(整理)坝后式水电站毕业设计

目录第一章水轮机....................................... - 3 -1.1 特征水头的确定............................................. - 3 -1.2 水轮机选型................................................. - 5 -1.3 水轮机蜗壳及尾水管......................................... - 7 - 1.3.1 蜗壳尺寸确定............................................ - 8 - 1.3.2 尾水管尺寸确定.......................................... - 8 -1.4 调速设备及油压设备选择..................................... - 8 - 1.4.1 调速功计算.............................................. - 8 - 1.4.2 接力器选择.............................................. - 8 - 1.4.3 调速器的选择............................................ - 9 - 1.4.4 油压装置................................................ - 9 -第二章发电机...................................... - 11 -2.1 发电机的尺寸估算.......................................... - 11 - 2.1.1 主要尺寸估算........................................... - 11 - 2.1.2 外形尺寸估算........................................... - 11 -2.2 发电机重量估算............................................ - 13 - 第三章混凝土重力坝................................ - 14 -3.1 剖面设计.................................................. - 14 - 3.1.1 坝高的确定............................................. - 14 - 3.1.2 坝底宽度的确定......................................... - 16 -3.2 稳定与强度校核............................................ - 16 - 3.2.1 作用大小............................................... - 16 - 3.2.2 承载能力极限状态强度和稳定验算......................... - 19 - 3.2.3 正常使用极限状态进行强度的计算和验算................... - 25 -第四章引水建筑物布置.............................. - 27 -4.1 压力钢管布置 .............................................. - 27 - 4.1.1 确定钢管直径 ........................................... - 27 - 4.2 进水口布置 ................................................ - 27 - 4.2.1 确定有压进水口的高程 ................................... - 27 - 4.2.2 渐变段尺寸确定 ......................................... - 28 - 4.2.3 拦污栅尺寸确定 ......................................... - 28 - 4.2.4 通气孔的面积确定 ....................................... - 28 -第五章 主厂房尺寸及布置 ............................ - 29 -5.1 厂房高度的确定 ............................................ - 29 - 5.1.1 水轮机安装高程 ......................................... - 30 - 5.1.2. 尾水管顶部高程及尾水管底部高程 ......................... - 30 - 5.1.3 基岩开挖高程 ........................................... - 30 - 5.1.4 水轮机层地面高程 ....................................... - 30 - 5.1.5 发电机层楼板高程 ....................................... - 30 - 5.1.6 吊车轨顶高程 ........................................... - 30 - 5.1.7 厂房顶高程 ............................................. - 31 - 5.2 主厂房长度的确定 .......................................... - 31 - 5.2.1 机组段长度确定 ......................................... - 31 - 5.2.2 端机组段长度 ........................................... - 32 - 5.2.3 装配场长度 ............................................. - 32 - 5.3 主厂房宽度和桥吊跨度的确定 ................................ - 32 -第六章 混凝土溢流坝 ................................ - 33 -6.1 溢流坝段总宽度的确定 ...................................... - 33 - 6.1.1 单宽流量q 的选择 ....................................... - 33 - 6.1.2 确定溢流前缘总净宽L ................................... - 34 - 6.1.3 确定溢流坝段总宽度 ..................................... - 34 - 6.2 堰顶高程的确定 ............................................ - 34 - 6.2.1 堰顶高程的确定 ......................................... - 35 - 6.2.2 闸门高度的确定 ......................................... - 35 - 6.3 堰面曲线的确定 ............................................ - 35 - 6.3.1 最大运行水头max H 和定型设计水头d H 的确定 ............... - 35 - 6.3.2 三圆弧段的确定 ......................................... - 36 -6.3.3 曲线段的确定........................................... - 36 - 6.3.4 直线段的确定........................................... - 36 - 6.3.5 反弧段的确定........................................... - 37 - 6.3.6 鼻坎挑角和坎顶高程的确定............................... - 37 - 6.3.7 溢流坝倒悬的确定....................................... - 38 -6.4 溢流坝强度和稳定验算...................................... - 38 - 6.4.1 作用大小............................................... - 38 - 6.4.2 承载能力极限状态强度和稳定验算......................... - 40 - 6.4.3 正常使用极限状态进行强度的计算和验算................... - 43 -6.5 消能与防冲............................................... - 43 - 6.5.1 挑射距离和冲刷坑深度的估算............................. - 43 -第七章压力钢管应力分析及结构设计................... - 44 -7.1 水力计算.................................................. - 45 - 7.1.1 水头损失计算........................................... - 45 - 7.1.2 水锤计算............................................... - 49 -7.2 压力钢管厚度的拟定........................................ - 53 -7.3 钢管、钢筋、混凝土联合承受内压的应力分析 .................. - 54 - 7.3.1 混凝土开裂情况判别..................................... - 54 - 7.3.2 应力计算............................................... - 58 -第一章水轮机1.1特征水头的确定1. 在校核洪水位下, 四台机组满发,下泄流量Q=14100m3/s,由厂区水位流量关系可得,尾水位▽尾=220.54m,▽库=291.8mH1=0.99×▽库－▽尾=0.99×291.8－220.54=70.54m2, 在设计洪水位下,四台机组满发,下泄流量Ｑ=11000 m3/s,由厂区水位流量关系得, 尾水位▽尾=217.82m,▽库=289.94mH2=0.99×▽库－▽尾=0.99×289.94－217.82=71.40m3, 在设计蓄水位下,一台机组满发,由下列式子试算出该情况下对应的下泄流量和水头N=9.81QHηH=0.99×▽库－▽尾▽尾=f Qη=η水×η电=0.95×0.9列表试算,得当下泄流量为67.5 m3/s时,一台机组满发,对应水头为81.26m.,即H3=81.26m.4.在设计蓄水位下,四台机组满发,试算该情况下对应的下泄流量和水头,列表试算当下泄流量为274 m3/s时,四台机组满发,对应水头为80.08m,即H4=80.08m;5.在设计低水位下,四台机组满发,试算该情况下对应的下泄流量和水头,列表试算当下泄流量为362m 3/s 时,四台机组满发,对应水头为59.79m,即H 5=59.79m.6.在设计低水位下,一台机组满发,试算该情况下对应的下泄流量和水头,列表试算当下泄流量为89.45m 3/s 时,一台机组满发,对应水头为61.32m,即H6=61.32m.{}max 123456max H H H H H H H ={} =max 70.5471.4081.2680.0859.7961.32=81.2{}min 123456min H H H H H H H ={}=min 70.5471.4081.2680.0859.7961.32 =59.79max min 0.60.4av H H H =+0.681.260.459.79=⨯+⨯ =72.740.95r av H H =0.9572.74=⨯=69.11由H1=70.54m,H2=71.40m,H3=81.26m,H4=80.08m,H5=59.79m,H6=61.32m,确定：最大水头Hmax=81.2m ,最小水头Hmin=59.79m,加权平均水头Hav=0.6Hmax+0.4 Hmin 0.6×81.2+0.4×59.79=72.74m,设计水头H r =0.95 Hav=0.95×72.74=69.11m1.2水轮机选型根据水头变化范围59.79m —81.26m,在水轮机系列型谱表3—3.表3—4中查出合适的机型为HL220.HL220型水轮机的主要参数选择1. 转轮直径D 1计算查水电站表3—6和图3—12可得HL220型水轮机在限制工况下单位流量Q 11M =1150L/s,效率η=89.0%,由此可初步假定原型水轮机在该工况下单位流量Q 11= Q 11M =1150L/s,效率η=90%;发电机的额定效率取为ηgr =96%,N r =N gr /ηgr =46000/96%=47916.67kwD 1=2.866m选用与之接近而偏大的标称直径D 1=3.0m.2. 转速n 计算查水电站表3—4可得,HL220型水轮机在最优工况下单位转速n 110M =70.0 r/min,初步假定n 110=n 110M =70.0r/min,H av =72.74m,D 1=3.0m.1=199.00r/min选择与上述计算值相近而偏大的同步转速n=214.3r/min;3. 效率及单位参数修正查表3—6可得HL220型水轮机在最优工况下的模型最高效率为ηMmax =91%模型转轮直径D 1M =0.46m ηmax =1-1-η则效率修正值为Δη=93.8%-91%=2.8%;考虑到模型与原型水轮机在制造上的差异;常在已求得的Δη值中再减去一个修正值ε,现取ε=1.0%,可得修正值为Δη=1.8%,原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为 ηmax =ηMmax +Δη=91%+1.8%=92.8%η=ηM +Δη=89%+1.8%=90.8%≠90% 与假定不符重新假定效率η=90.8%,采用上述过程,得出D 1=3.0m,n=214.3r/min, ηmax =93.8% Δη=93.8%-91%-ε=93.8%-91%-1%=1.8% ηmax =ηMmax +Δη=91%+1.8%=92.8%η=ηM +Δη=89%+1.8%=90.8% 与上述假定值相同 单位转速的修正值110110M n n ∆按规定单位转速可不加修正,同时,单位流量Q 11也可不加修正,由上可见,原假定的η=90.8%,Q 11= Q 11M , n 110=n 110M 是正确的;那么上述计算及选用的结果D 1=3.0m,n=214.3r/min 是正确的;4. 工作范围检查水轮机在H r ,N r 下工作时,Q 11= Q 11max Q 11max=1.040<1.15 m 3/s 则水轮机的最大引用流量Q max = Q 11max D 1=1.040×32=77.84 m 3/s与特征水头H max 、H min 、H r 对应的单位转速为： 11min n=71.3211max n=83.0211r n==77.33在HL220水轮机模型综合特性曲线上绘出Q 11max =1040L/s,11max n =83.02r/min,11min n =71.32r/min 的直线,如图所示,三根直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特性曲线的高效率区,故对于HL220型水轮机方案,所选定的参数D 1=3.0m 和n=214.3r/min 是合理的; 5. 吸出高度H s 的计算由水轮机的设计工况参数11r n =77.33r/min,Q 11max = 1040L/s, 查HL220水轮机模型综合特性曲线可得,相应的气蚀系数σ=0.133,并在水电站图2—26上查得气蚀系数修正值△σ=0.018,由此可求出水轮机吸出高度为H s =10–▽/900–σ+△σH=10-202/900-0.123+0.018=0.03所以,水轮机的额定出力满足要求;故选择水轮机型号为HL -220-LJ-300.1.3 水轮机蜗壳及尾水管1.3.1 蜗壳尺寸确定蜗壳采用金属蜗壳,断面为圆形;包角为345°,即0ϕ=345°,蜗壳进口断面的平均流速为V c =8.4m,由H r =69.11m,查图2—8蜗壳进口断面流速曲线得Vc ;查金属蜗壳座环尺寸系列,D 1=3000mm,座环内径D b =4000mm.座环外径D a =4700mm,r a=D a /2=4700/2=2350mm,r b =D b /2=4000/2=2000mm,Q max =77.84m 3/s.ρimax 360icV ϕπ R i =r a +2ρ1.3.2 尾水管尺寸确定采用弯锥型尾水管,H r =69.11m,采用标准混凝土肘管,D 1≤D 2h 51.4调速设备及油压设备选择1.4.1 调速功计算反击式水轮机A=200—=200—250×67.5 =210781.65—263477.07>30000Nm属大型调速器;调速柜、主接力器、油压装置三者分别选择;1.4.2 接力器选择大型调速器常采用两个接力器来操作导水机构,油压装置额定油压 2.5Mp,接力器直径d s =λD×3b 0/D 1=0.25 选用与之接近而偏大的400mm 的标准接力器;接力器最大行程 S max =1.4—1.8a 0max ,由n 11r =77.33r/min,Q 11max =1040L/s,在模型综合曲线上查得,a 0max =a 0Mmax0000M M D Z D Z =28.8×3240.4624⨯⨯=187.83 S max =1.4—1.8a 0max =1.4—1.8×187.83=269.96—338.09取S max =300两接力器总容积为V S =2max 12s d S π=2π×0.42×0.3=0.075m 31.4.3 调速器的选择主配压阀直径1.130.07294m == T s 为导叶从全开到全关的直线关闭时间,取为4s,选用DT801.4.4 油压装置压力油罐的容积 V k =18—20V s =18—20×0.075=1.35—1.5m 3,选用HYZ —1.6第二章 发电机2.1 发电机的尺寸估算额定转速n=214.3r/min >150r/min,选择悬式发电机;查表,对应SF65-28/640,功率因数cos φ=0.90.则发电机额定容量S f 为S f =N f /cos φ=46000/0.9=51111.11kV A2.1.1 主要尺寸估算1. 极矩τ τ=9K =由极矩τ,计算转子的飞逸速度K f =n f /n=410/214.3=1.91 V f =K f V=1.91×58.83=112.55m/s 2. 定子内径 D iD i =221458.83p τππ⨯=⨯=524.33cm3. 定子铁芯长度l tl t =2651111.115.510214.3f i eS CD n -=⨯⨯=157.73cm 查表7—1,C 取5.5×10-6 l t /τ=157.73/58.83=2.68定子铁芯长度l t 主要受发电机的通风冷却和运输条件的限制;当l t /τ>3时,通风较困难；当l t /τ<1时,电机效率较低；根据运输条件,当l t /τ>2.5m 时,一般采用现场叠装定子;4． 定子铁芯外径D an e >166.7rpm D a =D i +τ=524.33+58.83=583.16cm2.1.2 外形尺寸估算2.1.2.1 平面尺寸估算 1.定子基座外径214e n <300rpm D 1=1.20D a =1.20×583.16=699.79cm2. 风罩内径D 2= D 1+2.4=7.0+2.4=9.4m S f =51111.11>20000kV A3. 转子外径D 3= D i -2δ= D i =524.33cm δ为单边空气间隙,初步估算时可忽略不计 4. 下机架最大跨度D 4=D 5+0.6=4.2+0.6=4.8m5. 水轮机基坑直径D 5=4.2m6. 推力轴承外径D 6=3.4m7. 励磁机外径D 7=2.4m2.1.2.2 轴向尺寸计算 1. 定子机座高度h 1= l t +2τ=157.73+2×58.83=275.34cm n e ≥214.3r/min2. 上机架高度h 2=0.25 D i =0.25×58.83=131.08cm 悬式承载机架3. 推力轴承高度h 3=1600mm励磁机高度h 4=2100mm=2.1m 包括励磁机架,高度900mm副励磁机高度h 5=900mm=0.9m永磁机高度h 6=700mm=0.7m4. 下机架高度h 7=0.12 D i =0.12×524.33=62.92cm 悬式非承载机架5. 定子支座支承面至下机架支承面的距离h 8=0.15 D i =0.15×524.33=78.65cm6. 下机架支承面至主轴法兰底面之间的距离h 9=1m 按以生产的发电计资料,一般为700～1500mm,取1000mm=1m7. 转子磁轭轴向高度h10= l t+500—600mm=1.58+0.52=2.1m 无风扇时8. 发电机主轴高度h11= 0.7—0.9H=0.7—0.9×10.45=7.32—9.41 取h11=7.5m9.定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离h12=0.46h1+h102.2 发电机重量估算水轮发电机的总重量G f=K1223351111.119214.3feSn⎛⎫⎛⎫=⨯⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=346.13t发电机转子重量约为0.5G f=0.5×346.13=173.1t第三章 混凝土重力坝3.1 剖面设计水库总库容13.71亿m 3,工程规模为大1型,一等;主要建筑物为1级,次要建筑物为3级,临时性建筑物为4级;3.1.1坝高的确定水库总库容13.71亿m 3,工程规模为大1型,一等;主要建筑物为1级,次要建筑物为3级,临时性建筑物为4级;坝顶超出静水位高度Δh=2h 1%+h z + h c坝顶高程=设计洪水位+Δh 设=289.94+Δh 设 坝顶高程=校核洪水位+Δh 校=291.80+Δh 校计算风速V 0,正常运用条件正常蓄水位/设计洪水位,取多年平均最大风速的1.5—2.0倍；非常运用条件校核洪水位,取洪水期多年平均最大风速;113120220011 3.752.15022000.00760.331m gh gD V V V gL gD V V V --⎧⎛⎫⎪= ⎪⎪⎪⎝⎭⎨⎪⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭⎩ ▽设=289.9420gD V =29.81140022.5⨯=27.13∈20,250 h=1123012200.0076V gD V V g -⎛⎫ ⎪⎝⎭=0.0076×11231229.81140022.522.522.59.81-⨯⎛⎫⨯⨯ ⎪⎝⎭=0.91m h为累计频率5%的波高,h m /H m <0.1,查表得,h p /h m =1.95,则h m =0.91/1.95=0.47m,h 1%/h m =2.42,则h 1%=2.42×h m =2.42×0.47=1.13mL m =1123.7502.15200.331V gD V V g-⎛⎫ ⎪⎝⎭=1123.752.1529.81140022.50.33122.522.59.81-⨯⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭=9.68m h z =221%2 1.13289.949.689.68m m h H cth cthL L ππππ⨯⨯=⨯=0.41m 坝的级别为1级,正常情况,h c =0.7mΔh=2h 1%+h z + h c =2×1.13+0.41+0.7=3.37m 坝顶高程为 ▽顶=289.94+3.37=293.31m▽校=291.80m20gD V =29.81141015⨯=61.48∈20,250 h=1123012200.0076V gD V V g -⎛⎫ ⎪⎝⎭=11231229.811410150.007615159.81-⨯⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭ =0.55m h为累计频率5%的波高,h m /H m <0.1,查表得,h p /h m =1.95,则h m =0.55/1.95=0.28m,h 1%/h m =2.42,则h 1%=2.42×h m =2.42×0.28=0.68m L m =1123.7502.15200.331V gD V V g-⎛⎫ ⎪⎝⎭=1123.752.1529.811410150.33115159.81-⨯⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭=6.46m21%2z mmh Hh cthL L ππ=式中 H ——水深,m ；1%h ——累计频率1%的波高,m ； h z =221%20.68291.806.46 6.46m m h H cth cthL L ππππ⨯⨯=⨯=0.22m 坝的级别为1级,校核情况,h c =0.5mΔh=2h 1%+h z + h c =2×1.13+0.41+0.7=3.37m 坝顶高程为 ▽校=291.80+2.08=293.88m 取两者的较大值为293.88m.3.1.2坝底宽度的确定(1) 应力条件: а=0.25 f 由资料查得,混凝土/新鲜花岗斑岩抗剪摩擦系数tan θ=0.7,f=0.7B H===0.69(2) 稳定条件： 荷载设计值：重力 G=1.0×93.88×93.88×23.5×0.5=103558.09 静水压力 P=1.0×93.88×93.88×10×0.5=103558.09扬压力 U=1.2×0.5×0.25×93.88×93.88×10×m=13220.18m 查表4—1,基本组合,1级,K=1.1 ()()0.7103558.0913220.1844067.27fW U K m P-⨯-==∑∑=1.1下游坝坡m=0.6—0.8,计算得,m=0.77,满足要求;B=0.77×93.88=72.3m,上游折坡的起坡点位置一般在坝高的1/3—2/3,坝高为93.88m,折坡点位置31.29m ～62.59m,取35m,高程为235m.上游坡n=0～0.2,取0.15.坝顶宽度可取坝高的8%～10%,7.51m ～9.388m,取为9m;3.2 稳定与强度校核本设计采用概率极限状态设计原则,以分项系数极限状态设计表达式进行结构计算;混凝土重力坝分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行强度和稳定的计算和验算;3.2.1 作用大小正常蓄水位坝体所受作用的大小为W1=0.5×5.3×35×23.5=2179.6W2=9×93.88×23.5=19855.6W3=82.2×63.3×23.5=61138.3P1=0.5×84×84×9.81=34609.7P2=0.5×3.1×3.1×9.81=47.1P3=0.5×49+84×5.3×9.81=3457.5P4=0.5×3.1×2.4×9.81=36.5U1=3.1×77.6×9.81=2359.5U2=0.5×65.6×20.2×9.81=6499.7U3=20.2×12×9.81=2377.9U4=0.5×6.33×4.8×9.81=3572.8L1=0.5×6.33×4.8×9.81=149.03L2=0.5×4.84×4.84×9.81=113.01正常蓄水位折坡面以上坝体所受作用的大小为W1=9×58.88×23.5=12453.1W2=0.5×47.2×36.3×23.5=20131.9P1=0.5×49×49×9.81=11776.9U1=4.5×9.8×9.81=432.6U2=0.5×40.8×9.8×9.81=1961.2U3=0.5×39.2×4.5×9.81=865.2L1=0.5×6.33×4.8×9.81=149.03L2=0.5×4.8×4.8×9.81=113.01设计洪水位坝体所受作用的大小为W1=0.5×5.3×35×23.5=2179.6W2=9×93.88×23.5=19855.6W3=82.2×63.3×23.5=61138.3P1=0.5×89.94×9.81×89.94=39677.5P2=0.5×17.82×9.81×17.82=1557.6P3=0.5×54.94+89.94×9.81×5.3=3766.4P4=0.5×13.7×17.82×9.81=1197.5U1=77.6×9.81×17.82=13565.6U2=176.9×65.6×0.5=5802.3U3=176.9×12=21228U4=0.5×54.09×12×9.81=3187.3L1=0.5×4.84×1.54+4.84×9.81=151.5L2=0.5×4.84×4.84×9.81=114.9设计洪水位折坡面以上坝体所受作用的大小W1=9×58.88×23.5=12453.1W2=0.5×47.2×36.3×23.5=20131.9P1=0.5×54.94×54.94×9.81=14805.3U1=4.5×10.99×9.81=485.2U2=0.5×40.8×10.99×9.81=2199.4U3=0.5×43.95×4.5×9.81=970.1L1=0.5×4.84×1.54+4.84×9.81=151.5L2=0.5×4.84×4.84×9.81=114.9校核洪水位坝体所受作用的大小为W1=0.5×5.3×35×23.5=2179.6W2=9×93.88×23.5=19855.6W3=82.2×63.3×23.5=61138.3P1=0.5×91.8×9.81×91.8=41335.6P2=0.5×20.54×9.81×20.54=2069.4P3=0.5×56.8+91.8×9.81×5.3=3863.1P4=0.5×15.82×20.54×9.81=1593.8U1=77.6×9.81×20.54=15636.2U2=17.8×65.6×9.81×0.5=5727.5U3=17.8×12×9.81=2095.4U4=0.5×53.46×12×9.81=3146.7L1=0.5×3.23×4.13×9.81=89.9L2=0.5×3.23×3.23×9.81=889.6校核洪水位折坡面以上坝体所受作用的大小为：W1=9×58.88×23.5=12453.1W2=0.5×47.2×36.3×23.5=20131.9P1=0.5×56.8×56.8×9.81=15824.7U1=4.5×11.36×9.81=501.5U2=0.5×40.8×11.36×9.81=2273.4U3=45.44×4.5×9.81=2005.9L1=0.5×3.23×4.13×9.81=65.43L2=0.5×3.23×3.23×9.81=51.173.2.2 承载能力极限状态强度和稳定验算承载能力极限状态设计包括：1.坝体与坝基接触面抗滑稳定计算；2.坝址的抗压强度验算；3.坝体选定截面下游端点的抗压强度验算；3.2.2.1 坝体与坝基接触面抗滑稳定计算正常蓄水位1．作用效应函数()R S P •==∑34605.8 KN2. 抗滑稳定抗力函数()''369367.12 1.2101.277.61.3395071.2R R R RR f W c A KN•=+⨯=⨯+⨯=∑0()S γψ•=1.1×1.0×34605.8KN=38066.38 ()dR γ•=95071.2/1.2=79226 KN()0()dR S γψγ••≤满足要求; 设计洪水位1． 作用效应函数()R S P •==∑37852.3KN2. 抗滑稳定抗力函数()''338315 1.2101.277.61.3366424.31R R R RR f W c A KN•=+⨯=⨯+⨯=∑0()S γψ•=1.1×1.0×37852.3=41607.83KN ()dR γ•=66424.31/1.2=55353.6KN()0()dR S γψγ••≤满足要求;校核洪水位1． 作用效应函数()R S P •==∑39283.3KN2. 抗滑稳定抗力函数()''372411.7 1.2101.277.61.3397881.6R R R RR f W c A KN•=+⨯=⨯+⨯=∑0()S γψ•=1.1×0.85×39283.3=36729.9KN ()dR γ•=97881.6/1.2=81568KN()0()dR S γψγ••≤满足要求;3.2.2.2坝趾抗压强度承载能力极限状态 正常蓄水位1. 作用效应函数RW∑=69367.12 KNRM∑=-268837.7KN m ⋅()()221m J T M A W S R RR R R +⎪⎪⎭⎫-⎝⎛=•∑∑()269367.12268837.710.7777.61003.63-⎛⎫=-⨯+ ⎪⎝⎭ =1850.6 KN2. 抗压强度极限状态抗力函数()/C m R f γ•==135001.529000/KN m =()dR γ•=90001.825000/KN m = 0()S γψ•=1.1×1.0×1850.6 =2035.6kp()0()dR S γψγ••≤满足要求 设计洪水位1. 作用效应函数RW∑=38315 KN,RM∑=-478320.04 KN m ⋅()()221m J T M A W S R RR R R +⎪⎪⎭⎫-⎝⎛=•∑∑()23831547832010.7777.61003.63-⎛⎫=-⨯+ ⎪⎝⎭=1545.7 kp2. 抗压强度极限状态抗力函数()2/13500/1.59000/C m R f KN m γ•===0()S γψ•=1.1×1.0×1700.2 kp=1870.2 kp ()290005000/1.8dR KN m γ•== ()0()dR S γψγ••≤满足要求 校核洪水位1. 作用效应函数RW∑=72411.7KNRM∑=-552294KN m ⋅()()221m J T M A W S R RR R R +⎪⎪⎭⎫-⎝⎛=•∑∑()272411.755229410.7777.61003.63⎛⎫=+⨯+ ⎪⎝⎭=2363.0kp2. 抗压强度极限状态抗力函数()/C m R f γ•==29000/KN m =0()S γψ•=1.1×0.85×2363.0=2209.4kp()dR γ•25000/KN m =()0()dR S γψγ••≤满足要求3.2.2.3 坝体选定截面下游端点的抗压强度验算 正常蓄水位1. 作用效应函数cW ∑=28674.2KN cM∑=19542.7KN m ⋅()()21c C cccW M T S m A J ⎛⎫•=-+ ⎪ ⎪⎝⎭∑∑()228674.219542.710.7745.3342⎛⎫=-⨯+ ⎪⎝⎭ =917.3kp2. 抗压强度极限状态抗力函数()2/13500/1.59000/C m R f KN m γ•===0()S γψ•=1.1×1.0×917.3=1009.03kp()290005000/1.8dR KN m γ•== ()0()dR S γψγ••≤满足要求 设计洪水位1. 作用效应函数cW ∑=28199.4 KN, cM∑=-64779.4KN m ⋅()()21c C cccW M T S m A J ⎛⎫•=-+ ⎪ ⎪⎝⎭∑∑()228199.464779.410.7745.3342-⎛⎫=-⨯+ ⎪⎝⎭=1290.7 kp2. 抗压强度极限状态抗力函数()2/13500/1.59000/C m R f KN m γ•===0()S γψ•=1.1×1.0×1290.7=1419.7 kp()290005000/1.8dR KN m γ•== ()0()dR S γψγ••≤满足要求 校核洪水位1. 作用效应函数cW ∑=26848KN cM∑=-118944.1KN m ⋅()()21c C cccW M T S m A J ⎛⎫•=-+ ⎪ ⎪⎝⎭∑∑ ()226848118944.110.7745.3342⎛⎫=-⨯+ ⎪⎝⎭=1498.1kp2.抗压强度极限状态抗力函数()/C m R f γ•==29000/KN m =0()S γψ•=1.1×0.85×1498.1=1400.68kp()dR γ•25000/KN m =()0()dR S γψγ••≤满足要求3.2.3 正常使用极限状态进行强度的计算和验算正常使用极限状态设计包括： 1. 坝踵拉应力验算；2. 坝体选定截面上游端点的拉应力验算3. 施工期坝体下游面拉应力验算 3.2.3.1 坝踵拉应力验算 正常蓄水位RW∑=71857.2KNRM∑=-221365.6KN m ⋅71857.2221365.677.61003.63RR RRRW MTA J -+=+∑∑=705.4>0 满足要求;设计洪水位RW∑=44357.8KN,RM∑=-435864.8KN m ⋅44357.8435864.877.61003.63RR RRRW MTA J -+=+∑∑=137.33>0 满足要求;3.2.3.2 坝体选定截面上游端点的拉应力验算 正常蓄水位cW ∑=29326KN cM∑=27097.6KN m ⋅2932627097.645.3342cC cc cW MTA J +=+∑∑=626.6>0 满足要求; 设计洪水位cW ∑=28930.3 KN, cM∑=-56300.5KN m ⋅28930.356300.545.3342cC cc cW MTA J -+=+∑∑=474>0 满足要求;3.2.3.3 施工期坝体下游面拉应力验算 坝址处83173.5cW KN =∑ 860549.8cM KN m =∑()214.4100cC cc cW M T kPa A J -+=-≤∑∑满足要求 选定截面下游端点32585cWKN =∑257228.2cMKN m =∑()32.8100cC cc cW M TkPa A J -+=≤∑∑满足要求第四章 引水建筑物布置引水建筑物设立在溢流坝段,采用坝式进水口,压力钢管引水,压力钢管采用坝内埋管形式;具体可见坝内埋管专题部分4.1压力钢管布置本电站采用压力钢管引水,钢管直接埋入坝体混凝土中,二者结为总体,共同承担水压力;4.1.1确定钢管直径钢管的经济直径为4.47D m ===坝内埋管的经济流速为5～7 /m s ,蜗壳进水口的直径为3.4m,综合考虑经济流速和蜗壳进水口直径,确定坝内埋管的直径为3.8m,对应管内流速V 的大小为 max 224477.84 6.86/3.8Q V m D ππ⨯===⨯满足经济流速要求;管道由上水平段、弯管段、倾斜段、弯管段和下水平段组成,弯管段曲率半径一般为直径的2～3倍,即7.6m ～11.4m,取为9m;倾斜段斜率为0.77. 与坝体下游倾斜面斜率一致;4.2进水口布置进水口采用坝式进水口;进水口长度较短,进口段与闸门段合而为一;4.2.1确定有压进水口的高程闸门孔口为矩形,其宽度一般等于或稍小于压力管道直径D,本设计取其宽度等于压力管道直径D,3.8m;高度稍大于压力管道直径,取为4.4m 闸门断面流速：max 77.844.66/4.4 3.8Q V m s A ===⨯ 闸门门顶低于最低水位的临界淹没深度：0.6 4.66 5.86cr S m ==⨯=进水口高程为H=最低水位-cr S =264-5.86=258.14m取闸门门顶高程256.2m;压力钢管起始水平段中心线的高程为254m;进口段为平底,上唇收缩曲线为四分之一椭圆,方程为22221x y a b +=,1 1.5a D = 3.8～5.7, 1132b D D = 1.3～1.9,确定椭圆曲线方程为222214.1 1.6x y += 4.2.2 渐变段尺寸确定渐变段水平是由矩形闸门段到圆形钢管的过渡段,采用圆角过渡;渐变段的长度一般为引水道宽的1.0～2.0倍,即3.8m ～7.6m,取为5m;4.2.3 拦污栅尺寸确定拦污栅的总面积常按电站的引用流量及拟定的过栅流速反算得出,过栅流速以不超过1.0m/s 为宜277.8477.841Q A m V === 本设计取拦污栅高度为7.2m,半径3.5米,A=79.17 2m ;拦污栅通常由钢筋混凝土框架结构支承;拦污栅框架由柱及横梁组成,横梁间距一般不大于4米,本设计取2.4米拦污栅由若干栅片组成,每块栅片的宽度一般不超过2.5米,取1.8m,高度不超过4米,取1.8米;栅条的厚度由强度计算决定,通常厚8至12mm,对混流式水轮机, 栅条厚度1/30b D ≈,本设计取10mm;4.2.4通气孔的面积确定通气孔的面积常按最大进气流量除以允许进气流速得出;最大进气流量出现在闸门紧急关闭时,可近似认为等于进水口的最大引用流量;允许进气流速与引水道形式有关,对坝内埋管可取70～80m/s;max Q V A通气孔的直径取为1.2m,面积为21.13m ,对应的进气流速为68.8 m/s.通气孔顶端高出上游最高水位,防止水流溢出;第五章 主厂房尺寸及布置5.1 厂房高度的确定根据厂房各部位之间的关系,可以从下到上一层一层确定,在确定过程中,坚持符合规范和条件以及节省的原则;5.1.1 水轮机安装高程Z s=▽w+H s+b0/2=202+0.03+0.75/2=202.41m5.1.2. 尾水管顶部高程及尾水管底部高程尾水管顶部高程为Z s- b0/2=202.41-0.75/2=202.04m尾水管顶部高程=尾水管顶部高程-尾水管高度=202.04-7.8=194.24m5.1.3 基岩开挖高程基岩开挖高程=尾水管底部高程-底板厚=194.24-2=192.24m5.1.4 水轮机层地面高程水轮机层地面高程=水轮机安装高程+蜗壳进口断面半径+蜗壳上部混凝土厚=202.41+1.68+1=205.09m5.1.5 发电机层楼板高程发电机层楼板高程=水轮机层地面高程+水轮机井进人孔高度2m+进人孔顶部深梁1m+定子高度+上机架高度=205.09+2+1+2.75+1.31=212.15m5.1.6 吊车轨顶高程吊车轨顶高程=发电机层楼板高程+吊运物与固定物间垂直安全距离+起吊设备高度=202.15+1+7.5+0.146=220.80m5.1.7 厂房顶高程厂房顶高程=轨顶高程+轨道面至起重机顶距离+房顶净高+混凝土厚度=220.80+3.7+0.3+3 =227.8m5.2 主厂房长度的确定5.2.1 机组段长度确定机组段长度1L1max max x x L L L +-=+式中max x L +、max x L -——机组段沿厂房纵轴线方向,在机组中心线两侧的最大尺寸; 蜗壳层()()max max 345165x i x i L R L R ϕδϕδ+-⎧==+⎪⎨==+⎪⎩ 式中 ()345i R ϕ=、()165i R ϕ=——蜗壳沿厂房纵轴线方向,在机组中心线两侧的最大尺寸δ——蜗壳四周的混凝土厚度,取为1m;1max max 4.68 5.711112.39x x L L L m +-=+=+++=尾水管层max max 22x xB L B L δδ+-⎧=+⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩式中 B ——尾水管宽度度,8.16B m =；δ——尾水管混凝土边墩厚,1m δ=;1max max 8.161110.16x x L L L m +-=+=++=发电机层max max 2222x x b L b L φδφδ+-⎧=++⎪⎪⎨⎪=++⎪⎩式中φ——发电机风罩内径,φ=9.4mδ——发电机风罩壁厚,δ=0.5mb ——两台机组之间风罩外壁净距,一般取1.5～2.0m,若两机组间设楼梯取为3～4m,本设计取为3.6m;1max max 9.4 3.620.514x x L L L m +-=+=++⨯=经比较,确定机组段长度为14m;5.2.2 端机组段长度端机组段的附加长度：ΔL=0.2~1.0D 1 式中 1D ——转论直径,m;1D =3.0m考虑到下部块体在端部设置了检修集水井和渗漏集水井,根据需要,附加长度取为1.5m5.2.3 装配场长度装配场长度L=1.0~1.5.L 1=14~21m ,考虑发电机转子,发电机上机架,水轮机转轮,水轮机顶盖的尺寸,确定装配场的宽度为17m5.3主厂房宽度和桥吊跨度的确定主厂房宽度BB= B1+ B2式中 B1——机组中心线至上游侧的宽度,m ； B2——机组中心线至下游侧的宽度,m; 由下部块体决定的厂房最小宽度上游侧宽度B1：B1=机组中心线至上游涡壳外缘尺寸+涡壳外包混凝土+外墙厚=5.24+1+2=7.24m下游侧宽度B2：B2=机组中心线至下游涡壳外缘尺寸+涡壳外包混凝土+外墙厚=3.92+1+2=6.92m则下部块体宽度方向的最小尺寸为：B= B1+ B2=7.24+6.92=14.16m由发电层决定的厂房宽度B=风罩直径+2×通道宽度+外墙厚=9.4+2×2+3=16.4m ;选择桥吊跨度为16m,根据前面算出的发电机转子重量173.1t,选择2×100t,跨度为16m的双小车桥式起重机;本设计中,发电机转子在上游侧起吊,考虑到发电机转子与周围建筑物及设备之间的最小间隙,水平方向为0.4m,垂直方向0.6～1.0m,若采用刚性吊具,垂直间隙可减为0.25～0.5m,通过画图,为保证发电机转子在水平方向的安全距离,发电机主轴在垂直方向与发电机层楼板距离取为1.0m;机组中心线距上游距离为7.5m,据下游距离为8.5m;主厂房总宽度为7.5+8.5+1.5+1.5=19m;装配厂宽度：采用与主厂房宽度相同19m ;第六章混凝土溢流坝6.1溢流坝段总宽度的确定6.1.1单宽流量q的选择当河谷狭窄、岩石坚硬、且下游水深较大时,应选择较大的单宽流量,本工程所处河谷狭窄、坝址两岸地形对称,岩性均一,较新鲜完整,风化浅,构造不甚发育,水文地质条件较简单,故属工程地质条件较好的坝址;单宽流量取为150()3/m s m ⋅;6.1.2确定溢流前缘总净宽L6.1.2.1 初拟溢流前缘总净宽L初步确定溢流前缘总净宽LQ L q ==14100150=94m 6.1.2.2溢流孔口和闸墩的尺寸确定和布置我国目前大中型混凝土重力坝,溢流孔净宽一般常用8～12m;本设计采用溢流式厂房,其四个压力水管的进水口布置在溢流坝闸墩之下,这种布置方式进水口闸门及拦污栅的提降与溢流坝顶闸门的操作互不干扰,布置和运行都比较方便,采用这种布置方式时,闸墩的厚度必须考虑布置进水口闸门井和拦污栅的需要,厚度需要增大,四个闸墩的尺寸相应的加宽定为6m,根据之前确定的一个机组段长度为14m,确定这四个闸墩间的溢流孔净宽为8m,根据初步确定的溢流前缘的宽度94m,再设置六个净宽为12m 的溢流孔;其余的四个闸墩宽度取为3m,边墩宽度取为2m; 6.1.2.3确定的溢流前缘总净宽最后确定的溢流前缘总净宽为83126⨯+⨯=96m对应的单宽流量Q q L =1410096==146.88<150()3/m s m ⋅ 6.1.3确定溢流坝段总宽度溢流段总宽度0L0831********L =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=136m6.2堰顶高程的确定6.2.1 堰顶高程的确定堰顶水头0H3/20q ξ=32017.58H m ⎛⎫=== 行近流速0110000.44/28089.94Q V m s A ===⨯ 堰上总水头22000.4417.5817.57229.81V H H m g =-=-=⨯=17.57m堰顶高程设计洪水位-H=289.94-17.57=272.37m6.2.2闸门高度的确定闸门高度=正常蓄水位-堰顶高程+安全超高 =284-272.37+0.3～0.5=12m选择平面闸门,工作闸门一般布置在溢流堰顶点,以减少闸门高度;为了避免闸门局部开启时水舌脱离坝面而产生真空,将闸门布置在堰顶偏下游一些,以压低水舌使其贴坝面下泄;检修闸门位于工作闸门之前,为便于检修,两者之间留有1～3m 的净宽,本设计取净宽1.5m;6.3堰面曲线的确定溢流堰采用WES 型剖面,上游堰面铅直,其堰顶上游部分由三段圆弧连接,下部与一倾斜直线相连接,再由圆弧与下游河床相连接;堰面曲线的确定与最大运行水头max H 和定型设计水头d H 有关;6.3.1最大运行水头max H 和定型设计水头d H 的确定最大运行水头max Hmax H =-校核洪水位堰顶高程=291.8-272.37=19.43m定型设计水头d H ,为使实际运行时m 较大而负压绝对值较小,对于WES 剖面设计,常取d H =0.75～0.95max H ,即,14.57m ～18.46m,取d H =18m6.3.2三圆弧段的确定1230.1750.17518 3.20.2760.27618 5.00.2820.28218 5.1d d d b H m b H m b H m==⨯=⎧⎪==⨯=⎨⎪==⨯=⎩ 1230.50.51890.20.218 3.60.040.04180.72d d d R H mR H mR H m==⨯=⎧⎪==⨯=⎨⎪==⨯=⎩ 6.3.3 曲线段的确定y KH X n d n 1-=式中 d H ——定型设计水头K 、n ——与上游坝面坡度有关的系数和指数查设计手册知k=2, n=1.85即： 1.850.85218X y =⨯6.3.4直线段的确定：直线段采用与非溢流坝段剖面一样的坡度,直线段方程为： 0.77X y C =+联立方程1.850.852180.77X y Xy C ⎧=⨯⎪⎨=+⎪⎩'0.850.85' 1.8521810.77y X y ⎧=⎪⎪⨯⎨⎪=⎪⎩曲线段与直线段的切点的坐标为:26.83m, 18.83mX=5 1.85 1.850.850.8550.84218218X y ===⨯⨯X=10 1.85 1.850.850.8510 3.03218218X y ===⨯⨯ X=15 1.85 1.850.850.8515 6.42218218X y ===⨯⨯ X=20 1.85 1.850.850.852010.94218218X y ===⨯⨯ X=25 1.85 1.850.850.852516.53218218X y ===⨯⨯ 5,0.84 10,3.03 15,6.42 20,10.94 25,16.536.3.5反弧段的确定选择挑流消能, 总有效水头为2002002gV T α=-+校核洪水位()22114100291.8020091.8228291.829.81⨯=-+=⨯⨯⨯22000222200146.8891.82229.810.95c c c c q T h h g h h ϕ=+=+=⨯⨯ 0 3.6c h = 2022146.883.692.9129.810.95 3.6T =+=⨯⨯⨯0 3.65c h = 2022146.883.690.5329.810.95 3.65T =+=⨯⨯⨯0 3.62c h = 2022146.883.6291.8529.810.95 3.62T =+=⨯⨯⨯ 经试算,临界水深校核洪水位闸门全开时反弧处水深0 3.62c h =反孤段半径,()04~1014.48~36.2c R h m ==,取30R m =6.3.6鼻坎挑角和坎顶高程的确定鼻坎挑角︒︒=35~20θ,取︒=30θ坎顶高程距下游水位一般为1～2m,校核洪水位对应下游水位为220.54m,坎顶高程定为22m;6.3.7 溢流坝倒悬的确定曲线段与直线段的切点的坐标为:26.83m, 18.83m,溢流坝直线段与非溢流坝下游坝面齐平切点的高程为272.37-18.83=253.54m对应相同高程非溢流坝的宽度为非溢流坝坝顶高程-切点的高程×0.77 =293.88-253.54×0.77 =31.06m30.2820.28218 5.08d b H m==⨯=溢流坝超出非溢流坝的宽度为5.08+26.83-31.06=0.85m0.6d H ≥倒悬长度应0.60.61810.8d H m=⨯=倒悬长度取为11m;6.4溢流坝强度和稳定验算混凝土溢流坝同非溢流坝一样,分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行强度和稳定的计算和验算;6.4.1作用大小正常蓄水位溢流坝坝体所受的作用作用的大小为W1=23.5×3818.38=89731.9P1=0.5×11.63+84×72.37×9.81=33946.2P2=0.5×3.1×3.1×9.81=47.1P3=375.94×9.81=3766.4U1=3.1×94.5×9.81=2965.1.U2=9.81×20.2×12=8471.4U3=9.81×20.2×12=2377.9U4=0.5×60.7×12×9.81=3572.8校核洪水位溢流坝坝体所受的作用作用的大小为W1=23.5×3818.38=89731.9P1=0.5×19.43+91.8×72.37×9.81=40029.4P2=0.5×20.54×20.54×9.81=2069.4P3=9.81×440.85=4324.74U1=20.54×94.5×9.81=19646U2=0.5×9.81×85.5×17.8=7464.9U3=9.81×17.8×12=2095.4U4=0.5×53.46×12×9.81=3146.7D1=146.88×40.57×cos30°-cos52°=1491.9D2=146.88×40.57×sin30°+sin52°=7675.16 6.4.2承载能力极限状态强度和稳定验算承载能力极限状态强度和稳定验算包括1.坝体与坝基接触面抗滑稳定计算；2.坝址的抗压强度验算；6.4.2.1坝体与坝基接触面抗滑稳定计算正常蓄水位下,。

第一章若水电站枢纽工程原始资料第一节概述一工程概况若水电站位于沅水一级支流巫水下游峡谷河段，下距会同县若水乡镇2km，距洪江市15km。

坝址下游2km有洪江～绥宁省级公路从若水乡镇经过，交通较为便利。

该工程原规划拟定正常蓄水位245m，由于水库兴建库区淹没损失大，且淹没省级重点保护单位——高椅古民居。

为避免库区高椅古民居淹没，早日实现中级电气化县目标，2002年5月对若水河段规划进行了重新复核，使原一级开发改为二级开发，并经省厅审查通过。

复核后本工程初拟正常蓄水位192m，迥水至高椅坝址，库容0.0738亿3m，装机16MW，是一座以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益的水电工程，枢纽建筑物由溢流闸坝、重力式挡水坝、右岸引水发电隧洞和引水式厂房组成。

二工程等别和建筑物级别本工程以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益。

水库正常蓄水位192m时库容为0.0738亿3m，电站装机容量为16MW，根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》SL252-2000规定，工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等。

永久性建筑物闸坝、电站厂房等属4级建筑物，临时建筑物属5级。

相应洪水标准为：1 大坝、发电引水隧洞等永久性主要建筑物的设计洪水重现期为50年（%P），2=校核洪水重现期为500年（%P）。

=2.02 电站主、副厂房、变电站及公路等建筑物的设计洪水重现期为30年（%P），=.333校核洪水重现期为100年（%P）。

=1第二节水文气象资料一洪水各频率洪峰流量详见下表1-1。

二水位～流量关系曲线1 下坝址水位～流量关系曲线详见下表1-2。

表1-2 下坝址水位～流量关系曲线表高程系统：85黄海2 上坝址水位～流量关系曲线详见下表1-3。

表1-3 上坝址水位～流量关系曲线表3 厂址水位～流量关系曲线详见下表1-4。

表1-4 厂址水位～流量关系曲线表高程系统：85黄海三泥沙多年平均含沙量： 0.0893kg/m多年平均输沙量： 22.05万t设计淤沙高程： 169.0m淤沙内摩擦角： 100淤沙浮容重： 0.93t/m四气象多年平均气温：16.6℃极端最高气温：39.1℃极端最低气温： -8.6℃多年平均水温：18.2℃历年最高气温：34.1℃历年最低气温： 2.1℃多年平均风速： 1.40sm/历年最大风速： 13.00sm/，风向：NE 水库吹程： 3.0km最大积雪厚度： 21cm基本雪压： 0.252KN/m第三节工程地质与水文地质一工程地质资料1 该工程区地震基本烈度小于Ⅵ度，不考虑地震荷载。

德泽坝后水电站金属结构设计文章介绍了德泽坝后水电站工程导流隧洞、泄洪隧洞、发电放空隧洞、溢洪道及坝后电站闸门与启闭机设计及布置。

标签：金属结构设计；闸门；启闭机；德泽水库1 工程概况牛栏江德泽坝后水电站工程是牛栏江-滇池补水的配套工程，引用水库汛期弃水和生态流量发电的坝后式电站，电站装机容量20MW，电站距沾益公路里程72km、距曲靖市84km、距昆明市173km。

电站主体建筑物由多年调节水库、有压引水隧洞、压力钢管道和厂区枢纽组成；电站引水压力钢管从水库放空洞引取，接至水轮发电机组。

2 金属结构设计概述导流隧洞与泄洪隧洞共用出口段、进口段部分，导流隧洞底槛高1669.489m，比泄洪隧洞底槛低55.514m。

在导流段进口设封堵闸门1套，进口段为龙抬头结构，龙抬头段底槛高程1725m。

在泄洪隧洞进口段（龙抬头段）设事故检修闸门1套、工作闸门各1套。

发电放空隧洞是一多功能隧洞，主要功能是水库的放空及发电。

根据发电放空隧洞的功能及各种要求，在隧洞进口设置了一取水塔，在取水塔的底部进口设挡水闸门1套，满足水库放空需要；在取水塔上死水位以下6m处设置发电取水孔，取水孔上设拦污栅1套及事故快速闸门1套，满足发电用水的要求；在发电放空隧洞出口设置放空锥形阀1套，满足水库泄放的功能；在生态旁通岔管末端安装锥形阀1套，满足排放生态流量的要求。

溢洪道弧形闸门堰顶高程为1781.0m，由于库水位低于堰顶高程时间大于2个月，因此不设检修闸门，只设一套弧形闸门即可。

坝后电站共两台混流式机组，有两条尾水通道，设两孔检修闸门，共用一套移动式电动葫芦启闭操作。

2.1 导流隧洞金属结构及启闭设备导流洞封堵闸门设置在隧洞进口的龙抬头段的竖井内，闸门为焊接钢结构，主梁为实腹式焊接组合梁，门叶分4节制造和运输，在工地焊接成整体。

采用下游止水，顶、侧水封采用“P”形水封，底水封采用板形水封。

闸门主支承采用16套MGC材料的滑道支承，侧轮装置为悬臂式结构，侧轮直径φ250mm，反向支承为HQ滑块。

水工建筑物重力坝毕业设计模板××水力发电枢纽工程重力坝设计一、前言1、流域概况及枢纽任务××是罗江上的一条南北向大支流，河流全长295公里，流域面积850平方公里。

流域形状略呈菱形，上下游狭窄，中游宽大，河道坡陡流急，具有暴涨暴落的特性。

本枢纽工程以发电为主，兼顾防洪、灌溉，对航运和木材筏运也适当加以解决。

水库总库容22.6亿立方米，装机容量24.8万千瓦，灌溉上游农田130万亩，确保减免昌州市（福州市）及附近50万亩农田和南江县（南平县）的洪灾。

2、经水文、水利调洪演算确定：死水位200.15m；发电正常水位215.5m，相应下游水位163.88m；设计洪水位216.22m，相应下游水位169.02m，通过河床式溢洪道下泄流量5327.70m3/s；校核洪水位217.14m，相应下游水位169.52m，通过河床式溢洪道下泄流量6120.37 m3/s；泥沙淤积高程174.6m，淤沙干容重14.1KN/m3（浮容重=8.71 KN/m3），孔隙率n=0.45内摩擦角为φ=15o；电站进水口底板高程为186.20m（坝式进水口）。

3、气象资料相应洪水季节50年重现期最大风速的多年平均值为17.3m/s，相应设计洪水位时吹程2.54km，相应校核洪水位时吹程2.66km。

4、地质勘测资料坝址处河床地面高程为146.10m，河床可利用基岩高程为140m，坝与基岩之间摩擦系数为0.7，基岩允许抗压强度为6.3Mpa ,坝基渗透系数（扬压力折减系数或剩余水头系数）α1α2可分别取0.25，0.34。

5、建筑材料有关数据5.1 龄期为90天，强度等级C15标号的混凝土允许抗压强度为4.3Mpa。

5.2 砂石料有3个主要料场：5.2.1 房村料场位于坝上游右岸22公里处，与公路边小山丘相连，附近河岸地形开阔，可供加工堆存之用，分布呈长方形，长1350m，宽234m，表土层3～4m，露出水面0～7m。

坝后式水电站毕业设计5.1 设计内容5.1.1 基本内容5.1.1.1 枢纽布置(1) 依据水能规划设计成果和规范确定工程等级及主要建筑物的级别；(2) 依据给定的地形、地质、水文及施工方面的资料，论证坝轴线位置，进行坝型选择；(3) 论证厂房型式及位置；(4) 进行水库枢纽建筑物的布置(各主要建筑物的相对位置及形式，划分坝段)，并绘制枢纽布置图。

5.1.1.2 水轮发电机组选择(1) 选择机组台数、单机容量及水轮机型号；(2) 确定水轮机的尺寸(包括水轮机标称直径D1、转速n、吸出高度Hs、安装高程Za)；(3) 选择蜗壳型式、包角、进口尺寸，并绘制蜗壳单线图；(4) 选择尾水管的型式及尺寸；(5) 选择相应发电机型号、尺寸，调速器及油压装置。

5.1.1.3厂区枢纽及电站厂房的布置设计(1) 根据地形、地质条件、水文等资料，进行分析比较确定厂房枢纽布置方案；(2) 根据水轮发电机的资料，选择相应的辅助设备，进行主厂房的各层布置设计；(3) 确定主厂房尺寸；(4) 副厂房的布置设计；(5) 绘制主厂房横剖面图、发电机层平面图、水轮机层和蜗壳层平面图各一张。

5.1.2 选作内容5.1.2.1 引水系统设计(1) 进水口设计。

确定进水口高程、型式及轮廓尺寸；(2) 压力管道的布置设计。

确定压力管道的直径；确定压力管道的布置方式和各段尺寸；5.2 基本资料本水电站在MD江的下游，位于木兰集村下游2km处。

坝址以上流域控制面积30200km2。

本工程是一个发电为主，兼顾防洪、灌溉、航运及养鱼等综合利用的水利枢纽。

电站投入运行后将承担黑龙江东部电网的峰荷，以缓解系统内缺乏水电进行调峰能力差的局面。

本工程所在地点交通比较方便，建筑材料比较丰富，是建设本工程的有利条件。

电站地理位置图见图5-1。

图5-1 电站地理位置图5.2.1 自然条件5.2.1.1 流域概况MD江近南北方向，全长725km，河道平均坡降1.39m‰，总落差1007m。

水电站设计基本资料水利枢纽工程具有防洪,灌溉,发电,养殖等功能.水电站厂房为坝后式,水电站装机容量为7MW,厂房所在平均地面高程440.0m.水位:正常蓄水位为470.00m.死水位:459.00m.距厂房下游100m处水位流量关系见下表格机组供水方式: 采用单元供水水电站水头范围:HMAX =39M, HMIN=28M, HAV=33M第一部分水轮机选型（1）初选机型该水电站为坝后式水电站。

故设计水头H r =0.95* H av =0.95*33=31m,该水电站装机容量为7MW，拟选顶两台机组，发电机效率设为96%，因此水轮机额定出力N r =7*103/2*96%= 3646kw特征水头H max=39.0 m H min=28.0 m H av =33m H r =31 m 根据该水电站的水头变化范围28~39m。

在机组系列型谱表中查得合适的机型有HL240和ZZ440两种，现将这两种水轮机作为初选方案，分别计算出相关参数，并进行比较分析：1 HL240型水轮机方案的主要参数选择的计算a 转轮直径D1HL240型水轮机在限制工况下的单位流量Q′1M=1.24 m3/s,效率η=90.4％由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量Q′1=Q′1M =1.24 m 3/s ，效率η=91％，上述Q′1，η和N r =6300/0.96=6562.5 kw ，H r =37.5 m384.191.0313124.181.9364681.91=⨯⨯⨯⨯==ηr r rH QH N D选用与之接近而偏大的标称直径D 1=1.4 mb 转速n 的计算HL240水轮机在最优工况下单位转速n′10m =72 r/min ，初步假定n′10=n′10m ， 代入式min /2954.133721'10r D H n n av=⨯== 选用与之接近而偏大的同步转速n=300 r/min 。

c 效率及单位参数修正HL240型水轮机在最优工况下模型最高效率ηMmax =92%，模型标称直径D 1M =0.46 m )00500511max 6.934.146.0921(1)1(1=--=--=D D M M Max ηη 则效率修正值 Δη=93.6%－92%=1.6%考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求的Δη值上再减去一个修正值ξ，取ξ=1.0%则可得效率修正值Δη=0.6 %由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为 %6.92%6.0%92max =+=∆+=ηηηM Max%0.91%6.0%4.90=+=∆+=ηηηM （与上述假定值相同）单位转速的修正值按下式计算)1(max max '10'1-=∆M M n n ηη 则%32.01%92%6.921max max '10'1=-=-=∆M Mn n ηη 由于Δ′n 1/ n′10M =0.32%<3.0%，按规定单位转速可不加修正，同时单位流量Q′1也可不加修正。

本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：《七家田水电站设计》学院：土木工程学院专业：水利水电工程班级：水电112班学号： **********学生姓名：***指导教师：***2015年6月5日贵州大学本科毕业设计诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下独立进行研究所完成。

毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

设计作者签名：余官荣日期：2015 年6月5日目录1.摘要 (1)2.前言 (2)3.方案比较 (3)3.1坝址选择 (3)3.2厂址选择 (7)3.3坝型选择 (7)4.枢纽布置 (9)4.1坝体布置 (9)4.2取水口布置 (9)4.3厂房和公路布置 (10)5.坝高的确定 (10)5.1水文资料 (10)5.2 坝区工程地质资料 (24)6.应力计算 (27)6.1正常蓄水位加温降 (27)6.2设计洪水位加温降 (28)6.3校核洪水位加温降 (28)7.坝肩稳定计算 (28)7.1稳定分析方法 (28)7.2稳定计算方法 (28)7.3计算结果 (30)8.溢流坝段设计 (30)8.1溢流曲线 (30)8.2闸孔设计 (31)8.3消能设计 (31)9.冲沙底孔设计 (31)10.进水口设计 (32)11.厂房设计 (32)11.1概况及基本资料 (32)11.2厂区枢纽平面布置 (35)11.3主厂房设计 (36)12.结论 (38)13参考文献 (39)14致谢 (40)15.附录 (40)15.1坝顶高程确定 (40)15.1.特征水位计算 (40)15.1.2坝顶高程 (43)15.2拱冠梁设计计算 (45)15.2.1坝底高程 (45)15.2..2坝底厚度 (45)15.2.3确定上游面曲线 (45)15.2.4拱圈厚度曲线 (45)15.2.5圆心连线的无确定 (46)15.2.6顶拱半径图 (47)15.2.7坝体左岸半边拱的圆心连线 (48)15.2.8坝体右岸半边拱的圆心连线 (48)15.3应力计算 (50)15.3.1正常蓄水位加温降，左半拱 (50)15.3.2正常蓄水位加温降，右半拱 (55)15.3.3设计洪水位加温降，左半拱 (59)15.3.4设计洪水位加温降，右半拱 (65)15.3.5校核洪水位加温降，左半拱 (69)15.3.6校核洪水位加温降，右半拱 (75)15.4坝肩稳定计算 (79)15.4.1正常蓄水位加温降，左半拱 (81)15.4.2设计洪水位加温降，左半拱 (82)15.4.3校核洪水位加温降，左半拱 (83)15.4.4正常蓄水位加温降，右半拱 (84)15.4.5设计洪水位加温降，右半拱 (84)15.4.6校核洪水位加温降，右半拱 (85)15.5溢流剖面计算 (86)15.5.1顶部曲线段 (86)15.5.2溢流面大样图 (87)15.5.3挑距计算 (88)15.5.4冲坑深度计算 (89)15.5.5综上 (90)15.6进水口设计 (90)15.6.1压力钢管直径计算 (90)15.6.2最小淹没深度计算 (90)15.6.3调压井计算 (91)15.7厂房尺寸计算 (91)1.摘要：本设计为一个水电站的设计，主要设计水电站水工部分，不涉及电方面。