发电引水隧洞设计计算书

编号：SG-隧洞-01

工程名称：xxx电站工程

设计阶段：施工图设计

发电引水隧洞设计计算书

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目录

1 引言 (3)

2 设计依据文件和规 (3)

2.1有关本工程的文件 (3)

2.2主要设计规 (4)

2.3主要参考资料 (4)

3 设计基本资料 (4)

3.1工程等别与建筑物级别 (4)

3.2洪水标准 (5)

3.3地震烈度 (5)

3.4工程地质及水文地质资料 (5)

3.5取水口水位流量及泥沙含量 (5)

3.6风速、风向 (5)

4 隧洞线路布置设计 (5)

4.1洞线平面布置 (5)

4.2洞线纵、横剖面布置 (6)

5 隧洞水力学计算 (9)

5.1洞身段过流能力 (9)

5.2正常运用情况隧洞水面线计算 (9)

5.3设计洪水情况隧洞水力学计算 (16)

5.4非常运用情况（校核洪水）隧洞水力学计算 (20)

6 结构计算 (23)

6.1计算程序与方法 (23)

6.2有关的计算系数 (23)

6.3计算工况和荷载组合 (23)

6.4桩号0+000～0+060段结构与配筋计算成果 (24)

7 工程量计算 (37)

7.1桩号0+000～0+060段 (37)

7.2桩号0+060～0+070段 (38)

7.3桩号0+070～0+120段 (38)

7.4桩号0+120～0+450段 (39)

7.5工程量汇总 (39)

8 本次设计方案与XXX方案工程量、投资、发电量比较 (40)

8.1 XXX方案正常运行情况水面线计算 (40)

8.2工程量及投资比较表 (40)

8.3发电量比较 (41)

9 隧洞取水口与出口压力前池设计方案的初步考虑 (43)

9.1隧洞取水口 (43)

9.2压力前池 (43)

1 引言

xx水电站位于xx县境的舞阳河中下游河段上，工程任务以发电为主。电站装机容量2×3200kW，年发电量3455万kW·h。发电无压隧洞长450m，引水流量57m3/s。

xx电站工程原由xxx院（以下简称xxx院）设计，2004年8月，受业主单位委托，由本项目组承担该工程发电引水系统和厂房枢纽工程的施工图设计。

根据xxx设计，xx电站水库正常蓄水位412m，大坝采用水力自控翻板闸坝，闸门坝段总长120m，固定坝堰顶高程407m，闸门高度5m，单扇宽度10m，共12扇。发电引水系统布置于右岸，设计引用流量57m3/s。发电引水隧洞后接压力前池，压力前池直接接厂房（相当于河床式厂房）。发电引水隧洞采用无压隧洞，按自动调节渠道设计（即前池未设溢流堰）。隧洞洞长L=450m，底坡i=1/2000，进口洞底高程405.3m，出口洞底高程405.07m。隧洞断面型式采用圆拱直墙型（城门洞型），衬砌后断面尺寸为B×H=5.5×8.188m（直墙高度6.6m）。隧洞进口未设检修闸门。

上述发电引水系统布置存在的主要问题：隧洞进口未设拦污栅和检修闸门，闸坝固定坝堰顶高程407m，隧洞进口高程405.3m，即隧洞底板比固定坝堰顶低1.7m，隧洞无检修维护条件。

目前发电引水隧洞已按照xxx的设计完成了隧洞0+000～0+120段的开挖施工，通过对施工单位实测的隧洞断面资料（0+000～0+085）复核，隧洞平均开挖宽度为7m，平均开挖高度8.1m，隧洞洞底开挖高程405.3m。

经征询业主意见，本次设计维持无压隧洞方案，但结合本工程实际情况，本次设计对发电引水系统进行了优化设计：⑴隧洞进口设拦污栅和平板检修闸门；

⑵根据57m3/s的设计引用流量对未开挖段隧洞断面进行优化调整。

2 设计依据文件和规

2.1 有关本工程的文件

⑴《xx省xx县xx水电站项目建议书》（xxx 编写）

⑵《xx省xx县xx水电站初步设计阶段工程地质勘察报告》

根据设计项目部与业主签订的合同书，本次设计所需的：①工程任务、枢纽布置、水库（河道）特征水位、隧洞引用流量、隧洞级别和防洪标准资料、②区域地质资料，地震基本烈度，隧洞进、出口及沿线的地形地质和水文地质资料、③有关的水文、气象资料及水文、水能设计成果等均采用《xx省xx县xx水电站项目建议书》、《xx省xx县xx水电站初步设计阶段工程地质勘察报告》相关部分资料。

2.2 主要设计规

⑴《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000

⑵《水工隧洞设计规》SL279-2002

⑶《水工混凝土结构设计规》SL/T 191-96

⑷《水工建筑物荷载设计规》DL5077-1997

⑸《水电站引水渠道及前池设计规》SL/T 205-97

⑹《水利水电工程进水口设计规》SL 285-2003

2.3 主要参考资料

⑴《水力学计算手册》（水利电力学院水力学教研室编）

⑵《水力学》（科技大学水力学教研室编）

⑶《水电站建筑物设计参考资料》（治滨编）

⑷《高等学校教材水电站》（河海大学洪楚编）

⑸《水工隧洞的设计理论和计算（第二版）》（汪胡侦编）

⑹《取水输水建筑物丛书隧洞》（熊启钧编）

3 设计基本资料

3.1 工程等别与建筑物级别

⑴工程等别为IV等

⑵建筑物级别4级

3.2 洪水标准

⑴设计洪水重现期：30年

⑵校核洪水重现期：200年

3.3 地震烈度

⑴地震基本烈度：小于6度

⑵设计地震烈度：不考虑地震设防

3.4 工程地质及水文地质资料

发电引水隧洞全线穿越Pt3q板岩，岩石强度高，结构上多属中厚层板岩，围岩工程特性较好，除进出口强风化段外，其余属III类围岩。

隧洞通过地层为单斜构造，岩石走向基本与洞线斜交，角度约30°～40°。地下水位在洞线以下，对成洞条件无影响。（详见有关报告与图件）

3.5 取水口水位流量及泥沙含量

⑴取水口底板高程405.6m，设计引用流量57m3/s

⑵泥沙含量：0.154kg/m3

3.6 风速、风向

⑴多年平均风速：1.0m/s

⑵多年最大风速：10m/s

⑶风向：NE

4 隧洞线路布置设计

4.1 洞线平面布置

根据原xxx设计，发电引水系统布置于右岸，设计引用流量57m3/s。发电引水隧洞后接压力前池，压力前池直接接厂房（相当于河床式厂房）。发电引用隧洞采用无压隧洞，按自动调节渠道设计（即前池未设溢流堰）、轴线方位角