初溪水利、樞紐工程位于增江下游施工組織設計

1綜合說明概述初溪水利、樞紐工程位于增江下游，其壩址在增城市三江鎮(zhèn)初溪村以下1km處的增江新開河段內，壩址距增城市中心8km,下游至增江出口約14km。增江是東江的一級支流，發(fā)源于廣東省新豐縣的七星嶺，流經(jīng)從化、龍門、增城，在壩址下游約1妹m處流入東江。增江流域集雨面積為31560km2,干流河道長為203km,河道平均坡降為0.74%。,沿河有派潭河、二龍河等主要支流匯入。工程壩址以上集水面積2978km2,占整個流域集水面積的94.2%,河長189km,增城市河段平均坡降為0.17%。。壩址上游已建有大中小型水庫111宗，計有：大型天堂山水庫1宗，中型白沙河、梅州、七星墩、百花林4宗，?。ㄒ唬┬退畮?8宗，?。ǘ┬退畮?8宗，總庫容5.03億m3,興利庫容3.36億控制集雨面積926.52km2,占初溪壩址以上集雨面積的31.11%2工程建設的必要性初溪水利樞紐工程是經(jīng)審定的增江流域規(guī)劃方案中的增城梯級，是分期實施開發(fā)增江水資源的?個重要項目，是促進增城市城區(qū)開發(fā)和開發(fā)區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的基礎工程，也是省級農(nóng)村能源綜合建設試點所選定的項目。增城市是一個以盛產(chǎn)荔枝而聞名中外的歷史名城，改革開放以來，社會經(jīng)濟發(fā)展很快，城區(qū)建設日新月異，人民生活水平逐年提高，群眾對居住環(huán)境的要求越來越高，而作為貫穿于市中心的增江，卻受到河槽下切的影響而水位下降，使大片河灘荒地裸露，水環(huán)境容量大大減少，嚴重影響增城市區(qū)的生態(tài)環(huán)境和投資環(huán)境，為了加快城區(qū)建設開發(fā)步伐，以達到擴大內需，拉動增城市經(jīng)濟發(fā)展的目的，非常迫切也很有必要興建初溪水利樞紐工程，壅高增江水位，形成人工湖泊，美化市區(qū)環(huán)境。3綜合利用要求本梯級工程的開發(fā)目標是以城建、發(fā)電為主，結合城市供水、航運、灌溉、交通等綜合利用的水利樞紐工程。2水文流域概況初溪水利、樞紐工程位于增江下游，其壩址在增城市三江鎮(zhèn)初溪村以下1km處的增江新開河段內，壩址距增城市中心8km,下游至增江出口約14km。壩址右岸，距離增灘公路1km,往南距在建的增城新火車站7km；壩址左岸，北可沿增博圍堤頂經(jīng)廣汕公路到荔城，南可經(jīng)塘口村通荔三公路。壩址處交通、通信、供電等條件均較優(yōu)越。增江是東江的一級支流，發(fā)源于廣東省新豐縣的七星嶺，流經(jīng)從化、龍門、增城，在壩址下游約1妹m處流入東江。增江流域集雨面積為31560km2,干流河道長為203km,河道平均坡降為0.74%。,沿河有派潭河、二龍河等主要支流匯入。增江干流自東北向西南流，河寬約100、300m,沒有明顯的上、中、下游之分，水流比降變化也不大，河水常年清澈，只在洪水期較渾濁，懸移質含沙量不大，約0.lOkg/m'。沿河兩岸為廣東省農(nóng)業(yè)較發(fā)達地區(qū)，工業(yè)比重不大，人口較多且集中，有可成片開發(fā)的灘地。工程壩址以上集水面積2978km2,占整個流域集水面積的94.2%,河長189km,增城市河段平均坡降為0.17%。。壩址上游已建有大中小型水庫111宗，計有：大型天堂山水庫1宗，中型白沙河、梅州、七星墩、百花林4宗，?。ㄒ唬┬退畮?8宗，?。ǘ┬退畮?8宗，總庫容5.03億m3,興利庫容3.36億n^,控制集雨面積926.52km2,占初溪壩址以上集雨面積的31.11%（不計149宗小山塘）。2氣象增江流域屬亞熱帶氣候，受東南亞季風影響很大，且處于低緯度地區(qū)，太陽輻射，日照時數(shù)多，平均氣溫高；氣候炎熱多雨，夏季綿長。工程所在地的氣象站為荔城站（增城站）。荔城站于1958年12月設站至今，觀測的主要項目有氣溫、蒸發(fā)、降雨、濕度、風向風力等。工程所在地的主要氣象特性為：氣溫：多年平均氣溫為21.6℃,平均最高氣溫為28.5C,平均最低氣溫為12.1℃o極端最高溫為38.2℃,極端最低溫度為-4.5℃。夏季4~9月均氣溫為27C。降雨：本流域屬丘陵地區(qū)，年平均降雨量為1820mm,但年內分配不均，4?6月多季風雨，占全年降雨量的46.7%,7、9月多臺風雨，占全年雨量的36.27%,其余10~3月降雨量只占全年的17.03%。據(jù)中游南昆站實測，最大24h降雨量為480mm□蒸發(fā)：多年平均水面蒸發(fā)量在1140?2800mm之間，據(jù)增城站實測蒸發(fā)量資料統(tǒng)計，多年平均蒸發(fā)量為1232mm。濕度：流域內水汽充沛，濕度較大，平均相對濕度達84%,極端最大相對濕度99%。風向風力：夏季多吹東南風和偏南風，冬季多吹北風和偏北風。多年平均風速2.5m/s,實測最大風速15m/so3水文基本資料增江流域主要的水文、水位測站有：新家埔、麒麟咀、香溪、龍門和渡頭站,以上五站均為國家級水文站，由省水文局管理。麒麟咀水文站離初溪壩址較近，位于壩址上游17km,于1954年4月設站至今已有45年的實測水文資料，并經(jīng)過歷年整編，精度可靠，可作為本工程設計的主要根據(jù)。在初溪壩址下游L7km處設置有工程專用水位站??大江水位站，該站觀測時間較短，僅有1992.C1993.12的水位資料，但資料質量較好，精度較可靠，且離壩址較近，可用于工程設計。初溪水利樞紐工程上、下游主要水文測站情況如下表2-1o站名站別集水面積(km2)資料系列測驗項目新家埔水位站31131951.6?至今水位麒麟咀水文站28661954.4?至今水位、流量、降水量、蒸發(fā)量香溪水位站14611960.1?至今水位、降水量龍門水位站7771956.5?至今水位、降水量渡頭水文站4721958.7?至今水位、流量、降水量大江專用水位站1992.T1993.12水位表2-1壩址上、下游水文站情況一覽表2.4徑流2.4.1徑流系列及代表性分析麒麟咀站1955年4月起有較完整的徑流資料，故該站的徑流系列采用1955年4月?1997年3月共42年。天堂山水庫位于初溪壩址和麒麟咀站的上游，控制面積461km2,總庫容2.41億m?,于1992年8月開始下閘蓄水，同年10月并網(wǎng)發(fā)電，該水庫的運用對麒麟咀站的徑流會產(chǎn)生一些影響，可研階段曾根據(jù)天堂山水庫的水文資料，對年、月徑流進行了還原計算，并進行了統(tǒng)計分析，成果如表2-2。表2-2麒麟咀站實測和還原年徑流統(tǒng)計成果對比表 單位：m3/s統(tǒng)計系列n年平均枯水期平均汛期平均實測還原實測還原實測還原1993.4^1997.34127.3127.756.450.7198.1204.7可研階段認為，天堂山水庫1992年8月下閘蓄水以來，對增江的枯水流量起到了一定的調節(jié)作用，建庫以后麒麟咀站的實測枯水期平均流量比天然情況(還原后)增加5.7m3/s,相對增加11.2%,但由于天堂山水庫為年調節(jié)水庫，因此對年徑流總量影響不大，1993年4月?1997年3月四年的實測和還原后的年平均徑流量分別為127.3m3/s和127.7m3/s兩者基本一致，因此在年徑流頻率計算時可采用實測系列進行分析計算。年徑流實測系列見附表2-2o從年徑流實測系列可見，本次設計采用的徑流系列流量小于100m3/s的枯水年份有13年，其中包含特枯年份1963.4?1964.3(Q=40.6m3/s),流量大于150m3/s的豐水年份有9年，約占徑流系列的21.4%,且徑流系列已達42年，豐、平、枯各種典型的代表年俱全，具有較好的代表性。2.4.2徑流計算初溪壩址位于麒麟咀水文站下游約17km,集雨面積2978km2,比麒麟咀站的集雨面積僅大3.76%,且區(qū)間無大的支流加入，因此本工程的年徑流分析計算主要對設計依據(jù)站(麒麟咀站)而進行，壩址的年、月徑流由麒麟咀站用面積比直接搬家而得。年徑流系列采用麒麟咀站1955年4?1997年3月的實測徑流系列。統(tǒng)計參數(shù)采用矩法公式計算，頻率曲線采用PTII型。經(jīng)復核后，麒麟咀參數(shù)站年徑流頻率計算成果如表2-3o麒麟咀站年徑流設計成果表2-3 單位m'/s系列n均值CvCs/CvQp(%)10509097實測系列42120.80.302169117.277.362.3根據(jù)上表2-2的年徑流頻率計算結果，豐、平、枯三種典型的代表年以年水量接近P=10%、P=50%、P=90%的設計值為原則，考慮到天堂山水庫運行的實際情況，代表年盡量在天堂山水庫投入運行后的年份中選取，經(jīng)比較分析后，選用1993年4月?1994年3月(Q=167.6m3/s),1995年4月?1996年3月(Q=107m3/s),1958年4月?1959年3月(Q=80.3m3/s)為豐、平、枯的代表年；其中1993年4月?1994年3月和1995年4月?1996年3月為天堂山水庫投入運行后的年份，較能代表實際情況；P=90%的枯水代表年在天堂山水庫投入運行后的年份中找不到年水量較為接近的代表年，故在天堂山水庫投入運行以前的年份中選取，枯水期流量與實際情況相比稍為偏小，可對電能計算成果略留余地。2.4.3壩址徑流設計據(jù)前述，初溪壩址的徑流由麒麟咀站用面積搬家指數(shù)k=2978/2866=l.039求得，壩址的年徑流設計成果如表2-4。表2-4 初溪壩址年徑流設計成果 單位：m3/s系列n均值CvCs/CvQp(%)10509099實測系列42120.80.302.5167.49116.6979.7358.472.5洪水2.5.1暴雨特性增江流域特性地形屬增江流域地形屬丘陵盆地及中、低山地形，且臨近南海,五、六月份受熱帶海洋氣團的影響，使流域內常處于潮濕不穩(wěn)定的狀態(tài)，易于形成強度大、歷時較長的降雨，4、6月為前汛期，主要是鋒面雨；7?9月為后汛期，多為臺風雨，實測最大24h降雨量376mm。2.5.2洪水特性增江流域洪水主要由暴雨形成，洪水特點是水情復雜，遭遇多種，流量變率大，增江上游河床陡峻，又常為暴雨中心，暴雨下降后迅速匯集，中游河槽淤淺,容量少，形成洪水暴漲暴落；由鋒面雨造成的洪水峰型較肥碩，漲水緩慢。由臺風雨造成的洪水峰型尖瘦，變率大。年最大洪水一般發(fā)生在4~9月，一次洪水過程一般為3、5天。據(jù)麒麟咀站19551997年實測洪水的資料統(tǒng)計，年最大洪峰流量發(fā)生在五、六月份的次數(shù)有31次，占7.1%。實測最大洪水發(fā)生在1959年6月，麒麟咀實測洪峰流量4180m3/s,重現(xiàn)期相當于50年一遇。麒麟咀站實測洪峰流量系列見附表2-5。

年份洪峰流量年份洪峰流量19551810197617901956114019771140195723401978641195899519791960195941801980216019601900198119301961121019821350196217701983173019636081984220019641560198511701965110019861640196635201987253019671280198811001968362019891250196919001990663197012601991371197114301992161019721320199317801973186019941100197432101995146019752180199680019971570麒麟咀站洪峰流量系列單位：m3/s附表2-52.5.3附表2-5麒麟咀站的設計洪水可研階段采用實測洪峰流量系列，考慮到上游天堂山水庫已于1993年投入運行，為了使系列較為一致，本階段采用系列1955T997年進行對比分析，計算結果見（表2-6）表明。表2-6麒麟咀、初溪壩址設計洪峰流量成果表站名nQCvCs/Cv0.20.330.51251020麒麟咀421677.60.484.05821.35401.95099.94546.34009.53288.12734.52180.9壩址17430.4846148.35612.65298.84723.64165.93416.32841.12266.02.5.4施工洪水根據(jù)施工安排，施工導流標準為5年一遇（P=2%）,施工分期為10?3月和9?4月，根據(jù)麒麟咀站實測洪水資料進行分期洪水頻率計算，計算得洪峰流量（P=2%）分別為391m3/s和1030m3/s,用面積比的0.5次方搬至壩址得到本工程的施工洪水洪峰流量Q,“=398m3/s（10?3月）和Q?=1050m3/s（9?4月）。2.6泥砂增江流域上游森林覆蓋率較高，地面植被基本良好，水土流失不嚴重，中、下游人為破壞不大，懸移質含沙量不會高。壩址附近僅麒麟咀站有1954、1955、1956、1966、1967、1968等六年的泥沙資料，據(jù)統(tǒng)計，多年平均含沙量0.101kg/n）3,多年平均輸沙量43.3萬t/年，約3.33萬Bp/年。2.7設計斷面水位?流量關系曲線本樞紐工程沒有實測的水位流量資料，主要依據(jù)新測河道斷面資料和麒麟咀、新家埔站的實測水文資料用水力學方法進行修正，高水部分參考《增城市防汛手冊》所確定的防汛水位定線。壩址缺乏實測資料，大江水位站的實測點少，資料代表不足，對H'Q的定線和精度要求仍有一定困難，因此，建議在可能的條件下對壩址實施水位、流量測量，以驗證和提高壩址水位流量關系曲線的精度。3地址概況.地質概況初溪水利樞紐工程地處小丘陵平原地區(qū)，鉆探成果表明整個新開河段的土質比較清楚，壩址附近的土質大部分為第四紀花崗巖風化土。其自上而下分別為素填土、粉質粘土。中粗砂礫石層，基巖，壩址內未發(fā)現(xiàn)軟土夾層等不利地質現(xiàn)象,但砂礫層具強滲透性，屬不良地質條件。巖層較完整，未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的斷層及破碎帶。壩址場地內分布著兩種類型地下水即第四紀及全風化中的空隙稅合計嚴重的裂隙潛水。根據(jù)《廣東省地震烈度區(qū)劃圖》本場區(qū)地震屬6度區(qū)。天然建材，工程所需的砂料分別從壩址上、下游河道內開采，儲量滿足要求。土料從壩址右岸附近開采，石料分別從作案324國道附近的采石場以及壩址右岸下游增灘公路附近的石料場開采或購買，可以滿足本工程所需。根據(jù)地質報告，地基允許承載力為190KN/M）.地形資料（略）.地震本工程所在地區(qū)的地震基本烈度為6度，采用設計烈度亦6度，根據(jù)《水工建筑物抗震設計規(guī)范SL203-P7））本工程各項建筑不進行抗震計算，僅適當采取結構及工程措施。4工程任務和規(guī)模4.1工程建設的必要性初溪水利樞紐工程是經(jīng)審定的增江流域規(guī)劃方案中的增城梯級，是分期實施開發(fā)增江水資源的一個重要項目，是促進增城市城區(qū)開發(fā)和開發(fā)區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的基礎工程，也是省級農(nóng)村能源綜合建設試點所選定的項目。增城市是一個以盛產(chǎn)荔枝而聞名中外的歷史名城，改革開放以來，社會經(jīng)濟發(fā)展很快，城區(qū)建設日新月異，人民生活水平逐年提高，群眾對居住環(huán)境的要求越來越高，而作為貫穿于市中心的增江，卻受到河槽下切的影響而水位下降，使大片河灘荒地裸露，水環(huán)境容量大大減少，嚴重影響增城市區(qū)的生態(tài)環(huán)境和投資環(huán)境，為了加快城區(qū)建設開發(fā)步伐，以達到擴大內需，拉動增城市經(jīng)濟發(fā)展的目的，非常迫切也很有必要興建初溪水利樞紐工程，壅高增江水位，形成人工湖泊，美化市區(qū)環(huán)境。4.2綜合利用要求本梯級工程的開發(fā)目標是以城建、發(fā)電為主，結合城市供水、航運、灌溉、交通等綜合利用的水利樞紐工程。4.2.1城市景觀與生態(tài)環(huán)境初溪水利樞紐工程是增城市建設的一個重要組成部分，位于增城市區(qū)中心下游約8km,由于攔河閘壩的建成，使初溪至小樓的增江河段水位升高3~6m,形成長22km,平均寬200mm的人工湖泊，使干枯的城區(qū)河段保持-池清水，青山樓宇與綠水相輝映，景色怡人，這就大大美化增城的城區(qū)景觀與生態(tài)環(huán)境，使一江兩岸的土地升值，形成以增江河為中心的房地產(chǎn)地產(chǎn)開發(fā)熱潮，促使城區(qū)的建設速度和社會經(jīng)濟的發(fā)展。4.2.2發(fā)電通過攔河建壩，使原來1.0m左右的水位提高至6.5m在壩的上下游形成水頭了落差，可進行水力資源開發(fā)。根據(jù)水能計算結果，裝機容量6000kw,保證率P=90%時出力925kw,多年平均年發(fā)電量2888萬kw.h。4.2.3供水增江河段由于近年來河床挖砂而使水位下降，原砂糖水閘漸漸不能進水，縣江因為失去進水而逐年淤積，致使增博圍內的三江鎮(zhèn)、沙莊街及石灘鎮(zhèn)部分村莊的農(nóng)田及居民缺水。通過興建引水工程，可解決解決圍內5.8萬畝耕地和4萬多人的用水問題。2.4航運由于攔河閘壩壅高水位，使增江的初溪至小樓22km航道得到徹底的改善，提高通航能力。壩址以上由原來豐水期只能通航50t船只，提高到全年能通航300t船只，躍升為V級航道。4.2.5交通攔河壩上結合架設公路橋，使增江兩岸的鄭田與塘口溝通，并使增灘路與荔三路的中段增加了橫向通道，改善了這一地區(qū)交通條件。4.3正常蓄水位確定4.3.1梯級銜接要求據(jù)《廣東省增江流域規(guī)劃復查報告》（廣州市水電局，1987年7月），正果?級閘前水位建議為14.0m,增城一級（初溪）閘前水位建議為7.0m,正果水電站工程為使上游龍門縣白廟電站尾水不受回水影響，實施閘前水位為13.0m,最低尾水位為7.25m?？紤]到初溪樞紐回水的影響，初溪閘前水位宜控制在7.0m以下，可研階段從發(fā)電興利、灌溉供水及美化城區(qū)環(huán)境等綜合考慮，曾擬6.0m,6.5m,7.0m三個閘前水位方案比較，以滿足梯級銜接要求。4.3.2正常蓄水位的選擇據(jù)可行性階段的資料分析，正常蓄水位從6.5m增至7.0m時，淹沒面積將大大增加，超過1200畝，淹沒投資相應也大大增加，同時將增大對各圍排水的影響,特別是影響到荔城鎮(zhèn)的城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)。牽涉面廣，增加了處理的難度，因而從定性上排除了正常蓄水位7.0m的方案，僅從6.0m與6.5m兩個方案進行比較。正常蓄水位技經(jīng)指標比較見表4-1o項目方案備注6.0m6.5m年平均發(fā)電量（萬kw?h）27272888均按6000kw裝機計算，投資為方案比較階段數(shù)，樞紐工程僅指攔河閘壩年發(fā)電量增值（萬kw?h）161淹沒面積（畝）79498052淹沒面積增值（畝）103樞紐工程投資（萬元）25842716工程總投資（萬元）49625224投資增值（萬元）262增值單位電度投資（元/kw?h）1.627表4-1正常蓄水位技經(jīng)指標比較表從上表可以看出，當閘前水位增加到6.5m,雖然淹沒面積增加到103畝，樞紐工程增加工程投資132萬元工程總投資增加262萬元，增值單位電度投資為1.627元/kw.h,小于工程電站部分單位電度投資1.809元/kw.h,遠小于廣東省在建小水電單位電度投資，從經(jīng)濟上看是合理的。另外,若按上網(wǎng)電價0.4525元/KW.H.計算，年增加發(fā)電效益達到72.85萬元，靜態(tài)投資回收期只有3.6年，經(jīng)濟指標相當優(yōu)越。因此，綜合水庫淹沒，主體工程投資及各種及各種經(jīng)濟指標后選用正常蓄水位6.5m是合理的。增城市城區(qū)街道及建筑ud地面高程一般為5m之間，荔城站多年平均最高洪水位為9.20m汛期警戒水位7.2m,初溪水利樞紐正常蓄水位為6.50m,推算至荔城站的回水約為6.5m回水位與增城市區(qū)的最低點面高程相差約3.5m左右，遠低于城區(qū)街道及建筑物的最低地面高程10.00m。據(jù)調查，目前城區(qū)排水支渠渠底高程（出口處）多數(shù)超過6.50m。河屋、夏街、雁塔三個電排站的起排水位7.00m,當初溪水利樞紐回水位為6.5m,時，對城區(qū)排水的自排能力基本上沒有影響。綜上所述，初溪水利樞紐工程正常蓄水位為6.0m和6.5m其技術上都是可行的，但6.50m方案經(jīng)濟指標較好，故選定6.50m為本工程的正常蓄水位是合理的。4.4機組容量及運行機型的選擇4.1電站的特點及運行方式方式的確定初溪水電站是增江下游的末端梯級，是一低水頭徑流式電站，靠閘壩壅高水位形成水頭發(fā)電，電站的水頭變化范圍為4.5m-6.5m,電站最突出的特點是水頭低,流量大。初溪電站的運行方式，對裝機容量規(guī)模有一定的影響，若調峰運行規(guī)模可能大些，但調峰運行會損失一部分水頭，相應發(fā)電量亦會減少，從而影響發(fā)電效益。從電站的實際情況來看，電站的工作位置，宜在基荷或必要時在腰荷運行，不參于電網(wǎng)調峰，盡量避免由于調峰運行所造成的電量減少。本工程以城建、發(fā)電為主，兼顧船運，結合交通的綜合利用工程。水庫不具長時間調節(jié)性能，但上游天堂山水庫、正果等梯級，按理可對下游梯級做有水力聯(lián)系的補償調節(jié)，但目前無法做到，所以僅根據(jù)機組運行特性和來水條件，確定電站的運行方式。當上游來水流量小于250m3/s,利用攔河閘閘門開度控制，泄放超過機組可以利用以外的流量，使電站保證正常蓄水位6.5m運行。當上游來水流量大于250m3/s,攔河閘閘門全開泄洪，停止發(fā)電，直到來水流量減少至250m3/s以下，再用閘門控制來保證正常蓄水位發(fā)電。電站日調節(jié)運行時，水庫水位宜控制在5.72m以上，以免電站水頭減少而損失電量，調節(jié)后要及時回蓄準備下次或第二天調節(jié)。根據(jù)壩址日平均流量統(tǒng)計，保證率P=90%時，流量為22m3/s,P=80%,流量為34mVs,而本電站單機流量為49.3m3/s,故當枯水流量較少時，每天可集中一臺機發(fā)電10?16h。本樞紐不設專用的入庫水文站，閘壩泄洪和電站發(fā)電調度所需的流量資料采用麒麟咀水文站的資料。洪水調度過程如表4-2O天然流量（m3/s）庫水位（m）發(fā)電流量（m3/s）閘控泄量（m3/s）Q來W147.96.5Q來0147.9〈Q?W2506.5147.9Q來一147.9Q來〉250恢復天然水位0Q來Q柬<250回蓄至6.5147.9Q來一147.9初溪樞紐洪水流量調度過程表表4-24.4.2電力電量發(fā)展要求據(jù)《增城地區(qū)“九五”電力發(fā)展規(guī)劃及2010年遠景展望》（增城市電力局），預測2005年、2010年最大負荷分別為55.33萬kw和88.67萬kw,電量要求分別為28.78億kw.h和51.43億1^/，而全市現(xiàn)有自發(fā)電裝機容量6.4萬kw,年自發(fā)電量9540萬kw.h,“九五”期間預計水火電裝機容量為18.99萬kw。因此無論近期、遠期電力電量缺口都很大，需要省大電網(wǎng)調配供給才能滿足增城市的電力電量要求，但并非增城市電網(wǎng)的需求就是初溪水電站經(jīng)濟合理的裝機容量，因此,本電站的裝機容量可根據(jù)自己的特點即實際情況擬定裝機規(guī)模。4.4.3裝機容量的選擇根據(jù)本次徑流設計采用的豐、平、枯三個代表年的徑流資料，通過總利用率最優(yōu)（即水能利用率與機械利用率的乘積最大）得出本電站的裝機容量為5735.6kw,設計引水流量149.7m3/s,設計水頭5.00m。參考類似低水頭徑流式電站情況，按年利用小時不小于4000h和水量利用率不小于50%兩個條件初選5000kw和6000kw兩個方案進行比較。裝機容量比較見表4-3o

裝機容量方案比較表表4-3項目方案備注5000kw6000kw機電設備擬定（力兀）40824460均按閘前水位6.50m計算能量指標，投資為方案比較階段數(shù)值。土建投資（萬元）10031081工程總投資（萬元）50855541總投資增值（萬元）456年平均發(fā)電量（萬kw.h）26842888年平均發(fā)電量增值（萬kw.h）204年利用小時（h）53684813增值單位電度投資（元/kw.h）2.24增值單位千瓦投資（元/kw）4560從表4-3可以看出，裝機容量從5000kw增至6000kw時，機電設備及安裝工程投資增加378萬元，土建（主要指廠房）投資增加78萬元，工程總投資增加456萬元，增值單位電度投資2.24元/kw.h,小于廣東省在建的小水電單位電度投資；增值單位千瓦投資也較小，只有4560元/kw,小于廣東省的平均水平。從水量利用率來看，裝機6000kw水量利用率達61.9%,比裝機5000kw高7.5%。因此，綜合以上各方面因素，本階段仍采用裝機容量為6000kw。4.4機組機型的選擇本工程電站最大水頭6.5m,設計流量為149.7m3/s時，相應下游水位1.10m,考慮部分發(fā)電水頭損失，電站設計水頭5.0m,為平均水頭的96.2%。參考國內生產(chǎn)廠家的型譜資料，機型選用常規(guī)軸流式ZZ600-LH-300型，轉輪直徑選用330cm,轉速125r/min,3臺，單機容量2000kw。具體機組型號在機電專業(yè)中選定。5 工程布置及建筑物5.1設計依據(jù)1.1工程等別及建筑物級別根據(jù)廣州市水利局《增江流域規(guī)劃劃復報告》，初溪水利樞紐位于增江下游。本工程壩址選在三江鎮(zhèn)初溪村以下1km的增江新江開河段上，上游距增城市區(qū)8km,下游距增江出口14km。壩址以上集水面積1978km2,多年平均流量125.51m,水庫正常蓄水位6.5m,相應庫容1700萬而，電站裝機容量6000kw,多年平均電量2888萬kw.h。根據(jù)國家標準《防洪標準GB50201-94))的規(guī)定，以及廣州市水利局對本工程可行性研究報告的審查意見，確定本工程為HI等工程，其他建筑物級別與洪水標準如下(表5-1)：永久建筑物級別與洪水標準表5T項目建筑物級別洪水重現(xiàn)期(年)正常運用非常運用攔河閘壩320100電站廠房320100船閘320100次要建筑物42050圍堰35/5.1.2設計基本資料1.2.1水文氣象數(shù)據(jù)(1)水文壩址以上集水面積2978km2多年平均徑流總量39.5億/多年平均流量 125.51m/s(2)氣象多年平均降水量1820.0mm多年平均氣溫21.6℃最高平均氣溫28.5℃最低平均氣溫12.1℃多年平均相對濕度84%多年平均風速2.5m/s多年平均最大風速15.0m/s多年平均蒸發(fā)量1232.0m（3）泥沙多年平均輸沙量43.3萬t多年平均含沙量o.10kg/m31.2.2特性水位及下泄流量特性水位及下泄流量表 表5-2項目閘前水位（m）最大下泄流量（m3/s）閘下游水位（m）校核洪水（P=l%）9.9050709.70設計水位（P=5%）8.5035808.35正常蓄水位6.501.2.3 電站動能指標及機組參數(shù)電站裝機容量3X2000kw電站最大水頭6.50m電站最小水頭4.50m電站設計水頭5.0m機組額定流量49.3m3/s機組安裝高程2.Om電站保證出力（P=90%）925kw多年平均發(fā)電量2888萬kw.h年利用小時數(shù) 4813h1.2.4通航要求根據(jù)增江航道管理站的意見及可行性批復，目前增江航道級別不足VI級，規(guī)劃設計要求達到V級，通航噸位要達到300t。1.2.5地震烈度本工程所在地區(qū)的地震基本烈度為6度，采用設計烈度亦為6度，根據(jù)《水工建筑物抗震設計規(guī)范SL203-97））的規(guī)定，本工程各項建筑物不進行抗震計算，僅適當采取結構及工程措施。1.2.6開挖邊坡建議值（見表5-3）開挖邊坡建議值表表5-3、^比分臨時邊坡永久邊坡水上水下水上水下沙層1：1.7~1：21：2~1：2.25沙礫1：1.5~1：1.751：1.75~1：2粘性土1：1.25—1：1.51：1.5?1：751：1.5~1：1.751：2全風化帶1：1~1：1.251：1.25?1：1.51：1.25—1：1.41：1.5~1：1.751.2.7 安全系數(shù)和允許應力（1）攔河閘壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)基本組合[k]21.25特殊組合[k]21.10基底應力各種計算情況下地基反力的最大垂直應力不大于地基承載力；應力比不大于規(guī)定值。根據(jù)地質報告，基底允許承載力。=190KN/m2（2）廠房抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)基本組合 [k]21.1特殊組合 [k]21.05抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)[kJ21.1基底應力：各種計算情況下地基反力的最大垂直應力不大于地基承載力；應力比不大于規(guī)定值。根據(jù)地質報告，基底允許承載力。刁能如加二1.3主要技術規(guī)程規(guī)范(1)防洪標準GB50201-94(2)水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程DL5021-93(3)水閘設計規(guī)范SL265-2001(4)內河通航標準GBJ139-90(5)水電站廠房設計規(guī)范GD335-89(試行)(6)水利電力工程初步設計報告編制規(guī)程DL5021-932閘壩軸線選擇及樞紐布置2.1閘壩軸線的選擇2.1.1閘壩軸線位置在可行性研究階段，曾對上壩址。下壩址在地形、地質、泄洪消能、施工條件、投資運行等方面進行了綜合技術經(jīng)濟比較。本階段在可行性研究選定的下壩線和上壩線。其詳細位置見附圖一(水利工程平面布置圖)。1.2樞紐布置形式根據(jù)上下壩線位置附近的地形、地質、對外交通條件等因素，上下壩線均采用河床左側為船閘，右側布置廠房，攔河閘居于河床中部，兩岸以堤圍連接的樞紐布置形式。另外，閘壩左側均設分水島。攔河閘布置20孔，每孔凈寬10m,總凈寬為200m的泄洪閘泄水前沿總凈寬為232.4m,發(fā)電廠房安裝3臺2000kw的懸式軸流轉漿發(fā)電機組，占河寬為49.2m。因此攔河閘、船閘和廠房共占用河道寬度318.6m。5.2.2樞紐布置5.2.1樞紐建筑物組成樞紐建筑物主要包括攔河閘壩、電站廠房、船閘和兩岸分水島四大部分，其布置分述如下。5.2.2工程布置初溪水電站為低水頭電站，以發(fā)電為主，樞紐主要建筑物由廠房，閘，閘組成,樞紐建筑物布置采用廠房，閘壩，閘壩，船閘等建筑物-字型布置方案，從洪水期利于泄洪和減輕洪水宣泄時對河床兩岸沖刷的角度出發(fā)，泄洪建筑物閘壩在河床中央，船閘廠房分別布置在左右兩側。從地形地質條件，樞紐布置，技術難度，施工導流，泄洪及投資效益等方面綜合比較論證后確定該水電站壩址選在下壩軸線。河床高程0.00m.河床式水電站長寬為49.2X14.7m。船閘閘室尺寸初設寬為12mo2.3閘孔形式及閘墩厚度的確定比較：（1）寬頂堰：是水閘最常用的底板結構形式。其主要優(yōu)點是結構簡單，施工方便，泄流能力比較穩(wěn)定，有利于泄洪,?沖沙，排淤，通航等。其缺點是自由泄流時流量系數(shù)小，容易產(chǎn)生波狀水躍。（2）低實用堰：有梯形，曲線形和駝峰形。實用堰自由泄流時流量系數(shù)較大,水流條件較好，選用適宜的堰面曲線可以消除波狀水躍，但泄流能力受尾水位變化的影響較為明顯，不穩(wěn)定。經(jīng)比較后選定建筑物型式為寬頂堰，堰頂高程比河床高l.OOmo5.2.4閘孔尺寸.1、據(jù)閘孔越大過流越小，但上游淹沒小，閘孔越小過流大，但上游淹沒大的特點,擬單閘孔凈寬為10m,20個孔。即閘孔尺寸為10義10m。選用整體式底板，縫設在閘墩上，邊墩厚LOm.中墩、縫墩厚1.6m.采用兩孔一聯(lián)形式。如（圖5T）所示.圖5-1閘孔尺寸布置圖閘孔總為L=200+19Xl.6+1X2=232.4m(2)攔河閘壩泄流能力計算根據(jù)攔河閘控制運行方式分析結果，在上游來水量超過250m3/s時，所有閘門全部打開，此時的水量控制條件為堰流。計算采用水力學堰流計算公式TOC\o"1-5"\h\zQ=Bgn岳俄 (5-1)e=1-0.2[(n-1)k]— (5-2)nb3-P-m=0.36+0.01 旦一 (5-3)1.24-1.5?—HBo—閘孔總凈寬，m；Q-過閘流量，Is；g一重力加速度，可采用9.8m7s；Ho一計入行進流速水頭的堰上水深，m；m—堰流流量系數(shù)，可采用0.358;￡一堰流側縮系數(shù)，n一閘孔數(shù)，B。一閘孔凈寬，m&一邊閘孔側收縮系數(shù)，P—堰高，m；cr一堰流淹沒系數(shù)，I一由堰頂算起的下游水深，m；由公式(57)?(5-3).下游水位,攔河閘壩泄流能力計算如表5-4所示。表5-4上游水頭計算表過閘流量Q(m：7s)系數(shù)下游水位(m)閘前水位(m)閘前水位壅高值(m)備注0Em2266(P=20%)0.590.90.3537.007.110.112841.l(P=10%)0.450.9040.3557.77.90.23416.3(P=5%)0.50.8820.368.38.560.26設計洪流量4165.9(P=2%)0.5450.8730.3588.99.220.324723.6(P=l%)0.5450.860.369.810.160.36校核洪流量注：考慮上游淹沒，閘前水位雍高小于50cm。2.5防滲和防沖設計(1)消能防沖設計.消能防沖設計的控制情況因水閘下游水深度較低，且河床的抗沖能力較低,所以采用底流式消能。設計水位或校核水位時閘門全開宣泄洪水，為淹沒出流，無須消能。閘前為正常高水位6.5m,部分閘門局部開啟，只宣泄較小流量，下流水位不高，閘下射流速度較大，才會出現(xiàn)嚴重的沖刷河床現(xiàn)象，須設置相應的消能設施。為了保證一臺機組發(fā)電時,流量為147.9m3/S<Q*〈250m3/S閘門局部開啟。保持閘前水位6.5m時作為消能防沖控制情況。為了降低工程造價，確保水閘安全運行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設計按1,2,3,4,6,7孔方式開啟，檢修情況時最少5孔開啟調洪。分別對不同孔數(shù)和開啟度進行組合計算，找出消力池池深和池長的控制條件。用公式(5-6)~(5-10)計算結果列入表5-5和表5-6TOC\o"1-5"\h\z孔流出流流量公式：Q=jubenQ2g乩或Q=心個2g. (5-6)消力池池深： d=—'-* (5-7)挖池前收縮水深：〃,=￡'e (5-8)躍后水深：入=—1H—-1 (5-9)2 2出池落差：AZ=-~2^——Jv (5-10)2g/九2ghi消力池長度：L『L+BLj (5-11)L.)=6.9(Hc--Hc) (5-12)式中：Q一下游流量,"一寬頂堰上孔流流量系數(shù)， 〃=￡'力;e一閘門開啟高度，m；W—流速系數(shù)，b一閘孔單寬，m；“。一堰上水頭，m；n一開啟孔數(shù)；d-消力池深度，m；bo一水躍淹沒系數(shù)；h一躍后水深,m；九一收縮水深，m；AZ一出池落差，m；九一出池河床水深，m；L一消力池長度,m；Lj-水躍長度(m)；L一消力池斜段水平投影長(2)消力池尺寸.由計算書表5.5和5.6計算可知,正常運行情況為控制消力池池深，池長的條件。取消力池池池長Lsj為14.7mpi5m。.消力池的構造采用挖深式消力池。根據(jù)抗沖要求計算消力池底板厚度。t=K閑* (5-11)式中：t-消力池底板始端厚度,m;心一消力池底板計算系數(shù)，可采用0.175020；取0.18?！鱄'一泄水時上下游水位,m；q一為確定池深時的過閘單流量，m/S根據(jù)抗浮要求計算消力池底板厚度；t=ky-w-p0 回⑵兀式中：t-消力池地板平均厚度；(m)P..一滲透壓力；(t/nr")n—消力池的材料容重；(t/m3)K-安全系數(shù)，應視建筑物的重要性而定，?般取1.1-1.3。計算書數(shù)據(jù)表明，若根據(jù)抗浮要求無需要設置底板，按抗沖要求設計，根據(jù)計算數(shù)據(jù)表明最大0.34m,小于規(guī)范構造要求，故取池力底板構造厚度為0.5m。消力池采用等厚布置。為了減小滲透壓力，在池中設置垂直排水孔和鋪設反濾層。其結構、構造見閘壩圖所示；為了便于施工，消力池的底板做成等厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設置排水孔，孔下銅設反慮層，排水孔徑為12cm,間矩為2m,呈梅花形布置。消力池常用1：3坡度與閘底板相連，平面擴散為1/8,為增加消力池的整體穩(wěn)定性，垂直水流方向不分縫，在閘室分縫間錯布置，縫距為15m,設置金屬銅片止水。5.2.6海漫設計L海漫長度計算公式：LP=KSVAH7 (5-12)式中￡「一海漫長度，m；q、,一消力池末端單寬流量，">3/S?mAH-池水時上下游水位，m；Ks-海漫長度計算系數(shù)，可查《水閘設計規(guī)范》取Ks=ll表5-5 海漫長度計算表流量(Q)mls上游水深H(m)下游水深H(m)單寬流量q(加)△H'(m)LP加)1806.51.251.4335.2519.92006.51.331.5755.1720.82206.51.41.665.122.02506.51.52.260524.7取表5-5中最大值為海漫長度，即為24.70m,取25m。.海漫構造海曼結構要求表面粗糙、耐沖、柔軟和足夠的透水性。本工程采用漿砌石海漫；厚為0.5m,下設碎石粗糙墊層10cm,一定的粗糙度,以便進一步消除余能,有一定的透水性,有一定的柔性,所以選擇在海漫的起始端為5m長的漿砌石水平處,因為漿砌石的抗沖性能好,其頂面與護坦齊平,后20m做成坡度為1：10的干砌石，以使水流均勻擴散，調整流速分布,保護河床不受沖刷，海漫厚為0.5m,下面鋪設15cm的砂墊層。設計抗沖流速為4m/s。5.2.6防沖槽。.河床沖刷深度計算在上述表5.5-5.6中取最大的流速為依據(jù)，根據(jù)公式q ,dm=l. (5-13)式中：v。一河床土質不沖允許流速；在《水工設計手冊》查的地基為砂礫類土一般在0.75?0.95間，取v°=0.85。q一海漫末端單寬流量，m3/S?mJ-mhm一下游水深，m；.防沖槽結構在上游鋪蓋前端根據(jù)計算表明，設置結構防沖槽。在海漫末端設置防沖槽保護海漫。采用拋石防沖槽，開挖到1.5m槽內拋塊石，河床沖深，塊石自動形成護面塊石直徑不小于30cm。根據(jù)計算確定防沖槽的深度為L50m底寬按河床寬設置，出池后做成坡度為1：5的斜坡與下游河床相連。5.2.7防滲排水設計L防滲設計的目的防止閘基滲透變形，減少水量損失；合理選用地下輪廓線。.布置原則防滲設計一般采用防滲和排水相結合的原則，即在高水位側采用鋪著，板樁，齒墻等防滲設施，用以延長滲徑，減少滲透坡降和閘底板下的滲透壓力，在底水位位設置排水設施,如面層排水，排水孔排水或減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減少滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。.地下輪廓線布置1）閘基防滲長度的確定L=C△H （5-14）式中： L一閘基防滲長度，即閘基輪廓防滲部分水平直和水平直的總和，m；C—允許滲徑系數(shù)值，可查《水工設計手冊》得，查得C=7.0△H一上下游最大水頭差，m；由計算書得：L=CAH=35m2）防滲設備尺寸及構造（1）鋪蓋長度根據(jù)3?5倍的上下游水位時，取4配倍水頭則鋪蓋長5X4=20m,混凝土鋪蓋厚度查《水閘設計規(guī)范》得取0.5m厚。鋪蓋上游端設0.5m深的小齒墻，其頭部不設防沖槽，為防止上游河床的沖刷，鋪蓋上游設0.3m厚塊石護底，其下設0.2m厚的砂墊層。（2）壩址的土質的附近的大部分為第四紀花崗巖風化，其自上而下為素填土，粉質黏土，中粗砂層砂礫層，基巖壩址內未發(fā)現(xiàn)軟土夾層等不利地基現(xiàn)象。根據(jù)鉆探地質報告，砂礫層具有強滲透性，為減少滲透壓力，采用了鋪蓋與板樁結合布置形式，初步擬定樁板底高程為T5.00m。（3）排水體排水體是大顆粒砂石料組成。采用平鋪式排水體，為了防止發(fā)生滲透變形，并設置設置反濾層，反濾層是用2?3粒徑不同、經(jīng)過選擇的砂石料鋪成。（4）止水水閘設縫，主要是為了防止建筑物因地基不均勻沉降和溫度變形而長生裂縫。為了減小作用于閘底板上的滲透壓力，在整個消力池底板下設砂礫石排水，其首部緊接底板下游齒墻。閘底板與鋪蓋，設以銅片止水。不與水流方向垂直設縫?？p的間距約為23.2m,縫寬為0.3cm。在距鄰水面50cm處止水。（5）校核地下輪廓線的長度根據(jù)以上設計數(shù)據(jù)，實際的地下輪廓線布置長度大于理論的地下輪廓線長度，L'=38.3m>L=35m,通過校核滿足要求。4.防滲計算滲流計算的目的計算閘底板各點的滲透壓力，驗算地基土在初步擬定下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。計算滲透壓力，采用改進阻力系數(shù)法計算。（1）地基有效深度的計算L°/S°〉5則T.=0-5Lo式中丁,一土基上水閘的地基有效計算深度，m;一地下輪廓的水平投影長度，m;S。一地下輪廓的垂直投影長度，m;LO=36m；5o=2-0m則LJSo=36/2.0=18m〉5.0m;因地基報告缺少不透水層高程，則地基有效深度了,為實際透水層深度，T,=18m計算。地基透水性較強，在閘壩底板前端設板樁至高程-15.00m。如簡圖所示：（2）簡化地下輪廓線將實際的輪廓線簡化為垂直和水平兩個主要部分，其為8個典型段.如圖5-2oV、vn段為進口段，n、w、vn為內部垂直段，ni、VI為水平段。1) 進出口段Jo=L5(S/7j%+0..441 (5-15)2) 垂直段：務=2/%lnctgk/4(l-S/T)] (5-16)3) 水平段：久=上—0.7(S1+S2)]/T (5-17)) 計算各典型段的水頭損失h產(chǎn) (5-18))進出口段水頭損失；=1.21-1/[12(71/T)2+Zjs'/T+0.059) (5-19)h產(chǎn)甌 (5-20)V/j=(1-/3)h, (5-21)式中：S一樁或齒墻的入土深度m；T—地基透水層深度m；L一水平段長度m；S1一進口段的入土深度m；S2一出口段的入土深度m；￡一阻力系數(shù)v〃一上下游水頭差m；萬一阻力修正系數(shù)，當大于1.0時，取L0也一進出口段修正后的水頭損失值m；%一計算出的水頭損失值m；根據(jù)上述公式計算閘基底的滲透壓力，滲透計算結果如下表5-6表5-6 閘基各角點滲透壓力值H,h2H3乩h5h6h7h954.5221.153.742.1670.6410.1440.0680.00.驗算滲流逸出坡降。出口段的逸出坡降為；公式：J產(chǎn)&或Jx也 (5-21)Lx式中：：J。一水平段滲透坡降；，一出口處的平均出逸坡降；H。一修正厚的進出口水頭損失值；S一進出口齒墻人圖深度。Jx=0.04V[Jx]=0.17?0.22之間;Jx=0.034V[J°]=0.45?0.50之間。滿足要求，不會發(fā)生滲透變形，閘底板的滲透壓力分布如圖5-3.圖5-3閘底板卜滲透壓力分布示意圖3閘室結構設計3.1結構布置.底板和閘墩1）底板底板既是閘室的基礎，又兼有防滲，防沖刷的作用。它既要滿足上部結構布置的要求，又要滿足穩(wěn)定及本身的結構強度等要求。底板形式采用整體工平底板。長為15m,厚為3m。2）閘墩閘墩作用分隔閘孔并支承閘門等上部結構，使水流順利地通過閘室。3）處形輪廓應能滿足過閘水流平順，側向收縮小，過流能力大的要求。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用流線形，其長度與底板同長，為15m。4）厚度中墩、縫墩L6m邊墩1.0m。墩為碎結構，閘墩上設兩瓣門槽（檢修門槽，工作門槽），檢修門門槽在上游，槽深0.30m寬0.20m工作門門槽深0.30m寬0.60m下游不設檢修門槽。墩頭上游半圓形，下游為流線形R=0.8m,工作門槽與檢修門槽間留3.5m凈距，以便工作人員檢修。5）高度閘墩上游部分的頂部高程在泄洪時高于設計或校核水位加安全超高。關閘時應高于正常蓄水位加波浪計算高度加安全超高。墩高=校核洪水位時水深+安全超高=10.62m墩高=設計洪水位時水深+安全超高=9.23m取最大值為閘墩頂高度取為10.62m,即H墩高程為10.62m2、閘門與啟閉機.工作閘門工作閘門基本尺寸為10.6X5.8X0.6（m）采用平面鋼閘門，雙吊點，滾輪支承。.啟閉機類型（1）啟閉機可分為固定式和移動式兩種，常用固定式啟閉機有卷揚式，螺桿式和油壓式，卷揚式啟閉機啟閉能力較大，操作靈便，啟閉速度快，但造價高。螺桿式啟閉機簡便，廉價；適于小型工程，水壓力較大，門重不足的情報況等。油壓式啟閉機是利用油泵產(chǎn)生的液壓傳動，可用較小的動力獲得很大的啟閉力，但造價較高。在有防洪要求的水閘中，?般要求啟閉機迅速可靠，能夠多孔同步開啟，這里采用卷揚式啟閉機，一門一機。(2)啟閉機的選型根據(jù)《升臥式平面閘門》平面直處鋼閘門結構活動部分重量，按公式：

G=KgKzKcHM3B088 (5-21)式中：G一閘門結構活動部分重量，t;鼠一閘門的支承結構特征系數(shù)，對于滑動式支承取0.8,對于濟輪取1.0,支于臺車式取1.3；取l.OoKc-閘門材料系數(shù)，普通碳素結構鋼贊同制成的閘門為1.0,低合金結構制成的閘門取0.8;K6—閘門高度系數(shù)，當HV5m時,Kg=0.156；當5VHV8m時，Kg=0.13.H一孔口高度，m;B—■孔口寬度，m;則閘門重G=12.2T2120KN(3)初估閘門啟閉機的啟門和閉門力。根據(jù)《水工設計手冊》中的近似公式(5-22)(5-23)計算；Fq=(0.100.12)P+1,2G (5-22)Fw=(0.100.12)P-1.2G (5-23)式中F。一啟門力 KN&一閉著力 KNP一作用在閘門上總的水壓力 KNG一閘門重量KN計算結果如下：Fq=155.3KN；F,=-75.65KNF*V0,表時閘門能靠自重關閉閘門，不需加重塊幫助關閉閘門。查〈〈升臥式平面閘門〉〉，選用電動卷揚啟閉機型號QPQ2X16,其機架處輪廓寬J=1757mm。重量3.5T。3、上部結構.工作橋是為了安裝啟閉機和便于工作人員操作而設的橋。若工作橋較高可在閘墩上部上設排架支承，工作橋設計高程與閘門尺寸形式有關，由于平面鋼閘門采用固定式啟閉機，閘門提升后不能影響泄放最大流量，并留有-定的富裕度，根據(jù)工作需要和設計規(guī)范，工作橋設在工作閘門的正上方，用排架支承工作橋，橋上設啟閉機。由啟閉機型號決定基架處輪廓寬為1757mm,啟閉機外的過道設0.5m,啟閉機房采用18墻，因此工作橋總寬B=l.757+2.0+0.36=4.117m;取工作橋寬B為4.2m；工作橋細部結構如圖5-4（單位：cm）圖5-4工作橋細部結構圖.交通橋交通橋的作用是連接兩岸交通，供車輛和人通行，交通橋的形式可采用板梁式。交通橋的位置應根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸連接等條件確定，布置有下游。具體尺寸如圖5-5所圖5-5交通橋細部構造圖

.閘室的分縫與止水水閘沿軸線每隔一定距離必設陷沉縫，兼作溫度縫，以免閘室不均勻沉降及溫度變形產(chǎn)生裂縫。縫距…般為15?30m,縫寬為2?2.5cm,整體式底板閘室沉陷縫一般設在中間，二孔一聯(lián)為獨立單元,其優(yōu)點是保證在發(fā)生均勻沉陷時閘孔不變形，閘門仍然正常工作。凡具有防滲透要求的縫都設止水設備，止水分鉛直和水平兩種，前者設在閘墩中間與翼墻本身，后者設在鋪蓋，消力池與底板和鋪蓋，消力池本身的溫度沉降縫內。本次設計縫墩寬L6m,縫寬2cm,取二孔一聯(lián)。.3.2閘室穩(wěn)定和應力計算閘室穩(wěn)定及基底應力計算根據(jù)《水閘設計規(guī)范》(SL265-2001)進行閘室穩(wěn)定和應力計算工況選取正常選取正常情況、設計洪水情況、校核洪水情況等計算。正常水位基本組合采用上游水位6.50m,閘門全部關閉，下游最低水位為-0.5m；施工完建期，上下游無水。機組檢修情況基本同正常運行情況，故在此不對此情況進行分析。計算荷載包括：①閘室結構及設備自重②上游正常蓄水、設計洪水、校核洪水時的水壓力、水重③下游的靜水壓力、水重④相應水位時的揚壓力⑤浪壓力⑥泥沙壓力閘室穩(wěn)定按閘室沿基礎底面的抗滑穩(wěn)定計算公式:KC=(fSW+CA)/LH基底應力計算公式:o=EW/A±6￡M/B1?—BEM EGI±6J或e二————；a=I±6J2 EG A式中：Kc一抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，閘壩為3級建筑物，基本組合k』=L23,基本組合he卜L1。F一板砂與地基土之間的摩擦系數(shù)，中粗紗f=0.35;C一基礎底面與地基土之間的粘結力，c=0；￡W一作用在底板上的全部豎向荷載；EH-作用在底板上的全部水平荷載；XM-作用在底板的全部作用力對底板中心的力距A一基礎底面面積根據(jù)上述荷載組合，經(jīng)計算，結果見表5-7表5-7 室抗滑穩(wěn)定及基底應力計算成果表計算項目正常運行情況設計洪水情況抗滑穩(wěn)定安全計算系數(shù)1.274.3基底垂直正應力max91.277.22O"min50.470.14計算表明，閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)設計值Kc大于規(guī)定允許值（』=1.25或1.10,閘室地基容許承載力[fk]=190kpa,上下游應力比小于2.0,表明閘室是穩(wěn)定的和安全的。閘壩穩(wěn)定及應力計算過程和圖表詳見計算書。5.4發(fā)電廠房及變電站5.4.1廠區(qū)布置經(jīng)樞紐布置方案比較，電站廠區(qū)布置于河床的右側壩軸線的下游，左側緊靠樞紐閘壩，右側緊靠右岸河堤及生活區(qū)，廠房縱軸線與閘壩線相距17.55mo廠區(qū)布置主要包括:主廠房、副廠房、安裝場，升壓站和廠區(qū)交通道路等。主廠房布置在河床右岸靠下游側，河床原有地面平均高程為0.00m基礎持力層置于中粗砂含風化土基上，無斷層帶，基礎地質條件良好。在主廠房的右側布置安裝場，緊靠主廠房的下游側布置副廠房，發(fā)電機層的主廠房、安裝場及中控室的地面高程均為10.62m,廠房大門及回車場置于安裝場的右側，回車場地底面高程為10.62m?10.5m,以未傾斜向外，防止雨水倒灌主廠房并便于排水。變電站地面高程亦為10.62m,高于回車地面高程便于排水。廠區(qū)的對外交通，進場公路路面高程10.50m,路面寬7m,與大壩交通（工作）橋相連，入口位置路面在沿河右岸1.2km的增灘二級公路，對外交通十分方便，回車場高程與公路齊平。廠區(qū)地面四周均設有排水溝，并與廠房地面排水系統(tǒng)相連，由專用排水設施將水排出廠外，確保廠房安全。5.4.2發(fā)電廠房5.4.2.1廠房主要尺寸及高程的確定根據(jù)水文水能計算結果，本樞紐設計洪水標準為P=5%,相應上游最高水位為8.56m下游最高水位為8.3m；校核洪水標準為P=l%,相應上游最高水位為10.16m,下游最高水位10.16m。電站設計總裝機容量為N-6000KW,內裝3臺懸式軸流轉漿發(fā)電機組，選定水輪機型號為ZZ-LH-330,發(fā)電機型號為SF-J2000-48/4250,調速器型號為WSF-80-4.0,油壓裝置型號為HYZ-1.6-4.0,設計閘前蓄水位為6.50m,發(fā)電尾水最底水位為0.59mo（1）機組間距及主廠房長度根據(jù)機組制造廠家提供的資料，臥殼最大平面尺寸為8.562m,尾水管最大平面尺寸為8.97m,機敦厚1.0m,故機組間距L=12.2m；安裝間長度L?=（1-2）L產(chǎn)故機-24.4m,取L2=12.2m,（包括在機組間安裝之間設的一沉降縫，縫寬2cm）；兩邊的機組邊墩結構厚度1.0m,確定主廠房長度為L=49.2m。（2）主廠房寬度根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的機組布置方案并參考已建的正果電站廠房的寬度尺寸和本工程電站廠房布置的實際需要，確定主廠房水上部分總寬度為14.7m,機組中心線重合，內裝一臺30/5t雙梁雙鉤橋式起重機，跨度為12.0mo（3）主廠房各高程的確定中水輪機安裝高程根據(jù)生產(chǎn)廠家提供ZZ-LH-330水輪機運轉特性曲線，出力限制線內其允許吸出高度Hs22.5m,其中，在最小發(fā)電水頭4.5-5.0時，其允許吸出高度為Hs=6.05m,大于額定水頭時，其允許吸出高度逐漸增加，至最大發(fā)電水頭6.50m,Hs=4.5m,電站最低發(fā)電尾水位為-0.46m,因此，確定水輪機安裝高程為3.39m。②各部高程的確定1、根據(jù)機組生產(chǎn)廠家提供的尾水管頂高度為-0.315m,及水輪機安裝高程3.39m,其尾水管底板高程為-5.005m,地板厚1.20m1、機組導水機構中心高程為3.39,至臥殼層底板高程為5.11m,則臥殼底板高程為-1.095m。機組導水機構中心高程至蝸殼頂板高度為4.195m,頂板厚度取1.2m,則水輪機層地面高程為5.395m。P=l%校核洪水位上游為10.16m,下游為9.8m,安全超高加風浪高為0.791m,為避免洪水進入廠房，確定發(fā)電機層面高程為10.62m。吊車梁軌頂高程確定：VLV發(fā)+H+h2+h3+h“式中：v及-發(fā)電機層地板高程，上一吊件離地面的距離，lb—最高設備高度，發(fā)電機轉子高為5.20m,水輪機連軸高度為5.35m,取h2=5.35m,兒一共重成繩的捆扎垂直長度，匕一吊鉤極限長度，參考以建的工程，6、廠房房屋大梁底高程V梁底=\7軌+九+〃6=20?155式中：H5一吊車軌至小車頂?shù)母叨龋?.1mH6一小車與、屋蓋大梁底的凈空，取0.4m廠房房屋大梁高度取1.25m,女兒墻高度取0.8m,尾水地板厚1.2m,因此，廠房頂高程=23.255m。4.2.2廠房布置(1)主廠房發(fā)電機層平面尺寸尺寸為49.2X14.7m,安裝間位于右側，尺寸為12.2X14.5m,發(fā)電機地面高程為10.62m,內裝懸式軸流裝漿發(fā)電機組3臺，總裝機容量為6000kw,機組布置為一系列。機組縱向中心線與主廠房縱向中心線重合，機組間距為12.2m。定子取用埋入式布置，每臺機組在距機組中心線2m處布置調速及油壓裝置，在機組的下游側靠近副廠房的位置布置機旁屏，其尺寸分別為3X0.8X0.8m,在安裝間下游側布置有樓梯，連接電機層與水機層的上下交通，便于人員來往。在安裝間的右側，設一進廠大門，其尺寸為5X6m。(2)水輪機平面布置水機層平面尺寸與電機層相同，地面高程為5.395m,在縱軸線上布置機墩，內置3臺型號為ZZ-LH-330水輪機，在機墩內的一三象限布置調速器，在左側布置調速器管道，在機墩的下游側布置機坑進人門及水力測量系統(tǒng)。此外，還布置了有窩殼排水閥、窩殼進人門及漏油裝置等。在安裝間的下面布置氣壓室、油處理室、儲油室、供水泵室、深井泵室及吊車碎試塊，其尺寸長為7.3X5m、5.3X3.7m、6.2X3.4m、3.7X3.4m、4.7X3.5m、2.5X2.5m,地面高程與水輪機層相同，為5.395mo(3)副廠房平面布置副長房位于主廠房下游側的尾水管口上，緊靠主廠房布置，平面尺寸為37X6m,分兩層，各個高程分別與電機層、水輪機層及窩殼相同。高程10.62m層的平面尺寸為37X6m,布置中控室，高壓室、廠用變電設備室及工具室等。高程5.395m層的平面尺寸為37X6m,主要布置勵磁盤變壓器、柴油發(fā)電機、大壩用油壓裝置及油、水、氣系統(tǒng)管道和設備等，并在左右兩側分別設置樓梯，作為進入尾水安裝及檢修的交通。5.4.3進水口進水口設計流量147.9nr'/s,進水口設計口有事故閘門及檢修閘門。每臺機組的引水道2孔，共需設置事故工作閘門3扇，事故工作閘門尺寸為5.56mx6.49m,動水起閉。選用固定卷揚機式起閉機，每扇閘門一套。檢修閘門設在事故工作閘門之前，檢修閘門采用滑動平面鋼閘門，各分塊閘門有同用性，規(guī)格一致，寬高尺寸為5.56X6.49m,平時3扇分塊閘門分散放置在相應的閘孔，有檢修需要時，通過行走式簡易吊機起吊。起吊設備采用1套20/5t懸掛式電動葫蘆。水輪機發(fā)電機組在運行時，上游的污物，樹支等會隨著水流流入機組而影響運行安全，為此在進水口前段設置攔污柵，以保護水輪機正常運行。本站攔污柵采用活動式，傾斜70°布置，數(shù)量3孔，總重量17t,清污方式考慮人工清污，在必要時可以提出水面進行維護檢修，起吊設備采用吊環(huán)掛手拉葫蘆方式。柵片凈距取150mm,攔污柵孔口寬高的尺寸分別為6X11.095m。(單孔)5.4.4尾水建筑物廠房流道出口尾水渠中心總長為17.75m,尾水出口底板高程為-5.005m。然后以1：5的反坡與河床高程相接，尾水渠底寬底部用碎進行襯護。在尾水渠左側為分水導墻，長100m墻頂高程為5.0m。電站尾水流道出口處設有尾水閘門，閘門檢修平臺設于10.62m高程處。起閉機室緊靠中控室。尾水閘門為平面滑動鋼閘門，閘門尺寸為8.59X4.69X0.3m,在靜水中起閉。起閉設備用一臺200KN移動卷揚機式起閉機。5.4.510KV變電站10KV變電站位于安裝間下游側，靠近河右岸布置，平面尺寸為15.2X8.0m（長X寬），地面高程10.62m,與安裝間高程等高。變電站內布置2臺型號不同的主變壓器，變電站與廠區(qū)回車場相連，方便設備運輸。變電站內的出線構架均采用鐵塔。5.4.6廠房穩(wěn)定及應力計