【正文】 氣溫：該地區(qū)年平均氣溫 22℃，最高氣溫 40℃，最低氣溫 6℃。 ⑶ 風(fēng)向和風(fēng)速：多年平均最大風(fēng)速為 ，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)楸睎|向。 5 年一遇洪水下泄流量為 1500m3/s， 20 年一遇洪水下泄流量為 3050m3/s， 50 年一遇洪水下泄流量為 4100m3/s， 500 年一遇洪水下泄流量為 7700m3/s。 5 地形地質(zhì)條件 ⑴ 地形 西江 河在 鼎湖 區(qū)為北 南 流向，該處河谷狹窄，主要為中高山區(qū)，相對(duì)高度多在 100～200 m，最高可達(dá) 700m，山坡 不 陡峻，基巖 不 怎么 裸露，河谷呈“ V”字型，河谷寬度一般在 80～ 180m， 羅隱 處約為 140m，河床底高 243～ 246m。右岸約為 30176。河床沖積層為近代漂礫、卵石、粗砂組成，厚約 1～ 5m。 原始資料 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，地形圖一張。 ⑴ 廠房形式：根據(jù)已知資料，電站正常蓄水位為 288 米，下游河道最低水位為 246米。屬中水頭廠房范圍 30100 米。 ⑵ 交通條件：由資料知，在樞紐的左岸有一條簡(jiǎn)易公路沿河向下游大約 3千米處和通往縣城的主干相交；樞紐右岸山的另一邊，距壩址約 2千米處有一條通向縣城的主干公路。若不修路而改架橋通向左岸的簡(jiǎn)易公路，這樣又不太經(jīng)濟(jì)，所以應(yīng)考慮將廠房設(shè)在大壩左岸，那么，那條簡(jiǎn)易公路可修建為進(jìn)站公路。這樣大約可以形成 7到 8米的水頭差，這對(duì)電站來(lái)說(shuō)是很有利的， 但考慮到馬房溝的開(kāi)挖量大約在 30萬(wàn)立方以上，開(kāi)挖量過(guò)大，經(jīng)濟(jì)成本高，而且本項(xiàng)工程是起調(diào)峰電站的作用，如此設(shè)計(jì)，則下游的小電站將關(guān)閉，那他對(duì)本項(xiàng)工程的反調(diào)節(jié)作用也就沒(méi)有了，而且對(duì)下游的諸多電站也都會(huì)造成影響。暴雨季節(jié)，山體滑坡，進(jìn)水口會(huì)逐漸淤死。 在左岸從壩軸線向下游 100 米左右，山體坡度較緩，開(kāi)挖方量小，不易引起滑坡，而且護(hù)坡較為方便。所以考慮將廠房布置在距離大壩約 100 米處的凹向左岸的山窩處，初步估計(jì)最遠(yuǎn)挑距為 120 米，廠房穩(wěn)定性可不受影響。 ⑷ 施工場(chǎng)地的選擇：在左岸由于壩下游 400 米左右處的地形較為平緩，易于布置施工設(shè)備，進(jìn)行廠房施工備料。 ⑹ 生活區(qū)和管理區(qū)位置的協(xié)調(diào)：在壩下游左右岸地形條件相比，左岸的袁家莊地形很平緩，到施工場(chǎng)地的距離也合適，適宜建設(shè)生活區(qū)和管理區(qū)。 方案比較 方案一：廠房布置在距壩軸線下游 100米的左岸。 2）有壓進(jìn)水管可采用聯(lián)合式，水頭損失小，不考慮水擊問(wèn)題，投資少。 4）交通便利，可利用已有的交通條件，減少工程投資。 1）施工干擾大。 3）有壓進(jìn)水管不宜采用聯(lián)合式，用單元式會(huì)增大投資。 5）損失小，不考慮水擊問(wèn)題。 1）須埋設(shè)的壓力引水管道較長(zhǎng)，增大投資。 3）泄洪對(duì)尾水無(wú)影響，可提高電站運(yùn)行效率。 綜合以上分析，選第一方案最優(yōu)。 水輪機(jī)型號(hào)的選擇 水頭計(jì)算 由于該電站為調(diào)峰電站，為了增加供電可靠性，擬選三臺(tái)發(fā)電機(jī)，則每臺(tái)的裝機(jī)容量為 9000/3=3000kW，可適當(dāng)增加容量保證可靠性，查《小型水電站發(fā)電設(shè)備手冊(cè)》發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)系列，選單機(jī)容量為 Nd =3200kW，相應(yīng)水輪機(jī)出力 N=3400Kw。 假定開(kāi)一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)下游水深約為 1m，引水系統(tǒng)水力損失約為 。 2 1 . 5d r d 1 1 r dN = 9 .8 1 Q H = 9 .8 1 Q D H?? ??180。則 31 1 . 5 1 . 51 3 2 0 0 1 0D 1 . 3 5 m9 . 8 1 9 . 8 1 1 2 4 0 3 0 . 4 0 . 9 2 0 . 9 4drNQH? ? ?ˊ d ηη 查水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)準(zhǔn)系列取 D1= 2 2 31 1 rQ Q D H 1 .2 4 1 .4 3 0 .4 1 3 .4 m / s? ? ? ? ?180。 則原型水輪機(jī)的最高效率 1M 55m a x M m a x1D 0 . 4 61 1 ) 1 ( 1 0 . 9 2 ) 9 3 . 6 %D 1 . 4??? ? ? ? ? ? ?( （ 3） 考慮制造水平的差異，根據(jù)水輪機(jī)的直徑憑經(jīng)驗(yàn)取ε =%，原型水輪機(jī)所采用的蝸殼和尾水管與模型水輪機(jī)的相似故取 ‵ε =0。39。 9 在上式中原型水輪機(jī)的單位轉(zhuǎn)速應(yīng)取最大單位轉(zhuǎn)速即 10n? ? ?? 1△n10M=n （ 6） HL240 模型水輪機(jī)的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 10 72n? ? ， 同時(shí)由于 m ax11 0 m ax0 . 9 3 61 1 0 . 0 0 9 0 . 0 30 . 9 2MMnn ??? ? ? ? ? ?△ 180。 =72。117 2 3 2 2911 .4nHn D ?? ? ? 查《水電站》表 47 選與之接近而偏大的發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速，取 ne=300r/min。 （ 7） 23211()9 .8 1r NH DQ ???= 2323400( ) 2 9 .2 49 .8 1 1 .4 1 .2 4 0 .9 1 m?? ? ? Qr= 211 rQ D H? ? ?? = m3/s Q 總 =3Qr=3 = m3/s 故所選水輪機(jī)為 HL240— LJ— 140，設(shè)計(jì)流量為 m3/s，設(shè)計(jì)水頭為 。 尾水渠設(shè)計(jì) 取尾水渠底寬 b=8m，為梯形斷面，邊坡坡率 m=，底坡 i=，尾水渠為新開(kāi)挖基巖，糙率 n=，初步設(shè)計(jì)尾水渠長(zhǎng) 100 米，則尾水渠上下游高差△ h= 尾水渠水深計(jì)算迭代公式 0 . 6 2 0 . 41 ( ) ( 2 1 ) / ( )j j jnQh b h m b m hi? ? ? ? ? （ 8） 開(kāi)一臺(tái)機(jī)組時(shí) Q= m3/s，經(jīng)計(jì)算 h= 開(kāi)三臺(tái)機(jī)組時(shí) Q= m3/s，經(jīng)計(jì)算 h= 則下游最低水深 hmin=+=，高程 下游最高水深 hmax=+=，高程 下游平均水深 h=，平均水位為 10 壓力管道直徑及蝶閥的確定 按經(jīng)濟(jì)流速確定壓力管道直徑，壓力管道經(jīng)濟(jì)流速 Ve一般為 4— 6m，取為 4m/s 管道直徑計(jì)算公式： D= / eQV （ 9） 管道內(nèi)流速： V= （ 10） 對(duì)于主管， Q= m3/s 3 39 .4 2 / 4 3 .5 mD ??主 24 1 3 .1 4 m = 4 .1 8 m /s3 .1 4 2? ?? ?支 對(duì)于支管， Q= m3/s 13 .14 / 4 2 .0mD ??支 24 1 4 = 4 .1 8 m /s3 .1 4 2? ?? ?支 查《水電站建筑物設(shè)計(jì)參考資料》，蝶閥選型為 DF200150，臥軸，名義直徑兩米。 K— 考慮攔污柵上附著污物對(duì)水頭損失系數(shù)的影響， 4 / 311 .7 9 ( ) 1 .5 si n 7 0 0 .35? ? ? ? ? ? ?攔 過(guò)柵流速ν — 1m/s 0 .3 0 .0 1 5 m2 9 .8???攔△ 考慮堵塞取為 ⑵ 進(jìn)口局部損失 進(jìn)口為喇叭形進(jìn)口，局部損失系數(shù)為 斷面平均流速為 0 .1 0 .0 1 m2 9 .8???進(jìn)△ ⑶ 漸變段損失 漸變段長(zhǎng)度一般為遂洞直徑的 — 2倍，側(cè)面擴(kuò)散角以 6176。為宜。損失系數(shù)約為 24 .1 8h 0 .1 5 0 .1 3 m2 9 .8? ? ??彎△ ⑹ 岔管損失 岔管偏角約為 25176。包角斷面 3c m a x255 2 5 5 1 3 . 1 4 9 . 3 m / s3 6 0 3 6 0 ? ??? ? ??? 255 1 3 .1 4 2 5 5 0 .7 4 m3 6 0 5 .4? ?????? ? ? Y 25 5R = R 1 .2 5+ 2 0. 74 = 2. 73 m?? 對(duì)于 165176。包角斷面 3c m a x75 7 5 1 3 . 1 4 2 . 7 4 m / s3 6 0 3 6 0 ? ??? ? ??? 75 1 3 .1 4 7 5 0 .4 0 m3 6 0 5 .4? ?????? ? ? + Y cR = R 1 .2 5 + 2 0 .4 0 = 2 .0 5 m?? 14 尾水管尺寸計(jì)算 圖 2 混流式水輪機(jī)尾水管 水電站 所用尾水管為彎肘型，查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》及《水電站》，圖中相應(yīng)尺寸如下： 1 3 44 5 615D 1 .4 m , D 1 .5 m , D 1 .8 9 3 mh 3 .5 m , h 1 .8 9 3 m , h 1 .8 3 4 m , h 0 .9 3 8 mL 6 .7 2 m , L 2 .4 5 mB 3 .8 3 6 m? ? ?? ? ? ???? 水電站廠房尺寸設(shè)計(jì) 主廠房高程的確定 ⑴ 水輪機(jī)安裝高程▽ T： T W sH X? ? ?▽▽ （ 17） 式中： ▽ W— 水電站正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最低下游水位，一般取一臺(tái)機(jī)組的過(guò)流量相應(yīng)的尾水位。 ： 0ss b 0 .5 1 1H H 3 3 .2 5 6 m22? ? ? ? ?180。 247 .12 56 11 / 2 250 .63 m? ? ? ?T▽ ⑵ 尾水管底板高程▽ 尾 0b2 5 3 2?尾▽ h （ 19） 式中： h— 尾水管高度 0 .5 1 12 5 0 .6 3 3 5 = 2 4 6 .8 7 m2?尾▽ . ⑶ 主廠房基礎(chǔ)開(kāi)挖高程▽ F F1h? 尾▽ ▽ （ 20） 式中： 1h — 尾水管底部澆注混凝土厚度， 1m F 246 .87 1 245 .87m? ? ?▽ ⑷ 水輪機(jī)機(jī)層地面高程▽ 1 1 T c 4h?? ? ?▽▽ （ 21） 式中： ρ c— 蝸殼進(jìn)口斷面半徑 h4— 蝸殼混凝土保護(hù)厚度， 1m 1 250 .63 0 .86 1 .0= 252 .5m? ? ?▽ ⑸ 發(fā)電機(jī)裝置高程▽ G G 1 5 6hh? ? ?▽▽ （ 22） 式中： h5— 發(fā)電機(jī)機(jī)墩進(jìn)人孔高度， — h6— 發(fā)電機(jī)機(jī)墩進(jìn)人孔頂部厚度， 1m 16 G 252 .5 1 255 .3 m? ? ? ?▽ ⑹ 發(fā)電機(jī)層地面高程▽ 2 2 G 3h??▽▽ （ 23） 式中 : h3— 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子基坑深度 2 255 .3 256 .48 m? ? ?▽ ⑺ 吊車(chē)安裝高程▽ C C 2 7 8 9 10 11h h h h h? ? ? ? ? ?▽▽ （ 24） 式中： h7— 發(fā)電機(jī)上機(jī)架高度 h8— 吊運(yùn)部件與固定的機(jī)組或設(shè)備間的垂直凈距 h9— 最大吊運(yùn)部件高度 h10— 吊運(yùn)部件吊鉤之間的距離 h11— 主鉤最高位置至軌道頂面的距離，可從起重機(jī)主要參數(shù)表查出 C 256 .48 3 1 52 261 .83? ? ? ? ? ? ?▽ m ⑻ 屋頂高程▽ R R 12 13 14C h h h? ? ? ?▽▽ （ 25） 式中： h12— 軌頂?shù)降踯?chē)小車(chē)距離，可從起重機(jī)主要參數(shù)表查出 h13— 吊車(chē)檢修預(yù)留空間， h14— 屋面板厚度 R 261 .83 4 265 .17 m? ? ? ? ?▽ 主廠房長(zhǎng)度 L 的確定 0L=nL +L + L安 △ （ 26） 式中： L— 主廠房長(zhǎng)度 n— 機(jī)組臺(tái)數(shù) L0— 機(jī)組段長(zhǎng)度 L 安 — 安裝間長(zhǎng)度 △ L— 邊機(jī)組段加長(zhǎng) ⑴ 機(jī)組段長(zhǎng)度 L0的確定 0+L L L??XX （ 27） ① 對(duì)于蝸殼層 17 + X + X 110L = R + = 7+ = L = R + = 5+ = L = 7+ = ??XX ②對(duì)于尾水管層 + X 2X20B 6L = + = +1 .2 = 18m22B 6L + = +1