【正文】 運(yùn)行情況下的滲流情況計(jì)算見下表。表51計(jì)算工況上游水位（m）單寬滲流量q (m3/dm)逸出點(diǎn)水深h0 (m)平壩蓄水位平壩蓄水位時(shí)（）浸潤(rùn)線簡(jiǎn)圖（2）壩基處理根據(jù)壩址處工程地質(zhì)勘察報(bào)告，壩基下上部分布的第四系全新統(tǒng)砂卵石層，疏松多孔，泥質(zhì)含量少，屬?gòu)?qiáng)透水層，地下水位高，壩基滲漏損失嚴(yán)重。砂卵石粒徑較大，分選及穩(wěn)定性差，施工開挖難度大基坑排水量大，難度高，本設(shè)計(jì)不考慮采用大開挖方案。溢流壩上下游設(shè)兩排砼灌注樁，壩體荷載通過樁基傳至基巖。，布置于壩基上游，與上游砼灌注樁在同一排。根據(jù)規(guī)范要求，并結(jié)合水庫(kù)的具體運(yùn)行情況，本次壩坡穩(wěn)定計(jì)算主要考慮水庫(kù)穩(wěn)定滲流期、水庫(kù)水位突然下降的工況：（1）對(duì)上游壩坡，、下游水深0m的正常運(yùn)用條件；；(2)對(duì)下游坡，下游水深取0m。壩坡抗滑穩(wěn)定分析采用理正軟件計(jì)算，本次分析中使用的計(jì)算參數(shù)，依據(jù)洛陽(yáng)水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院提供的《嵩縣山峽水電站廠區(qū)樞紐工程地質(zhì)勘察報(bào)告》取用。大壩穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)選定見表52。土工試驗(yàn)主要成果表 表52部位天然容重（kN/m3）飽和容重（KN/m3）剪切指標(biāo)粘聚力(Kpa)內(nèi)摩擦角（o）壩體砂礫石層2123033根據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，采用簡(jiǎn)化畢肖普法進(jìn)行壩坡穩(wěn)定計(jì)算：式中：—土條重量； —垂直地震慣性力（向上為負(fù)，向下為正）。 —作用于土條底面的空隙壓力； —條塊重力線于通過此條快底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角； —土條寬度； —土條底面的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)； —水平地震慣性力對(duì)圓心的力矩； —圓弧半徑。大壩穩(wěn)定分析計(jì)算成果見表53：加固后大壩穩(wěn)定分析計(jì)算成果表 表53 部位計(jì)算工況安全系數(shù)計(jì)算值規(guī)范值上游坡平壩水位,下游水深0m形成穩(wěn)定滲流非常下游坡正常,下游水深0m形成穩(wěn)定滲流根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2742001），4級(jí)建筑物抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為：；。以上計(jì)算結(jié)果表明:大壩上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。 沖沙閘設(shè)計(jì)1工程布置沖沙閘位于溢流壩左端，設(shè)置目的是適時(shí)沖走沉積于進(jìn)水閘前的泥沙和宣泄河道部分洪水，使河道主流靠近于進(jìn)水閘，保證進(jìn)水閘能吸取所需水量。根據(jù)壩址處地質(zhì)資料，閘址處基巖覆蓋層厚度為47m，選用兩種閘址方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較：，槽尾部設(shè)挑坎，沖沙水流直接挑入下游河道；，閘底板下由基巖啟用漿砌石補(bǔ)砌，閘室座落在補(bǔ)砌的漿砌石地基上，閘后設(shè)消力池，長(zhǎng)11m，池后設(shè)砌石海漫，側(cè)面出流泄入下游河道。兩種方案進(jìn)行綜合比選，見表54。表54對(duì)比內(nèi)容使用性能消力效果好，安全性高同a工程管理管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低工程施工巖石開挖工程量大巖石開挖工程量小，漿砌石補(bǔ)砌量稍大主要工程量石方開挖12300m3 漿砌石：370m3 鋼筋砼：309m3石方開挖：400m3土方開挖：127m3漿砌石：930m3鋼筋砼：沙卵石開挖：1200m3工程投資70萬元34萬元由以上比較，選用b河槽方案。沖沙閘布置為順流向正面沖沙，其軸線與進(jìn)水閘軸線交角為45176。，采用平底板有胸腔開敞式閘室，共分兩孔，每孔凈寬3m，閘墩前部為流線型，尾部為半圓型，，，，沖沙閘上游基本上順流向布置導(dǎo)流墻，以阻止壩前淤沙入渠并使上游水流平順通過沖沙閘，，，采用漿砌石結(jié)構(gòu)，沖沙閘下游消力池長(zhǎng)11m，池后設(shè)7m長(zhǎng)的漿砌石海漫。（1）沖沙設(shè)計(jì)流量的確定在一般工程中應(yīng)使選擇的沖沙流量在每年汛期出現(xiàn)次數(shù)較多，以滿足沖沙及穩(wěn)定主槽要求。工程實(shí)踐中，有的采用50％－70％頻率的洪水流量，％－％的多年日平均流量。本工程按50％－70％頻率的洪水流量為674337m3/s，.5％－％－。另?yè)?jù)其他工程經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用良好的沖沙閘總寬度約為渠首溢流寬的1/51/20,在本工程中，擬取2x3m，總寬6m，在上游平壩水位，自由出流狀態(tài)時(shí)，其過流能力為120m3/s。（2）沖沙粒徑的確定沖沙槽內(nèi)流速為V，根據(jù)沙莫夫公式即無粘性粗顆粒泥沙的起動(dòng)流速公式：推的：d－沖沙粒徑V、Vc－分別為沖沙流速及起動(dòng)流速，V＝ VcH－沖沙槽內(nèi)水深求得沖沙粒徑為d＝。根據(jù)壩址處地質(zhì)勘探資料，河床礫卵石覆蓋層卵石的粒徑一般在28cm，其含量占30％左右，因此所選用的沖沙流速是適宜的。（3）消能防沖設(shè)計(jì)水閘消能分三種情況考慮：一是溢流壩段正常擋水，；二是設(shè)計(jì)水位，；。消能計(jì)算躍后水深的計(jì)算公式：式中：－躍后水深（m）；－躍前水深（m）；—躍前斷面處的弗勞德數(shù)；水躍長(zhǎng)度：L=()。消力池長(zhǎng)度：經(jīng)計(jì)算確定消力池尺寸：池長(zhǎng)11m， 的1：3的斜坡與閘底板相接。因消力池尾部基本上為裸露的基巖，故池后設(shè)7m長(zhǎng)漿砌石海漫，以進(jìn)一步消除消力池后的水流余能。防沖計(jì)算沖沙閘上游沖刷深度按下式計(jì)算：式中：－沖沙閘上游最大單寬流量（m3/）；d－河床砂粒的平均粒徑，即d50（cm）t－海漫末端水深。經(jīng)計(jì)算，上游最大沖深tp＝；。下游海漫末端位于裸露的基巖處，因此下游海漫末端的沖刷可不考慮。沖沙閘采用整體式底板，即閘墩和底板整澆。閘底板、閘墩及閘室上部結(jié)構(gòu)分別采用彈性力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，各部分應(yīng)力值均滿足容許應(yīng)力要求。由于閘基為補(bǔ)砌的漿砌石，因此閘的穩(wěn)定應(yīng)滿足閘基壓應(yīng)力的要求及閘室抗滑穩(wěn)定的要求。1. 閘室基底壓應(yīng)力驗(yàn)算沖沙閘為兩孔布置，結(jié)構(gòu)布置對(duì)稱。計(jì)算時(shí)取全寬為計(jì)算單元?；讐毫Π聪率接?jì)算： 式中：－閘室基底壓力的最大值與最小值（KPa） －作用于閘室的全部豎向荷載之和（KN）；S－閘室底板底面的面積（m2）－作用于閘室的全部荷載對(duì)底板底面垂直于水流方向的形心軸的力矩之和（）；W－底板底面對(duì)上述形心軸的截面矩（m3）求得各種計(jì)算條件下的基底壓應(yīng)力值間表55表55　計(jì)算條件完建時(shí)正常運(yùn)用設(shè)計(jì)洪水校核洪水基底壓應(yīng)力　Pmax(KPa)Pmin(KPa)由上表可以看出各種計(jì)算條件下，基底壓應(yīng)力值均滿足設(shè)計(jì)要求。2. 水平抗滑穩(wěn)定計(jì)算閘室沿閘基面的抗滑穩(wěn)定按下式計(jì)算：Kc－計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f－閘室底面與閘基接觸面的摩擦系數(shù)；－作用于閘室的全部水平荷載之和；求得各種情況下的安全系數(shù)見表53表56　計(jì)算條件正常運(yùn)用設(shè)計(jì)洪水校核洪水安全系數(shù)　Kc 由表56看出Kc〔K〕=滿足抗滑穩(wěn)定要求。 進(jìn)水閘設(shè)計(jì)進(jìn)水閘位于山峽渠首壩左岸，沖沙閘左側(cè)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB5020194,試確定進(jìn)水閘的設(shè)計(jì)級(jí)別為5級(jí)，據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)確定進(jìn)水閘的防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇設(shè)計(jì)，20年一遇校核，根據(jù)渠道引水流量要求，確定進(jìn)水閘設(shè)計(jì)引水流量為22m3/s。為了使進(jìn)水閘水流比較平順和盡量減少泥沙進(jìn)入進(jìn)水閘。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，引水口進(jìn)水方向與河水流向的夾角宜在30176。－60176。之間選用。因此，進(jìn)水閘和沖沙閘之間的夾角采用45176。進(jìn)水閘座落與左岸基巖上，采用平底板涵洞式，閘孔寬3m，設(shè)一孔，設(shè)工作閘門和檢修閘門各一道。，，閘室上游設(shè)漿砌石攔沙坎，坎頂高程與閘底板高程相同。閘室下游接長(zhǎng)6m的過渡段，和下游引水隧洞相連。2水力計(jì)算渠首進(jìn)水閘為低壩取水，水閘的閘前水位是根據(jù)上游來水情況決定的，當(dāng)上游來水量大于電站的引用流量時(shí)，則閘前水位高于392m，當(dāng)上游來水量小于電站引用流量時(shí)，閘前水位就等于或低于392m。閘孔寬度的確定：計(jì)算控制條件分三種：；；。計(jì)算公式采用堰流計(jì)算公式其中：B－閘孔總靜寬，m； H0－堰頂總水頭（包括行近水頭）M－流量系數(shù) ε－側(cè)收縮系數(shù) －淹沒系數(shù)過流能力計(jì)算結(jié)果見表57：表57流量 （m3/s）閘前水位 （m）閘后水位 （m）閘門開啟高度（m）2431全開226722383. 閘室的穩(wěn)定閘室的穩(wěn)定應(yīng)滿足閘基壓應(yīng)力的要求及閘室抗滑穩(wěn)定的要求。閘室基底壓應(yīng)力驗(yàn)算進(jìn)水閘為單孔布置，計(jì)算時(shí)取全寬為計(jì)算單元?；讐毫Π聪率接?jì)算： 式中：－閘室基底壓力的最大值與最小值（KPa） －作用于閘室的全部豎向荷載之和（KN）；S－閘室底板底面的面積（m2）－作用于閘室的全部荷載對(duì)底板底面垂直于水流方向的形心軸的力矩之和（）；W－底板底面對(duì)上述形心軸的截面積（m3）求得各種計(jì)算條件下的基底壓應(yīng)力值間表58表58　計(jì)算條件完建時(shí)正常運(yùn)用設(shè)計(jì)洪水校核洪水基底壓應(yīng)力　Pmax(KPa)Pmin(KPa)由上表可以看出各種計(jì)算條件下，基底壓應(yīng)力值均滿足設(shè)計(jì)要求。4. 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算閘室嚴(yán)閘基面的抗滑穩(wěn)定按下式計(jì)算：Kc－計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f－閘室底面與閘基接觸面的摩擦系數(shù)；－作用于閘室的全部豎向荷載之和；－作用于閘室的全部水平荷載之和。求得各種情況下的安全系數(shù)見表59表59　計(jì)算條件正常運(yùn)用設(shè)計(jì)洪水校核洪水安全系數(shù)　Kc由表59看出Kc〔K〕=滿足抗滑穩(wěn)定要求。 引水渠線工程 引水渠線方案比較根據(jù)渠首與電站站址區(qū)間地形情況，選擇了兩條洞線方案后，由洛陽(yáng)水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院進(jìn)行地質(zhì)勘察之后選擇地質(zhì)條件好的線路作為現(xiàn)在的方案。 隧洞工程設(shè)計(jì)隧洞縱坡為1/1500，橫斷面為城門洞型，，對(duì)于III類圍巖地段，采用C20砼內(nèi)襯。 明渠及倒虹吸明渠采用梯形斷面，底寬2米，內(nèi)邊坡為1：1，內(nèi)邊坡及底部用C15砼內(nèi)襯10厘米厚。明渠縱坡為1/2000。暗渠縱坡為1/1500，，城門洞形拱，全部用漿砌石砌筑。倒虹吸為鋼筋混凝土箱形斷面，過水?dāng)嗝鏋?。水頭差 米。 電站樞紐工程 位置選擇現(xiàn)對(duì)規(guī)劃階段提出的站址方案（上站址方案）與下站址方案進(jìn)行了方案比較：，站址處地形地質(zhì)條件較好，引水渠較短，且不能改善栗子坪電站運(yùn)行條件。下站址方案位于栗子坪電站渠首壩下游80米處石夾村，但進(jìn)廠交通方便，且每年可增加栗子坪電站發(fā)電量100104千瓦時(shí)，因此選擇下站址方案。 壓力前池前池采用正面進(jìn)水，側(cè)面溢流的布置形式，寬15米，底部高程△。，以1：3坡度與前池底相接。溢流堰為漿砌石重力式實(shí)用堰。長(zhǎng)20米，底寬7米，最大泄水量23立方米/秒，其泄水入栗子坪電站渠首進(jìn)水閘后。沖砂閘在溢流堰與進(jìn)水室之間，與進(jìn)水室垂直，2（寬高）平方米，沖砂流量24立方米/秒。整個(gè)前池為全挖側(cè)壁護(hù)坡，底板50厘米厚砼。經(jīng)比較進(jìn)水室采用虹吸式進(jìn)水口，這種進(jìn)水形式，與常規(guī)進(jìn)水閘比較開啟方便，斷流時(shí)迅速?gòu)氐?，易于?shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化，并可節(jié)省兩個(gè)蝴蝶閥，兩個(gè)進(jìn)水閘門，投資少。攔污柵設(shè)在虹吸式進(jìn)水口前。、寬12米，其口建一真空破壞閥操縱室，9平方米。 壓力管道，屬低水頭電站。壓力管道軸線與廠房縱軸線垂直，單機(jī)單管供水。壓力管道材質(zhì)選擇上，對(duì)鋼管及現(xiàn)澆砼管進(jìn)行了比較，由于鋼管造價(jià)較高，運(yùn)行后需經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，所以選用現(xiàn)澆鋼筋砼管。，176。角，管內(nèi)流速3米/秒，壁厚25厘米。 廠房，，發(fā)電機(jī)層以上為磚混結(jié)構(gòu)，以下為鋼筋砼結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)層高程361米，廠房女兒墻高程△。副廠房布置在主廠房上游測(cè)，，上層與發(fā)電機(jī)層同高程，下層與水輪機(jī)層同高程。尾水渠與栗子坪電站引水渠相連。，所以在其渠墻上設(shè)一溢流堰，多余水量下泄入伊河。 升壓站、辦公生活區(qū)及其它從進(jìn)廠公路看，升壓站布置在廠房右上側(cè)，面積1525平方米，高程362米。辦公及生活區(qū)布置在回車場(chǎng)右側(cè)，建筑面積1000平方米。進(jìn)廠公路以1:16的斜坡進(jìn)入廠區(qū)。6 機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu) 水力機(jī)械 水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備 電站基本參數(shù)水位前池水位設(shè)計(jì)：最高：最低：尾水位設(shè)計(jì)正常：最低：設(shè)計(jì)洪水（20年一遇）校核洪水（50年一遇）流量設(shè)計(jì)流量：設(shè)計(jì)洪水流量：4174立方米/秒（20年一遇）校核洪水流量：6462立方米/秒（50年一遇）保證流量水頭（凈）設(shè)計(jì)：最大：最?。焊鶕?jù)前章所選定該電站的裝機(jī)為4800千瓦，可組合如下兩種裝機(jī)臺(tái)數(shù)方案的比較：Ⅰ方案：31600＝4800千瓦HL240LJ100　配　TSL215/43141600千瓦Ⅱ方案：1600+3200＝4800千瓦HL240LJ100　配　TSL215/43141600千瓦HL240LJ140　配　TSL325/36203200千瓦兩種方案技術(shù)性能比較如圖：552技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如表61。機(jī)組選擇方案技術(shù)性能及經(jīng)濟(jì)比較 表61方案參數(shù)Ⅰ方案31600（千瓦）Ⅱ方案1600+3200（千瓦）水輪機(jī)HL240LJ100HL240LJ100HL240LJ140設(shè)計(jì)水頭（m）2929設(shè)計(jì)流量m3/s效率（％）898985轉(zhuǎn)速（r/min）300300汽蝕系數(shù)（o）出力（kw）174217503400發(fā)電機(jī)TSL215/4314TSL215/43