丰宁抽水蓄能电站布置方案选择及上游调压室涌浪计算的设计计算书.doc

1、目录：1.抽水蓄能电站基本参数41.1特征水头计算42挡水、泄水建筑物基本尺寸计算52.1防浪墙顶高程的计算52.1.1工况一52.1.1.1计算风速52.1.1.2波浪要素计算52.1.1.3最大波浪爬高计算62.1.1.4最大风浪雍高计算72.1.1.5坝顶防浪墙高程计算72.1.2工况二72.1.2.1计算风速72.1.2.2波浪要素计算72.1.2.3最大波浪爬高计算82.1.2.4最大风浪雍高计算92.1.2.5坝顶防浪墙高程计算102.1.3工况三102.1.3.1计算风速102.1.3.2波浪要素计算102.1.3.3最大波浪爬高计算112.1.3.4最大风浪雍高计算122.1.

2、3.5坝顶防浪墙高程计算122.1.4工况四122.1.4.1计算风速122.1.4.2波浪要素计算122.1.4.3最大波浪爬高计算132.1.4.4最大风浪雍高计算142.1.4.5坝顶防浪墙高程计算142.2泄水建筑物截面尺寸153水电站引水建筑物163. 1 输水系统布置163. 2输水系统各组成建筑物设计163.2.1引水隧洞163.2.2压力管道163.2.3 尾水隧洞173.3 上下库进出水口173.3.1进出水口位置选择173.3.2进出水口的轮廓尺寸确定173.3.2.1隧洞直径173.3.2.2进/出水口的参数183.4 调压室204.电站部分参数计算214.1水泵水轮机参

3、数的计算214.1.1水泵水轮机的额定出力Nr214.1.2水泵水轮机的最大引用流量Q214.1.3水泵水轮机的性能参数计算214.1.4水泵水轮机主要尺寸和重量估算234.2蜗壳与尾水管244.2.1 蜗壳尺寸244.2.2 尾水管尺寸264.3 发电电动机的类型选择264.3.1 电动发电机外形尺寸264.3.2 外形尺寸估算274.3.2.1平面尺寸估算274.3.2.2 轴向尺寸计算284.3.3 发电机重量估算294.4 调速设备选择294.4.1 调速功计算294.4.2 接力器选择294.4.2.1接力器直径的计算304.4.2.2接力器最大行程计算304.4.2.3接力器容积计

4、算304.4.2.4 主配压阀直径计算314.4.3 油压装置314.5 进水阀的选择324.6主厂房主要尺寸的拟定324.6.1 高度方向尺寸的确定334.6.2宽度方向尺寸的确定344.6.3长度方向尺寸的确定344.6.4.1.机组段长度344.6.4.2 端机组段长度354.6.4 装配场尺寸的确定355 专题：上游调压室涌浪高度计算3751判断是否需要设置调压室375.1.1上游引水道设置调压室的判断准则375.1.2 尾水道设置调压室的判断准则375.2 调压室的位置选择375.3 上游调压室的稳定断面面积计算375.3.1水头损失计算385.3.1.1 引水隧洞的水头损失hw03

5、85.3.1.2 压力管道的水头损失405.3.2上游调压室的托马断面面积计算445.4上游调压室涌浪计算445.4.1 调压室涌波水位计算工况选择及其对应水头损失计算445.4.1.1引水隧洞的水头损失hw0计算445.4.2 几种调压室的涌浪计算比较505.4.2.1 简单式调压室涌浪计算505.4.2.2 阻抗式调压室涌浪计算535.4.2.3 差动式调压室涌浪计算555.4.2.4 带上室的阻抗式调压室涌浪计算585.5 调压室选择设计615.5.1 分析涌浪计算结果选择调压室型式615.5.2 对所选择的调压室进行结构设计625.5.3 校核洪水位工况下对调压室涌浪校核625.5.4

6、 抽水断电工况带扩大上室调压室的最低涌浪计算631.抽水蓄能电站基本参数1.1特征水头计算 根据经验初步估算水头损失为抽水蓄能电站毛水头的5%，各种可能的水位组合下的作用水头计算如下：上库为正常蓄水位，下库为正常蓄水位的情况（根据经验假设出现概率为30%）：H1=H正（上库）-H正（下库）-5%（H正（上库）-H正（下库）=1489.5-1050-5%（1489.5-1050）=439.5-21.975=417.525m上库为正常蓄水位，下库为死水位的情况（根据经验假设出现的概率为50%）：H2=H正（上库）-H死（下库）-5%（H正（上库）-H死（下库）=1489.5-1040-5%（148

7、9.5-1040）=449.5-22.475=427.025m上库为死水位，下库为正常蓄水位的情况（根据经验假设出现的概率为15%）：H3=H死（上库）-H正（下库）-5%（H死（上库）-H正（下库）=1460-1050-5%（1460-1050）=389.5m上库为死水位，下库为死水位的情况（根据经验假设出现的概率为5%）：H4=H死（上库）-H死（下库）-5%（H死（上库）-H死（下库）=399.0m 由上述情况得出： Hmax=H2=427.025m Hmin=H3=389.5m 根据各水头出现的频率计算加权平均水头为： Hav=417.145m 抽水蓄能电站的设计水头的计算近似于引水式

8、电站的设计水头计算，即 Hr=Hav=417.145m2挡水、泄水建筑物基本尺寸计算2.1防浪墙顶高程的计算坝顶高程的计算，应该同时考虑以下四种情况，设计洪水位加正常运用情况的坝顶安全超高；校核洪水位加非常运用情况的坝顶安全超高；正常蓄水位加正常运用情况的坝顶安全超高；正常蓄水位加非常运用情况的坝顶安全超高再加地震区安全超高。最后取其中最大值作为坝顶高程。2.1.1工况一 设计洪水位加正常运用情况的坝顶安全超高。2.1.1.1计算风速采用多年平均最大风速1.52倍,即=（1.52）多年平均最大风速=（1.52）24=（3848）m/s，吹程D取900 m。2.1.1.2波浪要素计算波浪要素采用

9、莆田公式计算： （2-1） （2-2）解得：=0.632m= 3.53s平均波长按照下式计算： （2-3）对于深水波，即当时，上式可以简化为（2-4）=19.46m2.1.1.3最大波浪爬高计算R值可参见SL2742001碾压式土石坝设计规范附录A。即： （2-5）表2-1糙率及渗透系数护面类型光滑不透水护面（沥青混凝土）1.00混凝土或混凝土板0.90草皮0.850.90砌石0.750.80抛填两层块石（不透水基础）0.600.65抛填两层块石（透水基础）0.500.55表2-2经 验 系 数11.522.533.5451.001.021.081.161.221.251.281.30注：表中

10、W和H分别为计算风速和坝前水深由不规则波法查得不同频率下的爬高与平均爬高的比值关系（见碾压式土石坝设计规范SL274-2001），即可以由求得R，此处取最大波浪爬高为百年一遇。即R=R1%。（2-6）2.1.1.4最大风浪雍高计算=（2-7）2.1.1.5坝顶防浪墙高程计算 安全加高A=1.5m 坝顶安全超高Y=R+e+A= （2-8） 坝顶防浪墙高程 2.1.2工况二 校核洪水位加非常运用情况的坝顶安全超高。2.1.2.1计算风速采用多年平均最大风速,即=多年平均最大风速=24m/s，吹程D取950m。2.1.2.2波浪要素计算波浪要素采用莆田公式计算：（2-9）（2-10）解得：=0.36

11、9m= 2.696s平均波长按照下式计算：（2-11）对于深水波，即当时，上式可以简化为（2-12）=11.348m2.1.2.3最大波浪爬高计算R值可参见SL2742001碾压式土石坝设计规范附录A。即：（2-13）糙率及渗透系数护面类型光滑不透水护面（沥青混凝土）1.00混凝土或混凝土板0.90草皮0.850.90砌石0.750.80抛填两层块石（不透水基础）0.600.65抛填两层块石（透水基础）0.500.55 经 验 系 数11.522.533.5451.001.021.081.161.221.251.281.30注：表中W和H分别为计算风速和坝前水深由不规则波法查得不同频率下的爬高

12、与平均爬高的比值关系（见碾压式土石坝设计规范SL274-2001），即可以由求得R，此处取最大波浪爬高为百年一遇。即R=R1%。（2-14）2.1.2.4最大风浪雍高计算=2.1.2.5坝顶防浪墙高程计算 安全加高A=0.7m 坝顶安全超高Y=R+e+A= 坝顶防浪墙高程 2.1.3工况三 正常蓄水位加正常运用情况的坝顶安全超高。2.1.3.1计算风速采用多年平均最大风速1.52倍,即=（1.52）多年平均最大风速=（1.52）24=（3848）m/s，吹程D取850m。2.1.3.2波浪要素计算波浪要素采用莆田公式计算：解得：=0.616m= 3.484s平均波长按照下式计算：对于深水波，即

13、当时，上式可以简化为=18.95m2.1.3.3最大波浪爬高计算R值可参见SL2742001碾压式土石坝设计规范附录A。即：糙率及渗透系数护面类型光滑不透水护面（沥青混凝土）1.00混凝土或混凝土板0.90草皮0.850.90砌石0.750.80抛填两层块石（不透水基础）0.600.65抛填两层块石（透水基础）0.500.55 经 验 系 数11.522.533.5451.001.021.081.161.221.251.281.30注：表中W和H分别为计算风速和坝前水深由不规则波法查得不同频率下的爬高与平均爬高的比值关系（见碾压式土石坝设计规范SL274-2001），即可以由求得R，此处取最大波浪爬高为百年一遇。即R=R1%。2.1.3.4最大风浪雍高计算=2.1.3.5坝顶防浪墙高程计算 安全加高A=1.5m 坝顶安全超高Y=R+e+A= 坝顶防浪墙高程2.1.4工况四正常蓄水位加非常运用情况的坝顶安全超高，再按照SL203-97-5.3.2规定加地震安全超高。2.1.4.1计算风速采用多年平均最大风速,即=多年平均最大风速=24m/s，吹程D取850m。2.1.4.2波浪要素计算波