【正文】 低，可利用閘門的開啟高度調(diào)節(jié)庫水位和下泄流量，適用于大型工程及重要的工程。這種型式的溢流孔可泄水預(yù)報提前放水，從而騰出較大的庫容蓄納洪水，提高水庫的調(diào)洪能力。 （3）深式泄水孔：為了降低閘門的高度和增大泄洪能力，可采用在壩體下部設(shè)深式泄水孔。對于庫容較大、下泄洪水較大的工程，一般均設(shè)有深式泄水孔。 2. 閘孔尺寸的選定 由于本工程屬于大（1）型工程，工程規(guī)模較大，汛期的洪峰、洪量都較大，所以下泄流量大；同時考慮下游水流條件，為了便于對沖消能，減少對壩體穩(wěn)定的影響及減小對下游河床的沖刷，閘孔數(shù)宜布置為單數(shù)。3. 溢流堰的選擇（1） 堰型選擇溢流壩段溢流堰的形狀對溢流能力和流態(tài)有很大的影響，壩頂溢流堰的型式可分為非真空實用堰和真空實用堰。（2） 堰面曲線選擇對于壩頂溢流式孔口，工程中常采用冪曲線（WES曲線），具有流量系數(shù)較大，剖面較小和便于施工的優(yōu)點(diǎn)。WES曲線方程： （2—2）式中 —定型設(shè)計水頭，按堰頂最大作用水頭的75%～95%計算； 、—與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)，當(dāng)壩面鉛直時， ；當(dāng)壩面坡度為3：1時。4. 底孔結(jié)構(gòu)和尺寸本工程泄洪方式中底孔做為安全儲備，在工程前期，底孔做為導(dǎo)流底孔使用；在工程完建后，底孔作為永久性沖沙底孔。參考國內(nèi)銅街子工程，初步擬定底孔尺寸采用58（寬高）的窄深式進(jìn)口，設(shè)計兩個底孔。底孔進(jìn)口底板高程為238，%。目前，普遍采用瞬態(tài)法，即用有限差值來代替微分值，并加以簡化，以近似的求解一系列瞬時流態(tài)。（水量平衡方程） （2—3）式中 ，—分別為計算時段初、末的入庫流量（）； —計算時段展中的平均入庫流量（），它等于； ，—分別為計算時段初、末的下泄流量（）； —計算時段中的平均下泄流量（），即； , —分別為計算時段初、末水庫的蓄水量（）； —為和之差； —計算時段，一般取1～6小時,需化為秒數(shù)。假定暫不計及自水庫取水的興利部門泄向下游的流量，則下泄流量應(yīng)是泄洪建筑物泄流水頭的函數(shù)，而當(dāng)泄洪建筑物的型式、尺寸等已定時 (24)式中 —系數(shù)，與建筑物型式和尺寸、閘孔開度以及淹沒系數(shù)等有關(guān)； —指數(shù)，對于堰流，等于3/2；對于閘孔出流，等于1/2。根據(jù)水利學(xué)公式，與的關(guān)系曲線不難求出。因此，不難根據(jù)與的關(guān)系曲線求出與的關(guān)系曲線。所以，式（2—4）最終也可以用下泄流量與庫容的關(guān)系曲線來代替，即 (2—5)式（2—3）和式（2—5）組成一個方程組，可以解出、。本工程采用列表試算法。否則，重復(fù)上述計算過程，直到二者相等為止。（4）將入庫洪水和計算的兩條曲線點(diǎn)繪在同一張圖上，若計算的最大下泄流量正好是二線的交點(diǎn)，說明計算的是正確的。（5）由查曲線，得最高洪水位時的總庫容，從中減去堰頂以下的庫容，得到防洪庫容。顯然，當(dāng)入庫洪水為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水時，求得的、 和即為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的最大泄流量、設(shè)計防洪庫容和設(shè)計洪水位。關(guān)于調(diào)洪計算的過程及結(jié)果詳見計算書。（2）實用堰堰流基本公式： （2—7）式中 —淹沒系數(shù)，因為是淹沒出流取=； —側(cè)收縮系數(shù)，初取=； —流量系數(shù)，初取=； —溢流凈寬度，（m）； —取g； —為堰頂高程與庫水位之差，（m）。計算過程見計算書。 ②. 方案選取 經(jīng)過綜合分析和比較，確定QC水利樞紐工程的泄洪方式采用表孔溢流堰泄洪+電站發(fā)電泄洪（底孔作為安全儲備）。 設(shè)計洪水位時：。（2） 校核下游巖石抗沖性能 單寬流速： === 查《簡明地質(zhì)手冊》，QC工程壩址下游輝綠巖的抗沖流速為100～200m/s,所以下泄的單寬流量滿足要求，不會危及大壩的安全和工程的正常運(yùn)行，也不會對大壩下游造成破壞性沖刷。小于戰(zhàn)略放空要求的7天，所以選定的方案合理。所需放水時間：。②第二階段：溢流堰頂高程以下庫容：泄流能力： 由計算得： 經(jīng)過計算得到。 水能計算 裝機(jī)容量的估算1. 選擇裝機(jī)容量的基本方法水電站裝機(jī)容量有必需容量和重復(fù)容量兩個大部分組成，必需容量又由工作容量和備用容量組成。根據(jù)基本資料，多年平均流量。計算得 （2—11）式中 —電站設(shè)計出力（）； —電站調(diào)節(jié)流量，由式（2—10）求得等于1237； —電站設(shè)計水頭（m）。 機(jī)組臺數(shù)和單機(jī)容量的選擇根據(jù)已建的工程中，工程基本相似的有銅街子電站和棉花灘電站，它們的裝機(jī)都是600MW，都是四臺機(jī)組，單機(jī)容量150MW。 水輪機(jī)選型（1） 反擊式水輪機(jī)①混流式水輪機(jī)：適用水頭范圍廣（30～700m），結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定，且效率高，是現(xiàn)代應(yīng)用最廣泛的一種水輪機(jī)。③斜流式水輪機(jī)：具有較寬的高效率區(qū)，適用水頭為40～200m；但加工工藝要求和造價均較高，所以一般只在大中型水電站中使用。貫流式水輪機(jī)的適用水頭為1～25m，它是低水頭、大流量水電站的一種專用機(jī)型。②斜流式水輪機(jī)：過流量大，但效率較低，適用水頭一般為20～300m。適用水頭一般為5～100m。根據(jù)該電站的水頭范圍和該機(jī)組的出力范圍，在水輪機(jī)系列型譜表中查出該電站最好選擇HL220機(jī)型。 故Ngr=15000/90%=。為水輪機(jī)模型效率為89%，為該出力下模型的流量。（3）水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的計算。初步假定 ， （對于壩后式水電站）。常選取稍大的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速作為水輪機(jī)采用的轉(zhuǎn)速。又因為當(dāng)時水輪機(jī)的效率比較低，故選取比標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速稍小的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。4. 水輪機(jī)型號查《水電站機(jī)電設(shè)計手冊》，本工程選用的水輪機(jī)型號為HL220—LJ—550。一般低中速的大中型機(jī)組多采用立式發(fā)電機(jī)。：適用于機(jī)組轉(zhuǎn)速在以上，優(yōu)點(diǎn)是推力軸承損耗小，裝配方便，運(yùn)行較穩(wěn)定；缺點(diǎn)是機(jī)組布置較高，消耗的鋼材較多。本工程水輪機(jī)組轉(zhuǎn)速，經(jīng)過對比確定選用傘型發(fā)電機(jī)組。 水輪發(fā)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)表 2—7 水輪機(jī)參數(shù)水輪機(jī)型號額 定出 力N（MW）水頭（m）流量（）轉(zhuǎn)速（）吸 出高 度（m）尾水管型號水輪機(jī)重量（t）轉(zhuǎn)輪總重HL220LJ5501002234H650表 2—8 發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)電機(jī)型號型式額定容量功 率因 素額定電壓U（V）轉(zhuǎn)速（）飛輪力矩(）重量 （t）轉(zhuǎn)子定子總重SF15060/1280全傘式150157501002185200004902651150 同等規(guī)模工程比較由于本工程與福建棉花灘水電站在單機(jī)容量，總裝機(jī)容量及設(shè)計水頭等許多方面都可進(jìn)行對比，比較如下：秋池與福建棉花灘水電站有關(guān)參數(shù)比較如表29：表29 秋池與棉花灘水電站相關(guān)參數(shù)比較電站 項目設(shè)計水頭（） 總裝機(jī)容量(萬千瓦)機(jī)組臺數(shù)（臺）單機(jī)容量（萬千瓦）總庫容最大壩高（）棉花灘60415111QC6041590 廠房輪廓尺寸的確定主廠房的長度取決于機(jī)組臺數(shù)、機(jī)組間距、邊機(jī)組段長度和及安裝間長度。一般中、低水頭大流量機(jī)組，常取決于蝸殼或尾水管的最大寬度；而高水頭小流量機(jī)組，常取決于發(fā)電機(jī)尺寸。①當(dāng)機(jī)組間距由發(fā)電機(jī)尺寸控制時： （2—15）式中 —發(fā)電機(jī)定子外徑（m），發(fā)電機(jī)定子外徑由制造廠家提供； —風(fēng)道之間的通道寬一般不小于2m。 ② 當(dāng)機(jī)組間距由蝸殼 尺寸控制時：=蝸殼最大寬度+蝸殼混凝土厚度。③ 當(dāng)機(jī)組間距有尾水管控制時：=尾水管出口寬度（包括中墩）+尾水閘墩厚。確定機(jī)組間距時，一般先應(yīng)根據(jù)上面三種情況分別擬定出機(jī)組間距，從中選出最大者作為采用數(shù)據(jù)，然后再校核是否能滿足其他各方面的要求，并進(jìn)行必要的修正。對于壩后式廠房，機(jī)組段分縫常和大壩分縫一致，此時，機(jī)組間距將受大壩分縫的影響。本工程采用壩后式廠房，由于機(jī)組間距較大大壩分縫不與機(jī)組間距相同。（2）邊機(jī)組段長度、邊機(jī)組（離安裝間最遠(yuǎn)的機(jī)組）的長度，除了滿足設(shè)備布置外，為了保證機(jī)組和蝶閥都在吊車工作范圍以內(nèi)，則≥，其中為橋吊主鉤至橋吊外側(cè)的距離，為吊車梁末端擋車板的長度，～。（3）安裝間長度安裝間通常設(shè)在靠河岸對外交通方便的廠房一端，當(dāng)廠房內(nèi)機(jī)組臺數(shù)不超過4～6臺時，安裝間的長度可按檢修一臺機(jī)組時能放下四大部件并留有足夠的工作通道來確定。初步設(shè)計時，采用公式計算。計算得，=36m。 當(dāng)、和確定后，主廠房的總長度為：。上部寬度取決于吊車的跨度、發(fā)電機(jī)的尺寸、最大部件的吊運(yùn)方式、輔助設(shè)備的布置與運(yùn)行方式等條件。主廠房的寬度以縱軸線分為上、下兩部分。當(dāng)上游側(cè)作為吊運(yùn)設(shè)備的主要通道時，廠房上游側(cè)的寬度由發(fā)電機(jī)風(fēng)罩外半徑、機(jī)電設(shè)備（如機(jī)旁盤、調(diào)速器等）和主閥吊孔的布置以及吊運(yùn)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的要求來決定。主廠房下游寬度，由廠房縱軸線下游側(cè)蝸殼的寬度加蝸殼外圍混凝土厚度（，如作為主通道則應(yīng)滿足吊運(yùn)主機(jī)設(shè)備的要求）與排架柱截面尺寸確定。發(fā)電機(jī)層總寬度=廠房上游側(cè)的寬度+廠房下游側(cè)的寬度確定發(fā)電機(jī)層總寬度時，還應(yīng)考慮吊車標(biāo)準(zhǔn)跨度。主廠房的基礎(chǔ)寬度等于上部結(jié)構(gòu)寬度加尾水平臺寬度。若無主變和交通要求時，應(yīng)根據(jù)需要確定。下游側(cè)寬度通常取尾水管長度即： （2—17）式中 —水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑。為了方便設(shè)備布置和降低廠房的高度，廠房寬度中心線和機(jī)組中心線不重合。（1）廠房水下部分寬度的確定:①下游側(cè)寬度:主要決定于下游尾水管的尺寸，取。（2）廠房水上部分寬度的確定:①下游側(cè)寬度:主要決定于發(fā)電機(jī)層地面的設(shè)備的布置及交通要求。②上游側(cè)寬度:主要決定于發(fā)電機(jī)層地面的設(shè)備的布置及交通要求。尾水閘門槽深30cm。每臺機(jī)組各設(shè)一套閘門，由一臺移動式門式起閉機(jī)操作。防洪墻在廠房壩段和底孔壩段分縫出也分開設(shè)有橡膠裝置。解得 。 最后沖淤平衡以后的攔沙庫容是： （2—20） 式中：—水庫攔沙庫容（）； —多年總來沙量（）； —泥沙浮容重 （T/）；—使用年限。. 發(fā)電引水孔底板進(jìn)口高程根據(jù)規(guī)范，發(fā)電引水孔進(jìn)口底板高程比泥沙淤積高程高1，所以取發(fā)電引水孔進(jìn)口底板高程。樞紐布置必需使各個不同功能的建筑物在其位置上各得其所，在運(yùn)用中相互協(xié)調(diào)，充分有效的發(fā)揮所承擔(dān)的任務(wù)，各個水工建筑物單獨(dú)使用或聯(lián)合使用的水流條件良好，上下游的河道沖淤變化不影響或少影響樞紐的安全運(yùn)行，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求，即技術(shù)上安全可靠。該工程是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪灌溉的綜合利用水利樞紐，主要是為滿足國家急待解決的能源需求而興建的水力發(fā)電工程。在保證方便和安全可靠的前提下，力求做到節(jié)省工程量、便于施工、縮短工期，優(yōu)選技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益最佳的方案。此外，樞紐對外和內(nèi)部交通線路也要合理布置，以便滿足交通運(yùn)輸?shù)囊?。水利樞紐的興建會使周圍環(huán)境發(fā)生明顯的改變。樞紐布置應(yīng)在技術(shù)可行的條件下，力求經(jīng)濟(jì)最優(yōu)，應(yīng)在滿足建筑物的穩(wěn)定、強(qiáng)度、運(yùn)用及遠(yuǎn)景規(guī)劃等要求的前提下，使樞紐的總造價和年運(yùn)行費(fèi)用最低。 樞紐建筑物的組成QC水利工程樞紐建筑物由以下幾部分組成： 壩址及壩型的選擇在選擇壩址、壩型時，應(yīng)研究樞紐附近的地形地址條件、水流條件和建筑材料、施工條件、樞紐布置等。兩條壩軸線河床寬度基本相近。上壩線位于河道直段處，在下壩線上游700m左右處。樞紐壩址地處中低山峰峽谷地形，河谷較開闊，兩岸顯不侵蝕剝蝕地貌，左岸平均坡角為20186。坡面巖石裸露，坡積層與殘積層較薄，呈零星分布。由壩區(qū)地形看出，左岸左軸線上下游250—400m處分別有沖溝存在，右岸壩軸線下游約500m處亦分布有沖溝，壩址左岸在330m高程以上，地勢有所變緩，特別是壩軸線下游部位，其地勢更加平緩。此外，在弱風(fēng)化下限以下，尚有斷續(xù)的多條緩傾石英脈存在。局部第四系坡積巖，主要是含碎石的高塑性土，河床沙卵石層厚1—3m。 圖3—1 QC工程壩線圖 2. 下壩線下壩線位于河道拐彎處起點(diǎn)，河床右岸山體較緩，左岸山體坡度比較陡，兩岸河谷不對稱。河床左岸地勢比較陡峭，山體長期受風(fēng)蝕和山上洪水沖刷，表層風(fēng)化明顯。下游處河床并不開闊，山體易發(fā)生松動。樞紐布置比較方便。② 下壩線優(yōu)點(diǎn)：庫容相對較大，工程量相對較小，河床右岸比較開闊。壩軸線上游容易產(chǎn)生淤積，覆蓋層厚度大。4. 方案選擇根據(jù)以往的工程經(jīng)驗和工程實際的地質(zhì)、地形、水文、設(shè)計和施工條件，經(jīng)過分析比較后，選定上壩線作為壩軸線位置。圖3—2 上壩線橫剖面圖 壩型選擇所選擇的壩軸線處，位于河床基巖單位吸水量 的相對不透水層埋藏在河床底以下45—50m深處左右，且兩岸地勢坡度較緩。支墩壩本身的應(yīng)力較高，對地基的要求也很高，2考慮到如此大的庫容和防洪要求，修建支墩壩也是不可能的。土石壩幾乎可修建在任何地基上，因此在本工程中也是可以采用的；經(jīng)過對土石壩的特點(diǎn)分析并根據(jù)本工程壩址處附近的材料和工程工期擬定，土石壩宜采用混凝土面板堆石壩。所以，經(jīng)過分析初步擬定采用碾壓混凝土重力壩和混凝土面板堆石壩兩種方案。② 泄水建筑物：泄洪壩段布置在河床中部靠右岸處，泄洪采用溢流壩段溢流堰表孔泄洪，發(fā)電引水輔助泄洪，底孔作為安全儲備。③ 水電站建筑物：水電站廠房采用壩后式廠房，廠房壩段位于河床靠左岸。④ 其他水工