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1、坝后式水电站毕业设计5.1设计内容5.1.1基本内容5.1.1.1枢纽布置(1) 依据水能规划设计成果和规范确定工程等级及主要建筑物的级别；(2) 依据给定的地形、地质、水文及施工方面的资料，论证坝轴线位置，进行坝型选择;(3) 论证厂房型式及位置；(4) 进行水库枢纽建筑物的布置(各主要建筑物的相对位置及形式，划分坝段)，并绘制 枢纽布置图。5.1.1.2水轮发电机组选择(1) 选择机组台数、单机容量及水轮机型号；(2) 确定水轮机的尺寸(包括水轮机标称直径D、转速、吸出高度Hs、安装高程Zd)；(3) 选择蜗壳型式、包角、进口尺寸，并绘制蜗壳单线图；(4) 选择尾水管的型伏及尺寸；(5)
2、选择相应发电机型号、尺寸，调速器及油压装置。5.1.1.3厂区枢纽及电站厂房的布置设计(1) 根据地形、地质条件、水文等资料，进行分析比较确定厂房枢纽布置方案；(2) 核据水轮发由机的资料，选择相应的辅助设备，进行主厂房的各层布置设计；(3) 确定主厂房尺寸；(4) 副厂房的布置设计；(5) 绘制主厂房横剖面图、发电机层平面图、水轮机层和蜗壳层平面图各矗张。5.1.0选作内容5.1.2.1引水系统设计(1) 进水口设计。确定进水口高程、型式及轮廓尺寸；(2) 压力管道的布置设计。确定压力管道的直径;确定压力管道的布置方式和各段尺寸;5.2基本资料本水电站在 MD江的下游，位于木兰集村下游 2k
3、m处。坝址以上流域控制面积30200km2。本工程是一个发电为主，兼顾防洪、灌溉、航运及养鱼等综合利用的水利枢纽。电站 投入运行后将承担黑龙江东部电网的峰荷，以缓解系统内缺乏水电进行调峰能力差的局面。本工程所在地点交通比较方便，建筑材料比较丰富，是建设本工程的有利条件。电站 地理位置图见图5-1。哈依通路二道沟方正森道河全M浪1500000林口柴河镇公社电站浑河牡公长江 屯北图5-1电站地理位置图5.2.1自然条件5.2.1.1流域概况MD江近南北方向，全长725km，河道平均坡降1.39m%。，总落差1007m。流域面积 37600km2，呈南北向狭长形。MD江流域两岸支流分布均匀，水网的形
4、状呈树枝状，多数支流短而湍急。5.2.1.2 气象MD江流域属于大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。坝址处无气象观测资料， 故借用了附近观测站的资料。根据历年资料统计，最高气温37.5，最低气温-452C，多 年平均气温3.03C。风速在35月较大，冬季多西风，夏季多西南风和东南风。79月多年平均最大风速 13m/s，最大风速20m/s。最大冻土深度1.89m，最大冰厚1.28m。多年平均降雨量528mm，其中71.8%集中在69月。5.2.1.3 水文坝址处无实测水文资料，但其下游32km处有一水文站，自1954年7月开始观测，有 24年实测资料。该水文站处集水面积30600km2，比坝
5、趾处的集水面积多400km2，且区间 没有大的支流汇入。故本电站可直接应用其实测资料进行水文分析。本流域洪水主要发生在7、8月份，一次洪水一般由三天降雨产生。洪水多为单峰型， 有的年份为双峰型。一次洪水历时619d，其中涨水历时17d，一次洪水过程中洪量主要 集中在7d。经分析比较，本电站的洪水采用1964年典型，推算得出各种频率的洪水过程线， 见表5-1。本电站的下游已修筑堤防，能防1964年洪水（1964年洪峰QM=7920m3/s），所以本电站 放流以不超过8000m3为宜。表5-1.1964年型入库设计洪水过程线单位：m3s时间典型流量可能最大 洪水P(%)0.010.112520_8
6、.20.5_2080_5300_8.20.11227408.20.1736450022908.20.23546533024708.21.5775.2.1.4 泥沙电站所在河流为少沙河流，泥沙资料较少，故将牡丹江站作为本水库的入库站。从牡 丹江市站泥沙资料可知，泥沙分配与洪水一致，集中在汛期。经计算，本水库多年平均悬 移质入库输沙量为75.5万t，本流域无推移质测验资料，经分析比较，确定本水库推移质输 沙量占悬移质输沙量的10%，排沙比为7%，悬移质和推移质的干容重为1.1t/m3本水库的地形特征为河谷型水库，淤积状态主要考虑带状淤积。5.2.1.5工程地址(1) 水库区工程地质水库周边山体边坡
7、坡度，一般为3050，相对比高100m200m，部分地段有些陡壁。 水库周边山体岩石主要为花岗岩，岩石较坚硬完整，渗透性弱，风化浅。覆盖不厚，植被 良好。故水库蓄水后，库区无永久性渗漏问题，也不会产生大体积塌方与滑坡，固体径流 来源少。本地区地震基本烈度为6度。(2) 枢纽区工程地质坝址区河流迂回曲折，坝址上游木兰集附近河流近东西向，自西向东流，至距坝轴线 上游0.5km处转为北西向，至坝址下游又转为近南北向流出坝址。坝址呈不对称U型河谷，右岸为凹岸，因受河流冲蚀，山势陡峻，山体雄厚，附近虽 有一垭口，但地势较高。岭顶最低点高程为247.5m。左岸为河流堆积的凸岸，有一、二级 阶地，相对高度分
8、别为5m10m及10m28m，宽度分别为50m及300m，坝头为一条形山 脊，岸坡坡度北侧1525，南侧2045，山体中部被F1大断层带横切，形成一低矮的垭 口，垭口最低点高程为194.6m，二坝设于此处。坝址基岩为下元古界混合花岗岩，后期穿插有中、酸性岩脉。第四系冲洪积层，分布于河谷两岸漫滩及阶地上，河谷砂砾石厚0.5m3m； 一、二级 阶地覆盖层厚617m，上部为粘性土，下部为砂砾石层，一、二级阶地粘性土分别后12m 及516m，二级阶地砂砾石层厚2.5m8.5m。坝区地质构造以断裂为主，主要构造方向近南北向，分述如下：(i) 南北向断层，如F、F6、F7、F8及F2、F5等，均在左岸垭口
9、通过。F断层带宽30m60m， 倾向SE、倾角6075，由数条小断层组成，每条小断层宽0.21.2m，由破碎岩块及断层 泥组成，各条小层间的岩体未见构造异变，但表部岩石强烈风化成砂状。(ii) 北东向断层，一般走向NE25。35，倾向东南，其中F11、F30倾角大于80，宽 度小于1m。F9倾角为520，破碎带宽0.10.8m，夹灰白色断层泥和碎屑。(iii) 北西向断层，走向NW325335，倾向SW或SE，倾角6585，一般宽0.25m0.4m。坝区岩脉走向NW300350，倾角一般大于70，宽度较大，从0.5m到数10m。与混 合花岗岩接触部位破碎，完整性较差。坝区混合花岗岩裂隙较发育，
10、延伸较长，有的达3080m，平行间距0.51m。表部张开 有泥质充填，地表20m以下多闭合。位于弱风化带以下的缓倾角节理，基本趋于闭合，有的有钙质薄膜，未见泥质充填。坝区混合花岗岩为粗粒结构，受本身结构和矿物成份的影响，较易风化。各部位的风 化深度差异很大，一般由右岸向左岸风化深度逐渐加大，如河床深度5m20m，而左坝肩风 化深度为25m50m，二坝处风化深度达52m65m。混合花岗岩与混凝土的抗剪断试验，求得强风化岩与混凝土的摩擦系数为0.85，凝聚 力为13.2kg/cm2；弱风化岩相应为0.7及1.83.6kg/cm2。坝区基岩裂隙潜水，含水层性能受构造和岩石裂隙发育程度及充填物的控制。
11、单位吸 水率随深度增加而减小。全风化岩渗透系数为518m/d,强风化岩及弱风化岩的吸水率分别 为 0.360.11L/min 及 0.01L/min。(3) 坝区主要工程地质评价(i) 坝址第四纪覆盖层、河床部份较薄，一般0.55m，均予挖除。一、二级阶地部位较 厚，总厚617m，上部为粘性土，厚210m，下部为砂及砂砾石。粘性土为中等压缩性土， 力学强度较高，未发现有淤泥和粉砂夹层，此部位若建土坝，除心墙部位外，可不必挖除， 仅清除耕植土即可。(ii) 混凝土坝段内坝基的断层，因规模不大，倾角较陡，可用混凝土塞作工程处理。(iii) 混凝土坝拟建基于弱风化岩中下部，堆石坝心墙可建于强风化岩。
12、(iv) 二坝坝基受F1大断层影响，风化较深，但下挖57m即为块状风化岩，此种岩石 在作管涌试验时，水力坡降达到30，未见异常情况，故心墙可建基于此岩石上。(4) 建筑材料建筑材料分为砂石料和土料，其料场情况为：(i) 砂砾石料砂砾石料主要有两个料场：料场1：位于坝下游3.25km，无效储量194万m3，有效储量325万m3。料场2：位于坝下0.51.8km，无效储量202.6万m3，有效储量486万m3。上述砂砾料质量较好，除砂含泥量超过标准外，其余指标均符合要求。(ii) 土料位于坝上游右岸0.52km范围内，有三个料场，储量计206万m3,粘性含量19%35%， 天然含水量约高出最优含水
13、量2%3%。5.2.2水利、动能5.2.2.1地区经济概况本电站供电涉及的地区内，是当地的工业、煤炭、商品粮基地和木材产区。为使水库 挡水后，在正常高蓄水位下，水库末端淹没损失最小，且充分利用本河段的水能资源，故 正常高蓄水位定为218m。5.2.2.2电力系统概况及负荷资料本地区电力负荷非常紧张，电网严重缺电，影响了国民经济的发展。为此除设想在本 地区建设一些大火电厂外，还须建设相当容量的水电站在系统内担任峰荷，故急需LH水电 站投入运行。本电站的设计保证率为90%。本地区电力网近期各月最大负荷见表5-2。表5-2本地区电力网近期各月最大负荷月 份一二三四五六最大负荷(MW)21992195
14、51918-月份七八九十十一十二最大负荷(MW)62144223223205.2.2.3综合利用要求(1) 防洪。在1960年型洪水情况下，考虑水文预报，水库预泄，则下游城市的防洪标 准有所提高。(2) 灌溉。灌溉设计水平年按1985年计，坝址以上灌溉用水过程线见表5-3。表5-31985年灌溉用水过程线表月份四五六七八九十全生育期用水量(万m3)4691833913注：回归水巳按15%考虑灌溉用水对建筑物没有要求，可在计算入库净流量中扣除。坝址下游的灌溉用水，不需要从水库直接引水，水电站的放流已能满足灌溉用水约 20m3/s的要求。(3) 航运。目前暂属未通航的河流，将来梯级电站建成后，航运条件得到改善。根据省 航运部门的意见，在该电站枢纽考虑预留过船建筑物的位置。(4) 工业和城市用水。每月耗水量为304万m3。工业及城市用水在本水库上游，对枢纽建筑物没有要求，只是在入库净水量中予以扣 除即可。(5) 养鱼。水库水面面积按10万亩计，则年产鱼约750t。在综合考虑以上因素之后，确定本电站的装机容量为500MW，水头范围为3065m，设计水头为50m。5.2.3资料图图5-2水库水位面积容积曲线
