安溪翰苑水电站隧洞洞内前池的设计论文

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1、安溪翰苑水电站隧洞洞内前池的设计论文.freel2。电站厂房至坝址间河道长7km.freel，电站设计最大引用流量Q=12.8m3/s。该工程建筑物主要有:拦河闸、无压引水隧洞、有压隧洞、前池、发电厂房及升压开关站等。无压引水隧洞总长3370.61m，隧洞出口设有溢流堰及闸阀等。无压引水隧洞断面为城门型，净宽为2.7m，净高为3.511m，设计正常水深2.60m，隧洞末端桩号3+335～3+340m间设置集石坑。有压隧洞洞径为2.6m，总长为353.6m。无压隧洞末端与有压隧洞的高差为71.72m。二、

2、有利因素洞内前池位于桩号3+334.53m～3+370.61m之间，有压隧洞与无压隧洞斜交，其轴线交点位于桩号3+350.61m处，距洞出口20m，洞口以上岩石覆盖层较厚。从隧洞所处地质情况来看，大部分围岩类别属Ⅲ类～Ⅰ类，围岩弹抗系数较高。而桩号3+142～3+350m段属Ⅱ类或Ⅰ类，岩石表现为微风化～新鲜，单位弹抗系数高达8000～11000N/cm3，岩石强度较高，局部裂隙可用喷锚处理；桩号3+350～3+370.61m段为Ⅲ类围岩，岩石表现为弱风化，单位弹抗系数高达5000N/cm3；有压隧洞除

3、三十多米洞段属Ⅲ类围岩外，均属Ⅱ类或Ⅰ类。地质状况优良，为洞内前池的设计提供了非常有利的条件。其次，从压力管道调保计算情况来看，该工程∑LV15H，可不设调压井。若设置露天式前池，须将桩号3+334.53m以上围岩挖除，这部分围岩覆盖层较厚，且为Ⅲ类围岩，挖除浪费，且开挖、爆破工作量较大，将延长工期，影响工程的竣工发电。三、水力计算隧洞设计引用最大流量为12.8m3/s，有压隧洞洞口周围设置拦沙坎，高80cm，以防止洞口漂进来的污物进入有压隧洞。（一）前池尺寸1.进水室尺寸有压隧洞洞径D=2.6m进水室

4、宽度:B进=(1.5～1.8)D=3.9～4.68m取B进=4.2m长度:一般为2～5m，取3.5m2.前室尺寸B=(1～1.5)B进考虑到隧洞长度较长，有足够水量，且为减小隧洞开挖难度及衬砌工作量，取B=1.0B进=4.2m3.前室长度:L=(2.5～3.0)B，取较大值L=3.0B=3×4.2=12.6(m)(二)前池控制水位1.正常水位:近似取无压隧洞末端正常水位无压隧洞末端洞底高程为320.08mZ正常=320.08+2.60=322.68(m)2.进水室最低水位:为保证不形成漩涡，及不使空气进

5、入压力管道，一般规定进水室的最低水位，应高出引水管进口顶部两倍水管中的流速水头，以a代表这一高度，计算如下:已知隧洞最大引用流量为Q=12.8m3/s，A=πD2/4，D=2.6m，拦沙坎高度，h'=0.8m引水管顶高程Z管顶=318.58m压力管道中流速V=Q/A=2.41(m/s)流速水头a=1.0V2/g=2.412/9.81=0.5925m最低水位:Z最低=Z管顶+a+h'=318.580+0.5925+0.8=319.983(m)3.前池的深度压力管道的顶部在最低负涌波水位以下不得少于2m。本

6、工程自前池正常水位至拦沙坎顶面高度为:h=2.6+1.5-0.8=3.3(m)，大于上述值。（三）前池水位波动计算1.前池水位最大下降该情况发生于电站突然增荷时(按开全荷，最不利情况)已知:起始流速Vo=0，起始水深ho=2.6+1.5-0.8=3.3m，宽B=4.2m，流量Q由0增至12.8m3/s。g=9.81m2/s增加负荷后V=Q/A=12.8/(4.2h)，代入下式V=Vo-2(gh)0.5–(gho)0.512.8/(4.2h)=0-2(9.81h)0.5-(9.81×3.3)0.5整理得：

7、3.05/h+6.2642(h)0.5-11.379=0经试算，h=2.671m.最大水位下降Δh=ho-h=3.3-2.671=0.629(m)此时水位为：318.58+2.671+0.8=322.051(m)319.983(m)，满足。相应水深为:2.671m2.0m2.前池最大水位升高该情况发生于电站突然弃荷时。(按甩全荷，最不利情况)已知:B=4.2m，Qmax=12.8m3/s水深ho=2.6+1.5-0.8=3.3m(不计拦沙坎以下部分).单宽流量q=Qmax/B=12.8/4.2=3.05

8、(m3/s)初始流速Vo=q/ho=3.05/3.3=0.9242(m/s)g=9.81m2/s由V=Vo-2(gh)0.5-(gho)0.50=0.9242-2((9.81h)0.5-(9.81×3.3)0.5)整理得：h0.5-3.30.5=0.1475解得：h=3.858(m)Δh=3.858-3.3m=0.558(m)四、前池段无压隧洞面及衬砌型式拟定根据前池水力计算所得最高水位，考虑水面以上15%净空面积且水面以上净高不小于40c