水利樞紐說明書gfhdf128

1、. . . . 1.1基本資料水電站工程位于左江主要支流黑水河中游，太平鄉(xiāng)那岸王孟屯附近。黑水河位于東經(jīng)106°18至107°08,北緯22°37至23°07，發(fā)源于靖西縣的新圩,經(jīng)岳圩流入越南境,從德天到碩龍以下全部流入我國境,經(jīng)大新那岸、太平、到崇左的新和,匯入左江。黑水河全長89Km,流域面積6600Km2.河道坡陡水急,沿河有較長集中的多級跌水,水利資源較為豐厚.整個河段擬分為七個梯級開發(fā)利用,那岸是第三個梯級電站,位于黑水河中游.壩址控制流域面積3150 Km2,水庫處于石灰?guī)r峽谷地帶,淹沒較小。興建和即將興建的大新鉛鋅礦.桂南錳礦以與518礦

2、區(qū)等,迫切需要用電,縣現(xiàn)在裝機容量1154KW,已經(jīng)遠遠不能滿足目前的需要,急需開發(fā)新的電源。而那岸工程是以發(fā)電為主兼顧灌溉的綜合利用工程，供電對象為上述有色金屬礦區(qū),以與大新縣工農(nóng)業(yè)用電等,并利用電站尾水灌溉農(nóng)田3萬余畝。因此那岸工程的建設(shè)將對促進大新縣工農(nóng)業(yè)發(fā)展,加強邊境建設(shè)起著十分重要的意義。1.2水文水利資料1.2.1徑流壩址以上控制集雨面積3130 Km2,多年平均流量75.5mm, 平均徑流量23.8億m3。根據(jù)調(diào)查訪問，近年來以1925年和1968年二次洪峰最大，實測1968年實測洪峰流量最大為2430 m³/s。1.2.2氣象資料本水電站位于亞熱帶地區(qū)，具有亞熱帶氣候

3、的特點：氣溫高，濕度大，多年平均氣溫21.5，最低氣溫-2.1，最高氣溫39.8；壩址年平均降雨量1532.2mm，最小年降雨量1143.8mm(1963年末)，最大降雨量2130.7mm，降雨多集中于5-9月，占年總降雨量的75%,最大月降雨量592.2mm（1966年6月），最大日降雨量131.1mm(1966年6月11日)；歷年平均濕度79.27%；歷年最大風(fēng)力8級，相對風(fēng)速20m/s，多年平均最大風(fēng)速18m/s,吹程4Km。1.2.3水庫泥沙淤積壩址多年平均輸沙量29.11萬噸，主要為洪水期攜帶入庫。淤沙浮容重0.95T/m³,水下淤沙摩擦角=18º，按50年淤沙年

4、限考慮水庫淤沙高程為194.5m。1.2.4水庫特征水位 綜合分析電站最低尾水位180.00m，水庫正常高水位217.00m，水庫死水位為210.00m。1.2.5水文水能特性水庫特征：水電站特征：1.3.1庫區(qū)工程地質(zhì)條件庫區(qū)屬喀斯特峰林地貌，山頂標高400600m,由于地殼急劇上升，侵蝕基準面迅速下降，河道呈V型深切，比降大，沿河急灘、跌水、深潭普通，臺地不發(fā)育。庫區(qū)為碳酸鹽類巖層，斯特化不強烈，滲透性稍弱，區(qū)域水系與谷河槽均高于該庫正常水位，故條件良好，可以建庫。1.3.2壩址工程地質(zhì)條件壩址地段屬石灰?guī)r峰林區(qū)，處于峽谷與開闊河槽之界限，左岸為石灰?guī)r陡坡峭壁，右岸是由石灰?guī)r組成的二級高臺

5、地，谷坡陡峻，構(gòu)成“U”型河谷，壩軸線下游120m處，由石灰?guī)r組成一道天然河檻致使壩址段枯水季節(jié)水深竟達46m。(1).地層巖性壩區(qū)出露地層，由泥盤系榴江組碳酸鹽類巖系與第四系結(jié)晶石灰?guī)r組成。土層覆蓋厚度16.5m，均為疏松亞粘土，石灰?guī)r厚2528m，一般在207m高程以上多含泥質(zhì)，洞穴很發(fā)育，且具有蜂窩狀小孔，地質(zhì)軟弱，以下為質(zhì)地較堅硬的結(jié)晶石灰華，但與基巖連接處，均發(fā)育有大洞穴，一般洞高1.21.6m，最大洞高達5.09m，紅棕色粘土充填。厚層灰?guī)r，分布于河谷右岸F大斷裂層上盆，為淺灰色不純灰?guī)r，中細晶粒結(jié)構(gòu)，節(jié)理、裂隙發(fā)育，但多為次生礦物所充填。(2).地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)受區(qū)域性斷裂之影響，次

6、一級斷裂甚為發(fā)育，壩址附近可見斷層九條，斷裂帶多屬已經(jīng)膠結(jié)。主要斷裂方向N286331W，傾向SW，傾角6268度，乃屬與區(qū)域性斷裂伴生之同期產(chǎn)物。次為走向N3070E，傾向SE，傾角7577度的一組，而者傾向SW，傾角49度，但構(gòu)造層附近有達1723度。區(qū)構(gòu)造干裂隙發(fā)育，一般寬210mm，最大可達20mm，長度26m，但壩左肩陡壁處竟有四條平行開裂隙，寬410cm，長達10余米，產(chǎn)狀走向EW，傾向N，傾角7485度。 。(3). 喀斯特發(fā)育情況本區(qū)喀斯特化不清洌，主要見于層面溶蝕，一般規(guī)模很小，在基巖面以下0.43.19m圍較發(fā)育，一般洞高26cm，最大埋高20cm。壩左肩224.4230m

7、高程，分布兩排層面溶蝕洞，洞高0.50.5m，寬達24m,發(fā)育穿過壩肩與巴河相聯(lián)系，暴洪期間，呈股流溢出。(4).水文地質(zhì)條件本區(qū)地下水分布受巖層產(chǎn)狀與地質(zhì)構(gòu)造制約，左岸地下水位較高，右岸較平緩，均屬裂隙水類型，埋藏于基巖裂隙中，由大氣降水補給向河谷排泄，右岸在壩軸線上下游埋藏較深，根據(jù)鉆孔實測，埋深在37.839.5m，高程為181178m，左岸在壩軸線上下游90100m處均有泉水群出露，下降泉性質(zhì)，分布高程182186m，常年不枯。(5).巖石物理力學(xué)特性指標根據(jù)實驗成果與綜合野外實際情況，計算指標如下：(6).地震根據(jù)中國科學(xué)院研究所地震大隊所提供的資料，并經(jīng)實地調(diào)查，本區(qū)地震基本烈度為

8、5度。工程地質(zhì)結(jié)論 庫區(qū)為碳酸鹽類巖層，喀斯特化不強烈，滲透性稍弱，區(qū)域水系與鄰谷河槽均高于該水庫正常高水位，故條件良好，可以建庫。 壩址為薄層硅質(zhì)灰?guī)r，堅硬，喀斯特化微弱，溶洞不發(fā)育，河谷狹窄，巖層狹窄，巖層微傾上有，斷裂構(gòu)造呈較發(fā)育，但均為膠結(jié)良好。唯有河床沿順河構(gòu)造成產(chǎn)生深切，與河槽地段滲透較強，但經(jīng)處理，可以建壩。1.4灌溉效益本工程灌溉面積約3萬畝，進水閘底高程為185.00m,灌區(qū)在沿河兩岸為兩條狹長帶形，干渠長達50余公里，渠道滲漏損失較大?？h、區(qū)要求灌溉流量按4 m³/s考慮，為充分利用汛期下泄洪水，宜設(shè)置斷面為2m²的灌溉流量備用管，以便汛期與機組檢修時引

9、水灌溉。灌溉水面高程185.5m。1.5水電站與供電效益本電站裝機容量4×3200KW，水輪機型號HL123-LJ-140，發(fā)電機型號TS-325/36-20。水輪機安裝高程187.16m，安裝間高程189.00m，廠安裝一臺30/5噸電動橋式起重機，跨度10.1m。兩臺SJ-7500/28.5/6.3主變壓器，近區(qū)變SJ-560/10/6.3一臺。1.7當?shù)亟ㄖ牧显趬紊嫌?公里兩岸均有石料場，條件良好，可以滿足要求，砂料場初步調(diào)查情況，在壩址以下40公里砂場總儲量4000余m3質(zhì)量尚好，但數(shù)量不能滿足要求，需要到崇左要砂。1.8交通條件該電站附近有火車站，標準公路，交通比較方便。

10、早期工程施工時所需的外來器材和物資均可先以鐵路運輸，再由公路轉(zhuǎn)運到工地。場交通以右岸對外交通的永久公路直通壩址，壩頂無交通要求。1.9施工條件樞紐地址位于峽谷出口處，兩岸山坡較陡，在壩下游200m峽谷出口以外的兩岸，均有開闊平地可供施工場地布置。施工力量由本地區(qū)專業(yè)施工隊和民工共同組成，配備有一定的施工機械，可達到半機械化施工水平。2.1.1水利樞紐建筑物的組成 樞紐工程的主要水工建筑物由擋水建筑物、泄水建筑物和水電站廠房組成。2.1.2水利樞紐的分類與水工建筑物等級劃分依據(jù)水利水電工程等級劃分與洪水標準SL252-2000，共分為五等。水利水電樞紐工程分等指標工程等別工程規(guī)模分等指標水庫總庫

11、容（億m3）防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護城鎮(zhèn)與工礦企業(yè)的重要性保護農(nóng)田面積（萬畝）治澇面積（萬畝）灌溉面積（萬畝）供水對象的重要性裝機容量（萬kW）大（1型10特別重要500200150特別重要120大（2型101.0重要501002006015050重要12030中型1.00.1中等100306015505中等305?。?型0.10.01一般30515350.5一般51?。?型0.010.00151注：1水庫總庫容是指水庫最高水位以下的凈庫容。2治澇、灌溉面積等均指設(shè)計值。根據(jù)第一章節(jié)的概述提供的相關(guān)資料，其有效庫容為544萬m3，裝機容量1.28萬kW，灌溉面積約3萬畝，分析相關(guān)數(shù)據(jù)確定樞紐工

12、程等別為等，工程規(guī)模為中型，水工建筑物級別為3級。2.2.壩型與其它主要水工建筑物型式選擇2.2.1壩型選擇壩是水利樞紐工程的主體，壩型的合理性對樞紐工程的設(shè)計、施工、投資、運用和技術(shù)經(jīng)濟指標將產(chǎn)生決定性的影響。壩型選擇和壩址選擇是相互聯(lián)系的，壩型選擇也是根據(jù)地質(zhì)條件、建筑材料和施工條件來確定。 從建筑材料和施工條件來考慮，本工程可建重力壩（包括寬縫、空腹重力壩）、大頭壩、支墩壩、拱壩；從地質(zhì)、地形條件考慮，建拱壩不夠理想，因為河谷較寬，地形、地質(zhì)對穩(wěn)定很不利；從樞紐布置來考慮，建土石壩不甚是和，因為泄洪建筑物和電站廠房布置較困難。綜合來考慮，建壩的材料可采用漿砌石或混凝土，壩型采用重力壩、寬

13、縫重力壩、空腹重力壩、梯形壩和大頭壩較為適宜，從設(shè)計角度來考慮，可著重考慮重力壩和寬縫重力壩兩種壩型。那岸電站工程概算單價表：建筑工程壩型項目單位實體重力壩寬縫重力壩重力拱壩150#砼溢流壩M³73.6582.7282.02非溢流壩66.0974.2373.59200#砼溢流壩81.2191.2290.42非溢流壩71.9880.7580.04250#砼溢流壩86.9697.6796.82非溢流壩76.8786.3485.59100#砼60.9068.4067.81經(jīng)過對壩型進行詳細的分析比較，本樞紐選擇混凝土實體重力壩。2.2.2泄水建筑物型式選擇泄水建筑物應(yīng)與壩型結(jié)合考慮，重力壩

14、一般多采用壩頂泄洪或壩身孔口泄洪方式，經(jīng)各方面分析比較，本樞紐工程泄水建筑物采用溢流壩壩頂泄洪，設(shè)閘門。溢流壩段設(shè)在河床中間，前緣正向上游來水主流方向，下游出口方向與原河道的主河槽水流方向一致，設(shè)有放空孔。消能方式采用挑流消能。2.2.3擋水建筑物型式選擇擋水建筑物是用以攔截江河，形成水庫和壅高水位，如各種壩和閘，以與為抗御洪水或擋潮，沿江河海岸修建的提防、海塘等。經(jīng)上述分析得，本樞紐工程擋水建筑物采用漿砌石實體重力壩非溢流壩、閘以與導(dǎo)流圍堰。非溢流壩設(shè)在溢流壩的兩端與兩岸連接。2.2.4水電站廠房型式選擇水電站廠房型式采用壩后地面封閉式的電站廠房2.3樞紐布置2.3.1樞紐布置原則（1）樞紐

15、布置要保證各建筑物在任何工作條件下都能正常工作。（2）在滿足建筑物的強度和穩(wěn)定安全條件下，使樞紐的總造價和年運行費用較低。（3）充分發(fā)揮樞紐的綜合效益，盡量使一個建筑物發(fā)揮多種功能。（4）樞紐布置應(yīng)與施工導(dǎo)流、施工方法和施工進度結(jié)合考慮，應(yīng)使施工方便，并盡可能縮短工期。（5）盡可能使樞紐中的部分建筑物早日投產(chǎn)，提前生效。（6）考慮到遠景規(guī)劃，應(yīng)對遠期擴大裝機容量留有余地。亦應(yīng)考慮到分期開發(fā)，在樞紐布置時，應(yīng)滿足高壩規(guī)劃、低壩施工的要求。（7）樞紐的外觀與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，在安全經(jīng)濟的條件下盡量注意美觀。第三章 水工建筑物的設(shè)計3.1壩型選擇與斷面尺寸確定3.1.1擋水壩設(shè)計一、壩型選擇壩是水利樞

16、紐工程的主體，壩型的合理性對樞紐工程的設(shè)計、施工、投資、運用和技術(shù)經(jīng)濟指標將產(chǎn)生決定性的影響。壩型選擇和壩址選擇是相互聯(lián)系的，壩型選擇也是根據(jù)地質(zhì)條件、建筑材料和施工條件來確定。 從建筑材料和施工條件來考慮，本工程可建重力壩（包括寬縫、空腹重力壩）、大頭壩、支墩壩、拱壩；從地質(zhì)、地形條件考慮，建拱壩不夠理想，因為河谷較寬，地形、地質(zhì)對穩(wěn)定很不利；從樞紐布置來考慮，建土石壩不甚是和，因為泄洪建筑物和電站廠房布置較困難。綜合來考慮，建壩的材料可采用漿砌石或混凝土，壩型采用重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩、梯形壩和大頭壩較為適宜，從設(shè)計角度來考慮，可著重考慮重力壩和寬縫重力壩兩種壩型。那岸電站工程概算

17、單價表：建筑工程壩型項目單位實體重力壩寬縫重力壩重力拱壩150#砼溢流壩M³73.6582.7282.02非溢流壩66.0974.2373.59200#砼溢流壩81.2191.2290.42非溢流壩71.9880.7580.04250#砼溢流壩86.9697.6796.82非溢流壩76.8786.3485.59100#砼60.9068.4067.81經(jīng)過對壩型進行詳細的分析比較，本樞紐選擇漿砌石實體重力壩。二、初步擬定壩型的輪廓尺寸(1)壩頂高程的確定校核洪水位情況下：波浪高度 2hl=0.0166V5/4D1/3=0.98m波浪長度 2Ll=10.4×(2hl)0.8=1

18、0.23m波浪中心線到靜水面的高度 h0=(2hl)2/ 2Ll=0.30m安全超高按級建筑物取值 hc=0.3m壩頂高出水庫靜水位的高度 h校=2hl+ h0+ hc=1.58m設(shè)計洪水位情況下：波浪高度 2hl=0.0166(1.5V)5/4D1/3=1.62m波浪長度 2Ll=10.4×(2hl)0.8=15.3m波浪中心線到靜水面的高度 h0=(2hl)2/ 2Ll=0.54m安全超高按級建筑物取值 hc=0.4m壩頂高出水庫靜水位的高度 h設(shè)=2hl+ h0+ hc=2.56m兩種情況下的壩頂高程分別如下：校核洪水位時： 225.3+1.58=226.9m設(shè)計洪水位時： 2

19、24.0+2.56=226.56m壩頂高程選兩種情況最大值226.9 m，可按227.00m設(shè)計，則壩高227.00-174.5=52.5(2)壩頂寬度的確定本工程按人行行道要求并設(shè)置有發(fā)電進水口，布置閘門設(shè)備，應(yīng)適當加寬以滿足閘門設(shè)備的布置，運行和工作交通要求，故取8米。(3)壩坡的確定考慮到利用部分水重增加穩(wěn)定，根據(jù)工程經(jīng)驗，上游坡采用1：0.2，下游坡按壩底寬度約為壩高的0.70.9倍，擋水壩段和廠房壩段均采用1：0.7。(4)上下游折坡點高程的確定理論分析和工程實驗證明，混凝土重力壩上游面可做成折坡，折坡點一般位于1/32/3壩高處，以便利用上游壩面水重增加壩體的穩(wěn)定。根據(jù)壩高確定為5

20、2.5m，則1/3H=1/3×52.5=17.5m，折坡點高程=174.5+17.5=192m；2/3H=2/3×52.5=35m，折坡點高程=174.5+35=209.5m，所以折坡點高程適合位于192m209.5m之間，則取折坡點高程為203.00m。擋水壩段和廠房壩段的下游折坡點在統(tǒng)一高程216.5m處。 (5)壩底寬度的確定由幾何關(guān)系可得壩底寬度為T=43.1m(6)廊道的確定壩設(shè)有基礎(chǔ)灌漿排水廊道，距上游壩面6.1m，廊道底距基巖面4m，尺寸2.5×3.0m（寬×高）。(7)非溢流壩段縱剖面示意圖三、基本組合荷載計算與穩(wěn)定分析由上述非溢流剖面設(shè)

21、計計算得知校核洪水位情況下的波浪三要數(shù)：波浪中心線到靜水面的高度h0=0.3m波浪高度2hl=0.98m波浪長2Ll=10.23m 。因為gD/v2=9.81×4000/182=121.11m ,在20250m之間所以波高應(yīng)安轉(zhuǎn)換為累計頻率1%時的波高：2hl（1%）=0.98×1.24=1.22m 。又因為半個波長Ll=10.23/2=5.12<H（壩前水深H=50.8m），所以浪壓力Pl按深水波計算。作用在壩體的荷載有：自重、靜水壓力、揚壓力、浪壓力、淤沙壓力，取1m壩長進行計算。其中灌漿處與排水處揚壓力折減系數(shù)取=0.25，水重度=9.81KN/m3,混泥土等級

22、強度C10，混泥土重度24KN/m3,壩前淤沙浮容重0.95T/m3=9.5KN/ m3,水下淤沙摩擦角=18°。（1）正常洪水位情況正常洪水位情況下荷載計算示意圖正常洪水位情況下的荷載計算過程見計算書附表129 / 29抗滑穩(wěn)定分析巖石物理力學(xué)特性指標如下：巖石名稱風(fēng)化分帶容重計算強度fFC石灰?guī)r強2.16340.40.750.35石灰?guī)r半2.41790.50.80.50厚層灰?guī)r半2.7216190.60.90.70 薄層灰?guī)r半2.7014160.550.950.60由于壩址為薄層硅質(zhì)灰?guī)r，堅硬，喀斯特化微弱，溶洞不發(fā)育，河谷狹窄，巖層狹窄，巖層微傾上有，斷裂構(gòu)造呈較發(fā)育，但均為膠

23、結(jié)良好，再根據(jù)巖石物理力學(xué)特性指標，可確定壩址開挖巖石為薄層灰?guī)r，接觸面摩擦系數(shù)f=0.6,抗剪斷摩擦系數(shù)f=0.90,抗剪斷凝聚力C=0.7MPa=700KPa4.743.0 ，滿足抗滑穩(wěn)定要求。（2）校核洪水位情況校核洪水位情況下荷載計算示意圖 校核洪水位情況下的荷載計算過程見計算書附表2 抗滑穩(wěn)定分析巖石物理力學(xué)特性指標如下：巖石名稱風(fēng)化分帶容重計算強度fFC石灰?guī)r強2.16340.40.750.35石灰?guī)r半2.41790.50.80.50厚層灰?guī)r半2.7216190.60.90.70薄層灰?guī)r半2.7014160.550.950.60由于壩址為薄層硅質(zhì)灰?guī)r，堅硬，喀斯特化微弱，溶洞不發(fā)育

24、，河谷狹窄，巖層狹窄，巖層微傾上有，斷裂構(gòu)造呈較發(fā)育，但均為膠結(jié)良好，再根據(jù)巖石物理力學(xué)特性指標，選取厚層灰?guī)r接觸面摩擦系數(shù)f=0.6,抗剪斷摩擦系數(shù)f=0.90,抗剪斷凝聚力C=0.7MPa=700KPa3.192.5，滿足抗滑穩(wěn)定要求。四、應(yīng)力分析（運行期）（一）正常洪水位情況下1、水平截面上的正應(yīng)力2、剪應(yīng)力上游面水壓力強度：下游面水壓力強度 ： 剪應(yīng)力3、水平應(yīng)力4、主應(yīng)力（二）校核洪水位情況下1、水平截面上的正應(yīng)力2、剪應(yīng)力上游面水壓力強度：下游面水壓力強度 ： 剪應(yīng)力3、水平應(yīng)力4、主應(yīng)力五、部應(yīng)力計算（一）正常洪水位情況下坐標原點設(shè)在下游壩面，由偏心受壓公式可以得出系數(shù)a和b，如

25、下具體壩應(yīng)力計算過程見計算書附表3（二）校核洪水位情況下坐標原點設(shè)在下游壩面，由偏心受壓公式可以得出系數(shù)a和b，如下具體壩應(yīng)力計算過程見計算書附表43.1.2溢流壩設(shè)計溢流壩設(shè)計原則：1、滿足穩(wěn)定和強度的要求；2、滿足具有足夠的泄洪能力；3、使水流平順通過壩面，避免產(chǎn)生震動和空蝕；4、使下泄水流對河床不產(chǎn)生危與壩體安全的局部沖刷；5、不影響其他建筑物的正常運行等。一、 孔口型式與尺寸擬定根據(jù)水文水能特性，選用實用堰，孔口溢流式，校核洪水位時泄流量為3340 m³/s，設(shè)計洪水位時泄流量2600 m³/s；由于本工程壩屬厚層灰?guī)r，適用于q=60-150 m³，則初步

26、設(shè)定單寬流量為q=80 m³/s·m；根據(jù)目前大中型壩的閘門寬度，常用8-10m，為保證泄流時閘門的對稱開啟，設(shè)孔口數(shù)為5孔，每孔凈寬為8m。前緣凈寬校核洪水位時： L=Q溢/q=41.75（m）設(shè)計洪水位時： L=Q溢/q=32.5（m）綜上所述，取L=40m 堰頂高程由資料可知，堰頂高程為213.00m。 泄水方式的選擇，為使水庫較大的超泄能力，采用開敞式溢流堰。二、 溢流壩的堰面曲線設(shè)計頂部曲線段開敞式溢流堰面曲線，采用冪曲線時按下式計算： 定型設(shè)計水頭，按堰頂最大作用水頭的75%-95%計算，m； n、K 與上游壩面坡度有關(guān)的指數(shù)和系數(shù)； x、y 溢流面曲線的坐標，

27、其原點設(shè)在顏面曲線的最高點。按85%計算，則：上游壩面鉛直：k=2,n=1.85x-y關(guān)系如下表：x012345678910y00.0680.2450.5190.8831.3351.872.4883.1853.964.812 原點上游曲線段R1=0.5Hd=5.23(m), 0.175Hd=1.83(m)；R2=0.2Hd=2.09(m), 0.276Hd=2.89(m)；R3=0.04Hd=0.42(m), 0.282Hd=2.95(m)。 堰面曲線與直線段的切點坐標上游坡度垂直：A=1.096 B=0.592 a=1.1765 b=2.176直線段與溢流曲線的切點坐標：1=arctan1.

28、43=55°切點高程 = 堰頂高程 - =199.51(m) 底部反弧段取 =0.95時，壩頂水面流速為V1H0=校核洪水位-坎頂高程=33.65(m)因為q=80 m³/s·m,則q/V1=2.85所以 h=2.85m。又因為R=（410）h，所以取R=6h=17.1(m)取挑射角2=20°則：圓心高程=坎頂高程+Rcos2=207.72 (m)圓心縱坐標y0=堰頂高程-圓心高程=5.25（m）反弧段和直線段的切點坐標：圓心坐標：E點坐標（坎頂坐標）：離心力作用點坐標：溢流壩段縱剖面示意圖 根據(jù)溢流壩的堰面曲線設(shè)計數(shù)據(jù)畫出溢流壩段的縱剖面示意圖，如下：

29、 溢流壩段縱剖面示意圖三、基本組合荷載計算與穩(wěn)定分析由上述溢流剖面設(shè)計計算得知校核洪水位情況下的波浪三要數(shù)：波浪中心線到靜水面的高度h0=0.3m波浪高度2hl=0.98m波浪長2Ll=10.23m 。因為gD/v2=9.81×4000/182=121.11m ,在20250m之間所以波高應(yīng)安轉(zhuǎn)換為累計頻率1%時的波高：2hl（1%）=0.98×1.24=1.22m 。又因為半個波長Ll=10.23/2=5.12<H（壩前水深H=50.8m），所以浪壓力Pl按深水波計算。作用在壩體的荷載有：自重、靜水壓力、揚壓力、浪壓力、淤沙壓力，取1m壩長進行計算。其中灌漿處與排水

30、處揚壓力折減系數(shù)取=0.25，水重度=9.81KN/m3,混泥土等級強度C10，混泥土重度24KN/m3,壩前淤沙浮容重0.95T/m3=9.5KN/ m3,水下淤沙摩擦角=18°。（1）基本組合荷載計算在CAD中繪制溢流壩段縱剖面圖，并利用面域查出一個壩段壩體面積A1=1179.90m²,壩體重心距壩踵X1=21.67m；一個閘墩面積A2=181.75 m²，閘墩重心距壩踵X2=11.93m。溢流壩段基本組合荷載計算過程見計算書附表5，基本組合荷載示意圖如下： 溢流壩段基本組合荷載計算示意圖（2）抗滑穩(wěn)定分析巖石物理力學(xué)特性指標如下：巖石名稱風(fēng)化分帶容重計算強度

31、fFC石灰?guī)r強2.16340.40.750.35石灰?guī)r半2.41790.50.80.50厚層灰?guī)r半2.7216190.60.90.70 薄層灰?guī)r半2.7014160.550.950.60由于壩址為薄層硅質(zhì)灰?guī)r，堅硬，喀斯特化微弱，溶洞不發(fā)育，河谷狹窄，巖層狹窄，巖層微傾上有，斷裂構(gòu)造呈較發(fā)育，但均為膠結(jié)良好，再根據(jù)巖石物理力學(xué)特性指標，可確定壩址開挖巖石為薄層灰?guī)r，接觸面摩擦系數(shù)f=0.6,抗剪斷摩擦系數(shù)f=0.90,抗剪斷凝聚力C=0.7MPa=700KPa3.573.0 ，滿足抗滑穩(wěn)定要求。（3）上下游邊緣應(yīng)力計算根據(jù)材料力學(xué)可知，C20混凝土抗壓強度為20MPa，抗拉強度為1.97MPa

32、,所以壩體應(yīng)力滿足穩(wěn)定要求。四、消能防沖設(shè)計鼻坎高程為：191.65m反弧半徑： R=17.1m挑射角： =20°挑距： L=L+L由上訴可知：V1=28.1 m³/s; h1=hcos=2.68m; h2= 17.15m沖刷坑深度：取沖刷坑系數(shù)為k=1.2，q=80 m³/s·m，H=225.3-190.65=34.65m所以最大沖刷坑水墊厚度：沖刷坑深度：所以：滿足要求3.2 地基處理與細部構(gòu)造設(shè)計3.2.1地基處理（一）壩基的開挖在實用斷面設(shè)計中以根據(jù)地形地質(zhì)情況確定壩基面高程，擋水壩在174.5m高程處，溢流壩在170.00m處。為保持壩體穩(wěn)定，

33、壩基開挖形狀為鋸齒形。（二）壩基的加固處理 壩基加固采用固結(jié)灌漿處理：壩基固結(jié)灌漿圍視壩基地質(zhì)條件、巖石破碎程度與壩基受力情況而定。根據(jù)本工程地形地質(zhì)條件，在壩基上、下游應(yīng)力較大的地區(qū)進行固結(jié)灌漿外，還在地質(zhì)巖性較差的地區(qū)進行。灌漿孔采用梅花形排列，孔距為4m，孔深8m?；康貐^(qū)15m。（三）壩基的防滲處理壩基采用帷幕防滲處理：灌漿主要施工機械采用DK300型油壓鉆機，5975mm金鋼石鉆頭造孔，鉆孔必須保證鉛直，其孔位偏差、主帷幕孔不超過10厘米。帷幕孔鉆進時，對孔的各種情況，均應(yīng)該詳細記載，作為分析鉆孔情況的依據(jù)。若發(fā)現(xiàn)集中漏水，應(yīng)立即停止鉆，待查明滲水部位與原因并經(jīng)處理后再進行鉆進。鉆孔

34、結(jié)束待灌、灌漿結(jié)束待加深時，孔口均應(yīng)采取妥善措施加以保護。帷幕灌漿施工順序采用分序鉆灌逐漸加密的原則，主帷幕灌漿的施工采用分三序鉆灌。即序孔孔距8.0m、序孔孔距為4.0m、序孔孔距為2.0m。帷幕灌漿采用孔口封閉，自上而下分段循環(huán)灌漿的方法施工。在地質(zhì)條件較好的壩段，亦可采用自下而上分段灌漿方法。具體由施工監(jiān)理工程師與地質(zhì)工程師確定。施工與質(zhì)量檢查請水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)（SL62-94）執(zhí)行。壩基與兩岸的防滲采用帷幕灌漿。帷幕在可能發(fā)生滲透變形的地段采用兩排。3.2.2細部構(gòu)造（一）壩頂構(gòu)造1. 防浪墻壩頂上游設(shè)置防浪墻。墻身采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并在壩體橫縫處留伸縮縫

35、，并設(shè)止水。墻身高度1.2m，做二四墻。2. 欄桿 壩頂下游側(cè)做欄桿，以保護行人行車的安全。3. 道路壩頂?shù)缆钒唇煌ㄒ箐佋O(shè)。路面有適當?shù)臋M向坡度，中間比兩側(cè)稍高，利于排水，并設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)施，將路面雨水排向上游或壩身排水設(shè)備中。壩頂兩側(cè)設(shè)人行道，人行道高出壩頂路面20cm。（二）分縫1橫縫橫縫垂直于壩軸線布置，沿壩體的整個高度將壩體分割成若干獨立壩段。其作用是減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求。是永久性的，縫不灌漿，不設(shè)鍵槽，必須設(shè)止水設(shè)備。(1)、縫距取決于氣候條件、地形、地質(zhì)特點、壩高度、施工條件等因素。本設(shè)計取15m。(2)、縫寬 橫縫的寬度保證壩段在氣溫變化和地基不均勻

36、沉陷時能夠自由變形。取2cm?？p用有伸縮性的瀝青瑪碲脂填充。(3)、止水設(shè)備 適應(yīng)橫縫開或閉合的伸縮性以與日后補強的可能性。設(shè)置防滲瀝青井，第二道止水片采用橡膠片，兩端插入深度25cm，下部深入基巖50cm，上部深到最高水位以上。 第一道止水片距上游面2.0m，以后各道止水設(shè)備間的距離為1.0m。 瀝青井采用方形，尺寸為20cm20cm.后澆壩段一側(cè)用預(yù)制混凝土塊構(gòu)成。預(yù)制塊高1.5m，厚10cm。在橫縫止水設(shè)備下游設(shè)排水孔。設(shè)帶爬梯的檢查井，截面為1.2m×0.8m，井設(shè)休息臺，并與檢查廊道相通。2縱縫縱縫是為適應(yīng)混凝土的澆筑能力和施工期混凝土的散熱而設(shè)置的臨時縫?？v縫必須在水庫蓄

37、水前，混凝土充分冷卻收縮的條件下進行灌漿，使壩成為整體。本設(shè)計壩型澆筑面積不大，不設(shè)縱縫。3水平縫用薄層澆筑法，層厚為3m。（三）排水壩體排水是在上游防滲層之后，沿壩軸線方向布置一排豎向排水管。管距一般為3m。（四）廊道碾壓混凝土壩壩體盡量少設(shè)廊道和孔洞。3.3.3電站廠房的布置和設(shè)計一、廠房布置原則1、應(yīng)綜合考慮自然條件、樞紐布置、對外交通、廠房進水方式等因素，使廠房各部分與樞紐其他建筑物互相協(xié)調(diào)，避免或減少干擾。2、既要照顧廠區(qū)各組成部分的不同作用和要求，也要考慮到他們的聯(lián)系與配合，要統(tǒng)籌兼顧，共同發(fā)揮作用。3、應(yīng)充分考慮施工條件、施工程序、施工導(dǎo)流方式的影響，并盡量為施工期間利用已有鐵路

38、、公路 、水路等創(chuàng)造條件，還應(yīng)考慮電站的分期施工提前發(fā)電、邊施工邊創(chuàng)造有利的施工和運行條件。4、應(yīng)保證廠區(qū)所有設(shè)備和建筑物都是安全可靠的。5、盡量少破壞天然綠化。6、在滿足運行可靠、檢修方便的前提下，應(yīng)采用混泥土工程量最少、投資最省、效益最高的方案。二、廠區(qū)布置形式1、主廠房主廠房是廠區(qū)的核心，其位置選擇在水利樞紐總體布置中進行，除注意廠區(qū)各組成協(xié)調(diào)外，好應(yīng)考慮下列因素：(1)、盡量減少壓力水管的長度。因此主廠房盡量靠近擋水壩。(2)、尾水渠盡量遠離溢洪道或泄洪洞，防止水位波動對機組運行不利。(3)、主廠房地基條件要好，對外交通和出線方便，并不受施工導(dǎo)流干擾。根據(jù)樞紐地形，本設(shè)計選擇壩后式廠房

39、布置形式。壩后式廠房與整個樞紐緊密相連。廠房位置設(shè)于右岸擋水壩后。原因是右岸有二級平臺且地基為硅質(zhì)灰?guī)r、堅硬，承壓力較高，又因為交通公路都布置在右岸。2、副廠房本工程副廠房位置選擇在主廠房的上游側(cè)，原因是主廠房的上游側(cè)比較開闊、通風(fēng)采光條件好，運行管理比較方便，電纜也較短，在結(jié)構(gòu)上與主廠房連成一體，造價較經(jīng)濟。3、主變壓器場和開關(guān)站的布置布置原則：(1)、盡量靠近廠房，以縮短發(fā)電機電壓母線長度，減小電能損失和故障機會，并滿足防火、防爆、防雷、防水霧和通風(fēng)冷卻的要求，安全可靠。(2)、盡量與安裝間在同一高程上，便于主變壓器運輸、安裝和利用軌道推進廠房的安裝間進行檢修。(3)、變壓器的運輸和高壓側(cè)

40、出線要方便，且變壓器之間要留必要空間。(4)、高程應(yīng)高于下游最高洪水位，且四周設(shè)置排水溝。本工程的主變壓器場和高壓升壓站為露天式布置，主變壓器場位于廠房上游與主廠房和副廠房同高，高程均為189.90m，主變壓器場設(shè)有兩臺SJ7500/28.5/6.3主變壓器，一臺SJ560/10/6.3近區(qū)變壓器。高壓升壓站位于下游右岸緊靠廠房的二級平臺上，面積為50×30（長×寬），高程為220.00m。三、機電設(shè)備1.水輪機選型設(shè)計的容(1)、根據(jù)水能規(guī)劃推薦的電站總?cè)萘看_定機組的臺數(shù)和單機容量；(2)、選擇水輪機的型號與裝置方式；(3)、確定水輪機的的轉(zhuǎn)輪直徑、額定出力、同步轉(zhuǎn)速、安

41、裝高程等基本參數(shù)；(4)、繪制水輪機的運轉(zhuǎn)特性曲線；(5)、確定蝸殼、尾水管的型式與它們的主要尺寸，以與估算水輪機的重量和價格；(6)、選擇調(diào)速器設(shè)備；(7)、結(jié)合水電站的運行方式和水輪機的技術(shù)標準，擬定設(shè)備定購技術(shù)條件。2、水輪機的選型設(shè)計(1)、本電站由于缺乏典型負荷，故未編制負荷圖，也未進行電力電量平衡計算。裝機容量的選擇，以充分利用水能為原則，并考慮機組制造等情況，最后確定選用金城江水力發(fā)電設(shè)備廠的產(chǎn)品，電站裝機容量4×3200KW。根據(jù)水能計算得出最高水頭43m，最低水頭24m，設(shè)計水頭30.5m，單機引用流量12.6m3/s,保證出力2620KW，多年平均發(fā)電量65.5百

42、萬度，年利用小時5600。(2)、本電站裝機容量4×3200KW，水輪機型號HL123-LJ-140，發(fā)電機型號TS-325/36-20。水輪機安裝高程187.16m，安裝間高程189.00m，廠安裝一臺30/5噸電動橋式起重機，跨度10.1m。兩臺SJ-7500/28.5/6.3主變壓器，近區(qū)變SJ-560/10/6.3一臺。3、尾水管型式與主要尺寸本設(shè)計選擇尾水管型式為彎肘形。其尺寸詳見廠房橫剖面圖。4、水輪發(fā)電機組配套根據(jù)選定的水輪機型號與各特性參數(shù)、出力、轉(zhuǎn)速、工作水頭選用配套的發(fā)電機，確定電站的裝機容量。通常根據(jù)機組臺數(shù)與效率的關(guān)系確定機組臺數(shù)。機組臺數(shù)越少，平均效率越低。

43、但機組臺數(shù)過多，對水電站運行效率增加的效果不顯著。本設(shè)計選擇4臺機組。四、主要附屬設(shè)備選擇1、調(diào)速器根據(jù)水輪機的出力、工作水頭與有關(guān)的特性參數(shù)，計算所需的調(diào)速功（工作容量）以與機組調(diào)節(jié)保證，突出導(dǎo)葉關(guān)閉時間，選定調(diào)速器型號規(guī)格。（1）、調(diào)節(jié)器的主要設(shè)備調(diào)速器的主要設(shè)備包括調(diào)速柜、油壓設(shè)備和接力器三部分。（2）、調(diào)速器選擇的一般原則:根據(jù)水輪機的出力和水頭等有關(guān)參數(shù)，對中小型機組，確定出所需的調(diào)速功；對大型機組，確定出接力器直徑和容量、主配壓閥直徑與壓力油箱（罐）的總?cè)莘e，從而選出相應(yīng)的調(diào)速器。對于大型水電站與中小型水電站中容量相對較大、在小電網(wǎng)中擔任調(diào)頻任務(wù)、單機帶孤立負荷的運行方式、對電能品

44、質(zhì)要求較高或在系統(tǒng)中有較大沖擊負荷的電站，應(yīng)選擇調(diào)節(jié)品質(zhì)好、自動化程度高的調(diào)速器。當機組引水管道較長，有可能在壓力管道產(chǎn)生較大水擊負荷的電站，應(yīng)選擇調(diào)節(jié)規(guī)律較好的調(diào)速器，以減少水擊壓力。對于容量較小、在系統(tǒng)中地位不重要、經(jīng)常承擔基荷的機組，宜選用調(diào)節(jié)方式簡單、性能穩(wěn)定、價格便宜的調(diào)速器以節(jié)省投資。選擇調(diào)速器應(yīng)考慮和相關(guān)設(shè)備的功能匹配和協(xié)調(diào)，避免高端產(chǎn)品和低端產(chǎn)品結(jié)合，通訊不通暢，利用率不高造成不必要的浪費。（3）、中小型調(diào)速器的調(diào)速功估算經(jīng)驗公式： A=（2025）Q=（2025）×12.60=19552444 （kg·m）根據(jù)計算結(jié)果，結(jié)合型譜選擇合適類型的調(diào)速器。本設(shè)計

45、選擇YT3000型。2、起重吊車 所吊運的最重部件為發(fā)電轉(zhuǎn)子，根據(jù)所吊運的最重部件，選用30/5噸的電動橋式吊車，跨度L=10.1m。五、廠房部布置水輪發(fā)電機組與其附屬設(shè)備的廠布置，是廠房設(shè)計的主要容之一，包括水輪機、發(fā)電機、調(diào)速器與其它附屬設(shè)備在廠的合理位置，布置形式、工作通道主副廠房的屏幕尺寸應(yīng)兼顧緊湊、合理、安裝、運行、檢修方便安全、投資等等。水電站的主廠房是安裝水輪發(fā)電機組與其輔助設(shè)備的場所，根據(jù)設(shè)備布置的需要通常在高度方向上分為數(shù)層。廠房部部長應(yīng)根據(jù)機電布置、設(shè)備安裝、檢修與運行要求結(jié)合水工結(jié)構(gòu)布置統(tǒng)一考慮。1、發(fā)電機層設(shè)備布置發(fā)電機層為安放水輪發(fā)電機組與輔助設(shè)備和儀表表盤的場地，也

46、是運行人員巡回檢查機組、監(jiān)視儀表的場所。主要設(shè)備有發(fā)電機、調(diào)速器、主變檢修坑、機旁盤、樓梯、吊物孔等。（1）、機旁盤與調(diào)速器布置在同一側(cè)，靠近廠房的上游墻。（2）、調(diào)速器與下層的接力器相協(xié)調(diào)，盡可能靠近機組，并在吊車的工作圍之。（3）、勵磁盤為控制勵磁機運行而設(shè)置，布置在發(fā)電機近旁。（4）樓梯每隔一段距離需要設(shè)置一個樓梯，一般兩臺機組設(shè)置一個。由發(fā)電機層到水輪機層設(shè)兩個樓梯，分設(shè)在主廠房的兩端，便于運行人員到水輪機層巡視和操作，與時處理事故。樓梯不能破壞發(fā)電機層樓板的梁格系統(tǒng)。（5）、吊物孔在吊車起吊圍設(shè)供安裝檢修的吊物孔，以溝通上下層之間的運輸，布置在既不影響交通又不影響設(shè)備布置的地方，其大

47、小與吊運設(shè)備的大小相適應(yīng)，平時用鐵蓋板蓋住。2、水輪機層設(shè)備布置水輪機層是發(fā)電機層以下、蝸殼大塊體混凝土以上的這部分空間。一般布置調(diào)速器的接力器、水力機械輔助設(shè)備（如油、氣、水管路）、電氣設(shè)備（如發(fā)電機引出線、中性點引出線、接地等）、廠用電的配電設(shè)備。（1）、調(diào)速器三接力器位于調(diào)速器柜的下方，與水輪機蓋頂連在一起，并布置在蝸殼最小斷面處，因為該處的混凝土厚度最大。（2）、電氣設(shè)備發(fā)電機引出線和中性點側(cè)都裝有電流互感器，一般安裝在風(fēng)罩外壁或機墩外壁上。小型水電站一般不設(shè)專門的出線層引出母敷設(shè)在水輪機層上方，而各種電纜架設(shè)在其下方。水輪機層比較潮濕，對電纜不利，對發(fā)電機引出母線要加裝保護網(wǎng)。（3）

48、、油、氣、水管道一般沿墻敷設(shè)布置在溝。管道的布置應(yīng)與使用和供應(yīng)地點相協(xié)調(diào)，同時避免與其他設(shè)備相互干擾，且與電纜分別布置在上下游側(cè)，防止油、氣、水滲漏對電纜造成影響。（4）、水輪機層上、下游側(cè)設(shè)必要過道。過道寬度為1.5m，水輪機機墩壁上設(shè)進人孔，寬度為1.2m，高度2.0m。3、蝸殼層的布置蝸殼層除過水部分外，均為大體積混凝土。（1）、進人孔在下部塊體結(jié)構(gòu)中要設(shè)有通向蝸殼和尾水管的進人孔，并設(shè)置通道。進人孔直徑為0.6m，進人通道尺寸1.5×1.0m。（2）、檢查、排水廊道在蝸殼層以下的下游側(cè)設(shè)檢查、排水廊道，作為運行人員進入蝸殼、尾水管檢查的通道。（3）、集水井位于全廠最低處。（4

49、）、排水泵室布置在集水井的上層，有樓梯、吊物孔與水輪機層連接。4、安裝間的布置安裝間設(shè)在主廠房的右側(cè)，地面高程與發(fā)電機層地面高程同高，長度取一個機組段長度，其面積可以滿足一臺機組安裝與檢修的需要。上游側(cè)設(shè)有2.5×3.0m的吊物孔，蓋有承重板。下游側(cè)設(shè)有5.0m×8.0m的變壓器坑，上鋪承重板。安裝間進廠大門為6.0m×6.0m。5、尾水平臺與尾水閘門室布置由于選擇的尾水管出口寬度為4.4m，小于10m,則不需設(shè)置單支墩。即每個尾水出口只設(shè)一孔出口。電站共設(shè)兩套尾水閘門。用一臺2×5t移動式啟閉機操作。在1號和4號機組尾水閘墩的高程處設(shè)兩個尾水閘門室，存

50、放尾水閘門。根據(jù)尾水管的長度、吊運閘門與交通要求。尾水平臺的寬度取3.2m,高程與發(fā)電機層樓板與回車場地面高程一樣。六、主廠房高程與平面尺寸（一）廠房高度1、水輪機安裝高程r水輪機安裝高程為r =181.4m2、尾水管底板高程ww = r b0/2-h= 181.4-0.365/2-3.36=177.86 m式中：h尾水管高度取3.36m。3、廠房基礎(chǔ)開挖高程FF = w -S= 177.86-1.5= 176.36 m式中：S尾水管底板厚度初設(shè)階段，巖基S=1.02.0m；土基S=34m，此處S取1.5m。4、水輪機層地面高程11 =r +=181.4+1.0+1.0=183.4m式中：金屬

51、蝸殼的保護層，取1.0m 蝸殼進口半徑，取1.0m5. 發(fā)電機裝置高程G G =1+h孔+h梁=183.4+2+1=186.4m式中：h孔進人孔高，取2m h梁進人孔頂部混凝土厚度，取1m6. 發(fā)電機層樓板高程2 2 =G +3.5=186.4+3.5=189.9m (3.5為G層高)7. 起重機（吊車）的安裝高程c c=發(fā)電機層地面高程+發(fā)電機層樓板到吊車軌頂高度 發(fā)電機層樓板到吊車軌頂高度，根據(jù)吊車吊運最長部件的方式、外形尺寸與安全距離確定。 發(fā)電機層樓板到吊車軌頂高度Z=a+Hm+e+h式中： a為垂直向安全距離，不小于0.3m ,本工程取1.0m Hm最長部件長度，為發(fā)電機轉(zhuǎn)子的高度，

52、4.3me 吊鉤吊索連接距離，一般為1.21.5m，本工程是使用剛性釣具可縮短到0.81.0m，故e=1.0mh吊鉤極限位置時，吊鉤中心到吊車軌頂?shù)母叨?，由產(chǎn)品目錄查得，一般為1.21.3m，本工程為1.3 m注意：吊運最長部件時與周圍建筑物與設(shè)備間，應(yīng)有不小于0.4m的安全距離，本工程取0.5m。Z=a+Hm+e+h=1.0+4.3+1.0+1.3=7.6m所以：C=189.9+7.6=197.5m8、屋頂高程R=屋面大梁高度+屋面板厚度+屋面保溫防水層厚度 =0.7+0.12+0.184 =1.004m R=C+ =197.5+3.5+1.5+1.004=203m式中：軌頂?shù)降踯嚿闲≤嚫叨?/p>

53、，m 檢修吊車所需的高度，0.5m9、安裝間樓板高程 與安裝間的地面高程同高，為189.90m。10、廠房高度 R-F=203-177.36 =25.64m（二）廠房長度1、機組段長度（1）、按蝸殼尺寸控制計算 機組段長度=蝸殼最大寬度+蝸殼間混凝土厚度=5.102+2.5 =7.102m（2）、按尾水管尺寸控制計算 機組段長度= 尾水管出口寬+尾水閘墩厚度=2.74+2.5= 5.24（3）、按發(fā)電機尺寸和設(shè)備布置控制計算 機組段長度= 發(fā)電機定子外徑+2×風(fēng)道寬+風(fēng)道間過道寬 = 2.0+2×1.5+2.5=7.5m根據(jù)以上分析，機組段長度取7.5m已經(jīng)足夠。由于廠房上部結(jié)構(gòu)采用標準預(yù)制