1、水利水电工程专业毕业设计 - 1 - 目 录 摘要 . 4 第一章 自然地理及工程地质 . 6 1.1 流域概况 . 6 1.2 水文与气候 . 6 1.3 地形与地质 . 8 1.3.1 水库区工程地质 . 8 1.3.2 坝址地质 . 8 1.4 天然建筑材料 . 9 1.4.1 土料 . 9 1.4.2 砂石料 . 9 1.5 既给设计控制数据 . 9 第二章 枢纽布置及挡水、泄水建筑物 . 10 2.1 枢纽布置 . 10 2.2 挡水建筑物的形式、尺寸和布置 . 11 2.2.1 坝高确定 . 11 2.2.2 挡水建筑物 -混凝土重力坝 . 12 2.3 泄水建筑物的形式、尺寸与布
2、置 . 14 2.3.1 主要泄水建筑物 -混凝土溢流坝 . 14 2.4 坝内构造 . 错误 !未定义书签。 2.4.1 坝顶结构 . 错误 !未定义书签。 2.4.2 纵缝 . 错误 !未定义书签。 2.4.3 坝内廊道 . 错误 !未定义书签。 2.4.4 坝基地基处理 . 20 2.5 溢流坝消能抗冲刷措施 . 20 2.5.1 消能方式 . 20 2.5.2 挑距 . 20 2.5.3 冲坑 . 20 2.5.4 导墙高度 . 21 第三章 机电设备及辅助设备的选择 . 21 3.1 特征水位 . 21 3.1.1 Hmax 可能出现情况 . 22 紧水滩水电站及坝内埋管设计 - 2
3、 - 3.1.2 Hmin 可能出现情况 . 23 3.1.3 设计水头 . 24 3.2 水轮机选型 . 24 3.2.1 转轮直径 D1 . 24 3.2.2 转速 n . 25 3.2.3 效率修正 . 25 3.2.4 工作范围检验 . 25 3.2.5 吸出高度 Hs . 27 3.3 发电机尺寸估算 . 27 3.3.1 发电机主要尺寸 . 27 3.3.2 平面尺寸 . 28 3.3.3 轴向尺寸 . 28 3.3.4 发电机重量估算 . 29 3.4 调速器及油压装置的选择 . 29 3.4.1 调速器 . 29 3.4.2 油压装置 . 31 3.5 起重设备选择 . 31
4、3.6 蜗壳型号与尺寸 . 33 3.7 尾水管型式与尺寸 . 33 第四章 水电站引水建筑物 . 34 4.1 压力钢管的布置 . 34 4.1.1 压力钢管内径 . 34 4.1.2 闸门尺寸 . 34 4.1.3 启闭设备 . 35 4.1.4 渐变段 . 35 4.1.5 上、下弯段 . 35 4.1.6 进水口高程 . 35 4.1.7 进水口布置 . 35 4.1.8 拦污栅 . 36 4.2 压力钢管的结构计算 . 36 4.2.1 水头损失计算 . 36 4.2.2 压力钢管厚度确定 . 38 4.3 压力钢管周围混凝土配筋 . 41 4.4 判断混凝土开裂情况 . 43 水利
5、水电工程专业毕业设计 - 3 - 4.4.1 未开裂情况 . 43 4.4.2 内圈部分开裂情况 . 46 4.5 抗外压稳定校核 . 47 第五章 水电站厂房 . 48 5.1 厂房型式与布 置 . 48 5.2 主厂房各层高程确定 . 48 5.2.1 水轮机安装高程 . 48 5.2.2 尾水管底板高程 . 49 5.2.3 水轮机层地面高程 . 49 5.2.4 定子安装高程 . 49 5.2.5 发电机层地面高程 . 49 5.2.6 装配场地面高程 . 49 5.2.7 吊车轨顶高程 . 49 5.2.8 厂房顶部高程 . 50 5.3 厂房主要尺寸的确定 . 50 5.3.1 机
6、组间距 . 50 5.3.2 主厂房长度 . 50 5.3.3 主厂房宽度 . 51 5.4 主厂房各层布置及轮廓尺寸 . 52 5.4.1 发电机层 . 52 5.4.2 水轮机层 . 53 5.4.3 蜗壳层 . 53 5.5 副厂房布置 . 53 参考文献 . 55 紧水滩水电站及坝内埋管设计 - 4 - 摘要 紧水滩电站紧水滩水电站位于龙泉溪上，是瓯江上游干流梯级开发的第一级水电站，工程以发电为主，兼顾航运、放木及防洪等综合利用要求。 该工程挡水建筑物为 混凝土重力坝，泄水建筑物为溢流坝， 设计洪水位为290.50m， 相应的下泄流量 为 11700m3/s；校核洪水位 为 292.5
7、0m，相应的下泄流量为 14900m3/s， 正常 蓄水位为 284.5m，设计低水位为 264.0m.非溢流坝坝顶高程294.0m。 坝基开挖至高程 196m。最大坝高 98.0m。上游坝坡坡度 1： 0.15，下游坝坡坡度 1： 0.75，溢流坝堰顶高程 283.0m， 水电站进水口中心线高程 253.1m 本枢纽河谷底宽 86m 左右，坝顶高程处坝轴线长 271m， ，泄水建筑物进口净宽83.5m。根据布置，溢流坝段布置 在河床中间，厂房布置在溢流坝段 ,为厂房顶溢流形式。因右岸比较平缓，可布置开关站 . 该工程采用坝后式水电站布置方式，通过计算选用了混流式水轮机型，转轮直径为 3.0m
8、,转速为 214.3r/min。安装水轮发电机组 4 台， 单机容量 4.75 万千瓦，总装机容量为 19.0 万 kW。 主 厂房宽为 17.64m，长为 70.6m.副厂房是为保证水电站正常运行需要，设置在主厂房上 游侧。主要布置各种机电辅助设备、房间、生产间和必要生活设施房间 。 ABSTRACT Jin-shui-tan hydroelectric station is located on Long-quan stream which is the first hydroelectric station of the upper mainstream of Ou river. The
9、 primary effect of the whole engineering is generating electricity that also meets the demand of shipping, drift wood, flood control and etc. This engineering use concrete gravity dam to prevent the water and overflowing dam to sluicing. The design water level is 290.50m ,its corresponding flow amou
10、nt is 11700m3/s .The check level is 292.50m ,its corresponding flow is 14300m3/s.The regular water retaining level is 284.5m .The crest elevation of the non-over-fall dam is 294.0m , the foundation of dam arrives to 196m height, The max height of the dam is 98.0m ,The upstream dam slope is 1:0.15 ,t
11、he downstream dam slop is 1:0.75 ,the spillway crest elevation is 283.0m . The elevation of the water 水利水电工程专业毕业设计 - 5 - intake of the plant is 253.1m. The width of bottom of the river vale to this hinge is about 86m; the length of axis on top of dam is 271m; According to disposal, the overflowing l
12、ies in the middle of riverbed, whereas factory lies in the middle of dam overflowing dam .Because the left shore is much flatter which can lay the switch station and facilities of office. This engineering uses such disposal that the hydroelectric station is behind the dam. We choose the mixed hydrau
13、lic turbine, whose diameter is 3.0m and rotate speed is 214.3r/min. One of Generator has 47500 kw electricity. It is ensured to generate 190000 kw electricity. The width of the main power house is 17.64m,the length is 70.6m. All kinds of auxiliary equipment and other kinds of rooms assemble in deput
14、y house. 紧水滩水电站及坝内埋管设计 - 6 - 1 自然地理及工程地质 1.1 流域概况 紧水滩水电站在瓯江支流龙泉溪上，坝址以上流域面积 2761km2。龙泉溪发源于浙闽交界仙霞岭、洞官山，河流长度 153km，直线长度 77km，平均宽度 36km。除龙泉县城附近及赤石仁三处有小片盆地外，其余地段多为峡谷，河床覆盖多以大块石和卵石组成，险滩较多。 本流域东侧与瓯江支流小溪相邻，西侧 与钱塘江支流乌溪江相邻，南侧为闽江支流松溪，北侧为瓯江支流松阴溪。河流四周均为岭南山系洞官山脉包围，山脉走向与河流流向一致，最高峰黄茅尖高达 1921m，流域平均高度 662m，河道坡降上游陡、下游缓
15、，平均坡降为 6.32 0.97，因河道陡，河槽调蓄能力低，汇流快，由暴雨产生的洪水迅涨猛落，历时短，传播快，所以一次洪水过程尖瘦，属典型的山区性河流。 龙泉溪是浙江省木材主要产地，境内森林茂盛，植被良好，水土流失不严重。 本工程为瓯江干支流规划的五个梯级开发中的一级，以发电为主，兼顾航运、放木（竹）以及防洪等 综合效益。电站建成后主要担任华东电网调峰并供电丽水、温州，将使丽、温两地区通过 220 千伏输电线路联系，形成浙南电力系统。为解决建坝后龙泉溪木材（竹）的流放和航运的发展，大坝左岸专门设置有货筏过坝建筑物。水库有 1.53 亿立方米的防洪库容，用以减轻下游丽水、碧湖地区防洪的负担。 1
16、.2 水文与气候 本地区地处浙东南沿海山区，属温带季风气候，气候温和，坝址区历年平均气温 17.3，月平均气温以 1971 年 7月份 30.7最高， 1962 年 1 月份 13最低，实测最高气温为 40.7（ 1966 年 8 月），最低气温 -8.1（ 1969 年 2 月）。 流域内气候湿润，历年平均相对湿度 79%，其中以 6 月份的 87%为最大， 1月份的 84%为最小，实测最小相对湿度仅 8%。 本流域距东海仅 120180km，水汽供应充沛，坝址以上流域年平均雨量为1833.8mm，但在年内分配很不均匀， 39 月占年雨量为 80.5%，其中 56 两月为雷雨季节，降雨量占年
17、雨量的 1/3，往往形成连绵起伏的洪水，本流域暴雨常出现在此期间，实测最大 24 小时雨量为 236.8mm。 79 月间台风侵袭，也有暴雨出现，水利水电工程专业毕业设计 - 7 - 最大 24小时雨量曾达 145.4mm。 本流域 4至 8月为东南风， 1至 3 月、 9至 12 月一般为东北风及西北风。历年平均风速 1.15m/s，出现在 1970 年 4 月，风向西北偏西。坝址区可能发生最大风力为 11 级，相当于风速 32m/s。 紧水滩坝址与石富站流域面积仅差 41km2，占控制流域面积的 15%，故坝址处流量资料均不加改正，直接采用石富站资料。泥沙对紧水滩水库使用不会有严重的影响。
18、 表 1-1 厂区水位流量关系： 水位 （ m） 202 203 204 205 206 207 208 209 210 流量 （ m3/s） 80 240 540 880 1280 1740 2300 2900 3620 水位 （ m） 211 212 213 214 215 216 217 218 219 流量 （ m3/s） 4380 5200 6060 7000 7940 8980 10080 11200 12340 2042062082102122142162182200 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000流量Q水位H图 1-1厂区水位流量关系
19、曲线 表 1-2 水库面积、容积： 高程（ m） 205 215 220 225 230 235 240 面积（ km2） 0 1.3 2.3 3.9 5.7 7.7 9.7 容积（ 108m3） 0 0.05 0.2 0.35 0.6 0.925 1.375 高程（ m） 245 250 255 260 265 270 275 紧水滩水电站及坝内埋管设计 - 8 - 面积（ km2） 11.6 13.6 15.9 18.3 21.3 24.5 27.7 容积（ 108m3） 1.9 2.5 3.2 4.05 5.05 6.25 7.575 高程（ m） 280 285 290 295 300
20、 面积（ km2） 31.2 35.2 40.3 48.1 58.4 容积（ 108m3） 9.10 10.75 12.7 15.05 17.7 0501001502002503003500 5 10 15 20容积V高程H图 1-2水库容积曲线 1.3 地形与地质 1.3.1 水库区工程地质 水库周边地势高峻，无低矮分水岭，岩石坚硬较完整，虽有部分断层延伸库外，但断层胶结好，山体雄厚，且地下水位分布较高，故无永久渗漏之虑。由于库岸有第四系松散地层分布，岩石节理发育，水库暂时渗漏损失甚小，对水库蓄水无影响。 库区岩石以山岩为主，物理地质现象以小型塌滑体居多，蓄水后小型的边坡再造虽有可能但不致产
21、生大规模的边坡不稳定。本地区地震烈度为 6度，可不考虑抗震设计，不计地震荷载。 1.3.2 坝址地质 坝区 位于 90km2的“牛头山”花岗斑岩岩技的南缘，其中有后期的细粒花岗岩水利水电工程专业毕业设计 - 9 - 和小型的石英岩脉、细晶岩脉、辉缘岩脉侵入穿摘其间与围岩接触良好。 混凝土 /新鲜花岗斑岩抗剪摩擦系数 0.7，凝聚力 5kg/cm2，抗剪断摩擦系数1.0。混凝土 /混凝土抗剪断摩擦系数 1.25，凝聚力 1.45 103KPa。 根据坝址区资料分析，紧水滩坝址两岸地形对称，岩性均一，较新鲜完整，风化浅，构造不甚发育，水文地质条件较简单，故属工程地质条件较好的坝址。 1.4 天然建
22、筑材料 1.4.1 土料： 下村料场：位于平缓的山坡上，高程 300 以下，主要为壤土，料场 距坝址 0.5km，有效储量 426700m3。 油坑料场：位于 500550m 高程的低平山丘上，为粘土及壤土组成，料场距坝址 1.5km，有效储量 747600m3。 1.4.2 砂石料： 局村至小顺区六个料场，左右岸各三个，最远距坝址 16.5km。 局村至坝址区十个料场，左岸 4个，右岸 6个，最远距坝址 9km。 坝址至赤石区七个料场，最远距坝址 12.2km。 共计 23 个料场，有效储量水下 557000m3，水上 3094600m3，合计 3651600m3。 1.5 既给设计控制数据
23、 1.校核洪水位： 292.50m，校核最大洪水下泄流 量 14900m3/s 2.设计洪水位： 290.50m，设计洪水最大下泄流量 11700m3/s 3 .设计蓄水位： 284.50m 4 .设计低水位： 264.00m 5 .装机容量： 4 4.75 万 kw，即 19 万 kw 紧水滩水电站及坝内埋管设计 - 10 - 2 枢纽布置及挡水泄水建筑物 2.1 枢纽布置 枢纽由非溢流坝段、溢流坝段及坝后式溢流式厂房组成。 溢流坝段（ 4#11#）因泄水需要布置在河谷中央，总宽 118.50m，溢流前缘净宽 83.50m。分 七 孔，设 16 8m2闸门四 扇 ，设 6.5 8m2。采用挑
24、流消能，反弧半径25m，鼻坎高程为 232.34m。 非溢流坝段（ 1#3#、 12#13#）布置在河谷两岸，左岸坝段（ 12#13#）宽 66.42m，其后布置坝后式地面厂房，右岸坝段（ 1#3#）宽 86.12m。 坝轴线垂直水流方向。坝顶高程 294.00m，坝基面高程 196.00m。坝高 98.00m。坝长 271.09m。 电站厂房 一台 机组段长 13m， 两端机组段长 14 米， 总长 70.60m，宽 24.55m，高 35m。 关于发电机层、装配场和进厂公路的高程，设计时考虑过 两 个方案。 方案一：若将装配厂放在厂房左侧，则进厂公路高程约 220.3m，而发电机层高程仅
25、212.82m，所以不宜使装配厂与公路同高。 方案二：若使装配厂与发电机层同高，装配厂放在厂房右侧， 挖一条隧洞进厂，这样方便装配厂工作，而且当下游尾水位较高时避免了从尾水平台的公路进场。但是 隧洞 也存在以下缺点： 宽 度受限制，机组运输和检修不便，且做隧洞费用较高 。 综合考虑后选择方案 二 。 厂房全部采用地面式，厂房左侧开挖一高边坡。这样做虽增加了开挖量，但也减小了厂房结构设计的难度，使厂房受力简单明了。且由于现在施工技术的改进，这种高边坡和大开挖量已经能很好地解决了。 设计采用溢流式厂房，厂房下部与坝连接处设置纵向沉 降伸缩缝将厂坝结构分开，厂房在上部设置拉板与坝连接。 因布置坝后式溢流厂房，溢流坝剖面需要进行调整本，由前面确定的主厂房宽度为 19m，厂房顶高程为 230.0m，因此需要将溢流坝反弧段底高程加高为 230.0m，挑流鼻坎坎顶高程加高为 232.4m，反弧弧底应设置一个延长的水平段。 厂房下部与坝连接处设置纵向沉降伸缩缝将厂坝结构分开，厂房不影响坝的强度和稳定性。
