【正文】 . 142)7(.5122??????? 揚壓力 由于揚壓力較大，壩體設有防滲帷幕和上下游主副排水系統(tǒng)，由規(guī)范DL50771997，壩基面滲透壓力揚壓力強度系數(shù)為：α = α = α =圖 22 設計洪水位時揚壓力分布圖水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 23 順 時 針順 時 針順 時 . )1(5..?????浪壓力圖 23 設計洪水位時浪壓力分布圖壩前水深 Hm=41m≥Lm/2=，為深水波PL=r0（L L+2hL+h0）L L/2 r0（L m/2） 2 =(++)+ /? == M= 順 時 ??????2．2．1．2　擋水重力壩的穩(wěn)定分析表 21 設計洪水時壩基面上荷載計算序號 作用類別作用力 作用力引起的彎矩河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算抗滑穩(wěn)定計算1) 抗剪強度 ??.)(20?????KPUWfKN2) 抗剪斷強度公式 ?? ??339。分項系數(shù)法進行擋水壩段穩(wěn)定分析S(*)=+()=作用方向計算結果 單位作用方向力作用點 計算結果 單位1 ↓ 960 + 185602 ↓ 12672 + 12 1520641 自重3 ↓ 8640 + 6 51840水平向 → + 13．7 豎直向 1 ↓ + 上游側靜水 壓力豎直向 2 ↓ + 20 水平向 ← 3下游側靜水壓力 堅直向 ↓ + 1 ↑ 0 02 ↑ 18 3 ↑ 揚壓力4 ↑ 2 浪壓力 1 → + 5 浪壓力 2 ← KN 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 25 960+12672+8640+++??W!.2=R(*)= = KNACcfRR??? ????KNd5.(*).??????滿足壩段穩(wěn)定。m?M W= B=44m上游面垂直正應力= 0239。 6MWy?? 22/?邊緣為壓應力，所以也是穩(wěn)定。.)( ??????????? KPACf作用力 作用力引起的彎矩序號 作用類別 作用方向計算結果 單位作用方向力作用點 計算結果 單位1 ↓ 960 + 185602 ↓ 12672 + 12 1520641 自重3 ↓ 8640 + 6 51840水平向 → + 14 豎直向 1 ↓ + 上游側靜水 壓力豎直向 2 ↓ + 20 水平向 ← 3下游側靜水壓力 堅直向 ↓ + 55263 1 ↑ 0 02 ↑ 18 3 ↑ 揚壓力4 ↑ 2 浪壓力 1 → + 5 浪壓力 2 ← KN 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 29 （210）滿足抗滑穩(wěn)定條件。水平截面上的邊緣正應力= 6By??? ???下游面垂直正應力= （213）239。河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算第 三 章 　 重 力 壩 溢 流 壩 段 設 計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)定強度要求，又要滿足水力條件要求。應使下泄水流對河床不產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行。根據(jù)公式： =N （31）式中 N——一臺機組的裝機容量 Q——洪水流量 H——水頭求得 Q= ，因為共有 4 臺機組，4Q= ，故取單寬流sm/3 sm/3量 q=70m2/s。則溢流前緣總凈寬 L=Q/q=20300/70=，取 290m。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。 （33）3． 2　 溢 流 壩 段 剖 面 設 計溢流壩基本剖面的確定原則與非溢流壩相同，剖面除應滿足強度、穩(wěn)定和水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 31 經濟條件外，其外形尚需考慮水流運動要求。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。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 為定型設計水頭。采用 WES5 型曲線。得：1) 堰頂下游曲線與直線段的切點坐標，根據(jù) cxydxy??,.得 ，最終解得 x=，y=，直線方程：y=,39。 ??yxy2） 堰頂上游采用橢圓曲線連接 （37） ????22??ddbHa ,0.~8. ???? ， 得代 人，取河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算橢圓方程為 ?????yx3） 弧段由于電站所處位置為頭較低，可選用底流消能。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） ???水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 33 （313） ?? （314）根據(jù) ， 由 《水力學》 附錄查得 .95??.?ch ， ? ? h???發(fā)生淹沒水躍。消力池深由 h ， ， 以及 查《水力學》 ?ct ???錄得：d/hc= d=消力池長： （315）0(.78)jll???對于曲線型實用堰=0 0l （316）()jcoh?? ??由 查《水力學》 ?= =故： mlcoj )(.6)( ????????lj 37~480~7河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算取 l=70m3． 3　 壩 體 穩(wěn) 定 分 析 和 應 力 校 核3． 3． 1　 設 計 洪 水 位 時3．3．1．1　荷載計算自重 逆 時 針逆 時 針逆 時 針逆 時 針逆 時 針mKNM . .)8.(???????????水壓力上游水壓力 ??????逆 時 針逆 時 針順 時 針mKNMp ???? ?????下游水壓力 順 時 針逆 時 針）（ . 142)7(.922???????動水壓力水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 35 因為沒有反弧段，所以不考慮水流離心力，只考慮斜坡直線段上的漸變流時均動水壓力，方向垂直于過水斷面，漸變流時均壓力作用分項系數(shù)為 。河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算3．3．1．2 溢流壩的穩(wěn)定分析表 34 設計洪水時壩基面上荷載計算抗滑穩(wěn)定計算1)抗剪強度作用力 作用力引起的彎矩序號 作用類別 作用方向計算結果 單位作用方向力作用點 計算結果 單位1 ↓ 960 + 181762 ↓ + 自重3 ↓ 960 + 117764 ↓ 5568 + 5 ↓ + 6 ↓ + 1 7 ↓ + 水平向 → + 豎直向 1 ↓ + 上游側靜水 壓力豎直向 2 ↓ + 23 水平向 ← 3下游側靜水壓力 堅直向 ↓ + 水平向 ← 4 動水壓力 豎直向 ↓ + 1 ↑ 0 02 ↑ 3 ↑ 5 揚壓力4 ↑ KN 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 37 ??.)(?????KPUWfKN2)抗剪斷強度公式 ?? ??339。分項系數(shù)法進行擋水壩段穩(wěn)定分析S(*)=960++960+5568+++++++2??W— =??R(*)= = KNACcfRR??? ??(*)..??????滿足壩段穩(wěn)定。m?M W= B=上游面垂直正應力= 0239。 6MWy?? 22/?邊緣為壓應力，所以也是穩(wěn)定。水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 39 ??KNhpmvq smgHZ . /???????揚壓力圖 32 設計洪水位時揚壓力分布圖順 時 針順 時 針順 時 ... ????浪壓力，冰壓力，地震荷載影響較小，不予考慮。)( ????????????KPACUWfK所以滿足抗滑穩(wěn)定。水平截面上的邊緣正應力= 6By??? ???2/mkN下游面垂直正應力= 0239。河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算第 四 章 水 電 站 建 筑 物 設 計水電站建筑物的尺寸是由水輪機和發(fā)電機的主要尺寸來決定的，初步設計要首先選擇水輪機、發(fā)電機的型號，確定其安裝高程。4． 1 特 征 水 頭 的 選 擇裝機容量： N=32 萬 kw，單機容量（機組臺數(shù) 4 臺）8 萬 kw。32） 校核洪水位 910m , 由上下水尺水位~流量關系曲線可查得對應設計洪水流量為 25000 m /s 時的下游水位為 ，則此時水頭為 。假設四個下瀉流量 Q，從水位流量關系圖上查出相應的下游水位。?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，四臺機組發(fā)電時 Q= m /s,對應 H=,Z3下 =4） 正常蓄水位時，一臺機組發(fā)電。由 可得 Q～N 關系曲線。假設四個下瀉流量 Q，從水位流量關系圖上查出相應的下游水位。?Q=2022m /s Z 下 = H= N=Q=2100m /s Z 下 = H= N=水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 43 Q=2200m /s Z 下 = H= N=由圖得設計低水位，四臺機組發(fā)電時，Q=2185 m /s,對應 H=,Z 下 =6） 設計低水位時，一臺機組發(fā)電。由 ，可得 Q～N 關系曲線。4．２．１　ZZ460 水輪機方案的主要參數(shù)選擇1） 轉輪直徑 D1 D1= （43 ）)H/(39?！O計流量（m179。1Q河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算179。代入計算得 D1= = =)H/(39。D 1=2）選擇水輪機的轉速 n = = r/min （42）139。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???葉片在不同轉角 時的 可由模型綜合特性曲線查得，從而可求出相應值的原型水輪機的最高效率?max?當選用效率的制造工藝影響修正值 =1 ，即可計算出不同轉角 時效率?0 ?修正值 ，其結果如下：???表 41 水輪機效率的修正葉片轉角 10 5 0 +5 +10 +15 +20（%）maxM?? 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 45 （%）max?? （%）maxM? 7 （%）?? 6 7ZZ460 水輪機最優(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 ，由內插得M?039。4）單位轉速、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 —— 模型水輪機最優(yōu)工況下的轉速值（r/min） 。/s） 。5）水輪機的流量Q’1max= = =???179。/s （47）電站機組臺數(shù)為 4 臺，所以，電站最大引用流量為4Q’max=4== m179。/s，n ’1max=，n ’1min=，其所圍的區(qū)域為水輪機的工作區(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)。σ－－氣蝕系數(shù)，由水輪機的設計工況參數(shù) n’1r =，Q’ 1M =179。 △ σ－－氣蝕系數(shù)修正值，△ σ 取 則 H s=10–▽/900–(σ+△ σ)H=(+) =4．２．２　ZZ560 水輪機方案的主要參數(shù)選擇1） 轉輪直徑 D1 D1= )H/(39?！O計流量（m179。1Q得 179。η——原型水輪機的效率（%） ，由限制工況下的模型水輪機的效率修正可得，由于轉輪直徑未知，△ η 為知，