516引水建筑物08变更设计Word文件下载.docx
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进口顶部和侧面均布置成1/4椭圆曲线，a=2.0m,b=0.75m。
根据进水口的地形条件，栏污栅的清污比较困难。
考虑降低过栅流速，以获得较大过水面积，采用固定栏污栅。
拦污栅分3面，进水正面或两侧各布置1块，栅条垂直布置，高2.8m，栅条厚10mm,宽50mm,间距按混流式水轮转轮直径的d/30拟定为30mm。
参照《小型水电站机电设计手册》（金属结构分册）中介绍的不采取清污措施容许过栅流速为0.5m/s，复核本处的过栅流速小于0.5m/s。
因此本处选取固定栏污栅一是能够满足过栅流速要求，二是减少了工程运行管理期间的清污工作量。
栏污栅体和框架投资有所增加，和考虑清污措施相比较，投资节省一些。
闸室段和排架相连，进水口采用矩形断面,孔口尺寸为2.0×
2.0m。
闸门采用平面钢闸门，闸门后仍采用矩形断面，孔口尺寸断面不变，闸后5.86m（桩号0+008.36）开始向右转弯,曲线段长5.79m，曲线段末段（桩号0+014.15）连接渐变段由方变为圆形断面，渐变段长度均为3m。
平面钢闸门为检修闸门，平面闸门尺寸为2.5×
2.5m。
配套启闭机采用螺杆式启闭机，启闭机型号为QPK2×
400kN型螺杆启闭机。
在排架438.50m高程上建启闭机房，长4.0m，宽4.0m。
启闭房内布置启闭机1台。
启闭机最大宽度1.36m，人行通道宽度能够满足要求。
（2）水力及通气孔面积计算
a．不出现吸气旋涡的临界淹没深度计算
水库死水位418m，进水口顶部高程416.00m。
按戈登（J.L.Gordon）公式估算:
Scr=cv
式中：
Scr—闸门门顶低于最低水位的临界淹没深度，m；
d—闸门孔口高度，取1.5m;
v—闸门断面的水流速度，计算取值2.32m/s；
c—经验系数，对称时取0.53。
经计算，得Scr=1.51m，进水口闸门顶高程为415.91m,距死水位高度为2.09m。
因此不会出现吸气旋涡。
b．水头损失计算
进水口水头损失计算沿程水头损失和局部水头损失，本处只给出各局部水头损失系数，便于编程计算。
沿程水头损失在隧洞中给出计算公式。
根据《水电站调压室设计规范》（DL/T5058-1996）附录A介绍的局部水头损失系数取值和计算公式进行计算，各部位的局部水头损失系数见表5.6-1。
表5.6-1进水口局部水头损失系数
部位
局部水头
损失系数ξ
备注
进水口
0.1
采用1/4椭圆曲线
栏污栅
β
sinα
β—栅条形状系数，取2.42
s—栅条宽度
b—栅条间距
α—栅面倾角取90°
v—过栅平均流速（用于计算栅条损失）
渐变段
圆变方
方变圆
闸门槽
c.避免出现负压的最小淹没深度计算
按下式计算压力隧洞避免出现负压的最小淹没深度s：
s=δ+1.5（1+hi）
式中：
s—闸门门顶的最小淹没深度，m；
δ—冰冻层厚度，m；
hi—进水口段水头损失系数；
vi—进口闸门处的流速，计算取2.32m/s；
经计算，s=0.65m，能够满足要求。
d．通气孔面积计算
参照《水工设计手册》（水电站建筑物）介绍的公式计算：
A=
Qa—空气流量，采用引水隧洞的额定流量；
va—空气流速，取25m/s；
计算A=0.20m2,在闸后采用内径500mm的钢管伸到坝顶，用于通气孔。
5.6.3有压引水隧洞
根据前面所述的方案布置，发电引水洞选择右岸布置，发电输水隧洞进口处覆盖层厚3-5m，基岩为志留系中统罗惹坪群下段（S2lr1）砂质泥岩。
进洞后洞线所经地层依次为志留系中统罗惹坪群中段（S2lr2）石英砂岩，上段（S2lr3）砂质泥岩，粉砂岩，礁灰岩，志留系上统纱帽群下段砂质页岩，夹紫红色泥岩、灰绿色粉砂岩，志留系上统纱帽群上段（S3sh2）石英砂岩，泥盆系中统云台观组（D2y）灰白色石英砂岩，泥盆系上统黄家磴组（D2h）黄色块状石英砂岩夹页岩，泥盆系上统写经寺组（D3x）砂岩夹页岩，二叠系下统栖霞组马鞍段（P1q1）砂岩夹页岩，二叠系下统栖霞组灰岩段（P1q2）含燧石灰岩，该组亦为璞岭向斜的核部，往洞口方向又依由新到老至志留系上统纱帽群地层。
有压引水隧洞总长6043.83m（0+017.50～6+6060.98），根据地质报告提供的资料，衬砌长度按60%考虑，即3626m，其余按喷混凝土考虑，长度为2417.83m。
隧洞设计纵坡3/1000。
关于洞径考虑了5种方案：
方案1开挖直径2.3m，方案2开挖直径2.4m，方案3开挖直径2.5m，方案4开挖直径2.6m，方案5开挖直径2.7m。
各种方案的衬砌长度、喷混凝土长度不变。
衬砌厚度均按0.30m考虑，喷混凝土厚度按0.10m考虑。
在压力钢管采用推荐方案的情况下，分别计算电站年发电量和隧洞工程投资变化。
计算期内的上网电价按0.35元/kWh计算，有效电量系数0.95，线路损耗9%，电费的增值税按17%考虑，由于增发电量导致增加的发电成本很小，进行评价时未考虑。
采用技术经济方案比较详见表5.6-2。
表5.6-2有压隧洞洞径方案经济比较表
方案
方案1
方案2
方案3
方案4
方案5
隧洞开挖内径（m）
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
隧洞回填后内径（m）
钢筋砼衬砌
1.7
1.8
1.9
2
2.1
喷混凝土
2.2
额定流量（m3/s）
6.02
5.59
5.38
5.26
5.18
额定出力时的隧洞总水头损失（m）
33.98
22.21
15.81
11.77
9.00
其中:
沿程水头损失（m）
33.56
21.92
15.59
11.6
8.86
水头损失减少（m）
6.4
4.04
2.77
建筑工程
开挖增加方量（单价:
180元/m3）
2231
2326
2420
2516
C20砼增加方量（单价:
450元/m3）
342
增加隧洞模板工程（78元/m2）
1140
喷混凝土增加方量（单价750元/m3）
76
钢筋增加量（单价7800元/t）
21
细部结构（单价:
11.68元/m3）
建筑工程投资（万元）
86.52
88.23
89.92
91.65
发电量变化（万kWh）
138.71
73.44
44.63
29.34
收益变化（万元）
35.48
18.78
11.41
7.5
差额内部收益率△IRR（%）
40.97
20.62
11.16
5.23
从表5.6-2可以看出，方案2比方案1收益和投资均增加，差额内部收益率远大于国家发展改革委发改投资[2006]1325号文印发的《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）测定的社会折现率Is=8%，因此方案2比方案1优。
同理对案2、方案3、方案4进行比较，得出的结论，后一个方案比较前一个方案优，选择后一个方案。
方案4和方案5进行比较，差额内部收益率小于测定的社会折现率Is=8%，因此方案4比方案5优。
因此选择方案4（即隧洞开挖直径2.60m）为推荐方案。
隧洞总长6043.83m（0+017.50～6+6060.98）,根据地质报告提供的资料，衬砌长度按60%考虑，即3626m，采用C20
（2）衬砌，衬砌厚度0.30m，布双层钢筋对于Ⅲ类围岩，伸缩缝长度12m。
隧洞拱顶90°
范围内进行回填灌浆，回填灌浆孔沿拱顶布置，孔距3m，灌浆压力0.3Mpa。
对于围岩不稳定的衬砌砼后进行固结灌浆，每排布置6孔,孔深1.3m对称布置,排距4m；
相邻断面错开排列,灌浆压力按1.5倍的内水压力考虑拟定0.68Mpa。
固结灌浆在回填灌浆14天后进行，灌浆时应加强观测，防止洞壁发行变形破坏。
回填灌浆和固结灌浆孔分排间隔排列。
（2）衬砌结构计算
圆形有压隧洞的衬砌计算参照天津大学祁庆和主编的《水工建筑物》介绍的方法，该方法和《水工设计手册》（水电站建筑物）介绍的方法基本相同，只是部分系数略有差别。
隧洞开挖洞径2.6m，对于Ⅲ类围岩，采用C20
（2）衬砌，衬砌厚度0.3m，按限裂进行设计。
隧洞衬砌在各种荷载作用下考虑弹性抗力时的内力计算公式如下：
铅直围岩压力作用下的内计算公式：
M=qrre[Aα+B+Cn（1+α）]
N=qre[Dα+F+Gn（1+α）]
M—计算截面上弯矩，kN·
m;
N—计算截面上轴向力，kN；
q—铅直围岩压力强度，kpa；
re—衬砌的外半径，取1.1m;
r—衬砌的平均半径，0.975m；
α=2-
；
n=
K—弹性抗力系数，kN/m3；
E—材料的弹性模量，kPa；
J—计算断面的惯性矩，m4；
b—计算宽度，取b=1m；
系数A、B、C、D、F、G在不同的角度的值见表5.6-3。
表5.6-3铅直围岩压力作用下的内力计算系数表
断面
A
B
C
D
F
G
φ=0
0.16280
0.08721
-0.00699
0.21220
-0.21222
0.02098
φ=π/2
-0.12500
-0.12501
-.00824
0.00000
1.00000
0.00575
φ=π
0.08720
0.16277
-0.00837
-0.21220
0.71222
0.02237
衬砌自作用下的内力计算公式如下:
M=gr2（A1+B1n）
N=gr（C1+D1n）
g—单位面积的衬砌自重，
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