乌溪江水电站厂房设计及岔管设计毕业设计说明书.docx

水利水电工程专业毕业设计摘 要乌溪江水电站座落于浙江省乌溪江，湖南镇，属于梯级开发电站，根据地形要求，其开发方式为有压引水式。坝区地质条件较好，主要建筑物（砼非溢流坝），泄水建筑物（砼溢流坝），引水建筑物（有压引水遂洞，调压室），地面厂房。水库设计洪水位238m（千年一遇），相应的下泄流量6000m3/s；校核洪水位241m（万年一遇），相应的下泄流量9700m3/s；正常挡水位231m.本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程242.3m。坝底高程106m。最大坝高130.3m。上游折坡坡度1：0.10，下游坝坡坡度1：0.77，溢流坝堰顶高程224.2m。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1100m。洞径8.7m，调压室位于厂房上游280m左右处，高程180m的山峦上，型式为差动式。厂房位于下游荻青位置。设计水头92.91m，装机容量54=20万kw，主厂房净宽17.4m，总长59.50m。水轮机安装高程115.66m，发电机层地面高程128.03m，装配场层地面高程129.95m，校核尾水位129.45m。厂房附近布置开关站，主变等。受地形限制，尾水平台兼作公路用，坝址与厂区通过盘山公路连接，形成枢纽体系。由此可见，本设计是合理可行的。关键词：乌溪江，水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；稳定；应力；水轮机；引水隧洞；调压室；厂房； AbstractThe Wuxijiang hydropower station is located in HuNan Town in ZheJiang province ,which belongs to a chain of exploitation .According to the demand of topographic form ,I choose diversion hydropower station . The geology condition is good .The main construction conclude the water retaining structure (the concrete non over-fall dam) ,the release works (the concrete over fall dam) ,the diversion structure (pressure seepage tunnel ,the surge-chamber ) ,and the surface power station .The design water level is 238 m ,its corresponding flow amount is 6000 m3/s .The check level is 241 m ,its corresponding flow is 9700 m3/s .The regular water retaining level is 231m .The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 243.4 m ,and the base elevation is 112m ,The max height of the dam is 130.3 m ,The upstream dam slope is 1:0.10 ,the downstream dam slop is 1:0.77 ,the spillway crest elevation is 224.2 m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1100 m ,the diametric of which is 8.70 m .The surge-chamber is located at the mountain , which is 280 m from the work shop building and is type is differential motion目 录第一章 设计基本资料11.1.地理位置11.2.水文与气象11.2.1水文条件11.2.2.气象条件31.3.工程地质31.4.交通状况31.5.既给设计控制数据3第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物52.1.枢纽布置52.1.1.枢纽布置形式52.1.2坝轴线位置比较选择52.2.挡水及泄水建筑物52.2.1.坝高确定52.2.2.挡水建筑物砼重力坝62.2.2.1.剖面设计62.2.2.2.坝基面稳定及应力计算92.2.3.泄水建筑物砼溢流坝152.2.3.1堰顶高程152.2.3.2溢流坝实用剖面设计162.2.3.3溢流坝稳定应力计算182.3.坝内构造202.3.1.坝顶结构202.3.2.坝体分缝202.3.3.坝内廊道202.3.4.排水孔202.3.5.坝基地基处理212.4.溢流坝消能防冲措施21第三章 水轮机选型223.1.水头Hmax、Hmin、Hr确定223.1.1. Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）223.1.2. Hmin 的可能出现情况（水头损失按2%计）233.1.3. Hav 的确定233.1.4. Hr的确定233.2.水轮机选型比较233.2.1. HL200水轮机方案的主要参数选择233.2.2. HL180水轮机方案主要参数选择263.2.3. HL200和HL180方案参数对照表283.2.4.水轮机安较高程28第四章 水电站厂房294.1.厂房内部结构294.1.1.水轮机发电机外形尺寸估算294.1.2.发电机重量估算314.1.3.水轮机蜗壳及尾水管314.1.4.调速系统，调速设备选择324.1.5.起重机设备选择344.2.主厂房尺寸364.2.1.长度364.2.2.厂房各层高程的确定374.3.厂区布置39第五章 水电站引水建筑物405.1.引水隧洞整体布置405.1.1.隧洞洞径405.1.2.隧洞进口段405.2.细部构造405.2.1.隧洞洞径405.2.2.隧洞进口段415.2.3.隧洞细部构造415.2.4.闸门断面尺寸425.2.5.进口底高程的计算425.2.6.隧洞渐变段425.3.压力管道设计425.4.调压室设计435.4.1.根据近似准则判断是否要设调压室435.4.2.计算调压室托马断面435.4.3.调压室选型的方案比较455.4.3.1阻抗式方案455.4.3.2差动式方案47第六章 岔管专题设计526.1.岔管的布置原则526.2.岔管形式的选择526.3.设计工况分析、荷载和允许应力要求526.4.结构设计536.4.1.管壁厚度的计算536.4.2.岔管体形设计556.4.2.1腰线转折角556.4.2.2公切球半径556.4.2.3本体三锥沿腰线的节距566.4.3.肋板计算586.4.3.1锥两两交线与三锥586.4.3.2肋板顶点的位置c的计算596.4.3.3肋板与主岔、支岔606.4.3.4主岔、支岔两锥对肋板中央截面的作用力616.4.3.5肋板宽度（Br）和厚度（tw）63参考文献65V水利水电工程专业毕业设计第一章 设计基本资料1.1. 地理位置乌溪江属衢江支流，发源于闽、浙、赣三省交界的仙霞岭，于衢县樟树潭附近流入衢江，全长170公里，流域面积2623平方公里。 流域内除黄坛口以下属衢江平原外，其余均属山区、森林覆盖面积小，土层薄，地下渗流小，沿江两岸岩石露头，洪水集流迅速，从河源至黄坛口段，河床比降为1/1000，水能蕴藏量丰富。1.2. 水文与气象1.2.1. 水文条件湖南镇坝址断面处多年平均径流量为83.0m3/s。表1-1 坝址断面处山前峦水位流量关系曲线水位（m）122.71123.15123.5124.04125.4126.6128.5流量（m3/s）105010020050010002000水位（m）130.1132.6135.3137.6139.8141.8流量（m3/s）300050007500100001250015000山前峦水位流量关系曲线1211221231241251261271281291301311321331341351361371381391401411421430200040006000800010000120001400016000流量(立方米/秒)水位(米)图1-1 坝址断面处山前峦水位流量关系曲线表1-2 电站厂房处荻青水位流量关系曲线水位（m）115115.17115.39115.57115.72115.87116流量（m3/s）1020406080100120水位（m）116.13116.25116.37116.47117.05117.9118.5流量（m3/s）1401601802004007001000水位（m）119.45120.3121.97123.2125.65127.8129.8流量（m3/s）150020003000400060008000100001.2.2. 气象条件乌溪江流域属副热带季风气候，多年平均气温10.4，月平均最低气温4.9，最高气温28；7、8、9月份会受台风过境影响，时有台风暴雨影响。1.3. 工程地质本工程曾就获青、项家、山前峦三个坝址进行地质勘测工作，经分析比较，选用了山前峦坝址。山前峦坝址河谷狭窄，河床仅宽110m左右，两岸地形对称，覆盖层较薄，厚度一般在0.5m 以下，或大片基岩出露，河床部分厚约24m。岩石风化普遍不深，大部分为新鲜流纹斑岩分布，局部全风化岩层仅1m左右，半风化带厚约212m，坝址地质构造条件一般较简单，经坝基开挖仅见数条挤压破碎带，产状以西北和北西为主，大都以高倾角发育，宽仅数厘米至数十厘米。坝址主要工程地质问题为左岸顺坡裂隙、发育，差不多普及整个山坡，其走向与地形地线一致，影响边坡岩体的稳定性。坝址地下水埋置不深，左岸为1126m，右岸1534m。岩石透水性小，相对抗水层（条件吸水量0.01L/dm）埋深不大，一般在开挖深度范围内，故坝基和坝肩渗透极微，帷幕灌奖深度可在设计时根据扬压力对大坝的影响考虑选用。坝址的可利用基岩的埋置深度，在岸1012m，右岸69m，河中68m，坝体与坝基岩石的摩擦系数采用0.68。引水建筑物沿线为流纹斑岩分布。岩石新鲜完整，地质条件良好。有十余条挤压破碎带及大裂隙，但宽度不大，破碎程度不严重。厂房所在位置地形陡峻，覆盖极薄，基岩大片出露，岩石完整，风化浅，构造较单一。有两小断层，宽0.50.8m，两岸岩石完好。本区地震烈度小于6度。1.4. 交通状况坝址至衢县的交通依靠公路，衢县以远靠浙赣铁路。1.5. 既给设计控制数据a .校核洪水位：241.00m，校核最大洪水下泄流量9700m3/s，相应的水库库容2095.97108m3b .设计洪水位：238.00m，设计洪水最大下泄流量6000m3/sc .设计蓄水位：231.00md .设计低水位：191.00me .装机容量：45.0Mw，即20 万kw第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物2.1. 枢纽布置2.1.1. 枢纽布置形式因坝址附近河道蜿蜒曲折，多年平均径流量83.0m3/s，较小；河床坡度比降1/1000，故根地形条件选用有压引水式地面厂房方案。上游山前峦断面布置挡水建筑物及泄水建筑物，大坝右岸上游约150m处有天然凹口，在此布置引水隧洞进水口。下游获青处布置地面厂房，开关站等建筑物，具体位置见枢纽布置图。2.1.2. 坝轴线位置比较选择根据已知资料，山前峦坝址地形图，选择两条坝轴线。a线沿东西向与河道垂直，纵坐标76350，b线也沿东西向，纵坐标76374。a线总长439m，穿过左岸部分裂隙；b线总长445m，避开左岸裂隙。由于将河床中裂隙处置于坝体中上部，以防止尾水冲刷造成坝体不稳定，且坝轴线适中，选择b 线方案。2.2. 挡水及泄水建筑物2.2.1. 坝高确定根据水电站装机20万kw，水库总库容2095.97108m3，取工程规模为大（1）型，主要建筑物级别：1级，次要建筑物：3级，临时建筑物：4级。防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差h (2-1) 式中：波高（m）;波浪中心线至正常或校核洪水位的高差（m）; 安全超高，按规范SL319-2005表8.1.1采用。其中： (2-2) (2-3) (2-4)式中： 计算风速，; D风区长度，; g重力加速度，9.81 ;累计频率为2%的波高，; 平均波高，;基本组合：=0.7m，特殊组合=0.5m 设计洪水位+h=241.74m坝顶高程=max 校核洪水位+h=243.27m考虑防浪墙高1.2m,最终确定非溢流坝坝顶高程为242.3m。查坝轴线工程地质剖面图，得出可利用基岩最低点高程112.0m，由此知大坝实际高度为242.3-112.0=130.3m。2.2.2. 挡水建筑物砼重力坝2.2.2.1. 剖面设计（1）基本剖面由于电站形式为引水式，在右岸设有压进水口，上游坝坡坡度不受限制，同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度。应力条件：由偏心受压公式：(a)满库时坝基面上下游边缘垂直正应力 (2-5) (2-6)式中：坝体材料容重：水的容重：扬压力折减系数：(b)空库时坝基面上下游边缘垂直正应力： (2-7) (2-8)按重力坝上下游不出现拉应力要求有：空库时：满库时：按上游不出现拉应力，由=0得： (2-9)欲使最小，对右式求导得，即给出最小宽度时的值。令，得=-0.2，即上游面需做成有倒悬的倒坡，但此做法将不利于施工期坝体稳定，故取=0。再以=0带入得： (2-10) 按=0.3，得B=0.69H稳定条件： 总水平压力 ; 总铅直应力=代入,得 (2-11) 按基本组合，K=1.1，f=0.68，=0.3得B=0.77H0.69H，故，由稳定条件确定最小底宽。图2-1非溢流坝基本剖面通过计算，B=0.77（238-112）=97.02m,取B=100m.上游折坡系数 n=0 m=0.77 根据工程经验，一般上游坡n=00.2,下游坡m=0.60.85,坝底宽约为坝高的0.70.9，故取n=0，m=0.77， B/H满足要求(2)实用剖面坝顶宽度=8%10%H=（10.413.0）m，取12m。上游折坡点起点位置结合应力控制条件和引水泄水建筑物的进口高程来选定，有设计低水位191m，且取（1/32/3）坝高，即（43.486.7）m，取60m，高程172。起坡点上部为铅直段，下部为1:n=1:0.10。灌浆廊道距坝底5m，距上游坝面12.45m，廊道宽2.5m，高3.25m。2.2.2.2. 坝基面稳定及应力计算设计洪水位(238m)图2-2非溢流段实际剖面表2-1设计状况下坝基面稳定应力计算应力稳定验算方向力臂m弯矩(kNm)逆时针顺时针自重(kN)W136744.641.01506528.6W2118171.45.7669638.1W34230.049.0207270.0水平水压力(kN)P177871.842.03270614.8P22309.77.216706.9竖直水压力(kN)Q13884.850.0194238.0Q21765.851.090055.8Q31778.547.484353.9扬压力(kN)U111282.50.00.0U21970.846.090658.1U3563.136.320459.1U43811.249.7189288.9U56921.948.3334560.2浪压力(kN)Pwk38.1124.14727.4求和(kN)166575.124549.577909.92984843.53694256.4竖向求和水平求和力矩求和142025.575600.2-709412.9抗滑稳定计算： (2-12)式中 ：摩擦系数，混凝土与基岩之间，取为0.68， ：作用于坝体上全部荷载(包括扬压力)，对滑动平面的法向分值, 142025.5kN；：作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，75600.2kN;经计算，K=1.281.10，故满足抗滑稳定要求。应力计算（计入扬压力） (2-13) (2-14)式中 ：上游面垂直正应力, KPa；：下游面垂直正应力, KPa；T：计算截面沿上下游方向的宽度,106m;：作用于坝段上或1m坝长上全部荷载对坝基截面行心轴的力矩总和，709412.9kNm经计算， , 故应力满足要求。上游折坡处：图2-3非溢流段折坡点剖面表2-2设计状况上游折坡面稳定应力计算：（172m高程处）应力验算方向力臂m弯矩(kNm)逆时针顺时针自重(kN)W119824.620.9414334.1W226662.43.183669.2水压力(kN)P121366.222.0470056.0扬压力(kN/m)c点590.3d点106.4浪压力(kN)38.164.12441.4求和(kN)竖向求和水平求和力矩求和25506.046487.021404.28应力计算： (2-15) (2-16)式中 T：计算截面沿上下游方向的宽度,106m;：作用于坝段上或1m坝长上全部荷载对坝基截面行心轴的力矩总和，25506.0kNm：作用于坝体上全部荷载(包括扬压力)，对滑动平面的法向分值, 46487.0kN；：作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，21404.28kN; 计入扬压力： ，,为压应力，故应力满足要求。校核洪水位(241m)表2-1校核状况下坝基面稳定应力计算应力稳定验算方向力臂(m)弯矩(kNm)逆时针顺时针自重(kN)W136744.641.01506528.6W2118171.45.7669638.1W34230.049.0207270.0水平水压力(kN)P181624.143.03509836.5P23139.68.426477.6竖直水压力(kN)Q14061.350.0203067.0Q21765.851.090055.8Q32417.546.5112430.2扬压力(kN)U113154.20.00.0U21806.046.083077.0U3516.036.318748.2U43987.849.7198059.0U57086.748.3342526.0浪压力(kN)Pwk95.2128.112198.0求和(kN)167390.726550.881719.33139.63002921.33976990.6竖向求和水平求和力矩求和140839.978579.7974069.3抗滑稳定计算： (2-17)式中 ：摩擦系数，混凝土与基岩之间，取为0.68， ：作用于坝体上全部荷载(包括扬压力)，对滑动平面的法向分值, 140839.9kN；：作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，78579.7kN;经计算，K=1.221.05故满足抗滑稳定要求。应力计算（计入扬压力） (2-18) (2-19)式中 ：上游面垂直正应力, KPa；：下游面垂直正应力, KPa；T：计算截面沿上下游方向的宽度,106m;：作用于坝段上或1m坝长上全部荷载对坝基截面行心轴的力矩总和，974069.3kNm经计算，,故应力满足要求。上游折坡面（172m高程处）：表2-4校核状况上游折坡面稳定应力计算应力验算方向力臂(m)弯距(kNm)逆时针顺时针自重(kN)W119824.620.9414334.1W226662.43.183669.2水平水压力(kN)P123352.723.0537112.2扬压力(kPa)c点604.30d点124.10浪压力(kN)Pwk95.268.16486.0求和(kN)竖向求和水平求和力矩求和46487.023447.945594.8应力计算： (2-20) (2-21)式中 T：计算截面沿上下游方向的宽度,106m;：作用于坝段上或1m坝长上全部荷载对坝基截面行心轴的力矩总和，45594.8kNm：作用于坝体上全部荷载(包括扬压力)，对滑动平面的法向分值, 46487.0kN；：作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，23447.9kN; 计入扬压力： ，,为压应力，故应力满足求。2.2.3. 泄水建筑物砼溢流坝2.2.3.1堰顶高程坝址岩基状况良好，故取设计况下的单宽流量q=90m3/s,则溢流坝前缘总净宽 L=5774/90=64.2m，设计状况下洪水下泄量来自溢流坝和电站厂房部分。溢流堰取7孔10m，边墩取2m，闸墩取4m。计算堰上水头 设计状况下 (2-22)式中：m流量系数，设计水头下取0.502；侧收缩系数,与有关 试算取0.9；g重力加速度，9.81；淹没系数，假设为自由出流，取1；试算得 ，校核状况下 (2-23)试算得 , =0.904，m=0.502因，故堰顶高程需按校核状况设计考虑上游行进流速水头，但因上游断面宽阔，水深较大，则近似，则堰顶高程:H=224.2m,正常挡水位231m，考虑安全超高，取0.7m,取闸门高度7.5m , 故闸门尺寸：宽高=107.52.2.3.2溢流坝实用剖面设计a . 开敞式堰面堰顶下游堰面采用WES曲线，按下式计算 (2-24)式中 Hd定型设计水头， Kn 与上游坝面坡度有关的系数和指数（查设计规范知k=2, n=1.85） (2-25)开敞式堰面堰顶上游堰头曲线采用椭圆曲线，可按下列方程计算： (2-26)式中：椭圆曲线长半轴和短半轴（当时，a=0.280.30,a/b=0.87+3a）;上游堰面采用倒悬时，应满足的条件，如下图所示：图2-4 上游堰面倒悬，堰头为椭圆曲线，下游为幂曲线反孤段设计：查（见水力学，李家星，下册，第52页） (2-27)To有效总水头，241-112-15.76=113.24m临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深）为溢流坝的流速系数，查表取0.95下游尾水位129.45m，故取挑坎高程129.45+12m=130.45131.45m,取131m。试算得上hco=2.03m则及孤段半径R（410）hco=（8.1220.3）m ，取19m,鼻坎为差动式挑流鼻坎，挑角为34度、28度。2.2.3.3溢流坝稳定应力计算设计洪水位情况：表25设计状况上坝基面稳定应力计算稳定应力验算方向力臂(m)弯距(kNm)顺时针逆时针自重(kN)W14370841.31803624.3W2964684.9468193W3423052.5222075W4593842.8253880.9W5410953217788.1W6278043.5120937水平水压力(kN)P110223.958.6598608.4P267259.4392625357.4P32309.77.216706.9扬压力(kN)U112027.600U21970.849.597556U3563.139.822429.9U4904.750.845990.3U56921.951.8358787动水压力(kN)Px17414.225.3440578.9Py5984140.22406218.1求和(kN)27691622388.177483.319723.93118105.46580625.9竖向求和水平求和力矩求和25452897207.23462520.6稳定计算：K=1.781.10,满足要求。应力验算： ，均为压应力，满足要求。校核洪水位情况表2-6校核状况坝基面稳定应力计算稳定应力验算方向力臂(m)弯距(kNm)顺时针逆时针自重(kN)W14370841.31803624.3W2964684.9468193.0W3423052.5222075.0W4593842.8253881W5410953.0217788W6278043.5120937.0水压力(kN)P113670.158.6800387P267259.439.02625357P33139.68.426477.6扬压力(kN)U114022.90.00U21806.049.589398U3516.039.820554U41054.850.853620.0U57086.751.8367330动水压力(kN)Px17414.225.3440578.9Py59841.340.22406218求和(kN)27691624486.580929.520553.83135505.86780913竖向求和水平求和力矩求和25242960375.73645407.1稳定计算：K=2.841.05,满足要求。应力验算：，均为压应力，满足要求。2.3. 坝内构造2.3.1. 坝顶结构坝顶顶宽12米，坝顶顶面为弧状，中间高两边低，以利排水。防浪墙高1.2米，兼做栏杆用。具体尺寸见设计图纸。为便于布置上游侧检修闸门和工作闸门，溢流坝段坝顶较非溢流坝段向上游伸出，做成倒悬，具体尺寸见大图。坝上布置门机轨道，溢流堰上设置两个闸门，上游侧检修闸门，堰顶略下游处布置工作闸门。闸墩宽度4m，故溢流坝段总长84m。2.3.2. 坝体分缝溢流坝段和非溢流坝段纵缝间距均为25m，具体位置见正图。2.3.3. 坝内廊道沿基础灌浆排水廊道向上，间隔25m布置一层廊道，共分四层，每层纵向廊道布置向下游延伸的横向廊道。具体位置如下：排水管至上游坝面距离5.5米，不小于2米；基础灌浆排水廊道上游壁距离上游坝面11.5米，底面到基岩面不小于1.5倍廊道低宽，取5.0米，廊道断面为城门洞型，宽高=2.5m3.5m；坝体纵向排水检查廊道距上游面每隔1530米布置，取25米；基础排水廊道尺寸，宽高=2.0m2.5m 2.3.4. 排水孔主排水孔一般设置在基础灌浆廊道内防渗帷幕下游，且确保主排水孔与帷幕灌浆孔在建基面间隔应大于2米；主排水孔深为帷幕的0.40.6倍，高中坝主排水孔深应不小于10米，辅助排水孔深612米，；主排水孔孔距为23米，辅助排水孔孔距35米副排水孔：因为基础排水廊道高程低于尾水位，故需采用坝基抽水方式降低扬压力，有水泵抽水，需设集水井。2.3.5. 坝基地基处理由于坝址处岩基抗渗性较好，故防渗帷幕灌浆处理比较简单。左岸有断层破碎带贯穿整个山坡，故需进行灌桨加固处理，除适当加深表层砼塞外，仍需在较深的部位开挖若干斜井和平洞，然后用砼回填密实，形成由砼斜塞和水平塞所组成的刚性支架，用以封闭该范围内的破碎充填物，限制其挤压变形，减小地下水对破碎带的有害作用。河床段及右岸靠近河床段的裂隙，采用砼梁和砼拱进行加固，具体分法是将软弱带挖至一定深度后，回填砼以提高地基局部地区的承载力。2.4. 溢流坝消能防冲措施由于坝址处基岩较好，为了减少造价，采用较为经济的挑流消能这种消能方式。挑距： (2-28)式中 L：水舌距,m；：坎顶水面流速（m/s）可取坎顶平均流速的1.1倍；：鼻坎挑射角度，本工程为420；h1：坎顶平均水深在铅直方向的投影，m；h2：坎顶至河床表面高差,m；g：重力加速度。计算得 L263m。最大冲刷水垫厚度： (2-29)式中 tr：冲刷坑深度,m；H：上下游水位差,m；q:单宽流量m2/s;计算得：tr24.22m。则下游冲刷岩层深度为其中17.45m为下游水垫厚度，m.则5m,冲坑不会对坝体有安全隐患。由于下游基岩质量较好，且水流沿河道较平顺，故抗冲刷措施比较简单。只需在溢流坝与非溢流坝交界处设2m宽的导水墙，下游岸坡做简单防浪措施即可。第三章 水轮机选型3.1. 水头Hmax、Hmin、Hr确定3.1.1. Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）1）校核洪水位，全部机组发电：由Q泄=9700m3/s查获青处水位流量关系曲线的下游水位：Z下=129.47m，H1=98% （Z上Z下 ）=109.30m2）设计洪水位，全部机组发电：由Q泄=6000m3/s查获青处水位流量关系曲线的下游水位：Z下=125.65m，H2=98% （Z上Z下 ）=110.10m3）正常蓄水位，一台机组发电：N=9.81QH=AQH=8.2QH(因为N=20万千瓦，属中型水电站)（3.1） 假设Q=80m3/s，则：Z下=115.72m，H3=98%（Z上Z下）=112.97mN=AQH=7.36万Kw（3.2） 假设Q=40m3/s，则：Z下=115.30m，H3=98%（Z上Z下）=113.39mN=AQH=3.70万Kw（3.3） 假设Q=60m3/s，则：Z下=115.57m，H3=98%（Z上Z下） =113.12mN=AQH=5.53万Kw由（3.1）、（3.2）、（3.3）得NQ关系曲线：由N=5万Kw查NQ关系曲线得：Q=54.2m3/s Z下=115.49mH3=98% (Z上Z下 )=113.20m综合1、2、3得：Hmax=113.20m3.1.2. Hmin 的可能出现情况（水头损失按2%计）设计低水位时全部机组发电：1） 假设Q=200m3/s，则：Z下=116.35m，H3=98%（Z上Z下） =73.16N=AQH=11.91万Kw2） 假设Q=300m3/s，则：Z下=116.7m，H3=98%（Z上Z下）=72.81N=AQH=17.79万Kw3）假设Q=400m3/s，则：Z下=117.05m，H3=98%（Z上Z下）=72.47N=AQH=23.60万Kw由1、2、3得NQ关系曲线如右图所示：由N=20万Kw查NQ关系曲线得：Q=368m3/s Z下=116.91mHmin=98% (Z上-Z下)=72.61m3.1.3. Hav 的确定Hav=(Hmax+Hmin)/2=92.91m3.1.4. Hr的确定因为本水电站为引水式电站，所以Hr=Hav=92.91m3.2. 水轮机选型比较根据水头工作范围和设计水头查资料选择水轮机型是为HL200或HL180。3.2.1. HL200水轮机方案的主要参数选择1）转轮直径D1：查表水电站3-6，得限制工况下单位流量Q11M=950L/s=0.95m3/s,效率M89.4，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q11Q11M=0.95m3/s，效率91.2。取gr=96%,则水轮机额定力Nr=5965.21万KW设计水头Hr为92.91m，所以： (3-1) 取与之相近而偏大的标称直径D12.75m2）转速n计算：HL200最优工况下转速n110M68r/min假设n110n110M68r/min 则 (3-2)取偏小并与之相近的同步转速n250r/min 。3）效率及单位参数的修正HL200最优工况下Mmax=90.7%,模型转轮直径D1M=0.46m则原型效率: (3-3)Mmax：模型最优工况下效率； D1M：模型转轮直径。则效率正修正值 ,取=1.0%，则=1.8%， (3-4) (3-5)与假设值相同。单位转速n的修正值，所以单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。综上，转轮直径D1=2.75m以及转速n=250r/min的计算及选用是正确的。最后求得91.2%，D12.75m，n=250r/min。4）工作范围检验：水轮机在Hr、Nr条件下工作时： (3-6)所以水轮机最大引用流量 (3-7)与特征水头Hmax、Hmin、Hr相对应的单位转速为： (3-8) (3-9) (3-10)5）吸出高度Hs计算 (3-11)：水轮机安装位置的海拔高程，初始计算取下游平均水位海拔，本工程取为112m；：模型气蚀系数，查模型综合特性曲线得0.019；：气蚀系数修正值，有Hr=92.91m查表得0.089；H：水轮机设计水头。计算得Hs-0.159m4m，吸出高度满足要求。3.2.2. HL180水轮机方案主要参数选择1）转轮直径D1：查表水电站3-6，得限制工况下单位流量Q11M=860L/s=0.86m3/s,效率M89.5，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q11Q11M=0.86m3/s，效率91。取gr=96%,则水轮机额定力Nr=5/965.21万KW设计水头Hr为92.91m，所以：=2.753m，取与之相近而偏大的标称直径D13.00m2）转速n计算：HL180最优工况下转速n110M67.0r/min假设n110n110M67r/min 则取偏大并与之相近的同步转速n250r/min 。3）效率及单位参数的修正HL180最优工况下Mmax=92%,模型转轮直径D1M=0.46m则原型效率:则效率正修正值 ,取1%，则=1.5%，与假设值相同。单位转速n的修正值，所以单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。综上，转轮直径D1=2.75m以及转速n=250r/min的计算及选用是正确的。最后求得91.0%，D13.00m，n=250r/min。4）工作范围检验：水轮机在Hr、Nr条件下工作时：所以水轮机最大引用流量与特征水头Hmax、Hmin、Hr相对应的单位转速为：