水電站設(shè)計(jì)清華

1、本科學(xué)生畢業(yè)論文論文題目：水電站設(shè)計(jì)學(xué) 院：水利電力學(xué)院年 級(jí)：Xxxx級(jí)專 業(yè)：水利水電工程姓 名：Xxxx學(xué) 號(hào)：xxxx指導(dǎo)教師：xxxx2 xxxx年 xx 月 xx日II摘要塔林西電站位于大興安嶺塔河縣境內(nèi)，黑龍江省右岸支流呼瑪河中上游，該水電站是一座以發(fā)電和防洪為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的水利樞紐工程。水電站電站總裝機(jī)容量20MW，2臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量為10MW，保證出力4.09MW，裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)為2153h。塔林西水電站水電站為混合式電站。引水隧洞位于壩址右岸山體內(nèi)，進(jìn)口位于右壩肩上游約1.0km處，洞軸線走向北偏東45°，洞長(zhǎng)約800多m。電站廠房位于壩下游，廠房?jī)?nèi)

2、安裝二臺(tái)水輪機(jī)，采用聯(lián)合供水的形式布置。發(fā)電廠主要由主廠房，安裝間，副廠房，升壓站，回車場(chǎng)、檢修間、尾水渠等組成。關(guān)鍵詞水電站；引水隧洞；壓力引水道；壓力管道；調(diào)壓室；分岔管；電站廠房AbstractHeilongjiang tallinn west hydropower station of the greater hinggan mountains DaHeXian territory of heilongjiang province, heilongjiang province right bank called in the river tamar tributary oil in t

3、ahe town about 34 km west of place,is two waves river ways the waves of cascade hydropower stations in the planning four grade iii,the station mainly power generation and flood control mainly.Hydropower station 22MW,altogether 2 total installed capacity,standalone units installed capacity of 10 MW 2

4、153h hours for using.Tallinn west hydropower station for hybrid power hydropower station.Diversion tunnel located right in the dam in mountain,import right shoulders swam about 1.0 km dam,the hole axis in towards north by east 45 °,hole more than 1000 m long approximately.Power plant,located do

5、wnstream dam workshop installation two water turbine,decorate with combination of water supply for the form. Mainly by main workshop of power,installation, vice workshop,between pressor station,back to ash between wheel-dreven,maintenance,etc.Key wordsHydropower station;diversion tunnel;pressure div

6、ersion tunnel;pressure pipeline;surge chamber;branching pipes;hydropoer plant目錄摘要IAbstractII前言11. 進(jìn)水口的設(shè)計(jì)與計(jì)算31.1進(jìn)水口的類型選擇31.2確定隧洞的圓形斷面尺寸41.3對(duì)進(jìn)水口進(jìn)行細(xì)部布置51.3.1攔污柵的布置51.3.2喇叭口的布置51.3.3啟閉架及操作平臺(tái)設(shè)計(jì)71.3.4閘門尺寸的布置81.3.5閘門井的布置81.3.6通氣孔的布置91.4進(jìn)水口處的底板高程及進(jìn)水口樁號(hào)的布置91.4.1 進(jìn)水口底板高程的設(shè)計(jì)91.4.2 隧洞進(jìn)口處的進(jìn)口樁號(hào)位置選擇102. 進(jìn)行壓力水道的設(shè)計(jì)與

7、計(jì)算122.1判斷是否設(shè)置調(diào)壓室122.2壓力水道的細(xì)部布置設(shè)計(jì)132.2.1隧洞進(jìn)口漸變段的布置132.2.2隧洞坡降設(shè)計(jì)142.2.3豎向轉(zhuǎn)彎段的設(shè)計(jì)152.2.4壓力管道斷面尺寸的設(shè)計(jì)152.2.5岔管的設(shè)計(jì)162.3水頭損失計(jì)算172.3.1局部水頭損失的計(jì)算172.3.2沿程水頭損失的計(jì)算222.4調(diào)壓室的計(jì)算242.4.1斷面穩(wěn)定斷面的計(jì)算242.4.2全增負(fù)荷時(shí)調(diào)壓室最低涌波水位的計(jì)算272.4.3丟棄負(fù)荷時(shí)最高涌波水位的計(jì)算282.4.4阻抗孔處尺寸設(shè)計(jì)292.5調(diào)節(jié)保證計(jì)算302.5.1機(jī)組轉(zhuǎn)速變化最大時(shí)相對(duì)升高值302.5.2在設(shè)計(jì)水頭下，壓力管道位置末端水錘壓力相對(duì)最大升

8、高值的計(jì)算323. 電站廠房的布置設(shè)計(jì)333.1工程概況333.2廠區(qū)布置333.3主廠房的平面設(shè)計(jì)343.3.1主廠房的上部結(jié)構(gòu)353.3.2主廠房下部結(jié)構(gòu)部分393.3.3主廠房長(zhǎng)度的確定403.4主廠房的剖面設(shè)計(jì)403.4.1水輪機(jī)安裝高程413.4.2主廠房基礎(chǔ)開挖高程413.4.3水輪機(jī)層地面高程423.4.4發(fā)電機(jī)裝置高程423.4.5發(fā)電機(jī)層樓板高程423.4.6起重機(jī)（吊車）的安裝高程433.4.7屋頂高程433.4.8裝配場(chǎng)的樓板高程443.5廠房的立面設(shè)計(jì)443.5.1分清主次和輕重443.5.2注意比例和尺寸453.6副廠房的布置45結(jié)論47參考文獻(xiàn)48塔林西水電站設(shè)計(jì)前

9、言塔林西水電站位于黑龍江省大興安嶺的塔河縣境內(nèi)，黑龍江省右岸支流呼瑪河中上游，在塔河鎮(zhèn)以西約34km處，交通方便。呼瑪河為黑龍江一級(jí)支流，發(fā)源于大興安嶺東麓，由西南向東北匯入黑龍江，河流全長(zhǎng)542km，流域面積3392km2，河道平均坡降1.9，總落差342m。呼瑪河流域無氣象觀測(cè)站，據(jù)氣象站資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫2.8，夏季極端最高氣溫35.7，冬季極端最低氣溫為45。日平均氣溫小于等于零度的日數(shù)為170天，多年平均蒸發(fā)量為1164mm，多年平均降水量為485mm。多年平均風(fēng)速2.9m/s，最大風(fēng)速26.7m/s，冬季多西北風(fēng)，夏季多東南風(fēng)和西南風(fēng)。水電站所在的呼瑪河屬于山區(qū)性河流，由于沒有

10、控制性工程，該流域洪水災(zāi)害頻繁，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失。從呼瑪河流域洪災(zāi)特點(diǎn)可以看出，本流域暴雨洪水多，山區(qū)性洪水峰高量大，漲勢(shì)迅猛，沿岸防洪工程薄弱，洪災(zāi)損失嚴(yán)重。只有盡快在中上游修建控制性工程攔蓄洪水，削峰治洪，才能從根本上治理洪澇災(zāi)害。按照流域規(guī)劃，水電站是綜合利用水利樞紐，壩址控制流域面積占全流域面積的85%，可以有效的攔蓄洪水，提高下游防洪標(biāo)準(zhǔn)。因此，水電站承擔(dān)下游防洪任務(wù)，不僅合理可行，而且也是非常必要的。綜上所述，從發(fā)電、防洪等各方面來看，水電站工程對(duì)滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門用電要求，保障呼瑪河下游的防洪安全是完全必要和非常迫切的；對(duì)于提高大興安嶺的供電可靠性，改善供電

11、質(zhì)量及國(guó)網(wǎng)向呼瑪?shù)貐^(qū)的延伸也有重要意義。本地區(qū)大地構(gòu)造單元處于大興安嶺低山區(qū)， 區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)以緩慢上升為主，地震基本烈度小于度，區(qū)域穩(wěn)定性好。水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定性較好，無塌岸和滲漏問題，水庫(kù)區(qū)周邊無浸沒問題，庫(kù)區(qū)及附近無大的斷裂構(gòu)造通過，水庫(kù)發(fā)生誘發(fā)地震的可能性較小。位于庫(kù)區(qū)金礦點(diǎn)（1號(hào)礦點(diǎn)）還未開采，建議水庫(kù)蓄水前開采完畢，并采取相應(yīng)措施，不會(huì)對(duì)水庫(kù)淤積產(chǎn)生影響。水位淹沒對(duì)此礦體已構(gòu)成壓覆，建議水電站建成以前，將水體能夠壓覆的礦點(diǎn)開采完畢。通過計(jì)算表明：在天然無防滲措施條件下，該壩年滲漏量占正常蓄水位以下庫(kù)容的51.4%，滲漏量較大，但主要滲漏部位為第四系松散層，即河床段。建議應(yīng)在此段進(jìn)行截滲處理

12、。對(duì)河谷段松散層進(jìn)行滲透穩(wěn)定性分析，判斷變形類型為管涌型。建議允許水力比降取J允0.15為宜。通過物探資料，壩址區(qū)共發(fā)現(xiàn)二處斷層破碎帶（低速帶），建議施工時(shí)采取適當(dāng)?shù)墓こ烫幚泶胧Ｋ矶囱鼐€分布為黑云母花崗巖，洞長(zhǎng)估計(jì)約900多m，局部為蝕變閃長(zhǎng)玢巖。進(jìn)口處洞身圍巖大部分為類，圍巖局部穩(wěn)定性差，圍巖強(qiáng)度不足，局部會(huì)產(chǎn)生塑性變形，施工中需采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?；洞身圍巖大部分為類，圍巖整體穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，局部可能產(chǎn)生掉塊。施工中可不支護(hù)或局部錨桿或噴薄層砼；在洞身中局部有6處波速低速帶，推測(cè)為斷層破碎帶，在此位置洞身圍巖分類為類，巖體極不穩(wěn)定，圍巖自穩(wěn)時(shí)間很短，規(guī)模較大的各種變形和破壞都可能發(fā)

13、生，施工中應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)或澆筑混凝土襯砌。調(diào)壓井處強(qiáng)風(fēng)化巖體巖石完整性差，對(duì)成井不利，弱風(fēng)化巖體巖石完整性一般，均需進(jìn)行必要的工程處理。支洞分岔管處在微風(fēng)化新鮮巖體中，巖體較完整。但上覆巖體厚度一般為15m20m，主洞與支洞相接處隧洞直徑相對(duì)變大，成洞條件一般。在電站廠房區(qū)鉆探揭露2處斷層破碎帶，施工時(shí)需采取適當(dāng)?shù)墓こ烫幚泶胧?。升壓站基礎(chǔ)座于強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化花崗斑巖中，工程地質(zhì)條件較好。尾水渠渠道底處在強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化與微風(fēng)化巖體過渡帶，巖體穩(wěn)定性、抗沖性均較好。天然建筑材料儲(chǔ)量豐富，砼骨料中粗骨料質(zhì)量基本滿足規(guī)程質(zhì)量指標(biāo)要求，細(xì)骨料多項(xiàng)指標(biāo)不能滿足質(zhì)量指標(biāo)要求，質(zhì)量較差；瀝青心墻保護(hù)層用

14、砂礫料較豐富； 塊石料各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均可以滿足塊石料質(zhì)量指標(biāo)的技術(shù)要求。水電站電站總裝機(jī)容量20MW，2臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量為10MW，保證出力4.09MW，多年平均發(fā)電量4736×104kW·h，裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)為2153h。攔河主壩采用瀝青砼心墻堆石壩，溢洪道布置在堆石壩右壩肩上游的鞍部，由進(jìn)水渠、控制段、泄槽、挑流段及尾水渠組成；水電站引水洞線仍采用短洞洞線，洞軸線走向?yàn)镹E45°，由進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井及壓力管道四部分組成。1. 進(jìn)水口的設(shè)計(jì)與計(jì)算根據(jù)已知資料可知，塔林西水電站電站總裝機(jī)容量20MW，2臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量為10MW，保證出力4.09MW，多年平均

15、發(fā)電量4736×104kW·h，裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)為2153h。水電站壩址以下堤防在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)情況下總保護(hù)面積為35km2。堤防達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)情況下總保護(hù)價(jià)值為10638萬元。按2005年價(jià)格水平計(jì)算的由現(xiàn)狀（約3年一遇）提高到10年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)多年平均防洪效益為724萬元。觀察塔林西水電站工程位置測(cè)量圖與剖面圖，塔林西水電站引水洞線采用短洞洞線，洞軸線走向?yàn)镹E45°（北偏東45°），從地形平面圖圖上可以大致估量出洞長(zhǎng)約為860m。進(jìn)水口型式比較了豎井式和岸塔式兩種，本次選取岸塔式進(jìn)水口。進(jìn)水口位于右壩肩上游約1.0km處，進(jìn)水口設(shè)攔污柵和一孔工作閘門，清污及

16、檢修工作平臺(tái)與對(duì)外交通相連，全斷面采用砼襯砌。塔林西水電站建筑物由進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道及發(fā)電廠房組成。塔林西水電站為混合式電站，電站廠房位于壩下游，廠房?jī)?nèi)安裝二臺(tái)水輪機(jī)，其中水輪機(jī)的型號(hào)采用哈大集團(tuán)開發(fā)研制的水輪機(jī)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)單機(jī)容量為11MW，總裝機(jī)容量22MW。水輪機(jī)型號(hào)：HLA551LJ175（混流、立軸、金屬蝸殼式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪直徑1.75m）。水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)：SF1118/370 (立式水輪發(fā)電機(jī)，額定發(fā)電容量11萬千瓦)。1.1進(jìn)水口的類型選擇進(jìn)水口分為有壓進(jìn)水口和無壓進(jìn)水口兩種形式，本電站采用有壓進(jìn)水口形式。在進(jìn)水口的布置及結(jié)構(gòu)形式上，可分為豎井式、塔式、岸塔式及斜坡

17、式等。考慮到塔林西水電站處的地形條件，進(jìn)口出巖石較寬整，但節(jié)理裂隙較為發(fā)育，隧洞進(jìn)口段屬于類巖石，所以比較了豎井式和岸塔式兩種布置方式。豎井式進(jìn)水口的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不受風(fēng)浪和冰的影響，但是豎井式進(jìn)水口的開挖比較困難，工程量開挖較大，投資較高，而且豎井前的隧洞檢修不便，故一般工程中不采用。岸塔試進(jìn)水口的特點(diǎn)：它主要靠在開挖后洞臉巖坡上，岸塔式的穩(wěn)定性比塔式較好，塔室對(duì)巖坡有一定的支撐作用，施工安裝較為方便，不需要太長(zhǎng)的工作期，所以在設(shè)計(jì)中工程一般采用岸塔式進(jìn)水口。綜合上述，塔林西水電站的引水建筑物的進(jìn)水口采用岸塔式進(jìn)水口。1.2確定隧洞的圓形斷面尺寸根據(jù)資料，已知隧洞的最大引用流量為Qmax=

18、53.2m3/s，該發(fā)電引水隧洞為有壓隧洞，有壓隧洞一般均采用圓形斷面，原因是圓形斷面的水流條件和受力條件都較為有利，過流能力較強(qiáng)。根據(jù)運(yùn)用要求、泄流量、作用水頭及縱剖面位置等，通過水利計(jì)算初步估計(jì)隧洞的洞身圓形斷面的直徑D：查資料可知，隧洞的經(jīng)濟(jì)流速一般為2.54.5m/s，由公式（見水力學(xué)課本）：式中：Q最大引用流量；S，即：； V經(jīng)濟(jì)流速，一般為2.54.5m/s。由于： => v經(jīng)濟(jì)在2.54.5m/s之間波動(dòng)，當(dāng)v取最小值，即：v=2.5m/s時(shí)，可求得：=>=>=5.2m當(dāng)v取最大值，即：v=4.5m/s時(shí)，可求得：=>=>=3.9m綜上，隧洞的圓形斷

19、面尺寸的選擇范圍是：3.9m5.2m，只要所選值在此范圍均能滿足要求。所以隧洞的圓形斷面尺寸選定為5.0m。1.3對(duì)進(jìn)水口進(jìn)行細(xì)部布置1.3.1攔污柵的布置進(jìn)水口前一般要設(shè)置攔污柵，主要作用為攔阻漂浮物，有利于保護(hù)壓力管道和水輪機(jī)。攔污柵通常布置為垂直和傾斜兩種，當(dāng)采用人工清污時(shí)，采用傾斜布置。本設(shè)計(jì)中岸塔試進(jìn)水口的攔污柵采用傾斜布置，其傾斜角為70°。每塊柵片包括邊框和柵條，由型剛焊成，錨在柱墩與橫梁上，每塊柵片的寬度一般不超過2.5m，高度不超過4m。柵條的寬度和厚度由強(qiáng)度計(jì)算取得，通常寬度取值范圍為100200mm，厚度取值范圍為812mm。柵條的凈距根據(jù)水輪機(jī)型號(hào)來確定，本水

20、電站采用混流式，型號(hào)HLA551-LJ-170，凈距取值范圍為 =（/30/20）。 所以，取 =1700/25=68（mm）?？紤]到水頭損失發(fā)電效益的影響，過柵流速不宜太高，因?yàn)榱魉龠^高，局部水頭損失就越大，所以為了減少局部水頭損失與清污困難，過柵流速取值為1m/s。1.3.2喇叭口的布置隧洞進(jìn)水口常采用頂板和邊墻順?biāo)鞣较蛉媸湛s的平底矩形斷面，為避免產(chǎn)生不利的負(fù)壓與空蝕破壞。喇叭口的頂板常采用橢圓曲線1/4，其控制方程為：式中：橢圓長(zhǎng)半軸，通常取=（11.5）；橢圓短半軸，通常取=（）。所以，?。? 1.0× = 1.0×5 = 5.0(m)= ×=

21、5;5 = 2.5(m)所以進(jìn)口頂板的橢圓曲線的方程為：在喇叭口進(jìn)口的端部，攔污柵的垂直高度=5.0+2.5=7.5（m）由：式中： ； （進(jìn)口處攔污柵凈寬）；。所以=>=>=>m由上，進(jìn)口處攔污柵的凈寬可以取m所以：= 0.89(m/s)= 7.98(m)m進(jìn)水口喇叭口的局部剖面圖為：1.3.3啟閉架及操作平臺(tái)設(shè)計(jì)從資料可知，設(shè)計(jì)取100年一遇的洪水位230.88m作為進(jìn)口處的設(shè)計(jì)水位，即：H設(shè)=230.88m。進(jìn)水口的閘結(jié)構(gòu)主要由上部啟閉架于下部閘門井組成，操作平臺(tái)是工作人員檢修閘門于攔污柵的基礎(chǔ)平臺(tái)，應(yīng)在設(shè)計(jì)水位以上。所以操作平臺(tái)的高度應(yīng)該大于進(jìn)水口設(shè)計(jì)水位，即：>

22、;230.88m，取操作平臺(tái)的高度=231m。操作平臺(tái)以上為啟閉結(jié)構(gòu)，已知=7.98m，加上攔污柵上下結(jié)合部的余幅2×0.2m=0.4m，所以攔污柵的凈長(zhǎng)度=7.98m+0.4m=8.38m。啟閉平臺(tái)主要是放置攔污柵啟閉機(jī)與閘門啟閉機(jī)動(dòng)力設(shè)備的平臺(tái)，因此啟閉平臺(tái)以下至攔污柵以上的凈高應(yīng)大于攔污柵的總長(zhǎng)度，即：>，取=9m，所以啟閉平臺(tái)的高度為=231m+9m=240m。啟閉架屋頂?shù)母叨葹椋?231m+9m+5m=245m。式中： 231m操作平臺(tái)的高度；8m啟閉物件的留有高度；5m啟閉架以上房屋的高度。即：=245m。1.3.4閘門尺寸的布置閘門的空口常采用矩形或正方形，其寬度

23、一般等于隧洞直徑，高度一般也等于隧洞直徑。所以塔林西水電站的進(jìn)水口的閘門尺寸為b×h=5m×5m，即：b=5m，h=5m，該閘門為工作閘門。通常情況下進(jìn)水口閘門的設(shè)置為兩道閘門，第一道閘門為檢修閘門（靜水中啟閉），第二道閘門為工作閘門（動(dòng)水中啟閉）。由于發(fā)電供水洞的進(jìn)水閘只需要一道工作閘門即可，所以塔林西水電站的閘門就可以只設(shè)一道，其閘門形狀為正方形，尺寸為b×h=5m×5m。工作閘門以后設(shè)漸變段，以連接同形隧洞。1.3.5閘門井的布置閘門位置的閘底板厚度常取0.81.5m，此塔林西水電站的閘底板厚度取值為1.5m，即d=1.5m，最薄不小于0.6m。閘

24、門井是由前胸墻、后胸墻及兩側(cè)邊墩組成，另外與岸坡連接的豎向面設(shè)置垂直擋墻，在后胸墻與擋墻之間設(shè)置通氣孔。平面閘門的閘墩的厚度一般為11.5m，胸墻最小厚度不宜小于1m。所以在此水電站中邊墩的取值為1.5m，前胸墻厚度取值為1.5m，后胸墻厚度取值為1m，擋墻厚度取值為1.5m，閘門的厚度取值為1.2m，即：=1.5m，=1.5m，=1m，=1.5m，=1.2m。兩側(cè)門槽與底部槽深取值為0.3m即可。其示意圖為：1.3.6通氣孔的布置在發(fā)電引水道中，在充水與防空過程中，閘門后需要排氣和補(bǔ)氣，特別是當(dāng)動(dòng)水關(guān)閉閘門時(shí)，問題較為突出，否則會(huì)引起壓力管道局部真空而經(jīng)受負(fù)壓。在通氣孔的面積布置選擇上，一般

25、通氣孔也做通人孔，通常通氣孔面積是引水管道的5%7%，寬度不小于80cm，為方便進(jìn)人需要，長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際具體設(shè)定。此水電站的通氣孔尺寸取值為：寬度80cm，長(zhǎng)度2×1.5m。設(shè)置兩孔，中間上部設(shè)置隔板。1.4進(jìn)水口處的底板高程及進(jìn)水口樁號(hào)的布置1.4.1 進(jìn)水口底板高程的設(shè)計(jì)已知死水位為212m，有壓進(jìn)水口應(yīng)低于運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最低水位，并且要有一定的淹沒水深，避免進(jìn)水口前出現(xiàn)漏斗狀吸氣漩渦并防止有壓引水道中出現(xiàn)負(fù)壓。在淹沒水深中，我國(guó)通常采用戈登公式來計(jì)算淹沒水深，即：式中：進(jìn)水口處底于死水位以下并且在閘門上端以上的臨界淹沒水深；閘門的孔口凈高度；經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，=0.550.73；閘門斷

26、面的水流速度，即則：（m）考慮到進(jìn)水口處的波浪與冰凍厚度等因素，取安全深度為h安全=3.1m，所以安全淹沒深度為：（m）進(jìn)水口處的底板高程：式中：閘門的高度；淹沒水位的高度。所以底板上板面的高度：（m）已知底板的厚度為1.5m，即已知進(jìn)水口處底板基礎(chǔ)面的高度為：（m）1.4.2 隧洞進(jìn)口處的進(jìn)口樁號(hào)位置選擇有壓隧洞的進(jìn)水口一定要滿足成洞條件，在隧洞滿足成洞條件下，我們盡量做到“早進(jìn)洞，晚出洞”的原則。在設(shè)計(jì)中要滿足成洞條件及除去進(jìn)口出閘室的長(zhǎng)度，對(duì)于有壓隧洞，當(dāng)考慮到圍巖的彈性抗力時(shí)，隧洞上覆蓋巖體的厚度要不小于3倍的洞徑，并且有壓隧洞的最小圍巖厚度不小于0.4倍壓力水道最大水位差，有壓隧洞進(jìn)

27、口樁號(hào)至少要放在微風(fēng)化巖層線以后下面位置，進(jìn)水口的底板應(yīng)至少放在弱風(fēng)化巖層線以內(nèi)。所以隧洞線的進(jìn)口處0+000樁號(hào)的上覆巖體的厚度為：>3×>0.4×Hmax式中：壓力水道最大水位差，即：（m）；隧洞的斷面直徑。所以：>23m根據(jù)塔林西水電站地質(zhì)剖面圖，初步估計(jì)隧洞的進(jìn)口樁號(hào)0+000在地質(zhì)剖面圖上的0+050處，即：隧洞洞線的實(shí)際長(zhǎng)度為=862 50=812（m）。2. 進(jìn)行壓力水道的設(shè)計(jì)與計(jì)算在有壓引水式水電站中，從隧洞進(jìn)口0+000一直到廠房進(jìn)口處，這個(gè)水道都稱為壓力水道。一般的引水系統(tǒng)中，壓力水道分為壓力引水道與壓力管道，其分界先為調(diào)壓室位置中心點(diǎn)

28、。從調(diào)壓室中心點(diǎn)以前稱為壓力引水道，又稱為壓力隧洞，調(diào)壓室中心點(diǎn)以后稱為壓力管道。在壓力水道中，從隧洞進(jìn)口0+000樁號(hào)開始，其組成部分為：隧洞進(jìn)口的漸變段（由方形變?yōu)閳A形）、隧洞坡降段、調(diào)壓井、豎向轉(zhuǎn)彎段、壓力管道、岔管及支管。由已知資料及以上計(jì)算可知，初步估計(jì)出隧洞的總長(zhǎng)度為812m，進(jìn)口處的底板基面高程為199m。塔林西水電站的最大引用流量為=53.2m3/s，運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)水頭為：=47.8m。2.1判斷是否設(shè)置調(diào)壓室在水電站導(dǎo)葉關(guān)閉過程中及開啟時(shí)，會(huì)產(chǎn)生水錘波的反射，而減小水錘壓力在引水道中傳遞的有效方法之一就是設(shè)置調(diào)壓井。設(shè)置調(diào)壓井后，利用調(diào)壓井?dāng)U大的斷面積和自由水面，水錘波會(huì)在調(diào)壓室

29、反射到下游去，這樣相當(dāng)于把引水系統(tǒng)分為兩段，前面稱為壓力引水道，后面稱為壓力管道。調(diào)壓井以前的壓力引水道基本上可以避免水錘壓力的影響，調(diào)壓井以后的壓力管道，由于縮短了水錘波的傳遞路程，可以改善機(jī)組運(yùn)行條件及供電質(zhì)量。判斷塔林西水電站是否需要設(shè)置調(diào)壓井，可以利用壓力水道的慣性時(shí)間常數(shù)值來判斷是否需要設(shè)置調(diào)壓井。的允許取值為24s，常取為3s。由公式：式中：為壓力水道的長(zhǎng)度之和；壓力水道中的流速；為水電站的設(shè)計(jì)水頭；重力加速度。因?yàn)?已知=53.2m3/s，=5m，即=2.5m所以 (m/s)由上得：（s）因?yàn)?3s，所以 > ，因此該水電站需要設(shè)置調(diào)壓井。2.2壓力水道的細(xì)部布置設(shè)計(jì)2.2

30、.1隧洞進(jìn)口漸變段的布置塔林西水電站引水口的進(jìn)入閘門后的尺寸為方形尺寸，即=5m×5m。從隧洞的進(jìn)口0+000樁號(hào)開始由方變圓，即從正方形變?yōu)橹睆綖?m的圓形。漸變段可以采用在正方形四個(gè)角加圓弧的辦法進(jìn)行逐漸過渡，有壓隧洞過渡段的單邊收縮角不大于10°，以6°10°為宜，邊壁的收縮率控制在1:51:8之間。漸變施工復(fù)雜，所以不宜過長(zhǎng)，但為了水流平順，也不宜太短，一般漸變段長(zhǎng)度采用洞徑的1.52.0倍。漸變段由混凝土及鋼筋混凝土襯砌而成，采用分段澆筑的方法施工，澆筑長(zhǎng)度一般為612m。因?yàn)?.5<L漸<2.0，即7.5m<<10m，

31、所以漸變段長(zhǎng)度取值為=9m。其布置形式如示意圖所示：2.2.2隧洞坡降設(shè)計(jì)已知隧洞0+000樁號(hào)處底板進(jìn)口高程為=200m，所以進(jìn)口處底板中心處的高程為=200+2.5=202.5（m）。支管出口連接廠房處的安裝高程初步設(shè)計(jì)為=177.47m。隧洞的縱坡應(yīng)該根據(jù)運(yùn)用要求、上下游銜接、施工和檢修等因素綜合分析比較后確定，有壓隧洞不易采用平坡或反坡，因其不利于排水。有軌運(yùn)輸?shù)牡灼乱话銥?5,但是不大于10；無軌運(yùn)輸?shù)钠露葹?15，但不宜超過20。本水電站的縱坡采用10，由上可知隧洞的總長(zhǎng)度L為812m，由坡降采用10而產(chǎn)生的縱坡的高度差為，考慮有些特殊段不能縱坡，由=812×10=8.1

32、2m，所以縱坡的高度差取值為=7m。已知=202.5m，=177.47m，所以=202.5-177.47=25.03（m）因?yàn)槭嵌淳€上縱坡初步選為10，由此產(chǎn)生的縱坡高度差為7m，而=25.03m，所以要在洞線上設(shè)置豎向轉(zhuǎn)彎段。2.2.3豎向轉(zhuǎn)彎段的設(shè)計(jì)由以上計(jì)算得出的結(jié)果判斷需要在洞線上設(shè)計(jì)豎向轉(zhuǎn)彎段來滿足洞線的高差布置，其轉(zhuǎn)彎段高差為：（m）對(duì)于隧洞豎向轉(zhuǎn)彎段的轉(zhuǎn)角一般不宜大于60°，轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于5倍洞徑。已知=18.03m，在豎向轉(zhuǎn)彎段上，考慮到水流銜接暢流，要求上彎段于下彎段的進(jìn)口及出口位置都要相切連接，所以：60°則有：m25m60°可取=50

33、76;，代人方程得=>=25.23（m）滿足條件25m，所以取R=26m。2.2.4壓力管道斷面尺寸的設(shè)計(jì)壓力管道是位于調(diào)壓井中心線以后的部分統(tǒng)稱為壓力管道，它主要承擔(dān)由水錘波反射而來的水錘壓力。壓力管道的經(jīng)濟(jì)引用流速為46m/s，已知=53.2m/s，由公式：所以管道進(jìn)口直徑的選擇為：=>3.364.1152取時(shí)，則有：（m）當(dāng)=3.8m時(shí)可以滿足要求，所以選擇壓力管道的直徑為3.8m。2.2.5岔管的設(shè)計(jì)在水電站引水管道中，考慮到投資關(guān)系，通常采用為聯(lián)合供水，岔管的作用用于分配水流，岔管的設(shè)計(jì)要求滿足以下要求：（1） 水流平順，水頭損失小，避免渦流與震動(dòng)；（2） 結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，

34、受力條件好，不產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中和變形；（3） 制作運(yùn)輸安全方便。塔林西水電站的岔管采用對(duì)稱的月牙類形岔管，月牙肋形岔管是三梁岔管的發(fā)展產(chǎn)物，在目前的水電站設(shè)計(jì)中引用較為廣泛，已經(jīng)積累了很多次的經(jīng)驗(yàn)，近年來我國(guó)采用的也較多。月牙肋岔管是用一個(gè)嵌入管體內(nèi)的月牙形板來代替三梁岔管的U形架，取消腰梁。月牙肋岔管由主管擴(kuò)大段和支管收縮段組成，三者之間有一個(gè)公切球，使相貫線稱為平面曲線。岔管進(jìn)口處的管道直徑等于壓力管道直徑，即=3.8m。由于本水電站安裝了兩臺(tái)機(jī)組，所以岔管分岔后有兩條支管，其支管的管徑設(shè)計(jì)用流量控制。由于=2，且=53.2m/s，所以=26.6m/s。由公式：式中：支管的橫切面積，即；

35、支管的流速，取值范圍為4m/s6m/s。所以（m）月牙肋主管與岔管之間的公切球的半徑由公式得：=>（m）一般情況下，岔管處的岔角考慮到肋寬比等因素的影響，常選擇岔角角度為70°。綜上，岔管的設(shè)計(jì)進(jìn)口的直徑為=3.8m，岔管設(shè)計(jì)出口的支管直徑為=2.6m，公切球的直徑為=4.4m，岔管岔角角度為=70°。2.3水頭損失計(jì)算水頭損失包括局部水頭損失和沿程水頭損失。其中局部水頭損失在壓力水道中包括攔污柵處的水頭損失、喇叭口處的水頭損失、閘門處的水頭損失、漸變段的水頭損失、調(diào)壓井側(cè)向的水頭損失、漸縮短的局部水頭損失、豎向轉(zhuǎn)彎段的局部水頭損失、岔管處的局部水頭損失、岔管出口處支

36、管轉(zhuǎn)彎段的局部水頭損失及導(dǎo)葉位置處的水頭損失。2.3.1局部水頭損失的計(jì)算局部水頭損失的計(jì)算公式為：式中：局部水頭損失系數(shù)；發(fā)生局部水頭損失處的斷面的平均流速；重力加速度。已知=53.2m/s，（為過流斷面面積）。（1） 攔污柵處水頭損失 由以上計(jì)算可知，柵片的傾角為=70°，柵片凈寬為=7.5m，柵片長(zhǎng)為=7.98m，所以：（m2）m/s局部水頭損失系數(shù)：式中：柵條厚度，取值范圍為812mm；柵條凈距，；與柵條的形狀有關(guān)，該水電站柵條為矩形柵條，所以取值為2.34。所以：則攔污柵處的局部水頭損失為：（m）（2） 喇叭口處的局部水頭損失已知=59.85m2，=5×5=25m

37、2，所以:（m2）則：（m/s）查表得，喇叭口的局部水頭損失系數(shù)為=0.1；則喇叭口處的局部水頭損失為：（m）（3） 閘門槽處的局部水頭損失該水電站采用平板閘門，查表得。由=5×5=25（m2），得（m）,則閘門槽處的局部水頭損失為：（m）（4） 漸變段的局部水頭損失已知=5×5=25（m2），=2.52=19.625（m2），則：（m2）（m/s）隧洞由方變圓時(shí)，其局部水頭損失系數(shù)為=0.05。所以漸變段的局部水頭損失為：（m）（5） 調(diào)壓室位置側(cè)向進(jìn)水口處的局部水頭損失查表，調(diào)壓室側(cè)口處的局部水頭損失系數(shù)的取值為=0.1。調(diào)壓室側(cè)向進(jìn)口面積一般大于或等于隧洞斷面面積，則

38、：=2.52=19.625m2（m/s）則調(diào)壓室側(cè)向進(jìn)口局部水頭損失為：（m）（6） 漸縮段的局部水頭損失從調(diào)壓室中心線以后的部分為壓力管道，以前的部分為壓力引水道，且已知壓力引水道的半徑為=2.25m，壓力管道的半徑=1.85m，所以：（m2）（m2）（m2）（m/s）查表得漸縮段的局部水頭損失系數(shù)取值為=0.1。則漸縮段的局部水頭損失為：（m）（7） 豎向轉(zhuǎn)彎段的局部水頭損失由上已知轉(zhuǎn)彎段的轉(zhuǎn)彎半徑為=26m，轉(zhuǎn)角為=45°，由于豎向轉(zhuǎn)彎段位于調(diào)壓室中心線后，其壓力管道的直徑為=3.8m，豎向轉(zhuǎn)彎段的局部水頭損失系數(shù)為：=>=>由：（m2）（m/s）則豎向轉(zhuǎn)彎段的局部

39、水頭損失為：（m）（8） 岔管處的局部水頭損失查表，岔管處的局部水頭損失系數(shù)為=0.5。已知岔管進(jìn)口處的管直徑為=3.8m，出口支管處的管直徑為=2.6m，則：（m2）（m2）（m2）（m/s）則岔管處的局部水頭損失為：（m）（9） 岔管出口處支管轉(zhuǎn)彎段的局部水頭損失有壓岔管的體型不作詳細(xì)的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)角不知，所以可以將岔管出口處支管段轉(zhuǎn)彎處的局部水頭損失系數(shù)近似取為=0.131。已知支管的管直徑為=2.6m，則：（m2）（m/s）則岔管處支管段轉(zhuǎn)彎處的局部水頭損失為：（m）（10） 導(dǎo)葉位置處的水頭損失查資料，水電站關(guān)閉閥門導(dǎo)葉位置處的局部水頭損失系數(shù)取=0.2。已知岔管支管的水流速度為=

40、5m/s，所以導(dǎo)葉位置處的局部水頭損失為：（m）2.3.2沿程水頭損失的計(jì)算沿程水頭損失計(jì)算采用的公式為：式中：為沿程阻力系數(shù)，（C為謝齊系數(shù)，。為糙率，鋼管材料取0.012，混凝土材料取0.014；R為水力半徑。）；水道長(zhǎng)度；管道中水流速度；管道直徑。又以上計(jì)算初步估出洞線的長(zhǎng)度為=812m，在引水道中分為壓力引水道、壓力管道及支管段，其管道管直徑分別為=5m、=3.8m、=2.6m，所以：（m2）（m/s）（m2）（m/s）（m2）（m/s）由于糙率的取值范圍為0.0120.014，所以本水電站的糙率取=0.013。因?yàn)閴毫σ赖拈L(zhǎng)度和壓力管道的長(zhǎng)度未確定，所以可以近似估算沿程水頭損失。

41、已知壓力水道的總長(zhǎng)度為810m，其水力半徑為：（m）已知壓力水道中的各段流速為=2.7m/s、=4.7m/s、=5m/s，所以其平均流速為：（m/s）由公式：=>則沿程阻力系數(shù)為：=>所以沿程水頭損失為：=>>（m）2.4調(diào)壓室的計(jì)算調(diào)壓室的計(jì)算包括調(diào)壓室斷面穩(wěn)定面積的計(jì)算、最高涌波水位計(jì)算及最低涌波水位計(jì)算。調(diào)壓室的位置根據(jù)壓力管道的地形、地質(zhì)條件與廠房進(jìn)行統(tǒng)一考慮，選擇要盡量靠近廠房，以減少壓力管道長(zhǎng)度和水輪機(jī)的水錘壓力。調(diào)壓室考慮到自身的穩(wěn)定因素，宜設(shè)在地下，還要避開不利的地質(zhì)條件，以減少電站運(yùn)行后滲水對(duì)圍巖及邊坡的影響。根據(jù)水電站的地質(zhì)剖面圖，初步把調(diào)壓室的中心

42、線設(shè)置在0+740樁號(hào)處，目的是為了減少開挖深度，并且盡可能將調(diào)壓室處于地面以下，如圖所示。所以可以根據(jù)以調(diào)壓室中心線為界，初步估算出壓力引水道的長(zhǎng)度為=700m，壓力管道的長(zhǎng)度為=112m。調(diào)壓室初步選取簡(jiǎn)單式調(diào)壓室和阻抗式調(diào)壓室進(jìn)行比較。簡(jiǎn)單式調(diào)壓室雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是工程量較大，適用于低水頭水電站，故不可以采用；阻抗式調(diào)壓室有阻抗孔，而且能最大限度的減少調(diào)壓室容積和減少調(diào)壓室水位升高值與降低值，這種調(diào)壓室適用于中水頭電站，所以本水電站采用阻抗式調(diào)壓室。而其他型式的調(diào)壓室考慮到施工技術(shù)與結(jié)構(gòu)布置等因素，調(diào)壓室的施工難度都比較大，一般不宜采用。2.4.1斷面穩(wěn)定斷面的計(jì)算托馬斷面是保證穩(wěn)定所需

43、要的最小斷面，調(diào)壓室水位波動(dòng)的穩(wěn)定條件是其斷面滿足托馬斷面，即：式中：壓力引水道的斷面面積，；壓力引水道的長(zhǎng)度；從水庫(kù)到調(diào)壓室處水頭的損失系數(shù)，；最小發(fā)電水頭，；壓力引水道中的水頭總損失，包括局部水頭損失和沿程水頭損失；壓力管道的水頭總損失，包括局部水頭損失和沿程水頭損失。由上得：式中：攔污柵處的局部水頭損失；喇叭口處的局部水頭損失；閘門槽處的局部水頭損失；漸變段的局部水頭損失；調(diào)壓室位置側(cè)進(jìn)水口處的局部水頭損失；壓力引水道的沿程水頭損失。即：（m）所以：（m）由已知得：式中：漸縮段的局部水頭損失；豎向轉(zhuǎn)彎段的局部水頭損失；岔管處的局部水頭損失；岔管出口處支管轉(zhuǎn)彎段的局部水頭損失；導(dǎo)葉位置處的

44、局部水頭損失；壓力管道的沿程水頭損失。即：（m）所以：（m）水庫(kù)到調(diào)壓室處的水頭損失系數(shù)為：因?yàn)椋海╩/s）m所以：電站的最小發(fā)電水頭為：=>（m）由公式：所以：（m2）調(diào)壓室為圓形斷面，其斷面面積為：=>（m）考慮到安全系數(shù)的取值=1.1，則：（m）所以取調(diào)壓室的直徑取為=12.4m。由上得，調(diào)壓室的斷面面積為：（m）>97.89m所以斷面滿足托馬斷面，即滿足穩(wěn)定條件。2.4.2全增負(fù)荷時(shí)調(diào)壓室最低涌波水位的計(jì)算增加負(fù)荷時(shí)發(fā)生最低涌波水位，負(fù)荷增加一般由部分負(fù)荷增加到全負(fù)荷。本水電站由兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，可以認(rèn)為全增負(fù)荷由一臺(tái)機(jī)組發(fā)電增加到兩臺(tái)機(jī)組發(fā)電情況，則水電站流量由增加

45、到，其中=1/2，因?yàn)檫@個(gè)過程正好為一臺(tái)機(jī)組發(fā)電流量增加到兩臺(tái)機(jī)組發(fā)電流量。最低涌波水位，其中Zmin為最低涌波發(fā)生時(shí)相對(duì)高的的最小值。由公式：式中：為無因次系數(shù)，（為壓力引水道長(zhǎng)度，值為700m；為壓力引水道的斷面面積，值為19.625m2；為壓力引水道的流量，值為2.7m/s；為調(diào)壓室的實(shí)際所取斷面面積，值為120.7 m2；為壓力引水道的水頭總損失，值為1.762m。）。所以無因次系數(shù)為：則：=>2.00（m）所以取最低涌波水位為：（m）2.4.3丟棄負(fù)荷時(shí)最高涌波水位的計(jì)算調(diào)壓室在丟棄負(fù)荷時(shí)最高涌波水位的計(jì)算公式為：調(diào)壓室的最高涌波水位應(yīng)該出現(xiàn)在最高水庫(kù)水位時(shí)丟棄負(fù)荷的情況下。由

46、公式：式中：阻抗孔處的阻抗系數(shù)，（=2.00m，m，），所以；長(zhǎng)度因次系數(shù)，；為一般系數(shù)，；為常數(shù)，=2.718。所以：=>=>對(duì)進(jìn)行試算：當(dāng)= 0.25時(shí)， 左邊=右邊=當(dāng)= 0.23時(shí)，左邊=右邊=所以當(dāng)= 0.23時(shí)滿足等式要求，則最高涌波水位的相對(duì)高度為：=>（m）所以調(diào)壓室的最高涌波水位為：=>（m）由以上的最高涌波水位得調(diào)壓室的頂板高程為236.4m。2.4.4阻抗孔處尺寸設(shè)計(jì)由以上計(jì)算可知阻抗孔處的水頭損失系數(shù)為，阻抗孔的水頭損失，已知壓力引水道的水頭損失m，所以阻抗孔處的水頭損失為（m）。由公式：式中：最大引用流量，；阻抗孔的流量系數(shù)，為0.60.8，取

47、=0.7；阻抗孔的面積，。則：=>6.24=>（m）所以阻抗孔處的孔口半徑為2.2m。2.5調(diào)節(jié)保證計(jì)算 調(diào)節(jié)保證計(jì)算的目的是通過調(diào)節(jié)保證計(jì)算與分析，正確合理的解決導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間，水錘壓力和機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值三之間的關(guān)系，最后選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)葉啟閉時(shí)間和方式，使水錘壓力和轉(zhuǎn)速上升值在經(jīng)濟(jì)合理的允許范圍內(nèi)。本水電站的設(shè)計(jì)水頭=47.8m，設(shè)計(jì)水頭下機(jī)組轉(zhuǎn)速的最大允許升高值=60%；管道水錘壓力最大壓力相對(duì)值=50%。水輪機(jī)的直徑為=1.7m，機(jī)組在運(yùn)行時(shí)飛輪轉(zhuǎn)速慣性矩=215tm2，電站安裝兩臺(tái)機(jī)組，單機(jī)裝機(jī)=10000KW，水輪機(jī)的同步轉(zhuǎn)速=333.3r/min。2.5.1機(jī)組轉(zhuǎn)速變化最大時(shí)

48、相對(duì)升高值當(dāng)水電站突然丟棄負(fù)荷時(shí)后，由于調(diào)速系統(tǒng)慣性的影響，導(dǎo)葉經(jīng)過一小段遲滯時(shí)間后才開始有關(guān)閉動(dòng)作，機(jī)組轉(zhuǎn)速變化升高值與水錘波壓力最大升高值是相互矛盾的。如果關(guān)閉時(shí)間過長(zhǎng)，水錘壓力升高值較小，而轉(zhuǎn)速的升高值要偏大；如果關(guān)閉時(shí)間過短，水錘壓力的升高值偏大，而轉(zhuǎn)速的相對(duì)升高值要偏小。機(jī)組轉(zhuǎn)速變化升高最大值通常采用的公式為：式中：調(diào)節(jié)遲滯時(shí)間，（為導(dǎo)葉不動(dòng)時(shí)間，取為0.1s；為調(diào)速器的殘留不均衡度，一般取值為0.020.06s，本水電站取為0.04s；為機(jī)組的時(shí)間常數(shù)，（s）。），所以；升速時(shí)間，（為機(jī)組導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間；為比轉(zhuǎn)速，r/min，），；水錘影響系數(shù)，（為管道的特性系數(shù)，），。所以：=&g

49、t;=>當(dāng)關(guān)閉時(shí)間取不同值時(shí)與值的關(guān)系：取s時(shí)，；取s時(shí)，；取s時(shí)，；取s時(shí)，；取s時(shí)，；取s時(shí)，。由于<60%，所以關(guān)閉時(shí)間的允許值s。當(dāng)s時(shí)，<滿足要求。因此導(dǎo)葉的關(guān)閉時(shí)間的取值為s能滿足要求。2.5.2在設(shè)計(jì)水頭下，壓力管道位置末端水錘壓力相對(duì)最大升高值的計(jì)算由以上計(jì)算及資料可知，水電站的設(shè)計(jì)水頭=47.8m/s，壓力管道的特征系數(shù)，壓力管道末端水錘相對(duì)升高最大值=50%。壓力管道末端水錘最大升高值的計(jì)算公式為：當(dāng)s時(shí)，所以： =>=>即<。當(dāng)s時(shí)，且，滿足要求，即導(dǎo)葉合理關(guān)閉時(shí)間為s，轉(zhuǎn)速升高最大值為，壓力管道末端水錘壓力升高相對(duì)最大值為。3. 電站

50、廠房的布置設(shè)計(jì)水電站的廠房的布置設(shè)計(jì)又稱建筑設(shè)計(jì)，包括平面設(shè)計(jì)、剖面設(shè)計(jì)和立面設(shè)計(jì)三個(gè)部分，它是水工、機(jī)械、電氣、建筑等專業(yè)技術(shù)的相互配合，共同進(jìn)行的工作。初步設(shè)計(jì)階段主要任務(wù)是提出設(shè)計(jì)方案，在水電站廠房主要機(jī)電設(shè)備已經(jīng)基本確定的條件下，進(jìn)行廠房布置、選定建筑材料和結(jié)構(gòu)方案，分析各方案在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上的合理性。3.1工程概況電站廠房位于低山丘陵區(qū)，據(jù)鉆探資料，在電站廠房區(qū)發(fā)現(xiàn)兩處斷層，均為壓扭性斷層，斷層內(nèi)充填物為斷層泥和斷層角礫巖。地下水以基巖裂隙水為主，地下水化學(xué)類型為HCO3 -Ca，pH=7.32，總礦化度為0.085g/l，總硬度2.44德國(guó)度，總堿度2.30德國(guó)度。地下水和地表水對(duì)

51、砼都具有分解類溶出型弱腐蝕性。電站廠房區(qū)地層發(fā)育有第四系，巖性為碎石混合土、級(jí)配良好細(xì)礫，最大厚度9.80m；基底為華力西晚期侵入巖花崗斑巖，巖性為花崗斑巖，新鮮面為肉紅色，巖石致密堅(jiān)硬，塊狀構(gòu)造。局部為蝕變閃長(zhǎng)玢巖巖脈（）：土灰色，巖石致密堅(jiān)硬，塊狀構(gòu)造。電站廠房區(qū)巖體可劃分為強(qiáng)風(fēng)化巖體、弱風(fēng)化巖體。3.2廠區(qū)布置水電站為混合式電站，電站廠房位于壩下游，廠房?jī)?nèi)安裝二臺(tái)水輪機(jī)，其中水輪機(jī)的型號(hào)采用哈大集團(tuán)開發(fā)研制的HLA551LJ170，以及二臺(tái)與其配套的發(fā)電機(jī)，其中水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)為SF1118/370，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)單機(jī)容量為11MW，總裝機(jī)容量22MW。廠房建筑物等級(jí)為4級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)50

52、年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)100年。發(fā)電廠主要由主廠房，安裝間，副廠房，升壓站，回車場(chǎng)、檢修間、尾水渠等組成。 升壓站位于廠房上游側(cè)山坡上，為地面開敞式，升壓站平面尺寸與電站廠房平行布置。主廠房的平面布置中需要的水機(jī)尺寸參數(shù)：水輪機(jī)的型號(hào)HLA551LJ170（混流、立軸、金屬蝸殼式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪直徑1.70m）；水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)為SF1118/370(立式水輪發(fā)電機(jī)，額定發(fā)電容量11萬千瓦)；已知水輪機(jī)的直徑=1.70m，蝸殼半徑， ；尾水管的寬度；發(fā)電機(jī)的風(fēng)罩內(nèi)徑=6. 6m。主廠房的剖面高程布置中需要的水機(jī)尺寸參數(shù)：已知水輪機(jī)直徑=1.70m，水輪機(jī)的吸出高度=0.76m，導(dǎo)葉的高度=0.32；尾水

53、管出口頂面到安裝高程的位置距離；尾水管出口的凈高度；尾水管底板混凝土的厚度=1m；定子與上機(jī)架的高度=0.7m；吊運(yùn)部件與固定物體的凈距=0.5m；最大吊運(yùn)部件的發(fā)電機(jī)主軸高度=6m；吊運(yùn)部件的與吊鉤的垂直凈距=0.5m；主鉤的上限位置到軌頂?shù)木嚯x=0.5m；吊車上的移動(dòng)小車的高度加預(yù)留檢修高度=2m。3.3主廠房的平面設(shè)計(jì)主廠房的平面設(shè)計(jì)是將上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)部分結(jié)合起來，這兩者的關(guān)系極為密切。主廠房的長(zhǎng)度、寬度尺寸主要取決于水輪發(fā)電機(jī)定子及風(fēng)罩墻、水輪機(jī)蝸殼、尾水管、調(diào)速設(shè)備系統(tǒng)的布置，以及主要設(shè)備的裝卸方法和安裝、檢修、運(yùn)行管理的要求，同時(shí)還考慮到結(jié)構(gòu)布置和立面的藝術(shù)處理等問題。3.3.

54、1主廠房的上部結(jié)構(gòu)（1） 機(jī)組段長(zhǎng)度確定機(jī)組段長(zhǎng)度L1是機(jī)組的中心距離，它隨水電站類型和機(jī)型而不同，主要由蝸殼、尾水管。發(fā)電機(jī)風(fēng)罩在方向（廠房縱向）的尺寸來定，并考慮機(jī)組附屬設(shè)備及主要交通道、吊運(yùn)通道、閥孔的布置等所需尺寸。機(jī)組段長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：式中：機(jī)組段方向的最大長(zhǎng)度；機(jī)組段方向的最大長(zhǎng)度。和可由公式按蝸殼層、尾水管層和發(fā)電機(jī)層分別計(jì)算，然后取其中的最大值。a）蝸殼層：式中：蝸殼沿方向半徑，；蝸殼沿方向半徑，；蝸殼外部混凝土厚度，初步設(shè)計(jì)取值范圍為1.21.5m。則：（m）（m）所以機(jī)組段長(zhǎng)度為：（m）b）尾水管層：式中：尾水管寬度，；尾水管混凝土邊墩厚度，初步設(shè)計(jì)可取1.52.0m；尾

55、水管偏心距離，此為對(duì)稱尾水管。則：（m）（m）所以機(jī)組段長(zhǎng)度為：（m）c）發(fā)電機(jī)層：式中：發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑；發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，一般取0.30.4m；兩臺(tái)機(jī)組之間風(fēng)罩外壁凈距，一般取1.52.0m。則：（m）（m）所以機(jī)組段長(zhǎng)度為：（m）比較以上三種計(jì)算結(jié)果，機(jī)組段長(zhǎng)度的取值為其最大值，所以機(jī)組長(zhǎng)度的取值為=9.38m。（2） 端機(jī)組段長(zhǎng)度的確定端機(jī)組段又稱為邊機(jī)組段，是在與裝配場(chǎng)不同一端的機(jī)組段。端機(jī)組段長(zhǎng)度L2的確定除了需考慮機(jī)組段因素外，還與裝配場(chǎng)位置，廠內(nèi)是否布置進(jìn)水閥，起重機(jī)吊運(yùn)設(shè)備的工作范圍要求等因素有關(guān)?？紤]到以上的各種因素，端機(jī)組段附加長(zhǎng)度，取值為1.0m，所以端機(jī)組段長(zhǎng)度取值為（m）。（3） 主廠房寬度的確定以機(jī)組中心線為界，廠房寬度可分為上游側(cè)