應(yīng)力驗算方向力臂(m)彎距(kNm)順時針逆時針自重(kN)W14370841.31803624.3W2964684.9468193W3423052.5222075W4593842.8253880.9W5410953217788.1W6278043.5120937水平水壓力(kN)P110223.958.6598608.4P267259.4392625357.4P32309.77.216706.9揚壓力(kN)U112027.600U21970.849.597556U3563.139.822429.9U4904.750.845990.3U56921.951.8358787動水壓力(kN)Px17414.225.3440578.9Py5984140.22406218.1求和(kN)27691622388.177483.319723.93118105.46580625.9豎向求和水平求和力矩求和25452897207.23462520.6穩(wěn)定計算：K=1.781.10,滿足要求。應(yīng)力驗算： ，均為壓應(yīng)力，滿足要求。校核洪水位情況表2-6校核狀況壩基面穩(wěn)定應(yīng)力計算穩(wěn)定應(yīng)力驗算方向力臂(m)彎距(kNm)順時針逆時針自重(kN)W14370841.31803624.3W2964684.9468193.0W3423052.5222075.0W4593842.8253881W5410953.0217788W6278043.5120937.0水壓力(kN)P113670.158.6800387P267259.439.02625357P33139.68.426477.6揚壓力(kN)U114022.90.00U21806.049.589398U3516.039.820554U41054.850.853620.0U57086.751.8367330動水壓力(kN)Px17414.225.3440578.9Py59841.340.22406218求和(kN)27691624486.580929.520553.83135505.86780913豎向求和水平求和力矩求和25242960375.73645407.1穩(wěn)定計算：K=2.841.05,滿足要求。應(yīng)力驗算：，均為壓應(yīng)力，滿足要求。2.3. 壩內(nèi)構(gòu)造2.3.1. 壩頂結(jié)構(gòu)壩頂頂寬12米，壩頂頂面為弧狀，中間高兩邊低，以利排水。防浪墻高1.2米，兼做欄桿用。具體尺寸見設(shè)計圖紙。為便于布置上游側(cè)檢修閘門和工作閘門，溢流壩段壩頂較非溢流壩段向上游伸出，做成倒懸，具體尺寸見大圖。壩上布置門機軌道，溢流堰上設(shè)置兩個閘門，上游側(cè)檢修閘門，堰頂略下游處布置工作閘門。閘墩寬度4m，故溢流壩段總長84m。2.3.2. 壩體分縫溢流壩段和非溢流壩段縱縫間距均為25m，具體位置見正圖。2.3.3. 壩內(nèi)廊道沿基礎(chǔ)灌漿排水廊道向上，間隔25m布置一層廊道，共分四層，每層縱向廊道布置向下游延伸的橫向廊道。具體位置如下：排水管至上游壩面距離5.5米，不小于2米；基礎(chǔ)灌漿排水廊道上游壁距離上游壩面11.5米，底面到基巖面不小于1.5倍廊道低寬，取5.0米，廊道斷面為城門洞型，寬高=2.5m3.5m；壩體縱向排水檢查廊道距上游面每隔1530米布置，取25米；基礎(chǔ)排水廊道尺寸，寬高=2.0m2.5m 2.3.4. 排水孔主排水孔一般設(shè)置在基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)防滲帷幕下游，且確保主排水孔與帷幕灌漿孔在建基面間隔應(yīng)大于2米；主排水孔深為帷幕的0.40.6倍，高中壩主排水孔深應(yīng)不小于10米，輔助排水孔深612米，；主排水孔孔距為23米，輔助排水孔孔距35米副排水孔：因為基礎(chǔ)排水廊道高程低于尾水位，故需采用壩基抽水方式降低揚壓力，有水泵抽水，需設(shè)集水井。2.3.5. 壩基地基處理由于壩址處巖基抗?jié)B性較好，故防滲帷幕灌漿處理比較簡單。左岸有斷層破碎帶貫穿整個山坡，故需進行灌槳加固處理，除適當(dāng)加深表層砼塞外，仍需在較深的部位開挖若干斜井和平洞，然后用砼回填密實，形成由砼斜塞和水平塞所組成的剛性支架，用以封閉該范圍內(nèi)的破碎充填物，限制其擠壓變形，減小地下水對破碎帶的有害作用。河床段及右岸靠近河床段的裂隙，采用砼梁和砼拱進行加固，具體分法是將軟弱帶挖至一定深度后，回填砼以提高地基局部地區(qū)的承載力。2.4. 溢流壩消能防沖措施由于壩址處基巖較好，為了減少造價，采用較為經(jīng)濟的挑流消能這種消能方式。挑距： (2-28)式中 L：水舌距,m；：坎頂水面流速（m/s）可取坎頂平均流速的1.1倍；：鼻坎挑射角度，本工程為420；h1：坎頂平均水深在鉛直方向的投影，m；h2：坎頂至河床表面高差,m；g：重力加速度。計算得 L263m。最大沖刷水墊厚度： (2-29)式中 tr：沖刷坑深度,m；H：上下游水位差,m；q:單寬流量m2/s;計算得：tr24.22m。則下游沖刷巖層深度為其中17.45m為下游水墊厚度，m.則5m,沖坑不會對壩體有安全隱患。由于下游基巖質(zhì)量較好，且水流沿河道較平順，故抗沖刷措施比較簡單。只需在溢流壩與非溢流壩交界處設(shè)2m寬的導(dǎo)水墻，下游岸坡做簡單防浪措施即可。第三章 水輪機選型3.1. 水頭Hmax、Hmin、Hr確定3.1.1. Hmax 的可能出現(xiàn)情況（水頭損失按2%計）1）校核洪水位，全部機組發(fā)電：由Q泄=9700m3/s查獲青處水位流量關(guān)系曲線的下游水位：Z下=129.47m，H1=98% （Z上Z下 ）=109.30m2）設(shè)計洪水位，全部機組發(fā)電：由Q泄=6000m3/s查獲青處水位流量關(guān)系曲線的下游水位：Z下=125.65m，H2=98% （Z上Z下 ）=110.10m3）正常蓄水位，一臺機組發(fā)電：N=9.81QH=AQH=8.2QH(因為N=20萬千瓦，屬中型水電站)（3.1） 假設(shè)Q=80m3/s，則：Z下=115.72m，H3=98%（Z上Z下）=112.97mN=AQH=7.36萬Kw（3.2） 假設(shè)Q=40m3/s，則：Z下=115.30m，H3=98%（Z上Z下）=113.39mN=AQH=3.70萬Kw（3.3） 假設(shè)Q=60m3/s，則：Z下=115.57m，H3=98%（Z上Z下） =113.12mN=AQH=5.53萬Kw由（3.1）、（3.2）、（3.3）得NQ關(guān)系曲線：由N=5萬Kw查NQ關(guān)系曲線得：Q=54.2m3/s Z下=115.49mH3=98% (Z上Z下 )=113.20m綜合1、2、3得：Hmax=113.20m3.1.2. Hmin 的可能出現(xiàn)情況（水頭損失按2%計）設(shè)計低水位時全部機組發(fā)電：1） 假設(shè)Q=200m3/s，則：Z下=116.35m，H3=98%（Z上Z下） =73.16N=AQH=11.91萬Kw2） 假設(shè)Q=300m3/s，則：Z下=116.7m，H3=98%（Z上Z下）=72.81N=AQH=17.79萬Kw3）假設(shè)Q=400m3/s，則：Z下=117.05m，H3=98%（Z上Z下）=72.47N=AQH=23.60萬Kw由1、2、3得NQ關(guān)系曲線如右圖所示：由N=20萬Kw查NQ關(guān)系曲線得：Q=368m3/s Z下=116.91mHmin=98% (Z上-Z下)=72.61m3.1.3. Hav 的確定Hav=(Hmax+Hmin)/2=92.91m3.1.4. Hr的確定因為本水電站為引水式電站，所以Hr=Hav=92.91m3.2. 水輪機選型比較根據(jù)水頭工作范圍和設(shè)計水頭查資料選擇水輪機型是為HL200或HL180。3.2.1. HL200水輪機方案的主要參數(shù)選擇1）轉(zhuǎn)輪直徑D1：查表水電站3-6，得限制工況下單位流量Q11M=950L/s=0.95m3/s,效率M89.4，由此初步假定原型水輪機在此工況下的單位流量Q11Q11M=0.95m3/s，效率91.2。取gr=96%,則水輪機額定力Nr=5965.21萬KW設(shè)計水頭Hr為92.91m，所以： (3-1) 取與之相近而偏大的標稱直徑D12.75m2）轉(zhuǎn)速n計算：HL200最優(yōu)工況下轉(zhuǎn)速n110M68r/min假設(shè)n110n110M68r/min 則 (3-2)取偏小并與之相近的同步轉(zhuǎn)速n250r/min 。3）效率及單位參數(shù)的修正HL200最優(yōu)工況下Mmax=90.7%,模型轉(zhuǎn)輪直徑D1M=0.46m則原型效率: (3-3)Mmax：模型最優(yōu)工況下效率； D1M：模型轉(zhuǎn)輪直徑。則效率正修正值 ,取=1.0%，則=1.8%， (3-4) (3-5)與假設(shè)值相同。單位轉(zhuǎn)速n的修正值，所以單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時單位流量也可不加修正。綜上，轉(zhuǎn)輪直徑D1=2.75m以及轉(zhuǎn)速n=250r/min的計算及選用是正確的。最后求得91.2%，D12.75m，n=250r/min。4）工作范圍檢驗：水輪機在Hr、Nr條件下工作時： (3-6)所以水輪機最大引用流量 (3-7)與特征水頭Hmax、Hmin、Hr相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為： (3-8) (3-9) (3-10)5）吸出高度Hs計算 (3-11)：水輪機安裝位置的海拔高程，初始計算取下游平均水位海拔，本工程取為112m；：模型氣蝕系數(shù)，查模型綜合特性曲線得0.019；：氣蝕系數(shù)修正值，有Hr=92.91m查表得0.089；H：水輪機設(shè)計水頭。計算得Hs-0.159m4m，吸出高度滿足要求。3.2.2. HL180水輪機方案主要參數(shù)選擇1）轉(zhuǎn)輪直徑D1：查表水電站3-6，得限制工況下單位流量Q11M=860L/s=0.86m3/s,效率M89.5，由此初步假定原型水輪機在此工況下的單位流量Q11Q11M=0.86m3/s，效率91。取gr=96%,則水輪機額定力Nr=5/965.21萬KW設(shè)計水頭Hr為92.91m，所以：=2.753m，取與之相近而偏大的標稱直徑D13.00m2）轉(zhuǎn)速n計算：HL180最優(yōu)工況下轉(zhuǎn)速n110M67.0r/min假設(shè)n110n110M67r/min 則取偏大并與之相近的同步轉(zhuǎn)速n250r/min 。3）效率及單位參數(shù)的修正HL180最優(yōu)工況下Mmax=92%,模型轉(zhuǎn)輪直徑D1M=0.46m則原型效率:則效率正修正值 ,取1%，則=1.5%，與假設(shè)值相同。單位轉(zhuǎn)速n的修正值，所以單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時單位流量也可不加修正。綜上，轉(zhuǎn)輪直徑D1=2.75m以及轉(zhuǎn)速n=250r/min的計算及選用是正確的。最后求得91.0%，D13.00m，n=250r/min。4）工作范圍檢驗：水輪機在Hr、Nr條件下工作時：所以水輪機最大引用流量與特征水頭Hmax、Hmin、Hr相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為：5）吸出高度Hs計算：模型氣蝕系數(shù)，查模型綜合特性曲線得0.085；計算得Hs0.198m4m，吸出高度滿足要求。3.2.3. HL200和HL