目录摘要 (1)1前言 (3)2工程基本资料 (4)2.1水文资料 (4)2.2工程地质资料 (6)3进水口设计 (10)3.1进水口的布置 (10)3.1.1进口段 (11)3.1.2闸门段 (11)3.1.3渐变段 (12)3.1.4通气孔和进入孔 (12)3.2 水头损失计算 (12)4 有压隧洞 (15)4.1平面布置 (15)4.1.1引水线路的选择 (15)4.1.2供水方式的选择 (17)4.2隧洞水力计算 (17)4.2.1隧洞直径计算 (17)4.2.2水头损失计算 (18)4.2.3有压流的泄流能力 (20)4.3隧洞支护与衬砌计算 (20)4.3.1设计原则 (20)4.3.2荷载及荷载组合 (20)4.3.3计算过程 (22)4.3.4结论 (33)5调压井 (34)5.1调压井的作用 (34)5.2调压井的布置方式和类型 (35)5.3调压室的水力计算及基本尺寸的确定 (35)5.3.1 调压室的稳定断面面积 (35)5.3.2水头损失 (36)5.4调压室水位波动计算 (38)6.压力管道设计 (43)6.1压力管道的形式及平面布置 (43)6.1.1压力钢管水头损失计算 (43)6.2结构设计 (45)6.2.1荷载计算 (45)6.2.2压力钢管水锤计算 (46)6.3压力管道的结构计算 (47)6.3.1计算过程 (47)6.3.2结论 (59)6.4压力钢管的结构计算 (59)6.4.1压力钢管管壁厚度计算 (59)6.4.2压力钢管的应力计算 (60)6.4.3压力钢管的抗外压失稳验算 (63)6.4.4分岔管的设计 (64)7结论 (65)总结与体会 (66)谢辞 (67)参考文献 (68)摘要根据狮子坪水电站所在的流域情况,结合给定的水文、地质、气候等有关资料,进行引水建筑物设计。
包括了调压室(调压井),压力管道的设计。
设计过程中需要进行结构布置,水力计算,水头损失计算,通过计算确定各个部分的设计满足要求。
没有满足的重新进行验算。
其中隧洞计算包括了水力计算,衬砌计算等。
压力管道采用的是埋藏式管道和沟埋式钢管,计算包括了,管壁厚度计算,水头,水锤计算,各个部位所受的应力计算等。
在设计过程中,严格根据有关规范和标准作为设计依据,结合给定资料进行科学合理的设计。
必须按照老师给的任务书上面的要求进行设计,让整个引水建筑物满足狮子坪水电站的发电要求。
关键词:引水建筑物;引水隧洞;调压室;埋藏式压力管道AbstractAccording to the ShiZi Ping hydropower station in river basin, in combination with the given information related to the hydrology, geology, climate and so on, carries on the diversion structures design. Including the surge (Wells), pressure piping design. The structure arrangement of the design process requires the hydraulic calculation, the head loss calculation, through the calculate and determine the design of all parts meet the requirements. Does not meet again for checking. Tunnel calculation including the hydraulic calculation, lining calculation and so on. Pressure pipeline is buried pipeline and ditch buried steel pipe, including calculation, wall thickness calculation, water head, water hammer calculation, stress calculation of every part, etc.In the design process, strictly in accordance with the relevant specifications and standards as design basis, combining with the given data to design scientific and reasonable. Must be conducted in accordance with the requirements of the teacher give the specification of above design, make the whole water diversion buildings meet the lion ping hydropower station power generation requirements.Key words: water diversion buildings; Diversion tunnel; Surge; Buried type pressure pipeline1前言随着经济与社会的发展,特别是改革开放30多年来,由于城市化进程的日趋加快,经济建设的快速发展,能源需求量的不断提升,水能已成国家重点开发的对象。
我国水力资源丰富,理论蕴藏量为6.76亿KW,可能开发利用的达3.78亿KW,居世界首位,但是目前我国的水力资源开发利用率相比发达国家而言,相去甚远,故还存在巨大的开发潜力,还需要大量的水工专业人员开拓进取,不懈奋斗。
引水建筑物是水工建筑物中最主要的建筑物之一,是整个工程的核心部分。
决定了该水利枢纽的发电效益等。
引水建筑物包括了进水口,引水隧洞,调压室(调压井),压力管道的设计。
本设计的主要内容是对狮子坪水电站的引水建筑物进行全面设计,通过给的定资料完成对整个进水口,引水隧洞,调压室(调压井),压力管道的设计等任务。
通过此次设计,提高自己独立思考问题、查阅资料、获取信息的能力;在设计中,不断认识工程实践,开拓设计思维,激发创新思维,强化计算能力。
设计涉及内容较广,专业性较强,所以在设计过程中,能够充分发挥个人的能力,把所学的专业知识灵活运用到实践工程中,在设计过程中发现自身的不足,以便日后能及时弥补相关知识。
同时,通过设计提高我们对本专业相关规范、标准的认识和重视,培养良好的设计习惯和责任感。
在这次设计中,应充分利用各种资源,各种文献,不断学习,不断探讨,不耻下问,以便顺利完成本设计。
2工程基本资料狮子坪水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县境内的杂谷脑河上。
杂谷脑河是岷江上游右岸的一级支流,流域位于北纬31°12’~31°55’、东经102°36’~103°39’之间。
狮子坪水电站坝址在沙坝乡小丘地沟至白马沟之间长约800m的河段上;厂址在朴头乡新店子附近。
坝址距理县41km,距成都244km。
本电站的工程任务是发电,电站采用混合式开发,电站装机容量195MW,多年平均发电量8.76亿kW.h。
电站水库正常蓄水位2540.00m,相应库容1.327亿m3,调节库容1.189亿m3,具有年调节性能。
2.1水文资料杂谷脑河流域地处青藏高原东部边缘地带,地势西高东低,南、西、北三面都是高山环绕。
流域历经强烈褶皱,形成高山高原峡谷,域内山峦起伏、山势陡峻、河谷深切,相对高差大,水流湍急。
狮子坪电站为杂谷脑河流域水电开发的龙头水库工程,坝址位于理县沙坝乡小丘地,控制集水面积1140km2,其厂址位于红叶一级电站厂房上游新店子小学处,控制集水面积1557km2。
杂谷脑河是岷江上游右岸的一级支流,河谷两岸高山夹峙,坡陡流急,为典型山区河流。
流域内地质构造复杂,岩体破碎,节理、片理发育,风化强烈。
第四系松散堆积物多分布于河谷两侧及冲沟内。
狮子坪水电站坝址以上为米亚罗红叶温泉风景区,植被覆盖条件良好。
坝址以下的河谷地段,森林多被采伐,河谷两岸及高坡地,大部分被垦殖,流域内汛期降雨集中,雨强较大,地表易被侵蚀,河谷两岸时有不同程度的崩塌发生。
狮子坪水电站位于青藏高原向四川盆地的过渡地带,地势西北高、南东低。
区内早期有冰川活动,杂谷脑河及其支流为冰蚀谷,谷高坡陡,物理地质现象发育,沿河历史上多处崩塌堰塞成湖。
工程地质杂谷脑河径流主要由降水补给。
每年4月降雨量开始增加,5~10月降雨量约占全年降水量的80%。
11月至翌年4月降水量仅约占全年的20%。
径流年内分配与降水量年内分配基本一致。
据杂谷脑站1958年至2000年径流系列统计,汛期(5~10月)径流量占全年的79.7%,其中6~7月占全年的35.0%,2月份流量最枯,仅占年径流量的2.29%。
杂谷脑河径流年际变化较小。
杂谷脑站最丰水年(1992年5月至1993年4月)年平均流量78.2m3/s,最枯水年(1959年5月至1960年4月)年平均流量51.2m3/s,与多年平均流量64.4m3/s的比值分别为1.21和0.80。
根据狮子坪电站坝址处1958~2000年径流系列,分别对年(5~4月)径流和枯期(11~4月)径流作频率分析计算,用数学期望公式计算经验频率,用P—Ⅲ型曲线适线确定统计参数。
年径流(5~4月):Xo =29.5m3/s,Cv=0.10,Cs/Cv=2;枯期径流(11~4月):Xo =12.4m3/s,Cv=0.12,Cs/Cv=2。
其成果见表2-1。
狮子坪电站坝址径流计算成果表项目均值(m3/s)C v C s/C vQ p(m3/s)p=10% p=50% p=90%年径流(5~4月)29.5 0.10 2 33.3 29.4 25.8枯期径流(11~4月)12.4 0.12 2 14.3 12.3 10.5由于本流域中上游地区植被覆盖较好,调蓄能力强,且降雨量相对较大,故径流深亦较其它站大,这与降雨分布规律是一致的,说明径流成果是合理的。
杂谷脑河的洪水主要由暴雨形成。
该流域暴雨强度较小,因而形成洪水的量级亦较小。
据理县气象站1961年至1990年降雨资料统计,历年最大一日降雨量为55.9mm(1981年8月12日)。
据杂谷脑水文站1958~2000年实测流量资料统计,年最大流量发生在5~9月,其中又以6~7月为最多。