山羊溪水电站溢流坝优化设计(论文).docVIP

山羊溪水电站溢流坝优化设计 长沙市水利建设投资管理有限公司： 刘卫华 湘西自治州水利水电勘测设计研究院：刘合书 摘要：山羊溪水电站原设计溢流坝、消力池底板基岩高程均为280.0米，业主工程部技术人员根据现场查勘基岩情况，建议设计院将溢流坝、消力池底板高程适当提高，以节省工程投资，缩短工期，并组织省厅专家进行了现场咨询，湘西自治州水利勘测设计院与业主工程技术人员一起对溢流坝及消力池进行了优化设计。 关键词：溢流坝、底流消能、优化设计、工期 1、基本概况 山羊溪水电站是澧水北源的第二梯级电站，位于湖南省桑植县凉水口镇下流82km处桥自弯乡山羊溪村境内，装机容量12.6MW，坝址以上集雨面积1056 km 2，坝址处河床高283.7m。设计正常蓄水位为304.8m，相应库容700万m 3：校核洪水位307.14m，总库容961万m 3，为小型水库，小型电站。 山羊溪电站工程包括大坝、厂房部分。大坝为混凝土闸坝，最大坝高为28.5m，堰顶安装4扇14×12.1 m弧形钢闸门；电站为坝后式厂房，装机容量2×6300 kw。 工程于2009年10月26日正式开工，首台机组在2012年12月3 0日投入运行。溢流坝的设计已于2009年12月完成，原设计溢流坝消力池底板基岩高程均为280.0米，业主工程部技术人员根据现场基础开挖情况来看，基岩完整，地质工程师也到现场进行了分析和判定基础性能良好，承载能力强，由此业主建议设计院将消力池底板高程适当提高，以节省工程投资，缩短工期，并组织省厅专家进行了现场咨询，湘西自治州水利勘测设计院与业主工程技术人员一起对溢流坝及消力池进行了优化设计。 设计人员与业主工程技术人员根据实际开挖的基岩情况，将第一孔溢流坝及消力池建基面从280.0m提高到281.0m；将第二、三孔建基面提高到282.0m；将第四孔溢流坝建基面提高到285.0m,消力池建基面提高到284.7m，消力池底板厚1.0m，消力池底板高程分别为283.0m及285.7m，在第三孔及第四孔消力池底板相接处为2.7m的跌坎。 进行上述修改后，需要对大坝的进行消能水力计算以及稳定和强度计算，下面主要阐述对第二、三、四孔的水力计算以及稳定、强度计算。 2、下游消能计算： 按底流公式计算跃前水深h＇及跃后水深h＇＇来判别水跃类型。计算公式： E0=h′+以及h″＝（）。以下分别计算两年一遇的洪水和二十年一遇的洪水的消能水力计算。 （1）、两年一遇的洪水 两年一遇的洪水情况，因为第四孔闸门不开启，因此不需要计算第四孔的消能情况。 山羊溪水电站的正常蓄水位为304.8m，此时第一、二、三孔闸门打开，为闸孔出流，单宽流量为q=1954/（3×14）=46.52m3/s,经计算E0=22.59m，跃前水深h＇=2.587m,跃后水深h′′=11.77m,下游水深t=294.58-283=11.58m，t= h′′基本属于临界水跃，满足要求。 （2）、二十年一遇洪水情况 第二、三孔闸门：最大下泄流量Q下=3667m3/s,上游水位控制在304.8m，下游水位相对应为298.46m，四孔闸门开启，单宽流量q=65.48m3/s，经计算，E0=23.37m，跃前水深h＇=3.412m,跃后水深h′′=13.97m,下游水深t=298.46-283=15.46m，t＞h′′＞h＇，满足底流消能要求。 第四孔闸门：经同样计算，E0=19.1m，跃前水深h＇=4.062m,跃后水深h′′=12.672m,下游水深t=298.46-285.7=12.76m，t＞h′′＞h＇，属于淹没水流，满足底流消能要求。 （2）、五十年一遇的洪水情况 第二、三孔闸门：四孔闸门开启，最大下泄流量Q下=4300m3/s,上游水位控制在305.15m,下游水位299.77m,单宽流量为q=76.78m3/s,经计算，E0=24.19m,12m,h＇=3.974，h′′=13.97m,下游水深t=16.77m，t＞h′′＞h＇，属于淹没水流，满足底流消能要求。 第四孔闸门：经计算，E0=21.79m，h＇=50.58m，h′′=14.0m，t=14.07m，t＞h′′＞h＇，属于淹没水流，满足底流消能要求。 3、大坝抗稳定及应力分析 （1）、计算工况及荷载组合。 山羊溪水电站位于湖南省桑植县境内，坝区地震基本烈度为Ⅵ度，不需要进行抗震设防，故按常规荷载组合如下表3-1。 3-1 大坝稳定应力计算工况及荷载组合表 荷载组合 计算工况 上游水位（m） 下游水位（m） 机构自重 静水压力 扬压力 风浪压力 泥沙压力 备注 基本组合 正常蓄水位 304.8 286 √ √ √ √ √ 设计洪水位 305.15 299.77 √ √ √ √ 特殊组合 校核洪水位 30