【正文】 /s 查 ZZ460 水輪機(jī)模型綜合特性曲線可得，σ 取 。7）吸出高度 HsHs=10–▽/900–(σ+△ σ)H式中： ▽－－水輪機(jī)安裝高程（m） ，取 。/s6）工作范圍檢驗(yàn)與特征水頭 Hmin 、H max 、H min 、H r對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為：n’1max =nD1/ = n’1min =nD1/ = n’1r =nD1/ = 在 ZZ560 水輪機(jī)模型綜合特性曲線上繪出 Q’1max=179。/s???則水輪機(jī)最大引用流量為：河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算Q’max=Q’1max D12 = = m179。由此可見，以上選用的 D1=，n=。/s） 。004）單位轉(zhuǎn)速、單位流量的修正△ n’1 = n’10M （ 1）maxMa/?△ Q’1 =Q’10M （ 1）x式中： n’ 10M —— 模型水輪機(jī)最優(yōu)工況下的轉(zhuǎn)速值（r/min） 。限制工況的 = ， =2022L/s，則 m00m039。10/DHav??水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速一般采用發(fā)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，選擇與上述計(jì)算值相近的發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 n=，磁極對(duì)數(shù) P=44。1r?)(??根據(jù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑模型水輪機(jī)尺寸系列的規(guī)定，由上述計(jì)算出的轉(zhuǎn)輪直徑，選用比計(jì)算值稍大的轉(zhuǎn)輪直徑值。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，可先估算效率修正值△ η =%，限制工況下的模型水輪機(jī)的效率為 η =%，η =η +△mmη=%+%=%。1Q得 179。——設(shè)計(jì)流量（m179。 △ σ－－氣蝕系數(shù)修正值，△ σ 取 則 H s=10–▽/900–(σ+△ σ)H=(+) =4．２．２　ZZ560 水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇1） 轉(zhuǎn)輪直徑 D1 D1= )H/(39。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。/s，n ’1max=，n ’1min=，其所圍的區(qū)域?yàn)樗啓C(jī)的工作區(qū)域，圖中陰影部分基本上包括了該特性區(qū)域的高效區(qū)。/s （47）電站機(jī)組臺(tái)數(shù)為 4 臺(tái)，所以，電站最大引用流量為4Q’max=4== m179。5）水輪機(jī)的流量Q’1max= = =???179。/s） 。4）單位轉(zhuǎn)速、單位流量的修正△ n’1 =n’10M（ 1） （44）maxMa/?△ Q’1 =Q’10M（ 1） （45）axa/式中： n’ 10M —— 模型水輪機(jī)最優(yōu)工況下的轉(zhuǎn)速值（r/min） 。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?? 河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算（%）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。D 1=2）選擇水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速 n = = r/min （42）139。代入計(jì)算得 D1= = =)H/(39。1Q179?！O(shè)計(jì)流量（m179。4．２．１　ZZ460 水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇1） 轉(zhuǎn)輪直徑 D1 D1= （43 ）)H/(39。由 ，可得 Q～N 關(guān)系曲線。?Q=2022m /s Z 下 = H= N=Q=2100m /s Z 下 = H= N=河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算Q=2200m /s Z 下 = H= N=由圖得設(shè)計(jì)低水位，四臺(tái)機(jī)組發(fā)電時(shí)，Q=2185 m /s,對(duì)應(yīng) H=,Z 下 =6） 設(shè)計(jì)低水位時(shí)，一臺(tái)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。?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(tái)機(jī)組發(fā)電時(shí) Q= m /s,對(duì)應(yīng) H=,Z3下 =4） 正常蓄水位時(shí)，一臺(tái)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。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(duì)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 。4．1 特 征 水 頭 的 選 擇裝機(jī)容量： N=32 萬 kw，單機(jī)容量（機(jī)組臺(tái)數(shù) 4 臺(tái)）8 萬 kw。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(hào)，確定其安裝高程。 6By??? ???2/mkN下游面垂直正應(yīng)力= 0239。水平截面上的邊緣正應(yīng)力=)( ????????????KPACUWfK所以滿足抗滑穩(wěn)定。河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算 ??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。 6MWy?? 22/?邊緣為壓應(yīng)力，所以也是穩(wěn)定。m?M W= B=上游面垂直正應(yīng)力= 0239。分項(xiàng)系數(shù)法進(jìn)行擋水壩段穩(wěn)定分析S(*)=960++960+5568+++++++2??W— =??R(*)= = KNACcfRR??? ??(*)..??????滿足壩段穩(wěn)定。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(hào) 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(dòng)水壓力 豎直向 ↓ + 1 ↑ 0 02 ↑ 3 ↑ 5 揚(yáng)壓力4 ↑ KN 河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算 ??.)(?????KPUWfKN2)抗剪斷強(qiáng)度公式 ?? ??339。消力池深由 h ， ， 以及 查《水力學(xué)》 ?ct ???錄得：d/hc= d=消力池長： （315）0(.78)jll???對(duì)于曲線型實(shí)用堰=0 0l （316）()jcoh?? ??由 查《水力學(xué)》 ?= =故： mlcoj )(.6)( ????????lj 37~480~7取 l=70m3．3　壩 體 穩(wěn) 定 分 析 和 應(yīng) 力 校 核3．3．1　設(shè) 計(jì) 洪 水 位 時(shí)3．3．1．1　荷載計(jì)算自重 逆 時(shí) 針逆 時(shí) 針逆 時(shí) 針逆 時(shí) 針逆 時(shí) 針mKNM . .)8.(???????????水壓力上游水壓力 ??????逆 時(shí) 針逆 時(shí) 針順 時(shí) 針mKNMp ???? ?????下游水壓力 順 時(shí) 針逆 時(shí) 針）（ . 142)7(.922???????河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算動(dòng)水壓力因?yàn)闆]有反弧段，所以不考慮水流離心力，只考慮斜坡直線段上的漸變流時(shí)均動(dòng)水壓力，方向垂直于過水?dāng)嗝妫瑵u變流時(shí)均壓力作用分項(xiàng)系數(shù)為 。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） ???河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算 （313） ?? （314）根據(jù) ， 由 《水力學(xué)》 附錄查得 .95??.?ch ， ? ? h???發(fā)生淹沒水躍。 ??yxy2） 堰頂上游采用橢圓曲線連接 （37） ????22??ddbHa ,0.~8. ???? ， 得代 人，取橢圓方程為 ?????yx3） 弧段由于電站所處位置為頭較低，可選用底流消能。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。采用 WES5 型曲線。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。溢流面由頂部溢流段、中部直線段及鼻坎組成，上游面為橢圓曲線。 （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)定和河床式水電站設(shè)計(jì)及混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算經(jīng)濟(jì)條件外，其外形尚需考慮水流運(yùn)動(dòng)要求。溢流堰閘門采用橫軸弧形閘門，考慮將橫縫布置在閘孔中間，則閘墩厚度可取稍薄一些，取 d=2m。則溢流前緣總凈寬 L=Q/q=20300/70=，取 290m。根據(jù)公式： =N （31）式中 N——一臺(tái)機(jī)組的裝機(jī)容量 Q——洪水流量 H——水頭求得 Q= ，因?yàn)楣灿?4 臺(tái)機(jī)組，4Q= ，故取單寬流sm/3 sm/3量 q=70m2/s。應(yīng)使下泄水流對(duì)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。第 三 章 　 重 力 壩 溢 流 壩 段 設(shè) 計(jì)3．1　溢 流 壩 段 孔 口 尺 寸 擬 定溢流壩既是泄水建筑物，又是擋水建筑物，既要滿足穩(wěn)定強(qiáng)度要求，又要滿足水力條件要求。 6By??? ???下游面垂直正應(yīng)力= （213）239。水平截面上的邊緣正應(yīng)力=.)( ??????????? KPACf （210）滿足抗滑穩(wěn)定條件。 6MWy?? 22/?邊緣為壓應(yīng)力，所以也是穩(wěn)定。m?M W= B=44m上游面垂直正應(yīng)力= 0239。分項(xiàng)系數(shù)法進(jìn)行擋水壩段穩(wěn)定分析作用力 作用力引起的彎矩序號(hào) 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 → + 13．7 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 ↓ + 1 ↑ 0 02 ↑ 18 3 ↑ 揚(yáng)壓力4 ↑ 2 浪壓力 1 → + 5 浪壓力 2 ← KN S(*)=+()=960+12672+8640+++??W!.2=R(*)= = KNACcfRR??? ????KNd5.(*).??????滿足壩段穩(wěn)定。 上游坡 n=，下游坡 m=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