毕业设计（论文）-沙河抽水蓄能电站输水系统设计.docx

沙河抽水蓄能电站辘水系统设计本次设计以输水系统布置为重点，主要任务是根据上下水库地理位宜及当地实际的水文、地形地质情况进行分析，最终确定输水系统轴线。设计的主要内容概括如F：（1）通过对地形地质条件的分析，确定输水系统的位置。（2）对隧洞位置尺寸进行校核。（3）根据水文及隧涧尺寸等条件，计匏上下进出水口尺寸形状，包括防涡梁段、扩散段和渐变段。同时对事故检修闸门井进行设计。（4）根据水文资料对电站厂房进行布置,确定各层的高程。（5）尾水渠及其他主要建筑物的设计。AbStraetThedesignistodeterminethe1.ayoutofconveyancesystem.ThemainPUrPOSeismakingana1.ysisaccordingtoupanddownrcscn,oirs,1.ocation.Aswe1.1.asactua1.topography&geo1.ogy.fina1.1.y,todeterminetheaxisoftheconveyancesystem.themaindesigncontentfo1.1.ows:(I)Tbt1.ete11nine,theconveyancesystem's1.ocationaccordingotheana1.ysisofIOPOgraPhy&geo1.ogy.(2)1.bcheckthe1.ocationanddimensionoftunne1.(3)Aputedimensionandconfigureofin1.etandout1.et.aswe1.1.asbeamsectionagainstvortex,andsectionoftransit.Meanwhi1.e.makedesignaboutaudicntands1.uicegateshaft.(4)T>arrange,thehydropowerstation'ssiteanddee11nineeveryf1.oor'se1.evation.(5)TrtmakedesignOfdraUghtca11e1.andothermainstructures目录第一章概述11. 1前期工作11.2 地区经济及电力系统现状21.3 电站建设的必要性4第二章基本资料62.1 工程概况及设计内容简介62.2 工程地质及水库特性条件62.2.1区域地步情况62.2.2区域构造稳定性及地震72.2.3水库特性72. 2.4电站动能指标8第三章输水系统总体布置93. 1输水系统地形地质概况94. 2输水系统工程布置9第四章引水隧洞设计114.1 引水隧洞布置的地质条件114.2 引水隧洞的线路位置选择114.3 引水隧洞的横断面124.4 衬砌型式和衬砌材料134.5 上平段引水洞衬砌配筋计算134.6 上弯段、竖井段和卜当段引水陂洞衬砌配筋214.7 水锤及调节保证计算214.8 下平段引水隧洞衬砌配筋计笄23第五章进出水口设计255.1上进出水口设计255.2 上进出水口底板高程确定255.3 上进出水口体形尺寸315.4 上进出水口与上水库的连接325. 5工程处理措施335.6上游事故检修闸门井设计335.6.1 闸门井布置335.6.2 上游事故检修闸门孔口的尺寸的设计335.6.3 闸室的轮廊尺寸355.6.4 工程处理措施375.6.5 上进出水口闸门后通气孔面积的选择37第六章下进出水口设计386. 1下进出水口位置选择386. 2地面高程确定386.3 下进出水口体型尺寸386.4 下游事故检修闸门井设计386.4.1 闸门井布置386.4.2 下游事故检修闸门孔口的尺寸的设计及计算396.4.3 闸门井结构设计40第七章尾水渠及排水沟427. 1尾水渠及排水沟布置427.2尾水果设计427.2.1尾水渠布置427.2.2尾水渠断面设计427. 3排水沟设计44第八章厂房设计457.1 厂区布置概述457.2 主厂房布置概述457.3 主厂房主要尺寸的确定467.4 副厂房478. 5厂房结构布置48谢辞49参考文献50第一章概述1. 1前期工作潍阳市隶属于江苏省常州市，位于长江三角洲平原西南部苏、浙、皖三省交界处，地理位置为北纬31°41',东经119°08,'119°36',面积1535平方公里，人口78万，104国道横贯全市，交通方便。经济比较发达，1995年全市国民经济部产值61.1亿元，95年被评为全国综合实力百强县之一。随着国民经济发展，人民生活水平提高，近年来用电负荷急剧增长，全市用电主耍靠大电网供电.由于江苏电网属纯火电系统，调峰一直是个非常严歪的问题，电力部门只能采取核定高峰低谷供电比例的行政实行强制性调峰。尽管如此，高峰超用，低谷窝电的现象仍难避免,有时实行分片拉电，严重影响工农业发展及人民生活.随着今后营业发展及人民生活用电的加大，峰谷差将会越来越大，为了解决这一问题，新建调峰电站势在必行。目前,漆阳市已建有2X6MW抽凝机组小热电厂一座，仅能在电网电力紧缺时起一定的补偿作用。而其正解决高峰填谷，改善电网运行条件最有效的办法是尽快新建抽水蓄能电站。滦阳市五十年代在丘陵山区修建，一批水利工程，经多年的使用加固和配套，均运行正常。利用现有的水利设施和有利的地形条件，兴建抽水蓄能电站以解决本地区电力负荷的高峰填谷问题，并充分发挥现有水利工程的经济效益，带动地区的经济发展，是一个战略性决策“在汀苏省电力局、水利厅和河海大学的支持下，源阳市纪委会同市供电局、三电办和水利等部门，对抽水蓄能电站的站址选择，选在以水库中部东岸龙界沟兴建上水库的抽水蓄能电站方案。1990年4月委托河海大学设计院,对沙河抽水蓄能电站进行预可行性研究。1994年9月江苏省纪委委托省电力局组织了预可行性研究审查，并以苏计经投（1994）1587号文批准立项。在此基础上，1994年11月河海大学设计院于栗阳市委托按原水利水电工程可行性研窕报告编制规程D1.-5020-93）进行可行性研究设计。并于1995年6月提出了与原规程要求相应的沙河抽水蓄能电站可行性研究报告讥1995年10月栗阳市人民政忖主持召开了沙河抽水蓄能电站技术研讨会，参加会议的有江苏省计经委、建委、省电力局、水利厅、省电力实业总公司、常州市和栗阳市有关单位,以及河海大学、中国水利水电建设工程咨询公司、上海勘测设计研究院等单位。会议对河海大学设计院及常州地质工程勘察院90年4月以来的工作成果进行了研讨，认为沙河抽水蓄能电站采用上坝址，装机100MW,是江苏省境内比较好的中型抽水蓄能电站，为满足地区经济发展需要，解决供电峰谷差矛盾，建议尽快确定开发，并进一步研究扩大供电范用，加快勘测设计工作步伐，促使工程尽早兴建。据此，1995年10月湮阳市委托水利部电力工业部上海勘测设计研究院负货工程可行性研究阶段的编制，并会同河海大学设计院进行联合设计。1995年10月常州市经委、常州市供电局以常经生(1995)258号文件表示支持按装机100MW规划建设，在满足栗阳市调峰的前提下，如果高峰电量尚有多余或低估抽水蓄电量不足，由常州供电局负货调度平衡.1995年11月，江苏省计经委以苏计经投(1995)1688号文同意工程先按100MW进行工程投资计算，并指示做好可行性研究报告，经省电力局组织审杳后，报省计经委审批。上海勘测设计研究院接受委托后，与河海大学设计院一道组织人员对前期的勘测设计工作进行了进一步了解和研究，在此基础上加强对第一次资料的补充勘测，并立即派测量人员对使用的h2000航测地形图进行高程校测，保证了基础资料的落实。同时组织钻机进行补充钻探，并重新进行1：1000地质图绘测，通过绘测、钻孔、物探等补充工作，基本查清了工程建设区域的地质条件，并对水文气象等资料进行了大量补充调查、分析研究。按照电站接入常州网的条件，本阶段重:新收集了供电范用的负荷实绩及远景发展资科，进一步论证了电站建设的必要性、迫切性。对上水库开挖扩容、挡水坝型、特征水位、输水系统线路、厂房位置及型式等，通过方案进行比较，进一步优化了工程布置和结构形式。同时对接入电网电压等级、单机容量、机组起动等问题，逐一进行了专密研究,并向国内外些机电设备制造厂商发出机组技术征询书，先后收到7家厂家的回复。1996年3月江/：省电力设计院完成/沙河抽水蓄能电站的接入系统设计，为工程电气设计提供可依据。在本阶段工作过程中，中国水利水电工程咨询公司受业主委托，于1995年10月、1996年3月、1996年6月先后三次对本工程主要技术问题进行了咨询、指导。在本省各级领导关心、业主的全力支持以及咨询公司的招助F.通过两院参与本工程勘测设计工作人m的共同努力，经过io个月的辛勤劳动，按照原E水利水电工程初步设计报告编制规程(D1.5021-93)要求，编制完成可行性研究报告。1.2 地区经济及电力系统现状(1)地区经济情况江苏省常州市包括市区及深阳、武进、金坛市，面积4375平方公里，人口334万(1995年)，是苏南经济发达地区之一，常州临长江，境内有大运河、沪宁铁路横贯其中，公路四通八达，交通十分方便。农业有较好的基础，是苏南地区重要的粮油塘地，工业以轻工机械、纺织、电工等为主，其中乡镇工业占有相当大的比重。近年来第三产业有很大的发展,人民生活水平亦有很大的提育，1995年国民生产总值(GDP)达400亿元,预计2000年可达100o亿元，人民生活水平进入小康，到2010年跨入中等发达国家水平。漂阳市隶属于江苏省常州市，位于长江三角洲平原西南部苏、浙、皖三省交界处，在华东电网末端，全市土地面枳1535平方公里，人口78万人。区内农业生产条件优越,是江苏省粮油及副食品主要生产基地之一，地方工业主要有纺织、丝绸、化工、建材、电子、食品等。1995年全市国民生产总值(GDp)61.I亿元，2010年达500亿元。95年被评为全国综合实力百强县之%(2)电力系统现状1995年常州全社会用电量52.25亿KWh,最高负荷889MW,地区主要电源戚野堰电厂,装机容St400三,年发电量26亿KW-h,通过四回220KV输电线路供电。此外有容量140MW的小机组,自发自用，多于上网电量约3.8亿KW于地区所缺电量均由省网输入。常州市220KV网供电量43.3亿KWh,最高负荷765MW.由于地理及历史原因，无锡市所属宜兴市的需电量均由常州网转供。1995年宜兴市面上网供最育负荷201KW,年电量12.5亿KWh.11前常州电网以220KV为主，市区已建成220KV环网。境内有多条220KV线路及变电站9座，其中漆阳市1座。潼阳市1995年全社会用电贵636亿KWh,最高负荷12三,最大峰谷差50MW。其中网供负荷107MW,市内自供负荷15MW。市内电源有12MW热电厂一座，6M,小火电一座。TtJ内所缺电力、电量均由220KV网供。据常州电网规划滦阳市2000年、2010年预测负荷分别为231MW及487-535MW,设计水平年2005年负荷约350MW,年电址17.16亿KW«h,沸阳市现有220KV变电站一座，主变1X90MVA。220KV输电线路二回，一回由谏壁电厂出线，经丹阳、金坛至漠阳变，为漠阳市的主要供电源线。另一回由深阳变出线与宜兴相连，为联络线。漂阳狸肝有五回IIoKv线转饿市内各地区。1.3 电站建设的必要性随着国民经济发展，人民生活水平提富，近年来用电负荷急剧增长，全右用电主要靠大电网供电，由于江苏电网属纯火电系统，调峰一直是个非常严重的问题，电力部门只能采取核定高峰、低谷供电比例的行政手段，实行强制性调峰，尽管如此，高峰超用，低谷窝电的现缴仍难避免，又是实行分片拉电，严选影响工农业及人民生活。而且，随着今后工农业发展及人民生活用电的加大，峰谷差将会越来越大，为了解决这个问题，新建调峰电站势在必行.目前，滦阳市已建有2X6MH抽凝机组小热电厂一座，仅能在电网电力紧缺时起一定的补充作用。而真正解决调峰填谷，使电网运行最有效的办法是尽快新建抽水蓄能电站。滦阳市五十年代在丘陵山区修建了一批水利工程，经过多年的使用加固和配套，均运行正常。利用现有的水利设施和有利的地形条件，兴建抽水蓄能电站以解决本地区电力负荷的调峰填谷问题，并充分发挥现有水利工程的经济效益，带动地区的经济发展，是一个战略性决策。本电站介入常州电网运行。常州市改革开放以来，陨着第三产业的发展与人民生活水品的提高，电力负荷的峰谷差值日益扩大.以1995年为例，最大峰谷差达343YW,约占最高负荷的50乐区内所缺电力均依赖省网供应。省局计划分配个地区的日电量，峰谷电量比为61：39.远不能适应地区件用户的电力负荷变化要求，给日常电力分配调度增加很多困难，亦给用户带来生产上的不方便及经济上的损失。除拉电、限电外，用户还经常由于峰荷时段超用电量，低谷时段超余电量而带来经济上的负担。如1995年，常州市峰超用电量15793万KWIb平均日超余用电fit43.3万KWh,7月份日超用电量最大负荷134MW,短缺的尖峰容量占最高负荷的17.7%.谷超余用电量18199万最h,平均日超余49.9万IWh同样深阳市亦存在,并更为严重，1995年漠阳市超用电员2759.6万KWh,平均峰超用7.6万KWhd,最大峰谷差日超用负荷34占最高负荷27.6%谷超余用电量2260万KWh,平均日超余6.2万KWhdo反映了电力负荷高峰容量:不足，低谷电量有余，这趋势随着地区经济发展，用电量增加而日益严重。根据预测2005年常州地区负31OOMW,深阳为350MW时，其夏、冬季负荷峰谷差常州约1180-1340MW,滦阳为1307,IOM调峰埴谷问题就更加突出，迫切需要有抽水蓄能电站以缓解调降电源的短缺.沙河抽水蓄能电站位于滦阳市区18公里的沙河水库东岸，以沙河水系为下水库，利用山沟荒地为上水库，电站地运行水源仃充分保证，而电站建设范围内无居民及耕地,淹没损失甚小，建电站后对环境施本无影响，电站距负荷中心近只需架设22km、220kv线路及可接入大电网，是漂阳市乃至常州市比较好的中型抽水蓄能电站站址。开发后能很好地满足漠阳市调峰填谷需要并可部分解决常州电网的峰谷差矛盾。在可行性研究阶段前期，沙河抽水蓄能电站在选事实上坝址后，通过技术论证，从江苏省的具体情况来看，该电站的建设条件比较好，亦予以充分开发，故电站装机容员拟为100MW.,根据电力发展预测，该装机规模在源阳市范围内，较长时间内难以获得充分利用，故需扩大供电范围，接入常州电网。按电站设计水平年2005年常电网峰谷差达11801340MW,届时可充分利用电站电网调峰，并可为沙河电站提供充分的抽水电能。经2005年电力平衡，系统火电可能调峰幅度34.6%,当常州电网中午沙河抽水蓄能电站时,要求火电7月、12月调峰幅度分别为37.1%、43.4%,大大超过系7火电可能调峰幅度范围。因此系统分别需有127MW,140.MW火电容量改为二班制运行.大幅度地减少了火电调峰幅度和二班制运行机组的容量，改善了火电厂运行条件，节约油量和热料,降低生产成本，社会效益、经济效益都较大。根据地区发展对电力的需求，系统缺乏调峰容量和网外受电的限制条件，为适应电网调峰的迫切要求，改善电网和大机组的运行条件，取得好的经济条件和社会条件，建设沙河抽水蓄能电站是十分必要的。沙河抽水蓄能电站在系统中的主要作用为调峰填谷，缓和系统而峰时供电不足，低谷时供电又有富裕的矛盾，改善电厂运行条件，节省燃料消耗。除调峰填谷时取得静态效益外,根据机组特性，电网需要时还可担任调频、调相，和利用10%的备用库容,担任紧急事故备用，为电网取得动态效益。第二章基本资料2.1 Hg糊兄及设计内容简介沙河抽水蓄能电站位于江苏省潍阳市沙河乡，北纬31°17',东经119°26'。电站利用沙河水库作下水库，在其东侧的龙齐沟上，粪桶岗以西的箕形地段筑坝兴建上水库，上水库所在的龙界沟是一条小荒山冲，全长1.2km,两岩山坡主要生长杂树，有少用毛竹和零星山坡旱地。南面的龙井尖山高程为191.6m,是库区范围内最高的山峰。冲内原有五户农民居住，现均已搬迁。上水库北、东、南三面均为山地，山顶高程多在M3m164.7m之间，西面为冲沟，沟底地跨较平坦，高程在93m左右。沙河抽水蓄能电站装机容加为100MW,建成后在电网中起调峰填谷作用。下水库利用已运行30年的沙河水库。本工程规模属中型：其主要建筑物如上水库的主副坝、输水系统、电站厂房及高乐出线系统为In级建筑物，次要建筑物为Iv级，临时建筑物为V级.上水库主、副坝防洪标准为百年一遇设计，二百年一遇校核：厂房防洪标准依据卜.水库（沙河水库）资料按百年一遇设计，二百年遇校核。本设汁主要设计输水系统的内容。2.2 工程地质及水阵特性条件2.2.1 区域地质情况本区为丘陵低山地形，属宜溪丘陵山区的一部分，南靠苏皖边界山脉，东临太湖,北接涕阳南度平原。区域地建从奥陶系至第三系均有分布,但出露不齐，常统和族系，而从第四系松散堆枳物则广泛分布，不盛合覆盖在上述古老地层上。工程区附近基岩属侏罗系上统，由上而下可分为西横山组，龙王山组，白云台山组，大王山组：西横山组为河湖相碎屑片，仅零三露，其他三组为一套酸性的火成岩系，各组均不完整接触.区域内岩浆岩的侵入活动也较频繁。活动时代以燕山晚期为主，且有多期次，多回旋的特点。主要有石英闪长岩，花岗闪长斑岩，正长斑岩，安山粉岩，斑状花岗斑岩，花岗斑岩等。本区所在大地结构单元双于扬了拗陷区。构造体系属于秦岭一昆仑纬向构造带南亚带之东延伸部位与中国东部新华里系第二隆起带北缘的交汇地区.区域内按构造体系归属可划分为东西向构造，华夏系构造，新华熨系构造，它们均以系列大致平等展布的背斜，向斜和隆起，凹陷及断层组成。与东西向构造相伴配套的北西向断裂亦有良好的发育。它们互相交切组合，组成似网状构造架为本区地质构造的基本轮廓。工程到正处北东向的滦阳一庙西断裂和西北向的关山一长山断裂带及上沛一平桥断裂所困限的范围内。往西距涕阳-庙西断裂仅1公里。区内断层发育不多，除厂庆西侧握断层规模较大外，其余均为延伸短，规模小的断层，但节理，裂隙十分发育。2.2.2 区域构造稳定性及地裳从区域地层东系，统以至组之间多是不整合接触关系可知本区曾经经历多坝构造变动。进入中生代以来,火山活动频频发生，成为燕山晚期火山活动最为强烈，并具有多旋回的特点。火山喷发和火山岩的分布往往与基底断裂关系密切。直至第三纪火山活动也未除思。南度一滦阳东西构造带附近有泓口。第四纪以来，迄今未发现有第四纪断裂活动迹象，多级剥夷和阶地的发育，说明本区构造活动是以频繁的升降活动为主。本区地震活动较为频繁。197,11979年5月发生24级地废达31次，46级地震4次，震中位置字南度，上沛，旧县，强气。带，距库坝区约25公里。1974年4月发生的5.5级地震及1979年发生7月的6级地震，箧中地区地震烈度为8度，到达库坝区为6度。上述震中位置正处在东西向滦阳一南度构造带与南北向伍员山西(W南度断裂及北西向的观山一长山断裂。上沛一平桥断裂的交汇部位。由于历坝地艘达到工程区的地震烈度均不超出6度.«1/400万中国地震烈度规划图划定木区为6度区。故库坝区地震基本烈度可按6度考虑，但对上述区域构造许梁与震中区地震活动关系密切的上沛一平桥断裂与库区南约4公里的栗园通过的现象应有足够的玳视。2.2.3 水库特性(1)上水库设计洪水位(P=1.%)136.34m校核洪水位P=O.5%)136.38m正常蓄水位：136.0m相应总库容：258.55万m'正常消落水位：12OnI相应库容：53万m'死水位：116In<2）下水库相应死库容：32万m'设计洪水位（P=1%）21.23m校核洪水位（P=O.05%）22.35m本电站设计洪水位（P=IQ21.23m本电站校核洪水位（P=0.5%）21.64m本电站正常蓄水位：19.OOm相应库容5970万m'本电站死水位：13.OOm相应死库容1100万mi2.2.4 电站动能指标（1）水轮机工况最大水头（净水头，下）：121.Om额定水头:97.7m最小水头:93.8m最大水头时流fit：2×47.3m7s额定水头时流量:2×60.ImVs展小水头时流量：2×58.9m7s（2）水泵工况最大扬程：125.4m最小扬程：1007m最小扬程时流量：2×44.4m7s最大扬程时流量：2X55.4In）S水泵最大输入功率：2X60MW吸出高度：-21m最大扬程与最小水头比值：1.337第三章输水系统总体布置3.1 给水系统地形地质概况根据施本资料中地形图分析可知，输水系统应在平面上沿水竹沟山到龙兴亭山洋线布置。输水线路上游段通过的地形为丘陵，地形起伏，最低点高程66.Om,下游尾水隧洞设在龙兴亭山的西山趣的地形平坦处。上进出水口位于主坝转折处山坡脚，该山坡斜度约15°25°,属稳定坡，该处强风化带厚约48m。引水隧洞全线处在弱风化'微风化的第（1）层、第（3）层灰白色熔结凝灰岩和第（2）层肉红色熔结凝灰岩内，中部有两条花岗斑岩脉分布。上进出水口至竖井段属11In类围岩,其余段为H类围岩。在洞轴线中部有两条陡候角，宽0.51.Om的断乂（F1.、F3）通过，与制轴线近正交，对围岩稳定影响不大厂房至下进出水口的尾水隧洞穿过破碎带宽约5m的1：5断层，该段岩性由熔凝结灰岩及部分安山粉岩组成，属山类闹岩。3.2 幅水系统工程布输水系统建筑物主要由上进出水口、引水隧洞上平段、上游事故检修间门井、竖井、高压隧洞下平段、压力管道、钢岔管、钢支管、尾水隧洞、下游事故检修闸门井和下进出水口等组成。上进出水口宽为22911,长为50.0m,由防涡梁栏污栅段、扩散段和渐变段组成。进出水口底板高程为100.0m,顶高程为109.75m,防涡梁顶高程111.75m,上进出水口分为四孔，设四扇拦污栅。上进出水口后接直径6.5m的采用钢施混凝土衬砌的引水隧洞上平段,长70.32m（含事故检修闸门井段）.上游事故检修闸门设在上平段，闸门孔口尺寸6.5mX6.5m（高X宽），闸门槽设在内径7.6Om的圆形闸门井内，闸门井顶高程141.Onu附门井与坝体间设交通桥连接。水电站输水管道一般采用圆形断面，根据当地地形地质水文水利条件，施工情况及总体布置要求综合考虑，并且为保证引水隧洞上平段末端不产生负压，上平段底坡采用8%,后接直径6.5In的上弯段（长29.82m,转弯半径R=20.0m,转角为85°25'32"）.竖井段（长61.67m）和下弯段（长31.32m,转弯半径R=20.0m,转角为89°42'49"）,下弯段后的高压隧洞下平段底坡为0.5斩长354.02m（包括钢衬前渐变段），洞径6.5m。压力钢管直径5.0m,壁厚20mm,末端处直径渐缩为2.8m（同蝶阀直径），进入厂房后与蝶阀相接，其长度分别为30m和34限从上进出水口至机组中心输水道长度717.9m721.57m,坡为10乐其底坡大小由机组安装高程、下进出水U地板高程，变电站布区长度、般洞施工要求等而定。为保证尾水隧洞有一定的上覆岩体厚度，同时考虑卜进出水口的水流条件及尾水隧洞顶部地面建筑物的布置要求，在尾水隧洞和下进出水口之间设长15m的连接管（埋管）.两个下进出水口相同，总宽为36.4m,单个进出水口宽16.4in,长为51.0m,由防涡梁、拦污栅、扩散段、闸门段和渐变段组成。下游事故检修闸门槽设在渐变段后的竖井内，闸门孔尺寸为4.2m×4.8m（宽X高），竖井外轮廓尺寸5.5m×8.0m,顶面高程3.0m,与地面齐平。闸门段后接出水口扩散段。下进出水口采用斜底板，底坡与尾水隧洞相同。进出水口前缘底裔程为0.00m,高度为7.20m,防涡梁顶高程为9.20m。洞顶正面边坡（变电站侧）1：1.5。两（W边坡1：2,每个进出水口分成三孔，分别设三扇拦污棚.下进出水口后设置底板高程为-2.0m低于进出水口底板2m）的下前池,后以边坡1：5的斜坡段尾水渠相接。上、下进出水口之间输水管道长度为890.34m-893.31m。上、下进出水口之间辘水管道线路（水平投影）长度为80&3Inb第四章引水隧洞设计4.1引水障清布置的地质条件引水隧洞由上平段、上弯段、竖井段、下弯段、下平段组成。引水隧洞全线处在弱风化“微风化的第（1）层、第（3）层灰白色熔结凝灰岩和第（2）层肉红色熔结凝灰岩内，中部有两条花周斑岩脉分布.多数洞段为II类围岩，少数洞段为III类围岩。4.2引水隆涧的线路位置选择为诚小上进出水口对土坝的干扰和便于上游事故检修闸门井的布置，对上平段路线应详细考虑。由于主坝在水竹沟山处转折，为改善上进出水口的水流条件，减小对主坝趾板的膨响，取上进出水口及隧洞上平段于主坝正交，即隧洞上平段轴线为NE59"13'26”为尽量使隧洞有较岸的上覆岩体厚度，陵涧上平段轴线在上游事故闸门井后19m即采用竖井与下平段连接，并将下平段轴线向北转动42°3'3”，绕过龙兴亭东侧山谷低点，同时减少了钢衬长度。为与厂房平顺连接，输水系统轴线在平面上向南转动，转弯半径90m,钢支管与厂房轴线斜交，使厂房、变电站、尾水案充分利用现有地形，减少工程量。为使两条尾水隧洞间有足够的岩体厚度，两个尾水管各向外偏转8°,当掩体厚度犷大至20m时,两轴线改为均向内转动8°,使两条尾水隧洞的中心线与厂房轴线垂直，并与尾水渠平顺连接。抽水蓄能电站往往容易选择地质条件比较好的站址，因此高压管道采用钢筋混凝土衬砌的比较多.钢筋混凝十.衬砌离压管道对岩石法盖厚度有严格的要求，必须满足应力条件，即向压管道沿线各点的最大静水压力应小于围岩的最小主压应力，以免发生水力劈裂。以卜应用挪威准则确定上覆岩体的厚度Cr“。Cftw=J也-Fcos式中：CtM一计算点到表面的最小距离m八一水容重/,一内水静水压力水头，/,=18.42-6.5=11.92m%-围岩容至夕一山体平均坡度,取，=2(J,F设计时采用的安全系数，F1.1.-1.3),本设计取F=I.39.8x11.9225×cos20"X1.3=6.4，取1.=711u经测量，所有断面的最小尺寸均大于7米，故合格。4.3 引水陡洞的横断面图42引水隧涧横断面本引水隧洞采用圆形断面,初步拟定横断面尺寸用公式4.2估算(有压遂洞)。该公式来自£水工设计手册7>41式中：。一圆形断面直径Q一流量H-作用水头，H=18.42mnJ5.2(26.1.)3,D=Ji=6.5，"V18.42本设计D取6.511u4.4 衬砌蛮式和村砌材料用水陞洞采用钢筋混凝土衬砌,为限裂的透水结构,主要目的是为了防止水流、温度变化等对围岩的冲刷和破坏作用，平整围岩表面,减少糙率，为围岩灌浆创造条件“本设计衬砌厚度取50cm.进水段、渐变段、及个别断整、破碎带范围加熔.施工用CX的混凝土,并设止水带4.5 上平段引水洪洞村被HE筋计算上平段引水隧洞除考虑内水压力作用外，还要考虑其他外力的作用。%混凝土弹性模量：E=2,81.O4w11,极限抗拉强度：£=九./；=1.20130=1.56%加(1)垂直山岩压力的作用.在垂直山岩压力作用卜.，衬砌任意断面的弯矩M和轴向力N,可按卜式计算。(附隧洞剖面图)查QK工设计手册73M=qrrAa+C11(1+tf)J43（八）式N=劭Z>+E+n(1.+4)4<3(b)式式中：«=2-5-=2-=0.93r3.50In=加+0.06416=15.583.6×IO+0.064161.b1.rEh-0.029280.3903=3.60Z8x哈哈3.5O×3.75×O.51.Of,图43隧洞剖面图线一混凝土弹性模量，E=2.8x1.O,%,“：b一计算采用的衬砌宽度，一般取K）OCmh一衬砌厚度，50cmk一弹性抗力系数；k=100OK%,”；石一衬砌外半径,4=殍+0.5=3.75mr-衬砌中心半径，r=-+=3.5O1122/;一衬砌内半径，/;=殍=3.25”e一计算断面与垂直面的夹角（图4-2）1.*14式系数A、B、C、D、E、F由小室水电站上册FS表838中，即表4此设计计算当9=0°时对于洞顶开挖成弧形时的垂直山岩压力，/,按下式45计算7.5=2=N-=0.47”？8表4«1山岩压力作用卜衬砌内的计算系数数断面ABCDEF0=0"0.16280.0872-0.007000.2122-0.21220.0210011噬-0.02500.0250-0.000840.15000.35000.0148511-0.1250-0.12500.008250.00001.00000.005753夕=彳0.0250-0.02500.00022-0.15000.90000.01380=穴0.08720.1623-0.00837-0.21220.71220.02240q=0.7rj=0.7×25×0.47=8.22K%45式式中：ri,-三E水工建筑物3%表(7-2)得=25KV/力力一塌落拱失高，?，隧洞开挖宽度的一半1.=9)/；一图岩石牢固系数。查£水工建筑物仆表7-2取£=8M=8.22X3.50X3.75×(0.1628X0.93+0.0872+(-).(X)7(X)X15.58(1.+0.93)=3.04KNmN=8.22×3.75×(0.2122×0.93+(-0.2122)+0.02100×15.58×(1+0.93)=19.02KN(2)衬砌自重的作用。在衬砌自重得作用E各段面得弯矩M和轴向力N,查£小水电站一公式(8-78)。M=K”/(A+4)46（八）式N=gttr(Ci+D1.n)46(b)式式中为衬砌体的单位长度的重量，A、4、CnR系数见£小型水电站上册表(839),n同上，附下表42。表42衬砌自玳作用下的内力系数系数断面AB1.G=O00.3347-0.02198-0.16670.06592吟0.0334-0.002670.33750.01661*-0.39280.025891.57080.018043不-0.03350.000671.91860.04220110.4405-0.026201.73750.07010自重心为一米长衬砌体的重量,按小型水电站公式（8-63）式中：g“一衬砌的自U1.4-混凝土容重，C25取25KNm'S一周长h-衬砌的厚度图44隧洞衬砌自重作用=25×3.14×(6.5+>×0.5=294.382M=294.38×3.50'×(0.3347-0.021981.5.58)=27.94KN.mN=294.38x3.5x(-0.1667+0.06592x15.58)=886.43AN(3)满洞水重作用下水压力的方向为辎射向，压力大小在洞顶为零,在洞底为GD,断面上的弯矩M和轴向力N,查小水电站四,公式(8-79)M=fr(A,+B2n)48（八）式N=(C2+D2n)48式式中：&、当、G、Q系数值见小型水电站3上册表840,附下表表43满洞水重作用下的衬砌内力系数断面A?B2CirDZ¢=0"0.17240-0.01097-0.583850.0329411“二0.01673-0.00132-0.427710.0232911F-0.196380.01294-0.214600.009033不-0.016790.00036-0.394130.02161=H0.22027-0.01312-0.631250.03509M=9.8x3.75?X3.5()×().1724()+(-0.()IW7)×15.58=0.72KN.mN=9.8×3.752×(-O.58385+O.O329415.58)=9.74KN(4)外水压力的作用。yi11;=9.8×i,×3.14×3.752=4.33×0,KN/m49式2(1.+<g.,)=2×(«.22×3.75+3.14X3.5()×294.38)=126此时r片<2(%+11%)当以<2(%+幻*“)时，外水压力可以考虑弹性抗力作用，断面弯矩M和N可以按下式计算,S小水电站F1.t公式<8-80)M=一,片r(A+B2n)4,10（八）式/V=-入(G+-小410(b)式式中：般为拱顶以上的压力线高度。3.25mM=-9.8×3.752X35O×(O.1.7240-0.01.()97×15.58)=0.72KNmN=-9.8×3.75×(-0.58385+0.03294×15.58)×3.75-3.25=129.17KN<5)内水压力的作用对于有压破洞，一般都将内水压力分为内水压力和满水压力二部分。均匀内水压力也为由洞顶内壁以上的水头h引起的,非均匀内水用力等于无水头洞内满水时的静水压力，洞顶压强为零，洞底压强为yd<d为衬砌内直径)，内壁某点处压强为=gy("cose)(0为计算点半径与洞顶半径的夹角)。非均匀内水压力的合力可由积分得到，数值为三匚/，方向铅直向卜.，当隧洞承受的内水压力水头较大，洞径又较小4时，往往可不计非均匀内水压力值,按只受均匀内水压力计算，但为了安全，此时内水压水头h应从般洞中心线算起(有水击压力时也应计入其值)。发电隧洞最高的压力坡线发生在进口最高水位机组又突然关闭时，这时的压力坡线为进口水位与调压井最高涌浪水位的连线”本设计没设调压井，故应计入水锤压力。%=P次+0梅=7+=95.6+pm=1787.38KN411式(6)校核衬砌内外边缘应力。钢筋混凝上衬砌在一定的外力组合下,其混凝土部分的应力可以按下式计算，由6水工建筑物匕,杳得、Mr6=狐+0.6哪叫式中：均匀水压力作用下衬砌材料