沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析计算书

1、目录目录 摘要摘要.- 3 - 中文摘要 .- 3 - 关键字 .- 3 - abstract .- 4 - keywords .- 5 - 1 枢纽布置枢纽布置.- 5 - 2 重力坝挡水坝段设计重力坝挡水坝段设计.- 5 - 2.1 剖面设计.- 5 - 2.1.1 坝顶高程 .- 5 - 2.1.2 坝顶宽度 .- 6 - 2.1.3 上游折坡的起坡点位置 .- 7 - 2.1.4 上下游边坡 n、m.- 7 - 2.2 荷载的计算.- 7 - 2.2.1 自重 .- 8 - 2.2.2 上下游水压力 .- 8 - 2.2.3 扬压力 .- 9 - 2.2.4 浪压力 .- 11 - 2

2、.2.5 地震荷载和冰压力 .- 11 - 2.3 挡水重力坝的稳定分析.- 12 - 2.3.1 设计水位情况下荷载计算 .- 12 - 2.3.2 校核水位下的荷载计算 .- 14 - 2.3.3 正常蓄水位下的荷载计算 .- 15 - 3 重力坝溢流坝段设计重力坝溢流坝段设计.- 17 - 3.1 溢流坝段剖面设计.- 17 - 3.1.1 堰顶高程 .- 18 - 3.1.2 堰面曲线 .- 19 - 3.1.3 消能方式 .- 20 - 3.2 荷载的计算 .- 21 - 3.2.1 自重 .- 21 - 3.2.2 上下游水压力 .- 22 - 3.2.3 扬压力 .- 22 -

3、3.3 稳定与应力分析 .- 24 - 3.3.1 设计水位下的荷载计算 .- 24 - 3.3.2 校核水位下的荷载计算 .- 26 - 4 水电站机电设备选择水电站机电设备选择.- 29 - 4.1 特征水头的选择.- 29 - 4.1.1 hmax 的选择.- 29 - 4.1.2 hmin的选择.- 30 - 4.2 水电站水轮机组的选型.- 30 - 4.2.1 zz460 水轮机方案的主要参数选择 .- 31 - 4.2.2 zz560 水轮机方案的主要参数选择 .- 31 - 4.3 发电机的选择与尺寸估算 .- 34 - 44 调速器与油压装置的选择.- 35 - 4.4.1

4、调速功计算 .- 35 - 4.4.2 接力器的选择 .- 35 - 4.4.3 调速器的选择 .- 36 - 4.4.4 油压装置 .- 36 - 4.5 厂房桥吊设备的选择.- 36 - 5 水电站厂房水电站厂房.- 38 - 5.1 蜗壳和尾水管的计算.- 38 - 5.2 主厂房各层高程及长宽尺寸的确定.- 41 - 5.2.1 主厂房各层高程 .- 41 - 5.2.2 主厂房平面尺寸 .- 43 - 5.3 厂房进水段.- 44 - 6 水电站厂房的稳定计算水电站厂房的稳定计算.- 45 - 6.1 荷载的计算.- 45 - 6.1.1 浪压力 p3， （h1l1）深水波.- 45

5、 - 6.1.2 泥沙压力 .- 45 - 6.1.3 水压力 .- 46 - 6.1.4 自重 w1.- 46 - 6.1.5 机电设备重 g .- 47 - 6.1.6 基础扬压力 .- 47 - 6.2 厂房抗滑稳定计算.- 49 - 6.2.1 正常运行（考虑两种水位组合） .- 49 - 6.2.2 非常运行情况 .- 50 - 6.2.3 机组大修情况 .- 50 - 6.2.4 施工情况(二期混凝土未浇注).- 50 - 摘要 中文摘要 沙溪口水电站是福建省闽江流域的一个梯级电站，位于闽江支流西溪上，距 离平市 14km，距福州市 135km，三明市 95km。该电站以发电为主，

6、兼有航运过木 等综合效益，电站总装机容量 4x6.75 万千瓦。水库正常蓄水位 87.80m 高程，电 站保证出力 50 万千瓦。300t 级船闸航运外，兼有过木过竹作用。该电站为低水 头径流式电站，库容 1.54 亿立方米，没有防洪效益。 该工程为二等工程，枢纽主要建筑物按二级建筑物，次要建筑物级别三级， 临时建筑物四级设计。电站水利枢纽由重力挡水坝、溢流坝、河床式厂房、开关 站和通航建筑物组成。 沙溪口水利枢纽工程采用重力坝挡水，坝顶高程 94.00m，坝轴线总长 610.0m。溢流坝位于左岸主河槽中，为 16 孔单宽 17.00m 开敞式表孔泄流，总长 304m，堰顶高程 78.5m，溢

7、流坝下游采用底流消能。发电厂厂房位于河道右岸， 厂房尺寸 128m*68m*50.75m（长*宽*高） ；四台机组发电，单机装机 67.5mw,110 kv 和 220kv 输电，开关站位于右岸装配厂下游。船闸设于左岸主河槽中，采用 一级船闸。详见枢纽布置图。 关键字 沙溪口、河床式厂房、重力坝、溢流坝、水轮机、发电机、高程、稳定、应 力、扬压力 abstract shaxikou hydropower station is one of the cascade development in the minjiang river basin in fujian province. it is

8、located on xixi river, a tributary in the upper reach of minjiang river, 14km upstream of nanping city，135km upstream of fuzhou city，95km upstream of sanming city. the main function of shaxikou project is to generate electricity for the fujian provincial power system. after the project being complet

9、ed the navigability of the shaxi river and futunxi river above the damsite will be improved. the project has a total installed capacity of 300 t, a firm capacity of 50mw. the reservoir with a total storage capacity of 143*106 m3 is of daily pondage type. the main structures of the shaxikou project c

10、onsist of overflow spillway dam, non-overflow dam, powerhouse incorporated into the dam, switchyards and navigation lock. dcl.dam crestlever is 94.00m.crest length is 618.50m. the dam is of concrete gravity type. the spillway is arranged on the left portion of the riverbed. the spillway with 16 open

11、ings each of 17m wide has a total length of 304m,crest lever with 78.5m, discharging most flood flow still along the main river channel. the powerhouse with dimension of 128*68*50.75m(l*w*h) is located at the right side of the spillway andi ncorporated into the dam. it houses 4 axial-flow turbines c

12、oupled with generators 67.5mw each. both 110 kv and 220kv switchyards are arranged on the platform at the left portion of downstream tailrace. the shiplock with the dimension of 100*30*5m(l*w*min. water depth) is located on the right side of the spillway. the lock chamber of monolithic structures is

13、 filled and emptied with long gallery conduits at bottom in spreading form. keywords shaxikou block power plant concrete gravity dam over flow dam combinatory hydro-generator altitude stable stress uplift pressure 1 枢纽布置 坝址位置设计洪水位 87.8m ，对应下游水位可由下泄流量在流量与下游水 位关系曲线查得 80m ,水头为 7.8m 。校核洪水位 89m ,同理可查得下游水

14、位 83m ，水头为 6m ，初步设计选择采用河床式厂房发电。 经综合分析，主河槽位于左河床靠近左岸 3050m 之间，开挖至弱风化岩层 需至 48.00m 高程左右，初步设计布置船闸易于通航需求；沿坝轴线自此至右岸 500600m 之间，开挖至弱风化岩层需至 58.00m 高程左右，初步设计选择布置溢 流坝和河床式厂房。 综上，初步设计采用重力坝挡水，溢流坝泄洪，底流消能，河床式厂房发电。 工程等别二等，主要建筑物级别二级，次要建筑物级别三级，临时建筑物四级。 2 重力坝挡水坝段设计 上游设计洪水位 87.8m；校核洪水位：89m；正常蓄水位 86.2m；下游设计洪水位 80m；校核洪水位

15、83m；正常蓄水位：65.9m（四台机组发电）。坝底高程取未风 化岩石边界开挖线 51.00m。 =24.0 kn/ , =9.81 kn/，云母长英片 1 3 m 0 3 m 岩与混凝土边界 f=0.5,k=1.05，c=0.6kg/c,k=3.0。 2.1 剖面设计 2.1.1 坝顶高程 坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高。即： =静水位+h 式中：h=2hl+h0+hc 2hl=0.0166vf5/4d1/3为浪高；vf为计算风速；d 为吹程； d=10km h0为波浪中心线高出静水位高度；hc为超高，由规范查得。 计算风速为 30m/s； 设计洪水位下： 2hl=0.01

16、66vf5/4d1/3=2.51m； 2ll=10.4（2hl）0.8=21.72m； h0=0.92m； l 1 l 2 l l h cth l2 h4 hc=0.5m h=2hl+h0+hc=2.51+0.92+0.5=3.93m 坝顶高程=87.8+3.93=91.73m 取 93m 校核洪水位下： 2hl=0.0166vf5/4d1/3=2.51m； 2ll=10.4（2hl）0.8=21.72m； h0=0.92m； l 1 l 2 l l h cth l2 h4 hc=0.4m h=2hl+h0+hc=2.51+0.92+0.4=3.83m 坝高=89+3.83=92.33m 取

17、94m 考虑其他因素，该重力坝坝顶高程取 94m 2.1.2 坝顶宽度 坝底高程取未风化岩石边界开挖钱 58.00，由于 58m 做坝基时，大坝抗剪 强度无法满足要求，故向下开挖 7m，取 51m 高程开挖，则坝高为坝高为 95- 51=44m,坝顶宽度一般为坝高的 8%-10%，并不得小于 2.0m。考虑交通等综合条件， 及根据坝顶双线公路要求，坝顶宽度取为 10m。 2.1.3 上游折坡的起坡点位置 上游折坡的起坡点位置应结合应力控制条件和引水、泄水建筑物的进口高 程来选定。一般在坝高的 1 /3 2 /3 的范围内。为尽量利用水重，在满足应力 要求前提下，上游坡应尽可能缓。为尽量利用水重

18、，在满足应力要求的前提下， 折坡点高程定在 67.00m 处。 2.1.4 上下游边坡 n、m 由稳定和应力要求确定。n=0.2,m=0.80 2.2 荷载的计算 参考水工建筑物 荷载的分布如图所示。 开挖高程51米 图图 2 21 1 非溢流坝剖面图 2.2.1 自重 1 0.5 3 15 24540wkn m 2 10 43 2410320wkn m 3 0.5 30 37.5 2413500wkn m 123 24360wwwwkn m 2.2.2 上下游水压力 （1）设计情况 上游水压力 px = 22 01 1 0.5 9.81 387083 2 r hkn m py1=3289.8

19、1=824 kn m py2=3159.810.5=221 kn m 下游水压力 px = 22 02 1 0.5 9.81 27.53710 2 r hkn m py=0.527.5 0.89.81=2968kn/m 2 （2）校核情况 上游水压力 px = 22 01 1 0.5 9.81 38.57271 2 r hkn m py1=328.59.81=839 kn/m py2=3159.810.5=221kn/m 下游水压力 px = 22 02 1 0.5 9.81 28.53984 2 r hkn m py=0.528.5 0.89.81=3187kn/m 2 （3）正常情况 上游

20、水压力 px = 22 01 1 0.5 9.81 356009 2 r hkn m py1=3209.81=589kn/m py2=3159.810.5=221kn/m 下游水压力 px = 22 02 1 0.5 9.81 13.34873 2 kn r h m py=0.513.340.89.81=698kn/m 2 2.2.3 扬压力 由于扬压力较大，坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统，由规范 dl5077-1997，坝基面渗透压力扬压力强度系数为： =0.25 =0.20 =0.50 012 扬压力的求法便是根据上下游的水位来确定整个图形的面积, （1）设计情况 u1=437.69

21、.81=3206 kn/m u2=0.5930.49.81=1342 kn/m u3=0.586.159.81=241 kn/m u4=266.159.81=1569 kn/m u5=0.513.7589.81=540 kn/m u=u1+u2+u3+u4+u5= 6898kn/m （2）校核情况 u1=437.79.81=3248 kn/m u2=0.5930.89.81=1360 kn/m u3=0.586.559.812=257 kn/m u4=266.559.81=1671 kn/m u5=0.514.2589.81=560 kn/m u=u1+u2+u3+u4+u5=7096kn/m

22、 （3）正常情况 u1=436.679.81=2814 kn/m u2=0.586.679.81=262 kn/m u3=90.339.81=29 kn/m u4=0.580.339.81=13 kn/m u5=0.59289.81=1236kn/m u=u1+u2+u3+u4+u5= 4354kn/m 2.2.4 浪压力 坝前水深 h ll 1 pl=r0(ll+2hl+h0)ll/2- r0l2l/2 =9.81x(10.86+1.26+0.93)x10.86/2- 9.81x10.86x10.86/2 =183kn/m 2.2.5 地震荷载和冰压力 本工程基本列度 6 级,主要建筑物为二

23、级,所以设计烈度为基本烈度,对于小 于 7 级烈度的工程可不考虑地震荷载,本工程在闽江西溪流域属亚热带季风气候, 年平易气温为 19.3 摄氏度,全年最低气温小于零度的天数平均为 7 天,所以不考 虑冰压力,不考虑其对工程的影响. 2.3 挡水重力坝的稳定分析 2.3.1 设计水位情况下荷载计算 表 21 设计水位(90.0m)情况下坝基面上的荷载计算如表 坝基面抗滑稳定 (*)(72833710) 1.0(761 578) 1.23593skn 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作用 方向 计算结 果 单位 作用 方向 力作 用点 计算结果 单位 1540kn+19.510530 2103

24、20kn+13.5139320 1 自重 313500kn-1.520250 kn.m 水平向 7083kn-12.789718kn.m 竖直向 1 221kn+20.54531kn.m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 824kn+2016481 水平向 3710kn+9.133756 3 下游侧静水 压力坚直向 2968kn-1441552 kn.m 13206kn00 21342kn-18.524827 3241kn-7.21735 41569kn+8.513336 4 扬压力 5540kn+18.810144 kn.m 浪压力 1 761kn-29.922777 7 浪压力 2 578k

25、n+28.816649 kn.m 0.5 (*)(540 10320 13500) 1.0(221 8242968) 1.03206 1.0 1.3 60 (1342241 1569540) 1.243 3 8836 r kn 0 (*)1.0 0.95 35933128(*)/1.27363sknrkn 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 m=(10530+139320-20250) 1.0-(89718-33756) 1.0+(4531+16481-41552) 1.0-(24827+1735.2-13336-10144)1.2-(22777-16649)1.2 =39646kn.m 2 6

26、 (*)() 1.64579. mm skn m bb r(*)=14300/1.3=9533 0 (*)1.0 0.95 579550.(*)/1.85296.skn mrkn m 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 =572kn/0 2 y b m6 b m 显然满足要求 边缘应力的计算： 参考水工建筑物 按要求应考虑坝基面和折坡面的边缘应力，此处只进行了坝基面的相关计算。 2.3.2 校核水位下的荷载计算 表 22 校核水位（89m）情况下坝基面上的荷载计算如表 坝基面抗滑稳定 (*)(7271 3984) 1.0(761 578) 1.23507skn 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作

27、用 方向 计算结 果 单位 作用 方向 力作 用点 计算结果 单位 1540kn+19.510530 210320kn+13.5139320 1 自重 313500kn-1.520250 kn.m 水平向 7271kn-12.893311kn.m 竖直向 1 221kn+20.54531kn.m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 839kn+2016775 水平向 3984kn+9.537849 3 下游侧静水 压力坚直向 3187kn- 13 9 44299 kn.m 13248kn00 21360kn-18.525154 3257kn-7.21851 41671kn+8.514201 4 扬

28、压力 5560kn+18.810513 kn.m 浪压力 1 761kn-29.922777 7 浪压力 2 578kn+28.816649 kn.m 0.5 (*)(540 10320 13500) 1.0(221 8393187) 1.03248 1.0 1.3 60 (1360257 1671 560) 1.243 3 8837 r kn 0 (*)1.0 0.95 35073332(*)/1.27363sknrkn 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 m=(10530+139320-20250) 1.0-(93311-37849) 1.0+(4531+16775-44299) 1.0-(

29、25154+1851-14201-10513)1.2-(22777-16649)1.2 =41042knm 2 6 (*)() 1.64573. mm skn m bb r(*)=14300/1.3=9533 0 (*)1.0 0.95 573550.(*)/1.85296.skn mrkn m 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 = =615kn/0 2 y b m6 b m 显然满足要求 2.3.3 正常蓄水位下的荷载计算 表 23 正常蓄水位情况下坝基面上的荷载计算如表 坝基面抗滑稳定 (*)(6009873) 1.0(761 578) 1.25356skn 0.5 (*)(540 10320

30、 13500) 1.0(221 589698) 1.02814 1.0 1.3 60 (26229 13 1236) 1.243 3 9017 r kn 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作用 方向 计算结 果 单位 作用 方向 力作 用点 计算结果 单位 1540kn+19.510530 210320kn+13.5139320 1 自重 313500kn-1.520250 kn.m 水平向 6009kn-11.770301kn.m 竖直向 1 221kn+20.54531kn.m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 589kn+2011772 水平向 873kn+4.53882 3 下游侧静水

31、 压力坚直向 698kn-1812564 kn.m 12814kn00 2262kn+18.84926 329kn-17493 413kn-9.8127 4 扬压力 51236kn-18.522867 kn.m 浪压力 1 761kn-29.922777 7 浪压力 2 578kn+28.816649 kn.m 0 (*)1.0 1.0 53565356(*)/1.27514sknrkn 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 m=(10530+139320-20250) 1.0-(70301-3882) 1.0+(4531+11772-12564) 1.0-(4926+493+127+22867)

32、1.2-(22777-16649)1.2 =25470knm 2 6 (*)() 1.64674. mm skn m bb r(*)=14300/1.3=9533 0 (*)1.0 1.0 674674.(*)/1.25296.skn mrkn m 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 =583kn/0 2 y b m6 b m 显然满足要求 3 重力坝溢流坝段设计 3.1 溢流坝段剖面设计 溢流坝剖面，除应满足强度、稳定和经济条件外，其外形尚需考虑水流运动 要求。通常它也是由基本三角形剖面修改而成。溢流面由顶部溢流段、中部直线 段和反弧段组成，上游面为直线或折线。 初步设计采用 16 孔开敞式溢流堰

33、，孔宽 17.0m ，溢流前沿总净宽 l=272m， 闸埻厚 2.0m，单宽流量 q=70/s. q =ql=70 x272=19040m /s 3 q =q+q s0 设计工况 =0.9 q =21500 m /s s 3 q =（ q - q）/=（21500-19040）/0.9 =342 m /s 0s 3 校核工况 =1.0 q =27500 m /s s 3 q =（ q - q）/=（27500-19040）/1.0 =1692m /s 0s 3 由于发电用水，过船泄水，排沙泄水等影响，此多余泄量 q 应能完全下泄， 0 不再设其他泄水设施。则溢流段总长为 304m。 3.1.1

34、 堰顶高程 2/3 0 h2gmlq m = 0.502 =0.90 设计 87.8m 时堰上水深为 23 0 ()10.7 2 q h lg 0 5.38 q vm s a 2 0 9.3 2 v hhm g 则堰顶高程=设计洪水位-h=87.8-9.3=78.5 闸门宽高比为 1.52，所以取闸门高为 11.5m,78.5+11.5=90m89m 3.1.2 堰面曲线 我国现行采用的为 wes 曲线，其曲线方程为： y= 1n d n kh x hd为定型设计水头。因为设计洪水位 90.0m，堰顶高程为 80.5m，所以， hd= (0.750.95)h=9m；k、n 为上游堰面坡度有关的

35、系数。k=2.0，n=1.85 。得： y=x/(29) 85 . 1 85 . 0 堰顶点下游曲线坐标： 1.850.85 2 9 1.25 xy yxc 12.83 8.7 x y 表 3-1 最终定出坐标关系曲线 y00.281.002.133.625.477.66 x024681012 堰顶点上游曲线坐标： =0.175h =1.575 m r =0.5 h =4.5 m 1 b d1d =0.276 h =2.484m r =0.2 h =1.8 m 2 b d2d =0.282 h =2.538m r =0.04 h =0.36 m 3 b d3d 溢流坝段底宽=27.872+2.

36、538+3=33.4 3.1.3 消能方式 采用底流消能 10 3.28 x r 3.282116 11.864 vh x h x=1.59 r=12 米 单宽流量 q= 70/s 0 5.38 q vm s a 0.95 堰上水头 9.5m t=35.2m 2 0 0 35.3 2 v ttm g 2 3 2 8.8 c q hm g 0 4.4 c t h 由 水力学 附录查得 0 0.4 c c h h 0 3.52 c hm 2 0 2.04 c c h h 2 0 17.95 c hm 2 0 805426 tc hmh 发生淹没水跃。可以不做消力池，做护袒即可 护袒厚度度计算： c

37、 uap k 2 0 0.1 2 c gv a g =2m c uap k 护坦长度: 21 6.9()6.917.953.5283.77 jcoco lhhm 取mll j 02.6764.588 . 07 . 0ml60 3.2 荷载的计算 3.2.1 自重 图图 31 溢流坝段剖面图 1 0.5 3 15 24540wkn m 2 10 26 246720wkn m 3 0.5 20 20.5 247056wkn m 123 11700wwwwkn m 3.2.2 上下游水压力 （1）设计情况 上游水压力 px = 22 01 1 0.5 9.81 36.86636 2 r hkn m

38、py1=321.89.81=642 kn/m py2=3159.810.5=221kn/m 下游水压力 px = 22 02 1 0.5 9.81 294250 2 r hkn m py=0.529 0.89.81=3304kn/m 2 （2）校核情况 上游水压力 px = 22 01 1 0.5 9.81 387083 2 r hkn m py1=3239.81=677 kn/m py2=3159.810.5=221kn/m 下游水压力 px = 22 02 1 0.5 9.81 325023 2 r hkn m py=0.532 0.89.81=4018kn/m 2 3.2.3 扬压力 坝

39、体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统，由规范 dl5077-1997，坝基面渗 透压力扬压力强度系数为： =0.25 =0.20 =0.50 012 扬压力的求法便是根据上下游的水位来确定整个图形的面积, （1）设计情况 u1=357.69.81=2535 kn/m u2=0.5930.49.81=1342 kn/m u3=0.586.159.81=241 kn/m u4=176.159.81=1026 kn/m u5=0.513.7589.81=540 kn/m u=u1+u2+u3+u4+u5=5684kn/m （2）校核情况 u1=357.79.81=2569 kn/m u2=0.5930

40、.89.81=1360 kn/m u3=0.586.559.812=257 kn/m u4=186.559.81=1092 kn/m u5=0.514.2589.81=560 kn/m u=u1+u2+u3+u4+u5=5838kn/m 3.3 稳定与应力分析 3.3.1 设计水位下的荷载计算 表 31 在设计水位(87.8m)下各荷载对坝体基面作用如下表 坝基面抗滑稳定 (*)(70833710) 1.0(761 578) 1.2250 1.23293s 0.5 (*)(54067207056) 1.0(221 8242968) 1.03206 1.0 1.3 60 (1342241 102

41、6540) 1.2716 1.243 3 5143 r kn 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作用 方向 计算结 果 单位 作用 方向 力作 用点 计算结果 单位 1540kn+158100 26720kn+960480 1 自重 37056kn-321168 kn.m 水平向 7083kn-12.789718kn.m 竖直向 1 221kn+163536kn.m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 824kn+15.512772 水平向 3710kn+9.133756 3 下游侧静水 压力坚直向 2968kn-9.528196 kn.m 水平向 250kn+61500 4 动水压力 竖直向

42、716kn-64296 kn.m 13206kn00 21342kn-1418788 3241kn-2.7651 41026kn+8.58721 4 扬压力 5540kn+14.37722 kn.m 浪压力 1 761kn-29.922777 7 浪压力 2 578kn+28.816649 kn.m 0 (*)1.0 0.95 32933128(*)/1.24286sknrkn 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 m=(8100+60480-21168) 1.0-(89718-33756) 1.0+(3536+12722-28196) 1.0-(8721+7722-18788-651)1.2-(

43、22777-16649)1.2 =-24033kn.m 2 6 (*)() 1.64764. mm skn m bb r(*)=14300/1.3=9533 0 (*)1.0 0.95 764579.(*)/1.85296.skn mrkn m 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 =217kn/0 2 y b m6 b m 显然满足要求 3.3.2 校核水位下的荷载计算 表 32 在校核水位下各荷载对坝体基面作用如下表 坝基面抗滑稳定 (*)(7271 3984) 1.0(761 578) 1.2250 1.23207skn 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作用 方向 计算结 果 单位 作用 方

44、向 力作 用点 计算结果 单位 1540kn+158100 26720kn+960480 1 自重 37056kn-321168 kn.m 水平向 7271kn-12.893311kn.m 竖直向 1 221kn+163536kn.m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 839kn+15.513005 水平向 3984kn+9.537849 3 下游侧静水 压力坚直向 3187kn-9.429958 kn.m 水平向 250kn+61500 4 动水压力坚直 向 716kn-64296 kn.m 12569kn00 21360kn-1419040 3257kn-2.7694 41092kn+8.5

45、9285 4 扬压力 5560kn+14.38008 kn.m 浪压力 1 761kn-29.922777 7 浪压力 2 578kn+28.816649 kn.m 0.5 (*)(54067207056) 1.0(221 8393187) 1.02569 1.0 1.3 60 (1360257 1092560) 1.2716 1.2716 1.243 3 5722 r kn 0 (*)1.0 0.95 32073128(*)/1.24768sknrkn 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 m=(8100+60480-21168) 1.0-(93311-37849) 1.0+(3536+1300

46、5-19958) 1.0-(9285+8008-19040-694)1.2-(22777-16649)1.2 =-24396kn.m 2 6 (*)() 1.64840. mm skn m bb r(*)=14300/1.3=9533 0 (*)1.0 0.95 840796.(*)/1.85296.skn mrkn m 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 =259kn/0 2 y b m6 b m 显然满足要求 4 水电站机电设备选择 4.1 特征水头的选择 装机容量： n=27 万 kw，单机容量（机组台数 4 台）6.75 万 kw。 1）设计洪水位 87.8m ，对应下游水位可由下泄流量在流

47、量与下游 水位关系曲线查得 80m ,水头为 7.8m 。 2）校核洪水位 89m ,同理可查得下游水位 83m ，水头为 6m 。 3）汛期限制水位时，一台机组发电，下泄流量分别假设三个值， 由 n=aqh 可得 qn 关系曲线，从而由单机装机 6.75 万 kw,可得 q 值。a=8.3 4.1.1 hmax 的选择 1）校核水位四台机组发电。 hmax=89-83=6m 2)设计水位四台机组发电 hmax=7.8m 3）正常蓄水位一台机组发电 2%水头损失 6.75 7.11 9.5 r nkw 假定 n q 做关系曲线如下 qn关系曲线 0 100 200 300 400 500 60

48、0 0246810 n q 图 4-1 下游水位为 64.4m hmax=22.2m 4.1.1 hmin 的选择 设计低水位四台机组发电（83m） 27 27.8 0.97 r nkw万 9.81 () r nq hh 下上 将 n 及 q 带入公式试算得到 65.9h 下 h=17.1m 加权平均水头为 h=19.7m av 设计水头 h = 0.9h=17.7mr av 4.2 水电站水轮机组的选型 根据该水电站的水头变化范围 17.7m22.2m 在水轮机型普表查得可选水轮 机有：zz560，zz460 下面进行选型比较计算。 4.2.1 zz460 水轮机方案的主要参数选择 1） 转

49、轮直径 d1 d1=)h/(9.81qn 3/2 r 1r 式中：nr水轮发电机额定出力（kw） 6.96 gr r gr n n hr设计水头（m） ，取 17.7m。 设计流量（m/s） ，它是限制工况下的 q1p值，查表 3-7 得 1m q 1.75。 3 ms 原型水轮机的效率（%） ，由限制工况下的模型水轮机的效率修 正可得，由于转轮直径未知，为知，可先估算效率修正值，限制工况下的模 型水轮机的效率为 =85.9%。 m d1= =12m )h/(9.81qn 3/2 r 1r 直径偏大 4.2.2 zz560 水轮机方案的主要参数选择 1） 转轮直径 d1 d1=)h/(9.81

50、qn 3/2 r 1r 式中：nr水轮发电机额定出力（kw） nr=6.96 万 kw hr设计水头（m） ，取 17.7m。 设计流量（m/s） ，它是限制工况下的 q1p值，查表 3-7 得 1m q 2.0 m/s 原型水轮机的效率（%） ，由限制工况下的模型水轮机的效率修 正可得，由于转轮直径未知，为知，可先估算效率修正值，限制工况下的模 型水轮机的效率为 =81.0%。 m d1= =7.4m )h/(9.81qn 3/2 r 1r 根据水轮机转轮直径模型水轮机尺寸系列的规定，由上述计算出的转轮直 径，选用比计算值稍大的转轮直径值。d1=7.5m 2）选择水轮机的转速 n =76.9

51、 r/min 1av 10 d/hnn 水轮机的转速一般采用发电机的标准转速，选择与上述计算值相近的发电 机标准转速 n=79r/min，p=38 3）效率及单位参数的修正 510 maxmax11 1 (1)(0.30.7/ mmm ddhh =0.46m, =3m, =7.5m, h=17.7m, =89% m1 d m h 1 d maxm maxmax 1 (1)0.635 m 考虑制造工艺，=1，将不同角度时的效率及修正计算如下表 0 0 表 4-1 水轮机效率的修正 叶片转角 -10-50510152023 maxm 87.888.488.988.487.385.983.580.2

52、 max 92.392.693.092.691.991.189.587.4 - max maxm 6.07.2 56.2 zz4460 水轮机最优工况的模型效率为=89.0，由于最优工况接近 maxm 0 0 于等转角线，故采用=3.1作为修正值，从而原型最高效率为 0 0 0 0 =89+3.1=92.1 m0 0 0 0 0 0 限制工况的=81.0，则 =22 22 ，由内插得=5.6，从而该 mm 0 0 00 0 0 工况下原型水轮机效率 =81+5.6=86.6 0 0 0 0 0 0 与假定值接近。 4）水轮

53、机的流量 水轮机在 hr，nr 下工作时，： =1.95m/s max q rr 2 1r hhd81 . 9 /n 水轮机最大引用流量 = d12 =461.47m/s max q 1max q r h 电站机组台数为 4 台，所以，电站最大引用流量为 4=4461.47=1845.88 m/s max q 5）工作范围检验 与特征水头 hmin 、hmax 、hmin 、hr对应的单位转速为： n1max =nd1/=143r/minminh n1min =nd1/=126r/minmaxh n1r =nd1/ =140.8 r/minrh 6）吸出高度 hs hs=10/900(+)h

54、式中： 水轮机安装高程（m） ，取 65.9m。 气蚀系数，由水轮机的设计工况参数 =137r/min， 1 r n =1.79m/s 查 zz560 水轮机模型综合特性曲线可得， 取 0.73。 max q 气蚀系数修正值， 取 0.05 hs=10/900(+)h=-3.88m-4.0m 4.3 发电机的选择与尺寸估算 由发电机转速 n=79 r/min 上下各差百分之十(67.5-82.5) 出力 nr=6.75x104, 上下差百分之二十(5.44x104 8.16x104) 套用 sf-96/1350 型全伞式发电机 图 4-1 发电机尺寸示意图 44 调速器与油压装置的选择 4.4

55、.1 调速功计算 a=（200250）q =(1.1361.42)x10 n.m30000n.m max1 dh 6 最高水头 （属大型调速器） max h d1水轮机直径 4.4.2 接力器的选择 a 接力器直径 =0.4 =0.03 0 1 b d 直径=d1 s d max 1 670 o b hmm d 选择与之相近且偏大的=700mm 的标准接力器 s d b 最大行程 =(1.41.8) max s max0 a 00 0max0ax 0 720 m m m d z aa d 水轮机导叶最大开度,其中 d15m 时选用 1.5 则=1.5720=1296mm max s c、接力器

56、容积计算 23 max 1 2 ss vd sm 4.4.3 调速器的选择 1.13/ ssm dvtv 选用 ts=4s vm=4.5m/s 1.13 1/4 4.5265dmm 故选用 dst-300 型电气液压型调速器 4.4.4 油压装置 vk=（1820）vs=1820m3 选用分离式油压装置 yz-20 4.5 厂房桥吊设备的选择 设备型号 台数选择：最大起重量 382t，机组台数 4 台，选用一台双小车桥式起重机， 额定起重量 200t，跨度 25m（根据厂房净宽确定） 。 表 4-2 工作参数表 单台小车起重 （t） 跨度 lkm大车轨道名义起重量 t 主钩副钩 2*20020

57、04025qu120 表 4-3 吊车梁主要尺寸表 主要尺寸 小车轨距 lt 小车轮距 kt 大车轮距 k 大梁底面 至轨道距 f 起重机最 大宽度 b 轨道中心 距起重机 外端距离 b1 轨道面至 起重机顶 端距离 h 580027005800250106804605000 极限位置 吊钩至轨 道 吊钩至轨道 轨道面至 缓冲器距 离 h1 车轨中心 至缓冲器 外端距离 操作室底 面至轨道 面 h3 两小车 吊钩距 离 l hh1 中心距离 平衡吊 点至大 车轨顶 极限 主钩 副 钩 l1l2 120092025003600 130069016001800 109 吊具：双小车平衡梁 图 4-

58、2 吊钩 5 水电站厂房 5.1 蜗壳和尾水管的计算 水头范围 hl1）深水波 =183 01002 3 (2) 22 lll r lhhlr l p kn m 3 23 1834209knp 段 6.1.2 泥沙压力 厂房处的泥沙深度取 6.63m p4=103.46，) 2 45( 2 1 022 tghr nn kn m p4=103.4623=1701/kn 段 6.1.3 水压力 (1)设计情况时，上游水位 87.8 米，下游水位 80 米， 上游水压力 p11= ， 22 01 11 9.81 34.25737 22 r hkn m p1=573723=131952 /kn 段 下

59、游水压力 p21=， 2 2 02 11 9.818046.255587 22 r hkn m p2=558723=128503/kn 段 (2)校核情况时，上游水位 89 米，下游水位 83 米 上游水压力 p11= ， 22 01 11 9.81 35.46147 22 r hkn m p1=614723=141375 /kn 段 下游水压力 p21= ， 2 2 02 11 9.818046.255587 22 r hkn m p2=558723=128503 /kn 段 (3)正常情况时，上游水位 86.2 米，下游水位 65.9 米 上游水压力 p11= ， 2 2 01 11 9.

60、8186.253.65213 22 r hkn m p1=521323=119895/kn 段 下游水压力 p21= ， 2 2 02 11 9.8165.946.751799 22 r hkn m p2=179923=41371/kn 段 6.1.4 自重 w1 =11(83-46.25)+1020+3328-(12+15) 7 23=840000 1 w/kn 段 6.1.5 机电设备重 g 发电机 907.510009.81=8903kn 6.1.6 基础扬压力 由于扬压力较大，厂房基础设有防渗帷幕和上下游主副排水系统，由规范 dl5077-1997，坝基面渗透压力扬压力强度系数为： =