坝后式水电站设计及发电机机座结构稳定计算说明书.docx

摘 要J电站在瓯江上游干流梯级开发的第一级水电站，工程以发电为主，兼顾航运、放木及防洪等综合利用要求。瓯江流域处浙东南沿海山区，属于年调节水库。本次设计的水库死水位为263.5m，正常蓄水位为283m。根据历史洪水资料设计洪水（P=0.1%），水库的设计洪水位289.5m。校核洪水位（P=0.01%）为291.8m。根据地形地质的特点选择坝型为重力坝，坝长270.5m。其中溢流坝段长142.5m，其中有8孔溢洪道，净宽102.5m。水电站进水口中心线高程251.04m。水电站装机容量为18万kW，四台机组单机4.5万kW。水轮机型号为HL220-LJ-300；为坝后厂房顶溢流式厂房，开关站布置在右岸。主厂房总宽定为19m，总长68m。水轮机安装高程为202.19m。起重机选用电动双钩桥式起重机，最大起重量选2100吨，跨度选用16m。装配场长度取20.8m，进场公路布置在左岸。副厂房是为保证水电站正常运行需要，设置在主厂房与坝的间隙。主要布置各种机电辅助设备、房间、生产间和必要生活设施房间。AbstractJ plant is the first step hydropower station in upper reaches of the Oujiang River. The main purpose of the project is to generate electricity, but also considered the woods of the shipping and protect floods. Oujiang River basin located in the southeast area which is near the say in Zheijang Province, and the plant is a year adjust reservoirThis design determined the dead water level is 263.5m, the normal water level is 283m. According to the historical flood date (P=0.1%), the designed flood level is 289.5m, the proofread level is 291.8m (P=0.01%).According to the characteristics of geology and topography, gravity dam was chosen. The total length of the dam is 270.5m, and the over-flow dam is 142.5m, and eighi holes over-flow causes is set, and the last, the net width is 100m. The elevation of the water intake of the plant is 254.2m.The total electric capacity is 180,000kW,and four generates whose capacity is 45,000kW was installed. The type of the turbine is HL-220-LJ-300. The units are installed in the main power house.The width of the main power house is 19m,the length is 68m. All kinds of auxiliary equipment and other kinds of rooms assemble in deputy house.目录摘 要1Abstract11水文地址情况与枢纽布置81.1 流域概况81.2 水文与气候81.3 地形与地质111.3.1 水库区工程地质111.3.2 坝址地质111.4 天然建筑材料121.4.1 土料：121.4.2 砂石料：121.5给定设计控制数据121.5.1 设计资料121.5.2 设计任务131.6枢纽布置132重力坝挡水坝段设计152.1剖面设计152.1.1坝顶高程的确定152.1.2坝底宽的确定162.1.3实用剖面182.2荷载计算（取单宽1米）192.2.1设计洪水位下荷载202.2.2校核洪水位下荷载212.3稳定分析222.3.1设计洪水位下稳定计算222.3.2校核洪水位下稳定计算222.4应力校核232.4.1原理232.4.2设计洪水位下242.4.3校核洪水位下242.5坝内构造252.5.1坝内廊道252.5.2坝基处理252.5.3 坝体分缝263重力坝溢流坝段设计273.1剖面设计273.1.1堰顶高程的确定273.1.2堰面曲线303.1.3下游反弧段313.2荷载计算333.2.1设计洪水位下333.2.2校核洪水位下333.3稳定分析343.3.1设计洪水位下343.3.2校核洪水位下353.4应力校核353.4.2设计洪水位下353.4.3校核洪水位下363.5溢流坝消能抗冲刷措施363.5.1挑距363.5.2冲坑373.5.3导墙高度374水电站引水建筑物384.1进水口高程384.2压力钢管的布置384.3压力钢管的厚度394.4拦污栅及进水口闸门的设计404.5通气孔415水电站建筑物设计425.1 特征水头的选择425.1.1校核洪水位下425.1.2设计洪水位下425.1.3正常蓄水位+一台机组满发425.1.4正常蓄水位+四台机组满发425.1.5设计低水位+一台机组满发435.1.6设计低水位+四台机组满发435.2 水电站水轮机组的选型445.2.1转轮直径D1445.2.2转速n（最优工况）445.2.3效率修正455.2.4工作范围检验455.2.5吸出高度Hs465.3 水轮发电机的选择与尺寸估算475.3.1主要尺寸估算475.3.2平面尺寸估算485.3.3轴向尺寸485.4 蜗壳和尾水管的计算495.4.1金属蜗壳尺寸495.4.2尾水管尺寸505.5 调速器与油压装置的选择515.5.1调速器515.5.2油压装置525.6 厂房桥吊设备的选择535.7 厂房形式与布置545.8 主厂房的特征高程555.8.1水轮机安装高程555.8.2尾水管底板高程555.8.3水轮机层地面高程555.8.4定子安装高程555.8.5发电机层地面高程（定子埋入式）565.8.5装配场地面高程56装配场与发电机层同高212.50m。565.8.6吊车轨顶的高程565.8.7厂房顶部高程565.9 水电站主厂房长宽尺寸的确定565.9.1主厂房宽度的确定565.9.2主厂房长度的确定575.10主厂房各层的布置595.10.1发电机层595.10.2水轮机层595.10.3蜗壳层605.11 水电站副厂房各层高程及平面布置606专题发电机机座及结构稳定计算626.1设计假定626.1.1动力计算中的假定626.1.2静力计算中的假定626.2荷载及组合636.2.1荷载636.2.2组合646.3机墩动力计算646.3.1机墩强迫振动频率646.3.2机墩自振频率656.3.3共振检验与动力系数确定666.3.4振幅检验666.4机墩静力计算686.4.1垂直正应力686.4.2剪应力686.4.3主拉应力696.4.4应力校核69主要参考文献711水文地址情况与枢纽布置1.1 流域概况紧水滩水电站在瓯江支流龙泉溪上，坝址以上流域面积2761平方公里。龙泉溪发源于浙闽交界仙霞岭、洞官山，河流长度153公里，直线长度77公里，平均宽度36公里。除龙泉县城附近及赤石仁三处有小片盆地外，其余地段多为峡谷，河床覆盖多以大块石和卵石组成，险滩较多。本流域东侧与瓯江支流小溪相邻，西侧与钱塘江支流乌溪江相邻，南侧为闽江支流松溪，北侧为瓯江支流松阴溪。河流四周均为岭南山系洞官山脉包围，山脉走向与河流流向一致，最高峰黄茅尖高达1921米，流域平均高度662米，河道坡降上游陡、下游缓，平均坡降为6.32 0.97，因河道陡，河槽调蓄能力低，汇流快，由暴雨产生的洪水迅涨猛落，历时短，传播快，所以一次洪水过程尖瘦，属典型的山区性河流。龙泉溪是浙江省木材主要产地，境内森林茂盛，植被良好，水土流失不严重。本工程为瓯江干支流规划的五个梯级开发中的一级，以发电为主，兼顾航运、放木（竹）以及防洪等综合效益。电站建成后主要担任华东电网调峰并供电丽水、温州，将使丽、温两地区通过220千伏输电线路联系，形成浙南电力系统。为解决建坝后龙泉溪木材（竹）的流放和航运的发展，大坝左岸专门设置有货筏过坝建筑物。水库有1.53亿立方米的防洪库容，用以减轻下游丽水、碧湖地区防洪的负担。1.2 水文与气候本地区地处浙东南沿海山区，属温带季风气候，气候温和，坝址区历年平均气温17.3，月平均气温以1971年7月份30.7最高，1962年1月份13最低，实测最高气温为40.7（1966年8月），最低气温-8.1（1969年2月）。流域内气候湿润，历年平均相对湿度79%，其中以6月份的87%为最大，1月份的84%为最小，实测最小相对湿度仅8%。本流域距东海仅120180公里，水汽供应充沛，坝址以上流域年平均雨量为1833.8毫米，但在年内分配很不均匀，39月占年雨量为80.5%，其中56两月为雷雨季节，降雨量占年雨量的三分之一，往往形成连绵起伏的洪水，本流域暴雨常出现在此期间，实测最大24小时雨量为236.8毫米。79月间台风侵袭，也有暴雨出现，最大24小时雨量曾达145.4毫米。流域多年平均降水日数为172天，最多达201天，最少145天。本流域4至8月为东南风，1至3月、9至12月一般为东北风及西北风。历年平均风速1.15米/秒，出现在1970年4月，风向西北偏西。坝址区可能发生最大风力为11级，相当于风速32米/秒。紧水滩坝址与石富站流域面积仅差41平方公里，占控制流域面积的15%，故坝址处流量资料均不加改正，直接采用石富站资料。泥沙对紧水滩水库使用不会有严重的影响。表1-1 厂区水位流量关系：水位（m）202203204205206207208209210流量（m3/s）8024054088012801740230029003620水位（m）211212213214215216217218219流量（m3/s）438052006060700079408980100801120012340图1-1厂区水位流量关系曲线表1-2 水库面积、容积：高程（m）205215220225230235240面积（km2）01.32.33.95.77.79.7容积（108m3）00.050.20.350.60.9251.375高程（m）245250255260265270275面积（km2）11.613.615.918.321.324.527.7容积（108m3）1.92.53.24.055.056.257.575高程（m）80285290295300面积（km2）31.235.240.348.158.4容积（108m3）9.1010.7512.715.0517.7图1-2水库容积曲线1.3 地形与地质1.3.1 水库区工程地质水库周边地势高峻，无低矮分水岭，岩石坚硬较完整，虽有部分断层延伸库外，但断层胶结好，山体雄厚，且地下水位分布较高，故无永久渗漏之虑。由于库岸有第四系松散地层分布，岩石节理发育，水库暂时渗漏损失甚小，对水库蓄水无影响。库区岩石以山岩为主，物理地质现象以小型塌滑体居多，蓄水后小型的边坡再造虽有可能但不致产生大规模的边坡不稳定。本地区地震烈度为6度，可不考虑抗震设计，不计地震荷载。1.3.2 坝址地质坝区位于90平方公里的“牛头山”花岗斑岩岩技的南缘，其中有后期的细粒花岗岩和小型的石英岩脉、细晶岩脉、辉缘岩脉侵入穿摘其间与围岩接触良好。混凝土/新鲜花岗斑岩抗剪摩擦系数0.7，凝聚力5千克/平方厘米，抗剪断摩擦系数1.0。混凝土/混凝土抗剪断摩擦系数1.25，凝聚力1.45103Kpa。根据坝址区资料分析，紧水滩坝址两岸地形对称，岩性均一，较新鲜完整，风化浅，构造不甚发育，水文地质条件较简单，故属工程地质条件较好的坝址。1.4 天然建筑材料1.4.1 土料：下村料场：位于平缓的山坡上，高程300以下，主要为壤土，料场距坝址0.5千米，有效储量426700立方米。油坑料场：位于500550米高程的低平山丘上，为粘土及壤土组成，料场距坝址1.5千米，有效储量747600立方米。1.4.2 砂石料：局村至小顺区六个料场，左右岸各三个，最远距坝址16.5公里。局村至坝址区十个料场，左岸4个，右岸6个，最远距坝址9公里。坝址至赤石区七个料场，最远距坝址12.2公里。共计23个料场，有效储量水下557000立方米，水上3094600立方米，合计3651600立方米。1.5给定设计控制数据1.5.1 设计资料设计原始资料 1 份，附图 3 张。水能规划1校核洪水位 291.80 m 。校核洪水最大下泄流量 15400 m3/s2. 设计洪水位 289.5m 。设计洪水最大下泄流量 12250 m3/s3设计蓄水位 283.0m 4设计低水位 263.5m 5装机容量 18万kW（3台） 6机组机型 自 选 7 其 它 挡水建筑物及泄水建筑物1.挡水建筑物 混凝土重力坝 2.泄水建筑物 混凝土溢流坝 3其它 引水建筑物 压力钢管 水电站建筑物 坝后式地面厂房 其它1.5.2 设计任务1.水能利用 （无） 2枢纽布置、挡水及泄水建筑物根据所给资料确定挡水及泄水建筑物的断面型式，并进行必要的稳定计算。确定溢流坝后消能工型式及尺寸，绘出挡水、泄水建筑物及消能工的剖面图。进行水利枢纽布置并绘出平面布置图。 3水电站引水建筑物 确定压力钢管的布置方式，以及钢管的材料，进行管身应力分析及结构设计。 4.水电站厂房根据所选机型和水位流量关系，确定厂房的轮廓尺寸，并对水电站厂房进行稳定计算，绘出水电站厂房各层的平面布置图和厂房的纵剖面图，上、下游立视图。进行厂区布置，绘出厂区布置图 5.其它 发电机机座结构稳定计算 1.6枢纽布置枢纽由非溢流坝段、溢流坝段、坝后式溢流厂房、开关站、进厂公路及上坝公路等组成。坝轴线垂直水流方向。坝顶高程292.35米，坝基面高程200米，坝高92.35m，坝长270.5m。溢流坝段（5#13#）布置在河谷中间，总宽142.5米。溢流前沿总宽102.5m,分八孔，有机组段闸墩宽7m，孔口宽7.5m，无机组段闸墩宽3m，孔口宽16m，采用鼻坎挑流消能，反弧半径30m。非溢流坝段（1#4#、14#17#）布置在河谷两岸。采用溢流式厂房，厂房位于溢流坝坝趾处，厂房顶兼作溢洪道。电站厂房中间机组段长14.5米，总长68米。装配场长度20.8m，将装配场放在厂房左边。发电机层与装配场层同高，均为212.50m。主厂房与坝设纵缝分开，厂房上部与坝体之间的空间较大，将副厂房布置于此。 关于进厂公路，设计时考虑了两种方案。由于设计及校核情况下下游尾水位很高，设计情况下下游尾水位为218.92m，校核情况下下游尾水位为221.68m，而装配场的高程为212.50m，采用公路进厂在丰水期公路有被淹的危险，但若采用隧洞进厂，则开挖量很大，费用也很高，而且尾水平台的启闭机也不易安装及检修，施工时运输也比较麻烦，故应考虑与装配场层同高的进厂公路，在洪水期电站工作人员从坝顶进厂，如新安江就是采取这种方式。引水道采用压力钢管，压力钢管布置在坝体内，进水口布置在溢流坝闸墩内，压力钢管与蜗壳之间用伸缩节相连。变压器布置在溢流坝顶，母线通过出线洞到坝顶，采用扩大单元接线，两台机组设一台主变。高压开关站设置在右岸，采用露天式，大小为30m乘45m。 2重力坝挡水坝段设计2.1剖面设计重力坝剖面设计的任务在于选择一个既满足稳定回去强度要求，又使体积最小和施工简单、运行方便的剖面。先确定基本剖面，再在基本剖面的基础上确定实用剖面。重力坝的基本剖面，一般指在主要载荷作用下满足坝基面稳定和应力控制条件的最小三角剖面。因此，基本剖面分析的任务是在满足强度和稳定的要求下，根据给定的坝高求得一个最小的坝底宽度，也就是确定三角形的上下游坡度。为分析方便计，沿坝轴线方向取单位长度的坝体进行研究，其上下游面的水平投影长度分别为和。假定上游库满水位平三角形顶点水深为，下游无水。坝的载荷只考虑上游水平压力、水重和坝体自重以及扬压力，在此情况下，讨论及应如何取值才能满足安全和经济的要求。2.1.1坝顶高程的确定根据水电站装机18万kw，水库总库容13.7108m3，取工程规模为大（1）型。2.1.1.1坝顶超出静水位高度hh = 2hl+ho+h （2-1）式中 2hl波浪涌高ho波浪中线高出静水位高度hc安全超高（1）2hl=0.166vf5/4D1/3 式 中： V f 为计算风速，设计情况宜采用洪水期多年平均最大风速的1.52倍，校核情况宜采用洪水期多年平均最大风速。此处设计洪水位下取2m/s，校核洪水位下取1.15m/sD库面吹程（km），指坝前沿水面至对岸的最大直线距离，可根据水库形状确定。但若库形特别狭长，应以5倍平均库面宽为准，此处取1.4km。 求得设计洪水位下2h1=0.09m ,校核洪水位下2h1=0.04m。 （2）ho=cth 求得设计洪水位下为0.07m，校核洪水位下为0.0024m。（3）hc-查水工建筑物（上）河海大学出版社 P53表2-8基本组合：hc=0.7m， 特殊组合：hc=0.5m故设计洪水位下hc=0.7m，校核洪水位下hc=0.5m。2.1.1.2坝顶高程设计洪水位+h设=290.297m坝顶高程=max校核洪水位+h校=292.35m取坝顶高程为292.35m2.1.2坝底宽的确定基本剖面是以校核洪水位为高程，再以应力条件和稳定条件求得最小坝底宽来确定的。2.1.2.1应力条件式中 B坝底宽度，m；H基本剖面坝高，m（基本剖面H=238.0-110.0=128m）；坝体材料容重，；水的容重，；扬压力折减系数,按规范坝基面取0。25；摩擦系数，由资料可得本设计采用0.72；2.1.2.2稳定条件式中 B坝底宽度，m；H基本剖面坝高，m（基本剖面H=238.0-110.0=128m）；坝体材料容重，；水的容重，；扬压力折减系数,按规范坝基面取0。25；摩擦系数，由资料可得本设计采用0.72；K基本组合安全系数。取B=65.85m,此时m=0.75图2-1 非溢流坝基本剖面2.1.3实用剖面2.1.3.1坝顶宽度坝顶需要有一定的宽度，以满足设备布置、运行、交通及施工的需要，非溢流坝的坝顶宽度一般可取坝高的 810 %，并不小于2m，如作交通要道或有移动式启闭机设施时，应根据实际需要确定，当有较大的冰压力或漂浮物撞击力时，坝顶最小宽度还应满足强度的要求。根据坝顶双线公路交通要求，坝顶B取为10m。2.1.3.2剖面形态上游折坡的起坡点位置应结合应力控制条件和引水、泄水建筑物的进口高程来选定。一般在坝高的1 /3 2 /3 的范围内。为尽量利用水重，在满足应力要求前提下，上游坡应尽可能缓。同时考虑电站进水口闸门拦污栅和操作便利，为尽量利用水重，在满足应力要求的前提下，折坡点高程定在235.00m处。坝顶高程292.35m，坝底高程200.00m，折坡点高程235.00m，上游坝坡坡度1：0.15，下游坝坡坡度1：0.75，坝顶宽10.00m，坝底宽74.10m，上游侧5.25m，下游侧68.850m。 图2-2 非溢流坝的实用剖面2.2荷载计算（取单宽1米）荷载计算时仅考虑自重，静水压力及扬压力（浪压力较小，略去不计），在验算稳定时需用荷载的设计值，用极限状态法验算应力时，需用荷载的标准值，以下是各荷载的作用分项系数。 表2-1 作用分项系数1）1）表2-2 结构系数2.2.1设计洪水位下荷载设计洪水位下荷载见下表，具体计算见说明书。表2-3设计洪水位下荷载名称荷载（KN）方向力臂弯矩（kNm）方向自重2159.0633.5572436.4621702.2526.8581620.354261.022.18118289静水压力上游39290.2829.831172160.023708.1834.64128442.73下游1755.826.3111073.371316.8727.5936332.44扬压力13753.34001081.5533.92536691.585870.678.1848041.651622.9434.9756754.212.2.2校核洪水位下荷载表2-4校核洪水位下荷载名称荷载（KN）方向力臂弯矩（kNm）方向自重2159.0633.5572436.4621702.2526.8581620.354261.022.18118289静水压力上游41335.628.631183438.22823826.6434.64132554.8096下游2305.467.22616659.2541729.126.4345700.113扬压力15759.65001289.7733.92543755.4477000.878.1857267.11161934.6534.9767654.712.3稳定分析稳定分析的主要目的是验算重力坝在各种可能荷载组合下的稳定安全度。工程实践和试验研究表明，岩基上的重力坝失稳破坏可能有两种情况：一种是坝体沿抗剪能力不足的薄弱层面产生滑动，另一种是在荷载作用下，上游坝踵以下岩体受拉产生倾斜裂缝以及下游坝趾岩体受压发生压碎区而引起倾倒滑移破坏。为保证重力坝的安全可靠性，在结构设计的标准中，要明确规定出安全储备要求。其表达形式有定值安全系数法和分项系数极限状态法。下面就采取这两种方法验算稳定，定值系数法采用抗剪强度公式和抗剪断公式。2.3.1设计洪水位下稳定计算2.3.1.1抗剪断公式2.3.1.2抗剪稳定公式2.3.2校核洪水位下稳定计算2.3.1.1抗剪断公式2.3.1.2抗剪稳定公式2.4应力校核2.4.1原理验算坝址抗压强度时，应按承载能力极限状态分别计算基本组合和偶然组合两种情况，计算时按公式要求采用材料的标准值和作用的标准值或代表值。式中：计算截面上全部作用对截面形心的力矩之和，逆时针方向为正；2.4.2设计洪水位下坝趾抗压强度承载能力极限状态作用效应函数极限状态抗力函数2.4.3校核洪水位下坝趾抗压强度承载能力极限状态作用效应函数极限状态抗力函数2.5坝内构造2.5.1坝内廊道灌浆廊道距坝底4.5m，距上游坝面9m，廊道宽3m，高4m。由于下游尾水位较高，产生较大的扬压力，为增加坝的安全稳定，在坝基面上设两个基础排水廊道以减小扬压力。两廊道距上游坝面距离分别为27m，45m沿灌浆廊道向上，间隔大概20m布置一层廊道，共分3层，各层的高程为224.5m，239.5m，258.86m，每层纵向廊道布置向下游延伸的横向廊道，并在下游再布置一条纵向贯穿廊道作为连接。非溢流坝段除底层廊道横向不贯穿至下游外，其余横向廊道均贯穿，非溢流坝段横向廊道连接两排纵向廊道。廊道尺寸宽2.50m，高4.00m，由于上游坝面倾斜，故廊道上下并非垂直布置，而是向下游倾斜，这使得排水管亦倾斜布置，但角度不大，在允许的范围内。2.5.2坝基处理 重力坝承受较大的荷载，对地基要求较高。然而天然基岩经受长期地质构造运动及外界因素的作用，多少存在着风化，节理，裂隙，破碎带等缺陷，因此，必须对地基进行适当的处理。地基处理一般包括坝基开挖清理，对基岩进行固结灌浆和防渗帷幕灌浆，设置基础排水系统，对特殊软弱带如断层，破碎带和溶洞等进行专门的处理。紧水滩峡谷而岸风化层零星分布，一般厚0.52米，所以坝基开挖比较容易帷幕灌浆作用是降低坝基的渗透压力，减少渗透流量，防止坝基内产生机械或化学管涌。帷幕灌浆是在靠近上游坝基布设一排或几排钻孔，利用高压灌浆填塞基岩内的裂隙和孔隙等渗水通道。防渗帷幕的深度因根据基岩的透水性，坝体承受水头和降低坝体渗透压力的要求确定。此外在基岩表面设置排水廊道。2.5.3 坝体分缝横缝将坝体沿坝轴线方向分成若干坝段，其缝面常为平面，不设键槽，不进行灌浆，使各坝段独立工作。缝的宽度器取1cm，横缝间距具体见枢纽布置图，横缝止水用两道金属止水片（紫铜片或不锈钢片）和一道防渗沥青井。纵缝是为了适应混凝土的浇筑能力和减小施工期温度应力而设置的临时缝。本设计采用两条垂直纵缝，详细见图纸。为了加强坝体的整体性，缝面一般设置键槽，槽的短边和长边大致与第一及第二主应力相交，使槽面基本承受正压力。且键与槽互相咬合，可提高纵缝的抗剪强度。3重力坝溢流坝段设计3.1剖面设计溢流坝既是泄水建筑物，又是挡水建筑物，既要满足稳定强度要求，又要满足水力条件要求。要有足够的下泄能力，使水流平顺的流过坝面，避免产生振动和空蚀。应使下泄水流对河床不产生危及坝体安全的局部冲刷，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行。溢流坝剖面，除应满足强度、稳定和经济条件外，其外形尚需考虑水流运动要求。通常它也是由基本三角形剖面修改而成，内部与非溢流坝段相同。溢流面由顶部溢流段、中部直线段及下游反弧段组成，上游面为直线。初步设计采用8孔开敞式溢流堰。有厂房段空口为7.5m。闸墩宽为7m。无厂房段空口宽为16m。闸墩宽为3m。 3.1.1堰顶高程的确定3.1.1.1设计洪水位下通过溢流坝顶的下泄流量为：12250-0.9 236.61=12037.05m3/s 坝址岩基状况良好，故取设计状况下的单宽流量q150 m2/sLQ/q 80.247m 机组段的间距为14.5m，机组进水口设置在闸墩里，故有机组段的孔口宽需考虑机组段长，有机组段闸墩宽7m，则孔口大小为14.5-7=7.5m，取 L7.53+165=102.5m溢流坝总宽度：L0 102.5+47+43142.5m 计算堰上水头：式中L溢流前缘总净宽，m；m流量系数，与堰型有关，非真空实用剖面堰在设计水头下一般为0.490.50； 侧收缩系数，与闸墩形状，尺寸有关，一般为0.900.95； 重力加速度；坝顶溢流的堰顶水头，m。求得H=17.85m流速水头：则堰上水头H=17.85-0.0135=17.836m堰顶高程=289.5-17.836=271.66m由水力学公式试算得：hc0 3.923m则堰顶高程H=278.70m , 正常挡水位284.00m闸门高度284278.7+安全超高1.77m 3.1.1.2校核洪水位下通过溢流坝顶的下泄流量为：15400-0.9 236.61=15169.32m3/s 坝址岩基状况良好，故取设计状况下的单宽流量q150 m2/sLQ/q 101.129m 机组段的间距为14.5m，机组进水口设置在闸墩里，故有机组段的孔口宽需考虑机组段长，有机组段闸墩宽7m，则孔口大小为14.5-7=7.5m，取 L7.53+165=102.5m溢流坝总宽度：L0 102.5+47+43142.5m 3.1.1.3堰顶高程及闸门尺寸综上堰顶高程为271.66m闸门高度=正常蓄水位-堰顶高程+安全超高=283.0-271.66+0.5=11.84m取12.m。选择平面闸门，根据孔口大小，所以闸门有两种尺寸，取为12.0m8.1m 12.0m16.6m。工作闸门一般布置在溢流堰顶点，以减少闸门高度。为了避免闸门局部开启时水舌脱离坝面而产生真空，将闸门布置在堰顶偏下游一些，以压低水舌使其贴坝面下泄。检修闸门位于工作闸门之前，为便于检修，两者之间留有13m的净宽，本设计取净宽1.5m。3.1.2堰面曲线溢流面曲线采用的为WES曲线，其曲线方程为：K、n 与上游坝面坡度有关的系数和指数（查设计手册知k=2, n=1.85）最大运行水头=291.8-271.66=20.14m定型设计水头，为使实际运行时m较大而负压绝对值较小，对于WES剖面设计，常取=（0.750.95），取=17.84m表3-1 Y=x1.85/(217.850.85)X（m）5101518.13Y（m）1.214.359.2013.6堰顶与上游采用三圆弧连接，参数如下表所示表3-2 三圆弧参数R1=0.5Hd=8.5R2=0.2Hd=3.4R3=0.04Hd=0.68B1=0.175Hd=3.122B2=0.27Hd=4.698B3=0.281Hd=5.013堰面形态如下图所示：图3-1 堰面形态3.1.3下游反弧段由于采用厂房顶溢流式，反弧段的高程应结合厂房的顶高程，根据厂房部分的计算，反弧段的底高程定为230.0m。反弧半径的计算：图3-2 溢流坝剖面图3.2荷载计算作用在溢流坝上的荷载主要有：坝体自重，上下游坝面上的水压力，扬压力，浪压力，泥沙压力，地震荷载，冰荷载，动水压力等，此处考虑了坝体自重，上下游坝面上的水压力，扬压力，其他力就暂不考虑。此溢流坝为一级主要永久建筑物，工况计算需考虑设计洪水位、校核洪水位，荷载计算如下表。3.2.1设计洪水位下表3-3 设计洪水位下荷载名称荷载（KN）方向力臂弯矩（kNm）方向自重105941.84461.85195992.4静水压力上游37729.1728.51075281.345331.1747.8515747.1335下游1755.826.3111073.37扬压力13753.34001081.8645.72549468.0487914.8812.1295928.34