S水電站引水建筑物設(shè)計(jì)

1、 S水電站引水建筑物設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 s水電站引水建筑物設(shè)計(jì) 學(xué) 院 工 學(xué) 院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)水利工程 畢業(yè)屆別 2015 屆 姓 名 L H G 指導(dǎo)教師 職 稱 講 師 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制二一五年五月目 錄摘要4關(guān)鍵詞4Abstract5Key words51 設(shè)計(jì)基本資料61.1流域概況61.2氣象、水文61.3泥沙71.4工程地質(zhì)資料71.5水位流量關(guān)系曲線81.6動(dòng)能指標(biāo)92 建筑物級(jí)別及壩型選擇92.1壩軸線的選擇92.2壩型選擇102.3引水建筑物選擇102.3.1進(jìn)水口的選擇113 樞紐布置123.1樞紐布置應(yīng)遵循以下原則123.2各類建筑物樞紐布置的要求133.3樞

2、紐總體布置154.1 進(jìn)水口的設(shè)計(jì)1514.1.1進(jìn)水口設(shè)計(jì)基本要求154.1.2 進(jìn)水口的布置164.1.3 進(jìn)水口尺寸確定174.1.4閘底板設(shè)計(jì)184.1.5 校核泄洪能力194.2沉沙池的設(shè)計(jì)194.2.1沉沙池的類型204.2.2沉沙池尺寸擬定214.3引水隧洞的設(shè)計(jì)214.3.1渠線的選擇224.3.2無壓引水隧洞斷面尺寸及縱坡的確定224.3.3引水隧洞水力計(jì)算224.4無壓隧洞設(shè)計(jì)荷載及襯砌計(jì)算234.4.1無壓隧洞設(shè)計(jì)荷載計(jì)算（1.50×1.80）244.4.2無壓隧洞的襯砌計(jì)算（1.5×1.8）254.5壓力前池的設(shè)計(jì)284.5.1壓力前池的作用和組成2

3、84.5.2壓力前池輪廓尺寸的擬定284.6壓力管道的設(shè)計(jì)334.6.1壓力水管的功用和特點(diǎn)334.6.2壓力水管的分類334.6.3壓力管道布置344.6.4壓力管道經(jīng)濟(jì)管徑的確定344.6.5水頭損失計(jì)算354.6.6管壁厚度計(jì)算354.7鎮(zhèn)、支墩364.7.1鎮(zhèn)墩的設(shè)計(jì)364.7.2支墩的設(shè)計(jì)375 水能規(guī)劃385.1.1 最大水頭的確定395.1.2 設(shè)計(jì)低水位的確定425.1.3 的確定455.1.4 的確定46參考文獻(xiàn)47致 謝48S水電站引水建筑物設(shè)計(jì)LHG（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 2011級(jí) 農(nóng)業(yè)水利工程）摘要：S水電站位于四川省康定縣孔玉鄉(xiāng)境內(nèi)三更溝中游，首部樞紐位于廠址以上4.

4、2km的河段上。S水電站設(shè)計(jì)引用流量1.92，額定水頭500m，裝機(jī)容量2×4MW。 水庫校核洪水位3224.95m（百年一遇），相應(yīng)的下泄流量53.6m3/s；設(shè)計(jì)洪水位3221.72m（30年一遇），相應(yīng)的下泄流量43.3m3/s；正常蓄水位3224.03m。 S水電站設(shè)計(jì)主要任務(wù)是擋水、泄水建筑物的設(shè)計(jì)，水能規(guī)劃，引水建筑物的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)以引水建筑物為主，無壓進(jìn)水口位于壩址上游凹口處，沉沙池池長75m,深5m；無壓引水遂洞全長850m，斷面為1.5×1.8m的矩形；壓力前池尺寸定為28×4×5m（長×寬×高）；側(cè)堰長度3m，堰頂

5、高程3222.1m；壓力管道全長3300m,內(nèi)徑1.0m;水電站形式為引水式水電站。關(guān)鍵詞：進(jìn)水口 沉沙池 無壓引水隧洞 壓力前池 壓力管道Diversion buildings design midnight hydropower stationLHG(gansu agricultural university institute of water conservancy and hydropower engineering)Abstract: S hydroelectric power stations located at the Sichuan Kangting county Kong

6、 Yuxiang domestic three ditch middle reaches, the B ditch basin river course current of water rapids, fall the water to find at everywhere rapid, the hydro-electric resources are richer three ditches to belong to right flank the B river first-level small branch, the factory site located at three dit

7、ches and B ditch connection Lianghekou upstream 900m place, first key position located at factory site above on 4.2km S hydroelectric power station design primary mission is keeps off the water, the drainage building's design, the hydro-energy plan, pilots building's design. This design pilo

8、ts the building primarily, not presses in the drainage opening located at the dam site upstream saw notch place, settling basin pond long 75m, deep 5m; Not presses pilot then hole span 850m, the cross section for 1.5×1.8m rectangle; The pressure forebay size decides as (long 28×4×5m *

9、 wide * high); Lateral spillway length 3m, weir crest elevation 3222.1m; Pressure piping span 3300m, inside diameter 1.0m; Hydroelectric power station form for pilot type hydroelectric power station. Because the editor level is limited, all material are not very comprehensive, presents the shortcomi

10、ng and the mistake place of regarding designing, requests earnestly each position to comment reads teacher to give the criticism instruction!Key word: Water inlet Settling basin Not presses the derivation tunnel Pressure forebay Pressure piping491 設(shè)計(jì)基本資料1.1流域概況S水電站位于四川省康定縣孔玉鄉(xiāng)境內(nèi)三更溝中游，B溝流域河道水流湍急，急灘跌水隨

11、處可見，水力資源較為豐富三更溝屬于B河右側(cè)的一級(jí)小支流，廠址位于三更溝與B溝交匯的兩河口上游900m處，首部樞紐位于廠址以上4.2km的河段上。S水電站設(shè)計(jì)引用流量1.92，額定水頭500m，裝機(jī)容量2×4MW。 1.2氣象、水文三更溝屬于巴郎溝流域，屬高原溫帶川西山地氣候，主要特點(diǎn)是氣溫低、冬季長、日照豐富、干濕季分明，影響流域降水的主要系統(tǒng)是西太平洋副熱帶高壓。工程區(qū)多年平均氣溫7.1，極端最高氣溫和極端最低氣溫分別為28.9和-14.7，多年平均年降水量為815.7mm，歷年一日最大降水量49.4mm，多年平均蒸發(fā)量1285.5mm（20cm口徑蒸發(fā)皿觀測(cè)值），多年平均平均相對(duì)

12、濕度73%。多年平均風(fēng)速為3.1m/s，最大風(fēng)速為20.0m/s（相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镋）。多年平均霜日數(shù)為84.9天，最大積雪深度為24cm。壩址多年平均徑流深995mm，多年平均流量1.55，取水口以上集雨面積49.2。表1-1 三更溝電站設(shè)計(jì)洪水成果表位置集雨面積各 頻 率 設(shè) 計(jì) 值 Qp(m/s)p=0.1%p=0.2%p=0.33%p=0.5%p=1.0%p=2%p=3.3%p=5%p=10%p=20%p=50%壩址49.263.358.354.651.546.441.337.534.429.324.017.1廠址61.073.067.363.059.453.647.643.339.833.

13、827.719.7表1-2 三更溝電站年最大24、72小時(shí)洪量頻率計(jì)算成果表時(shí)段各頻率設(shè)計(jì)值(108m3)p=0.1%p=0.2%p=0.5%p=1%p=2%p=3.3%24小時(shí)0.0170.0150.0140.0120.0110.01072小時(shí)0.0420.0390.0350.0320.0290.026表1-3 三更溝電站閘址分期洪水成果表 時(shí) 段各 頻 率 設(shè) 計(jì) 值Qp(m3/s)p=3.33%p=5%p=10%p=20%p=50%1月1.06 1.02 0.94 0.86 0.73 2月0.85 0.82 0.77 0.71 0.61 3月0.96 0.90 0.81 0.71 0.5

14、7 4月1.40 1.32 1.17 1.01 0.77 5月9.38 8.60 7.12 5.68 3.59 6月-9月37.5 34.4 29.3 24 17.110月9.80 9.10 7.97 6.68 4.77 11月2.39 2.26 2.03 1.77 1.36 12月1.49 1.42 1.30 1.17 0.94 表1-4 三更溝電站廠址分期洪水成果表時(shí) 段各 頻 率 設(shè) 計(jì) 值Qp （）P=3.33%p=5%p=10%p=20%p=50%1月1.32 1.26 1.17 1.07 0.90 2月1.05 1.01 0.95 0.88 0.76 3月1.18 1.12 1.0

15、0 0.88 0.71 4月1.73 1.63 1.45 1.25 0.96 5月11.14 10.22 8.46 6.74 4.26 6月-9月43.339.833.827.719.710月11.64 10.80 9.46 7.94 5.66 11月2.96 2.80 2.51 2.20 1.69 12月1.84 1.76 1.61 1.45 1.17 1.3泥沙S電站壩址處年侵蝕模數(shù)為：63.01t/km2 多年平均懸移質(zhì)輸沙量為：0.31萬t懸移質(zhì)多年平均含沙量為：0.063kg/ m3汛期（69月）懸移質(zhì)平均含沙量為：0.070kg/ m3。1.4工程地質(zhì)資料工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0

16、.20g，相對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為度?；鶐r物理力學(xué)指標(biāo)如下飽和抗壓強(qiáng)度：1525；抗剪指標(biāo)：f砼/巖=0.60.62；抗剪斷指標(biāo)：f砼/巖=0.70.8，c=0.70。三更溝水電站區(qū)內(nèi)地貌以川西高原山地為主，河谷深切狹窄，兩岸高竣陡峭，谷嶺高差較大。壩址區(qū)、廠區(qū)地質(zhì)物理力學(xué)參數(shù)建議值見表所示。表1-5 工程區(qū)覆蓋層物理力學(xué)性建議值表地層代號(hào)地層巖性物理性指標(biāo)承載及變形指標(biāo)抗剪強(qiáng)度滲透及滲透變形指標(biāo)坡比干密dg/cm3密 度干密度允許承載力變形摸量凝聚力內(nèi)摩擦角允許比降密 度dRE0CJg/cm3g/cm3MPaMPaMPa°g/cm3col+dlQ4塊碎石土2.002.101.802.

17、000.250.30253002528塊碎石土2.002.101.802.00alQ4砂礫（卵）石2.102.252.002.150.350.40303503035砂礫（卵）石2.102.252.002.151.5水位流量關(guān)系曲線S電站壩址水位流量關(guān)系曲線32203220.532213221.532223222.5020406080100120流量(m3/s)水位(m)附圖2-11S電站廠房水位流量關(guān)系曲線27002700.527012701.527022702.5050100150200250流量(m3/s)水位(m)附圖2-121.6動(dòng)能指標(biāo)正常蓄水位 3224.03m電站裝機(jī)容量（臺(tái)數(shù)&

18、#215;單機(jī)容量） 2×4MW發(fā)電引用流量 1.92m3/s最大水頭 507.07m最小水頭 500.05m額定水頭 500m保證出力(有調(diào)節(jié)) 2.161MW年利用小時(shí)數(shù) 5338h2 建筑物級(jí)別及壩型選擇壩址、壩型選擇和樞紐布置是水利樞紐設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，三者相互聯(lián)系。在選擇壩址/壩型和樞紐布置時(shí)，不僅要研究樞紐附近的自然條件,而且需要考慮樞紐的施工條件，運(yùn)行條件，綜合效益，投資指標(biāo)以及遠(yuǎn)景規(guī)劃等，這是水利樞紐設(shè)計(jì)中貫穿在各個(gè)階段的一個(gè)十分重要的問題。不同的壩址適用于不同的壩型和樞紐布置，所以選擇壩址、壩型要同時(shí)做出樞紐布置。針對(duì)不同壩址做出不同壩型的各種樞紐布置方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)

19、濟(jì)比較，最后選定較為理想的壩軸線位置及相應(yīng)的壩型和樞紐布置。由裝機(jī)容量8MW，查水工建筑物可知，該工程級(jí)別為?。ǎ┬汀?.1壩軸線的選擇壩址和軸線的選擇是根據(jù)地形、地質(zhì)、河流走勢(shì)等條件綜合考慮決定的。就地形而言，壩址一般以選在狹窄河谷處，節(jié)省工程量；但對(duì)于一個(gè)具體的樞紐來說，必須從各個(gè)方面綜合考慮：是否便于布置泄洪、發(fā)電建筑物，是否便于施工導(dǎo)流，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理等綜合衡量。壩址地質(zhì)條件是水利樞紐設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，對(duì)壩型的選擇和樞紐的布置起著決定性作用。壩址最好的地質(zhì)條件是強(qiáng)度高、透水性小、不易風(fēng)化、沒有構(gòu)造缺陷的巖基。但理想的天然地基很少，因而在選擇壩址時(shí)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，針對(duì)不同的情況采取不

20、同的地基處理方式，來滿足工程需要。亦可通過選擇不同的壩型或?qū)屋S線轉(zhuǎn)折以適應(yīng)地質(zhì)條件，同時(shí)應(yīng)考慮兩岸的地質(zhì)因素，使庫區(qū)及兩岸邊坡有足夠的穩(wěn)定性，以防止因蓄水而引起的滑坡現(xiàn)象。就河勢(shì)來說，壩址要選在河流順直段，靠近壩址上、下游河流如有急灣最不利 ，應(yīng)予避免；樞紐兩岸壩肩的山體要較雄厚，并盡可能離上下游兩岸的沖溝遠(yuǎn)一些；水庫周緣應(yīng)沒有難處理的缺口。由基本資料分析得，選擇的壩址地處三更溝的中上游，位于山海子支溝口上游2575m河段，河溝地面高程32193225m，該段河床比降較小，水流相對(duì)平緩。本階段在壩址區(qū)河段內(nèi)進(jìn)行了壩線的比選工作，最終確定現(xiàn)壩線為最優(yōu)壩線。若現(xiàn)壩線上移，溝谷變的較開闊；若壩線下

21、移，將丟失水頭壩址區(qū)河段溝谷為早期洪沖積層下切形成的狹窄溝谷，左岸地形坡度1520°，右岸為4550°屬不對(duì)稱型“V”形谷，河床水面寬58m，水深0.51.2m。壩址區(qū)均為第四系洪沖積層與崩坡積層覆蓋，其中洪沖積層厚5055m，為中粗砂礫(卵)石夾孤塊石、漂石，中粗砂礫(卵)石成份主要為灰?guī)r、玄武巖，礫徑一般13cm，含量4050%，漂石直徑0.40.8m，局部孤塊石直徑1.23.5m，含量510%，該層除表部45m結(jié)構(gòu)較松散，以下中等密實(shí)。崩坡積(Qcol-dl)厚3550m，為塊碎石夾粉質(zhì)壤土。下伏基巖為二迭系下統(tǒng)第3段(P13)淺灰灰色含泥砂質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r夾蝕變

22、玄武巖、炭硅質(zhì)板巖，和第4段(P14)中厚層結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾炭質(zhì)板巖。壩址區(qū)附近植被茂盛，無沖溝切割，地形完整，坡體穩(wěn)定，無崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用存在。2.2壩型選擇壩型選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、地形條件，施工條件，建筑材料，綜合效益，宣泄洪水能力，以及抗震性等特點(diǎn)，通過定性分析，初步選擇兩種壩型進(jìn)行較詳細(xì)的技術(shù)比較，選取既滿足工程要求，又比較經(jīng)濟(jì)的壩型，經(jīng)濟(jì)比較只要求對(duì)壩體的砼方量及三材用量作粗略的計(jì)算和比較。以下分別就各種壩型進(jìn)行比較分析。壩型選擇方案：（一）土石壩土石壩又稱當(dāng)?shù)夭牧蠅?，是歷史最為悠久的一種壩型。土石壩主要分為：均質(zhì)壩、心（斜）墻壩、土石混合（堆石壩）壩等。1、

23、土石壩優(yōu)點(diǎn)（1）可以就地、就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運(yùn)輸量，幾乎任何土石料均可筑壩。（2）能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。任何不良的壩址地基，經(jīng)處理后均可筑壩。（3）大容量、多功能、高效率施工機(jī)械的發(fā)展，提高了土石壩的施工質(zhì)量，加快了進(jìn)度，降低了造價(jià)，促進(jìn)了高土石壩的發(fā)展。（4）由于巖土力學(xué)理論、試驗(yàn)手段和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，提高了大壩分析計(jì)算的水平，加快了設(shè)計(jì)進(jìn)度，進(jìn)一步保障了大壩設(shè)計(jì)的安全可靠性。（5）土石壩適應(yīng)地基變形，施工方便，而且我國擁有豐富的建壩經(jīng)驗(yàn)。土石壩與砼壩相比，其造價(jià)為砼壩的1/10，工程量為砼壩的4倍，由此可見土石壩經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于混凝土壩。2、土石壩

24、缺點(diǎn)由所給 三更水電站基本資料可知，壩址區(qū)均為第四系洪沖積層與崩坡積層覆蓋，其中洪沖積層厚5055m，為中粗砂礫(卵)石夾孤塊石、漂石，中粗砂礫(卵)石成份主要為灰?guī)r、玄武巖，且儲(chǔ)量足以建壩，各料場的物理性質(zhì)、試驗(yàn)指標(biāo)，基本滿足技術(shù)要求，可作為大壩混凝土骨料使用。從材料方面看可以建土石壩。但土石壩有它本身的特點(diǎn)，就是壩身不能過水，泄水建筑物需另設(shè)溢洪道。由本樞紐基本資料知，三更溝水電站區(qū)內(nèi)地貌以川西高原山地為主，河谷深切狹窄，兩岸高竣陡峭，谷嶺高差較大，沒有合適地形布置溢洪道，因此，從這方面看，不宜建土石壩。由于壩址附近無大量的粘性土及砂壤土料，只可供應(yīng)圍堰防滲材料之用。不能滿足土石壩所需的大

25、量粘性土和砂壤土料，因此，從這方面考慮，此處建設(shè)土石壩條件不足。綜合上述優(yōu)缺點(diǎn)，故本次設(shè)計(jì)不采用土石壩，而采用混凝土壩。（二）混凝土壩如果選擇砼壩應(yīng)考慮采用拱壩還是重力壩，1、拱壩優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：拱壩是高次超凈定空間整體結(jié)構(gòu)，壩體的穩(wěn)定性主要依靠兩岸拱端山體反力作用來維持，并不全靠壩體自重來維持。由于拱是一種主要承受軸向壓力的推力結(jié)構(gòu)，拱內(nèi)彎矩較小，應(yīng)力分布較均勻，有利于發(fā)揮材料的強(qiáng)度，從而壩體厚度可以減薄，節(jié)省工程量。拱壩的體積比同一高度的重力壩大約可節(jié)省1/32/3，從經(jīng)濟(jì)意義上講，拱壩是一種很優(yōu)越的壩型。且較好的超載能力可達(dá)設(shè)計(jì)荷載的511倍，具有很強(qiáng)的抗震能力。缺點(diǎn)：理想的拱壩地形應(yīng)是左右

26、岸對(duì)稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的峽谷段。而此壩址屬不對(duì)稱型“V”形谷，不適合建拱壩。綜合上述，本壩址處不適宜建混凝土拱壩。2、重力壩重力壩壩身可以過水，對(duì)地形地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，樞紐泄洪問題容易解決，可以大型機(jī)械化施工，施工速度快，故本樞紐選擇重力壩壩型。重力壩又分為寬縫重力壩、空腹重力壩、實(shí)體重力壩。需對(duì)三種壩型進(jìn)行比較做出結(jié)論：（1）寬縫重力壩優(yōu)缺點(diǎn)：寬縫重力壩，壩體設(shè)置寬縫后，壩基的滲透水可自寬縫排出，減小了滲透壓力，但寬縫壩增加了模板用量，立模也較復(fù)雜，分期導(dǎo)流不便，而且由資料可知當(dāng)?shù)厝鼫蠈儆诎屠蓽狭饔?，屬高原溫帶川西山地氣候，主要特點(diǎn)是氣溫低、冬季長，對(duì)寬縫壩需要采取保溫

27、措施，工程造價(jià)大大增加且不能大型機(jī)械化施工，工期較長，因此不宜選用寬縫重力壩。（2）空腹重力壩優(yōu)缺點(diǎn)：空腹壩與實(shí)體壩相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）由于空腹下部設(shè)底板，減小了壩底面上的揚(yáng)壓力，可節(jié)省壩體砼方量20%左右；2）減小了壩基開挖量；3）壩體前后腿嵌固于巖體內(nèi)，有利于壩體的抗滑穩(wěn)定；4）前后腿應(yīng)力分布均勻，壩踵壓應(yīng)力較大；5）便于砼散熱；6）壩體施工可不設(shè)縱縫；7）便于監(jiān)測(cè)和維修；8）空腹內(nèi)可以布置水電站廠房。缺點(diǎn)有：1）施工復(fù)雜；2）鋼筋用量大；因此不適宜建空腹重力壩。（3）結(jié)論實(shí)體重力壩由于結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，樞紐泄洪問題容易解決，便于施工導(dǎo)流，可以大型機(jī)械化施工，

28、施工方便且速度快，結(jié)構(gòu)作用明確，適合建高壩?；谝陨细鞣N壩型的比較分析，本水庫采用混凝土重力壩較為合理。2.3引水建筑物選擇2.3.1進(jìn)水口的選擇進(jìn)水口又稱進(jìn)水建筑物，位于水電站輸水系統(tǒng)的首部，它的功用是按照發(fā)電要求，自水源（水庫或河流）取水，引入水電站引水道。進(jìn)水口的分類：1. 按照水流特征分按照水流特征，將進(jìn)水口分為有壓進(jìn)水口和無壓進(jìn)水口兩類。有壓進(jìn)水口設(shè)在水庫最低發(fā)電水位以下，進(jìn)水口流道均淹沒于水中，并始終保持渦流狀態(tài)，屬有壓流動(dòng)，其后緊接有壓隧洞或管道。它主要用于從水位變幅比較大的水庫或河流中引水的壩式、有壓引水式和混合式水電站。無壓進(jìn)水口水流為明流，進(jìn)水口流道全程有自由水面，且水面以

29、上的凈空與外界大氣保持良好貫通，使流經(jīng)其中的水流為無壓流動(dòng)，其后一般緊接無壓引水道，適用于從水位變幅較小的水庫或河流中引用的無壓引水式水電站。2.按照與樞紐建筑物的關(guān)系分水電站進(jìn)水口按照與樞紐建筑物的關(guān)系，通常分為整體布置進(jìn)水口和獨(dú)立布置進(jìn)水口。整體布置進(jìn)水口與樞紐工程主體建筑物組成整體結(jié)構(gòu)，其整體穩(wěn)定安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與所在的主體建筑物相同，因?yàn)橐坏┦?，不僅影響工程效益，而且還將造成下游危害。壩式水電站和河床式水電站的進(jìn)水口就屬于整體布置進(jìn)水口。獨(dú)立布置進(jìn)水口布置于樞紐工程主體建筑物之外，如岸式進(jìn)水口、塔式進(jìn)水口、堤防涵閘式進(jìn)水口等，其整體穩(wěn)定安全標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)地基條件分別按照SL285-2003水利水

30、電進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范（巖石地基）或SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（水質(zhì)地基）的有關(guān)規(guī)定選取。結(jié)論：由設(shè)計(jì)引水流量選擇進(jìn)水口為岸式無壓進(jìn)水口。3 樞紐布置首先根據(jù)樞紐的任務(wù)及要求確定樞紐建筑物的組成，然后根據(jù)地質(zhì)、地形等條件，擬定二到三個(gè)樞紐布置方案，并畫出草圖，通過定性分析確定較合理的樞紐方案。水利樞紐布置的任務(wù)是合理地確定樞紐中各組成建筑物之間的相互位置。S水利樞紐的主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，兼顧防洪。包括擋水壩段和泄洪閘段；擋水壩段在河的兩岸，中間設(shè)置泄洪閘。根據(jù)樞紐功能需要，工程具有擋水壩段、泄洪閘段等建筑物。樞紐布置主要應(yīng)考慮： 水閘段，擋水壩段的布置。3.1樞紐布置應(yīng)遵循以下原則1、壩址、壩

31、段及其他主要建筑物的形式選擇和樞紐布置要做到施工方便，工期短，造價(jià)低。2、樞紐布置應(yīng)當(dāng)滿足各個(gè)建筑物在布置上的要求，各建筑物之間能協(xié)調(diào)、無干擾地工作，保證其他任何工作條件下都能正常工作，滿足樞紐運(yùn)用管理的要求。3、在滿足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價(jià)和年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。4、樞紐中各建筑物緊湊，盡量將同一工種的建筑物布置在一起，以減少聯(lián)結(jié)建筑。5、盡可能使樞紐中的部分建筑早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益。6、樞紐的外觀應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，在可能條件下注意美觀。3.2各類建筑物樞紐布置的要求1、擋水壩攔截水流，形成水庫，將其布置在河岸的兩邊。通常布置成直線，這樣壩軸線較短，壩身體積小，對(duì)建筑物的受力狀態(tài)

32、有利，并便于與相鄰建筑物的聯(lián)結(jié)。2、泄洪閘泄洪閘起泄洪作用，前緣應(yīng)正對(duì)上游來水的河流主流方向，下游出口方向最好與主河槽水流方向一致。本樞紐中，泄洪閘的尺寸大概如下：本次設(shè)計(jì)為單孔門，閘門凈寬為3m。閘墩厚取1.2m。總閘段長為5.4m。將擋水壩段設(shè)在左右兩岸，中間段設(shè)置泄水閘。3.進(jìn)水口工程上常將開敞式進(jìn)水口布置在河道主流比較集中，河床穩(wěn)定，河岸堅(jiān)固的河段上，防止因主流左右擺動(dòng)影響取水，進(jìn)水口中心線與河道交角30°45°。從防沙考慮，將進(jìn)水口設(shè)在河道凹岸。這樣布置可以利用河灣處的橫向環(huán)流，使進(jìn)水口引進(jìn)表層較清的水，而底沙則由底流帶向突岸。在選擇進(jìn)水口時(shí)，還應(yīng)避開上游有淺灘、

33、急灘的地點(diǎn)，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀讛嚋喌咨澈托纬杀琛?.3樞紐總體布置將擋水壩段設(shè)在左右兩岸，中間段設(shè)置泄水閘。進(jìn)水口設(shè)在擋水壩旁河道凹岸，其后接沉沙池，其長度為75m，緊接沉砂池的是矩形無壓引水隧洞，其斷面尺寸為1.5×1.8m，總長850m，渠道末端接壓力前池，屬平水建筑物，長28m，最后由總長為3300m的壓力管道將水引入廠房發(fā)電。4 引水建筑物的設(shè)計(jì)4.1 進(jìn)水口的設(shè)計(jì)水電站進(jìn)水建筑物是水電站水流的進(jìn)口，由于進(jìn)口后連接的引水方式、水流流態(tài)和所處位置的不同，進(jìn)水口的基本型式也不同。進(jìn)水口型式可簡要?dú)w納如下1.按照水流條件分：（1）無壓進(jìn)水口無壓進(jìn)水口的主要特點(diǎn)是進(jìn)水口范圍內(nèi)的水流為無壓

34、流，進(jìn)水口后面一般連接無壓引水建筑物，故此進(jìn)水口亦稱為開敞式進(jìn)水口。無壓進(jìn)水口以引進(jìn)表層水為主，因而防沙、防污和防凍等問題均較突出。（2）淺孔式進(jìn)水口淺孔式進(jìn)水口是淹沒于水下不深的進(jìn)水口。進(jìn)水口充滿水流，沒有自由水面，屬有壓進(jìn)水口。但淺孔式進(jìn)水口因閘前水較淺，進(jìn)口底板接近河底，防沙等三防問題仍較突出。淺孔式進(jìn)水口常見于攔河閘式低水頭的引水樞紐，低壩河床式水電站的進(jìn)水口偶、壓力前池的進(jìn)水口等。（3）深孔式進(jìn)水口深孔式進(jìn)水口是高壩大水庫中的水電站進(jìn)水口?？卓谘蜎]深度大，底板距庫底遠(yuǎn)，三防問題不突出。2.按在水力樞紐中的位置分（1）河岸式進(jìn)水口河岸式進(jìn)水口位于水庫或河道的岸邊，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和進(jìn)口閘門裝

35、置的位置，又可分為隧洞式進(jìn)水口、壓力墻式進(jìn)水口和節(jié)制閘式進(jìn)水口等。前三種為有壓進(jìn)水口，后一種為無壓進(jìn)水口。（2）壩式進(jìn)水口當(dāng)水電站樞紐中的擋水建筑物是混凝土壩時(shí)，進(jìn)水口多設(shè)在壩上，稱壩式進(jìn)水口。綜合考慮本設(shè)計(jì)采用無壓進(jìn)水口，即開敞式進(jìn)水口。4.1.1進(jìn)水口設(shè)計(jì)基本要求進(jìn)水建筑物是水電站輸水系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，其位置和形式的選擇、尺寸的擬定與整個(gè)樞紐工程總體布置密切相關(guān)。具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足以下基本要求：1.要有良好的地質(zhì)、地形條件。2.要有足夠的進(jìn)水能力和順暢的進(jìn)水條件。3.水質(zhì)要符合要求。4.可控制流量。5.滿足水工建筑物的一般要求。4.1.2 進(jìn)水口的布置工程上常將開敞式進(jìn)水口布置在河道

36、主流比較集中，河床穩(wěn)定，河岸堅(jiān)固的河段上，防止因主流左右擺動(dòng)影響取水，進(jìn)水口中心線與河道交角30°45°。從防沙考慮，將進(jìn)水口設(shè)在河道凹岸。這樣布置可以利用河灣處的橫向環(huán)流，使進(jìn)水口引進(jìn)表層較清的水，而底沙則由底流帶向突岸。在選擇進(jìn)水口時(shí)，還應(yīng)避開上游有淺灘、急灘的地點(diǎn)，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀讛嚋喌咨澈托纬杀琛?.1.3 進(jìn)水口尺寸確定（1）進(jìn)水口底板頂面高程一般情況下，底板頂面高程可比閘前設(shè)計(jì)水深時(shí)的河床平均高程至少高出1.02.0m，視河道含沙量多少而定。Z =3220m 則閘底板高程=3220+3=3223m（2）進(jìn)水口孔口尺寸孔口凈寬 式中 Q- 設(shè)計(jì)引用流量 - 淹沒系數(shù)

37、 m - 流量系數(shù)。進(jìn)口邊緣為直角m=0.320.36,為圓角m=0.360.37。本設(shè)計(jì)進(jìn)口為直角，則m=0.35 H- 設(shè)計(jì)引進(jìn)流速的堰頂水頭進(jìn)水口下游水位 Q=1.92查QZ曲線得： Z=3220.66mZ=3224.03mH=3224.03-3223=1.03m下游超過堰頂?shù)母叨萮=3220.66-3223=-2.34m為自由出流，則=1。=0.9則 =1.31m 取B=1.5m根據(jù)閘門設(shè)計(jì)規(guī)范中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選單孔凈寬B=1.5m，為單孔閘門，邊墩0.5m。閘孔總寬度為：L=1.5+0.5+0.5=2.5m4.1.4閘底板設(shè)計(jì)閘底板順?biāo)鞣较蜷L度，據(jù)閘基土為沙礫石地基，A可

38、?。?.52.5）A取2.0， 綜合考濾取上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力等要求，確定閘底板長2.5m。閘底板厚度為：， 取t=0.3m4.1.5 校核泄洪能力根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計(jì)算的收縮系數(shù),查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（規(guī)范表2-2），結(jié)果如下所示： b0/bs =1.5/(1.5+2)=0.43 得=1所以與假定接近，根據(jù)選定的孔口尺寸與上、下游水位計(jì)算得Q=2.09設(shè)計(jì)情況和校核情況均未超過規(guī)定的5%的要求，說明孔口尺寸符合設(shè)計(jì)要求。故L=2.5米即為所求。 4.2沉沙池的設(shè)計(jì)沉沙池設(shè)計(jì)的基本原理是，加大沉沙池的過水?dāng)嗝?，減少水流的流速及其挾沙能力，使有害的泥沙沉淀在沉沙池內(nèi)，而將清水引入水道。設(shè)計(jì)沉沙

39、首先要決定其過水?dāng)嗝婕伴L度，過水?dāng)嗝嫒Q于池中水流的平均流速，平均流速一般為0.250.7m/s，視有害泥沙的粒徑而定。沉沙池長度不足，則有害泥沙尚未下沉到池底已流出沉沙池，達(dá)不到沉沙的效果；沉沙池過長，則造成浪費(fèi)。4.2.1沉沙池的類型水電站沉沙池常用的平面布置形狀有直線型或稱矩形、曲線形和沉沙條渠等三種。本設(shè)計(jì)采用矩形沉沙池。4.2.2沉沙池尺寸擬定1.沉沙池結(jié)構(gòu)布置及尺寸定期沖沙的沉沙池由進(jìn)口段、沉淀室、出口段、沖沙廊道（或沖沙閘）以及節(jié)制閘等部分組成。為使沉沙池進(jìn)水口和出水口水流平順、流速分布均勻，一般在沉沙池的進(jìn)水口和出水口用漸變段與上下游渠道連接，使水流沿平面及深度上均能均勻擴(kuò)散和

40、收縮。漸變段在平面上擴(kuò)散角<20°(常用10°20°)。進(jìn)口段的長度一般取1530m；出口段的長度一般取1020m。本設(shè)計(jì)取為15°，進(jìn)口段長度為20m，出口段長度為15m。沉沙池內(nèi)水流平均流速應(yīng)小于0.25m/s。沉淀室數(shù)目一般為23個(gè)，其橫斷面多為矩形，寬度不超過工作長度的35%。水電站用的沉沙池的工作深度一般為45m，沉沙池的底坡為正坡，坡度為0.020.005，本設(shè)計(jì)取0.001，沖沙廊道進(jìn)口設(shè)在沉沙池末端。單室沉沙池的岸墻可用片石或混凝土板砌護(hù)成斜坡；亦可采用砌石、混凝土和鋼筋混凝土的混合結(jié)構(gòu)。沉淀室應(yīng)分段設(shè)伸縮沉陷縫，砌石和混凝土結(jié)構(gòu)的

41、縫距一般取10cm左右，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般取1020cm，縫內(nèi)加設(shè)止水防漏。沉沙池池身的尺寸（1）泥沙的沉降速度。設(shè)計(jì)沉沙池前必須了解泥沙實(shí)際沉降速度，應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)驗(yàn)值取定，本設(shè)計(jì)泥沙沉降速度為0.02m/s。（2）沉沙池長度。沉沙池中的泥沙一方面在水平流速作用下向前流動(dòng)，同時(shí)在重力作用下向下沉降。沉沙池長度可按下式估算，即 式中 L - 沉沙池的長度，m - 系數(shù)，一般取1.21.5；連續(xù)沖沙的取小值，定期取大值；本計(jì)采用連續(xù)沖沙， =1.2 H- 沉沙池內(nèi)的工作水深m,H= H-h；H為沉沙池的設(shè)計(jì)水深，一般取56m；h為沖沙前的設(shè)計(jì)淤積高度，一般取池首部設(shè)計(jì)水深的25%30%，在連續(xù)沖沙

42、的沉沙池中不計(jì)此值；本設(shè)計(jì)H=5m v- 沉沙池水流的平均流速，m/s,視設(shè)計(jì)泥沙粒徑的大小而定，當(dāng)粒徑小于0.25mm時(shí)，可取0.2m/s；當(dāng)粒徑小于0.4mm時(shí)，取0.250.5m/s；本設(shè)計(jì)取0.25m/s w - 泥沙的沉降速度，m/s。 則 =H =1.2×5×0.250.02 = 75m (3) 沉沙池寬度。橫斷面為矩形的沉沙池，工作寬度可按下式計(jì)算，即: 式中B - 沉沙池的總工作寬度，m； Q - 沉沙池內(nèi)的流量， v- 沉沙池水流的平均流速，m/s H - 沉沙池的計(jì)算深度，即池首部的工作深度，m，一般為設(shè)計(jì)水深H的70%80%。 則 B = = 

43、5;5×70% =26.88 m 取B =27 m（4）沉沙池的深度?？砂聪率接?jì)算，即 式中 H - 沉沙池的設(shè)計(jì)水深，m； Z - 沉沙池上游與排沙溝下游的水位差，m； q - 沉沙池的單寬沖沙流量，； v- 沉沙池的沖沙流速，m/s； L - 沉沙池長度，m； i - 沉沙池的底坡坡度。 則 = 4.46+ 0.070.25-0.001×75 = 4.7m 取H=5m （5）沖沙廊道斷面尺寸。廊道斷面通常用矩形，進(jìn)口為喇叭形。為便于檢修，廊道的截面高度最好不小于1.5m，沖沙廊道口應(yīng)設(shè)閘門，并有可靠的止水。對(duì)于礫石河段，應(yīng)保證廊道最小流速為3m/s，廊道的轉(zhuǎn)彎半徑一般為

44、其寬度的1015倍。4.3引水隧洞的設(shè)計(jì)該電站采用無壓引水隧洞，為非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道。水電站引水渠道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是選擇渠線，確定渠道的斷面尺寸及縱坡。渠道不僅要滿足輸送最大引用流量以及防沖、防淤、防草等技術(shù)要求，而且還應(yīng)符合動(dòng)能經(jīng)濟(jì)的原則。4.3.1渠線的選擇 隧洞工程的選線一般要考慮以下因素：1.地形、地質(zhì)條件 該段地形為三更左岸斜坡，地面坡度3545°，所經(jīng)地貌單元主要為溝谷內(nèi)側(cè)山坡坡腳、河漫灘。沿線基巖出露在兩岸岸坡較高處，主要為二迭系下統(tǒng)第3段(P13)淺灰灰色含泥砂質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r夾蝕變玄武巖、炭硅質(zhì)板巖，和第4段(P14)中厚層結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾炭質(zhì)板巖。線路地基

45、主要為崩坡積為塊碎石夾粉質(zhì)壤土及洪沖積中粗砂礫(卵)石夾孤塊石、漂石。線路經(jīng)過地段地形較為完整，植被茂盛，無大的沖溝切割，但局部地段存在岸坡巖土體的淺部滑移和垮塌現(xiàn)象。2. 其他地質(zhì)因素 線路區(qū)的地下水為第四系松散堆積物孔隙水，受大氣降水補(bǔ)給，向河床排泄。沿線地下水埋藏較淺，對(duì)普通混凝土無腐蝕性。 綜上考慮，該引水隧洞與前池基本沿3223m等高線布置，全長850m。4.3.2無壓引水隧洞斷面尺寸及縱坡的確定該引水隧洞斷面采用矩形，其斷面寬b按下式計(jì)算即： 式中 n - 糙率。鋼筋混凝土襯砌，n=0.015 Q - 設(shè)計(jì)流量 i - 底坡坡降。i=0.001則 b=1.11m 為便于施工隧洞的橫

46、斷面尺寸至少寬為1.5m，高為1.8m，由于該隧洞引水流量較小，則確定其斷面尺寸為1.5×1.8m。在無通航要求的情況下，無壓隧洞的縱坡一般為i=1/10001/2000。該引水隧洞取縱坡為i=1/1000。4.3.3引水隧洞水力計(jì)算（1）判別水面曲線類型 求均勻流水深hk=60.721=3.24查水力學(xué)附錄A 由 =3.24 m=0 查得=0.75則 h=0.75×1.5=1.125m 取h=1.13m 求臨界水深hh=0.55m h> h，則底坡為緩坡。（2）水面線計(jì)算表4-1 假設(shè)法求渠末水深水深h (m)底寬b (m)過水 面積 A（m）濕周 （m）水力半徑R

47、(m)糙率n 謝才系數(shù) C底坡比降 i流速v ()流量Q ()0.551.50.8252.60.3170.01555.050.0010.980.811.01.51.53.50.430.01557.920.0011.21.81.051.51.5753.60.4380.01558.090.0011.221.911.081.51.623.660.4430.01558.210.0011.231.98由內(nèi)插法得：Q=1.92時(shí)，h=1.07m v = 1.2則渠末水深為1.07m.以h=1.07m作為控制斷面，假設(shè)一系列上游斷面水深h，應(yīng)用式s=逐段向上游推算，即可求得各相應(yīng)流段的長度s，然后再根據(jù)已知

48、的渠道長度L=850m，求上游渠首的水深h。具體計(jì)算如下：已知第流段斷面1和2的水深分別為h=1.068m，h=1.07m，求流段長度s。計(jì)算時(shí)取，步驟如下： 計(jì)算斷面1和2的斷面單位能量和。已知水深h=1.068m，則 A= bh =1.5×1.068 = 1.602m v= =1.2m/s =0.073m =h+=1.141m同樣可算得h=1.07m時(shí)，A=1.062m,v=1.2m/s, =1.143 m。 計(jì)算平均水力坡度。 =（）=1.2 m/s斷面1的水力要素： = b+2h=3.636 m R=0.441 m C=58.15 同樣可算得 =3.64 m R=0.441

49、m C=58.16 m所以 = 0.441 m = 58.155 則 = 9.65×10第流段長度為 s= 57.97 m以第流段長度s=57.97m處的水深h=1.068m作為第流段的控制斷面水深，再假設(shè)h=1.065m,重復(fù)上述的計(jì)算過程，可求得第二流段的長度s，如此逐段計(jì)算，即可求得各相應(yīng)流段的長度及累加長度。計(jì)算列表見（4-2）。表4-2 分段求和法計(jì)算無壓引水隧洞水面曲線HARCVEsEss1.0701.6053.6400.44158.161.201.1431.0681.6023.6360.44158.151.201.1410.0021.2000.441058.1559.6

50、557.971.0651.5983.6300.44058.151.201.1380.0031.2000.440558.1509.6790.9148.871.0601.5903.6200.43958.121.211.1350.0031.2000.439558.1409.6997.7246.571.0581.5873.6160.43958.121.211.1330.0021.2100.439058.1209.87157.48404.051.0551.5833.6100.43958.111.211.1300.0031.2100.439058.1159.87240644.051.0501.5753.6

51、000.43858.091.221.1260.0041.2150.438558.1009.971492.52136.55根據(jù)表（4-2）中的h及，按一定的縱橫比例繪出渠道的水面曲線。再用內(nèi)插法求得L=850m處的渠首水深h=1.054m。4.4無壓隧洞設(shè)計(jì)荷載及襯砌計(jì)算4.4.1無壓隧洞設(shè)計(jì)荷載計(jì)算（1.50×1.80）無壓引水隧洞穿過較為完整堅(jiān)硬的巖層時(shí)，其頂拱中心角一般不大，拱圈較平，巖石對(duì)拱圈下部的彈性抗力作用很小，可以不必考慮。本設(shè)計(jì)中圍巖為較為完整的砂巖，不考慮巖石彈性抗力。其荷載組合為：垂直山巖壓力+側(cè)向水平山巖壓力+襯砌自重。（1）基本數(shù)據(jù)巖石容重=24kN/,開挖寬度B=1.50m，開挖高度H=1.80m。（2）計(jì)算按SDB4-84水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算：垂直山巖壓力強(qiáng)度q=（0.10.2）B=0.1×24×1.50=3.6kN/m3按普氏公式計(jì)算查隧洞中表3-2，選用巖石堅(jiān)硬系數(shù)f=6。，內(nèi)摩擦角=75º，巖=24kN/m³按公式計(jì)算：塌落拱高度h=（B+2Htg（45-/2）/（2f）=（1.5+2×1.8tg（45-75/2）(2×6)=0.2186m曲線形洞頂均勻分布的垂直山巖壓力強(qiáng)度q=0.7h=0.7×24&#