【正文】 為細粒狀花崗巖，巖石新鮮完整，具有建造深式引水隧洞的條件。 2． 地形條件： 整個引水線路，地表地貌起伏大，修造明渠，輔助措施太多，線路太長，不易選用無壓明渠引流。 3． 水力條件： 據(jù)規(guī)劃，最大水頭 139 米，最小水頭 80 米，水頭較大。根據(jù)有壓引水與無壓引水的特點，宜用前者。 4． 發(fā)電效益： 無壓引水只能引用表面水，進水口位置較高，引用流量較少，發(fā)電效益不明顯。采用有壓引水，進水口該程低，引用流量多，效益明顯。 綜合上述論證：選擇有壓引水較優(yōu)。 廠房型式的選擇 表三關于地面廠房與地下廠房的比較論證 廠房型式 主要優(yōu)點 主要缺點 地面式 1．開挖量小，造價低。 2．利于施工布置， 廠區(qū)其它建筑物的布置。 4． 交通方便，利于施工 時的安裝，建成后也 利 于運行管理。 1． 受下游水位的影響較大，增加防水措施。 2． 與其它建筑物的布置容易產(chǎn)生沖突。 地下式 1． 減少廠房與 其它建筑 物的施工干擾，有利于施工布置 。 2． 不受下游水位的影響。 3． 利于廠區(qū)其它建筑物的布置。 1． 工程的開挖量大，施工條件復雜，施工的難度大。 2． 廠房與外界的交通不便 。 3． 機組設備的布置受到限制，而且通風，照明，防潮等措施需要加強。 結(jié)合實際情況： 鐮刀灣的工程地質(zhì)情況良好，地形地形條件也良好，面積較為寬闊，利于布置各廠區(qū)建筑物。為了降低工程造價，采用地面廠房優(yōu)于地下式廠房。 故本工程采用地面式廠房型式。 關于廠區(qū)布置方案的比較 方案一 :將廠房布置在轉(zhuǎn)彎處 (靠近上游壩區(qū) )附近 . 優(yōu)點 : 1. 在此處布置廠房 ,基礎開挖量與劈 坡量都較小 .利于降低工程造價 . 2. 此處地基的基礎情況較好 ,減少地基處理的成本 . 3. 減少了壓力管道的長度 . 缺點 :離公路橋較遠 ,交通運輸成本增加 . 方案二 : 將廠房布置在公路橋附近 . 優(yōu)點 :該處離公路橋較近 ,有利于減少工程造價成本 . 缺點 :由于此處地形條件限制 ,需要開挖大量的土石方和劈坡以滿足廠區(qū)建筑物布置 . 結(jié)合具體情況 : 為了降低工程造價 ,以及廠區(qū)建筑物的布置 ,采用方案一 . 3 進水口設計 進水口型式的選擇 根據(jù)前邊引水型式的論證，采用有壓引水系統(tǒng)。 1． 進水口基本要求： ⑴ 足夠的進水能力 在任何工作水位下，進水口都必須有足夠的流量，因此，進水口坎頂要足夠低，過水斷面足夠大。 有壓進水口應低于運行中可能出現(xiàn)的最低水位，并有一定的淹沒深度，防止產(chǎn)生旋渦。否則吸氣旋渦會使空氣及漂浮物被吸入壓力水道內(nèi)，并引起噪音、振動，減少流量。 要防止結(jié)冰及漂浮物、污物堵塞進水口，影響過水能力。進水口要高于泥沙淤積高程。 ⑵ 水質(zhì)符合發(fā)電要求。 防止污物、冰塊和有害泥沙進入后造成引水道淤積和建筑物及設備的損傷。進水口前一般要設攔污，放冰，攔沙，沉沙及沖沙設備。 （ 3）水頭損失要小。 進水口位置合理，進口輪廓平順，流速較小，盡可能減小水頭損失。 （ 4）可控制流量。 進水口應設置工作閘門（或稱事故閘門），用以進行緊急事故關閉以快速切斷進入引水道的水流，也可以關閉進水口以檢修引水系統(tǒng)。 2．關于洞式，塔式的比較： （ 1）洞式進水口： 基本特征是，閘門安裝在從山體中開挖出來的豎井中，其后接引水隧洞，其前則為隧洞的進口段。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，不受風浪與冰凍的影響，地震影響較小，比較安全可靠。 缺點：豎井之前的隧道段不便檢修，豎井開挖困難。 適用：工程地質(zhì)條件較好，巖體 比較完整，山坡坡度適宜，易于開挖平洞和豎井。 （ 2）塔式進水口： 基本特征：進水口的進口段，閘門段及其框架形成一個塔式結(jié)構(gòu)，聳立水庫之中，可以從一邊或四周進水，進水孔可按高度布置一層或多層，塔頂設操縱平臺和啟閉機室，用工作橋與岸邊或壩頂相連。 優(yōu)點：塔身和隧洞口有一段距離，塔的施工與隧洞的施工可以平行進行，工期可以縮短，洞井開挖的要求稍低些，石方開挖少。 缺點：塔身是直立的懸臂結(jié)構(gòu)，風浪壓力及地震力的影響較大，需要對起進行抗傾，抗滑穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)應力計算，必須要有足夠的強度和穩(wěn)定性。塔身重量完全由基礎承受，對地 基要求較高。外塔身與岸坡還要修建大跨度的交通橋， 施工不便。 適用：當?shù)夭牧蠅螛屑~中，進口處山巖較差，而岸坡又比較平緩。 3，關于進水口型式選擇： 綜上述兩種進水口形式的特點，結(jié)合實際情況考慮： 根據(jù)規(guī)劃，進水口高程約在 220 米左右，在地形圖上看到，該高程岸坡坡度適宜，巖體比較完整，地質(zhì)情況好，地形也適宜于開挖平洞與豎井，故采用洞式進水口，不僅充分利用了巖石的作用，鋼筋混凝土工程量較少，而且有利于保證進水口的穩(wěn)定，是一種經(jīng)濟且安全的結(jié)構(gòu)形式。 故進水口采用洞式進水口。 進水口的布置 根據(jù)《水電站建筑物設 計手冊》知，發(fā)電隧洞的經(jīng)濟流速 一般在 / /m s m s?? .選擇 4/ms最佳 . 本電站的發(fā)電機組單機引用流量為 123 /ms. 結(jié)合實際 ,引水方案擬定如下 : （ 1） .方案擬定 : 方案一 :以一條圓形隧洞引水 : 方案二 :以二條圓形隧洞引水 : （ 2） .方案比較 : 1),工程開挖量比較 : 設隧洞的總長都為 L,并且襯砌的厚度一致 : 方案一 : 工程開挖量在 1 1 0 9 .3 1 9 5 .9V L L? ? ?。 方案二 : 工程開挖量在 2 1 0 9 .2 2 2 2 .3V L L? ? ?。 綜 上知方案一開挖量略小于方案二 . 2).施工難度比較 : 方案一的隧洞洞徑遠大于方案二 ,洞徑越大 ,施工的難度就越大 ,包括施工布置 ,開挖爆破 ,隧洞襯砌 . 3).對引水系統(tǒng)的影響 : 引水系統(tǒng)的洞徑越大 ,所需要的調(diào)壓室的尺寸越大 ,壓力引水鋼管管徑也越大 ,導致技術上的困難 . 綜合上述論證 ,選擇方案二 ,即二條隧洞引水的方案 . 洞徑選擇選擇 米 .計算流速 : 滿足經(jīng)濟流速要求 . 口高程的確定 1,閘門孔口尺寸確定 。 根據(jù) 水電站進水口設計 :閘門孔口采用矩形 ,為符合鋼閘門設計規(guī)范中的孔口尺寸系列標準 ,選定如下 : 孔口寬度 : 孔口高度 : 閘門端面的平均流速 : 32 1 2 3 2 .7 /1 0 9Qv m sS ?? ? ?? : 根據(jù) 水電站 ,淹沒深度的經(jīng)驗公式如下 : 式中 H閘門孔口凈高 ,m。 S cV H? V閘門斷面水流速度 ,m/s。 c經(jīng)驗系數(shù) ,對稱進水取小值 ,側(cè)向進水取大值 . S閘門頂?shù)陀谧畹退?的臨界淹沒深度 ,m。 代入數(shù)值 0 . 7 3 2 . 7 9 5 . 9 1 3 6S c V H m m? ? ? ? ? ? 3,進水口底板高程確定 。 根據(jù)規(guī)劃 : 上游死水位 : ? 淤沙高程 : ? 進水口的底板高程 : 222 m=進 水 口 低 板 高 程= 死 水 位 （ 淹 沒 深 度 + 閘 門 孔 口 高 ） 故進水口底板高程為 222m. : 1，進口段設計 : ① 喇叭口設計 :根據(jù) 水工設計手冊 : 為使進水口水流平順，減小水 頭損失避免水流脫離 。為了加大進口面積 ,降低進口攔污柵處的過柵流速。因此閘門前設置喇叭形進口，喇叭進口在垂直面上由 1/4 的橢圓曲線組成 . 由經(jīng)驗公式取 a=1～ 取 a=. b=1/3D～ 1/2D 取 b＝ 其中 a 為橢圓曲線長半軸的長度 。 b 為橢圓曲線短半軸的長度。 故橢圓曲線的方程如下 ?? ② ,進水口的面積計算 : 根據(jù) 水電站設計手冊 : .cosAA c ?? ， 其中 :A， 引水道斷面面積 。 ? 為引水道中心線與水平面之間的夾角 。 c收縮系數(shù) ,一般取 — 。 代入數(shù)值 : , 2 D m?? ? ? ? 取 度 ,保證隧洞排水 。 25 6 . 7 1 9 4 . 5. c o s 0 . 6 c o s 0 . 3 1 8AAmc ?? ? ??， ③ 最大斷面尺寸確定 : 高度 : 4 8. 5 11 .43H b D m? ? ? ? ? 寬度 : maxQBVH? 進 其中 : 3max 246 /Q m s? V進 一般控制早 1— ,此處取 代入數(shù)值得 : m a x 246 1 7 . 9 8 1 81 . 2 1 1 . 4QB m mVH? ? ? ???進 水電站進水口的閘門，有擋水閘門和事故檢修閘門，擋水閘門槽兼作備用柵槽，便于清污。事故檢修閘門用于引水建筑物及其設備檢修時 擋水之用，只要求在靜水中啟閉。 根據(jù) 水電站進水口設計 閘門與啟閉設備 ,及從經(jīng)濟的角度考慮，決定設置擋水閘門和事故檢修閘門，即在進水口設兩個閘門，均為平板閘門。 閘門孔口尺寸確定，考慮到過柵流速的影響和啟閉的要求，還有漸變段的影響，采用《鋼閘門設計規(guī)范》推薦的尺寸，即高寬 =10m 9m。 常用啟閉機械有卷揚機、螺桿式和液壓式。對水電站，啟閉機用卷揚機。 由于進水口的進口斷面為圓形，而進水口應安裝閘門的需要，孔口斷面為矩形。為了從矩形斷面閘門孔口過度到圓形斷面，需要在 兩斷面之間設置漸變段連接 . 為了便于施工，漸變段由矩形變圓形可采用直線變化規(guī)律，即： S=LB （ Lx）； A=LH (Lx) ； r= LD2 x 上式中， S—— 漸變段中斷面的寬度； a—— 漸變段中斷面的高度； r—— 漸變段中圓弧半徑； B—— 矩形斷面的起始寬度 。 H—— 矩形斷面的起始高度 。 D—— 圓形斷面 終端直徑 。 L—— 漸變段長度 。 x—— 漸變段長度變化參數(shù)。 具體數(shù)值確定如下 : 漸變段長度 : 1 .5 1 .5 9 .5 1 4 .2 5 。L D m? ? ? ? 收縮角 : 80? 度 。 9 .0 。 1 0 .0H m B m?? 4. 充水閥及通氣孔的設計 根據(jù) 水電站 ,在有壓引水系統(tǒng)中，電站初次運行之前或每次檢查維修之后，為平衡閘門上下游水壓力便于開門和機組運行的需要，必先給引水道充水，保持其有壓狀態(tài)。 在本設計中，選 在進水口閘室邊墻混凝土中埋設旁通管的充水方式。 通氣孔的作用是：在有壓引水道放水過程中，使空氣進入引水道，防止引水道中出現(xiàn)負壓；在有壓引水道充水過程中，使引水道內(nèi)空氣排出，避免引水道中聚集高壓氣體；所以，通氣孔使有壓進水口不可缺少的組成部分。 通氣孔的面積一般取為 aaQA V? 其中 : aQ 空氣進氣量 ,采用引水道的最大引水流量 。 aV 允許進氣流速 ,對于隧 洞一般取 7080m/s,此處去75m/s 代入數(shù)值計算得 。 2246 875aaQAmV? ? ? 高程應該高于上游最高水位 ,以防水流溢出 .并設置在平板閘門上 . 1),基本參數(shù)確定 。 根據(jù) 水電站攔污柵設計 ,發(fā)電引水系統(tǒng)不允許污物進入，凡水電站進水口均需裝設攔污柵 . 攔污柵的設計原則：應能攔截有礙引水道和機組安全的污物，便于清污；減小水頭損失；清污和引水兩不誤；柵體架構(gòu)