乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计说明书打印

摘要..................................................................................................................................... ３
Abstract ........................................................................................................................................... ４第一章设计基本资料................................................................................................................. ６
流域概况和地理位置............................................................................................................. ６水文与气象............................................................................................................................. ６
水文条件......................................................................................................................... ６表1-1 坝址断面处（山前峦）水位～流量关系曲线............................................................. ６气象条件......................................................................................................................... ８工程地质................................................................................................................................. ８
交通状况................................................................................................................................. ９既给设计控制数据................................................................................................................. ９第二章水能规划....................................................................................................................... １０水头Hmax、Hmin、Hr选择............................................................................................ １０
Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）：..................................................... １０表2-1试算过程 ......................................................................................................................... １０
3.1.2、Hmin的可能出现情况（水头损失按2%计）：........................................... １２表2-2试算过程 ......................................................................................................................... １２
水轮机选型比较................................................................................................................. １３
3.2.1 HL200水轮机方案的主要参数选择................................................................ １３
HL180水轮机方案主要参数选择............................................................................. １５= .................................................................................................................................................. １６= .................................................................................................................................................. １８HL200和HL180方案比较 ....................................................................................... １９方案参数对照表：（3－1）....................................................................................................... １９
w ∇2
0b w ∇115.55m2.1.183.0m3150m2.1.2440m450m10m2.2.12.2.1坝顶超出静水位高度△h ................................................................................................................... ２０
2.2.2挡水建筑物：砼重力坝 .................................................................................... ２２
坝基面： ..................................................................................................................................... ２３ 表2-1设计状况下坝基面稳定应力计算：.............................................................................. ２５ 上游折坡面（162m 高程处） ................................................................................................... ２７ 表2-2设计状况上游折坡面稳定应力计算： .......................................................................... ２８
2.2.3 泄水建筑物：砼溢流坝 ............................................................................... ３１
校核洪水位： ............................................................................................................................. ３３ 表2-5设计状况下坝基面稳定计算： ..................................................................................... ３５
坝内构造 ............................................................................................................................. ３７
2.3.1坝顶结构 ............................................................................................................ ３７
溢流坝消能防冲措施 ......................................................................................................... ３９
第四章 水电站引水建筑物 ....................................................................................................... ４０
引水隧洞整体布置 ............................................................................................................. ４０
洞线布置（水平位置） ............................................................................................. ４０
洞线布置（垂直方向） ............................................................................................. ４０
细部构造 ............................................................................................................................. ４０
隧洞洞径 ..................................................................................................................... ４０
隧洞进口段 ................................................................................................................. ４１
4.2.3 进水口高程 ....................................................................................................... ４１
闸门断面尺寸 ............................................................................................................. ４３
4.2.5 进口底高程的计算（以死水位192m 为准） .............................................. ４３
隧洞渐变段 ................................................................................................................. ４３
压力管道设计 ............................................................................................................. ４５
调压室设计 ................................................................................................................. ４５
第五章 水电站厂房 ............................................................................................................... ４９
厂房内部结构 ..................................................................................................................... ４９
水轮机发电机外形尺寸估算 ..................................................................................... ４９
调速系统，调速设备选择 ......................................................................................... ５５
水轮机阀门及其附件 ................................................................................................. ５６
表5-3：油压装置外形尺寸 ...................................................................................................... ５６
起重机设备选择 ......................................................................................................... ５７
主厂房尺寸 ......................................................................................................................... ５９
长度 ............................................................................................................................. ５９
宽度 ............................................................................................................................. ６１
厂房各层高程确定 ..................................................................................................... ６１
厂区布置 ............................................................................................................................. ６２
参考书目..................................................................................................................................... ６４
摘要
乌溪江水电站座落于浙江省乌溪江湖南镇，属于梯级开发电站，根据地形要求，其开发方式为有压引水式。

坝区地质条件较好，主要建筑物（砼非溢流坝），泄水建筑物（砼溢流坝），引水建筑物（有压引水遂洞，调压室），地面厂房。

水库设计洪水位238m（千年一遇），相应的下泄流量4800m3/s；校核洪水位240m（万年一遇），相应的下泄流量8500m3/s；正常挡水位232m.
本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程242m。

坝底高程112m。

最大坝高130m。

上游坝坡坡度1：，下游坝坡坡度1：，溢流坝堰顶高程224.54m。

引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1290m。

洞径8.6m，调压室位于厂房上游260m左右处，高程255m的山峦上，型式为差动式（大、小井分离式）。

厂房位于下游荻青位置。

设计水头96m，装机容量4×=万Kw，主厂房净宽18m，总长77.5m。

水轮机安装高程115.78m，发电机层高程125.5m，安装场层高程129m（比下游校核洪水位128 m略高）。

厂房附近布置开关站，主变等。

受地形限制，为了减少开挖量，尾水平台兼作公路用，坝址与厂区通过盘山公路连接，形成枢纽体系。

由此可见，本设计是合理可行的。

Abstract
The 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 238m ,its corresponding flow amount is 5400m3/s .The check level is ,its corresponding flow is 9700 m3/s .The regular water retaining level is 232m .
The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is ,and the base elevation is 112m ,The max height of the dam is ,The upstream dam slope is 1: ,the downstream dam slop is 1: ,the spillway crest elevation is 226m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1100m ,the diametric of which is .The surge-chamber is located at the mountain , which is 260m from the work shop building and is type is differential motion.
The workshop building is located at downstream ,the design level
of the turbine is , the equipped capacitor is 17×104Kw ,the clean width is 16m , its whole length is 72m . The fix level of the turbine is m , and the height lf dynamo is , the level of the adjustment bay is (higher than the downstream water level ,which is . Near the workshop building , there are switch station and the main transformer and so on .
This design layout the bent structure inside the main workshop building and calculate its distributed steel.
关键词：水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；稳定；应力；水轮机；选型；引水隧洞；调压室；厂房；发电引水隧洞。

第一章设计基本资料
流域概况和地理位置
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。

水文与气象
水文条件
湖南镇坝址断面处多年平均径流量为s。

实测最大洪峰流量为5440 m3/s，（1954年），千年一遇洪水总量（4日）为亿立方米，洪峰流量为11300m3/s。

万年一遇洪水（4日）总量为亿立方米，洪峰流量为16600m3/s。

保坝洪水总量为亿立方米，洪峰流量为22000m3/s。

表1-1 坝址断面处（山前峦）水位～流量关系曲线
水位（m）
流量（m3/s）10 50 100 200 500 1000 2000
水位（m）
流量（m3/s）3000 5000 7500 10000 12500 15000
水位（m）115 116
流量（m3/s）10 20 40 60 80 100 120
水位（m）
流量（m3/s）140 160 180 200 400 700 1000
水位（m）
流量（m3/s）1500 2000 3000 4000 6000 8000 10000
气象条件
乌溪江流域属副热带季风气候，多年平均气温℃，月平均最低气温℃，最高气温28℃。

多年平均降雨为1710mm ，雨量年内分配极不均匀，4、5、6三个月属梅雨季节，降雨量占全年的50%左右。

7、8、9月份会受台风过境影响，时有台风暴雨影响，其降雨量占全年的25%左右。

工程地质
库区多高山峡谷，平原极少。

地层多为白垩纪流纹斑岩及凝灰岩分布，柱状节理及顺坡向节理裂隙普遍，断裂构造不甚发育，受水库回水影响，可能有局部土滑、崩塌等情况，但范围不会很大，因此库区的岸坡稳定问题是不严重的。

唯坝前水库左岸的梧桐口至坝址一段地形陡峭，顺坡裂隙较为发育，经调查有四处山坡因顺坡裂隙切割，不够稳定，每处不稳定岩体为2~3万立方米，在水库蓄水过程中，裂隙中充填物受潮软化，易崩塌、滑落，由于距坝趾较近，在施工过程中应注意安全。

库取未发现有经济价值的矿床，仅湖南镇上游破石至山前峦一带有30余个旧矿，经地质部华东地质局浙西队调查，认为无经济价值。

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，规模及影响范围均不大，坝址的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dm）埋深不大，一般在开挖深度范围内，因此坝基和坝肩渗透极微，帷幕灌浆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6~8m，详见坝址地质剖面图。

坝体与坝基岩石的摩擦系数采用。

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~，两岸岩石完好。

本区地震烈度小于6度。

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。

既给设计控制数据
a .校核洪水位：240m，校核最大洪水下泄流量8500m3/s，相应的水库库容×108m3
b .设计洪水位：238.00m，设计洪水最大下泄流量4800m3/s
c .设计蓄水位：232.00m
d .设计低水位：192.00m
e .装机容量：4×万Kw=万Kw
f .砼采用C20,容重取为24KN/m3,水的容重取为KN/m3
第二章 水能规划
水头Hmax 、Hmin 、Hr 选择
Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）：
1、设计洪水位，全部机组发电：
由Q 泄=4800m 3/s 查获青处水位流量关系曲线的下游水位：Z 下=124.18m ， ∴H 毛=Z 上－Z 下=113.82m
∴H 净=96%H 毛=107.57m
2、 校核洪水位，全部机组发电：
由Q 泄=8500m 3/s 查获青处水位流量关系曲线的下游水位：Z 下=128.33m ， ∴H 毛=Z 上－Z 下=111.67m
∴H 净=96%H 毛=107.2m
3、 正常蓄水位，一台机组发电：
∵N=ηQH=AQH=(因为N=万千瓦，属中型水电站) 试算过程：
表2-1试算过程
Q （s m 3） Z 上（m ） Z 下(m)
毛H (m) 净H (m) 水N (万KW) 20
232 40
232
60 232
=115.39m 由N～Q关系曲线，N=万KW→Q=m3Z
下
H==116.61m
毛
H=96%×=111.95m
净
3.1.2、Hmin 的可能出现情况（水头损失按2%计）：
设计低水位时全部机组发电：设计低水位（即设计死水位）+机组满发
Z 上＝192.00m
发电机出力N=η=*4=万千瓦，即水轮机出力为 万千瓦 试算
表2-2试算过程
Q （s m 3）
Z 上（m ） Z 下(m) 毛H (m) 净H (m) 水N (万KW)
400
300
200
由N ～Q 关系曲线，N=万KW →Q=366
s m 3
Z 下=116.95m 毛
H =75.05m
净
H 72.21m 即min H =72.05m
av
H 的确定
加权平均水位=
max min 0.6*0.4*95.99
h h +=m
引水式水电站r H =
av
H =95.99m
水轮机选型比较
根据该水电站的水头工作范围～，查《水电站》教材型谱表选择合适的水轮机型有HL200、HL180和HL220三种。

现将这三种水轮机作为初选方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。

3.2.1 HL200水轮机方案的主要参数选择
1、转轮直径D 1：
查表《水电站》3-6得限制工况下单位流量Q 11M =950L/s=s,效率ηM ＝％，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q 11＝Q 11M =s ，效率η＝％。

取ηgr =97%,则水轮机额定力N r =×104／97％＝万KW 设计水头H r 为，所以：
Hr 81.91η
Hr Qi Nr
D =
=2.72m ，
取与之相近而偏大的标称直径D 1＝2.75m 2、转速n 计算：
HL200最优工况下转速n 110M ＝68r/min
假设n 110＝n 110M ＝68r 则 '
10av 1n H 6895.99n 242.26r min ⨯===取
n=250r/m
取偏大并与之相近的同步转速n ＝250r/min 。

3、效率及单位参数的修正
HL200最优工况下ηMmax =%,模型转轮直径D 1M =
则原型效率 %4.93)1(15
1
1max max =--=D D M
M ηη ηMmax ：模型最优工况下效率； D 1m ：模型转轮直径。

则效率正修正值 △η＝ηmax －ηMmax = %,取ζ1%，则△η=%， ηmax=ηMmax +△η=%，η=ηM+△η=%，与假设值相同。

单位转速n 的修正值
)1-/(Mmax max 1111
ηη=∆M
n n =%〈3%，所以单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。

综上，转轮直径D 1=2.75m 以及转速n=250r/min 的计算及选用是正确的。

最后求得η＝%，D 1＝2.75m ，n=250/min 。

4、工作范围检验：
水轮机在H r 、N r 条件下工作时：
s m Q s m H D N Q M r r
/95.0/85.081.931135
.12
1max 11=<==
η
所以水轮机最大引用流量Q max =Q 11max D 12Hr =s
与特征水头H max 、H min 、H r 相对应的单位转速为：
'11min max n 64.98r min H 111.95
=
== '
11max min n 80.90r min H 72.21
=
== '11r r n 70.17/min H 95.99
r =
== 在图上做出工作范围。

5、吸出高度Hs 计算
)(900
0.10m m Hs σσ∆+-∇
-
=H ∇：水轮机安装位置的海拔高程，初始计算取下游平均水位海拔，本工程取为125m ；
m σ：模型气蚀系数，查模型综合特性曲线得；
m σ∆：气蚀系数修正值，有Hr=查表得m σ∆＝；
H ：水轮机设计水头。

计算得H s ＝－2.315m ＞－4m ，吸出高度满足要求。

HL180水轮机方案主要参数选择
1、转轮直径D 1：
查表《水电站》3-6得限制工况下单位流量Q 11M =860L/s=s,效率ηM ＝％，由此
初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q 11＝Q 11M =s ，效率η＝％。

取ηgr =97%,则水轮机额定力N r =×104／97％＝万KW 设计水头H r 为，所以：
η
r r '
1r
1H H 81Q .9N D ==4
5.8333109.810.8695.9995.9992%⨯⨯⨯⨯⨯=取与之相近而
偏大的标称直径D1＝2.75m
2、转速n 计算：
HL180最优工况下转速n 110M ＝min 假设n 110＝n 110M ＝67r/min 则 min /2371
110r D H n n av
==
取偏大并与之相近的同步转速n ＝250r/min
3、效率及单位参数的修正
HL180最优工况下ηMmax =92%,模型转轮直径D 1M =0.46m 则原型效率
%4.94)1(15
1
1max max =--=D D M
M ηη ηMmax ：模型最优工况下效率； D 1m ：模型转轮直径。

则效率正修正值 △η＝ηmax －ηMmax = %,取ζ1%，则△η=%， ηmax=ηMmax +△η=%，η=ηM+△η=%，与假设值相同。

单位转速n 的修正值
)1-/(Mmax max 1111
ηη=∆M
n n =%〈3%，所以单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。

综上，转轮直径D 1=2.75m 以及转速n=250r/min 的计算及选用是正确的。

最后求得η＝%，D 1＝2.75m ，n=300r/min 。

4、工作范围检验：
水轮机在H r 、N r 条件下工作时：
4
'r 1max
22
1r r Q
9.81D H H 9.81 2.7595.9995.9992%
η==⨯⨯⨯⨯ =s m 3＜s m 3
28.9257.2784.0H D Q Q 2r 2
1
'max 1max ⨯⨯===s m 3
min
r 86.6434
.11257.2025H nD n max
1'
min 1=⨯=
=
min
r 90.0821
.7257.2250H nD n min
1'
max 1=⨯=
=
min r 75.1728
.9257.2025H nD n r
1'r 1=⨯=
=
5、吸出高度Hs 计算
)(900
0.10m m Hs σσ∆+-∇
-
=H ∇：水轮机安装位置的海拔高程，初始计算取下游平均水位海拔，本工程取为112m ；
m σ：模型气蚀系数，查模型综合特性曲线得；
m σ∆：气蚀系数修正值，有Hr=查表得m σ∆＝；
H ：水轮机设计水头。

计算得H s ＝0.18m ＞－4m ，吸出高度满足要求。

（3）HL220型水轮机方案的主要参数选择
1转轮直径1D (假定η=%)
η
r r '
1r
1H H 81Q .9N D =4
58333109.810.6792.2892.2890.8%⨯⨯⨯⨯⨯ m 取标称
直径1D =3.0m
2转速 n
'10av 1n H 6795.99n 214.5r min ⨯===取n=250r/m
3效率η及单位参数修正
%8.390
.346
.0%)191(1D D )1(155
1M 1Mmax max =--=--=ηη %8.2%0.19%8.39max Mmax =-=-=∆ηηη
ε=% ∴η∆=%
%8.29%8.1%19Mmax max =+=∆+=ηηη
%8.90%8.1%0.89M =+=∆+=ηηη （与上述假定相同）
%1.11%8.09%8.921n n Mmax max '10
'
1
=-=-=∆ηη＜3%
单位转速可不加修正，同时，单位流量'
1Q 也可不加修正。

4．工作范围的检验
4
'r 1max
22
1r r Q
9.81D H H 9.81 3.095.9995.9990.8%
η==⨯⨯⨯⨯ =s m 3>s m 3
HL200和HL180方案比较
方案参数对照表：（3－1）
项 目
HL200
HL180
模
型参数 推荐用水头范围（m ） 最优单位转速n 10＇（r
w
∇2
b w ∇115.55m2.1.183.0m3150m2.1.2440m450m10m2.2.12.2.1坝顶超出静水位高度△h
△h = h l +h o +h c
h l ：1%情况下波浪涌高； h o ：波浪中线高出静水位高度； h c ：安全超高；
113
12
20.0076*gh gd v v v -⎡⎤=⎢⎥⎣⎦
H:5%情况下波浪涌高。

V:风速。

d ：吹程。

该水库缘地势高峻，故采用官厅水库计算公式 Vf =20m/s ，D=10Km
2
1%
0.361z m
h h l π=
=
h c ：查《水工建筑物》（上）河海大学出版社 P 53表2-8 基本组合： h c =0.7m ，特殊组合h c =0.5m
设计洪水位+△h设+hc=239.71m 2.2.1.2 坝顶高程=max
校核洪水位+△h校+hc=
取坝顶高程为242m 。

2.2.1.3 查坝轴线工程地质剖面图，得出可利用基岩最低点高程112.00m ，由此知大坝实际高度为=130m
2.2.2挡水建筑物：砼重力坝
2.2.2.1基本剖面
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
B/H=
1
)2()(/1
αλλλγογ--=-c
联立
B=
)
(1αλγο
γτ-+f KH
B ：坝底宽度
H ：实际坝高（基本剖面H=238-112=126m ） γc ：坝体材料容重 γ0 ：水的容重 α1 ：扬压力折减系数 k ：基本组合安全系数
f ：坝体与坝基岩石的摩擦系数，采用 计算得： B=97.5m
根据工程经验，一般上游坡n=0～,下游坡m=～,坝顶宽约为坝高的～，故取n=上游折坡点高程为167m；m=，下游折坡点高程为162m
此时取B=104m
2.2.2.2实用剖面
坝顶宽度=8%～10%H=12m
灌浆廊道距坝底5m，距上游坝面9.5m，廊道宽3m，高3.5m
2.2.2.3稳定及应力计算
校核洪水位
坝基面：
1:0.1
1:0.
8130
80
18
112
50
G3
G2
G1
表2-1设计状况下坝基面稳定应力计算：
↓↑
→←
G 1300053.716100G 237440461722240G 3126960
9.33
1184960
P 1
80363.63
42.73431521
P 26278
56357868.9P 32872
6.9314713
P 42298.07
45.514829浪压力P 125.27
1245704
U 125876.810U 215121.4314442936U 3
7637
58
178760
扬压力
自重
荷载名称水压力垂直力(KN)水平力(KN)
弯矩(KN·m)
力臂(m)
抗滑稳定计算
综上，W ∑=G 1+G 2+G 3+P 2+P 4－U 1－p1-p2 =
P ∑
=
P ∑ ()
0.68*140879.14
1.1583261.35
f w u k p
-=
=
=∑
故满足抗滑稳定要求。

应力计算（计入扬压力）
'
y σ=
B W ∑＋26B
M
∑ '
'y
σ=B W ∑－26B
M
∑ '
y
σ：上游面正应力； '
'y
σ：下游面正应力； B ：计算截面沿上下游方向的宽度，见上图，取为104m ；
∑M ：所有外力对计算截面形心的弯矩矢量和。

求得
'y
σ=，
''y
σ=,
经计算，ψγ0S(*)=ψγ0'y σ=××1688=<d γ1
R(*)=d
γ1
''
ck
c f f =6582KPa
ψ
γ
0S(*)=
ψ
γ
''
y
σ
=××=<dγ
1
R(*)=dγ
1
'
'
ck
c
f
f
=6582KPa
故应力满足要求。

上游折坡面（162m高程处）
G2
G3
表2-2设计状况上游折坡面稳定应力计算：
荷载名称
垂直力(KN) 水平力(KN)
力臂(m) 弯矩(KN·m) ↓↑→←
自重G
1
G
2
23040 26 599040
G
3
61440 163840
水压力P
1
P
2
P
3
P
4
浪压力P
1
84
扬压力U
1
U
2
5
抗滑稳定计算
综上，W ∑=G 1+G 2－U 1－U 2 =23040+61440－－ =
P ∑=P 1+P 1－P 2 =+－0 =
*0.68*74899.2
1.7928380
f w k p
=
=
=∑ 满足要求
M ∑=M 1+M 2－M 3－M 1－M 2－M 1+M 2 =599040+163840－－+－ =- 4059
d γ1
R(*)=d γ1
(''k f f W ∑+'
'k c c A)=2.11(3.125.1×（-4059）+0.31450×64)=27032KN
ψγ0S(*)=ψγ0P ∑=××28380=25847KN
'y
σ=B W ∑＋26B M ∑
=
74899.264
+4059*6
64*64=1170KPa
'
'y
σ=B W ∑－26B M
∑=74899.264-2
2.638.3313156⨯=1164KPa
ψγ0S(*)=ψγ0'
y
σ=××1170=12220KPa,
<
d
γ1
R(*)=
d
γ1
''ck
c f f =6582KPa ψγ0S(*)=ψγ0'
'y σ=××=, <d γ1
R(*)=d
γ1
''ck
c f f =6582KPa
d γ1
R(*)=d
γ1
'
'ck c f f =8.11×5.118500=6852KPa
'
y
σ：上游面正应力； '
'y
σ：下游面正应力； B ：计算截面沿上下游方向的宽度，见上图，取为61.6m ；
∑M ：所有外力对计算截面形心的弯矩矢量和。

故应力满足要求。

2.2.3 泄水建筑物：砼溢流坝
2.2.
3.1 堰顶高程
设计状况下洪水下泄可通过溢流坝和电站厂房两个部分，经过水能规划知，厂房部分下泻流量为215.67m3/s，故坝体下泻流量为4627.2m3/s。

坝址岩基状况良好，故对于设计洪水位的坝体下泻流量4627.2m3/s,取设计状况下的单宽流量q=90m2/s,则溢流前缘总净宽L为51.74m。

溢流堰取4孔，每孔净宽13m，考虑到闸墩中设横缝，故闸墩取为4m，溢流坝每个坝段的长度为30m，故溢流前缘总净宽L为68m，溢流坝总长度L0为104.6m。

计算设计状况下堰上水头：
Q=Lεm g2H02/3
m：流量系数设计水头下取；
ε：侧收缩系数，一般取为～，本设计取为；
g：重力加速度。

经计算，H0为13.46m。

溢流坝高度取224.54m
计算设计状况下堰上水头：
正常蓄水位231m，所以闸门高度=正常蓄水位–堰顶高程+安全超高（~0.3m）=232 –+1=8.46m，考虑到闸门高宽比的要求，结合闸门设计规范，取闸门高度为9m。

2.2.
3.2 溢流坝实用剖面设计
设计堰上水头H d=13.46m
a . 溢流面曲线采用WES 曲线 X n =KH d n-1y H d —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=, n=） y=(2× 即溢流面幂曲线方程为y=。

上游用三段圆弧连接。

则0.282 3.8d H m = 0.276 3.71d H m =
0.175 2.35d H m = 10.5 6.73d R H m == 20.2 2.69d R H m ==
30.040.54d R H m ==
：
0.8：0.1
（1）
（2）
反孤段设计
查《水力学》（下） P53 取ϕ=， q=118.96m 3/s(校核状况下泄流量)
2
2
202co
co h g q h T ϕ+
=
T o ：总有效水头；
h co ：临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深）；
ϕ：流速系数 查表取；
下游最高尾水位. m ，故取挑坎高程+（1~2）m=130m T o =109m 试算得：h co =2.3m
则反孤段半径R ＝（6－10）h co =16m 鼻坎挑角θ＝200。

2.2.3.3溢流坝稳定应力计算
校核洪水位：
荷载 名称
垂直力（KN ）
水平力（KN ）
自 重
G 1 133531
静
水
压
力
P 1
75031
P 2 4660
P 3
471
动 水 压 力 P x
905
P y 4084
扬 压 力
U 1 ` 16704
U 2
U 3
4120
抗滑稳定计算 根据抗剪强度公式：
()
0.7*(1335313531.616704.674120.84660)
1.0675031.3
f W U K P
----+=
=
=∑∑
满足要求。

偶然组合：
（上游水位为校核水位，即240.0m ，下游水位由下泻流量
38500215.678284.33Q m s =-=，对应山前峦的水位流量关系曲线可得下游水
位=136-110=2
校核洪水位：
表2-5设计状况下坝基面稳定计算：
荷载 名称
垂直力（KN ）
水平力（KN ）
自
重
G 1 133531
静
水 压
力
P 1 84500
P 2 7860
P 4
动 水 压 力 P x
7825．6
扬
压 力
U 1 ` 3767
U 2
U 3
抗滑稳定计算 验算抗剪强度 ：
()
0.7*(133531786037674394.915216.2)
1.01845001258.68
f W U K P
-+---=
=
=-∑
满足要求
故满足抗滑稳定要求。

坝内构造
2.3.1坝顶结构
2.3.1.1非溢流坝
坝顶宽12m，两边设挡浪墙，兼做坝顶栏杆使用；路面中间高，两边低，呈圆拱状，以便于排水，道路两旁设排水管，具体布置见大图。

2.3.1.2溢流坝
为便于布置上游侧检修闸门和工作闸门，溢流坝段坝顶较非溢流坝段向上游伸出，具体尺寸见大图。

坝上布置门机轨道，溢流堰上设置两个闸门，上游侧检修闸门，堰顶略下游布置工作闸门。

闸墩宽度4m，故溢流坝段总长104.6m，闸门门槽深1.5m宽2m。

2.3.2坝体分缝
2.3.2.1 横缝
溢流坝段和非溢流坝段纵缝间距均为25m，具体位置见正图
2.3.4坝内廊道
沿坝基帷幕灌浆廊道向上，间隔25m布置一层廊道，共分四层，每层纵向廊道布置向下游延伸的横向廊道，并在下游再布置一条或两条、三条纵向贯穿廊道作为连接。

非溢流坝段最高的两层靠近按坡的横向廊道贯穿至下游，其余层横向廊道均均不贯穿。

灌浆廊道尺寸为3m×3.5m(宽×高)，距坝基面和上游面的距离分别为5m、
5+4.5m。

其余廊道尺寸宽1.5m，高2.2m。

为较为充分的减小扬压力，灌浆廊道在满足防渗的基础上尽量靠近了上游，这使得最下层排水管是倾斜布置的，但角度不大，在允许的范围内。

2.3.5坝基地基处理
由于坝址处岩基抗渗性较好，故防渗帷幕灌浆处理比较简单。

左岸有断层破碎带贯穿整个山坡，故需进行灌桨加固处理，除适当加深表层砼塞外，仍需在较深的部位开挖若干斜并和平洞，然后用砼回填密实，形成由砼斜塞和水平塞所组成的刚性支架，用以封闭该范围内的破碎充填物，限制其挤压变形，减小地下水对破碎带的有害作用。

河床段及右岸靠近河床段的裂隙，采用砼梁和砼拱进行加固，具体分法是将软弱带挖至一定深度后，回填砼以提高地基局部地区的承载力。

溢流坝消能防冲措施
由于坝址处基岩较好，为了减少造价，采用较为经济的挑流消能这种消能方式。

挑距])(2sin cos cos sin [12122
1121h h g v v v g
L +++=
αααα L ：水舌距(m)；
1v ：坎顶水面流速（m/s ）可取坎顶平均流速v 的倍； α：鼻坎挑射角度，本工程为300； h 1：坎顶平均水深在铅直方向的投影； h 2：坎顶至河床表面高差（m ）； g ：重力加速度。

计算得L ＝165.32m 。

t r =t H h K K
r -11.089
.0'44.2 t r ：冲刷坑深度； H ：上下游水位差；
h K ：取决于出坎单宽流量q 的临界水深，3
2
g
q h K = 'r K ：取决于岩石抗冲刷能力的无因次参数，对于中等的岩石'r K =~，此处取；
计算得 tr ＝25.68m
由于下游基岩质量较好，且水流沿河道较平顺，故抗冲刷措施比较简单。

只需
在溢流坝与非溢流坝交界处设2m宽的导水墙，下游岸坡做简单防浪措施即可。

第四章水电站引水建筑物
引水隧洞整体布置
洞线布置（水平位置）
根据洞线布置要求，隧洞进口处设在坐标（，3176235）处，洞线起始沿南北向正向延伸，至坐标（，3176435）处转向北偏西270，至坐标（，3177154）处转向北偏东60，直至厂房。

整条洞线与所有节理、断层破碎带均有较大的夹角，且压力管道出口处地势较陡，便于布置。

洞线布置（垂直方向）
1、隧洞进口断面为矩形，后渐变成圆形，再变为矩形闸门段，过闸门段后又由矩形渐变到圆形，至压力管道处再度渐变，隧洞段坡降5％。

接压力钢管后以45度角向下拐弯到高程115.55m处（水轮机安装高程），然后水平布置直至厂房。

细部构造
隧洞洞径
设计水头下四台机全发电时隧洞流量：
Q＝N f/ηH r)=231m3/s
N f：发电机额定出力；
η：效率；
H r：设计水头
隧洞直径)/(4v Q D π==8.52m
v ：有压遂洞经济流速，取为4m/s 。

隧洞进口段
隧洞进口顶部采用椭圆曲线连接，俯视时成直线型喇叭口，内部断面为矩形。

a=~D 取
D b )2
1~13(=取4.1m 4.2.3 进水口高程
初步估计进水口宽度B 为17.2m 。

设置中墩、立柱和横梁、拦污栅后，经验算，过栅流速为1m/s ，所以估计的进水口宽度是较为合适的。

具体验算过程见后面的调压室部分。

进口布置如图： 图4-1隧洞进口示意图
设一个中墩宽0.8m ，另设四个立柱各宽0.55m ，共计30个栅片，每个栅片b ×h=×3.4m 2,栅条厚取10mm ，间距100mm 。

栅条支
墩
支墩图4-2拦污栅结构示意图
在高程211m 处设置拦污栅清污及检修平台。

闸门断面尺寸
b ×h=×8.5m 2
通气孔面积根据经验公式取通气孔面积为2m 2
4.2.5 进口底高程的计算（以死水位192m 为准） v=Q/(b ×h)=s
v ：闸门断面流速；
m d cv S cr 78.869.1167.37.0=⨯⨯==，实际取为9m
S cr ：闸门低于最低水位的临界淹灭深度；
C ：经验系数，估计为非对称进水，故取C ＝；
D ：闸门孔口高度。

为安全起见，取S cr =9m
即隧洞进口底高程H ＝183m
隧洞渐变段
图4-3 隧洞渐变段示意图
压力管道设计
管道经济内径估算：
3max 75.2 6.56Q D m H
== Q max ：钢管最大设计流量；
H ：设计水头；
岔管采用非对称y 型布置，各分管内径均用经济流速来计算。

对于压力钢管来说，经济流速取为s 。

D 1=v Q ∏4=5.82m ；D 2=v Q ∏4=4.89m ；D 3=v
Q ∏4=3.63m 。

调压室设计
估算压力管道段全长260m
上游如需调压室，则布置在最靠近厂房地面高程255m 的地方
根据近似准则判断是否要设调压室
上游 T w ＝gH
LV ∑=>2~4s ，故需要设上游调压室。

L ：压力水道（包括螨壳及尾水管）长度，m ；
g ：重力加速度；
H ：设计水头
T w ：压力水道的惯性时间常数，s 。

厂房下游 L w s d H g
v v Ts --∇-29008(52
） L W ：压力尾水道长度；
T S ：导叶关闭时间；
v ：恒定运行尾水道中的流速； ∇：水轮机安装工程；
H s ：吸出高度。

求得L w =16m>真实长度=，故下游可不设洞压室。

计算托马断面
F k =12gH Lf
α
L ：隧洞洞线总长；
f ：隧洞断面面积。

此时的计算条件为：上游死水位（192m ），引水隧洞可能的最小糙率（），压力钢管采用可能的最大糙率。

死水位4台机组满发对应的隧洞流量Q ＝366m 3/s 。

H 1=H 0－h w0－3h wm0
h w0：隧洞段水头损失；
h wmo ：压力管道段水头损失。

h wo =h f +h w
h f ：沿程水头损失；
h w ：局部水头损失，g
v i g v g v h j w 2222222211ξξξ+++= 。

隧洞段水头损失
0 1.178 1.08 2.258w f j h h h m =+=+=
压力管道部分
g g R C L x 212εη++=
C-谢才系数
K F =
1290 1.0556.7220.1559.8174.432⨯⨯⨯⨯⨯=350.10m 2 4.2.8.3调压室选择设计
1、差动式
最低涌浪Z min 计算（死水位，引用流量最大，流量从~Q ）
()min min 10.620110.110.50.2750.9110.655.37z m x m m h ωεεε⎫⎛⎫=
=+----⎪ ⎪⎭⎝⎭= min 5.37 2.25812.09z =⨯=
选大中面积350.10m 2m 2,升孔56.72m 2,引水隧洞长1290m ，断面积 f ＝56。

72m/s,V 0=4m/s,h wo =~
计算得最低涌浪11.185m，阻抗孔面积6.4m2 最高涌浪10.85m
大井
小
井图4-5 差动式调压室
第五章 水电站厂房
厂房内部结构
水轮机发电机外形尺寸估算
1、极距
f 44S 65882.35k 1072.382p 212
τ===⨯ s f —发电机额定客量（KV A ） k j —取8~10 此时取10
P —磁极对数 P=12
2、定子内径 D i =2P/π×τ=553.22cm
3、定子铁芯长度l t
f t 262i e S 65882.35l 132.47cD n 6.510553.22250-=
==⨯⨯⨯ C ——系数 查表C=4×10-6~×10-6 n e ——额定转速 300r/min
4、定子铁芯外径D a
n e >min
D a =D i +τ=+=625.6cm
平面尺寸 300≤n e ≤500r/min
外形尺寸估算。

1、定子机座外径D 1 214≤e n ≤300 r/min 1a D 1.20D 1.20625.6750cm 7.5m ==⨯==。