鳳鳴橋一級(jí)水電站廠房及管道設(shè)計(jì)

1、 目 錄摘要11 前言16 結(jié)論6總結(jié)與體會(huì)6謝辭6參考文獻(xiàn)6附錄8 摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是鳳鳴橋一級(jí)水電站廠房及管道設(shè)計(jì)。根據(jù)已有的原始資料和該處地形圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有：樞紐布置、廠房類型確定、水輪機(jī)型號(hào)的選擇，蝸殼尺寸的確定，尾水管尺寸的確定，調(diào)速器和蝶閥的型號(hào)選擇，水電站廠房尺寸的確定，、引水系統(tǒng)布置、引水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、廠房布置設(shè)計(jì)，并根據(jù)要求繪制相應(yīng)的樞紐總平面布置圖、引水系統(tǒng)布置圖、廠房機(jī)組中心橫剖面圖、廠房機(jī)組中心縱剖面圖、廠房各層（發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層、蝸殼層）平面圖一張平面布置圖和剖面圖。水電站位于龍門山華夏系構(gòu)造體系兩大斷裂挾持的狹長(zhǎng)斷塊上水文地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單，主要是砂頁(yè)巖的層

2、間裂隙水和第四系松散堆積物中的孔隙水，隧洞施工中局部有涌水現(xiàn)象。本電站系開發(fā)湔江團(tuán)山至通濟(jì)場(chǎng)區(qū)間的水能資源，采用低閘取水，通過(guò)壓力隧洞引水的高水頭引水式式電站。  本電站的設(shè)計(jì)水頭為140米，單機(jī)容量9000kW，共兩臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量1.8萬(wàn)kW。 關(guān)鍵詞：廠房設(shè)計(jì)、水輪機(jī)型號(hào)、剖面圖、水庫(kù)、地形、樞紐工程。Abstract The topic of this graduation design is fengming bridge level of hydropower plant and pipeline design. Based on the available raw d

3、ata and topographic map to carry on the design, the main contents are as follows:Hub layout, the selection of water turbine type, plant type, the determination of size of the spiral case, the determination of the tail pipe size, speed and butterfly valve type selection, determination of hydropower p

4、lant size, water diversion system layout design, the workshop layout design, water diversion system, and draw the corresponding according to the hub unit, water diversion system layout, plant general layout center section map, units center profile, factory floors(generator, turbine, volute layer) pl

5、an a layout plan and section.Hydropower station is located in the longmenshan cathaysian tectonic system two big fracture of long and narrow fault block on hydrogeological conditions is simpler, mainly sand shale interlayer fissure water and quaternary pore water of loose debris, local have phenomen

6、on of water gushing in the tunnel construction. This power plant is developed Jian jiang group mountain to tongji field range of hydropower resources, with low brake water, through the high pressure tunnel diversion of water head diversion try to power stations.This plant's design head is 140 m,

7、 stand-alone capacity of 9000 kW, a total of two units, with a total installed capacity of 18000 kW.Keywords: building design, hydraulic turbine type, terrain, hub project, profile, the reservoir. 前言水電站廠房是水工建筑物、機(jī)械及電氣設(shè)備的綜合體，是水能轉(zhuǎn)化為電能的生產(chǎn)場(chǎng)所，也是運(yùn)行人員進(jìn)行生產(chǎn)和活動(dòng)的場(chǎng)所。其任務(wù)是通過(guò)一系列工程措施，將水流平順的引入水輪機(jī)，使水能轉(zhuǎn)換成為可供用戶使用的電能，并將各

8、種必需的機(jī)電設(shè)備安置在恰當(dāng)?shù)奈恢茫瑒?chuàng)造良好的安裝、檢修及運(yùn)行條件，為運(yùn)行人員提供良好的工作環(huán)境。水電站廠房設(shè)計(jì)的發(fā)展隨著生產(chǎn)力的發(fā)展而不斷發(fā)展,且隨著人們生活水平的提高有新的發(fā)展趨向,近年向以人為本的方向發(fā)展，廠房設(shè)計(jì)的方法隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展有很大的發(fā)展和改善。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)谛Ｆ陂g的最后一門必修課，也是一次全面性總結(jié)性的實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)我們走向工作崗位起著承上啟下的作用。它是在老師指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用四年來(lái)所學(xué)知識(shí)和科學(xué)研究的基本內(nèi)容和基本工作程序，樹立較強(qiáng)的工作概念、工程概念、經(jīng)濟(jì)概念，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，完成作為一個(gè)工程師的基本訓(xùn)練，是為將來(lái)順利走向工作崗位提供業(yè)務(wù)知識(shí)和能力的保證。這次

9、設(shè)計(jì)是我們走向工作崗位前的一次“實(shí)戰(zhàn)演習(xí)”，它可以鞏固、聯(lián)系、充實(shí)、加深、擴(kuò)大我們所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，使我們初步掌握專業(yè)設(shè)計(jì)的流程和方法，熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)等工具，以提高其工作效率。重要的是讓我們養(yǎng)成了嚴(yán)肅認(rèn)真，刻苦鉆研、實(shí)事求是的工作作風(fēng)和良好的工作、學(xué)習(xí)習(xí)慣。通過(guò)同學(xué)們?cè)谝黄鸬慕涣髋c協(xié)作,培養(yǎng)大家的協(xié)同合作的工作作風(fēng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，是一個(gè)獨(dú)立設(shè)計(jì)、創(chuàng)作的過(guò)程，其中的每一步和每一個(gè)環(huán)節(jié)都是對(duì)我們的考驗(yàn)和鍛煉，它將成為我們今后的學(xué)習(xí)和工作做鋪墊，提高我們多方面的能力。水電站設(shè)計(jì)是水利水電工程建設(shè)設(shè)計(jì)工作的重要組成部分，其中站址的選擇是個(gè)很復(fù)雜的問題，這主要是因?yàn)榉桨高x擇要考慮多方面的

10、因素。此外，廠房中各設(shè)備的布置也要考慮眾多因素。我們就是要針對(duì)設(shè)計(jì)中所遇到的具體問題，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，參考相應(yīng)的書籍、規(guī)范以及一些實(shí)際工程資料，找到其解決方法。在對(duì)設(shè)計(jì)圖的處理上，運(yùn)用了AutoCAD的基本知識(shí)，使得繪圖更加方便，快捷，從而避免了手工繪圖得種種不便，提高了工作效率。同時(shí)，也運(yùn)用了Word知識(shí)，使得我們對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)更加鞏固。在楊耀老師的悉心指導(dǎo)下，在同組同學(xué)鄒丹、魏云潔等同學(xué)的幫助下，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以順利完成，在此謹(jǐn)表衷心的感謝！限于本人水平，也限于時(shí)間，涉及中難免存在疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)老師和同學(xué)們批評(píng)指正。1 基本資料1.1 區(qū)域地質(zhì)概況1.1.1地層與巖性 工

11、程區(qū)域內(nèi)出露地層單一，主要是三迭系上統(tǒng)須家河組下段和中斷，松散地層主要是第四系全新統(tǒng)的河流沖擊物及坡積崩塌堆積物及第四系中更新統(tǒng)冰水堆積物。 ( 1)、三迭系上統(tǒng)須家河組下段（） 出露于金沙河下游段至尖尖山一帶，主要巖性為含泥質(zhì)灰?guī)r與黑灰色灰質(zhì)頁(yè)巖互層，在攔河閘壩的兩壩肩，夾有中厚層狀黃綠灰色巖屑石英巖。含泥灰質(zhì)灰?guī)r呈深灰黑灰色，質(zhì)地細(xì)膩致密，巖層表面呈褐色，強(qiáng)度較高?；屹|(zhì)頁(yè)巖常夾煤線和薄煤層，易風(fēng)呈碎條塊狀，地形上呈凹巖腔。巖屑石英砂巖為硅質(zhì)膠結(jié)中粒砂巖，巖性完整堅(jiān)硬。 (2)、三迭系上統(tǒng)須家河組中段（） 出露于尖尖山至通濟(jì)場(chǎng)、思文場(chǎng)一帶，為一套淺湖相含煤地層，巖性下部以灰、深灰色中厚層狀細(xì)

12、粒石英砂巖、巖屑石英砂巖為主，夾灰深灰色粉砂巖、砂巖、泥質(zhì)頁(yè)巖和煤線。 中部由灰黃灰色厚層塊狀，細(xì)中粒長(zhǎng)石石英砂巖，巖屑砂巖和巖屑石英砂巖與黃灰、深灰色粉砂巖、頁(yè)巖夾煤線及薄煤層，組成不等厚互層。 上部為灰、暗灰、褐灰色中厚層，細(xì)中粒巖屑砂巖；巖屑石英砂巖和黃灰色粉砂巖為主，間夾灰、黃灰色頁(yè)巖和煤線。1.1.2、地質(zhì)構(gòu)造 工程區(qū)域位于龍門山華夏系構(gòu)造體系兩大斷裂挾持的狹長(zhǎng)斷塊上，斷塊北西2km為北川映秀斷裂，斷塊南東為灌縣江油斷裂（二王廟斷裂），二王廟斷裂發(fā)生在三迭系上統(tǒng)須家河組中段煤系地層之中。兩斷裂直線距離9km左右，由于兩大斷裂屬區(qū)域性大斷裂，致使工程區(qū)域的地層褶皺強(qiáng)烈，地層倒轉(zhuǎn)，局部巖

13、層十分破碎。1.1.3、地形地貌及物理地址現(xiàn)象 工程區(qū)域?qū)冽堥T山脈中段的前山中高山地貌。 白水河兩岸三級(jí)階地發(fā)育，白露河二級(jí)階地發(fā)育，階面寬闊平坦，延伸性好。 工區(qū)無(wú)理地質(zhì)現(xiàn)象以風(fēng)化剝蝕和崩塌現(xiàn)象普遍。崩塌堆積物在溝谷和斜坡坡腳為常見，以飛來(lái)峰堅(jiān)硬灰?guī)r巖塊居多，干溪溝內(nèi)莫家溝內(nèi)崩塌堆積物和坡殘積物混含的斜坡高達(dá)4050m。壩址下游也可見巖體卸荷而產(chǎn)生的小規(guī)模崩塌體。1.1.4、水文地質(zhì)條件 工程區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單，主要是砂頁(yè)巖的層間裂隙水和第四系松散堆積物中的孔隙水，隧洞施工中局部有涌水現(xiàn)象。河水為重碳酸鈣鎂型水，侵蝕性對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。1.1.5、地震 工區(qū)內(nèi)地震基本烈度為度，設(shè)計(jì)

14、建筑物已按設(shè)防要求設(shè)計(jì)。 1.2一級(jí)電站建筑物工程地質(zhì)條件 1.2.1、壩址工程地質(zhì)條件 攔河閘壩正常高水位1056.35m，壩高27.85m，壩頂長(zhǎng)60m。攔河壩址位于沙金河口匯入湔江的鎮(zhèn)口處，河道順直，兩岸邊坡53°左右，對(duì)稱，河床寬2730m。單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀44°53°55°，巖層傾向左岸，為順向谷。河床堆積物為第四系全新統(tǒng)的砂卵石層，厚度13m，下伏地層為三迭系上統(tǒng)須家河組下段，巖性為輕微變質(zhì)的含泥質(zhì)灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖、長(zhǎng)石石英砂巖。(1)、閘壩基礎(chǔ)穩(wěn)定性閘壩基由含泥質(zhì)灰?guī)r和炭質(zhì)頁(yè)巖組成，軟硬相間的巖石構(gòu)成不均一巖基。炭質(zhì)頁(yè)巖間夾少量煤線、薄煤層

15、是閘壩不穩(wěn)定因素之一，炭質(zhì)頁(yè)巖在閘壩地基順河產(chǎn)出且埋藏淺，向上游傾58°，下游臨空，地下水沿層面運(yùn)動(dòng)使含泥較重的頁(yè)巖遇水軟化，成為閘壩基出抗滑穩(wěn)定中的不利軟弱結(jié)構(gòu)面。施工中已對(duì)閘壩基出進(jìn)行固結(jié)灌漿，以提高基礎(chǔ)整體強(qiáng)度和抗滑穩(wěn)定。(2)、閘壩基，壩肩滲漏閘壩基的含泥質(zhì)灰?guī)r，為層間裂隙含水地層，炭質(zhì)頁(yè)巖屬相不透水層。強(qiáng)風(fēng)化深度35m，相對(duì)隔水層頂板埋深2123m，巖層滲漏值為10個(gè)呂容，屬中等較嚴(yán)重透水帶，壩基與壩肩的相對(duì)不透水層的上限，與河谷斷面很相似。經(jīng)計(jì)算壩基滲漏超過(guò)有關(guān)規(guī)程規(guī)定。施工中已按設(shè)計(jì)要求對(duì)壩基做防滲帷幕灌漿。(3)、壩肩穩(wěn)定左壩肩為層狀反向結(jié)構(gòu)巖石邊坡，巖性為含泥質(zhì)灰?guī)r

16、中部夾砂巖，炭質(zhì)頁(yè)巖，卸荷寬度35m，強(qiáng)風(fēng)化帶寬度26m，局部有卸荷崩落現(xiàn)象，邊坡穩(wěn)定性好。右壩肩為層狀順向結(jié)構(gòu)巖石邊坡，巖性為含泥灰?guī)r與炭質(zhì)頁(yè)巖互層，間夾強(qiáng)度較高的薄層細(xì)砂巖，強(qiáng)風(fēng)化帶寬3m，邊坡穩(wěn)定性稍差。因砂頁(yè)巖互層、順層，且?guī)r層傾角較陡，施工開挖過(guò)程中極易產(chǎn)生順層滑塌，開挖中已采取鋼筋錨固方法處理以達(dá)到安全穩(wěn)定。(4)、繞壩及庫(kù)區(qū)滲漏兩壩肩的相對(duì)不透水層深度查明，右壩肩深18m，左壩肩23m，標(biāo)高1032m、1038m，右壩肩巖層滲漏量2070個(gè)呂容值，左壩肩巖層滲漏量小于20個(gè)呂容值，兩壩肩的巖層屬中等透水地層。施工中兩壩肩已按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了帷幕灌漿防滲處理。右壩肩沿勘探軸線向山體深

17、部從庫(kù)內(nèi)向下游曾經(jīng)為老百姓挖煤井巷，順河延伸，施工中將該井巷作為施工導(dǎo)流洞進(jìn)行擴(kuò)挖，工程完工后進(jìn)行封堵，并做了回填灌漿處理。庫(kù)岸全部由三級(jí)階地的基座組成，弱透水巖層和多層相對(duì)隔水的巖石相間產(chǎn)出，且山體寬厚，無(wú)滲漏之慮。在近壩的右側(cè)比較蛇紋礦機(jī)修房圍墻與至銀廠溝的公路下的地基，是一單薄的埡口，巖基侵蝕面較低，其上全為的冰水堆積物所覆蓋，構(gòu)成近壩的庫(kù)盤，長(zhǎng)度100m。水庫(kù)蓄水后，庫(kù)岸再造危及公路路基，存在滲漏的可能性。施工中已將灌漿軸線延伸，對(duì)機(jī)修房至公路一帶進(jìn)行灌漿處理。1.2.2、引水隧洞工程地質(zhì)條件引水隧洞全長(zhǎng)6.991Km，為有壓隧洞。(1)、0+0001+886m隧洞軸線與巖層走向交角2

18、769º之間，出露巖性為砂質(zhì)泥灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖、細(xì)砂巖及砂質(zhì)頁(yè)巖。局部含薄煤層，大部分為類圍巖，穩(wěn)定性好，少量類圍巖，隧洞埋深80300m，最深達(dá)500m。施工隧洞中多處設(shè)有瓦斯抽放點(diǎn)，為高瓦斯施工隧洞。(2)、1+8866+991m本段隧洞軸線與巖層走向交角在2739º，洞身埋深較淺，一般40m，最淺不足20m。眼行為層狀薄層狀砂巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖，炭質(zhì)巖夾薄煤層，炭質(zhì)頁(yè)巖夾砂巖，裂隙發(fā)育，地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，局部有涌水現(xiàn)象。圍巖類別大部分為類，穩(wěn)定性差，小部分為類圍巖，較穩(wěn)定。1.2.3、引水隧洞綜合評(píng)述（1）瓦斯與煤沫粉塵的爆炸性能引水隧洞圍巖，絕大部分為的煤系地層，據(jù)測(cè)定，瓦斯

19、氣體成分，以沼氣為主，其次是二氧化碳、硫化氫、一氧化碳等，其煤沼氣涌出量高出國(guó)家制定的劃分標(biāo)準(zhǔn)24倍以上。初設(shè)報(bào)告中指出必須予以高度重視，施工中通風(fēng)必須充分；同時(shí)要嚴(yán)厲控制各種激發(fā)煤炸的因素，以杜絕洞（井）毀人亡的事故發(fā)生。（2） 采空內(nèi)對(duì)工程的影響 工程區(qū)內(nèi)煤系地層中有開采價(jià)值的煤層約有10層左右，單層厚度1m左右，隧洞通過(guò)地段與采掘殆盡的地下空層多次相交，本次施工中，在3+6703+796、3+9704+123m、5+3305+360及6+1606+280m四處，不同程度受到廢棄煤洞的影響，其穩(wěn)定性極差，均發(fā)生過(guò)較大規(guī)模的嚴(yán)重塌方，甚至冒頂，給施工造成極大的困難。施工均采用強(qiáng)支護(hù)，短進(jìn)尺等

20、方法強(qiáng)行通過(guò)。（3） 地下水隧洞圍巖層狀產(chǎn)出，砂、頁(yè)巖互層，巖層裂隙發(fā)育，地下水在隧洞不同部分表現(xiàn)不均，地下水一般呈線狀、雨淋裝、大脈涌出，給施工帶來(lái)一定的困難。在巖石破碎及軟弱巖層中與地下水出露，往往造成較大的塌方。施工中一般均能排水疏干，地下水對(duì)隧洞施工影響是有限的。（4） 干溪溝崩塌堆積體的影響干溪溝一帶為隧洞必經(jīng)之路，施工中發(fā)現(xiàn)飛來(lái)峰崩坡積體在地表廣泛分布，隧洞若在崩積體內(nèi)是難以通過(guò)的，因此隧洞在此通過(guò)處的巖性及覆蓋厚度對(duì)施工，甚至設(shè)計(jì)改線將產(chǎn)生重大影響。干溪溝出露地層單一，主要為第四系全新統(tǒng)崩坡積、殘坡積層，三迭系須家河組下段地層。崩坡積體為天臺(tái)山飛來(lái)峰崩塌所致，成分為灰白色灰?guī)r加黃

21、色粘土，灰?guī)r碎塊直徑13m，占75%，其余為黏土充填穩(wěn)定性極差無(wú)成洞條件。通過(guò)鉆探勘測(cè)查明崩塌堆積體在洞線分布長(zhǎng)度420m，最大厚度33m，一般2025m厚，沿軸線下游方向減少至數(shù)米厚。干溪溝隧洞洞頂高程1041m，而崩坡積體與下伏基巖分界線高程10741049m，洞頂距崩坡積體地步3338m，隧洞仍按原線在三迭系須家河組下段基巖地層中施工。1.2.4.廠區(qū)工程地質(zhì)條件（1）、調(diào)壓井調(diào)壓井出露地層為三迭系上統(tǒng)須家河組中段，巖性為灰褐、灰色，表層風(fēng)化為褐黃色細(xì)粒巖屑砂巖，夾薄層頁(yè)巖，自然邊坡40º，風(fēng)化卸荷嚴(yán)重，裂隙發(fā)育，浸水后巖石易軟化，施工開挖中發(fā)現(xiàn)巖石破碎，完整性差。(2)、壓力

22、管線壓力管線在施工階段進(jìn)行了詳細(xì)的勘探工作，查明了管線的工程地質(zhì)條件。壓力管線全長(zhǎng)500余米，平均坡度15º左右，覆蓋層為風(fēng)化剝蝕的第四系全新統(tǒng)坡、殘積體，巖性為灰褐色黏土夾少量碎石塊，可塑軟塑。鉆孔揭露壓力管線覆蓋層一般在10米以上，最深達(dá)19.36m。下伏基巖為，巖性為灰、褐色細(xì)粒巖屑砂巖，巖石堅(jiān)硬，陡傾角裂隙發(fā)育，夾薄層頁(yè)巖，分布于管線上部；灰、褐灰色頁(yè)巖為主，局部夾煤線，巖性軟，夾少量中厚層巖屑細(xì)粒砂巖，分布于管線中下、部。1.2.5.廠房廠房區(qū)位于山坡下部平緩地帶，殘積層為黑褐色亞粘土，層厚35m，下伏基巖為深蘭灰色泥質(zhì)粉砂巖夾頁(yè)巖及煤線，巖性軟弱，抗風(fēng)化力弱，遇水易軟化。

23、1.3.鳳鳴橋一級(jí)水電站水工設(shè)計(jì)1.3.1.工程的等級(jí)本工程總裝機(jī)容量2×9000KW，根據(jù)SDJ1278規(guī)范及其補(bǔ)充規(guī)定，應(yīng)屬4等工程，主要建筑物按4級(jí)設(shè)計(jì)，它包括攔河閘、進(jìn)水閘、有壓引水隧洞、調(diào)壓井、高壓管道、主副廠房等。其它建筑物均按5級(jí)設(shè)計(jì)，工程洪水標(biāo)準(zhǔn)按表21采用。抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：基本荷載組合：特殊荷載組合：1.3.2.基本資料及主要數(shù)據(jù)（1）、水文根據(jù)誰(shuí)水能計(jì)算和地形、地質(zhì)條件，各建筑物主要水位計(jì)算選定如下：攔河閘：正常蓄水位：1056.35m 死 水 位：1051.00m廠房： 正常尾水位：897.00m電站引用流量：15.0（2）、氣象多年平均氣溫15ºC

24、，極端最高氣溫36.9ºC，極端最低氣溫-6.2ºC，最大風(fēng)速12m/s。2.樞紐布置2.1：水電站類型的確定 開發(fā)河流水流的水電站，按集中河段落差的以形成水頭的措施不同，分為壩式，引水道式和混合式三種電站。 根據(jù)所給出的地質(zhì)條件和工程地質(zhì)圖上可以發(fā)現(xiàn)，在工程的選址一帶有大量的居民，而且地勢(shì)較為平坦，高程相差不大，如果進(jìn)行攔河筑壩的話，將要造成上游較大的淹沒，移民搬遷的工程量將要加大，工程投資加大，工期將會(huì)被延長(zhǎng)，同時(shí)，由于水庫(kù)淹沒范圍較大，對(duì)于原生態(tài)的河流會(huì)造成巨大的破換，打破它原有的生態(tài)平衡。除此之外，若修建大壩，地下水位將要相應(yīng)的太高，可能會(huì)在上游形成沼澤或者是造成土

25、地的鹽堿化。 由于該電站的設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為1.8萬(wàn)千瓦，因此，這個(gè)電站所在的流域沙金河的流量不大，如采用修建大壩的話，投資和發(fā)電效益講不成正比。因?yàn)榱髁枯^小，裝機(jī)容量有限，而大規(guī)模的修筑大壩的話，會(huì)有很大的投資，造成資金的浪費(fèi)，業(yè)主的利益得不到最大化，這顯然是業(yè)主不愿意看到的。 綜上所述，采用修筑大壩的方式是不可取的，最好是采用引水式水電站。引水式電站是在河段上游筑閘或者是低壩（無(wú)壩）取水，經(jīng)過(guò)人工引水道引水到河段下游集中落差所建的電站。沒有高壩就沒有大面積的淹沒，就減少了搬遷，減少了投資，節(jié)約了成本，以最小的投資換的了最大的利益，使業(yè)主的利益得到了最大化的同時(shí)，也減少了對(duì)原河流生態(tài)的破壞,保護(hù)

26、了環(huán)境。2.2：廠房類型的確定 按照廠房的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)并且結(jié)合其在工程樞紐中所在的位置進(jìn)行分類，一般有河床式廠房，壩后式廠房，壩內(nèi)式廠房，岸邊式廠房以及地下式廠房。但是經(jīng)過(guò)對(duì)鳳鳴橋一級(jí)電站處的地質(zhì)地形條件進(jìn)行分析之后，在上一節(jié)中電站的類型最終選擇了引水式電站，因此，廠房的類型也只能是相應(yīng)的選擇岸邊式廠房。 岸邊式廠房是靠筑壩取得水頭的電站，樞紐布置中廠房不設(shè)在河床中的壩后，而是在河岸內(nèi)布置引水道，將廠房設(shè)在與壩有一定距離的岸邊：或者是在引水道式或混合式水電站中，引水道比較長(zhǎng)，廠房布置在離壩體相當(dāng)遠(yuǎn)的岸邊。這類廠房就是岸邊式廠房，又被稱為河岸式廠房或是引水式廠房。2.3：攔河閘位置的選擇 根據(jù)有

27、給的地形地質(zhì)條件和工程圖紙可以發(fā)現(xiàn)，攔河閘的位置的選擇較多，可初步確定為三種方案。方案一：沙金河的下游段：方案二：白水河的下游段，方案三：在沙金河和白水河交匯處。 根據(jù)已有的地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果可知，白水河以及沙金河與白水河交匯處是下游段的地勢(shì)起伏不大，相對(duì)較為平坦，要是筑壩之后，雖然水位不高，但是仍然會(huì)造成較大的淹沒，造成移民搬遷的工程量加大，加大了投資，而且也不利于對(duì)原有的生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。所以，方案二和方案三是不適合的。至于方案一的條件相對(duì)較好，沙金河的下游段有起伏的山地，筑壩后不會(huì)造成過(guò)大的淹沒和移民搬遷。在沙金河和白水河交匯處的上游段，金沙河左岸有較為雄厚的山體，且地勢(shì)較高，經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘探部門的

28、勘測(cè)之后，發(fā)現(xiàn)該山體絕大部分是處于密實(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)，只有干溪溝出露地層單一，山體較為破碎，無(wú)成洞條件，但是，經(jīng)過(guò)仔細(xì)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)該破碎山體的厚度不大，而設(shè)計(jì)的洞線在破碎山體的下方經(jīng)過(guò)，所以，也是能夠滿足設(shè)計(jì)要求的。 綜上所述，攔河閘位置的選額采用方案一。2.4：廠房位置的確定 水電站廠房是水電站主要建筑物之一，是將水能轉(zhuǎn)化為電能的綜合工程設(shè)施。廠房中安裝有水輪機(jī)，水輪發(fā)電機(jī)和各種輔助設(shè)備，其主要的任務(wù)是滿足主輔設(shè)備及其聯(lián)絡(luò)的線纜和管道布置的要求與安裝，運(yùn)行和維護(hù)的需要，保證發(fā)電的質(zhì)量，為運(yùn)行人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，以美觀的建筑造型協(xié)調(diào)和美化自然環(huán)境。 根據(jù)所給出的工程地質(zhì)的圖紙和文字描述可知，鳳鳴橋

29、一級(jí)水電站位置大概有三個(gè)方案可以選擇。方案一，在有壓隧洞末端上坡上（在黎家溝后邊山坡的上部），方案二，是在黎家溝后邊山坡下部較平緩且靠近紅山村小學(xué)的地方，方案三，是在離黎家溝后邊山坡下部較遠(yuǎn)且靠近麻柳溝一帶。以下是對(duì)三種方案的比較選擇。 對(duì)于方案一，由于電站在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)裝機(jī)容量是1.8萬(wàn)千瓦，設(shè)計(jì)水頭較高，而根據(jù)地質(zhì)勘探和所給出的有關(guān)圖文資料可以發(fā)現(xiàn)，要滿足設(shè)計(jì)要求，蝸殼的進(jìn)水口必須要設(shè)置在山坡下部才能滿足水頭的要求。再者，要是把廠房布置在山坡上的話，由于平均坡度是15度左右，覆蓋層為風(fēng)化剝蝕的第四系全新統(tǒng)坡，殘積體，巖性為灰褐色粘土夾少量的碎塊石，可塑-軟性，鉆孔揭露壓力管道的覆蓋層一

30、般是10米以上，巖石堅(jiān)硬。陡傾角裂隙發(fā)育，夾薄層頁(yè)巖，分布在山坡的上部，灰褐色頁(yè)巖為主，局部夾有煤線，巖性軟，夾少量中厚巖屑細(xì)粒砂巖，分布于山坡的中下部，所以，山坡地質(zhì)條件不但較差，還不是很穩(wěn)定，且山坡上地基處理還比較困難，必定會(huì)加大投資，延長(zhǎng)工期，另外，還有從新修建上山的進(jìn)廠公路，故方案一是不合適的，不可行。 至于方案三，將廠房布置在下部較為平坦的地帶，只能將其布置在麻柳溝一帶。對(duì)麻柳溝進(jìn)行鉆孔分析可知，經(jīng)過(guò)地基處理后，是可以滿足廠房要求的，但是麻柳溝一帶的高程只有829米左右，要是將一級(jí)電站的廠房設(shè)置在這里的話，將要削減二級(jí)電站的水頭，使得二級(jí)電站不能達(dá)到效益的最大化，要想使二級(jí)電站達(dá)到設(shè)

31、計(jì)水頭的話，就必須將二級(jí)電站繼續(xù)向下游地方移動(dòng)，但是，這樣的話將加大一二級(jí)電站引水隧洞的總長(zhǎng)度，增加了投資和工期。另外在麻柳溝一帶沒有現(xiàn)成的公路，必須要重新修建一條進(jìn)廠公路，又將增加工期和投資。所以，方案三頁(yè)不適合，不可行。 對(duì)于方案二人，即在山坡下部的平緩且靠近紅山小學(xué)的地方，在這里殘積層為黑褐色的亞粘性土，粘土，層厚為3到5米，下伏基巖為深蘭灰色粘質(zhì)粉砂巖夾頁(yè)巖及煤線，巖性軟弱，抗風(fēng)化力弱，遇水易軟化，雖然地質(zhì)條件不是很理想，但是經(jīng)過(guò)地基處理之后，還是能夠滿足廠房對(duì)于地基的要求的。更重要的是山坡下部平緩地帶的高程適中，能夠同時(shí)滿足鳳鳴橋一二級(jí)電站對(duì)水頭的要求，另外在這一地帶有至彭縣的公路，

32、不需要專門修建公路，只是需要修建很短的一段進(jìn)廠公路，即節(jié)約了投資，又縮短了工期。因此方案二是可行的。 綜上所述，廠房的位置選擇方案二在山坡下部平緩地帶且靠近紅山小學(xué)的旁邊。3、引水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1、進(jìn)水口設(shè)計(jì) 在水利水電工程中，為發(fā)電供水等綜合利用的目的，往往需要在天然河道、湖泊和調(diào)節(jié)池中取水，深式進(jìn)水口及有壓進(jìn)水口為了適應(yīng)這一需要而設(shè)置的一種水工建筑物，深式進(jìn)水口應(yīng)滿足水工建筑物的一般要求，即結(jié)構(gòu)安全、布置簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)低廉以及可靠并適應(yīng)注意美觀。3.1.1、進(jìn)水口位置的比選根據(jù)地質(zhì)條件可知，左壩肩為層狀反向結(jié)構(gòu)巖石邊坡，巖性為含泥沙質(zhì)灰?guī)r中部夾砂巖，灰質(zhì)頁(yè)巖卸荷寬度35m,強(qiáng)風(fēng)化帶寬

33、度2-6m,局部有卸荷崩落現(xiàn)象。邊坡穩(wěn)定性較好。右壩肩為層狀順向結(jié)構(gòu)巖石邊坡，巖性為含泥灰?guī)r與炭質(zhì)頁(yè)巖互層，間夾強(qiáng)度較高的薄層細(xì)砂巖，強(qiáng)風(fēng)化帶寬3m,邊坡穩(wěn)定性稍差。所以，為了減小施工的工程量，減小襯砌支護(hù)，從巖坡的穩(wěn)定性方面來(lái)判斷應(yīng)該選擇左壩肩為進(jìn)水口的位置。 3.1.2、 進(jìn)水口的類型的比選 在上一節(jié)中已經(jīng)確定了水電站為引水式電站，故電站要采用隧洞引水發(fā)電，而本電站為有壓引水隧洞，因此要采用深孔進(jìn)水口。按照進(jìn)水口的布置我進(jìn)口型式，可分為豎井式、塔式、岸塔式和斜坡式等。塔式進(jìn)水口是獨(dú)立于隧洞首部而不依靠巖坡的封閉式塔或框架式塔，塔底裝設(shè)閘門。容易受到風(fēng)浪地震的影響，適用于覆蓋層較厚，巖石比較

34、破碎的情況，而此地區(qū)的地震烈度是級(jí)，并且岸坡比較穩(wěn)定，巖石比較完整，所以，不適合用塔式進(jìn)水口。岸塔式進(jìn)水口是靠在開挖后洞臉巖坡上直立的或是傾斜的進(jìn)水塔。岸塔式進(jìn)水口的穩(wěn)定性較塔式的好，甚至可對(duì)巖坡起到一定的支撐作用，施工安裝也比較方便，適用于岸坡較陡，巖體比較堅(jiān)固穩(wěn)定的情況。左岸巖石邊坡比較穩(wěn)定，但是坡度不是十分的陡峭，所以，也不是最佳選擇。斜坡式進(jìn)水口是在較為完整是巖體上進(jìn)行平整開挖、襯砌而成的一種進(jìn)水口。雖然這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工、安裝方便，穩(wěn)定性好，工程量小。但是進(jìn)口部抬高，則閘門面積將加大，由于門槽傾斜，閘門不易靠自重下降。斜坡式進(jìn)水口一般適用于巖坡較緩的情況。而左岸的坡度是53

35、76;左右，不是很平緩。故也不采用斜坡式進(jìn)水口。豎井式進(jìn)水口是在隧洞進(jìn)口附近的巖體中開挖豎井，豎壁襯砌，閘門設(shè)在井的底部，井的頂部布置啟閉機(jī)械及操縱室。這種豎井結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不受風(fēng)浪和冰的影響，抗震和穩(wěn)定性好，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件適宜時(shí)，工程量較小，造價(jià)較低。適用于地質(zhì)條件較好，巖體比較穩(wěn)定的情況。而左岸進(jìn)水口處的巖體較為穩(wěn)定，適合用豎井式進(jìn)水口。綜上比較考慮，最終選擇用豎井式進(jìn)水口設(shè)計(jì)。 圖3.1進(jìn)水口示意圖3.1.3、進(jìn)水口高程計(jì)算為保證進(jìn)水口處于有壓狀態(tài)，以使水流流態(tài)穩(wěn)定，進(jìn)水口的高程應(yīng)低于運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最低水位，并有一定的淹沒深度。并應(yīng)使進(jìn)水口的底板高程高于水庫(kù)淤沙高程1.0m1.5m，但本水電站

36、樞紐的水庫(kù)淤沙高程較低，不影響進(jìn)水口高程的選擇與布置，因此該因素不予考慮。為避免進(jìn)水口前出現(xiàn)吸氣漏斗和漩渦的臨界深度按下式計(jì)算 ： 式中：為無(wú)漩渦的臨界淹沒水深 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取為0.550.73，對(duì)稱進(jìn)水時(shí)取小值，側(cè)面進(jìn)水時(shí)取大值，本設(shè)計(jì)取0.7計(jì)算。 為閘門斷面的水流流速，取閘門段面最大引用流量時(shí)的流速。 為閘門孔口凈高，本設(shè)計(jì)為7.0m。經(jīng)計(jì)算得：Sk=0.7×15.42.6×3.03.0=2.4m則進(jìn)水口底板高程為：底=死-k-H=1051.00-2.4-3=1045.60m3.1.4、引水道直徑的計(jì)算 由水輪機(jī)選擇計(jì)算知，水輪機(jī)單機(jī)最大引用流量為7.7m3/s，

37、為減少水頭損失，所以，隧洞中的流量應(yīng)該是15.4m3/s。 引水道的經(jīng)濟(jì)直徑為（彭德舒公式）： D=7KQ3140=75.2×15.43140=2.016m 取2.0m其中：K是系數(shù)，在5-15之間，一般取5.2 Q是最大流量為15.4m3/s H是設(shè)計(jì)水頭為140m 所以，隧洞和壓力管道的直徑暫時(shí)選取為2.0m3.1.5、進(jìn)口段尺寸設(shè)計(jì) 進(jìn)口段的形狀一般是根據(jù)水電站進(jìn)水口的布置方式以及引用流量來(lái)考慮，其斷面一般為矩形，可為單孔或是雙孔。為使水流平順的進(jìn)入引水道，減少水頭損失，進(jìn)口流速不宜過(guò)大，一般控制在1.5m/s左右。 進(jìn)口曲線形狀必須適合水流收縮狀態(tài)，以免在曲線段形成負(fù)壓區(qū)。進(jìn)

38、口段頂板曲線目前常用1/4橢圓曲線。 進(jìn)口段頂板曲線采用1/4橢圓曲線 其中為橢圓曲線的長(zhǎng)半軸，一般?。?1.5）D，本設(shè)計(jì)取1.1D=3.0m b為橢圓曲線的短半軸，一般取（1/31/2)D，本設(shè)計(jì)取1/2D=1m。 則進(jìn)口頂板的橢圓曲線方程為：x232+ y212=13.1.6、漸變段尺寸的計(jì)算 漸變段是閘門段到壓力管道的過(guò)渡段，其斷面面積和流速應(yīng)逐漸變化，使水流不產(chǎn)生漏流并盡可能減少水頭損失。由矩形變成圓形通常采用四角加圓角過(guò)渡圓弧的中心位置和圓角半徑r均按直線變化，漸變段長(zhǎng)度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般為壓力管道的1.52.0倍，本設(shè)計(jì)取為5m。收縮角不超過(guò)10度，以68度為宜，本設(shè)計(jì)取為6度。收縮

39、斜率不大于1:5-1:8。漸變段長(zhǎng)度 L=1.8*2.8 =5.04m 取5.0m， (由于在后面的調(diào)保計(jì)算中發(fā)現(xiàn)該電站的隧洞取2.0m時(shí)，不能滿足調(diào)保計(jì)算要求，最終確定直徑為2.8m)。收縮角取為6°。 圖3.2漸變段結(jié)構(gòu)示意圖 單位：mm3.1.7、閘門段尺寸計(jì)算閘門段進(jìn)口段和漸變段的連接段，是安裝閘門（工作閘門和檢修閘門）和啟閉設(shè)備的部分。閘門段通常設(shè)計(jì)成橫斷面為矩形的水平段，其高度一般大于或是等于引水道直徑D，寬度一般是等于或是稍小于引水道直徑D，但是整個(gè)閘門段國(guó)稅橫斷面常取后接的引水道面積的1.1倍左右。閘門段的長(zhǎng)度主要取決于整套閘門設(shè)備布置的需要，檢修閘門和工作閘門的凈距

40、一般不小于工作閘門的凈高、寬的0.4倍，且不小于閘門的安裝、維護(hù)工作所需的凈空間。因此，經(jīng)過(guò)綜合考慮決定采用2.6m寬，3.0m高的閘門進(jìn)口，閘門段長(zhǎng)度采用4.0m。前面是檢修閘門，后面是工作閘門，閘門凈距為2.0m。 圖3.3 進(jìn)口段、閘門段、漸變段縱坡面示意圖 單位：cm3.1.8、通氣孔和進(jìn)人孔的設(shè)計(jì)引水管道在進(jìn)行沖水或是放空過(guò)程中，閘門后需要排氣和補(bǔ)齊，特別是在動(dòng)水關(guān)閉時(shí)，問題更為突出。為此，應(yīng)該在緊靠閘門后設(shè)置通氣孔。為保證當(dāng)引水道充水時(shí)可以排氣，在事故閘門之后設(shè)置一通氣孔，同時(shí)可保證引水道排水時(shí)供氣，避免引水道內(nèi)產(chǎn)生較大負(fù)壓。通氣孔的面積：為通氣量，采用引水道的引用流量15.4m3

41、/s為通氣孔進(jìn)氣流速，一般為40-45m/s，這里取為40m/s所以，通氣孔的面積A=15.4/40=0.385m2,故通氣孔的直徑為0.8m，取1.0m。為了便于壓力管道內(nèi)部的檢修，需要設(shè)置進(jìn)人孔。進(jìn)人孔通常和通氣孔共用，在通氣孔內(nèi)設(shè)置樓梯供檢修人員上下。3.2、引水道設(shè)計(jì)引水道的路線選擇是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，它關(guān)系到隧洞的造價(jià)，施工難易，工程進(jìn)度，運(yùn)行可靠性等方面。3.2.1、隧道線路比選 根據(jù)給出的地質(zhì)資料，初步設(shè)計(jì)選用兩種方案，方案一：從左岸進(jìn)水口處出發(fā)，經(jīng)過(guò)尖尖山，干光溝一帶到達(dá)黎家溝上游帶的上坡上，全長(zhǎng)6991m：方案二：引水線路依山布置。 經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘探部門的勘探設(shè)計(jì)之后，發(fā)現(xiàn)該山體絕大

42、部分是處于密實(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)，只有干溪溝出露底層單一，主要是第四系全新統(tǒng)崩坡積。殘坡積層，三迭系須家溝河組下段地層，崩坡積體為天臺(tái)山飛來(lái)峰崩塌所致，成分為灰白色灰?guī)r夾黃色粘土，灰?guī)r碎塊直徑為1-3m，占75%，其余為粘性充填穩(wěn)定性極差無(wú)成洞條件。但是，通過(guò)鉆探查明崩塌堆積體在洞線分布長(zhǎng)度420m，最大厚度33m，一般是20-25m厚，沿軸線下游方向減少至數(shù)米厚。干溪溝隧洞洞頂高程1041m，而崩坡積體下伏基巖分界線高程1074-1049m，洞頂距離崩坡積體底部是33-8m，所以，方案一的設(shè)計(jì)是可以被滿足的。至于方案二，引水道若是傍山布置的話，則要以明線為主，則線路很長(zhǎng)，交叉建筑物多，占地搬遷多，造

43、價(jià)很高，運(yùn)行的可靠性也得不到保證，因此，只好采用以隧洞為主的方案，既經(jīng)濟(jì)有可靠安全。綜上所述，采用方案一的布線方案。3.2.2、供水方式的比選 壓力管道向多臺(tái)機(jī)組供水的方式有三種，單元供水、聯(lián)合供水和分組供水。本電站采用的是兩臺(tái)機(jī)組，所以分組供水的方式不可取，只有兩種方案進(jìn)行比較選擇。方案一：?jiǎn)卧┧?，方案二：?lián)合供水。 對(duì)于單元供水方案，管道的尺寸較小，易于制作，但是在布置時(shí)候，管道在平面上所占的尺寸較大，管道布置與前池、調(diào)壓室的連接比較困難，在相同的水頭損失下，造價(jià)較高。適用于混凝土壩身管道，單管流量很大或是長(zhǎng)度較短的地下埋管和明管。而聯(lián)合供水單管規(guī)模大，多分叉管，但是布置較簡(jiǎn)單，相同時(shí)水

44、頭損失下，造價(jià)較低。廣泛應(yīng)用于地下埋管和明管，機(jī)組數(shù)較少時(shí)，單機(jī)流量較小，迎水道較長(zhǎng)的情況。本電站的壓力管道全長(zhǎng)500m，如果用單元供水的話，造價(jià)太高了，投資太大，而引用流量又不是很大，所以，綜合考慮只能選擇聯(lián)合供水的方式。綜上所述，采用方案二聯(lián)合供水。3.2.3、管道進(jìn)廠方式的比選明管的進(jìn)廠方式有三種，方案一：正向引進(jìn)：方案二：縱向引進(jìn)：方案三：斜向引進(jìn)。方案一，正向引進(jìn)鋼管軸線與廠方軸線垂直。優(yōu)點(diǎn)是水流平順，水頭損失較小，開挖量小，進(jìn)廠的交通方便。但是，當(dāng)管道破裂的時(shí)候，高壓水流會(huì)對(duì)廠房的工作人員的安全構(gòu)成很大的威脅，比較適用于低水頭電站。而本電站的水頭較高，而且，從安全的角度出發(fā)不宜采用

45、方案一。方案二縱向引進(jìn)，主管軸線和廠房軸線平行。這種方式可以減少管道破裂時(shí)候?qū)S房工作人員的威脅，但是水頭損失增加，會(huì)使廠房的開挖量增加，適用于高中水頭的電站。但是由于水頭損失較大，所以，綜合考慮也不適用。方案三斜線引進(jìn)，介于正向引進(jìn)和縱向引進(jìn)之間，主管軸線和廠房軸線斜交成一定角度，當(dāng)?shù)匦?、地質(zhì)條件，引水系統(tǒng)和廠房布置要求適宜時(shí)采用這種方式，多用于分組供水和聯(lián)合供水的水電站。本次設(shè)計(jì)的是聯(lián)合供水，而且，水頭損失也沒有正向引進(jìn)大，地形、地質(zhì)的條件也適合斜向引進(jìn)。綜合考慮選用方案三斜向引進(jìn)。3.2.4、調(diào)壓室的設(shè)置判斷 由于設(shè)置調(diào)壓室增加了建造費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)，調(diào)壓室的投資有時(shí)占引水系統(tǒng)投資的比例相當(dāng)

46、大，相當(dāng)于廠房的土建投資，因此是否設(shè)置調(diào)壓室，必須經(jīng)過(guò)電站的引水系統(tǒng)與機(jī)組聯(lián)合調(diào)節(jié)保證計(jì)算及電站穩(wěn)定運(yùn)行綜合分析，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較加以論證。初步分析時(shí)，可用表征壓力引水系統(tǒng)慣性大小的水流加速時(shí)間，也稱作壓力引水道的慣性時(shí)間常數(shù)值來(lái)判斷設(shè)置上游調(diào)壓室的條件，其式為： 上式中：為壓力引水道（包括蝸殼及尾水管）各段之長(zhǎng)度； 為上述各段水道相應(yīng)的流速； 為重力加速度； 為水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水頭； 為的允許值，一般取為24s。根據(jù)在地質(zhì)平面圖上引水線路的布置，由比例測(cè)量出壓力水道長(zhǎng)度約為500m，隧洞的長(zhǎng)度是6991m。壓力水道中的流速取為各段水道的平均流速，取為2.5m/s。設(shè)計(jì)水頭為140m。 則Tw=7

47、591×2.59.81×140=13.65 S > 所以，要設(shè)置調(diào)壓室。3.2.5、調(diào)壓室位置的比選 根據(jù)給出的地質(zhì)資料，調(diào)壓室的位置有三種方案。方案一，在廠房后面山坡的下部：方案二，在廠房后面山坡的中部：方案三，在廠房后面山坡的上部。 方案一雖然離廠房較近，可以減小壓力管道與水輪機(jī)的水錘壓力，但是，這里的水位太低，在水位線以下很多，并且，隧洞的開挖將要增大，坡度較大，不符合隧洞布置的要求，施工難度加大，投資也加大了很多。所以，不是很理想。 方案二在山坡的中部，這個(gè)方案與一相比較好點(diǎn)，但是，隧洞的坡度就還是比較大，而且，在山坡的中部的地質(zhì)條件是相當(dāng)差的，很不穩(wěn)定，要是

48、調(diào)壓室設(shè)在這里的話，基礎(chǔ)處理是相當(dāng)困難的，投資也是相當(dāng)?shù)拇蟆Ｋ?，也不太適合。 方案三雖然離廠房較遠(yuǎn)，水錘較大，但是經(jīng)過(guò)后面的調(diào)保計(jì)算是符合要求的，而且，山坡頂部的地質(zhì)條件較好，基礎(chǔ)的處理較為簡(jiǎn)單，不是很復(fù)雜，投資不是很大，并且，也滿足隧洞布線的相關(guān)規(guī)范。 綜上所述，采用方案三，在廠房后面山坡的頂部設(shè)置調(diào)壓室。調(diào)壓室采用簡(jiǎn)單圓筒式的調(diào)壓室。3.3、調(diào)節(jié)保證計(jì)算計(jì)算有壓引水系統(tǒng)的最大和最小內(nèi)水壓力，最大內(nèi)水壓力作為設(shè)計(jì)或校核壓力管道、蝸殼和水輪機(jī)強(qiáng)度的依據(jù)；最小內(nèi)水壓力作為壓力管道線路布置，防止管道中產(chǎn)生負(fù)壓和校核尾水管內(nèi)真空度的依據(jù)計(jì)算丟棄負(fù)荷和增加負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速變化率，并檢驗(yàn)其是否在允許的范圍內(nèi)

49、。選擇調(diào)速器合理的調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)規(guī)律，保證壓力和轉(zhuǎn)速變化不超過(guò)規(guī)定的允許值。研究減小水擊壓強(qiáng)及機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的措施3.3.1、 調(diào)節(jié)保證計(jì)算的目的正確合理地解決導(dǎo)葉啟閉時(shí)間、水擊壓力和機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值三者之間的關(guān)系，最后選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)葉啟閉時(shí)間和方式，使水擊壓力和轉(zhuǎn)速上升值均在經(jīng)濟(jì)合理的允許范圍內(nèi)。3.3.2、調(diào)節(jié)保證計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組在丟棄負(fù)荷的過(guò)程中，一般情況下，最大轉(zhuǎn)速上升率，對(duì)于大型電站，對(duì)于沖擊式機(jī)組。機(jī)組在丟棄全負(fù)荷時(shí)，若電站設(shè)計(jì)水頭小于40m，允許的最大壓力上升率為0.50.7，若電站的設(shè)計(jì)水頭大于40m小于100m，允許的最大壓力上升率為0.30.5，若電站的設(shè)計(jì)水頭大于100m，允許的

50、最大壓力上升率為小于0.3本次電站的水頭是140m，所以，允許的最大壓力上升率為小于0.33.3.3、調(diào)節(jié)保證計(jì)算的內(nèi)容丟棄全負(fù)荷或部分負(fù)荷時(shí)：機(jī)組轉(zhuǎn)速最大升高值、壓力管道及蝸殼內(nèi)的最大水擊壓強(qiáng)、尾水管真空度校核，同時(shí)應(yīng)注意開度變化時(shí)的反擊水擊是否超過(guò)了增加負(fù)荷時(shí)的水擊值。增加全負(fù)荷或部分負(fù)荷時(shí)：機(jī)組轉(zhuǎn)速最大降低值，只對(duì)單獨(dú)運(yùn)行的電站計(jì)算，加入系統(tǒng)運(yùn)行的地在那還能，轉(zhuǎn)速受系統(tǒng)頻率的制約，不可能有很大的降低、壓力管道和蝸殼內(nèi)最大壓力降低值。3.3.4、 調(diào)節(jié)保證計(jì)算過(guò)程水電站的調(diào)節(jié)保證計(jì)算一般按以下兩種工況計(jì)算，并取較大值：在設(shè)計(jì)水頭下丟棄全負(fù)荷，通常發(fā)生最大轉(zhuǎn)速上升率。在最大水頭下丟棄全負(fù)荷，

51、通常發(fā)生最大水錘壓力。3.3.5、 調(diào)節(jié)保證計(jì)算基本數(shù)據(jù)由前面計(jì)算可知，壓力管道長(zhǎng)度取為500m，壓力鋼管直徑為2.0m。壓力鋼管屬于地下埋式鋼管，則水擊波速為1200m/s。機(jī)組轉(zhuǎn)速為1000r/min，最大引用流量為15.4m3/s。水電站設(shè)計(jì)水頭為140m。水電站最大水頭為155m水電站最小水頭為138.86m3.3.6、設(shè)計(jì)水頭下丟棄負(fù)荷情況 設(shè)計(jì)水頭是140m，則： 其中：（ ） 所以： 故，發(fā)生末象水錘 此時(shí)，對(duì)導(dǎo)葉的關(guān)閉時(shí)間Ts進(jìn)行初步確定，用試算的方法。 當(dāng)關(guān)閉時(shí)間為4s時(shí)， 關(guān)閉時(shí)間是5s，6s時(shí)候，也是小于0.3的，只有當(dāng)關(guān)閉時(shí)間為7s時(shí)： 此時(shí)，轉(zhuǎn)速上升率為（按列寧格勒金

52、屬工廠公式計(jì)算）上式中：為機(jī)組額定容量，為9000KW。 為導(dǎo)葉關(guān)閉至空轉(zhuǎn)開度的歷時(shí)，對(duì)于混流式和水斗式水輪機(jī)，對(duì)于軸流式水輪機(jī)。這里取5.6s 為水錘影響系數(shù)，查水電站建筑物教材141頁(yè)圖9-15水錘影響系數(shù)根據(jù)管道特性系數(shù)得f=1.15。飛輪轉(zhuǎn)矩的計(jì)算： 上式中：為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械分冊(cè)167頁(yè)表3-10，取4.5 為定子鐵芯內(nèi)徑（m）。 為定子鐵芯長(zhǎng)度（m）。則飛輪轉(zhuǎn)速為： GD2 =將以上數(shù)值代入轉(zhuǎn)速上升率公 由于不滿足水錘要求，所以，要對(duì)隧洞直徑從新設(shè)計(jì)，結(jié)果反復(fù)調(diào)整，并進(jìn)行了水錘計(jì)算之后，最終選用了D=2.8m的隧洞直徑。又根據(jù)上面的步驟從新計(jì)算：設(shè)計(jì)水頭是14

53、0m，則： 其中：（）所以：故要發(fā)生第一象末水錘： 其中 當(dāng)Ts=4s 時(shí)：所以： 符合要求 符合要求上式中：為機(jī)組額定容量，為9000KW。 為導(dǎo)葉關(guān)閉至空轉(zhuǎn)開度的歷時(shí)，對(duì)于混流式和水斗式水輪機(jī)，對(duì)于軸流式水輪機(jī)。這里取3.2s 為水錘影響系數(shù)，查水電站建筑物教材141頁(yè)圖9-15水錘影響系數(shù)根據(jù)管道特性系數(shù)得f=1.12。 當(dāng) 時(shí)： 符合要求 符合要求上式中：為機(jī)組額定容量，為9000KW。 為導(dǎo)葉關(guān)閉至空轉(zhuǎn)開度的歷時(shí)，對(duì)于混流式和水斗式水輪機(jī)，對(duì)于軸流式水輪機(jī)。這里取4.0s 為水錘影響系數(shù)，查水電站建筑物教材141頁(yè)圖9-15水錘影響系數(shù)根據(jù)管道特性系數(shù)得f=1.11。 當(dāng) 時(shí)： 符合

54、要求 符合要求上式中：為機(jī)組額定容量，為9000KW。 為導(dǎo)葉關(guān)閉至空轉(zhuǎn)開度的歷時(shí)，對(duì)于混流式和水斗式水輪機(jī)，對(duì)于軸流式水輪機(jī)。這里取4.8s 為水錘影響系數(shù)，查水電站建筑物教材141頁(yè)圖9-15水錘影響系數(shù)根據(jù)管道特性系數(shù)得f=1.10。 當(dāng) 時(shí)： 符合要求 符合要求上式中：為機(jī)組額定容量，為9000KW。 為導(dǎo)葉關(guān)閉至空轉(zhuǎn)開度的歷時(shí)，對(duì)于混流式和水斗式水輪機(jī)，對(duì)于軸流式水輪機(jī)。這里取5.6s 為水錘影響系數(shù)，查水電站建筑物教材141頁(yè)圖9-15水錘影響系數(shù)根據(jù)管道特性系數(shù)得f=1.09。 當(dāng) 時(shí)： 符合要求 不符合要求上式中：為機(jī)組額定容量，為9000KW。 為導(dǎo)葉關(guān)閉至空轉(zhuǎn)開度的歷時(shí)，對(duì)于混流式和水斗式水輪機(jī)，對(duì)于軸流式水輪機(jī)。這里取6.4s 為水錘影響系數(shù)，查水電站建筑物教材141頁(yè)圖9