1、完整设计图纸请联系本人，参见豆丁备注。http:/ 坝工部分 - 3 -1.1 坝型选择及枢纽布置 - 3 -1.1.1 枢纽主要建筑物等级确定 - 3 -1.1.2 坝址及坝型的选择 - 3 -1.1.3 枢纽组成建筑物 - 4 -1.2 重力坝非溢流坝段设计 .- 4 -1.2.1 水工筑物级别 - 4 -1.2.2 基本剖面尺寸确定 - 4 -1.2.3 实用剖面尺寸的确定 - 5 -1.2.4 坝体剖面验算 - 8 -1.3.1 重力坝溢流坝段设计 - 20 -1.3.2 溢流坝段应力稳定计算 .- 25 -2 水电站建筑物设计 - 30 -2.1 特征水头的选择 - 30 -2.1.
2、1 设计高水位 - 30 -2.1.2 设计低水位 - 31 -2.1.3 加权平均水头及设计水头 .- 31 -2.2 水电站设备选型 .- 32 -2.2.1 水轮机选型 - 32 -2.2.2 金属蜗壳及尾水管尺寸 - 38 -2.2.3 发电机的选择 - 39 -2.2.4 调速器的计算 .- 44 -紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 2 -2.2.5 油压装置的选择 .- 45 -3.厂房尺寸确定 - 46 -3.1 厂房高度的确定 - 46 -3.1.1 水轮机组安装高程 - 46 -3.1.2 尾水管地板高程和厂房基础开挖高程 .- 46 -3.1.3 水轮机层地面高程 .- 4
3、6 -3.1.4 发电机地板高程和安装场高程 .- 47 -3.1.5 轨顶高程 .- 47 -3.1.6 天花板高程和屋顶面高程 .- 47 -3.1.7 厂房总高 .- 47 -3.2 主厂房长度的确定 - 47 -3.3 主厂房的宽度的确定 - 48 -4 专题：压力钢管的设计 - 49 -4.1 进水口形式和布置 - 49 -4.1.1 钢管直径 - 49 -4.1.2 临界淹没深度 - 49 -4.1.3 渐变段及弯管段 .- 50 -4.2 拦污栅 - 51 -4.3 典型钢管身厚度 - 51 -4.3.2 承受内水压力的结构分析 .- 53 -参考文献: - 59 -水利水电工程
4、专业毕业设计- 3 -1坝工部分1.1 坝型选择及枢纽布置1.1.1 枢纽主要建筑物等级确定由校核洪水位 292 查水库容积曲线 V 10108 查表 1-1，1-3（水工建筑物）m3m工程规模为大（1）型，过程等别为一，主要建筑物为 1 级。次要建筑物为 3 级。1.1.2 坝址及坝型的选择根据地形和地质剖面图，坝址处呈现 V 型河谷，多为花岗岩，经初步布置，满足各建筑物布置要求。从地形条件，本坝址适合建拱坝，重力坝，经综合比较认为建重力坝较为合适。1.1.3 枢纽组成建筑物1）挡水建筑物：砼重力坝。2）泄水建筑物：坝身溢流道（溢流坝） 。3）水电站建筑物：坝后式地面水电站厂房，坝体引水钢管
5、，开关站等。1.2 重力坝非溢流坝段设计1.2.1 水工筑物级别水工建筑物级别 1 级，结构安全为 I，结构重要系数 =1.1，设计状况系数0=1.0。紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 4 -1.2.2 基本剖面尺寸确定1.2.2.1 坝高的确定由坝轴线工程地质剖面图最低点为 202.5m，下挖坝址处底高程为 197m。设计洪水位 291m，所以基本坝高 H=291-197=94。1.2.2.2 坝底最小宽度确定应力条件：取 =0， =23.5 / , =9.81 / , =0.3。cKN3m0KN31= -= 9423.59.81-0.3=64.93 稳定条件：取 =0.7， =1.1， =
6、0， =23.5 / , =9.81 / , =0.3fkcKN3m0KN31=60.49= (+)= 1.1940.7(23.59.81+0-0.3)同时满足应力和稳定要求取 =64.93m，取上游坡 n=0，由 可得 =0，取BHBn上游折坡 =0.15，下游坡 =0.702，取 =0.7。nHm1m取折射坡点高程， 取 235m。所以 =（235-197+(1312)94=229244 B197）0.1567=72.71.2.3 实用剖面尺寸的确定1.2.3.1 坝顶高程水利水电工程专业毕业设计- 5 -坝顶高程由静水位+风浪涌高+ 安全超高。即：h 静 水 位式中：（2 =0.0166
7、V /4D1/3 为浪高；Vf 为计算风速；D 为吹程） ；=1%+0+ 5为波浪中心线高出静水位高度； 为超高，由规范查得。0 (1)设计洪水位吹程 D=5B，B 为上游狭窄处的 278m，D=1390 m；风速为 =15 m/s 0=(1.52) 1.815=25/ 安全超高 =0.7mch。20 1 113 312 2020205%57,9.8.85.76.0765.80.65.9.810%/.9(-)1.7=09mmmgDvhgDvgvhhphH所 以 为 累 积 频 率 为 的 波 高 。假 设 则 由 表 查 得故1%12.53.7502123.75220%043()8/9.810
8、.74.314/.4/5.5075=+h9.ommhgLgDvmhL坝 顶假 设 满 足 ， 故设 计 水 位 3.紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 6 -(2)校核洪水位风速为 15m/s；安全超高 =0.7 m, b=283m 吹程为 1415 m；ch20 1 13 31212020205%57,9.84576.0765.4.8%/1.9(-).4=0.31.903.8.12mmmgDvhgDvgvhhphH所 以 为 累 积 频 率 为 的 波 高 。假 设 则 由 表 查 得故假 设 满 足 ，1%12.53.7502220%42.8.3()79.14/.48/0.9.488.06=
9、+h6ommhgLgDvh m坝 顶 故校 核 水 位m 所以，在坝顶加 1.2m 高的防浪墙，该重力坝坝顶高程取为 293.3 m。取折射坡点高程=197+（ m 取为 235m13 12） 99=230246.5n=0.15,(0 K=1.1=(-U)=0.77072011=1.15满足稳定要求。（3）应力验算 =+62=70720.8172.2+ 6.7972.22=616.5 =0.6 -0.1未出现拉应力。远小于混凝土和岩石的抗压应力(123.287 “=+62=1342.5=1.35 Mpa)。满足应力要求。 b.校核工况（1）坝体荷载坝体自重1= 1=23.512 5.738=2
10、545.05 2= 2=23.59 96.3=20367.45 3= 3=23.512 5882.86=54066.15 校核洪水位 292 m。水压力：紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 12 -上游 H 1 =292-197=95m。Px 上 =0.59.81952=44267.625kN Py 上=0.5（5795）5.79.81=4249.7kN下游 H 2 =215.538-197=18.538mPx 下 =0.59.81 18.52=1678.7 kNPy 下=0.5 12.9518.59.81=1175 kN扬压力：为降低扬压力，设抽排系统图 1-5 扬压力分布图=0.295=19
11、m。11=0.518.5=9.25 m。22u1= KN1172.79.81=6551.61 u2= KN(1122)109.81=956.48 u3= KN(1122)79.81=669.5 u4= KN(222)79.812=317.6u5= KN(111)109.812=3727.8浪压力：水利水电工程专业毕业设计- 13 -图 1-6 浪压力分布图PWK=9.8110.74(1.33+0.52)=48.7 KN表 1-2 坝基面短暂状况（校核洪水位）垂直（KN） 水平（KN） 弯矩（KN.m）荷载 下 上 右 左 力壁（m）G1 2545.05 32.3 82205.12G2 2036
12、5.45 25.9 .16自重G3 54066.5 2.56 .24PX1 44276.63 31.667 .15PY1 4249.69 33.49 .31PX2 1678.7 6.17 10410.21水压力PY2 1175 27.49 32343.168浪压力PWK 48.73 93.96 4602U1 6551.61 0 0 0U2 956.48 31.1 29724.37扬压力 U3 669.5 23.76 15902.7紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 14 -U4 317.6 33.43 10638.876U5 3727.8 32.77 .8总计 82398.69 12222 .9
13、9 44316.33 1678.4W=70175.7 kNP=42637.93 kNM=69514.47 kN（2）稳定验算摩擦公式：K=1.1=() =0.77017593 =1.12满足稳定要求。（3）应力验算 -0.1 Mpa=+62=70175.772.7+ 6(-69514.47)72.72 =0.017 未出现拉应力。远小于混凝土和岩石的抗压应力。满足应力要求。“=62=0.177 1.2.4.2 坝折坡点验算a.设计工况（1）坝体荷载坝体自重 1= 1=23.558.39=12330.45 水利水电工程专业毕业设计- 15 -图 1-7 折坡点简1= 1=23.50.530.24
14、3.1=15294 设计洪水位 291 m。 水压力：上游 H 1 设=291-235=56m。 图 Px 上=0.5r0h2 设=0.59.81562=15382kN扬压力：为降低扬压力，设抽排系统 图 1-8 扬压力简图=0.256=11.2 m。11U=U1+U2+U3U=9.81(34.911.2/2+4.311.2+(56-11.2) 4.3/2)=3334.6KNYC=(34.911.2/2+(4.334.9/2)+4.311.2+4.3(56-11.2) 4.3/3)/339.92=9.87 m浪压力：PWK=9.81A=48.73 KN紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 16 -
15、表 1-3 坝折坡面持久状况（设计洪水位）垂直（KN） 水平（KN） 力臂 （KN） 弯矩（KN.m）荷载下 上 右G1 11844 15.1 17.88自重G2 15294 0.53 0.82水压力 PX上 15382 18.7 28.76浪压力 PWK 48.73 92.826 2.45扬压力 U 3334.6 9.76 3.24总计 27138 3334.6 15430.74W=23803.4 kNP=15430.74 kNM=37512 kN（2）稳定验算摩擦公式：K=1.1 满足稳定要求。=() =0.72380374=1.15（3）应力验算-0.1 MPa=+62=23803.43
16、9.263.7510439.22 =0.46 远小于砼岩石抗压应=202.95KPa0“=62=0.075 满足应力要求。水利水电工程专业毕业设计- 17 -b.校核工况(1）坝体荷载坝体自重1= 1=23.558.39=12330.45 1= 1=23.50.530.243.1=15294 水压力：上游 H 1 设=292-235=57m。Px 上=0.5r0h2 =0.59.81572=15936.3kN扬压力：为降低扬压力，设抽排系统。图 1-9 扬压力简图U=9.81(34.911.4/2+4.3+11.4+(57-11.4) M=u1X6=3657.9710.214=37352.3K
17、N.m浪压力：PWK=48.7 KN YC=93.96 m紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 18 -表 1-4 坝折坡面短暂状况（校核洪水位）垂直（KN） 水平（KN） 力臂 （KN） 弯矩104（KN.m）荷载下 上 右G1 11844 15.1 17.88自重G2 15294 0.53 0.82水压力 PX上 15936.35 19 28.76浪压力 PWK 48.7 93.96 2.45扬压力 U 3397.5 6.4 3.24总计 27624.45 3397.5 15430.74 32.91 18.7W=27624.45 kNP=15985.05 kNM= kN2）稳定验算摩擦公式：
18、(T=39.2)K=1.05 满足稳定要求。=() =0.72422605=1.06满足稳定要求。3）应力验算-0.1 MPa=+62=27624.4539.26.22=0.063 未出现拉应力。=+62=27624.4539.2+6.22=0.012 远小于混凝土抗压应力。满足应力要求。水利水电工程专业毕业设计- 19 -1.3.1 重力坝溢流坝段设计1.3.1.1 堰顶高程：（1）设计洪水位设计洪水下泄流量 Q 泄=7000m3/s。考虑下泄流量过大，另设泄槽分洪 。310/ms溢流坝单宽流量取 ，水轮机最大引用流量为3120/ms 379.2/msQ=Q 设-Q0=7000-0.8310
19、2.85 = 6653.6 M3/SL=Q/=6653.6/110=61.39 m，取 48m。分 4 段，以便安全调度，单孔净宽为16m。溢流坝闸墩取 4m 宽，导墙取 2m 宽。综上溢流坝段总长L0=L+(n+1)d=64+34=76 m由式 320QmgH其中；00 1.2()knnb自由出流 hs/H0=1.1满足稳定要求。b. 校核情况（1）坝体荷载坝体自重G1= =2545.05 KN，G2= 735.08 KN，G3= 34724.3 KNG4= 27648.5 KN，G5= 9389.73 KN，G6= 4769.5 KN紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 26 -校核洪水位 2
20、92 m。动水压力：上游Px 上= 888.7 kN Py 上= 2560.84 kN扬压力：为降低扬压力，设抽排系统图 1-12 溢流坝扬压力简图H=(H1-H2)+ 1H2=0.25(95-20)+0.220=22.75 mU1=13883.11 KN U2=9.811022.75=2231.78 KNU3=(22.75-20) 70.169.81/2=954.5 KNU4=10(95-25.37) 9.81/2=3415.4 KN水压力：所以：Px 上=9.81952/2-9.8114.052=43299.4 KN PY 上=3464.06 KN水利水电工程专业毕业设计- 27 -表 1
21、-6 坝基面短暂状况（校核洪水位）荷载 下 上 右 左G1 2545.05 36.28 9.23G2 735.08 27.48 20200G3 34724.3 25.14G4 27648.5 3.25 89900G5 9389.75 16.02G6 4769.5 34.73PX 888.7 1707 15200PY 2560.84 29.13 74600U1 13883.11 0 0 0U2 2231.78 35.08 77400U3 954.5 6.69 5800U4 3415.4 33.4Px 上 43299.4 31.3Py 上 3464.06 36.94总计 85837.08 2048
22、4.79 43299.4 888.7W=6.54104 KN，P=4.24104 KN, M=34.67104 KN（2）稳定验算由摩擦公式：=(-U) =0.76.541044.24104 =1.08=1.05满足稳定要求。紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 28 -2 水电站建筑物设计2.1 特征水头的选择2.1.1 设计高水位(1)校核洪水位为 292m，校核洪水位最大下泄流量 Q=8500m3/s，查得下游水位为 215.5m，所以 H1=292-215.5=76.5m。水利水电工程专业毕业设计- 29 -(2)设计洪水位为 291m，设计洪水位最大下泄流量 Q=7000m3/s，查得下
23、游水位为 214m，所以 H2=291-214=77m。(3)设计蓄水位 285m，试算：（开一台机组 N=45000KW/96%=4.678 万 KW）由式 QHN81.9一般取 0.83，H 为净水头 H 净=0.98H 毛经试算一台机组发电时 H = 81.274m 两台机组发电时 H = 80.71m三台机组发电时 H = 80.25mHmax=max(76.5,77,81.27)=81.27m2.1.2 设计低水位设计低水位 263.00m，试算：一台机组发电时 H = 59.485m 两台机组发电时 H = 58.75m三台机组发电时 H = 58.35mHmin=58.35m2.
24、1.3 加权平均水头及设计水头最大水头为水电站一台机组发电的额定流量所对应的下游水位与正常蓄水位的差值 Hmax=81.27m；最小水头为水电站四台机组发电的额定流量所对应的下游水位与死蓄水位的差值Hmin=58.35m；加权平均水头 ；69.81avHm又由坝后式厂房可知设计水头 Hr=95%69.81=66.32m紧水滩水电站厂房及引水系统设计- 30 -2.2 水电站设备选型2.2.1 水轮机选型装机容量： N=18 万 kwNr=Ngr/gr=6.0/0.96=61224.49kw水头资料： Hmax=81.27 米 Hav=69.81 米 Hmin=58.35 米 Hr=66.32m
25、水电站水头范围在 58.35m81.27m 之间，故选择合适的水轮机型号有，HL220 HL230 两种。其选型过程如下：2.2.1.1 HL220 选型：（1）转轮直径 D1查水电站表 36 和图 312 可得 HL220 水轮机在限制工况下单位流量Q1M=1150L/s，效率 =89.0%，由此经试算得原型水轮机在该工况下单位流量MQ1= Q1M=1150L/s，效率 =90.81%。D1= )H/(9.81N3/2rr =3.2 m。根据水轮机转轮直径模型水轮机尺寸系列的规定，由上述计算出的转轮直径，选用比计算值稍大的转轮直径值。D1=3.2m（2）效率修正值 计算 max =1-（ 1-Mmax ） 51MD/= max -Mmax式中： Mmax 模型水轮机在最优工况下的效率（%） ，查上表得 Mmax=91% 。max 原型水轮机在最优工况下的效率（%） 。D1M 模型水轮机直径（m） ，D1M =0.46m。
