沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析計(jì)算書

1、水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 1 -目錄目錄摘要摘要.- 3 -中文摘要 .- 3 -關(guān)鍵字 .- 3 -abstract .- 4 -keywords .- 5 -1 樞紐布置樞紐布置.- 5 -2 重力壩擋水壩段設(shè)計(jì)重力壩擋水壩段設(shè)計(jì).- 5 -2.1 剖面設(shè)計(jì).- 5 -2.1.1 壩頂高程 .- 5 -2.1.2 壩頂寬度 .- 6 -2.1.3 上游折坡的起坡點(diǎn)位置 .- 7 -2.1.4 上下游邊坡 n、m.- 7 -2.2 荷載的計(jì)算.- 7 -2.2.1 自重 .- 8 -2.2.2 上下游水壓力 .- 8 -2.2.3 揚(yáng)壓力 .- 9 -2.2.4 浪壓力 .- 11 -2.

2、2.5 地震荷載和冰壓力 .- 11 -2.3 擋水重力壩的穩(wěn)定分析.- 12 -2.3.1 設(shè)計(jì)水位情況下荷載計(jì)算 .- 12 -2.3.2 校核水位下的荷載計(jì)算 .- 14 -2.3.3 正常蓄水位下的荷載計(jì)算 .- 15 -3 重力壩溢流壩段設(shè)計(jì)重力壩溢流壩段設(shè)計(jì).- 17 -3.1 溢流壩段剖面設(shè)計(jì).- 17 -3.1.1 堰頂高程 .- 18 -3.1.2 堰面曲線 .- 19 -3.1.3 消能方式 .- 20 -3.2 荷載的計(jì)算 .- 21 -3.2.1 自重 .- 21 -3.2.2 上下游水壓力 .- 22 -3.2.3 揚(yáng)壓力 .- 22 -3.3 穩(wěn)定與應(yīng)力分析 .-

3、24 -3.3.1 設(shè)計(jì)水位下的荷載計(jì)算 .- 24 -3.3.2 校核水位下的荷載計(jì)算 .- 26 -4 水電站機(jī)電設(shè)備選擇水電站機(jī)電設(shè)備選擇.- 29 -4.1 特征水頭的選擇.- 29 -4.1.1 hmax 的選擇.- 29 -沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 2 -4.1.2 hmin的選擇.- 30 -4.2 水電站水輪機(jī)組的選型.- 30 -4.2.1 zz460 水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 .- 31 -4.2.2 zz560 水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 .- 31 -4.3 發(fā)電機(jī)的選擇與尺寸估算 .- 34 -44 調(diào)速器與油壓裝置的選擇.- 35 -4.4.1 調(diào)速功計(jì)

4、算 .- 35 -4.4.2 接力器的選擇 .- 35 -4.4.3 調(diào)速器的選擇 .- 36 -4.4.4 油壓裝置 .- 36 -4.5 廠房橋吊設(shè)備的選擇.- 36 -5 水電站廠房水電站廠房.- 38 -5.1 蝸殼和尾水管的計(jì)算.- 38 -5.2 主廠房各層高程及長寬尺寸的確定.- 41 -5.2.1 主廠房各層高程 .- 41 -5.2.2 主廠房平面尺寸 .- 43 -5.3 廠房進(jìn)水段.- 44 -6 水電站廠房的穩(wěn)定計(jì)算水電站廠房的穩(wěn)定計(jì)算.- 45 -6.1 荷載的計(jì)算.- 45 -6.1.1 浪壓力 p3， （h1l1）深水波.- 45 -6.1.2 泥沙壓力 .- 4

5、5 -6.1.3 水壓力 .- 46 -6.1.4 自重 w1.- 46 -6.1.5 機(jī)電設(shè)備重 g .- 47 -6.1.6 基礎(chǔ)揚(yáng)壓力 .- 47 -6.2 廠房抗滑穩(wěn)定計(jì)算.- 49 -6.2.1 正常運(yùn)行（考慮兩種水位組合） .- 49 -6.2.2 非常運(yùn)行情況 .- 50 -6.2.3 機(jī)組大修情況 .- 50 -6.2.4 施工情況(二期混凝土未澆注).- 50 -水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 3 -摘要中文摘要沙溪口水電站是福建省閩江流域的一個(gè)梯級(jí)電站，位于閩江支流西溪上，距離平市 14km，距福州市 135km，三明市 95km。該電站以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)過木等綜合效益，電站

6、總裝機(jī)容量 4x6.75 萬千瓦。水庫正常蓄水位 87.80m 高程，電站保證出力 50 萬千瓦。300t 級(jí)船閘航運(yùn)外，兼有過木過竹作用。該電站為低水頭徑流式電站，庫容 1.54 億立方米，沒有防洪效益。該工程為二等工程，樞紐主要建筑物按二級(jí)建筑物，次要建筑物級(jí)別三級(jí)，臨時(shí)建筑物四級(jí)設(shè)計(jì)。電站水利樞紐由重力擋水壩、溢流壩、河床式廠房、開關(guān)站和通航建筑物組成。沙溪口水利樞紐工程采用重力壩擋水，壩頂高程 94.00m，壩軸線總長610.0m。溢流壩位于左岸主河槽中，為 16 孔單寬 17.00m 開敞式表孔泄流，總長304m，堰頂高程 78.5m，溢流壩下游采用底流消能。發(fā)電廠廠房位于河道右岸，

7、廠房尺寸 128m*68m*50.75m（長*寬*高） ；四臺(tái)機(jī)組發(fā)電，單機(jī)裝機(jī) 67.5mw,110 kv 和 220kv 輸電，開關(guān)站位于右岸裝配廠下游。船閘設(shè)于左岸主河槽中，采用一級(jí)船閘。詳見樞紐布置圖。關(guān)鍵字沙溪口、河床式廠房、重力壩、溢流壩、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、高程、穩(wěn)定、應(yīng)力、揚(yáng)壓力沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 4 -abstractshaxikou hydropower station is one of the cascade development in the minjiang river basin in fujian province. it is located

8、 on xixi river, a tributary in the upper reach of minjiang river, 14km upstream of nanping city，135km upstream of fuzhou city，95km upstream of sanming city. the main function of shaxikou project is to generate electricity for the fujian provincial power system. after the project being completed the

9、navigability of the shaxi river and futunxi river above the damsite will be improved. the project has a total installed capacity of 300 t, a firm capacity of 50mw. the reservoir with a total storage capacity of 143*106 m3 is of daily pondage type. the main structures of the shaxikou project consist

10、of overflow spillway dam, non-overflow dam, powerhouse incorporated into the dam, switchyards and navigation lock. dcl.dam crestlever is 94.00m.crest length is 618.50m. the dam is of concrete gravity type. the spillway is arranged on the left portion of the riverbed. the spillway with 16 openings ea

11、ch of 17m wide has a total length of 304m,crest lever with 78.5m, discharging most flood flow still along the main river channel. the powerhouse with dimension of 128*68*50.75m(l*w*h) is located at the right side of the spillway andi ncorporated into the dam. it houses 4 axial-flow turbines coupled

12、with generators 67.5mw each. both 110 kv and 220kv switchyards are arranged on the platform at the left portion of downstream tailrace. the shiplock with the dimension of 100*30*5m(l*w*min. water depth) is located on the right side of the 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 5 -spillway. the lock chamber of monolithic str

13、uctures is filled and emptied with long gallery conduits at bottom in spreading form. keywordsshaxikou block power plant concrete gravity dam over flow dam combinatory hydro-generator altitude stable stress uplift pressure 1 樞紐布置壩址位置設(shè)計(jì)洪水位 87.8m ，對(duì)應(yīng)下游水位可由下泄流量在流量與下游水位關(guān)系曲線查得 80m ,水頭為 7.8m 。校核洪水位 89m ,同

14、理可查得下游水位 83m ，水頭為 6m ，初步設(shè)計(jì)選擇采用河床式廠房發(fā)電。經(jīng)綜合分析，主河槽位于左河床靠近左岸 3050m 之間，開挖至弱風(fēng)化巖層需至 48.00m 高程左右，初步設(shè)計(jì)布置船閘易于通航需求；沿壩軸線自此至右岸500600m 之間，開挖至弱風(fēng)化巖層需至 58.00m 高程左右，初步設(shè)計(jì)選擇布置溢流壩和河床式廠房。綜上，初步設(shè)計(jì)采用重力壩擋水，溢流壩泄洪，底流消能，河床式廠房發(fā)電。工程等別二等，主要建筑物級(jí)別二級(jí)，次要建筑物級(jí)別三級(jí)，臨時(shí)建筑物四級(jí)。2 重力壩擋水壩段設(shè)計(jì)上游設(shè)計(jì)洪水位 87.8m；校核洪水位：89m；正常蓄水位 86.2m；下游設(shè)計(jì)洪水位80m；校核洪水位 83

15、m；正常蓄水位：65.9m（四臺(tái)機(jī)組發(fā)電）。壩底高程取未風(fēng)化巖石邊界開挖線 51.00m。 =24.0 kn/ , =9.81 kn/，云母長英片13m03m巖與混凝土邊界 f=0.5,k=1.05，c=0.6kg/c,k=3.0。2.1 剖面設(shè)計(jì)2.1.1 壩頂高程沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 6 -壩頂高程由靜水位+相應(yīng)情況下的風(fēng)浪涌高和安全超高。即：=靜水位+h式中：h=2hl+h0+hc 2hl=0.0166vf5/4d1/3為浪高；vf為計(jì)算風(fēng)速；d 為吹程； d=10kmh0為波浪中心線高出靜水位高度；hc為超高，由規(guī)范查得。計(jì)算風(fēng)速為 30m/s； 設(shè)計(jì)洪水位下：2hl

16、=0.0166vf5/4d1/3=2.51m；2ll=10.4（2hl）0.8=21.72m；h0=0.92m；l1l2llhcthl2h4hc=0.5mh=2hl+h0+hc=2.51+0.92+0.5=3.93m壩頂高程=87.8+3.93=91.73m 取 93m校核洪水位下：2hl=0.0166vf5/4d1/3=2.51m；2ll=10.4（2hl）0.8=21.72m；h0=0.92m；l1l2llhcthl2h4hc=0.4mh=2hl+h0+hc=2.51+0.92+0.4=3.83m壩高=89+3.83=92.33m 取 94m 考慮其他因素，該重力壩壩頂高程取 94m2.1

17、.2 壩頂寬度 壩底高程取未風(fēng)化巖石邊界開挖錢 58.00，由于 58m 做壩基時(shí)，大壩抗剪強(qiáng)度無法滿足要求，故向下開挖 7m，取 51m 高程開挖，則壩高為壩高為 95-51=44m,壩頂寬度一般為壩高的 8%-10%，并不得小于 2.0m。考慮交通等綜合條件， 及根據(jù)壩頂雙線公路要求，壩頂寬度取為 10m。 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 7 -2.1.3 上游折坡的起坡點(diǎn)位置上游折坡的起坡點(diǎn)位置應(yīng)結(jié)合應(yīng)力控制條件和引水、泄水建筑物的進(jìn)口高程來選定。一般在壩高的 1 /3 2 /3 的范圍內(nèi)。為盡量利用水重，在滿足應(yīng)力要求前提下，上游坡應(yīng)盡可能緩。為盡量利用水重，在滿足應(yīng)力要求的前提下，折坡點(diǎn)

18、高程定在 67.00m 處。2.1.4 上下游邊坡 n、m由穩(wěn)定和應(yīng)力要求確定。n=0.2,m=0.802.2 荷載的計(jì)算參考水工建筑物荷載的分布如圖所示。開開開開51開 圖圖 2 21 1 非溢流壩剖面圖沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 8 -2.2.1 自重10.5 3 15 24540wkn m 210 43 2410320wkn m30.5 30 37.5 2413500wkn m12324360wwwwkn m2.2.2 上下游水壓力（1）設(shè)計(jì)情況上游水壓力 px = 220110.5 9.81 3870832r hkn m py1=3289.81=824 kn mpy2=31

19、59.810.5=221 kn m下游水壓力 px =220210.5 9.81 27.537102r hkn m py=0.527.5 0.89.81=2968kn/m2（2）校核情況上游水壓力 px = 220110.5 9.81 38.572712r hkn m py1=328.59.81=839 kn/mpy2=3159.810.5=221kn/m下游水壓力 px =220210.5 9.81 28.539842r hkn m水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 9 - py=0.528.5 0.89.81=3187kn/m2（3）正常情況上游水壓力 px = 220110.5 9.81 356

20、0092r hkn m py1=3209.81=589kn/mpy2=3159.810.5=221kn/m下游水壓力 px =220210.5 9.81 13.348732knr hm py=0.513.340.89.81=698kn/m22.2.3 揚(yáng)壓力 由于揚(yáng)壓力較大，壩體設(shè)有防滲帷幕和上下游主副排水系統(tǒng)，由規(guī)范dl5077-1997，壩基面滲透壓力揚(yáng)壓力強(qiáng)度系數(shù)為： =0.25 =0.20 =0.50012揚(yáng)壓力的求法便是根據(jù)上下游的水位來確定整個(gè)圖形的面積,（1）設(shè)計(jì)情況沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 10 -u1=437.69.81=3206 kn/mu2=0.5930.4

21、9.81=1342 kn/mu3=0.586.159.81=241 kn/mu4=266.159.81=1569 kn/mu5=0.513.7589.81=540 kn/mu=u1+u2+u3+u4+u5= 6898kn/m（2）校核情況u1=437.79.81=3248 kn/mu2=0.5930.89.81=1360 kn/mu3=0.586.559.812=257 kn/mu4=266.559.81=1671 kn/mu5=0.514.2589.81=560 kn/mu=u1+u2+u3+u4+u5=7096kn/m（3）正常情況水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 11 -u1=436.679.

22、81=2814 kn/mu2=0.586.679.81=262 kn/mu3=90.339.81=29 kn/mu4=0.580.339.81=13 kn/mu5=0.59289.81=1236kn/mu=u1+u2+u3+u4+u5= 4354kn/m2.2.4 浪壓力 壩前水深 h ll 1pl=r0(ll+2hl+h0)ll/2- r0l2l/2 =9.81x(10.86+1.26+0.93)x10.86/2-9.81x10.86x10.86/2 =183kn/m 2.2.5 地震荷載和冰壓力 本工程基本列度 6 級(jí),主要建筑物為二級(jí),所以設(shè)計(jì)烈度為基本烈度,對(duì)于小于 7 級(jí)烈度的工程可

23、不考慮地震荷載,本工程在閩江西溪流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 12 -年平易氣溫為 19.3 攝氏度,全年最低氣溫小于零度的天數(shù)平均為 7 天,所以不考慮冰壓力,不考慮其對(duì)工程的影響.2.3 擋水重力壩的穩(wěn)定分析2.3.1 設(shè)計(jì)水位情況下荷載計(jì)算 表 21 設(shè)計(jì)水位(90.0m)情況下壩基面上的荷載計(jì)算如表壩基面抗滑穩(wěn)定(*)(72833710) 1.0(761 578) 1.23593skn作用力作用力引起的彎矩序號(hào)作用類別作用方向計(jì)算結(jié)果單位作用方向力作用點(diǎn)計(jì)算結(jié)果 單位1540kn+19.510530210320kn+13.51393201自重313500

24、kn-1.520250kn.m水平向7083kn-12.789718kn.m豎直向 1221kn+20.54531kn.m2上游側(cè)靜水壓力豎直向 2824kn+2016481水平向3710kn+9.1337563下游側(cè)靜水壓力堅(jiān)直向2968kn-1441552kn.m13206kn0021342kn-18.5248273241kn-7.2173541569kn+8.5133364揚(yáng)壓力5540kn+18.810144kn.m浪壓力 1761kn-29.9227777浪壓力 2578kn+28.816649kn.m水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 13 -0.5(*)(540 10320 13500)

25、 1.0(221 8242968) 1.03206 1.01.360(1342241 1569540) 1.24338836rkn0(*)1.0 0.95 35933128(*)/1.27363sknrkn 顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度m=(10530+139320-20250) 1.0-(89718-33756) 1.0+(4531+16481-41552) 1.0-(24827+1735.2-13336-10144)1.2-(22777-16649)1.2=39646kn.m26(*)() 1.64579.mmskn mbbr(*)=14300/1.3=9533 0(*)1.0 0.95

26、 579550.(*)/1.85296.skn mrkn m 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度2ybm6bm=572kn/0顯然滿足要求邊緣應(yīng)力的計(jì)算：參考水工建筑物沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 14 -按要求應(yīng)考慮壩基面和折坡面的邊緣應(yīng)力，此處只進(jìn)行了壩基面的相關(guān)計(jì)算。2.3.2 校核水位下的荷載計(jì)算表 22 校核水位（89m）情況下壩基面上的荷載計(jì)算如表壩基面抗滑穩(wěn)定(*)(7271 3984) 1.0(761 578) 1.23507skn作用力作用力引起的彎矩序號(hào)作用類別作用方向計(jì)算結(jié)果單位作用方向力作用點(diǎn)計(jì)算結(jié)果 單位1540kn+19.510530210320kn+13.513

27、93201自重313500kn-1.520250kn.m水平向7271kn-12.893311kn.m豎直向 1221kn+20.54531kn.m2上游側(cè)靜水壓力豎直向 2839kn+2016775水平向3984kn+9.5378493下游側(cè)靜水壓力堅(jiān)直向3187kn-13944299kn.m13248kn0021360kn-18.5251543257kn-7.2185141671kn+8.5142014揚(yáng)壓力5560kn+18.810513kn.m浪壓力 1761kn-29.9227777浪壓力 2578kn+28.816649kn.m水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 15 -0.5(*)(54

28、0 10320 13500) 1.0(221 8393187) 1.03248 1.01.360(1360257 1671 560) 1.24338837rkn0(*)1.0 0.95 35073332(*)/1.27363sknrkn 顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度m=(10530+139320-20250) 1.0-(93311-37849) 1.0+(4531+16775-44299) 1.0-(25154+1851-14201-10513)1.2-(22777-16649)1.2=41042knm26(*)() 1.64573.mmskn mbbr(*)=14300/1.3=9533

29、0(*)1.0 0.95 573550.(*)/1.85296.skn mrkn m 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度2ybm6bm= =615kn/0 顯然滿足要求2.3.3 正常蓄水位下的荷載計(jì)算表 23 正常蓄水位情況下壩基面上的荷載計(jì)算如表沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 16 -壩基面抗滑穩(wěn)定(*)(6009873) 1.0(761 578) 1.25356skn0.5(*)(540 10320 13500) 1.0(221 589698) 1.02814 1.01.360(26229 13 1236) 1.24339017rkn作用力作用力引起的彎矩序號(hào)作用類別作用方向計(jì)算結(jié)果單位

30、作用方向力作用點(diǎn)計(jì)算結(jié)果 單位1540kn+19.510530210320kn+13.51393201自重313500kn-1.520250kn.m水平向6009kn-11.770301kn.m豎直向 1221kn+20.54531kn.m2上游側(cè)靜水壓力豎直向 2589kn+2011772水平向873kn+4.538823下游側(cè)靜水壓力堅(jiān)直向698kn-1812564kn.m12814kn002262kn+18.84926329kn-17493413kn-9.81274揚(yáng)壓力51236kn-18.522867kn.m浪壓力 1761kn-29.9227777浪壓力 2578kn+28.816

31、649kn.m水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 17 -0(*)1.0 1.0 53565356(*)/1.27514sknrkn 顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度m=(10530+139320-20250) 1.0-(70301-3882) 1.0+(4531+11772-12564) 1.0-(4926+493+127+22867)1.2-(22777-16649)1.2=25470knm26(*)() 1.64674.mmskn mbbr(*)=14300/1.3=9533 0(*)1.0 1.0 674674.(*)/1.25296.skn mrkn m 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度2ybm6b

32、m=583kn/0 顯然滿足要求 3 重力壩溢流壩段設(shè)計(jì)3.1 溢流壩段剖面設(shè)計(jì)溢流壩剖面，除應(yīng)滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)條件外，其外形尚需考慮水流運(yùn)動(dòng)沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 18 -要求。通常它也是由基本三角形剖面修改而成。溢流面由頂部溢流段、中部直線段和反弧段組成，上游面為直線或折線。初步設(shè)計(jì)采用 16 孔開敞式溢流堰，孔寬 17.0m ，溢流前沿總凈寬 l=272m，閘埻厚 2.0m，單寬流量 q=70/s.q =ql=70 x272=19040m /s 3q =q+q s0設(shè)計(jì)工況 =0.9 q =21500 m /ss3q =（ q - q）/=（21500-19040）/

33、0.9 =342 m /s0s3校核工況=1.0 q =27500 m /ss3q =（ q - q）/=（27500-19040）/1.0 =1692m /s0s3由于發(fā)電用水，過船泄水，排沙泄水等影響，此多余泄量 q 應(yīng)能完全下泄，0不再設(shè)其他泄水設(shè)施。則溢流段總長為 304m。3.1.1 堰頂高程 2/30h2gmlqm = 0.502 =0.90設(shè)計(jì) 87.8m 時(shí)堰上水深為230()10.72qhlg05.38qvm sa水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 19 -209.32vhhmg則堰頂高程=設(shè)計(jì)洪水位-h=87.8-9.3=78.5閘門寬高比為 1.52，所以取閘門高為 11.5m,

34、78.5+11.5=90m89m 3.1.2 堰面曲線我國現(xiàn)行采用的為 wes 曲線，其曲線方程為：y=1ndnkhxhd為定型設(shè)計(jì)水頭。因?yàn)樵O(shè)計(jì)洪水位 90.0m，堰頂高程為 80.5m，所以， hd= (0.750.95)h=9m；k、n 為上游堰面坡度有關(guān)的系數(shù)。k=2.0，n=1.85 。得：y=x/(29)85. 185. 0堰頂點(diǎn)下游曲線坐標(biāo)： 1.850.852 91.25xyyxc 12.838.7xy 表 3-1 最終定出坐標(biāo)關(guān)系曲線y00.281.002.133.625.477.66 x024681012 堰頂點(diǎn)上游曲線坐標(biāo)： =0.175h =1.575 m r =0.5

35、 h =4.5 m1bd1d=0.276 h =2.484m r =0.2 h =1.8 m2bd2d沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 20 -=0.282 h =2.538m r =0.04 h =0.36 m3bd3d溢流壩段底寬=27.872+2.538+3=33.4 3.1.3 消能方式采用底流消能103.28xr 3.28211611.864vhxh x=1.59r=12 米單寬流量 q= 70/s 05.38qvm sa0.95堰上水頭 9.5m t=35.2m 20035.32vttmg2328.8cqhmg04.4cth由 水力學(xué) 附錄查得 00.4cchh03.52ch

36、m 202.04cchh2017.95chm 20805426tchmh發(fā)生淹沒水躍。可以不做消力池，做護(hù)袒即可護(hù)袒厚度度計(jì)算：水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 21 - cuapk200.12cgvag =2m cuapk護(hù)坦長度: 216.9()6.917.953.5283.77jcocolhhm 取mllj02.6764.588 . 07 . 0ml60 3.2 荷載的計(jì)算 3.2.1 自重 圖圖 31 溢流壩段剖面圖10.5 3 15 24540wkn m 210 26 246720wkn m30.5 20 20.5 247056wkn m沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 22 -12

37、311700wwwwkn m3.2.2 上下游水壓力（1）設(shè)計(jì)情況上游水壓力 px = 220110.5 9.81 36.866362r hkn m py1=321.89.81=642 kn/mpy2=3159.810.5=221kn/m下游水壓力 px =220210.5 9.81 2942502r hkn m py=0.529 0.89.81=3304kn/m2（2）校核情況上游水壓力 px = 220110.5 9.81 3870832r hkn m py1=3239.81=677 kn/mpy2=3159.810.5=221kn/m下游水壓力 px =220210.5 9.81 325

38、0232r hkn m py=0.532 0.89.81=4018kn/m23.2.3 揚(yáng)壓力壩體設(shè)有防滲帷幕和上下游主副排水系統(tǒng)，由規(guī)范 dl5077-1997，壩基面滲透壓力揚(yáng)壓力強(qiáng)度系數(shù)為：水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 23 - =0.25 =0.20 =0.50012揚(yáng)壓力的求法便是根據(jù)上下游的水位來確定整個(gè)圖形的面積,（1）設(shè)計(jì)情況u1=357.69.81=2535 kn/mu2=0.5930.49.81=1342 kn/mu3=0.586.159.81=241 kn/mu4=176.159.81=1026 kn/mu5=0.513.7589.81=540 kn/mu=u1+u2+u3

39、+u4+u5=5684kn/m（2）校核情況沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 24 -u1=357.79.81=2569 kn/mu2=0.5930.89.81=1360 kn/mu3=0.586.559.812=257 kn/mu4=186.559.81=1092 kn/mu5=0.514.2589.81=560 kn/mu=u1+u2+u3+u4+u5=5838kn/m3.3 穩(wěn)定與應(yīng)力分析3.3.1 設(shè)計(jì)水位下的荷載計(jì)算表 31 在設(shè)計(jì)水位(87.8m)下各荷載對(duì)壩體基面作用如下表水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 25 -壩基面抗滑穩(wěn)定(*)(70833710) 1.0(761 578)

40、 1.2250 1.23293s0.5(*)(54067207056) 1.0(221 8242968) 1.03206 1.01.360(1342241 1026540) 1.2716 1.24335143rkn作用力作用力引起的彎矩序號(hào)作用類別作用方向計(jì)算結(jié)果單位作用方向力作用點(diǎn)計(jì)算結(jié)果 單位1540knn+9604801自重37056kn-321168kn.m水平向7083kn-12.789718kn.m豎直向 1221kn+163536kn.m2上游側(cè)靜水壓力豎直向 2824kn+15.512772水平向3710kn+9.1337563下游側(cè)靜水壓力堅(jiān)直向29

41、68kn-9.528196kn.m水平向250kn+615004動(dòng)水壓力豎直向716kn-64296kn.m13206kn0021342knn-2.765141026kn+8.587214揚(yáng)壓力5540kn+14.37722kn.m浪壓力 1761kn-29.9227777浪壓力 2578kn+28.816649kn.m沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 26 -0(*)1.0 0.95 32933128(*)/1.24286sknrkn 顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度m=(8100+60480-21168) 1.0-(89718-33756) 1.0+(3536

42、+12722-28196) 1.0-(8721+7722-18788-651)1.2-(22777-16649)1.2=-24033kn.m26(*)() 1.64764.mmskn mbbr(*)=14300/1.3=9533 0(*)1.0 0.95 764579.(*)/1.85296.skn mrkn m 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度2ybm6bm=217kn/0顯然滿足要求3.3.2 校核水位下的荷載計(jì)算表 32 在校核水位下各荷載對(duì)壩體基面作用如下表水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 27 -壩基面抗滑穩(wěn)定(*)(7271 3984) 1.0(761 578) 1.2250 1.23207s

43、kn0.5(*)(54067207056) 1.0(221 8393187) 1.02569 1.01.360(1360257 1092560) 1.2716 1.2716 1.24335722rkn0(*)1.0 0.95 32073128(*)/1.24768sknrkn 作用力作用力引起的彎矩序號(hào)作用類別作用方向計(jì)算結(jié)果單位作用方向力作用點(diǎn)計(jì)算結(jié)果 單位1540knn+9604801自重37056kn-321168kn.m水平向7271kn-12.893311kn.m豎直向 1221kn+163536kn.m2上游側(cè)靜水壓力豎直向 2839kn+15.51300

44、5水平向3984kn+9.5378493下游側(cè)靜水壓力堅(jiān)直向3187kn-9.429958kn.m水平向250kn+615004動(dòng)水壓力堅(jiān)直向716kn-64296kn.m12569kn0021360knn-2.769441092kn+8.592854揚(yáng)壓力5560kn+14.38008kn.m浪壓力 1761kn-29.9227777浪壓力 2578kn+28.816649kn.m沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 28 -顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度m=(8100+60480-21168) 1.0-(93311-37849) 1.0+(3536+13005-

45、19958) 1.0-(9285+8008-19040-694)1.2-(22777-16649)1.2=-24396kn.m26(*)() 1.64840.mmskn mbbr(*)=14300/1.3=9533 0(*)1.0 0.95 840796.(*)/1.85296.skn mrkn m 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度2ybm6bm=259kn/0顯然滿足要求4 水電站機(jī)電設(shè)備選擇4.1 特征水頭的選擇裝機(jī)容量： n=27 萬 kw，單機(jī)容量（機(jī)組臺(tái)數(shù) 4 臺(tái)）6.75 萬 kw。1）設(shè)計(jì)洪水位 87.8m ，對(duì)應(yīng)下游水位可由下泄流量在流量與下游水位關(guān)系曲線查得 80m ,水頭為 7.

46、8m 。2）校核洪水位 89m ,同理可查得下游水位 83m ，水頭為 6m 。3）汛期限制水位時(shí)，一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，下泄流量分別假設(shè)三個(gè)值，水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 29 -由 n=aqh 可得 qn 關(guān)系曲線，從而由單機(jī)裝機(jī) 6.75 萬 kw,可得 q 值。a= hmax 的選擇1）校核水位四臺(tái)機(jī)組發(fā)電。 hmax=89-83=6m2)設(shè)計(jì)水位四臺(tái)機(jī)組發(fā)電 hmax=7.8m3）正常蓄水位一臺(tái)機(jī)組發(fā)電 2%水頭損失 6.757.119.5rnkw假定 n q 做關(guān)系曲線如下qn關(guān)系曲線01002003004005006000246810nq圖 4-1下游水位為 64.4mh

47、max=22.2m4.1.1 hmin 的選擇 設(shè)計(jì)低水位四臺(tái)機(jī)組發(fā)電（83m）沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 30 - 2727.80.97rnkw萬 9.81 ()rnq hh下上將 n 及 q 帶入公式試算得到65.9h下 h=17.1m 加權(quán)平均水頭為 h=19.7mav設(shè)計(jì)水頭 h = 0.9h=17.7mrav4.2 水電站水輪機(jī)組的選型根據(jù)該水電站的水頭變化范圍 17.7m22.2m 在水輪機(jī)型普表查得可選水輪機(jī)有：zz560，zz460 下面進(jìn)行選型比較計(jì)算。4.2.1 zz460 水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇1） 轉(zhuǎn)輪直徑 d1 d1=)h/(9.81qn3/2r1r式中

48、：nr水輪發(fā)電機(jī)額定出力（kw） 6.96grrgrnnhr設(shè)計(jì)水頭（m） ，取 17.7m。設(shè)計(jì)流量（m/s） ，它是限制工況下的 q1p值，查表 3-7 得1mq1.75。3ms水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 31 -原型水輪機(jī)的效率（%） ，由限制工況下的模型水輪機(jī)的效率修正可得，由于轉(zhuǎn)輪直徑未知，為知，可先估算效率修正值，限制工況下的模型水輪機(jī)的效率為 =85.9%。md1= =12m)h/(9.81qn3/2r1r直徑偏大4.2.2 zz560 水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇1） 轉(zhuǎn)輪直徑 d1 d1=)h/(9.81qn3/2r1r式中：nr水輪發(fā)電機(jī)額定出力（kw） nr=6.96 萬 k

49、w hr設(shè)計(jì)水頭（m） ，取 17.7m。設(shè)計(jì)流量（m/s） ，它是限制工況下的 q1p值，查表 3-7 得1mq2.0 m/s 原型水輪機(jī)的效率（%） ，由限制工況下的模型水輪機(jī)的效率修正可得，由于轉(zhuǎn)輪直徑未知，為知，可先估算效率修正值，限制工況下的模型水輪機(jī)的效率為 =81.0%。md1= =7.4m)h/(9.81qn3/2r1r根據(jù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑模型水輪機(jī)尺寸系列的規(guī)定，由上述計(jì)算出的轉(zhuǎn)輪直徑，選用比計(jì)算值稍大的轉(zhuǎn)輪直徑值。d1=7.5m2）選擇水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速 n =76.9 r/min1av10d/hnn 沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 32 -水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速一般采用發(fā)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)

50、轉(zhuǎn)速，選擇與上述計(jì)算值相近的發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 n=79r/min，p=383）效率及單位參數(shù)的修正510maxmax111 (1)(0.30.7/mmmddhh =0.46m, =3m, =7.5m, h=17.7m, =89%m1dmh1dmaxmmaxmax1 (1)0.635m 考慮制造工藝，=1，將不同角度時(shí)的效率及修正計(jì)算如下表00表 4-1 水輪機(jī)效率的修正葉片轉(zhuǎn)角-10-50510152023maxm87.888.488.988.487.385.983.580.2max92.392.693.092.691.991.189.587.4-maxmaxm4.24.65.

51、26.04.256.2zz4460 水輪機(jī)最優(yōu)工況的模型效率為=89.0，由于最優(yōu)工況接近maxm00于等轉(zhuǎn)角線，故采用=3.1作為修正值，從而原型最高效率為0000 =89+3.1=92.1m000000限制工況的=81.0，則 =22 22 ，由內(nèi)插得=5.6，從而該mm000000工況下原型水輪機(jī)效率水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 33 -=81+5.6=86.6000000與假定值接近。4）水輪機(jī)的流量水輪機(jī)在 hr，nr 下工作時(shí)，：=1.95m/smaxqrr21rhhd81. 9/n水輪機(jī)最大引用流量= d12 =461.47m/smaxq1max

52、qrh電站機(jī)組臺(tái)數(shù)為 4 臺(tái)，所以，電站最大引用流量為4=4461.47=1845.88 m/smaxq5）工作范圍檢驗(yàn)與特征水頭 hmin 、hmax 、hmin 、hr對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為： n1max =nd1/=143r/minminh n1min =nd1/=126r/minmaxh n1r =nd1/ =140.8 r/minrh6）吸出高度 hshs=10/900(+)h式中： 水輪機(jī)安裝高程（m） ，取 65.9m。沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 34 - 氣蝕系數(shù)，由水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況參數(shù) =137r/min，1rn=1.79m/s 查 zz560 水輪機(jī)模型綜合特性曲線可

53、得， 取 0.73。maxq 氣蝕系數(shù)修正值， 取 0.05 hs=10/900(+)h=-3.88m-4.0m4.3 發(fā)電機(jī)的選擇與尺寸估算 由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=79 r/min 上下各差百分之十(67.5-82.5)出力 nr=6.75x104, 上下差百分之二十(5.44x104 8.16x104)套用 sf-96/1350 型全傘式發(fā)電機(jī) 圖 4-1 發(fā)電機(jī)尺寸示意圖44 調(diào)速器與油壓裝置的選擇4.4.1 調(diào)速功計(jì)算a=（200250）q =(1.1361.42)x10 n.m30000n.mmax1dh6水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 35 -最高水頭 （屬大型調(diào)速器）maxhd1水輪機(jī)直

54、徑4.4.2 接力器的選擇 a 接力器直徑 =0.4 =0.0301bd直徑=d1sdmax1670obhmmd選擇與之相近且偏大的=700mm 的標(biāo)準(zhǔn)接力器sdb 最大行程 =(1.41.8) maxsmax0a000max0ax0720mmmd zaad水輪機(jī)導(dǎo)葉最大開度,其中 d15m 時(shí)選用 1.5則=1.5720=1296mmmaxsc、接力器容積計(jì)算23max12ssvd sm4.4.3 調(diào)速器的選擇1.13/ssmdvtv選用 ts=4s vm=4.5m/s1.13 1/4 4.5265dmm沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 36 -故選用 dst-300 型電氣液壓型調(diào)速

55、器4.4.4 油壓裝置vk=（1820）vs=1820m3選用分離式油壓裝置 yz-204.5 廠房橋吊設(shè)備的選擇設(shè)備型號(hào)臺(tái)數(shù)選擇：最大起重量 382t，機(jī)組臺(tái)數(shù) 4 臺(tái)，選用一臺(tái)雙小車橋式起重機(jī)，額定起重量 200t，跨度 25m（根據(jù)廠房凈寬確定） 。表 4-2 工作參數(shù)表單臺(tái)小車起重（t）跨度 lkm大車軌道名義起重量t主鉤副鉤2*2002004025qu120表 4-3 吊車梁主要尺寸表主要尺寸小車軌距l(xiāng)t小車輪距kt大車輪距k大梁底面至軌道距f起重機(jī)最大寬度 b軌道中心距起重機(jī)外端距離b1軌道面至起重機(jī)頂端距離 h580027005800250106804605000軌道面至緩沖器距

56、車軌中心至緩沖器操作室底面至軌道兩小車吊鉤距極限位置平衡吊點(diǎn)至大水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 37 -吊鉤至軌道吊鉤至軌道離 h1外端距離面 h3離 lhh1中心距離車軌頂極限 主鉤副鉤l1l2120092025003600130069016001800109吊具：雙小車平衡梁圖 4-2 吊鉤沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 38 -5 水電站廠房5.1 蝸殼和尾水管的計(jì)算水頭范圍 hl1）深水波=183010023(2)22lllr lhhlr lpkn m323 1834209knp 段6.1.2 泥沙壓力廠房處的泥沙深度取 6.63mp4=103.46，)245(21022tghrn

57、nkn mp4=103.4623=1701/kn 段沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 45 -6.1.3 水壓力(1)設(shè)計(jì)情況時(shí)，上游水位 87.8 米，下游水位 80 米， 上游水壓力 p11= ，2201119.81 34.2573722r hkn mp1=573723=131952 /kn 段 下游水壓力 p21=，2202119.818046.25558722r hkn mp2=558723=128503/kn 段(2)校核情況時(shí)，上游水位 89 米，下游水位 83 米 上游水壓力 p11= ， 2201119.81 35.4614722r hkn mp1=614723=1413

58、75 /kn 段下游水壓力 p21= ，2202119.818046.25558722r hkn mp2=558723=128503 /kn 段(3)正常情況時(shí)，上游水位 86.2 米，下游水位 65.9 米 上游水壓力 p11= ，2201119.8186.253.6521322r hkn mp1=521323=119895/kn 段 下游水壓力 p21= ，2202119.8165.946.75179922r hkn mp2=179923=41371/kn 段6.1.4 自重 w1水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 46 -=11(83-46.25)+1020+3328-(12+15) 7 23=

59、8400001w/kn 段6.1.5 機(jī)電設(shè)備重 g發(fā)電機(jī) 907.510009.81=8903kn6.1.6 基礎(chǔ)揚(yáng)壓力由于揚(yáng)壓力較大，廠房基礎(chǔ)設(shè)有防滲帷幕和上下游主副排水系統(tǒng)，由規(guī)范dl5077-1997，壩基面滲透壓力揚(yáng)壓力強(qiáng)度系數(shù)為： =0.5 =0.20 01(1)設(shè)計(jì)情況時(shí)，上游水位 87.8 米，下游水位 80 米=6.8468=465.161vkn m=(58+43)(16.9-6.84)0.5 =50812vkn m=10(34.2-16.9)0.5=873vkn m=0.518(33.75-16.9)=153.74vkn m 1234123423 () 9.8127899u

60、uuuuvvvvkn(2)校核情況時(shí)，上游水位 89 米，下游水位 8 米沙溪口水電站設(shè)計(jì)及廠房整體穩(wěn)定性分析- 47 -=687.08=4811vkn m=(58+43)(18.38-7.08)0.5 =5712vkn m= 10(35.4-7.08) 0.5=1423vkn m=18(36.75-18.38) 0.5=1654vkn m 31257 1234123423 ()uuuuuvvvv/kn 段(5)正常情況時(shí)，上游水位 86.2 米，下游水位 65.9 米=686.52=4431vkn m水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)- 48 -=（58+43）3.310.5 =1672vkn m=