水电站课程设计指导书2012

水电站建筑物课程设计指导书

一、目的

通过这次设计，综合运用工程制图、工程力学、水电站建筑物、水工建筑物等课程的知识，掌握厂房布置设计的要点和要求，确定厂房的尺寸和几个控制高程，并提高CAD绘图能力。

二、设计资料

1.1工程概况

石门子水利枢纽工程位于新疆昌吉州玛纳斯县西南塔西河中游河段上,距乌伊公路45km。本工程以灌溉为主,兼顾发电、防洪、是一个综合利用的中型水利枢纽工程。

塔西河流域总面积2010km2。水库建成后,可以增加灌溉面积,保证棉花种植面积的扩大,为玛纳斯县发展商品棉基地发挥重要作用。此外,枢纽本身的防洪、发电效益也对当地工农业的发展起到积极作用。

本枢纽工程的主要建筑物由碾压混凝土拱坝、粘土心墙副坝、上下游围堰、导流兼引水发电隧洞、发电站厂房、碾压混凝土拱坝、坝身泄水孔等组成,最大坝高110m,装机6.4MW。年发电量为2490万KWh，年利用小时数为3890小时。一期工程计划于1999年底部分蓄水，2000年6月30日建成。

玛纳斯县塔西河一级石门子水电站为塔西河石门子水利枢纽的二期工程，包括引水隧洞进口事故闸门及启闭机、导流洞改建为发电洞，发电洞与导流洞卸接的龙抬头弯段、钢筋砼衬砌段、钢板衬砌段、钢管分岔段、发电站厂房、高压开关站、尾水闸门及启闭机、尾水渠连接段等部分组成。

1.2 水文

塔西河流域位于新疆昌吉州玛纳斯县境内,该河地处天山山脉北支依连哈比尔尕山的北麓东侧,该河流域北望准噶尔盆地,东以干河子呼图壁县为邻,西与玛纳斯河流域相伴。地理位置介于北纬43︒31’~44︒30’,东经85︒50’~86︒32’之间,属独立水系,为典型的内陆河流。据石门子水文站观测资料统计,多年平均气温4.1︒C ,多年平均降水量430mm,多年平均蒸发量1410.8mm。主要特征水位如下：

正常蓄水位为∇1389

死水位为∇1356

最高洪水位∇1391.35

设计洪水位∇1390.15

下游设计洪水位∇1317.8

下游最低尾水位∇1317.0

1. 3 引水隧洞及电站厂区工程地质条件

塔西河石门子水利枢纽坝址位于石门子河道狭窄处,坝址河床海拔∇1323,距下游石门子水文站约1.2km,是塔西河上的龙头水库。

发电洞进口位于左岸单薄山脊南端右侧，进口段洞轴线与洞脸边坡走向交角大，边坡坡度约70︒，岩性为侏罗系喀拉扎组（J3hl b）青灰色砾岩，岩层产状270︒N∠30︒，沿层面分布软弱夹层，裂隙少量发育，强风化层厚2m，弱风化层厚6.5m。进口无大的边坡稳定问题。洞身段主要穿越青灰色砾岩，岩体较完整，成洞条件较好，只洞身末端为砂岩夹砂质泥岩，岩石较破碎，且岩层倾角小于边坡坡度，对出口洞脸边坡稳定不利。电站厂房基础一部分坐落在强风化及弱风化的砂岩夹砂质泥岩上，下游段座落在第四系冲积砂砾石层上，需做好基础处理。

1.4 工程任务与规模

根据塔西河流域规划, 塔西河流域分六个梯级电站开发，并根据塔西河梯级电站水量有限的特点，这些电站的任务是调峰、调频及作为事故备用。除一级石门子水电站外，其余各级水电站均采用自动调节渠道，以保证电站启动迅速灵活的需要。石门子水利工程是以灌溉为主,兼顾防洪、发电等综合效益的水利枢纽工程，库容5010万m3。其主要任务是：以石门子水库为主，配合地下水和平原水库，保证灌区春季灌溉用水，扩大灌溉面积；一定程度地调蓄洪水，减少洪水对下游的危害；提供廉价电力，特别是梯级水电站建成后，可以承担电网调峰、调频及作为事故备用的电站。

1.5工程布置及主要建筑物

1. 工程布置

在可行性研究阶段，考虑到左岸山体单薄，主要及附属建筑物均布置在右岸，随着勘探工作的深入，发现左岸古河槽呈“V”型河谷，河槽内堆积的冲积砂砾石层，结构密实，各项物理力学指标较高，防渗处理后可作为天然坝体利用；同时查明右岸隧洞进出口存在边坡稳定问题。故在勘探工作后期，确定将主要及附属建筑物均布置在左岸，这里各建筑物工程地质条件相对较优。

石门子电站枢纽的组成建筑物是主厂房、副厂房、变电站（包括升压站和开关站）、尾水渠及一些附属建筑物。

作为一个引水式电站，导流洞穿越左岸山体，至左岸较平坦坡地进入下游河道，相应地，改造后的发电洞也经左岸山体输水入电站。本电站设计尾水渠与电站出水方向以较小的角度斜交尾水渠经由节制闸直接接入二级电站的引水渠道中，在左岸与河道之间建一过水侧堰和冲沙闸。

厂区由西南向东北，海拔逐渐降低，地势渐趋平坦。考虑到这个地势特点，在进行厂区布置时，将各主要建筑物多靠近北侧缓坡布置，除厂房放在厂区西南侧的陡坡背后外，尾水渠布置在东侧，变电站布置在北侧，进厂公路也由北侧引入。

厂房布置在发电洞（由导流洞改造而成）的出口处，导流洞出口已经作好了开挖，

因而在此处布置厂房的实际开挖量并不太大。引水钢管在厂房前分岔成两支后经蝴蝶阀进入蜗壳，副厂房布置在厂房的上游侧。

2. 引水建筑物

导流洞改建发电洞，选用压力隧洞，断面设计成直径为3m的圆形断面，外衬50cm 钢筋砼。

3. 发电厂房及开关站

发电站装机为2⨯3.2MW，选用HL220-LJ-100机组。

开关站在厂房左侧，靠近厂房，面积为16.5m⨯15m。

1.6 水力机械、电气设备

1.6.1 水力机械

根据动能计划，本电站装机容量以6.4MW为宜。选用2台3.2MW的竖轴混流式机组，型号为HL220-LJ-100。水轮机顶盖的直径为1.5m。

除水轮机之外，还有蝶阀，调速器等辅助设备。以下分别介绍。

1. 水轮机

型号：HL220-LJ-100

形式：竖轴混流式

装机台数：2台

最高水头：76 m

设计水头：55 m

最低水头：40 m

设计流量：7.45 m3/s

功率：3368kW

设计点效率：92.5 %

最高效率：93 %

额定转速：600r/min

飞逸转速：1343r/min

轴向水推力：18 t

吸出高度：-2.24m

总重：23 t

2. 进水阀

进水阀作为水轮机前的进水控制阀是重要保护装置。推荐使用电动立轴蝶阀DTD971H-1.0型，直径Ф1400mm。

3. 尾水管

尾水管与水轮机型号相对应。

4. 调速器装置

调速器是水轮发电机组的关键辅机。体现小型水电站的自动化程度取决于机组的调速设备。

推荐使用YWT-3000油压装置式微机型调速器。

5. 自动化元件

自动化元件包括压力变换器、液位信号器及各种仪表等。