TH水电站设计说明书

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1、“TH”水电站工程设计 1 目录 1 1 综合说明综合说明 . 5 5 1.1 绪言 . 5 1.2 水文 . 5 1.3 地质 . 5 1.4 任务和规模 . 6 1.5 工程布置及主要建筑物 . 6 1.6 水力机械、电工、金属结构及采暖通风 . 6 1.7 消防措施 . 6 1.8 施工 . 7 1.9 环境保护 . 7 1.10 水利水电枢纽工程特性表 . 7 2 2 水文气象水文气象 . 1212 2.1 流域概况 . 12 2.2 气象 . 12 2.3 水文基本资料 . 12 2.4 径流 . 12 2.5 洪水 . 16 2.6 泥沙资料 . 16 2.7 下游断面水力要素计算

2、 . 17 2.8 冰情 . 18 3 3 工程地质工程地质 . 1818 3.1 概述 . 18 3.2 水库区工程地质条件 . 20 3.3 建筑物区的工程地质条件 . 20 3.4 天然建筑材料和施工水源 . 23 4 4 工程任务与规模工程任务与规模 . 2424 4.1 地区社会经济概况 . 24 4.2 综合利用要求 . 25 5 5 工程布置及建筑物工程布置及建筑物 . 2525 “TH”水电站工程设计 2 5.1 设计依据 . 25 5.2 挡水建筑物 . 26 5.3 泄水建筑物 . 26 5.4 引水建筑物 . 26 5.5 发电厂房及开关站 . 27 6 6 水力机械、电

3、工水力机械、电工 金属结构及采暖通风金属结构及采暖通风 . 2727 6.1 水力机械 . 27 6.2 附属机械设备 . 28 6.3 采暖通风 . 29 6.4 设备规格及数量汇总表 . 29 7 7 消防消防 . 2929 7.1 消防设计依据 . 29 7.2 消防设计原则 . 30 7.3 消防设计内容 . 30 7.4 消防设备表 . 30 8 8 施工施工 . 3131 8.1 施工条件 . 31 8.2 自然条件 . 31 8.3 施工导流、截流 . 32 8.4 导流建筑物设计 . 33 8.5 主体工程施工 . 33 9 9 工程环境保护设计工程环境保护设计 . 3434

4、9.1 环境保护影响 . 34 9.2 工程施工时对环境保护方案 . 35 致致 谢谢 . 3737 参考文献参考文献 . 3838 附件一附件一 工程各个建筑物附图工程各个建筑物附图 . 3939 附件二附件二 工程计算书工程计算书 . 4040 1 1 水文、水能计算水文、水能计算 . 4040 1.1 径流调节计算 . 40 “TH”水电站工程设计 3 1.2 下游断面水力要素计算 . 47 1.3 水库特征水位选择 . 48 1.4 水轮机额定水头和机型选择 . 50 1.5 泥沙入库计算 . 50 2 2 坝体计算坝体计算 . 5151 2.1 主坝（混凝土重力坝计算） . 51 2

5、.2 溢流坝段设计 . 51 3 3 导流洞、泻洪洞、发电洞计算导流洞、泻洪洞、发电洞计算 . 5353 3.1 第一期导流: . 53 3.2 第二期导流 . 53 3.3 导流、泄洪洞计算 . 54 3.4 发电洞计算 . 55 3.5 泻洪冲沙洞计算 . 57 4 4 确定水电站主要特征水头确定水电站主要特征水头 . 5858 5 5 水轮机主要参数计算水轮机主要参数计算 . 5858 5.1 转轮直径计算 . 58 5.2 效率修正值的计算 . 59 5.3 水轮机吸出高 Hs 计算 . 61 6 6 附属设备选择附属设备选择 . 6161 6.1 调速器及油压装置的选择 . 61 6

6、.2 主配压阀直径选择 . 62 6.3 油压装置的选择 . 63 7 7 蜗壳尺寸计算蜗壳尺寸计算 . 6464 7.1 蜗壳断面形式 . 64 7.2 蜗壳进口阀门的选择 . 66 8 8 尾水管计算尾水管计算 . 6666 9 9 发电机的形式选择发电机的形式选择 . 6868 10 10 起重设备的选择起重设备的选择 . 6969 10.1 吊车形式的选择 . 69 10.2 主要工作参数的选择 . 69 “TH”水电站工程设计 4 11 11 主厂房主要尺寸的确定主厂房主要尺寸的确定 . 7070 11.1 主厂房的总长度 . 70 11.2 主厂房的总宽度 . 72 11.3 厂房

7、各层高程的确定 . 73 12 12 吊车梁设计吊车梁设计 . 7575 12.1 吊车梁的设计原理以及混凝土标号，钢筋型号选取。 . 75 12.2 荷载及其组合计算 . 75 12.3 横向水平制动力计算 . 76 12.4 吊车梁弯矩计算 . 76 12.5 吊车梁剪力设计值计算 . 78 12.6 吊车梁承受扭矩计算 . 78 12.7 吊车梁正截面强度及斜截面抗剪扭强度计算 . 78 12.8 正截面强度计算 . 79 12.9 斜截面强度计算 . 80 12.10 抗扭钢筋计算 . 81 12.11 附加抗扭钢筋计算 . 82 “TH”水电站工程设计 5 1 综合说明 1.1 绪言

8、 “TH” 水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处,西距伊宁市 51km,附近有公路通往新源、尼勒克、伊宁市,交通较为方便。坝址以上控制流域面积 86502km,域内雨量较多,草木茂盛,是天山西部林木主要产区之一。 该电站拟装机容量为 50MW左右,年发电量近期为 2.46810 KW h远景为 3.42810 KW h,保证出力 13.3MW,工作出力 42.3MW。 电站拟设 4 回路 110KV出线,两回送往伊宁市中心变电所,两回和上游梯级电站联络,近期担任系统调峰,工程等级属三级。主体建筑物均按三级建筑物设计。 伊宁县系城乡电网改造的重点县，根据伊宁县“十五”

9、水电农村电气化规划的要求，近期全县用电量将达到 2.46 亿 kwh，同时伊宁县靠近伊宁市，整个伊犁地区工农业等发展快，规模较大，地域辽阔，电力缺口较大，为缓解缺电局面，因此在伊宁兴建一座装机容量较大的电站是很有必要的。 同时伊宁县目前小水电丰水低谷期电量富余，但丰水高峰期和枯水期供电不足，因此，兴建“TH”电站是非常必要的。 1.2 水文 “TH” 水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处，坝址以上控制流域面积 86502km,域内雨量较多,草木茂盛,是天山西部林木主要产区之一。根据近三十年的水文资料记载，多年平均月流量 1203/ms,多年平均径流量38.61083

10、m，实测最大洪峰流量 830 3/ms。 1.3 地质 本区位于阿吾勒力山西缘的中高山地区阿吾勒力山为一圆形山体,山峰排列零乱与天上主脉相协调主峰位于温泉以南约 7Km,海拔 2046m,而哈什河大桥水面高程约 810m,相对高差 1100 多米山顶多呈浑圆状,冲沟受构造控制多为东西向,西北及北东向,沟深底窄呈 V 形 哈什河在阿吾勒力山玛札尔峡谷中,河床宽30m40m,河谷宽100-200m,呈V字形,河流从坡约为 4%,河流出玛札尔峡谷即为伊犁盘地,为堆积平坦地势,河床渐为第四系物质,河流从坡变缓 阿吾勒力山北侧为第三系及第四系组成的丘陵地带,南侧为巩乃撕河谷,与哈什河河沿谷间的最薄山体约

11、 17-18Km. “TH”水电站工程设计 6 1.4 任务和规模 该电站拟装机容量为 50MW左右,年发电量近期为 2.46810 KW h远景为 3.42810 KW h,保证出力 13.3MW,工作出力 42.3MW。 电站拟设 4 回路 110KV出线,两回送往伊宁市中心变电所,两回和上游梯级电站联络,近期担任系统调峰, “TH”电站的建立可以有效缓解伊犁地区的用电要求。 1.5 工程布置及主要建筑物 坝段位于玛札尔峡谷出口上游约 11.5Km 范围内,河流以北东5流径坝质后拐向西而出峡谷坝段河床宽 1516m，河流两岸坡角4050，基本对称，坝体座落在东图津河组第二大层第二小层角砾凝

12、灰岩及其所夹绣镜体凝灰质砂岩上，岩性较均一。由于采用拱坝设计，工程量小，占地少，稳定性好。 挡水建筑物为一座混凝土重力坝和一座粘土心墙的副坝。 导流洞兼作泄水、冲沙洞，故要与引水发电洞的进口布置要相近，使发电洞的进口保证“门前清” 。 发电洞的进水口及导流泄洪冲砂洞的进水口均采用岸塔式布置，设有两道闸门，一为工作闸门，一为检修闸门，工作闸门后设有通气孔。 发电站厂房设在发电洞的末端下游侧的岸边。其主要尺寸为： 主厂房长 62.64m（装配厂长 14.37m） 宽 17.9m。 副厂房厂长 62.64m 宽 10m。 1.6 水力机械、电工、金属结构及采暖通风 水轮机采用初选的 HL240-LJ

13、-225，单机额定出力 Nr12.5MW。单机额定流量38.4m3/s。 特征水头如下： maxH=42.7m minH=35.2m dH=37.6m 安装场位于主厂房左侧，有公路直接与之相接。发电机层与安装场同高程，主要布置发电机、调速器及机旁盘。发电机下面为水轮机层，除布置水轮机外，还布置滤水器及管路等。上游侧蝶阀坑布置有四台直径为 2.8的饼型立轴蝶阀。 安装场下面为油泵室。其高程与水轮机层地面平齐。 主厂房上游侧为电气副厂房，共分两层。上层为电器副厂房，下层是母线廊道。 水电站的通风是自然通风，采光为通过落地窗采光。 1.7 消防措施 “TH”水电站工程设计 7 以预防为主，消防结合，

14、严格执行规范及有关政策；建筑结构材料、装饰材料采用非燃烧材料；建筑布置、交通道路组织、厂内交通满足防火要求；生产设备和备件采用符合国家行业规范防火要求的合格产品； 所有消防及报警设备必须采用有公安消防部门生产许可证的合格产品，并按规程要求进行安装和检测；利用水利水电工程水源充足的特点，充分发挥消防优势。 主厂房大门与公路相连接，在进厂大门外设有消防车回车场，主变压器和升压站均有消防车道直接到达。 主、副厂房内消防分区、消防通道、消防疏散标志及防火门窗等的设计等均符合有关规范要求。 枢纽建筑室内外均设有消防给水系统，在主变压器下设有事故集油池。主变压器与近区变压器留有防火间距，电站设有火灾自动报

15、警系统和消防联动系统，系统在功能上相互独立， 采用二总线制， 同时， 火灾自动报警系统与全厂计算机监控系统相连。 1.8 施工 “TH” 水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处,西距伊宁市 51km,附近有公路通往新源、尼勒克、伊宁市,交通较为方便。 工程布置特点和施工场地条件： 本工程枢纽建筑物主要包括大坝、 发电引水隧洞、导流、泄洪、冲沙洞和电站厂房等四部分.水库正常蓄水位 857.9m,总库容为 1400 万m3。 大坝为混凝土重力坝,坝轴线长度 172m,坝顶高程 84.75m,最大坝高 48.00m, 在溢流堰中部设 3 个支墩，溢流堰堰顶高程为 857.9

16、0 米，有压引水隧洞长 270m，主洞断面为圆型，洞径 6m，导流、泄洪、冲沙洞断面为城门型 8.8410.6m(宽高)。 1.9 环境保护 “TH”电站工程的兴建其有利影响是明显的、主要的。其中有利影响均发生在工程实施后， 影响较深远。 另外， 工程实施也将不可避免对区域的自然环境、 生态环境、社会环境将产生一定的不利影响，这种不利影响大部分发生在工程实施过程中，影响相对较轻。 1.10 水利水电枢纽工程特性表 “TH”水电站工程设计 8 “TH”水电站工程特性表 一.水文 序号及名称 单位 数量 备注 1.流域面积 坝址以上 2km 8650 2.利用的水文系列年限 年 29 197220

17、00 3.多年平均年径流量 3m 38.16108 4.代表性流量 多年平均月流量 3/ms 120 实测最大洪峰流量 3/ms 830 正常运用（设计）洪水标准 P % 2 非常运用（校核）洪水标准 P % 0.2 施工导流标准 P % 2 一期导流流量 3/ms 377 二期导流流量 3/ms 690 截流流量 3/ms 134 5.洪量 设计最大洪量 3m万 405 校核最大洪量 3m万 500 6.泥沙 序号及名称 单位 数量 备注 年平均悬移质输沙量 万 t 165 年平均含沙量 3Kg/m 0.404 最大日平均输沙率 3Kg/m 3150 1998 年 8 月 10 日 年平均推

18、移质输沙量 万 t 33 二 水库 1.库水位 校核洪水位 m 863.05 设计洪水位 m 861.85 正常蓄水位 m 857.90 .90 “TH”水电站工程设计 9 “TH”水电站工程特性表 序号及名称 单位 数量 备注 死水位 m 852.50 淤积高程 m 851.44 2.正常蓄水位时水库面积 2km 1.1 3.水库容积 总库容（校核洪水位以下库容） 3m万 1800 正常蓄水位以下库容 3m万 1700 调节库容（正常水位至死水位） 3m万 600 死库容 3m万 1100 4.调节特性 日调节 三 下泄流量及相应下游水位 设计洪水位时最大泄量 3/ms 1066 相应下游水

19、位 m 820.15 校核洪水位时最大泄量 3/ms 1492 相应下游水位 m 821.00 枯水期调节流量（P=95%） 3/ms 30.7 四 工程效益指标 1.发电效益 装机容量 MW 50 保证出力（P=95%） MW 13.3 多年平均发电量 亿 kw.h 2.46 年利用小时数 h 8320 五 主要建筑物及设备 1.挡水建筑物（坝）型式 混凝土重力坝 地基特性 凝灰质沉积岩 地震基本烈度（设防烈度） 7 顶部高程（坝） m 864.75 最大坝高 m 47.75 顶部长度（坝） m 172 “TH”水电站工程设计 10 “TH”水电站工程特性表 序号及名称 单位 数量 备注 2

20、.泄水建筑物 泄水洞形式 城门洞形 地基特性 凝灰质沉积岩 洞顶高程 m 845.50 泄洪洞尺寸及孔数 数 闸孔尺寸及孔数 m 8.849（宽高） 单宽流量 msm./3 145 消能方式 挑流 闸门型式、尺寸、数量 m 1142 扇 平板钢闸门 启闭机型式、数量 个 1 梁式 设计泄洪流量 3/ms 1177 校核泄洪流量 3/ms 1187 3.引水建筑物 设计引用流量 3/ms 154.79 进水口型式 岸塔式 地基特性 凝灰质沉积岩 底槛高程 m 838.50 闸门型式尺寸及数量 m 63.42 孔 平板钢闸门 启闭机型式、数量 个 2 卷扬式 拦污栅尺寸及数量 m 8.53.42

21、个 引水道型式 圆形 地基特性 凝灰质沉积岩 长度 m 270 断面尺寸 m 6.56.5 开挖断面 衬砌型式 钢衬混凝土 设计水头 m 24.3 内径 m 6 4.厂房 型式 岸边式地上厂房 “TH”水电站工程设计 11 “TH”水电站工程特性表 序号及名称 单位 数量 备注 地基特性 凝灰质沉积岩 主厂房尺寸（长宽高） m 62.6427.932.18 水轮机安装高程 m 817.18 5.开关站、变电站 型式 露天式 地基特性 凝灰质沉积岩 面积 4002m 6.主要机电设备 水轮机台数 台 4 型号 HL240-LJ-225 额定出力 MW 12.5 额定转速 r/min 187.5

22、吸出高度 m 0.77 最大工作水头 m 42.7 最小工作水头 m 35.2 额定水头 m 37.6 额定流量 3/ms 38.4 发电机台数 台 4 型号 SF12-32/550 额定容量 Mw 1.5 额定电压 Kv 10.5 进水阀尺寸 m 2.8 起重机规格 100t/20t Lk=16 7.输电线 电压 Kv 110 回路线 回路 4 输电目的地 伊犁 输电距离 Km 51 “TH”水电站工程设计 12 2 水文气象 2.1 流域概况 “TH” 水电站位于伊犁哈萨克自治州伊宁县境内,伊犁哈什河玛札尔峡谷出口处, 坝址以上控制流域面积 86502km,域内雨量较多,草木茂盛,是天山西

23、部林木主要产区之一。根据近三十年的水文资料记载，多年平均月流量 1203/ms,多年平均径流量38.61083m，实测最大洪峰流量 830 3/ms。枢纽工程区域河段呈形,坝址河谷呈V 形,山坡陡峻,岩石多裸露,为中石炭统东图河津组海退时期火山喷发岩。 2.2 气象 “TH”水电站附近有若干气象站，其中距离“TH”水电站最近的是伊犁气象台。根据伊犁气象台多年的气象资料显示如下： 1.资料年限 29 年(1972 2000) 2.多年平均气温 8.4C 3.历年最高气温 37.9C(1995 年 8 月 13 日) 4.历年最底气温-40.4C(1989 年 1 月 29 日) 5.多年平均降雨

24、量 257.2mm 6.最大一日降水 42.6mm(1986 年 2 月 14 日) 7.历年平均蒸发量 1709mm 8.最大冻土深度 62mm(1977 年 2 月 10 日) 9.最大积雪深度 89cm(1989 年 2 月 4 日) 10.历年平均风速 2.2m/s,历年最大风速 40m/s。相应风向 WSW(1985 年 9 月 21日)历年最多风向 SE。 2.3 水文基本资料 距离“TH”水电站最近的水文站是哈什河出山口“TH”水文站。根据近三十年的水文资料记载，多年平均月流量 1203/ms,多年平均径流量 38.61083m，实测最大洪峰流量 830 3/ms。 2.4 径流

25、 根据哈什河出山口“TH”水文站实测水文资料统计,多年月平均流量 120sm /3多年平均径流量 38.163810 m。近 30 年月平均流量统计见表 2-1. “TH”水电站工程设计 13 表 2-1 “TH”水电站月平均流量统计表（sm /3） 年份 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 年均流量 m3/s 径流量（104m3） 1970 年 42.8 40.6 39.9 54.2 227.0 297.0 264.0 239.0 107.0 62.9 47.3 41.5 122 386484 1971 年 35.5 35.3

26、 34.4 83.6 237.0 311.0 392.0 251.0 108.0 63.5 46.4 36.5 136 432046 1972 年 28.8 29.9 43.3 47.4 125.0 312.0 201.0 193.0 92.6 62.9 49.3 37.5 102 322382 1973 年 32.2 32.6 34.5 113.0 160.0 288.0 382.0 305.0 157.0 95.9 63.6 50.7 143 452996 1974 年 41.9 38.6 38.1 137.0 180.0 323.0 397.0 314.0. 192.0 89.3 61.

27、8 49.5 155 491604 1975 年 45.5 43.3 41.0 82.3 225.0 364.0 412.0 226.0 122.0 71.8 54.8 46.9 145 458089 1976 年 45.0 40.8 43.3 79.4 141.0 189.0 207.0 210.0 130.0 77.8 56.7 48.3 106 334712 1977 年 43.4 39.3 38.7 58.0 183.0 192.0 206.0 211.0 109.0 55.1 43.3 39.0 101 321681 1978 年 37.2 34.6 31.9 40.0 119.0

28、286.0 232.0 191.0 84.3 63.8 55.6 43.8 102 321654 1979 年 37.7 38.5 49.9 97.0 196.0 358.0 371.0 283.0 125.0 80.4 61.7 46.0 145 460624 1980 年 41.9 38.4 40.0 54.6 117.0 161.0 233.0 185.0 85.4 61.0 51.5 40.6 92 293101 1981 年 36.2 35.8 45.9 102.0 180.0 448.0 326.0 285.0 140.0 76.0 59.6 51.5 149 470958 198

29、2 年 45.1 45.7 45.9 103.0 210.0 231.0 201.0 180.0 89.0 72.9 51.4 43.9 110 347971 1983 年 37.5 33.5 41.8 78.7 171.0 227.0 236.0 156.0 74.0 56.0 46.9 42.9 100 317202 1984 年 37.2 36.2 57.6 124.0 272.0 475.0 402.0 275.0 129.0 90.2 64.4 48.8 168 530949 “TH”水电站工程设计 14 1985 年 41.2 40.0 45.8 97.9 217.0 259.0

30、359.0 261.0 129.0 73.9 56.1 46.7 136 429949 1986 年 39.7 45.4 45.0 113.0 191.0 271.0 322.0 222.0 103.0 67.7 51.9 43.8 126 399543 1987 年 36.2 35.2 41.1 72.1 189.0 232.0 271.0 216.0 107.0 71.7 58.2 48.3 115 364063 1988 年 52.8 48.2 53.6 106.0 188.0 379.0 449.0 205.0 118.0 69.9 52.2 39.6 147 464836 1989

31、年 29.6 29.6 45.7 103.0 144.0 143.0 214.0 174.0 67.4 51.0 43.3 34.7 90 285231 1990 年 41.7 44.5 40.3 56.8 95.1 259.0 239.0 197.0 104.0 78.5 56.8 49.6 105 332823 1991 年 42.9 41.6 39.5 116.0 230.0 242.0 280.0 167.0 96.7 77.0 56.9 44.7 120 378664 1992 年 45.3 40.0 56.1 110.0 120.0 300.0 194.0 177.0 117.0

32、65.4 50.1 42.8 110 346910 1993 年 39.1 39.6 39.5 61.1 136.0 266.0 278.0 181.0 77.1 57.0 46.4 42.2 105 333362 1994 年 35.7 37.4 34.2 100.0 161.0 302.0 272.0 222.0 99.0 89.4 74.9 60.1 124 392520 1995 年 46.6 42.5 4.5 143.0 347.0 301.0 282.0 211.0 114.0 70.7 55.4 44.7 142 449837 1996 年 39.8 34.8 50.0 83.2

33、 239.0 302.0 373.0 256.0 173.0 94.0 69.0 50.7 147 466283 1997 年 43.6 36.5 41.3 88.9 204.0 189.0 250.0 189.0 92.5 66.4 54.0 41.2 108 342615 1998 年 31.5 30.8 30.1 37.9 105.0 227.0 258.0 198.0 91.2 55.2 46.2 35.1 96 302670 1999 年 25.5 27.7 38.9 63.6 167.0 246.0 237.0 187.0 93.1 59.8 48.3 32.8 102 32394

34、5 2000 年 32.4 32.9 47.9 116.0 162.0 238.0 225.0 195.0 89.4 58.0 46.1 37.4 107 337780 2001 年 32.8 30.1 36.2 73.8 192.0 199.0 228.0 187.0 69.0 51.0 41.5 37.3 98 311343 “TH”水电站工程设计 15 2002 年 31.6 29.6 31.4 71.7 173.0 287.0 374.0 210.0 93.5 69.7 53.8 48.4 123 389576 “TH”水电站工程设计 16 2.5 洪水 根据哈什河“TH”水文站的历年

35、观测资料,水文站 1、3、5、7 日洪量频率计算成果见表 2-2： 表 2-2 哈什河“TH”水文站 1,3,5,7 日洪量频率计算成果表 时数(天) W Cv Cs Cs/Cv P%=0.1 P%=0.2 P%=0.5 P%=1 P%=2 P%=5 P%=10 P%=20 1 44 0.28 0.80 2.86 96 92 85 80 74 67 61 54 3 117 0.28 0.80 2.86 256 243 226 212 198 178 162 143 5 181 0.28 0.85 3.04 289 369 344 324 302 273 243 221 7 240 0.275

36、0.83 3.00 526 500 465 436 405 365 330 294 2.5.1 设计洪水位 “TH”水电站的水库洪水调节能力有限,采用调节库容与防洪库容完全不结合方式。防洪库容校核洪量的 1/22/3取 1/2。 正常运用设计情况下， （50 年一遇）P=501=0.02100%=2% 则设计防洪库容=4105 .1902)(170021405兴利水位3m。 反查设计洪水位为：861.85m 2.5.2 校核洪水位 校核防洪库容可按 500 年一遇计算， （500 年一遇）P=5001=0.002100%=0.2% 则校核防洪库容=4101950)(170021500兴利水位3

37、m。 反查校核洪水位为：863.05m。 拟建水电站下游尾水位-流量关系曲线由电站布置确定。 1.设计洪水位时最大下泄流量 1066sm /3 2.校核洪水位时最大下泄流量 1492sm /3 3.枯水期调节流量(P=95%),下泄 33.8sm /3 2.6 泥沙资料 根据“TH”水文站的泥沙实测资料数据如下： 1.年平均含沙量为 0.404Kg/3m “TH”水电站工程设计 17 2.年平均输沙率 52.2 Kg/3m,年输沙量 165410t(悬移质) 3.最大日平均输沙率 3150 Kg/3m (1999 年 8 月 10 日) 4.48 月输沙量约占全年 94.8% 根据“TH”水文

38、站的泥沙资料进行泥沙入库计算。 泥沙入库计算按公式： Wb=Ws 其中Ws多年平均悬移质年输沙量 t。 Wb多年平均悬移质输沙量 t。 推移质输沙量与悬移质输沙量比值。 （取 0.2） 泥沙容重，1.4-1.93/mt（取 1.93/mt） Wb=1654100.2=33410t 3441036.179 . 11033mWVb沙。 本枢纽工程为三等，设水库使用 50 年则： 34410868501036.17mV淤总。 反查淤积高程为：851.44m。 2.7 下游断面水力要素计算 根据初选的厂房下游河道尾水断面的几何参数绘制渠道断面参数表 2-3。 表 2-3 QH 曲线计算 水位（m） 面

39、积 A（2m） 湿周X（m） 水力半径 R（m） 谢才系数C Q)/(3sm 1.0m 36 41.5 0.87 24.42 51.78 2.0m 80 46 1.74 27.41 182.86 3.0m 128.5 50.5 2.54 29.19 378.45 4.0m 181 55 3.29 30.47 632.68 5.0m 236 59.5 3.97 31.42 934.14 6.0m 293.5 64 4.59 32.19 1279.64 7.0m 253.5 68.5 5.16 32.83 1667.31 “TH”水电站工程设计 18 其中XAR ，611RnC ，iRACQ ，i

40、=4/1000，n=0.04。 根据上表绘出水位流量关系曲线图： 下游河道水位流量关系曲线下游河道水位流量关系曲线y = 1E-09x3 - 4E-06x2 + 0.0073x + 815.7815.00816.00817.00818.00819.00820.00821.00822.00823.000.00500.001000.001500.002000.00流量Q(m流量Q(m3 3/s)/s)水位H（m）水位H（m） 2.8 冰情 根据(19921995)四年的冰情资料统计冰情如下： 1.设计冰流量 10004103m/a 2.年最大流冰量 16704103m/a 3. 最大冰流量为 9.

41、1sm /3 (1986 年 11 月 20 日) 4.平均冰速 1.261.92m/s 3 工程地质 3.1 概述 3.1.1 地貌 本区位于阿吾勒力山西缘的中高山地区阿吾勒力山为一圆形山体,山峰排列零乱与天上主脉相协调主峰位于温泉以南约 7Km,海拔 2046m,而哈什河大桥水面高程约 810m,相对高差 1100 多米山顶多呈浑圆状,冲沟受构造控制多为东西向,西北及北东向,沟深底窄呈 V 形 哈什河在阿吾勒力山玛札尔峡谷中,河床宽30m40m,河谷宽100-200m,呈V字形,河流从坡约为 4%,河流出玛札尔峡谷即为伊犁盘地,为堆积平坦地势,河床渐为第四系物质,河流从坡变缓 阿吾勒力山北

42、侧为第三系及第四系组成的丘陵地带,南侧为巩乃撕河谷,与哈什“TH”水电站工程设计 19 河河沿谷间的最薄山体约 17-18Km. 3.1.2 地层岩性 本区分布的地层为中石灰统东图津河组.上二选统晓山萨依组,第三系红色岩及第四系沉积物等. 中石灰统东图津河组(dC2)组成阿吾勒力山的主体,为一套海退时期的火山喷发岩,火山碎屑及浅海相的沉积岩,可分为三大及即若干小层. 第一大层(dCa2)以熔岩,凝灰岩为主,又 可分为四个小层. 第二大层(dCa2)以凝灰岩为主,上部出现小量凝灰质沉积岩,又可分为五个小层. 第三大层(dCa2)主要为沉积岩,又可分为六个小层. 上二迭统小山萨依组(XP2),分布

43、在哈什河大桥以南的阿吾拉勒山西南山边缘与中石炭统东图津河组断层接触,为一套复埋式的陆相沉积物岩性,以真岩,灰质岩为主,中夹钙质较结的砂岩,砂跞岩,底部夹薄层灰岩. 第二系上新统(2N):下部为红色泥岩,上部为黄色砂岩质泥岩,第四系沉积物主要为冲积砂砾石,黄土状壤土少.侵入岩,多一岩墙方式侵入. 3.1.3 构造 褶皱:本区处于天山东西褶皱带喀什背斜的西南缘.喀什背斜为一椭圆形背斜,轴向东西.岩层走响呈弧性弯曲,均向外倾,倾角一般2030,最陡可达7080,背斜部为中石岩统东图津河组第一大层组成,两翼分布的岩层依次为东图津河第二大层以及上二迭统晓山萨依组组成. 断裂:主要断裂78F位于鞍部北侧.

44、产状走向290310,倾向 NE,倾角7080,向西变缓为50.该断层为三个以上的断层面组成.断层面较光滑,倾向西倾角6070的擦痕.为一先压后扭断层.186F与鞍部低洼处南侧,走向300320倾向 SW,倾角6070,断层带有非常破碎为扭性断层. 226F为鞍部低洼处北侧,走向300320.倾向 NE76,断层泥厚 0.31.4m,为扭性断层.812F位于亚玛渡至哈什河干渠分水闸一线走向 NEN,河流于此发生突变由近东西向专为南南西向,断层为第四系冲积物覆盖,在断层两侧有一层厚约 10m 的跞层,按产状推算错开约 500600m 推测该处为一较大断层,但无现代活动性.813F位于“TH”水电

45、站工程设计 20 阿吾拉勒山南,西南边缘,走向 EW 渐变为 NW,倾向 NE,倾角6071,断层破裂带风化严重.842F分布于导流洞出口下游 150m,走向300,直立状态,扭性水平断距约 40m. 3.1.4 构造稳定性: 本区位于天山东西向复杂褶皱带喀什北斜南翼的西缘,断裂并不发育,除 F 以外断裂均较小,特别是未发现北斜轴部存在对筑坝危害较大的张性断裂,因此对建坝无大的忧虑. 3.2 水库区工程地质条件 水库处于玛札尔峡谷下半段约7.5Km,宽约200m,两岸均匀为10001500m高的山岭,整个库盘均匀为基岩组成,第四系松散沉积物很薄且被基岩封闭,基岩岩性比较坚硬段裂较小,未曾发现横

46、穿河谷及河间地的大型张性段裂,未能构成向邻谷参漏的通道,哈什河与巩乃斯河之间的地块有较高的地下水分水岭,水库没有向巩乃斯河谷参漏的可能性.水库大致位于喀什北斜的轴部附近,岩层倾角小,并且未发现平行于河床的大段裂,岩体稳定性较好.发现较大的崩塌体及滑动体,库岸稳定性较好.水库淹没损失很小. 3.3 建筑物区的工程地质条件 3.3.1 坝区工程地质条件 3.3.1.1 地形、地貌: 坝段位于玛札尔峡谷出口上游约 11.5Km 范围内,河流以北动5流径坝质后拐向西而出峡谷坝段河床宽 1540m 水面高程 820m,水深 56m 水力坡度 4/1000,最大流速 4.36m/s,最小流速 0.66m/

47、s,河床两岸均为岩石组成.坝石岸山顶高程 1085m,左侧圆宝山顶高程 968.6m, 河右岸山破与岩层倾向一致, 河左岸山破与岩层倾向相反,870m高程以下地形基本对称,地形坡度4045,870m以上左岸地形坡度为5060,有时出现小量塌体. 3.3.1.2 地层、岩性: 坝段分布的地层有: (a)东图津河组第二小层,岩性可分为底部凝质砂岩,砂砾岩夹少量砾凝灰岩,胶结程度中等,层面附近岩性比较破碎,有 2030cm 宽的劈理带,层面未见夹泥层,岩层厚度估计在 5060m 以上.中部为角砾凝灰岩与角砾凝灰岩互层. (b)东图津河组第三小层,分布在-剖面以上的河床及左右岸及圆宝山东,巨厚层状,流

48、纹结构,厚度约 50m. (c)东图津河组第二大层第四小层,分布于圆宝山中部,厚度约 60m. (d)东图津河组第二大层第五小层后 7080. (e)第四系上更新统冲积物,“TH”水电站工程设计 21 分布于 5 级台地上,厚度 3m 左右. (f)第四系全,新统冲积物分布于河床中,厚度 24m,(g) 第四系坡积物, 厚度 56m. 坝段内还分布有 5 条岩墙. 3.3.1.3 构造: (a)褶皱:坝段位于喀什弯状北斜西南缘斜构造地段,岩层产状走向310320,倾向 SW,倾角2435,即倾向上游偏走岸. (b)断裂:坝段的断裂规模约不大.有27F:产状 SN,倾向东62,张性断裂,断面平正

49、。无充填物。28F:产状12,SE25,张性,断面平直.29F: 产状68,NElL 则0 . 1411LHcth） 代入 1-9 公式： 0h=1224LHcthLhI=m296. 0125.10491. 014. 342 mh7 . 1678. 14 . 0296. 0982. 0 经计算大坝超高为 1.7m 则坝顶高程为mhH75.8647 . 105.863校 2.2 溢流坝段设计 2.2.1 溢流堰泻洪流量计算 溢流堰采用 WES 实用堰。 溢流坝段长度与下游原河道宽度相当取 B=16m。 堰顶高程与正常蓄水位相同即857.86m则溢流堰高1P为857.86-820.00=37.86

50、m。 “TH”水电站工程设计 52 堰上水头为 863.05-857.86=5.15m。即maxH5.15m。 max)95. 075. 0(HHd=0.755.15=3.86 m. 33. 186. 315. 50dHH,81. 986. 386.371dHP 查水力学P249可得流量系数m值m=0.513， 则本溢流堰的泻洪流量为： smHgmBQ/9 .42415. 581. 92513. 016232323下泄。 2.2.2 溢流堰各尺寸计算 根据水力学P248公式： )0 . 2(0 . 285. 085. 185. 085. 1ddHXyHXy对其求导得： 85. 085. 00

51、. 285. 18 . 01dHxy 求得 x=5.5 y=3.72 可得溢流堰顶原点坐标。 原点右侧由曲线304. 685. 1xy 构成见表 2-1，根据方程列表可绘此曲线见附图 7。 表 2-1 x 0.5 1 1.5 2 2.5 y 0.04 0.16 0.34 0.57 0.86 x 3 3.5 4 4.5 5 y 1.21 1.61 2.06 2.56 3.12 根据水力学P248原点右侧由三段圆弧组成，其半径分别为 0.04Hd、0.20Hd、0.50Hd，到 y 轴距离依次为 0.282Hd、0.276Hd、0.175Hd。本堰上游面坡角采用折线型其比为 3.5：1，见附图 7

52、。 下游反弧段半径 R=（4-10）h h= (0.3-0.5)H H堰上水头 h=0.45.15=2.06 代入 R 中得 R=10.3 取 10m。 下游挑角采用 45 度，角顶高程为下游最大水位(824m)+安全超高（取 1m）=825m. “TH”水电站工程设计 53 圆弧底到角顶距离为mRy34. 1)30cos1 (见附录溢流堰 CAD 图 3 导流洞、泻洪洞、发电洞计算 导流洞是在修建水工建筑物时， 为了保证建筑物在干地上施工而修建的将河水经导流洞引至下游的建筑物，本设计导流洞前期导流待大坝建成后，在导流洞上方开一泄洪、冲沙洞，并设置一“龙抬头”与下游导流洞相接。 3.1 第一期

53、导流: 导流流量1Q=377sm /3. 无压随洞洞身的断面形式尺寸.水工建筑物P171. 本设计采用无压圆拱直墙式,该形式适用于地质条件较好,钻直山岩压力较小 而无侧向山岩压力的情况断面的高宽比一般为 11.6. BH=(11.6).（取 H=1.2B） 根据水力学P270公式： 2302 HgBmQ .计算 m(0.3-0.32)取 0.31 =0.9 代入即2302 HgBmQ 232 . 181. 929 . 031. 0377BB B=8.84m 代入 H=1.2B 中 H=10.6m 取 12m。 3.2 第二期导流 导流流量2Q=690sm /3. 利用公式： )(20002eH

54、gBeQ 计算其中smQ/69032 B=8.84m 0e=12m 0 平板闸门水流收缩系数9 . 0126 .100eH，查表得=0.81 流速系数取 0.97 7857. 097. 081. 00 将以上数据代入公式： “TH”水电站工程设计 54 )(20002eHgBeQ 得)1181. 0(81. 921184. 87857. 0690HH=13.07m. 则围堰堰顶高程=13.07+1（超高）=14.07m,其高程为 820.00+14.07=834.07m 3.3 导流、泄洪洞计算 导流洞进口段洞底高程与河底高程齐平为 820.00m.洞高 12m 其洞顶高程为832.00m,宽

55、度 B=8.84m 根据地形图绘出导流、泄洪洞的地面线列表 3-1 如下： 表 3-1 高程 m 820 825 830 835 840 845 850 855 860 距离 m 0 29 8 12 10 18 14 12 8 865 870 870 865 860 855 850 845 840 14 10 8 10 10 12 14 28 22 835 830 825 820 815 16 8 6 10 28 3.3.1 导流洞进口段 由一椭圆弧组成，其公式为： 12222byax 其中2a椭圆长半轴为闸门处孔口高度）hmh(12 2b椭圆短半轴为2,43hmh面，应大于若流速低可采用圆弧

56、曲。 即为141222yx 3.3.2 导流洞洞身段 导流洞洞身段由抛物线、直线、和圆弧共同组成。 抛物线方程为： MHyx42 其中 H孔口底板 x 轴以上作用水头 H=13.07m。 M系数（1.2-1.45）取 1.34 将数据代入公式得yx702列表绘制曲线点列表 3-2： “TH”水电站工程设计 55 表 3-2 y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 8.37 11.83 14.49 16.73 18.71 20.49 22.14 23.66 25.1 24.46 直线段坡比一般取 1：3。 圆弧段半径 R 取 7.5-10 倍洞径。取 8 倍，洞径取 10m.则 R=8

57、0m。 3.3.3 导流洞出口段 导流洞出口段坡比采用 1：150，出口消力措施采用挑流消能，挑角为 30 度，挑距 50 米。河床中修消力池消能，具体尺寸见附录导流洞图 3.4 发电洞计算 由于水电站引水管经济流速为sm/65。发电最大流量smQ/79.1543 当时smV/5洞径为： mVQd28. 614. 3579.15444 当时smV/6洞径为： mVQd73. 514. 3679.15444 则发电洞洞径取 6m。 淹没深度计算sh 淹没深度21CVDhs 其中 C经验系数 0.55-0.73（取 0.6） V闸孔断面流速 m/s.(smAQV/48. 5379.1542) D闸

58、孔高度 m.(6m) 将以上数据代入式中得淹没深度mhs0 . 8648. 56 . 021 mhs5 .8440 . 85 .852死发顶 mD5 .8380 . 645.844发顶发底 “TH”水电站工程设计 56 根据地形图绘出发电洞的地面线列表 3-3 如下： 表 3-3 高程 m 825 840 845 850 855 860 865 870 875 距离 m 40 20 12 12 14 8 8 8 10 880 885 890 895 895 890 880 875 865 4 10 12 40 32 10 10 32 36 860 855 850 845 840 835 830

59、 825 820 18 12 12 8 9 6 6 10 22 815 40 3.4.1 发电洞进口段 由一椭圆弧组成，其公式为： 12222byax 其中2a椭圆长半轴为闸门处孔口高度）hmh(6 2b椭圆短半轴为,23mh。 即为12622yx 3.4.2 发电洞洞身段 发电洞洞身段由抛物线、直线、和圆弧共同组成。 抛物线方程为MHyx42 其中 H孔口底板 x 轴以上作用水头即： mHHH5 .245 .83805.863发底校 M系数（1.2-1.45）取 1.3 将数据代入公式得yx4 .1272列表绘制曲线列表 3-4 如下： 表 3-4 y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

60、0 x 11.3 16.0 19.6 22.6 25.2 27.6 29.9 31.9 33.9 35.7 直线段坡比一般取 1：1.5-1：3。取 1：2 “TH”水电站工程设计 57 圆弧段半径 R 取 7.5-10 倍洞径。取 10 倍，洞径为 6m.则 R=60m。 3.4.3 发电洞出口段 发电洞出口段与水轮机蜗壳渐变相接，渐变段长 48m。 3.5 泻洪冲沙洞计算 泻洪洞底板高程一般比引水发电洞底板高程低 2m 左右， 本设计取 2m 所以泻洪洞底板高程泄底为： m5 .83625 .8382发底泄底 又由)(2000eHgBeQ泻 其中 B泻洪洞宽 8.84m 0e泻洪洞高取 9

61、m 0 H校核洪水位-泻洪洞底板高程即： mHHH5 .265 .83605.863泻底校 平板闸门水流收缩系数=0.81 流速系数取 0.97 786. 097. 081. 00 将以上数据代入公式泻Q得： )981. 05 .26(81. 92984. 8786. 0泻QsmQ/12143泄 则m5 .84595 .8369泄底泄顶 根据平衡原理smQQQQ/31.91279.1549 .424149231发电流量溢流坝总泄 由于1泄泄QQ所以本泻洪洞的泻洪能力符合要求。 3.5.1 泻洪洞进口段 泻洪洞进口段即“龙抬头”部分由一椭圆弧组成，其公式为： 12222byax 其中2a椭圆长半

62、轴为闸门处孔口高度）hmh(9 2b椭圆短半轴为,33mh。 “TH”水电站工程设计 58 即为13922yx 3.5.2 泻洪洞洞身段 泻洪洞洞身段由抛物线、直线、和圆弧共同组成。 抛物线方程为MHyx42 其中 H孔口底板 x 轴以上作用水头即： mHHH5 .265 .8360 .863泻底校 M系数（1.2-1.45）取 1.3 将数据代入公式得yx8 .1372列表绘制曲线列表 3-5 如下： 表 3-5 y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 11.7 16.6 20.3 23.5 26.2 28.8 31.0 33.2 35.2 37.12 直线段坡比一般取 1：1.5

63、-1：3。取 1：2 圆弧段半径 R 取 7.5-10 倍洞径。取 10 倍，洞径为 9m.则 R=90m。 泻洪洞洞身与倒流洞渐变相接后将导流洞堵死！ 3 泻洪洞出口段 泻洪洞出口段即前导流洞出口。各个尺寸见附录图。 4 确定水电站主要特征水头 本水电站最大发电流量为 154.79m3/s， 最大出力 50000KW， 发电平均水头 36.02m。 maxH=max上游 -min下游 =857.86m -815.87m =42.00m minH=min上游 -max下游 =852.50m-818.99m=33.51m Ha=2minmaxHH=37.755m。Hr 取 38m 由水利机械附表

64、一查混流式水轮机模型转论主要参数，初选水轮机型号为HL240-LJ-225。 1Q=1240L/s=1.24m3/s。水轮机在最优工况时效率=92%。 单机额定出力 Nr=50000/495%=11875KW。 5 水轮机主要参数计算 5.1 转轮直径计算 由公式: “TH”水电站工程设计 59 HrQNrD2/31181. 9 其中1Q=1.24m3/s限制工况下单位流量。 =92%水轮机模型在限制工况时的效率M=90.4%由此初步假定该机在该工况下的效率为 92%。 Nr=11875KW。单机额定出力 Hr=38m设计水头。 将其代入上式得： mD128. 292. 03824. 181.

65、 9118752/31 选用与之接近而偏大的标准直径1D=2.25m 5.2 效率修正值的计算 由水力机械附表 1 查得水轮机模型在最优工况下的maxM=92.0%，模型转轮直径MD1=0.46m，则原型水轮机的最高效率max可依公式计算，即%2 .94942. 025. 246. 0)92. 01 (1)1 (15511maxmaxDDMM。 考虑到制造工艺水平的情况取%11; 由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的形式与模型基本相似，故认为02 ，故效率修正值为： 016. 001. 092. 0942. 01maxmaxM 由此求得水轮机在限制工况下的效率为： 92. 0016. 0904.

66、0M（与原来假设的数值相同） 5.2.1 转速计算 110DHnna式中11010nnnM 由水力机械附表 1 查得模型在最优工况下的min/8 .6810rnM，同时由于 03. 0012. 0192. 0942. 01maxmax101MMnn 所以1n可忽略不计，则以min/8 .6810rn代入上式得： “TH”水电站工程设计 60 7 .18725. 2755.378 .68nr/min 选用与之接近的标准同步转速min/5 .187 rn 。 5.2.2 工作范围验算 在选定的1D=2.25m、min/5 .187 rn 的情况下，水轮机的max1Q和各种特征水头下相应的1n 值分别为： smHDNQrr/24. 111. 192. 073.3225. 281. 91187581. 93232231max1 则水轮机的最大引用流量maxQ为： smHDQQr/64.3438*25. 211. 13221max1max 对1n值：在设计水头mHr38时 min/4 .683825. 25 .18711rHnDnrr 在最大水头mH00.42max时 min/1 .654225