压力前池计算书.xls

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1、非自动调节渠道压力前池布置计算书 1 设计依据及参考资料 （1）设计依据：水电站引水渠道及前池设计规范（DL/T 50791997）、小型水力发电站设计规范（DL/T 50791997） （GB 500712002）、水电站进水口设计规范（SD 30388）。 （2）参考资料：水电站建筑物（王树人 董毓新主编）、水电站（成都水力发电学校主编） 2 设计基本资料 机组台数 n1=2台 单机容量N=1600kW 引水渠设计引用流量 Qp=16.200m/s 单机引用流量Q设=16.200m/s 引渠末端渠底高程1=1041.000m 引渠末段渠底宽度b=3.500m 引渠末段渠道边坡m=0 引渠末

2、端渠道设计水深h=2.850m 引渠末端渠道设计流速 v0=1.624m/s 压力钢管根数 n2=1根 压力钢管内径D=2.000m 进水室隔墩厚度d=0.000m 进水室拦污栅的允许最大流速 v进=0.900m/s 堰顶与过境水流水面的高差h=0.100m 侧堰类型正堰的流量系数 m0=0.427 3 侧堰布置及水力计算 3.1 侧堰堰顶高程的确定 根据水电站引水渠道及前池设计规范第4.5.3条的规定，侧堰的堰顶高程应高于设计流量下水电站正常 运行时的过境水流水面高程h(0.10.2m)，本工程取h0.100m 过境水流水面高程2= 渠末渠底高程 + 渠道正常水深 = 1043.850m 侧

3、堰堰顶高程3= 2 + h = 1043.950m 3.2 侧堰堰顶长度、堰上平均水头的确定 根据水电站引水渠道及前池设计规范第A.0.3条，对于设一道侧堰的布置，当水电站在设计流量下正常 运行，侧堰不溢水；当水电站突然甩全部负荷待水流稳定后全部流量从侧堰溢出，为控制工况。此时，侧堰下游 引水渠道流量为零，侧堰泄流能力按公式A3确定。 （A3） 流量系数mL宜取（0.90.95）m0，本工程取mL=0.9m0，即mL= 0.3843 根据水电站引水渠道及前池设计规范第4.5.3条，侧堰的堰顶长度，堰上平均水头，需经计算比较确定。 溢流堰长度与溢流堰顶水深有关，溢流水深过大，则单宽流量大，消能工

4、程量大，但溢流水深小，则溢流堰长度 就长，影响前池平面布置，所以在计算时两者应统筹兼顾。根据上述原则，经试算确定堰顶长度和堰上平均水头。 取H堰= 0.610m 则L堰= 19.976m 取L堰= 20.000m 则H堰= 0.610m 4 压力前池各部分平面尺寸的拟定 4.1 前池池身平面尺寸的拟定 对于中小型电站进水室长度L进=35m，本工程取L进= 5.000m 单管的进水室宽度b进=1.8D= 3.600m取b进= 5.000m 进水室宽度B进=n2b进+(n2-1)d= 5.000m取B进= 5.000m 前池池身宽度B前=1.5B进= 7.500m取B前= 10.000m 前池池身

5、长度L前=3.0B前= 30.000m取L前= 30.000m 5 压力前池特征水位的拟定 5.1 进水室入口处的水深h进（m）应满足下列条件： 即: 进min= 3.600m 5.2 前池正常水位Z正常： 根据水电站引水渠道及前池设计规范第7.0.4条，应以设计流量下水电站正常运行时的水位作为前池的 正常水位。 Z正常= 渠末渠底高程 + 渠道正常水深 = 1043.850m 5.3 前池最高水位Z最高： 进 设 进进 v Q hb 进进 设 进 bv Q h 2/3 2 HgLmQ LL = 根据水电站引水渠道及前池设计规范第7.0.5条，前池和引水渠道内的最高水位，应按照设计流量下正 常

6、运行时，水电站突然甩全部负荷时的最高涌波水位确定。 根据水电站引水渠道及前池设计规范第D.0.5条，侧堰作为控制泄流建筑物，对涌波起到控制作用，即 对引水道系统来说，控制工况是：电站甩满负荷待水流稳定后（涌波已消失），全部流量从侧堰侧堰溢出时，将 恒定流时的堰上水头乘以1.11.2的系数，把这时的水位定为最高涌波水位。 即Z最高=堰顶高程3+1.2H堰 Z最高= 1044.682m 5.4 前池最低水位Z最低： 根据水电站引水渠道及前池设计规范第7.0.6条，前池最低水位可根据水电站运行要求确定。一般前池 最低水位为电站突然增加负荷前前池的起始水位Z0减去突然增荷时的最低涌波hmax。 对于非

7、自动调节渠道，起始水位Z0可取溢流堰顶高程3，最低涌波hmax按一台机组运行突增到两台机组即 发电流量由8.1m3/s突然增加到16.2m3/s时的前池水位降落。 引水渠道中产生落波时，波的传播速度c0和波高h0可按一下两式联立求解： 负荷变化前的流量Q0= 8.100m/s 负荷变化后的流量Q= 16.200m/s 下面试算求解波速c0、起始断面波高h0： 假设h0= 0.700m 波流量Q= 8.100m/s B0=b+2m(h-h0/2)= 3.500m 负荷变化前的过水面积W0=Q0/v0= 4.988m 则波速c0= 3.304m/s 则起始断面波高h0= 0.700m hmax=K

8、h0=2h0= 1.400m Z最低= Z正常 - hmax = 1042.450m 6 压力前池各部位高程的拟定 6.1 进水室淹没深度S的确定 根据水电站引水渠道及前池设计规范第6.1.9条规定，水电站进水口上缘淹没于最低水位以下的深度，应 按SD303确定。淹没深度按戈登公式确定： 0 0 00 0 0 0 2 3 1v W hB B gW c D + = 000 hBcQD=D dCVS = 式中： C系数，对于对称进水口，C= 0.55 d进水口闸门高度，本工程d= 2.000m V进水口闸门断面流速，本工程V= 4.050m/s 经计算S= 3.150m 6.2 进水室底板高程的确

9、定 进水室底板高程=最低水位-S-d= 1037.300m本工程取1037m。 7 压力前池结构计算 本前池基础置于中厚层白云岩(T1a2-2)地基上，岩体坚硬完整，抗风化能力强，岩层平缓，倾角15，故 本次设计只对边墙抗滑稳定进行了以下两种工况复核计算： 工况1：电站正常运行，池内水位为正常水位作用； 工况2：电站从满发突然甩全负荷，池内水位为最高水位作用； 计算时选取水深最大的E-E断面。 2.1 荷载计算 （1）边墙自重W 材料容重= 23.5kN/m 墙断面面积S= 22.4m/m 墙体自重W= 527kN/m （2）静水压力P 工况水容重水深h静水压力P 工况19.8kN/m5.85

10、0m168kN/m 工况29.8kN/m6.682m219kN/m 2.2 抗滑稳定安全系数K计算 dCVS = 计算公式： 工况WPfK 工况1527kN/m168kN/m0.51.571 工况2527kN/m219kN/m0.51.204 均满足要求。 8 工程量计算 （1）土石方开挖 桩号面积平均面积长度体积 091.2 125.618.8192364 18.819160 226.718.8184266 37.637293.4 286.0524.57008 62.137278.7 278.529.58216 91.637278.3 294.8164717 107.637311.3 合计1

11、07.63727899.55 土石比例按2:8 土方开挖： 5580石方开挖： 22320 （2）M7.5浆砌块石 桩号面积平均面积长度体积 066.5 45.5518.819857 18.81924.6 26.718.818502 37.63728.8 28.824.5706 P fW K = 62.13728.8 28.829.5850 91.63728.8 28.816461 107.63728.8 合计107.6373544.8 （3）C20混凝土 桩号面积平均面积长度体积 09.3 11.618.819218 18.81913.9 16.218.818305 37.63718.5 18.524.5453 62.13718.5 18.529.5546 91.63718.5 19.2516308 107.63720 合计107.6371921.5 板梁C20：100 （4）钢筋 85t （5）沉降缝 300m （6）C15混凝土 600m