【正文】 3． 單位造價(jià)高。 無壓引水 1． 施工方便， 多為地表施工（明渠）。 1． 對(duì)庫水位變化較為敏感。 3． 對(duì)地形條件依賴大， 4． 運(yùn)行管理費(fèi)用較高。 綜合體情況，比較如下： 1． 地質(zhì)條件： 從壩址到鐮刀灣地區(qū)，除局部地區(qū)為硅質(zhì)板巖外，外部均為細(xì)粒狀花崗巖，巖石新鮮完整，具有建造深式引水隧洞的條件。 3． 水力條件： 據(jù)規(guī)劃，最大水頭 139 米，最小水頭 80 米，水頭較大。 4． 發(fā)電效益： 無壓引水只能引用表面水，進(jìn)水口位置較高，引用流量較少，發(fā)電效益不明顯。 綜合上述論證：選擇有壓引水較優(yōu)。 2．利于施工布置， 廠區(qū)其它建筑物的布置。 1． 受下游水位的影響較大，增加防水措施。 地下式 1． 減少廠房與 其它建筑 物的施工干擾，有利于施工布置 。 3． 利于廠區(qū)其它建筑物的布置。 2． 廠房與外界的交通不便 。 結(jié)合實(shí)際情況： 鐮刀灣的工程地質(zhì)情況良好，地形地形條件也良好，面積較為寬闊，利于布置各廠區(qū)建筑物。 故本工程采用地面式廠房型式。 1． 進(jìn)水口基本要求： ⑴ 足夠的進(jìn)水能力 在任何工作水位下，進(jìn)水口都必須有足夠的流量，因此，進(jìn)水口坎頂要足夠低，過水?dāng)嗝孀銐虼蟆７駝t吸氣旋渦會(huì)使空氣及漂浮物被吸入壓力水道內(nèi)，并引起噪音、振動(dòng)，減少流量。進(jìn)水口要高于泥沙淤積高程。 防止污物、冰塊和有害泥沙進(jìn)入后造成引水道淤積和建筑物及設(shè)備的損傷。 （ 3）水頭損失要小。 （ 4）可控制流量。 2．關(guān)于洞式，塔式的比較： （ 1）洞式進(jìn)水口： 基本特征是，閘門安裝在從山體中開挖出來的豎井中，其后接引水隧洞，其前則為隧洞的進(jìn)口段。 缺點(diǎn)：豎井之前的隧道段不便檢修，豎井開挖困難。 （ 2）塔式進(jìn)水口： 基本特征：進(jìn)水口的進(jìn)口段，閘門段及其框架形成一個(gè)塔式結(jié)構(gòu)，聳立水庫之中，可以從一邊或四周進(jìn)水，進(jìn)水孔可按高度布置一層或多層，塔頂設(shè)操縱平臺(tái)和啟閉機(jī)室，用工作橋與岸邊或壩頂相連。 缺點(diǎn)：塔身是直立的懸臂結(jié)構(gòu)，風(fēng)浪壓力及地震力的影響較大，需要對(duì)起進(jìn)行抗傾，抗滑穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算，必須要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。外塔身與岸坡還要修建大跨度的交通橋， 施工不便。 3，關(guān)于進(jìn)水口型式選擇： 綜上述兩種進(jìn)水口形式的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況考慮： 根據(jù)規(guī)劃，進(jìn)水口高程約在 220 米左右，在地形圖上看到，該高程岸坡坡度適宜，巖體比較完整，地質(zhì)情況好，地形也適宜于開挖平洞與豎井，故采用洞式進(jìn)水口，不僅充分利用了巖石的作用，鋼筋混凝土工程量較少，而且有利于保證進(jìn)水口的穩(wěn)定，是一種經(jīng)濟(jì)且安全的結(jié)構(gòu)形式。 進(jìn)水口的布置 根據(jù)《水電站建筑物設(shè) 計(jì)手冊(cè)》知，發(fā)電隧洞的經(jīng)濟(jì)流速 一般在 / /m s m s?? .選擇 4/ms最佳 . 本電站的發(fā)電機(jī)組單機(jī)引用流量為 123 /ms. 結(jié)合實(shí)際 ,引水方案擬定如下 : （ 1） .方案擬定 : 方案一 :以一條圓形隧洞引水 : 方案二 :以二條圓形隧洞引水 : （ 2） .方案比較 : 1),工程開挖量比較 : 設(shè)隧洞的總長(zhǎng)都為 L,并且襯砌的厚度一致 : 方案一 : 工程開挖量在 1 1 0 9 .3 1 9 5 .9V L L? ? ?。 綜 上知方案一開挖量略小于方案二 . 2).施工難度比較 : 方案一的隧洞洞徑遠(yuǎn)大于方案二 ,洞徑越大 ,施工的難度就越大 ,包括施工布置 ,開挖爆破 ,隧洞襯砌 . 3).對(duì)引水系統(tǒng)的影響 : 引水系統(tǒng)的洞徑越大 ,所需要的調(diào)壓室的尺寸越大 ,壓力引水鋼管管徑也越大 ,導(dǎo)致技術(shù)上的困難 . 綜合上述論證 ,選擇方案二 ,即二條隧洞引水的方案 . 洞徑選擇選擇 米 .計(jì)算流速 : 滿足經(jīng)濟(jì)流速要求 . 口高程的確定 1,閘門孔口尺寸確定 。 S cV H? V閘門斷面水流速度 ,m/s。 代入數(shù)值 0 . 7 3 2 . 7 9 5 . 9 1 3 6S c V H m m? ? ? ? ? ? 3,進(jìn)水口底板高程確定 。為了加大進(jìn)口面積 ,降低進(jìn)口攔污柵處的過柵流速。 b 為橢圓曲線短半軸的長(zhǎng)度。 ? 為引水道中心線與水平面之間的夾角 。 代入數(shù)值 : , 2 D m?? ? ? ? 取 度 ,保證隧洞排水 。事故檢修閘門用于引水建筑物及其設(shè)備檢修時(shí) 擋水之用，只要求在靜水中啟閉。 閘門孔口尺寸確定，考慮到過柵流速的影響和啟閉的要求，還有漸變段的影響，采用《鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦的尺寸，即高寬 =10m 9m。對(duì)水電站，啟閉機(jī)用卷揚(yáng)機(jī)。為了從矩形斷面閘門孔口過度到圓形斷面，需要在 兩斷面之間設(shè)置漸變段連接 . 為了便于施工，漸變段由矩形變圓形可采用直線變化規(guī)律，即： S=LB （ Lx）； A=LH (Lx) ； r= LD2 x 上式中， S—— 漸變段中斷面的寬度； a—— 漸變段中斷面的高度； r—— 漸變段中圓弧半徑； B—— 矩形斷面的起始寬度 。 D—— 圓形斷面 終端直徑 。 x—— 漸變段長(zhǎng)度變化參數(shù)。L D m? ? ? ? 收縮角 : 80? 度 。 1 0 .0H m B m?? 4. 充水閥及通氣孔的設(shè)計(jì) 根據(jù) 水電站 ,在有壓引水系統(tǒng)中，電站初次運(yùn)行之前或每次檢查維修之后，為平衡閘門上下游水壓力便于開門和機(jī)組運(yùn)行的需要，必先給引水道充水，保持其有壓狀態(tài)。 通氣孔的作用是：在有壓引水道放水過程中，使空氣進(jìn)入引水道，防止引水道中出現(xiàn)負(fù)壓；在有壓引水道充水過程中，使引水道內(nèi)空氣排出，避免引水道中聚集高壓氣體；所以，通氣孔使有壓進(jìn)水口不可缺少的組成部分。 aV 允許進(jìn)氣流速 ,對(duì)于隧 洞一般取 7080m/s,此處去75m/s 代入數(shù)值計(jì)算得 。 根據(jù) 水電站攔污柵設(shè)計(jì) ,發(fā)電引水系統(tǒng)不允許污物進(jìn)入，凡水電站進(jìn)水口均需裝設(shè)攔污柵 . 攔污柵的設(shè)計(jì)原則：應(yīng)能攔截有礙引水道和機(jī)組安全的污物，便于清污；減小水頭損失；清污和引水兩不誤；柵體架構(gòu)有足夠的強(qiáng)度。因此，攔污柵的設(shè)計(jì)首要問題是選取過柵流速。泵設(shè)計(jì)采用機(jī)械清污。 本電站過柵流速采用 攔污柵型式選擇直線型傾斜式 . 傾角選用 65 度 . 2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) : ① 柵條間距 : 根據(jù) 閘門與啟閉設(shè)備 知 :柵條間距與水輪機(jī)的形式及轉(zhuǎn)輪直徑及污物性質(zhì) ,數(shù)量有關(guān) .選擇預(yù)先的最大值 .一般大于 50mm,小于 200mm. 對(duì)于混流式水輪機(jī) : / 3 0 4 1 0 / 3 0 1 4D cm?? 取 b=15cm. ② 柵條厚度 ,寬度 : 厚度 :812mm,取 10mm。平均高程在 222 米 。 (1).根據(jù)水電站壓力管道的特性和機(jī)組慣性力矩，選定調(diào)速器合理的調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)應(yīng)保證壓力和速率變化不超過允許植。 (3).確定在 壓力管道各斷面上可能出現(xiàn)的最大水錘壓力降低值，并繪出壓力最低值沿管道的分布線，以作為管道線路布置和有關(guān)建筑物的設(shè)計(jì)依據(jù)。 調(diào)保計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn) (1).壓力變化的標(biāo)準(zhǔn)： 根據(jù)《水電站設(shè)計(jì)手冊(cè)》與《水電站》知： 水錘壓力的最大升高值通常以相對(duì)值ξ max＝（ H max－ H0） / H0表示。 限制值的主要根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求確定，目前一般的采用下列的數(shù)值： 當(dāng) H0100 米時(shí)，ξ max＝ ～ 甩全負(fù)荷時(shí)，尾水管進(jìn)口允許的最大真空度為 8m 水柱。 對(duì)電站，其設(shè)計(jì)水頭為 米， ζ max=～ 。 各種工況下的調(diào)節(jié) 保證計(jì)算 1． 設(shè)計(jì)水頭運(yùn)行丟棄全部負(fù)荷； 2． 校核洪水位時(shí)電站丟棄可能大的負(fù)荷的工況； 3． 死水位運(yùn)行最后一臺(tái)機(jī)投入限制出力的工況 1．壓力波傳播速度： 壓力輸水系統(tǒng)發(fā)生水錘時(shí)，水錘壓力波以速度 a 沿管道傳播，當(dāng)壓力不大于 25kg/cm2，溫度不高于 10℃時(shí)，壓力波傳播速度 a可按下工計(jì)算： )/(114250smDEEa??? 式中： E0— 水的彈性系數(shù)，一般取 104 kg/cm2； E— 管壁材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼： E= 106 kg/cm2； D— 管道直徑（ cm）； δ — 管壁計(jì)算厚度（ cm）。為 蝸 殼 的 等 價(jià) 管 長(zhǎng)為 尾 水 管 的 等 價(jià) 管 長(zhǎng) . 3．判別水錘的性質(zhì) 特性系數(shù)是決定水錘性質(zhì)的兩個(gè)主要數(shù)據(jù)，壓力管道所產(chǎn)生的水錘，可分為直接水錘和間接水錘兩種。 設(shè)水錘波在水中來回傳播一次所需時(shí)間： 2r cpLt a? 若 tr ≥ Ts’ 時(shí)，則發(fā)生間接水錘； 若 tr Ts’ 時(shí)，則發(fā)生直接水錘； 當(dāng) ρ τ 0 時(shí)，最大壓力升高發(fā)生在關(guān)閉終了，即發(fā)生在末相水錘； 當(dāng) ρ τ 0 時(shí)，最大壓力發(fā)生在第一相終了，即發(fā)生在第一相水錘； 當(dāng)導(dǎo)葉全開時(shí)， τ 0=1 當(dāng)導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)， τ 0=0 4．水擊計(jì)算 ①．高壓管道抹段壓力升高： ξ t=max?LVVL tt?? ②．蝸殼抹段的壓力升高： ξ c=max?LV VLVL cctt ? ??? Δ Hc=ξ cH0 ③ .尾水管中的壓力降低： η b=max?LVVL bb?? Δ Hb=ξ bH0 Hb=Hs+gV22 +Δ Hb 根據(jù)《水力機(jī)械》知： 機(jī)組吸出高程 Hs 與調(diào)保計(jì)算的工況有關(guān)，對(duì)不同的工況將采用水輪機(jī)安裝高程計(jì)算時(shí)采用的公式如下： Hs=（ σ +Δσ ） HΔ /9001 5．速率升高值： β = 1)2(3 6 51202 0 ??? fTTnGDN nc 式中： GD2—— 機(jī)組轉(zhuǎn)速飛輪轉(zhuǎn)矩，由基本資料查得 GD2=17500t 6 調(diào)壓室設(shè)計(jì) 調(diào)壓室的功用 1． 反射水擊波。 2． 縮短了壓力管道的長(zhǎng)度，從而減小了壓力管道及廠房過水部分的水擊壓力。 4． 由于從水庫到調(diào)壓室之間 引水道的水壓力較低，從而降低了其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省了建設(shè)經(jīng)費(fèi)。 2． 調(diào)壓室內(nèi)水體應(yīng)有自由表明和足夠的底面積，以保證水擊波的充分反射。在負(fù)荷變化時(shí)，引水道及調(diào)壓室水體的波動(dòng)振幅小并迅速衰減，達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。為此，調(diào)壓室底部和和壓力管道連接處應(yīng)具有較小的斷面積。 調(diào)壓室的設(shè)置條 件 調(diào)壓室是改善有壓引水系統(tǒng)和水電站運(yùn)行條件的一種可靠措施。因此，是否設(shè)置調(diào)壓室，應(yīng)該在機(jī)組過流系統(tǒng)調(diào)節(jié)保證計(jì)算和歲機(jī)組運(yùn)行條件分析的基礎(chǔ)上，考慮水電站在電力系統(tǒng)中的作用，地形及地質(zhì)條件，壓力管道的布置等因素，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后加以確定。計(jì)算式為： ? ?LiV iTw TwgH p??? 式中： Li —— 引水道（包括蝸殼和尾水管）各段長(zhǎng)度， m ； Vi —— 上述各段引水道的流速， ms ； Hp —— 水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭， m ； ??Tw —— Tw 的允許值，一般取 24s 。 對(duì)于而言： 代入具體數(shù)值計(jì)算： 1236 4 8 7 . 6 2 7 1 2 35 6 . 7 2 2 . 0 6 29 . 8 1 1 1 8 . 5L iV iTw g H p ? ? ?? ? ? ??? 故需要設(shè)置上游調(diào)壓室。 調(diào)壓室的穩(wěn)定斷面計(jì)算： 根據(jù)《調(diào)壓室設(shè)計(jì)規(guī)范》知：