水電站課程設(shè)計(jì) - 副本

PAGEPAGE12編號(hào)（學(xué)號(hào)）：2011624111西藏大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院水電站課程設(shè)計(jì)封面題目：壓力前池初步設(shè)計(jì)姓名：陳敬政專業(yè)：水利水電工程班級(jí)：水利工程2011級(jí)?？瓢鄬W(xué)號(hào)：2011624111所在學(xué)院：水利土木工程學(xué)院指導(dǎo)教師：肖安偉完成日期：2013年12月06日目錄TOC\o"1-2"\h\z\u設(shè)計(jì)任務(wù)書 1設(shè)計(jì)概述 2第一章壓力前池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 3第二章控制水位的確定 3一、前池正常水位Z前正的計(jì)算 3二、前池最低水位Z最低的計(jì)算 4三、前池最高水位Z最高的計(jì)算 4第三章各部分尺寸的確定 4一、壓力鋼管直徑的確定 4二、進(jìn)水室總寬度B進(jìn) 4三、進(jìn)水室長(zhǎng)度S 5四、前室寬度及長(zhǎng)度 5五、進(jìn)水室底板高程 5六、前池末端底板高程 5七、前池頂高程 6八、邊墻高度 6九、泄水道 6十、沖沙孔的布置 7十一、分流墩的布置 7十二、壓力前池平面布置圖及剖面圖 7第四章壓力前池的主要設(shè)備的設(shè)計(jì)確定 8二、檢修閘門和工作閘門 9三、通氣孔和旁通管 9四、啟閉機(jī) 9第五章邊墻的設(shè)計(jì)與穩(wěn)定計(jì)算 9一、邊墻的基本設(shè)計(jì)擬定 9二、抗滑穩(wěn)定計(jì)算 10課程設(shè)計(jì)總結(jié) 11附件壓力前池相關(guān)圖紙?jiān)攬D

設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目：非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道壓力前池的初步設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的基本資料：某水電站采用的是無(wú)壓引水式水電站，已知渠道末端渠底高程為3087.9m，渠道的總長(zhǎng)為890m，總落差50m。渠道縱坡選定為1/500，邊坡m=0，糙率n=0.025,渠道的底寬b=1.51m，水深h=1.55m，邊坡為1:0。裝機(jī)容量按2臺(tái)500KW機(jī)組計(jì)，共1000KW。設(shè)計(jì)保證流量3.0m3/s,相當(dāng)設(shè)計(jì)保證率70%，保證處理1000KW，渠道引用流量3.2m3/s，水輪機(jī)設(shè)計(jì)流量Q=2.9m3/s，單機(jī)流量1.45m3/s。二、完成的任務(wù)：（1）確定壓力前池的控制水位和各部分尺寸。（2）壓力前池邊墻的設(shè)計(jì)和穩(wěn)定計(jì)算。（3）畫出壓力前池的平面圖和縱剖面圖（A3紙）。三、完成的時(shí)間此設(shè)計(jì)內(nèi)容務(wù)必在12月09日前上交。

設(shè)計(jì)概述圖1一、引水式水電站的引水渠道末端，常設(shè)有一個(gè)水池，用來(lái)聯(lián)接引水渠道和水輪機(jī)的壓力水管，稱為前池，又叫壓力前池。壓力前池主要由前室、進(jìn)水室、壓力墻、泄水建筑物、排污、排沙、排冰建筑物組成。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，在本設(shè)計(jì)中采用如圖1所示方式布置，此種布置方式中的渠線與壓力管道軸線斜交，比較能適應(yīng)地形、地質(zhì)條件，而水流、開挖量、排污、排冰等條件都介于其它布置方式之間，這種布置在工程中采用較多。圖1二、各組成部分的簡(jiǎn)要說(shuō)明及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述2.1前室前室是引水渠道末端與進(jìn)水室之間的擴(kuò)大加深部分，其主要作用是將渠道斷面過渡至進(jìn)水室所需要的寬度和深度。前室應(yīng)有一定的容積和水深，以滿足沉沙的要求。前室在平面上以β=10°~15°的擴(kuò)散角逐漸加寬。為了便于沉沙、排沙，防止有害泥沙進(jìn)入進(jìn)水室，前室末端底板高程應(yīng)低于進(jìn)水室底板高程0.5m以上。當(dāng)水中含沙量較大時(shí)，宜適當(dāng)加大此高差。當(dāng)渠線與管線不一致時(shí)，為防止水流出現(xiàn)死水區(qū)，產(chǎn)生漩渦，造成過大的水頭損失和局部淤積，應(yīng)采用平緩的曲線連接并加設(shè)導(dǎo)流墻。2.2進(jìn)水室進(jìn)水室是壓力前池最主要的組成部分，上游與前室相接，下游為埋設(shè)壓力管道進(jìn)口段的壓力墻。當(dāng)布置有兩條以上的壓力管道時(shí)，應(yīng)以隔墩分成若干獨(dú)立的進(jìn)水室，每一進(jìn)水室都設(shè)有攔污柵、檢修閘門、工作閘門、通氣孔、旁通管、工作橋和啟閉設(shè)備等。這樣，當(dāng)一條壓力管道或由此壓力管道供水的機(jī)組發(fā)生事故或需要檢修時(shí)，不致影響其它機(jī)組的正常運(yùn)行。

第一章壓力前池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則壓力前池中的邊墻承受自重、頂部設(shè)備重和上游水壓力等荷載，應(yīng)在上游為進(jìn)水室最高水位的條件下，按擋水壩進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算。壓力前池的邊墻承受自重、設(shè)備重、水壓力和土壓力等荷載，應(yīng)按擋土墻設(shè)計(jì)。溢流堰段則按溢流重力壩設(shè)計(jì)。工作橋和啟閉機(jī)架一般為鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，承受自重、設(shè)備重和活荷載，啟閉機(jī)架則還要承受啟閉力和風(fēng)荷載等，應(yīng)分別按板梁和框架設(shè)計(jì)。進(jìn)水室底板的構(gòu)造和受力情況與水閘底板相似。當(dāng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，一般按彈性地基上的板進(jìn)行設(shè)計(jì)；當(dāng)采用素混凝土或漿砌石結(jié)構(gòu)時(shí)，一般可不作計(jì)算，此時(shí)板的厚度約為0.5～1.0m。第二章控制水位的確定一、前池正常水位Z前正的計(jì)算前室正常水位前室正常水位近似的認(rèn)為等于渠道末端正常水位渠道末端正常水位=渠道末端渠底高程+渠道內(nèi)正常水深=+=則=前室正常水深為二、前池最低水位Z最低的計(jì)算為了保證不形成漩渦，及不使空氣進(jìn)入壓力水管，一般規(guī)定進(jìn)水室的最低水位，應(yīng)高出引水管進(jìn)水口頂部?jī)杀端苤械牧魉偎^，設(shè)以代表這一高度，并不低于0.30~0.50m。即：式中：v為壓力水管的流速，（m/s），根據(jù)壓力水管的最大流速，則v=4.30計(jì)算：故，初擬前室內(nèi)最低水位為渠道末端的底面高程，即擬定前池內(nèi)最低水位為3087.9m。三、前池最高水位Z最高的計(jì)算由公式:式中：H0為溢流堰宣泄最大流量時(shí)，堰頂上的水頭,一般為—,本設(shè)計(jì)取為則：第三章各部分尺寸的確定一、壓力鋼管直徑的確定圖3-1根據(jù)《水電站》書公式（5-3），，將Qmax=1.45m3/s，Hp=50m帶入公式，計(jì)算得出：D=0.848m，取D=0.90m（具體如圖3-1所示）圖3-1二、進(jìn)水室總寬度B進(jìn)進(jìn)水室寬度與壓力水管的數(shù)目和管徑有關(guān)，通常采用：b進(jìn)=（1.5~1.8）D=1.8×0.90=1.62m，壓力管道條數(shù)為2，隔墩厚度為0.6m，則進(jìn)水室總寬度為：B進(jìn)=nb進(jìn)+（n－1）d=2×1.62+1×0.6=3.84m，在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，共有兩臺(tái)機(jī)組，則n=2，采用混凝土隔墩，應(yīng)規(guī)范要求，取d=0.6m。三、進(jìn)水室長(zhǎng)度S進(jìn)水室長(zhǎng)度取決于攔污柵、工作閘門、檢修閘門、工作橋和啟閉機(jī)設(shè)備等的布置，還要能容納下攔污柵和工作閘門等設(shè)備，小型水電站常取，本次設(shè)計(jì)中進(jìn)水室長(zhǎng)度取為m。前室寬度及長(zhǎng)度1、寬度前室凈寬約為進(jìn)水室總寬度的倍。即：本設(shè)計(jì)前室凈寬取2、長(zhǎng)度前室長(zhǎng)度通常采用擴(kuò)散后前室凈寬的倍，即：本設(shè)計(jì)前室長(zhǎng)度取五、進(jìn)水室底板高程進(jìn)水室底板高程可由公式：計(jì)算得到，式中：—壓力水管管頂高程；—壓力水管直徑；—壓力管道與水平面間的夾角；則。進(jìn)水室底板高程取為3085.9m。六、前池末端底板高程前池末端底板高程可采用式子：=3084.63－0.5，計(jì)算得出3084.13m。七、前池頂高程前池頂高程可采用式子：=3088.21+0.5=3088.71（m）——安全超高（在本設(shè)計(jì)中，擬定安全超高為0.5m），八、邊墻高度邊墻高度==3088.71－3084.13=4.58m。取邊墻高度為4.5m（基礎(chǔ)深約為50cm）。九、泄水道（圖3-2）泄水道通常設(shè)于渠末或前池的邊墻上，其型式有溢流堰河虹吸管等。溢流堰頂高程應(yīng)略高于前室中的正常水位（一般約5cm左右），以防止電站正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生溢流現(xiàn)象。在本設(shè)計(jì)中采用的型式為溢流側(cè)堰，下游布置泄水陡槽和消能設(shè)施。溢流堰高程為▽溢頂=3087.91+0.05=3087.96m，溢流堰高（與前池底板高程一致）為3087.96－3084.13=3.83m，取溢流堰高為3.83m,溢流堰的斷面形狀為流線型的實(shí)用堰。在前室的最高水位確定后，溢流堰的長(zhǎng)度為，（式中Qmax=3.2m3/s，ha為堰頂允許最大溢流深度，取ha=0.4m，M為溢流堰流量系數(shù)，實(shí)用堰中M=1.7）。圖3-2計(jì)算得出L=7.44m。圖3-2十、沖沙孔的布置沖沙孔設(shè)在前池最低處，在本設(shè)計(jì)中采用直徑為30cm的混凝土管，管子進(jìn)口處用木插板閘門控制，一般在洪水期沖沙，沖沙時(shí)開啟閘門，平時(shí)關(guān)閉。此外，當(dāng)引水渠道或前池檢修時(shí)，或水電站停止運(yùn)行而下游有灌溉要求時(shí)，也可利用沖沙孔放水。十一、分流墩的布置圖3-3為減小池身的長(zhǎng)度又不過分加大擴(kuò)散角度，可在前室進(jìn)口段設(shè)置一分流墩，在本設(shè)計(jì)中，上游方向做一30°的銳角，下游為流線型設(shè)計(jì)（圖3-3）。圖3-3十二、壓力前池平面布置圖及剖面圖（圖3-4，圖3-5）根據(jù)所計(jì)算數(shù)據(jù)，在CAD中畫出平面布置圖，以下為示意圖。圖3-4圖3-4圖3-5I-I剖面圖圖3-5I-I剖面圖第四章壓力前池的主要設(shè)備的設(shè)計(jì)確定前池的主要設(shè)備有攔污柵、檢修閘門、工作閘門、通氣孔、旁通管、啟閉設(shè)備和清污機(jī)等。一、攔污柵（圖4-1）攔污柵設(shè)置在進(jìn)水室入口處的柵槽中，下端支承于進(jìn)水室底板，上端支承于防護(hù)梁上，防護(hù)梁與工作橋相連。攔污柵一般與水平面成70°～80°傾斜放置。攔污柵上的污物可采取人工清污或機(jī)械清污。圖4-1在本設(shè)計(jì)中，采用扁鋼作為柵條，由于水量小，與水平面成70°布置，柵片寬度為2m×2個(gè)（根據(jù)進(jìn)水室寬度為3.84m），高度為3.6m（根據(jù)池頂高程減去進(jìn)水室底板高程為3.492m，多余部分插入邊墻中），厚度為8mm，寬為150mm，過柵水的流速為1.0m/s，一層攔污柵，采用人工清污的方式。圖4-1二、檢修閘門和工作閘門檢修閘門位于工作閘門之前，也可位于攔污柵之前或之后，供檢修攔污柵、工作閘門和進(jìn)水室時(shí)堵水之用，一般采用疊梁式或平板式閘門。工作閘門的作用是當(dāng)壓力管道、水輪機(jī)閥門、或機(jī)組發(fā)生事故或檢修時(shí)，用來(lái)關(guān)閉壓力管道進(jìn)口。另外，當(dāng)電站長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)，為了防止水輪機(jī)閥門漏水，也常需關(guān)閉工作閘門，工作閘門一般采用平面定輪閘門，明鋼管必須采用快速閘門。檢修閘門和工作閘門一般用電動(dòng)螺桿或電動(dòng)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)操作。三、通氣孔和旁通管通氣孔布置在緊靠工作閘門的下游面。旁通管布置在進(jìn)水室的邊墻和隔墩內(nèi)，一般用閘閥控制。旁通管可為鑄鐵管、鋼管或鋼筋混凝土管。在本設(shè)計(jì)中采用鋼管。四、啟閉機(jī)在本設(shè)計(jì)中，檢修閘門采用電動(dòng)螺桿，工作閘門采用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。第五章邊墻的設(shè)計(jì)與穩(wěn)定計(jì)算一、邊墻的基本設(shè)計(jì)擬定圖5-1圖5-1重力式擋土墻依靠本身重力維持穩(wěn)定，本設(shè)計(jì)中，根據(jù)“第二章·第七節(jié)