水利水电工程毕业设计

大学生毕业设计觉木沟水电站取水枢纽设计目录第一章首部枢纽设计第二章冲砂闸设计第三章进水闸、引水渠道设计第四章压力前池设计第五章压力钢管设计第六章厂房尺寸拟定第一章首部枢纽设计第一节挡水坝枢纽布置第二节溢流坝段设计第三节非溢流坝段设计第一节挡水坝枢纽布置1.1枢纽等级的确定根据SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，按照装机容量大小确定本枢纽的等别。由于此枢纽的装机容量为1400kw，故确定本枢纽的等别为小（2）型工程，由《水工建筑物》查得，该水利枢纽其主要建筑物为5级，次要及临时建筑物也为5级。1.2溢流坝堰上水头确定由资料可得校核洪水流量为Q校＝150m2/s，此洪水流量作为溢流能力计算依据。假设每孔尺寸宽约7m，共需3孔，中墩和边墩厚取1m。横缝设在每个溢流孔中间。由资料可知，溢流坝长度为25m，故单宽流量q单宽=7.143m2/s。溢流净宽B=21m。又由堰流公式：即可求得设计水头H0设=1.8m和校核水头H0校=2.3m2302HgmBQ设1.3非溢流坝坝底高程及溢流堰堰顶高程确定由地形图资料可知，非溢流坝坝顶高程为3050m。坝底高程=坝顶高程－设计/校核洪水位－安全超高－溢流坝坝高，选用其中较小者。初步拟定溢流坝坝高为5m。安全超高坝底高程堰顶高程设计、校核水位非溢流坝坝高mhhhhcz)8.1(9.1)3.0(4.03.02.1%1mhhH)3.3041(9.30400.5--3050设底mH9.30455底堰mH）（）（堰2.30487.30473.28.1mHH1.9-3050底坝1.4坝轴线选择及坝型选择坝轴线选择原因：就地形而言，坝址一般以选在狭窄河谷处，节省工程量；便于取水、排沙、泄洪；就河势来说，坝址要选在河流顺直段，靠近坝址上、下游河流如有急湾最不利，应予避免；坝型选择原因：从基本资料所给的坝址地址可发现河谷两岸节理、裂隙发育，故不宜选择拱坝；泄水方式采用的是溢流坝坝顶泄水，故不宜采用土石坝；重力坝由于结构简单，安全可靠，对地形、地质条件适应性强，枢纽泄洪问题容易解决，便于施工导流，故选择重力坝。第二节溢流坝段设计2.1溢流坝剖面拟定（1）坝顶采用三圆弧段WES剖面，见下图：YXsn－1kHYnx=b3b2b1OR1R2R3R1=0.5HdR2=0.2HdR3=0.04Hdb1=0.175Hdb2=0.276Hdb3=0.2818Hd（2）中间直线段采用0.7的坡降；（3）反弧段：半径取，而，经试算有：R=35m.hR10hEgqh022.2消能设计（1）消能形式：由于该水利枢纽的等别为小（2），工程所在地地基岩性较差，抗冲能力若，且水头不高。而底流消能是在坝址下游设消力池，消力坎等，促使水流在限定范围内产生水跃，通过水流内部的旋涡、摩擦、掺气和撞击消耗能量。底流消能具有流态稳定，消能效果好，对地质条件和尾水变幅适应性强及水流雾化等优点。底流消能适应于中低坝或基岩较软弱的河道，故决定选用底流消能。（2）消能计算初拟消力池底板高程3040.8m。根据下式计算共轭水深：跃前水深跃后水深消力池池深消力池池长海曼长度计算有：消力池池深0.97m；消力池长度为L=15.96m；海漫长度Lp=25.0m。22202cchgaqhE181232cccghaqhh下hhdc)(6cchhLLLp)40.2~63.1(第三节非溢流坝设计3.1剖面设计上游坝坡宜采用1:0.2~1:0，取m1＝0；下游坝坡宜采用1:0.8~1:0.6，取m2＝0.7；坝底宽度约为坝高的0.7～0.9倍，在这里我们取7.3m。坝顶宽拟定为3m。1:0.7PPuw1w2PaU1U2B1B2B3H2H3H13.2荷载计算(1)坝体自重：(2)静水压力：(3)扬压力：见下图，可知(4)淤沙压力、地震压力、波浪压力，由于缺少具体资料，故假设为0。CVW221HPw7.329.17.1U1U2HBBHUUUww212213.3稳定分析抗滑稳定计算时以一个坝段或去单宽作为计算单元。计算公式选择抗剪公式：求出的K与表中的安全系数作比。设计、校核水位下的K值均大于表中安全系数，故满足要求。PUWfK/荷载组合荷载组合123基本组合1.101.051.05特殊组合（1）、校核洪水情况1.051.001.00（2）、地震情况1.001.001.00坝基面抗滑稳定安全系数K3.4应力分析由《水工建筑物》中的应力分析公式可分别求出上下游坝基面的应力，然后与坝基岩体容许应力112Mpa作比。求出的应力大小见下表：由此可知坝体在所有计算工况下的稳定、应力均满足规范要求。计算情况坝堹处坝趾处基本组合（设计洪水位）59.980059.980100.970.44849.314100.90特殊组合（校核洪水位）48.670048.670106.84574.7952.35106.8450yuuxuu1u2ydxdd1d2d第二章冲砂闸设计由所给地质资料可知，河床两岸表层分布为砂壤土，为防止泥沙在进水闸进水口处淤积，减少泥沙被进水闸引水时携带入渠，故需要在进水口的相邻位置设置冲砂闸。为使冲砂闸有较好的冲砂效果，冲砂闸设在来水正对方向。根据设计基本资料及泄水建筑物宣泄洪水要求，初拟冲砂闸底板高程为3040.9m，布置单孔冲砂闸，闸孔为1.50*2.00（宽*高），采用平面钢闸门，闸孔形式采用宽顶孔口形式。2.1冲砂闸泄流能力计算冲砂闸泄流能力根据《水力学》中宽顶堰型闸孔自由出流的计算公式：gHBeQ2力力臂力矩1304.853.0003914.55475.124.0001900.48163.6251.133185.387523.60.850445.06363.8253.8001382.5351940.44.8509410.94116.464.000-465.85=16773.102XY1W2W3W4W5WMmKN2.2冲砂闸下游消能计算所给资料中因无消能防冲建筑物洪水设计重现期的流量资料，故冲砂闸下游消能按设计流量进行计算。根据地形图，冲砂闸下游河床高程为3041.5m，初拟消力池底板高程为3040.5m。因无坝址处水位流量关系曲线，故假设在设计洪水时单孔冲砂闸下泄流量为40m3/s，下游水深为0.5m，则根据下式计算共轭水深：跃前水深跃后水深消力池池深smq33.1325.1/4022202cchgaqhE181232cccghaqhh下hhdc消力池池长海曼长度计算有：消力池池深1.15m；消力池长度为L=19.38m；海漫长度Lp=35.0m。2.3冲砂闸闸顶高程计算由《水闸设计规范》查的，闸顶高程为正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位加相应安全超高中的最大值。由于该水闸为5级建筑物，故安全超高在挡水时取0.3m，泄水时取0.4m，由此计算，闸顶高程确定为。)(6cchhLLLp)40.2~63.1(mH5.30483.0校核闸顶第三章进水闸、引水渠道设计3.1进水闸尺寸拟定选择闸址，应避免在河道急流或靠近急弯处。计划的闸孔轴线应能使水流顺畅，避免因水流改变方向以致发生一侧冲刷，而另一侧又有淤积现象。由于冲砂闸底板高程为3040.9m，故初拟定进水闸底板高程为3041.5m，比冲砂闸底板高0.6m。闸孔宽度可由公式计算求得：，取1.5m。闸孔高度可由公式计算求得：，取gZBhQ2下mB466.1gHBeQs2mH0.49.30419.3045me52.0me0.13.2进水闸下游消能计算根据下式计算共轭水深：跃前水深跃后水深消力池池深消力池池长计算有：消力池池深1.10m；消力池长度为L=15.62m22202cchgaqhE181232cccghaqhh下hhdc)(6cchhL3.3引水渠道假定（1）结合本工程的地形、地质，施工、运行及枢纽总体布置等条件，引水渠沿半山建筑；从工程量及安全运行等方面考虑，选用非自动调节渠道。（2）由于八一镇附近山谷冬季较冷，根据地质资料建议，渠道纵坡选定为1/750，以防止在冬季最冷期零下20℃渠道冻结。（3）结合本工程的地形、地质条件，以及参考资料，本引水渠道采用明渠布置形式。（4）由于本设计的渠道布置形式为非自动调节渠道，所以需要设置工作闸门和检修闸门。（5）根据SL/T205-97《水电站引水渠道及前池设计规范》，由于本电站水工建筑物级别5级，故渠道的设计防洪标准为10年，校核洪水标准为30年。3.4引水渠道横断面设计由试算法求出渠道正常水位：则渠道横断面尺寸为：底宽，水深，安全超高查小水电站上册可知当时，。渠道横断面图见后附图。3.5校核渠道流速正常水深为1.7m对应过水面积为2.55m2，则渠道内流速。由渠道水深h=1.7，查《小型水电站》上册可知，本设计中渠道的最大不冲流速，可知，不於流速，，即计算流速在允许范围内，满足不冲不於的要求。mh7.1mb50.1mh70.1smQ/00.4mh40.0smv/89.121smv/57.12smv/72.02212vvv3.6渠底高程及断面其他尺寸渠道末端正常高程=渠道进口底高程-渠道纵坡×渠道长渠堤顶宽应考虑管理维修方便，可以行人和通过手推车，设计可参考表10-4取1m作为马道。渠道上方边坡较陡、考虑降水量大时对渠道的破坏，在马到靠山坡的一边，挖截水沟，横截面为30cm*30cm的矩形。3.7渠道伸缩缝渠道横缝的作用是减少和防止基础不均匀沉降和混凝土伸缩带来的影响，其间距为10~20，寒冷地区宜取小值，在本次设计中，间距取10.00m，缝内防渗采用橡胶型止水，填充物采用沥青木板。m81.304000.8907501-00.3042-iLZZ渠进底渠末底第四章压力前池4.1前池布置说明根据本工程的地形、地质条件，前池采用正面进水，侧面溢流的布置形式，其布置见平面总布置图。由公式:则：（4）进水室正常水位由公式：则进水室正常水位为。0zHz前正最高mz01.3043最高局前正进正h-zzm01.30424.2前池控制水位（1）前室正常水位前室正常水位近似的认为等于渠道末端正常水位(2)前室内最低水位由公式：计算得：由公式：故：初步拟定前室内最低水位3041.02m。（3）前室内最高水位m51.3042h渠水深渠末底渠末正Zzgh22202.1h管顶最低z4.3前池各部分尺寸4.3.1进水室（1）宽度~则：。（2）长度小型水电站常取2~5m，本次设计中进水室长度取为3m。4.3.2前室（1）宽度由公式：本设计前室净宽取10.00m。（2）长度由公式：本设计前室长度取为26.00m。）（进进1nnbBDb）（进1.81.5mB60.4进进前BB3~100.30~00.25)3~5.2(L4.3.3压力管管顶高程由公式：取为3040.00m。4.3.4进水室底板高程可由公式：。4.3.5前室末端底板高程4.3.6前池顶高程3039.79mh-最低管顶Z3039.00mD/COS-管顶进底Zm00.303800.1-进底前底m51.304350.0最高前顶Z4.4构造设计4.4.1边墙进水室外边墙高度取2.00m。前室外边墙高度取3.00m.4.4.2压力墙（1）压力墙的构造压力墙采用水泥砂浆砌石筑成，并在临水一侧用水泥砂浆抹面。（2）压力墙抗滑稳定性计算①、垂直方向力为压力墙自重标准值：w=579.04KN设计值：w=579.04KNm90.1-进底池顶m91.2-前底池顶②、水平方向为静水压力标准值：p=47.07KN设计值：p=47