【正文】 月停測?；ㄖ褚陨狭饔?qū)崪y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。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。（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，定時(shí)最大風(fēng)速實(shí)測記錄大于 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?；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)分配可見見表 1。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。推移質(zhì)由于閩北地區(qū)無實(shí)測資料，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 萬噸。南北向斷層，則是以壓性為主。礦產(chǎn)淹沒：未發(fā)現(xiàn)有工業(yè)價(jià)值的礦產(chǎn)，因此不會影響水庫的興建。經(jīng)推算，認(rèn)為不論是現(xiàn)在或蓄水以后都應(yīng)該是穩(wěn)定的。綜合其它條件，選定下壩址作為沙溪口水電站的壩址。巖層走向?yàn)楸睎|向，傾向下游偏右岸。F50 斷層寬 30 米，需作防滲處理。壩基下游不存在臨空地形條件，也沒有發(fā)現(xiàn)有較緩傾角泥化層和貫穿河床的緩傾角結(jié)構(gòu)面，可以認(rèn)為基礎(chǔ)是穩(wěn)定的。為此放棄勘 2 線的上游和勘 1 線的下游作為壩軸線比較范圍。壩基是由三種巖性所組成的。建筑物部位的分段混凝土/巖摩擦系數(shù)建議值河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算 右岸擋水段 f = 船閘 f= 溢流段 f= 廠房段 f=各類巖石變形的模具量建議值如下： 新鮮石英片巖 20104 公斤/厘米 2 新鮮云母長英片巖 15104 公斤/厘米 2 新鮮云母片巖 10104 公斤/厘米 2表 13 壩基巖石承載能力列舉數(shù)值建議數(shù)據(jù)（公斤/厘米 2）巖 性垂直片理巖 平面片理巖微風(fēng)化 ~新鮮的石英片巖 100 55微風(fēng)化~ 新鮮的云母長英片巖 90 45微風(fēng)化 ~新鮮的云母片巖 50 10表 14 巖石室內(nèi)實(shí)驗(yàn)成果表抗 剪算術(shù)平均值 圖解法 最小二乘法巖性實(shí)驗(yàn)條件 tgY C tgY C tgY C組數(shù)巖/巖 18云母片巖混/巖 9巖/巖 11云母長英片巖混/巖 2石英片巖混/巖 6備注 分析中舍去少數(shù)偏大的成果表 15 巖石抗剪強(qiáng)度指標(biāo)建議值水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 建 議 值巖石名稱 邊界條件摩擦系數(shù) 粘聚力（C ）公斤/厘米 2云母片巖 巖/巖 云母長英片巖 巖/巖 云母片巖 混/巖 云母長英片巖 混/巖 長英片巖 混/巖 F4 巖/巖 巖/巖混/巖 / 建 筑 材 料在壩址附近缺少沙石料。3. 土料最優(yōu)開采地段為下壩址的右岸，高程在 120~170 米左右，儲量為50~60 萬立方米以上，質(zhì)量可滿足圍堰施工強(qiáng)度要求。有通航要求，估計(jì)近期過壩貨運(yùn)量為 30~60 萬噸。樞紐建成后，因水庫小無力承擔(dān)下游防洪任務(wù)，下游無灌溉要求?？紤]河床式水電站樞紐布置特點(diǎn)，為保證洪水季節(jié)泄水安全迅速，保證水流流態(tài)平穩(wěn)，防止產(chǎn)生回流，初步將泄水建筑物即溢流壩布置在河床中間。(Ⅱ).左岸廠房中部溢流壩右岸船閘布置方案由于廠房布置在左岸原主河槽處，廠房施工時(shí)需開挖土石方較第一種方案小，相對節(jié)省工程投資。水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第 二 章 重 力 壩 擋 水 壩 段 設(shè) 計(jì)沙溪口水利樞紐河床較寬，初步選擇用重力壩擋水，由于重力壩壩體與地基的接觸面積大，受揚(yáng)壓力的影響也大。基本設(shè)計(jì)參數(shù)：a).水位。c).材料重度。即：壩頂高程 ▽=靜水位+Δ h （21）式中：Δh=h l%+hz+hc 式中：h l%——累積頻率為 1%的波浪高度，m；hz——波浪中心線高出靜水位的高度，可用 hz = 計(jì)算，m；mLHct?2%1hc——取決于壩的級別和計(jì)算情況的安全超高，m；波浪要素 hl%由官廳水庫公式計(jì)算，得河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算 312020m)vgD(?? )vgD(??式中：h m——波浪高，當(dāng) =20～250 時(shí)，為累計(jì)頻率 5%的波高；當(dāng)20=250～1000 時(shí)，為累計(jì)頻率 10%的波高；20vg V0——計(jì)算風(fēng)速，m/s； D——風(fēng)區(qū)長度，即吹程，可由壩前水域形狀確定，m；2． 1　 剖 面 設(shè) 計(jì)2．1．1　壩頂高程壩頂高程由靜水位+相應(yīng)情況下的風(fēng)浪涌高和安全超高。2．1．3　廊道的布置壩體內(nèi)灌漿廊道上游壁到上游壩面的距離應(yīng)不小于 ~ 倍水頭，且不小于 4~5m，取 4m，寬度 ~3m，取 。2．1．4　剖面形態(tài)因本水利樞紐壩址摩擦系數(shù)較小，所以不能按常規(guī)壩體設(shè)計(jì)。 上游坡 n=，下游坡 m=水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 21 擋水壩段剖面圖2． 2　 壩 體 穩(wěn) 定 分 析 和 應(yīng) 力 校 核2．2．1　設(shè)計(jì)洪水位時(shí)（ ）,412?2．2．1．1　荷載計(jì)算自重 順 時(shí) 針逆 時(shí) 針逆 時(shí) ./2)(.?????水壓力上游水壓力 逆 時(shí) 針逆 時(shí) 針順 時(shí) )(. 305.)(512 22???????河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算下游水壓力 順 時(shí) 針逆 時(shí) 針）（ .. 142)7(.5122??????? 揚(yáng)壓力 由于揚(yáng)壓力較大，壩體設(shè)有防滲帷幕和上下游主副排水系統(tǒng)，由規(guī)范DL50771997，壩基面滲透壓力揚(yáng)壓力強(qiáng)度系數(shù)為：α = α = α =圖 22 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)揚(yáng)壓力分布圖水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 順 時(shí) 針順 時(shí) 針順 時(shí) . )1(5..?????浪壓力圖 23 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)浪壓力分布圖壩前水深 Hm=41m≥Lm/2=，為深水波PL=r0（L L+2hL+h0）L L/2 r0（L m/2） 2 =(++)+ /? == M= 順 時(shí) ??????2．2．1．2　擋水重力壩的穩(wěn)定分析表 21 設(shè)計(jì)洪水時(shí)壩基面上荷載計(jì)算序號 作用類別作用力 作用力引起的彎矩河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算抗滑穩(wěn)定計(jì)算1) 抗剪強(qiáng)度 ??.)(20?????KPUWfKN2) 抗剪斷強(qiáng)度公式 ?? ??339。m?M W= B=44m上游面垂直正應(yīng)力= 0239。.)( ??????????? KPACf作用力 作用力引起的彎矩序號 作用類別 作用方向計(jì)算結(jié)果 單位作用方向力作用點(diǎn) 計(jì)算結(jié)果 單位1 ↓ 960 + 185602 ↓ 12672 + 12 1520641 自重3 ↓ 8640 + 6 51840水平向 → + 14 豎直向 1 ↓ + 上游側(cè)靜水 壓力豎直向 2 ↓ + 20 水平向 ← 3下游側(cè)靜水壓力 堅(jiān)直向 ↓ + 55263 1 ↑ 0 02 ↑ 18 3 ↑ 揚(yáng)壓力4 ↑ 2 浪壓力 1 → + 5 浪壓力 2 ← KN 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 （210）滿足抗滑穩(wěn)定條件。 6By??? ???下游面垂直正應(yīng)力= （213）239。應(yīng)使下泄水流對河床不產(chǎn)生危及壩體安全的局部沖刷，不影響樞紐中其他建筑物的正常運(yùn)行。則溢流前緣總凈寬 L=Q/q=20300/70=，取 290m。 （33）3． 2　 溢 流 壩 段 剖 面 設(shè) 計(jì)溢流壩基本剖面的確定原則與非溢流壩相同，剖面除應(yīng)滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定和水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 經(jīng)濟(jì)條件外，其外形尚需考慮水流運(yùn)動要求。3．2．2　堰面曲線我國現(xiàn)行采用的為美國 WES 曲線，其曲線方程為：y= （36）1ndkHx?Hd 為定型設(shè)計(jì)水頭。得：1) 堰頂下游曲線與直線段的切點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù) cxydxy??,.得 ，最終解得 x=，y=，直線方程：y=,39。圖 31 溢流壩剖面圖3．2．3 消能方式采用底流消能單寬流量 q= ㎡/s ≈ 0m/s, ，堰上水頭 m ?? T=H+a =+= （311）1 （312） ???水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 （313） ?? （314）根據(jù) ， 由 《水力學(xué)》 附錄查得 .95??.?ch ， ? ? h???發(fā)生淹沒水躍。河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算3．3．1．2 溢流壩的穩(wěn)定分析表 34 設(shè)計(jì)洪水時(shí)壩基面上荷載計(jì)算抗滑穩(wěn)定計(jì)算1)抗剪強(qiáng)度作用力 作用力引起的彎矩序號 作用類別 作用方向計(jì)算結(jié)果 單位作用方向力作用點(diǎn) 計(jì)算結(jié)果 單位1 ↓ 960 + 181762 ↓ + 自重3 ↓ 960 + 117764 ↓ 5568 + 5 ↓ + 6 ↓ + 1 7 ↓ + 水平向 → + 豎直向 1 ↓ + 上游側(cè)靜水 壓力豎直向 2 ↓ + 23 水平向 ← 3下游側(cè)靜水壓力 堅(jiān)直向 ↓ + 水平向 ← 4 動水壓力 豎直向 ↓ + 1 ↑ 0 02 ↑ 3 ↑ 5 揚(yáng)壓力4 ↑ KN 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 ??.)(?????KPUWfKN2)抗剪斷強(qiáng)度公式 ?? ??339。m?M W= B=上游面垂直正應(yīng)力= 0239。水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 ??KNhpmvq smgHZ . /???????揚(yáng)壓力圖 32 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)揚(yáng)壓力分布圖順 時(shí) 針順 時(shí) 針順 時(shí) ... ????浪壓力，冰壓力，地震荷載影響較小，不予考慮。水平截面上的邊緣正應(yīng)力=河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算第 四 章 水 電 站 建 筑 物 設(shè) 計(jì)水電站建筑物的尺寸是由水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的主要尺寸來決定的，初步設(shè)計(jì)要首先選擇水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的型號，確定其安裝高程。32） 校核洪水位 910m , 由上下水尺水位~流量關(guān)系曲線可查得對應(yīng)設(shè)計(jì)洪水流量為 25000 m /s 時(shí)的下游水位為 ，則此時(shí)水頭為 。?Q=1600m /s Z 下 = H= N=Q=1700m /s Z 下 = H= N=Q=1800m /s Z 下 = H= N=由插值得正常蓄水位，四臺機(jī)組發(fā)電時(shí) Q= m /s,對應(yīng) H=,Z3下 =4） 正常蓄水位時(shí)，一臺機(jī)組發(fā)電。假設(shè)四個(gè)下瀉流量 Q，從水位流量關(guān)系圖上查出相應(yīng)的下游水位。由 ，可得 Q～N 關(guān)系曲線。——設(shè)計(jì)流量（m179。代入計(jì)算得 D1= = =)H/(39。3）效率及單位參數(shù)的修正 （43）105maxmax //)(1( HDMM??????=, =, =, H=, 代入上式可求得：)(maxmax???M???葉片在不同轉(zhuǎn)角 時(shí)的 可由模型綜合特性曲線查得，從而可求出相應(yīng)值的原型水輪機(jī)的最高效率?max?當(dāng)選用效率的制造工藝影響修正值 =1 ，即可計(jì)算出不同轉(zhuǎn)角 時(shí)效率?0 ?修正值 ，其結(jié)果如下：???表 41 水輪機(jī)效率的修正葉片轉(zhuǎn)角 10 5 0 +5 +10 +15 +20（%）maxM?? 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 （%）max?? （%）maxM? 7 （%）?? 6 7ZZ460 水輪機(jī)最優(yōu)工況的模型效率為 = ，由于最優(yōu)工況接maxM??0近于 等轉(zhuǎn)角線，故采用 = 作為修正值，從而原型最高效率為05????0η = + =限制工況的 = ， =1750L/s，則 =10 ~15 ，由內(nèi)插得M?039。/s） 。/s （47）電站機(jī)組臺數(shù)為 4 臺，所以，電站最大引用流量為4Q’max=4== m179。σ－－氣蝕系數(shù)，由水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況參數(shù) n’1r =，Q’ 1M =179?！O(shè)計(jì)流量（m179。η——原型水輪機(jī)的效率（%） ，由限制工況下的模型水輪機(jī)的效率修正可得，由于轉(zhuǎn)輪直徑未知，△ η 為知，