【正文】 30 3．3　 壩體穩(wěn)定分析和應(yīng)力校核 ..................................................................................................... 32 3．3．1　 設(shè)計(jì)洪水位時(shí) ................................................................................................................... 32 3．3．2　 校核洪水位時(shí) ................................................................................................................... 35 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第四章 水電站建筑物設(shè)計(jì) 40 4．1 特征水頭的選擇 ...................................................................................................................... 40 4．2 水電站水輪機(jī)組的選型 .......................................................................................................... 41 4．２．１　 ZZ460 水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 42 4．２．２　 ZZ560 水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 45 4．２．３　 HL310 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 47 4．3 蝸殼和尾水管的計(jì)算 .............................................................................................................. 51 4．4 發(fā)電機(jī)的選擇與尺寸估算 ...................................................................................................... 53 4．4．1 水輪機(jī)發(fā)電機(jī)主要尺寸估算 53 4．4．2 發(fā)電機(jī)外形平面尺寸估算 54 4．4．3　 發(fā)電機(jī)外形軸向尺寸計(jì)算 55 4．4．4 發(fā)電機(jī)重量估算 56 4．5 調(diào)速器與油壓裝置的選擇 ...................................................................................................... 57 4．5．1 調(diào)速功計(jì)算 57 4．5．2 接力器的選擇 57 4．5．3 調(diào)速器的選擇 58 4．5．4 油壓裝置 59 4．6 廠房起吊設(shè)備的選擇 .............................................................................................................. 59 4．7 主廠房各層高程及長(zhǎng)寬尺寸的確定 ...................................................................................... 60 4．7．1 水輪機(jī)組安裝高程 60 4．7．2 尾水管地板高程和廠房基礎(chǔ)開(kāi)挖高程 60 4．7．3 水輪機(jī)層地面高程 61 4．7．4　 發(fā)電機(jī)樓板高程和安裝場(chǎng)高程 61 4．7．5 吊車梁軌頂高程 62 4．7．6 屋頂面高程 62 4．7．7 廠房總高 62 4．7．8 主廠房平面尺寸的設(shè)計(jì) 62 4．8 水電站廠房的穩(wěn)定計(jì)算 ........................................................................................................... 63 第五章 混凝土蝸殼的結(jié)構(gòu)計(jì)算 67 內(nèi)力計(jì)算 ..................................................................................................................................... 67 荷載及其計(jì)算 67 載常數(shù)計(jì)算 68 形常數(shù)計(jì)算 68 內(nèi)力計(jì)算 69 配筋計(jì)算 ...................................................................................................................................... 71 頂板 71 河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算 邊墻，按照對(duì)稱配筋 71 抗裂計(jì)算 ...................................................................................................................................... 71 頂板 72 邊墻 73 參考文獻(xiàn) 74 后記 76 流 域 概 況閩江西溪為福建省最大河流上游的西支，流經(jīng)福建省十四個(gè)縣市，與閩江北支建溪匯合于南平市。西溪全長(zhǎng) 349 公里，邵武至順昌段河道坡降 %，已建安沙水電站位于沙溪中游末端，控制集水面積 5184 平方公里。富屯溪干流全長(zhǎng) 285 公里，邵武至順昌段河道坡降 %。其最大支流為金溪，全長(zhǎng) 253 公里，地形更為陡峻，河道坡降高達(dá) %，已建池潭水電站位于金溪中游，控制集水面積為 4766 平方公里。沙溪口水電站位于沙溪和富屯溪匯合口下游 6 公里的西溪上，控制集水面積 25562 平方公里制，占閩江流域總面積的 42%，流域內(nèi)森林茂盛，覆蓋良好，有較好的水土保持條件。 水 文 氣 象 條 件1. 水文氣象情況西溪的降水量觀測(cè)，解放前從 1935 年開(kāi)始，但站點(diǎn)少，資料斷續(xù)不全，精度較差。1952 年起陸續(xù)增設(shè)雨量站，到 1978 年已達(dá) 162 處，平均 158 平方公里設(shè)有一個(gè)雨量站。蒸發(fā)量觀測(cè)都是解放后開(kāi)始，本流域共有 16 個(gè)觀測(cè)站。樞紐區(qū)所需的氣溫，濕度，水溫，風(fēng)向，風(fēng)力等氣象要素的統(tǒng)計(jì)，是利用距壩區(qū)下游 14 公里的南平站。水文測(cè)驗(yàn)：西溪最早于 1938 年 7 月在沙溪的沙縣。永安設(shè)站觀測(cè)水位和流量，1939 年相繼在寧化清流設(shè)水位站。富屯溪以洋口建站最早，于 1944 年 5月設(shè)立，其他各站點(diǎn)均在解放前增設(shè)。一般都有二十年以上的實(shí)測(cè)資料。至1978 年沙溪沙縣站已積累三十年資料，富屯溪洋口站也有三四十年的實(shí)測(cè)資料。西溪的花竹站，距沙溪，富屯溪匯合口下游約 4 公里，1953 年 11 月設(shè)站。1957 年停測(cè)，1960 年 9 月恢復(fù)策流至 1966 年 12 月撤消，1979 年恢復(fù)觀測(cè)水位，汛期測(cè)流。水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 花竹站是西溪控制站，是本水電站水文計(jì)算的主要依據(jù)站，但僅有 9 年實(shí)測(cè)流量資料，而沙縣控制站，控制集水面積 9922 平方公里，洋口站控制集水面積 12669 平方公里，兩站總面積已控制壩址總面積的 89%左右，其間無(wú)大支流匯入，為花竹站水文資料插補(bǔ)展延提供了良好的條件。天然河道水位流量關(guān)系曲線，1979 年 3 月在花竹站下游約 公里鯉魚洲壩段社壩址上下水尺。同年青洲、萊舟與梯級(jí)開(kāi)發(fā)可能的官蟹，照口設(shè)水尺，觀測(cè)水位，至 9 月停測(cè)。壩址水尺與花竹站相關(guān)，青州，官蟹兩組水尺和萊舟，照口兩組水尺分別與沙縣站和洋口站相關(guān)，高水位歷史洪水資料控制又分別按集水面積比的 次方作相應(yīng)水尺的區(qū)間加入水量，接著以史提文撕法外延求得。2. 降水特性福建閩江西溪流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，雨量充沛，暴雨頻繁，由于地形的影響，富屯溪上游為閩北高雨區(qū)，沙溪屬于閩中低雨區(qū)，金溪與富屯溪中下游為兩者的過(guò)渡帶。降雨量地區(qū)分布有自東南向北遞增的趨勢(shì)?；ㄖ褚陨狭饔?qū)崪y(cè)最小和最大年降水量在 1236~2348 毫米之間，多年平均降水量 1776 毫米，六月降水最多，約占全年總降水量 37%左右。高風(fēng)西風(fēng)槽和地面鋒系列相伴出現(xiàn)成鋒面雨，是本流域雨季最主要的天氣形勢(shì)，也是暴雨的主要成因，一般臺(tái)風(fēng)雨對(duì)本流域影響不顯著，但強(qiáng)臺(tái)風(fēng)與其他天氣系統(tǒng)相遇時(shí)，容易晾成洪患。3. 氣象要素簡(jiǎn)述（1）氣溫壩區(qū)年平均氣溫為 度，月平均氣溫在 9 度以上，最高氣溫≥ 度的日數(shù)，全年平均為 天，其中以七八月份為最多。壩區(qū)最低氣溫≤0 度的天數(shù)，全年平均為 天，以一月份出現(xiàn)的機(jī)會(huì)最多。壩區(qū)極端最高氣溫 ℃，出現(xiàn)在 1953 年 8 月 1 日，℃，發(fā)生在 1955 年 1 月 11 日和1963 年 1 月 8 日。（2）濕度和水溫本流域氣候濕潤(rùn)，壩區(qū)年平均相對(duì)濕度為 79%，月平均最大達(dá) 83%，發(fā)生在六月，月平均為 78%，出現(xiàn)在七月。壩區(qū)多年平均水溫為 度，極端最高水溫達(dá) 35 度，極端最低水溫為 度。（3）蒸發(fā)西溪花竹以上流域蒸發(fā)量以邵武，延寧，將樂(lè)，清流，永安，沙縣六站觀測(cè)資料為計(jì)算的依據(jù)，根據(jù) 1952~1978 年資料求得，多年平均水面蒸發(fā)量，年最大蒸發(fā)量 ，年最小蒸發(fā)量 ，年內(nèi)各月蒸發(fā)量以七月最大，為 ，二月最小為 ，陸地蒸發(fā)量按水量平衡原理推河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算求，多年平均為 。（4）風(fēng)向風(fēng)力壩區(qū)年平均風(fēng)速僅為 秒米，全年各月東北風(fēng)占優(yōu)勢(shì)，定時(shí)最大風(fēng)速實(shí)測(cè)記錄大于 20m/s，出現(xiàn)在 1962 年的 6 月，相應(yīng)的風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，發(fā)生大風(fēng)日數(shù)以 7~9 月的頻次較多。沙溪口大壩的設(shè)計(jì)最大風(fēng)速建議值采用 25~30 秒米。4. 徑流本流域徑流形成至降水，花竹站具有 1954~1956 及 1961~1966 年實(shí)測(cè)資料，根據(jù)九年實(shí)測(cè)資料與上下游的沙縣，洋口，南平，七里街各站點(diǎn)的流時(shí)資料，建立了四種同期上下游年月平均流量的相關(guān)圖，經(jīng)比較得選用最大誤差較小，且較為簡(jiǎn)單的插補(bǔ)計(jì)算花竹站年月日平均流量，并將花竹站查補(bǔ)延伸而得 1939到 1978 年間的 40 年徑流系列?？紤]支池潭徑流系列較短，從 1954 年起才同步，故壩址多年平均流量采用花竹站 1951~1978 年流量系列計(jì)算得為 778 秒立方米，徑流模數(shù)為 萬(wàn)立方米/秒平方公里?；ㄖ裾緩搅髂陜?nèi)分配很不均勻，從一月遞增，六月最大，占全年流量 %，然后逐月的遞減，最小為 12 月，只占全年流量的 %，最大與最小月份比達(dá) 9 倍，花竹徑流年內(nèi)分配可見(jiàn)見(jiàn)表 1。表 11 花竹站徑流年內(nèi)分配表名稱 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 全年月平均徑流267 407 618 1080 1730 2290 946 606 470 379 288 253 778占年內(nèi)比例（%）66 11.018.315.5494091100花竹站最小流量可以根據(jù)沙縣及洋口站 1950~1978 年實(shí)測(cè)資料進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算得，最小值在 1968 年，僅為 。5. 洪水西溪洪水由暴雨形成，特大洪水發(fā)生在 4~6 月，尤其以六月發(fā)生機(jī)會(huì)最多，每年五，六月份由于高空西風(fēng)槽，低渦特別的活躍，地面低壓鋒系出現(xiàn)較為頻繁，西南方向來(lái)的暖濕氣流又加強(qiáng)，當(dāng)兩氣團(tuán)在流域上空交匯時(shí)，將形成靜止鋒，不僅降水持久且強(qiáng)度大，這是造成本流域大范圍降水主要的天氣系統(tǒng)，也是洪水主要成因，本流域距臺(tái)風(fēng)源地較遠(yuǎn)，東南面受博平等山脈的阻擋，一般臺(tái)風(fēng)對(duì)本流域的影響不大，若強(qiáng)臺(tái)風(fēng)與其它天氣系統(tǒng)相遇也將會(huì)造成洪災(zāi)。根水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 據(jù) 30 年來(lái)的實(shí)測(cè)資料分析，較大洪水形成原因以及歷史特大洪水大部分均屬與鋒雨造成。本流域洪水歷時(shí)一次可達(dá) 5 至 10 天，一般 5 至 7 天可以包括最大洪量，鋒型以 C 復(fù)峰及多峰居多。對(duì)于入庫(kù)的洪水，通過(guò)計(jì)算入庫(kù)洪峰與天然洪峰的相對(duì)增值在 %至 1%之間，可見(jiàn)影響非常小，建議本水電站直接采用壩址設(shè)計(jì)洪水。壩址洪水過(guò)程線，考慮將沙溪與富屯溪的洪水相組合。6. 泥沙壩址沒(méi)有實(shí)測(cè)的資料，考慮采用洋口與沙縣兩站實(shí)測(cè)懸移質(zhì)輸沙率多年平均值，經(jīng)過(guò)年徑流比推算，以洋口與沙縣兩站多年平均侵蝕模數(shù)綜合分析的成果比較推得壩址懸移質(zhì)年輸沙量約為 公斤/立方米。推移質(zhì)由于閩北地區(qū)無(wú)實(shí)測(cè)資料，可參照新安江羅桐埠站的分析成果，按懸移質(zhì)的 30%進(jìn)行估計(jì)，推得多年平均總輸沙量為 302 萬(wàn)噸。 水 庫(kù) 地 質(zhì)庫(kù)區(qū)位于閩西北的華夏地區(qū)，地層以前震旦第建歐群一變質(zhì)巖和燕山花崗巖體為主。庫(kù)區(qū)地層褶皺多呈復(fù)式，以向半構(gòu)造為主習(xí)峰期褶皺形態(tài)較復(fù)雜，次數(shù)褶皺較發(fā)育，華力近—即光期屬于燕山期，大體可分成北東~北北東向。北西向和南北向三組，北東向斷層多屬壓性，但也有彈性的，北西向斷層多屬?gòu)埿?。南北?