根據(jù)渾江河道自然特性的變化，大致以通化為上、中游之分界：以桓仁為中、下游之分界。河流系山區(qū)河流，蜿蜒于山谷之中，沿河山勢陡峭，支流眾多，于支流入口處，地勢較為開闊，出現(xiàn)山間盆地。渾江流域水系圖參見圖1。
渾江下游（桓仁以下）的水能利用與梯級開發(fā)問題曾進行了長時間的研究，基本上歸納為兩種開發(fā)方案，即：○1桓仁、沙尖子兩級開發(fā)方案與○2桓仁、回龍山、太平哨、高嶺、金坑等多級開發(fā)方案。目前，在桓仁水電站早已建成投產(chǎn)的情況下，實際上變成為沙尖子高壩大庫與回龍、太平哨、高嶺、金坑等梯級開發(fā)方式之爭。本任務(wù)書取材于梯級開發(fā)方案的太平哨水電站，并擬定為混合式開發(fā)的地面廠房型式。有關(guān)渾江下游梯級開發(fā)情況可參見附圖1。
1 基本資料…………………………………………………………………………6
1.1 任務(wù)的提出………………………………………………………………………6
1.2 工程地質(zhì)條件……………………………………………………………………6
1.2.1 地貌與地層………………………………………………………………6
1.2.2 水庫區(qū)工程地質(zhì)條件……………………………………………………7
1.2.3壩址工程地質(zhì)條件………………………………………………………7
1.2.4 付壩工程地質(zhì)條件……………………………………………………8
1.2.5 引水隧洞和廠房區(qū)工程地質(zhì)條件……………………………………8
1.3 建筑材料…………………………………………………………………………9
1.4 水文與氣象………………………………………………………………………11
1.4.1 流域自然地理概況………………………………………………………11
1.4.2 氣象條件…………………………………………………………………11
1.4.3 水文資料…………………………………………………………………12
1.5水利、動能及水庫…………………………………………………………………17
1.5.1 電站任務(wù)…………………………………………………………………17
1.5.2水庫水位……………………………………………………………………18
1.5.3裝機容量的選擇…………………………………………………………18
1.5.4引水隧洞的洞徑選擇……………………………………………………18
1.5.5附圖………………………………………………………………………19
2 水輪機選型設(shè)計……………………………………………………………………25
2.1 機組臺數(shù)與單機容量的選擇…………………………………………………25
2.1.1 機組臺數(shù)選擇………………………………………………………………25
2.1.2機組單機容量選擇…………………………………………………………26
2.2 水輪機型號及裝置方式的選擇………………………………………………26
2.2.1水輪機型號選擇……………………………………………………………26
2.2.2 裝置方式的選擇…………………………………………………………………26
2.3 水輪機參數(shù)計算………………………………………………………………26
2.3.1 HL240型水輪機方案主要參數(shù)選擇………………………………………26
2.3.2 ZZ440型水輪機方案主要參數(shù)選擇…………………………………………29
2.3.3 HL240型水輪機及ZZ44型水輪機兩種方案的比較………………………31
2.4水輪機運轉(zhuǎn)特性曲線的繪制…………………………………………………32
2.4.1等效率曲線的繪制…………………………………………………………32
2.4.2出力限制線的繪制…………………………………………………………33
2.4.3 等吸出高度曲線的繪制……………………………………………………34
2.5水輪機蝸殼設(shè)計………………………………………………………………35
2.5.1 蝸殼形式的選擇……………………………………………………………35
2.5.2 斷面形狀及包角的選擇……………………………………………………35
2.5.3進口斷面面積及尺寸的確定………………………………………………35
2.5.4中間斷面尺寸的確定………………………………………………………36
2.5.5 圖的繪制………………………………………………………36
2.6尾水管設(shè)計…………………………………………………………………37
2.6.1尾水管的形式………………………………………………………………37
2.6.2 彎肘形尾水管部分尺寸的確定……………………………………………37
2.7 發(fā)電機的選擇………………………………………………………………38
2.7.1 發(fā)電機型式的選擇…………………………………………………………38
2.7.2水輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)尺寸……………………………………………………38
2.8 調(diào)速器設(shè)計……………………………………………………………………39
2.8.1 調(diào)速設(shè)備的選擇……………………………………………………………39
2.8.2接力器的選擇………………………………………………………………39
2.8.3 調(diào)速器的選擇………………………………………………………………40
2.8.4 液壓裝置的選擇……………………………………………………………41
2.9附圖………………………………………………………………………42
3 壩區(qū)樞紐總布置…………………………………………………………………46
3.1 壩軸線及壩型選擇……………………………………………………………46
3.1.1 壩軸線選擇…………………………………………………………………46
3.1.2 壩型選擇……………………………………………………………………46
3.2 泄洪方式選擇及調(diào)洪演算……………………………………………………47
3.3 樞紐布置………………………………………………………………………47
4 攔河壩設(shè)計………………………………………………………………………48
4.1基本資料……………………………………………………………………48
4.2 擋水壩剖面設(shè)計……………………………………………………………48
4.2.1 擋水壩壩頂高程的確定……………………………………………………48
4.2.2 擋水壩的剖面尺寸確定……………………………………………………48
4.3溢流壩剖面設(shè)計……………………………………………………………49
4.3.1溢流壩面曲線設(shè)計………………………………………………………49
4.3.2消能防沖設(shè)計………………………………………………………………50
4.4 洪水下泄流量校核……………………………………………………………51
4.4.1溢流壩過流能力的驗算……………………………………………………51
4.4.2 底孔過流能力驗算…………………………………………………………53
4.5 閘門閘墩及工作橋設(shè)…………………………………………………………54
5 擋水壩穩(wěn)定及應(yīng)力分析…………………………………………………………56
5.1 計算說明……………………………………………………………………56
5.1.1 計算內(nèi)容……………………………………………………………………56
5.1.2 計算工況……………………………………………………………………56
5.1.3 計算單元與計算截面………………………………………………………56
5.2 擋水壩穩(wěn)定及應(yīng)力分析………………………………………………………56
5.2.1 荷載計算……………………………………………………………………56
5.2.2 抗滑穩(wěn)定分析………………………………………………………………57
5.2.3 應(yīng)力分析……………………………………………………………………58
6 細部構(gòu)造設(shè)計…………………………………………………………………60
6.1 壩體分區(qū)及標(biāo)選擇……………………………………………………………60
6.2 分縫與止水……………………………………………………………………60
6.3 廊道系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的布置…………………………………………………61
6.3.1 廊道系統(tǒng)布置………………………………………………………………61
6.3.2 排水設(shè)施布置………………………………………………………………62
6.4壩頂構(gòu)造………………………………………………………………………62
6.4.1非溢流壩壩頂構(gòu)造…………………………………………………………62
6.4.2溢流壩壩頂構(gòu)造……………………………………………………………62
6.5壩基處理……………………………………………………………………62
6.5.1壩基開挖及清理……………………………………………………………62
6.5.2壩基的加固處理……………………………………………………………62
6.5.3壩基的防滲處理……………………………………………………………63
6.5.4地基排水……………………………………………………………………63
6.5.5兩岸的處理…………………………………………………………………63
7 水電站引水系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………………………64
7.1隧洞洞徑及洞線選擇…………………………………………………………64
7.1.1有壓引水隧洞洞徑計算……………………………………………………64
7.1.2洞線選擇原則………………………………………………………………64
7.2 進水口設(shè)計……………………………………………………………………65
7.2.1進水口型式的選擇…………………………………………………………65
7.2.2進水口高程確定……………………………………………………………65
7.2.3進水口尺寸的擬定…………………………………………………………66
7.2.4進口設(shè)備……………………………………………………………………67
7.3 引水隧洞……………………………………………………………………67
7.3.1 線路與坡度的確定…………………………………………………………67
7.3.2 斷面形式與斷面尺寸………………………………………………………68
7.3.3 洞身襯砌……………………………………………………………………68
7.4 調(diào)壓室設(shè)計…………………………………………………………………69
7.4.1 是否設(shè)置調(diào)壓室判斷………………………………………………………69
7.4.2 調(diào)壓室位置的選擇…………………………………………………………70
7.4.3 調(diào)壓室的布置方式與型式的選擇…………………………………………70
7.4.4調(diào)壓室的水利計算…………………………………………………………70
7.5水擊及調(diào)節(jié)保證計算…………………………………………………………72
7.5.1調(diào)保計算目的………………………………………………………………72
7.5.2調(diào)節(jié)保證計算的內(nèi)容………………………………………………………72
7.5.3調(diào)節(jié)保證計算的過程………………………………………………………73
7.6 壓力管道設(shè)計…………………………………………………………………75
7.6.1 壓力管道的布置……………………………………………………………75
7.6.2 壓力管道直徑的選擇………………………………………………………76
7.6.3 調(diào)節(jié)保證計算………………………………………………………………76
7.6.4 壓力管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計及穩(wěn)定計算…………………………………………76
7.7 防止地下埋管產(chǎn)生外壓失穩(wěn)的措施…………………………………………78
8 水電站廠房設(shè)計…………………………………………………………………79
8.1廠區(qū)樞紐平面布置……………………………………………………………79
8.2主廠房平面設(shè)計………………………………………………………………79
8.2.1主廠房長度的確定…………………………………………………………79
8.2.2 主廠房寬度確定……………………………………………………………80
8.3主廠房剖面設(shè)計………………………………………………………………81
8.3.1 機組的安裝高程……………………………………………………………81
8.3.2 尾水管底板高程……………………………………………………………81
8.3.3 基礎(chǔ)開挖高程………………………………………………………………81
8.3.4 水輪機地面高程……………………………………………………………81
8.3.5 發(fā)電機定子安裝高程………………………………………………………82
8.3.6 發(fā)電機層樓板高程…………………………………………………………82
8.3.7 吊車軌頂高程………………………………………………………………82
8.3.8 天花板高程…………………………………………………………………82
8.3.9 屋頂高程……………………………………………………………………83
8.4副廠房的布置與設(shè)計…………………………………………………………83
謝辭…………………………………………………………………………84
參考資料…………………………………………………………………………85
外文資料…………………………………………………………………………86
外文翻譯…………………………………………………………………………92
