【正文】 上壩公路相接 工程特性表 樞紐水文特性序號 名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注1流域面積全流域平方公里11，725壩址以上平方公里11，1402利用水文系列年限年313多年平均年逕流量億立米4代表性流量多年平均流量立米/秒191實測最大流量立米/秒10，6001937年9月26日調(diào)查歷史最大流量立米/秒12，3001867年設(shè)計洪水流量（p=1%）立米/秒13，300壩址洪水校核洪水流量（p=%）立米/秒16，600壩址洪水非常洪水流量（p=%）立米/秒17，800壩址洪水施工初期導(dǎo)流流量立米/秒800枯水期5年一遇5泥沙多年平均年輸沙量萬噸858多年平均含沙量公斤/立米1．37實測最大含沙量公斤/立米456天然水位下游常水位米162實測最低水位米黃龍灘站1958年2月25日（相應(yīng)流量）立米/秒19實測最高洪水位米黃龍灘站1937年9月26日（相應(yīng)流量）立米/秒160，00調(diào)查最高洪水位米黃龍灘站1867年 水庫特性序號名 稱單 位數(shù) 量 備 注1水庫水位正常高水位米設(shè)計洪水位（p=1%）米壩址洪水位校核洪水位（p=%）米壩址洪水位非常洪水位（p=%）米253．5壩址洪水位死水位米非常死水位米2水庫面積平方公里32正常高水位3水庫容量總庫容億立米校核洪水位以下調(diào)節(jié)庫容億立米死庫容億立米4庫容系數(shù)5調(diào)節(jié)特性季調(diào)節(jié)6徑流利用系數(shù) 樞紐下泄流量及相應(yīng)下游水位序號名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注1設(shè)計洪水時最大下泄流量立米/秒12，130相應(yīng)下游水位米2校核洪水時最大下泄流量立米/秒14，250相應(yīng)下游水位米178．03非常洪水時最大下泄流量立米/秒相應(yīng)下游水位4設(shè)計枯水段調(diào)節(jié)流量（p=95%）立米/秒相應(yīng)下游水位米161．6 主要建筑物特性序號名 稱單 位數(shù) 量 備 注1攔河壩壩型混凝土重力壩壩頂高程米252最大壩高米107壩頂總長米371攔河壩控制點米{X=；Y=}{X=；Y=}2泄洪建筑物⑴潛孔溢洪道孔數(shù)孔6堰頂高程米227堰頂寬度米12一孔單寬流量立米/秒，米116設(shè)計情況消能方式挑流差動式鼻坎閘門尺寸（寬高）米1210設(shè)計泄洪量（p=1%）立米/秒11，140六孔校核泄洪量（p=%）立米/秒12，220六孔⑵表孔非常溢洪道孔數(shù)孔1堰頂高程米238堰頂寬度米10單寬流量立米/秒，米101校核情況消能方式挑流扭曲斜鼻坎閘門尺寸（寬高）米1012最大泄洪量（p=%）立米/秒1，010.⑶深式泄水孔孔數(shù)孔1堰頂高程米197單寬流量立米/秒，米164校核情況消能方式挑流平滑鼻坎孔口尺寸（寬高）米56設(shè)計泄洪量（p=1%）立米/秒790校核泄洪量（p=%立米/秒820 2 樞紐布置本樞紐工程大壩壩體為混凝土重力壩，根據(jù)初步判定，廠房類型可選擇的有壩后式廠房、河床式廠房、地下廠房和岸邊引水式廠房。因本水電站樞紐壩址所在處河流堵河系山溪性河流，河谷狹窄、灘多流急，壩址處橫向空間較小。因此布置河床式廠房較不適宜，因為倘若布置為河床式廠房，會使壩體段，特別是溢流壩段的長度減小，當(dāng)與洪水時不通順，不能達到要求的泄洪流量，不能達到防洪效果。同時，因壩體的溢流壩段按照防洪設(shè)計要求，占用了較長的壩體長度。若布置為壩后式廠房，溢流壩段泄洪時，所產(chǎn)生的水霧以及震動等將對廠房造成影響，甚至可能干擾廠房的正常運行。并且廠房的尾水與溢流段的水流相隔太近，尾水的消能效果得不到保證，對下游的沖刷影響較大。若采用地下廠房，根據(jù)地形資料以及地質(zhì)資料，可以看到，僅有壩體右岸的山體內(nèi)適宜開挖地下廠房，而左岸下游側(cè)的地勢較為平坦，開挖地下廠房的穩(wěn)定性不好。但右岸側(cè)的山體山高坡陡，斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖石較為破碎，有多條巖層分界線。在長期的物理作用下，岸坡表層穩(wěn)定條件較差。因此右岸山體內(nèi)開挖地下廠房的條件同樣不理想，且開挖地下廠房的投資成本較高。若廠房類型選用引水式廠房，則廠房只適宜布置在左岸下游側(cè)，因右岸地形地勢較陡，布置引水式廠房沒有合適的位置，并且開挖量比較大，也很難保證穩(wěn)定。而在左岸下游側(cè)布置引水式廠房，則僅需開挖較少方量即可，且左岸的地質(zhì)條件相比右岸好得多。綜合考慮，因地形位置因素，河床式廠房與壩后式廠房均不適宜，因地質(zhì)條件因素，地下廠房不適宜，且開挖地下廠房的成本較高。故本水電站樞紐工程廠房采用岸邊引水式廠房，在左岸上游側(cè)布置進水口，通過引水隧洞或管道引水至左岸下游側(cè)的廠房。 3 主要設(shè)備的選擇 水輪機型號及主要參數(shù)選擇 水輪機是水電站中最主要的動力設(shè)備之一，它關(guān)系到水電站的工程投資、安全運行、動能指標(biāo)及經(jīng)濟效益等重大問題，因此在水能規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)水電站水頭和負荷的工作范圍，正確的進行水輪機的選擇是水電站設(shè)計中的主要任務(wù)之一。水輪機的選擇，在確定水輪機的型號和有關(guān)參數(shù)時，應(yīng)結(jié)合樞紐布置、工期安排以及水輪機的制造、運輸、安裝和運行維護等方面的因素，列出可能的水輪機待選方案，進行各方案之間的動能經(jīng)濟比較和綜合分析，力求選出技術(shù)上先進可靠，經(jīng)濟上合理的水輪機． 水輪機機組臺數(shù)和單機容量選擇當(dāng)機組臺數(shù)不同時，單機容量不同，水輪機的直徑、轉(zhuǎn)速、效率和吸出高等也就不同，從而引起工程投資、運行效益及產(chǎn)品供應(yīng)等情況的不同。本水電站總裝機容量為15W千瓦，可考慮機組臺數(shù)為1臺、2臺、3臺、4臺。從機組臺數(shù)與機電設(shè)備制造的方面考慮，采用3臺機組和4臺機組的情況下，單位千瓦消耗的材料太多，且制造工作量大，安裝時間也較多。且每臺機組的容量過小，水輪機和發(fā)電機的生產(chǎn)都較為麻煩。從機組臺數(shù)與水電站投資的方面考慮，機組臺數(shù)過多時，相應(yīng)的輔助設(shè)備等也會增多，勢必會增加投資。但采用小機組時，廠房的起重能力、安裝場地、基坑開挖量等可縮減，減少投資。但在大多數(shù)情況下，機組臺數(shù)增多將會增加投資。從機組臺數(shù)與水電站運行效率的方面考慮，較多機組臺數(shù)能使水電站有較高的平均效率。因此若選用1臺機組不適宜。從機組臺數(shù)與水電站運行維護的關(guān)系方面考慮，機組臺數(shù)多，運行方式較為靈活，但同時管理人員增多，因此也不適宜選用過多的機組臺數(shù)。為了水電站的運行可靠性和靈活性，一般應(yīng)不少于兩臺機組。并且為了接線等對稱，大多數(shù)情況下都希望選用偶數(shù)組機組臺數(shù)。綜合考慮，本水電站樞紐選用兩臺機組。 水輪機型號選擇根據(jù)水文資料等，已知本水電站的設(shè)計水頭，最大水頭，最小水頭。 可供選擇的水輪機基本類型有混流式和軸流式。但混流式水輪機的適用水頭范圍廣、且結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、效率高。相比軸流式水輪機應(yīng)用也較為普遍，因此本水電站廠房工程采用混流式水輪機。~，通過《水力機械》第二版附表一中模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)中的適宜水頭范圍選擇HL220型水輪機。 水輪機主要參數(shù)選擇 轉(zhuǎn)輪直徑的計算 轉(zhuǎn)輪直徑 式中為水輪機的額定出力，式中為發(fā)電機效率，~。 查表得HL220型水輪機在限制工況下的單位流量，設(shè)計水頭為73m。計算得轉(zhuǎn)輪直徑為，以使水輪機有一定的富裕容量。 效率修正值的計算查水輪機模型參數(shù)表得?？紤]到制造工藝水平的情況取，由于水輪機所應(yīng)用的蝸殼和尾水管型式與模型基本相似，故認為 ，則效率修正值為：由此求得水輪機在限制工況下的效率為： 與原來假定的效率91%相同。 轉(zhuǎn)速的計算 其中，為最優(yōu)工況下原型水輪機相應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速。且式中 ，查表得 為70r/min。所以可忽略不計，則以代入計算。為避免水輪機轉(zhuǎn)速過高，選擇與之接近的標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速150r/min。 工作范圍的驗算、n=150r/min的情況下，水輪機的和各種特征水頭下相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值分別為：則水輪機的最大引用流量為：對值：在設(shè)計水頭時，在最大水頭時，在最小水頭時，查HL220水輪機模型綜合特性曲線圖，分別畫出，和的直線?？梢钥闯鲞@些直線所圍成的范圍基本上包括了特性曲線的高效率區(qū)，所以所選擇的水輪機參數(shù)都比較合理。 HL220模型特性綜合曲線如下圖： 水輪機吸出高的計算由水輪機的設(shè)計工況，在上圖可查得相應(yīng)的氣蝕系數(shù)；由設(shè)計水頭，在圖上可查得，則可求得水輪機的吸出高為：3 .2 水輪機重量估算查《水電站設(shè)計手冊水力機械分冊》142頁圖255水輪機總重量估算曲線，根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑可得水輪機總重為210噸。 轉(zhuǎn)輪重量估算查《水電站設(shè)計手冊水力機械分冊》143頁圖256水輪機轉(zhuǎn)輪重量估算曲線，根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑及水頭大小可查得水輪機轉(zhuǎn)輪重量為45噸。 發(fā)電機型號的選擇根據(jù)水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速等計算，同時根據(jù)發(fā)電機的額定容量參考資料選擇發(fā)電機型號為SF75—40/854，懸式發(fā)電機。其各參數(shù)如下：額定轉(zhuǎn)速 定子鐵芯外徑定子鐵芯內(nèi)徑 定子鐵芯長度定子機座高度 上機架高度勵磁機高度 發(fā)電機主軸高度 機座外徑 風(fēng)罩內(nèi)徑轉(zhuǎn)子外徑 水輪機基坑直徑轉(zhuǎn)子重 定子重總重、 起重設(shè)備的選擇水電站廠房起重設(shè)備一般采用橋式起重機或門式起重機，而橋式起重機又有單小車和雙小車兩種。 起重機的型號確定由發(fā)電機的型號選擇以及水輪機重量知吊運件最重重量為330噸，查大噸位單小車橋式起重機主要參數(shù)表選擇400/100t起重機，其各主要參數(shù)如下：主鉤起升高度為26m 副鉤起升高度為35m主鉤起升速度為 副鉤起升速度為小車運行速度為 大車運行速度為主吊鉤至軌面距離為900mm 主吊鉤至軌道中心距離 副吊鉤至軌道中心距離 小車軌距 小車長度起重機最大寬度軌面至起重機頂端距離軌面至緩沖器距離薦用大車軌道QU100 起重機總重208噸 小車重113噸兩主鉤之間距離軌道面至平衡梁掛鉤的距離掛鉤中心至上下環(huán)底距離 圖3—1 單小車橋式起重機結(jié)構(gòu)圖4 引水系統(tǒng)的設(shè)計 進水口設(shè)計在水利水電工程中，為發(fā)電供水等綜合利用的目的，往往需要在天然河道、湖泊和調(diào)節(jié)池中取水，深式進水口及有壓進水口為了適應(yīng)這一需要而設(shè)置的一種水工建筑物，深式進水口應(yīng)滿足水工建筑物的一般要求，即結(jié)構(gòu)安全、布置簡單、施工方便、造價低廉以及可靠并適應(yīng)注意美觀。 進水口的類型為保證有較好的水流條件及水流流態(tài)，進水口采用有壓進水口。有壓進水口中分為壩式、岸式、塔式等幾種。因壩式進水口適用于壩后式廠房和河床式廠房，而本水電站樞紐工程的廠房類型為岸邊引水式，故壩式進水口不適用。岸式與塔式相比，岸式適用于岸坡地質(zhì)條件良好的地方，且比較經(jīng)濟。而塔式則適用于岸坡地質(zhì)條件較差的地方。而壩體左壩肩部分的地形地質(zhì)條件都較好，因而考慮經(jīng)濟成本因素，本水電站樞紐工程廠房的進水口采用岸邊式進水口。 供水方式的選擇壓力管道向多臺機組供水的方式有三種，單元供水、聯(lián)合供水和分組供水。本水電站僅設(shè)計有兩臺機組，因此分組供水不適用。聯(lián)合供水方式在布置上較單元供水容易，但估算本水電站的單機引用流量較大，因此若采用聯(lián)合供水，則主管道的規(guī)模較大，對于管道的生產(chǎn)以及運輸安裝都有較大的問題。且本水電站的引水道不長，因此設(shè)置單元供水管道的成本也不會很高?？紤]到本水電站僅有兩臺機組，為保證發(fā)電的穩(wěn)定性，最終決定采用單元供水方式。 引水道