水电站设计方案

——58坝后式水电站毕业设计5.1设计内容5.1.1基本内容5.1.1.1枢纽布置(1)依据水能规划设计成果和规范确定工程等级及主要建筑物的级别；(2)依据给定的地形、地质、水文及施工方面的资料，论证坝轴线位置，进行坝型选择；(3)论证厂房型式及位置；(4)进行水库枢纽建筑物的布置(各主要建筑物的相对位置及形式，划分坝段)，并绘制枢纽布置图。5.1.1.2水轮发电机组选择(1)选择机组台数、单机容量及水轮机型号；(2)确定水轮机的尺寸(包括水轮机标称直径D1、转速n、吸出高度Hs、安装高程Za)；(3)选择蜗壳型式、包角、进口尺寸，并绘制蜗売单线图；(4)选择尾水管的型伏及尺寸；(5)选择相应发电机型号、尺寸，调速器及油压装置。5.1.1.3厂区枢纽及电站厂房的布置设计(1)根据地形、地质条件、水文等资料，进行分析比较确定厂房枢纽布置方案；(2)核据水轮发甴机的资料，选择相应的辅助设备，进行主厂房的各层布置设计；(3)确定主厂房尺寸；(4)副厂房的布置设计；(5)绘制主厂房横剖面图、发电机层平面图、水轮机层和蜗壳层平面图各䘀张。5.1.0选作内容5.1.2.1引水系统设计(1)进水口设计。确定进水口高程、型式及轮廓尺寸；(2)压力管道的布置设计。确定压力管道的直径；确定压力管道的布置方式和各段尺寸；5.2基本资料本水电站在MD江的下游，位于木兰集村下游2km处。坝址以上流域控制面积——5930200km2。本工程是一个发电为主，兼顾防洪、灌溉、航运及养鱼等综合利用的水利枢纽。电站投入运行后将承担黑龙江东部电网的峰荷，以缓解系统内缺乏水电进行调峰能力差的局面。本工程所在地点交通比较方便，建筑材料比较丰富，是建设本工程的有利条件。电站地理位置图见图5-1。通汤旺河哈同公路方正依兰长江屯二道沟浑河森林路铁牡丹至柴河镇公社海倭浪肯河河林口河1：1500000河河二道三道北MD市省会电站江江图5-1电站地理位置图——605.2.1自然条件5.2.1.1流域概况MD江近南北方向，全长725km，河道平均坡降1.39m‰，总落差1007m。流域面积37600km2，呈南北向狭长形。MD江流域两岸支流分布均匀，水网的形状呈树枝状，多数支流短而湍急。5.2.1.2气象MD江流域属于大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。坝址处无气象观测资料，故借用了附近观测站的资料。根据历年资料统计，最高气温37.5℃，最低气温-45.2℃，多年平均气温3.03℃。风速在3~5月较大，冬季多西风，夏季多西南风和东南风。7~9月多年平均最大风速13m/s，最大风速20m/s。最大冻土深度1.89m，最大冰厚1.28m。多年平均降雨量528mm，其中71.8%集中在6~9月。5.2.1.3水文坝址处无实测水文资料，但其下游32km处有一水文站，自1954年7月开始观测，有24年实测资料。该水文站处集水面积30600km2，比坝趾处的集水面积多400km2，且区间没有大的支流汇入。故本电站可直接应用其实测资料进行水文分析。本流域洪水主要发生在7、8月份，一次洪水一般由三天降雨产生。洪水多为单峰型，有的年份为双峰型。一次洪水历时6~19d，其中涨水历时1~7d，一次洪水过程中洪量主要集中在7d。经分析比较，本电站的洪水采用1964年典型，推算得出各种频率的洪水过程线，见表5-1。本电站的下游已修筑堤防，能防1964年洪水(1964年洪峰QM=7920m3/s)，所以本电站放流以不超过8000m3为宜。表5-11964年型入库设计洪水过程线单位：m3/s时间典型流量可能最大洪水P(%)0.010.1125208.20.5208053008.20.1122005600455037408.20.17364092707520618046904180350022908.20.2354601390012600950064405510433024708.21.570001780016100122008260707055503170——618.21.11839021400196001480096508100615032808.21.178450307002610018900119009950735036108.21.23769019600180001350088407420563030008.22.5719018300168001260082606930527028108.22.11651016600150001130076806580516029508.22.17630016000145001100074206350500028508.22.2356101430012900977066305670445025408.23.551501310011800895060705200408023308.23.1147101200010800820055604750373023108.23.1743801120010100762051704420347019808.23.234200107008680713054104820404026508.24.54000102008280680051604600385025208.24.11387098608010658049904450373024408.24.17358091207400608046104110344022508.24.23347088407180590044703990334021908.25.5334085006910568043103840322021008.25.11301076706220512038803460290019008.25.17289073705980491037203320278018208.25.23267068105530454034503070257016908.26.5259068005360440033402980249016308.26.11252064205230430032602900243015908.26.17253064505230430032602910244016008.26.23247062905110420031802840238015608.27.5242061605010412031202780233015308.27.11233059304830397030102680225014705.2.1.4泥沙电站所在河流为少沙河流，泥沙资料较少，故将牡丹江站作为本水库的入库站。从牡丹江市站泥沙资料可知，泥沙分配与洪水一致，集中在汛期。经计算，本水库多年平均悬移质入库输沙量为75.5万t，本流域无推移质测验资料，经分析比较，确定本水库推移质输沙量占悬移质输沙量的10%，排沙比为7%，悬移质和推移质的干容重为1.1t/m3本水库的地形特征为河谷型水库，淤积状态主要考虑带状淤积。5.2.1.5工程地址(1)水库区工程地质水库周边山体边坡坡度，一般为30°~50°，相对比高100m~200m，部分地段有些陡壁。水库周边山体岩石主要为花岗岩，岩石较坚硬完整，渗透性弱，风化浅。覆盖不厚，植被良好。故水库蓄水后，库区无永久性渗漏问题，也不会产生大体积塌方与滑坡，固体径流——62来源少。本地区地震基本烈度为6度。(2)枢纽区工程地质坝址区河流迂回曲折，坝址上游木兰集附近河流近东西向，自西向东流，至距坝轴线上游0.5km处转为北西向，至坝址下游又转为近南北向流出坝址。坝址呈不对称U型河谷，右岸为凹岸，因受河流冲蚀，山势陡峻，山体雄厚，附近虽有一垭口，但地势较高。岭顶最低点高程为247.5m。左岸为河流堆积的凸岸，有一、二级阶地，相对高度分别为5m~10m及10m~28m，宽度分别为50m及300m，坝头为一条形山脊，岸坡坡度北侧15°~25°，南侧20°~45°，山体中部被F1大断层带横切，形成一低矮的垭口，垭口最低点高程为194.6m，二坝设于此处。坝址基岩为下元古界混合花岗岩，后期穿插有中、酸性岩脉。第四系冲洪积层，分布于河谷两岸漫滩及阶地上，河谷砂砾石厚0.5m~3m；一、二级阶地覆盖层厚6~17m，上部为粘性土，下部为砂砾石层，一、二级阶地粘性土分别后1~2m及5~16m，二级阶地砂砾石层厚2.5m~8.5m。坝区地质构造以断裂为主，主要构造方向近南北向，分述如下：(i)南北向断层，如F1、F6、F7、F8及F2、F5等，均在左岸垭口通过。F1断层带宽30m~60m，倾向SE、倾角60°~75°，由数条小断层组成，每条小断层宽0.2~1.2m，由破碎岩块及断层泥组成，各条小层间的岩体未见构造异变，但表部岩石强烈风化成砂状。(ii)北东向断层，一般走向NE25°~35°，倾向东南，其中F11、F30倾角大于80°，宽度小于1m。F9倾角为5°~20°，破碎带宽0.1~0.8m，夹灰白色断层泥和碎屑。(iii)北西向断层，走向NW325°~335°，倾向SW或SE，倾角65°~85°，一般宽0.25m~0.4m。坝区岩脉走向NW300°~350°，倾角一般大于70°，宽度较大，从0.5m到数10m。与混合花岗岩接触部位破碎，完整性较差。坝区混合花岗岩裂隙较发育，延伸较长，有的达30~80m，平行间距0.5~1m。表部张开有泥质充填，地表20m以下多闭合。位于弱风化带以下的缓倾角节理，基本趋于闭合，有的有钙质薄膜，未见泥质充填。坝区混合花岗岩为粗粒结构，受本身结构和矿物成份的影响，较易风化。各部位的风化深度差异很大，一般由右岸向左岸风化深度逐渐加大，如河床深度5m~20m，而左坝肩风化深度为25m~50m，二坝处风化深度达52m~65m。混合花岗岩与混凝土的抗剪断试验，求得强风化岩与混凝土的摩擦系数为0.85，凝聚——63力为1~3.2kg/cm2；弱风化岩相应为0.7及1.8~3.6kg/cm2。坝区基岩裂隙潜水，含水层性能受构造和岩石裂隙发育程度及充填物的控制。单位吸水率随深度增加而减小。全风化岩渗透系数为5~18m/d，强风化岩及弱风化岩的吸水率分别为0.36~0.11L/min及0.01L/min。(3)坝区主要工程地质评价(i)坝址第四纪覆盖层、河床部份较薄，一般0.5~5m，均予挖除。一、二级阶地部位较厚，总厚6~17m，上部为粘性土，厚2~10m，下部为砂及砂砾石。粘性土为中等压缩性土，力学强度较高，未发现有淤泥和粉砂夹层，此部位若建土坝，除心墙部位外，可不必挖除，仅清除耕植土即可。(ii)混凝土坝段内坝基的断层，因规模不大，倾角较陡，可用混凝土塞作工程处理。(iii)混凝土坝拟建基于弱风化岩中下部，堆石坝心墙可建于强风化岩。(iv)二坝坝基受F1大断层影响，风化较深，但下挖5~7m即为块状风化岩，此种岩石在作管涌试验时，水力坡降达到30，未见异常情况，故心墙可建基于此岩石上。(4)建筑材料建筑材料分为砂石料和土料，其料场情况为：(i)砂砾石料砂砾石料主要有两个料场：料场1：位于坝下游3.2~5km，无效储量194万m3，有效储量325万m3。料场2：位于坝下0.5~1.8km，无效储量202.6万m3，有效储量486万m3。上述砂砾料质量较好，除砂含泥量超过标准外，其余指标均符合要求。(ii)土料位于坝上游右岸0.5~2km范围内，有三个料场，储量计206万m3，粘性含量19%~35%，天然含水量约高出最优含水量2%~3%。5.2.2水利、动能5.2.2.1地区经济概况本电站供电涉及的地区内，是当地的工业、煤炭、商品粮基地和木材产区。为使水库挡水后，在正常高蓄水位下，水库末端淹没损失最小，且充分利用本河段的水能资源，故正常高蓄水位定为218m。5.2.2.2电力系统概况及负荷资料本地区电力负荷非常紧张，电网严重缺电，影响了国民经济的发展。为此除设想在本——64地区建设一些大火电厂外，还须建设相当容量的水电站在系统内担任峰荷，故急需LH水电站投入运行。本电站的设计保证率为90%。本地区电力网近期各月最大负荷见表5-2。表5-2本地区电力网近期各月最大负荷月份一二