[精品论文]泰安抽水蓄能电站水利枢纽-----上水库库盆及导流建筑物设计毕业设计说明书.doc
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1、课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏摘 要本次设计以坝工为重点,主要任务是泰安抽水蓄能电站上水库挡水建筑物的设计。经过综合比较,确定了坝轴线位置,并选定坝型为钢筋混凝土面板堆石坝。设计主要内容概括如下:(1)、通过分析,对可能的方案进行比较,确定枢纽挡水建筑物的型式,轮廓尺寸以枢纽布置方案(2)通过坝型比选,选择主坝和副坝的坝型。进行工程总体布置,详细进行上水库挡水建筑物的剖面设计,填筑材料设计以及一些细部构造,如防浪墙、面板、趾板、分缝止水等的设计,并采取相应的地基处理及防渗措施。(3)选择折线法进行边坡稳定分析,运用汇编语言程序,进行了坝体抗滑稳定分析,得出最危险滑动面及最小安全系数,通过相
2、应水工规范,确认大坝是安全的。(4)简单介绍上水库自然条件以及库盆开挖工程特性,进行库盆的排水和防渗设计。(5)导流建筑物设计:导流建筑物的选型,体型设计包括进水口、闸门型式及尺寸、断面型式和尺寸(6)细部构造设计关键词:面板堆石坝;材料设计;边坡稳定;挖填平衡;折线法AbstractThis report is about the design of the concrete face rock-fill dam in Shahe pumped storage station. After comprehensive comparison, the position of the dam i
3、s chosen and a concrete face rock-fill dam is considered as the appropriate type of the retaining structure. the wave wall, face, still block, foundation processing, rock-filled, water stops in vertical and perimeter joints (between facing slab and toe slab) and measure of imperious are discussed. T
4、he analysis of dam stability against sliding is very important for the specialty of suitable dam across section. Method of arbitrarily shape of broken line is used in analysis of dam stability against sliding. Fortran code is made up use of checking the stability of side slope. The concrete faced ro
5、ckfill dam which is designed in this report is proved to be safe.And, the amount of reservoir excavation is calculated to come to balance with filling of the dam .Keywords:concrete face rock-fill dam ; design of material side slope stability;balance between filling of the dam and reservoir excavatio
6、n ;Method of arbitrarily shape of broken line目录摘 要- 1 -Abstract- 1 -第一章 概述- 5 -11 前期工作- 5 -111 工程概况- 5 -12 地区经济及电力系统现状- 8 -121 地区经济情况- 8 -122 电力系统现状- 8 -13 电站建设的必要性- 9 -第二章 设计依据- 10 -21 枢纽工程地质资料- 10 -211 区域地质与地震- 10 -212 工程区地质概况- 11 -213 上水库坝址工程地质条件- 12 -2.1.3.1 堆石坝基- 13 -2.1.3.2 趾板地基- 13 -2.1.3.3 坝
7、肩边坡- 14 -2.1.3.4 防渗帷幕- 14 -22 工程水文气象资料- 14 -221 下水库简况- 14 -222 下水库水文特性- 15 -23 设计资料- 16 -231 工程等别及建筑物级别- 16 -232 设计基本资料- 16 -233 安全系数- 21 -第三章 工程布置及第一主要建筑物设计- 22 -31 工程总体布置- 22 -311 上水库- 22 -312 输水系统及引水系统- 23 -314 厂房及变电站- 26 -32 坝轴线布置- 27 -33 坝型选择- 28 -34 大坝断面设计- 29 -341 坝顶高程及宽度确定- 29 -3411 防浪墙设计- 2
8、9 -3412 坝顶高程- 31 -3413 坝顶宽度- 31 -342 坝坡的设计- 31 -343 坝体分区- 32 -344 钢筋混凝土面板设计- 32 -345 趾板及连接板的设计- 33 -346 防浪墙、面板、趾板的分缝与止水- 35 -第四章 坝体填筑材料设计- 37 -41 填筑料设计- 37 -第五章 坝体稳定与变形分析- 39 -51 边坡稳定分析原理- 39 -52 边坡稳定分析- 42 -521 主坝边坡稳定分析- 42 -53 坝体变形分析- 43 -第六章 上水库库盆设计- 45 -61 上水库库盆自然条件- 46 -611 地形条件- 46 -612 地质条件及水
9、文地质条件- 46 -63 上水库防渗防护设计- 49 -631 库盆防渗系统布置- 49 -632 水库渗漏条件- 49 -633 库区防渗帷幕- 50 -634 右岸防渗面板- 51 -6.3.4.1 面板边坡- 51 -6.3.4.2 趾板地基- 51 -635 库底土工膜- 51 -6.3.5.1 设计指标- 51 -6.3.5.2 土工膜与周边结构的连接设计- 52 -64 环库公路设计- 52 -第七章 导流建筑物设计- 52 -71 导流洞的选线与总体布置- 52 -72 导流洞的设计- 53 -721 导流明渠- 53 -722 进水口段设计- 53 -7.2.2.1 进口建筑
10、物的型式比较- 54 -7.2.1.2 进水口的布置- 54 -723 洞身段设计- 56 -7.3 隧洞的细部构造- 58 -7.3.1 洞身衬砌- 58 -7.3.1.1衬砌型式- 58 -7.3.1.2衬砌厚度- 58 -7.3.2 衬砌分缝、止水- 58 -7.3.3 灌浆、防渗与排水- 59 -7.3.4 掺气槽- 60 -7.3.5 锚筋加固- 61 -74 导流洞封堵体的设计- 62 -第八章 总结- 63 -参考文献- 63 -第一章 概述11 前期工作111 工程概况泰安抽水蓄能电站工程位于泰山西南麓,距泰安市5km,距济南市约70km,京沪铁路和104国道从工程区附近通过。
11、该电站为日调节纯抽水蓄能电站,主要担负山东电网的调峰、填谷任务,兼有调频、调相及事故备用等功能。电站总装机容量1000MW,以二回220kV出线接入山东电网。泰安抽水蓄能电站上水库布置在泰山南麓横岭北侧的樱桃园沟内,由混凝土面板堆石坝、库盆及其防渗设施构成。上水库正常蓄水位410.0m,死水位386.0m,总库容1168.1万m3,发电库容895.11万m3。泰安抽水蓄能电站以加固改建后的大河水库作为下水库。大河水库于1960年建成,位于泮汶河中游,为不完全多年调节水库。大河水库加固改建后正常蓄水位165.0m,死水位154.0m,总库容2993.0万m3,调节库容2031万m3,其中泰安抽水
12、蓄能电站发电库容890.6万m3。泰安抽水蓄能电站输水系统和地下厂房系统布置在上水库右岸的横岭山体内。输水系统由引水系统和尾水系统组成,引水系统采用两洞四机布置,尾水系统采用四机两洞布置。地下厂房系统由主副厂房洞、母线洞、主变洞、尾水闸门洞、进厂交通洞、通风兼安全洞及电缆出线竖井等组成。地下厂房内安装4台额定容量为250MW的单级立轴混流可逆式抽水蓄能机组及其附属设备、4台额定容量为300MVA的220kV主变压器,以及水力机械辅助设备、起重设备和其它机电设备。尾水闸门洞内设有4扇尾水事故闸门。泰安抽水蓄能电站地面开关站位于横岭山坡上,室内设有3个220kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)间
13、隔,室外设有二回220kV出线及相应设备。泰安抽水蓄能电站计算机监控系统按无人值班(少人职守)原则设计,调度端控制系统设在位于济南市的山东电力调度中心,专用于本电站的远方监控。电站中央控制室设在位于进厂交通洞洞口附近的生产管理办公大楼内。112工程勘测设计与建设概况中国水利水电建设工程咨询公司承担了泰安抽水蓄能电站预可行性和可行性研究阶段的设计工作,北京勘测设计研究院承担了相应的勘测工作。1994年6月,中国水利水电建设工程咨询公司编制完成了泰安一级抽水蓄能电站预可行性研究报告并通过审查。1997年12月,原国家计委批复了工程项目建议书,同意工程立项。1997年11月,中国水利水电建设工程咨询
14、公司编制完成了泰安一级抽水蓄能电站可行性研究报告;1998年8月编制完成泰安一级抽水蓄能电站可行性研究补充设计报告和泰安一级抽水蓄能电站可行性研究1000MW专题设计报告,并经原电力工业部审查和批复。1999年4月,泰安抽水蓄能电站可行性研究报告通过中国国际工程公司组织的评估。1999年12月30日,原国家计委以计基础19992387号文批复了利用外资建设泰安抽水蓄能电站可行性研究报告。2002年1月23日,国务院总理办公会批复了泰安抽水蓄能电站工程主体开工报告。2002年2月7日,原国家计委下达了泰安抽水蓄能电站开工计划。1998年8月,通过工程设计投标,华东勘测设计研究院中标承担了泰安抽水
15、蓄能电站工程招标设计和施工图设计阶段的勘测设计任务,其中上水库工程由华东勘测设计研究院同中国水利水电工程咨询公司合作设计,华东勘测设计研究院为责任方。2000年2月23日,泰安抽水蓄能电站前期准备工程开工。2005年4月,上水库混凝土面板堆石坝、库盆防渗、进/出水口结构混凝土、金属结构调试和导流洞封堵等工程全部完成,大坝趾板和进/出水口的监测设备安装完毕。2005年1月,下水库进/出水口工程完成最高水位以下土建工程和金属结构调试工作;2005年4月30日,下水库进/出水口基坑充水。至此,涉及泰安蓄能工程初期蓄水安全的主体工程全部完工。2005年5月,中国水电工程顾问集团公司组成的蓄水安全鉴定专
16、家组编制完成并提交了泰安抽水蓄能电站蓄水安全鉴定报告。2005年5月29日至30日,受国家发改委委托,山东省发改委主持召开了山东泰安抽水蓄能电站上水库工程蓄水验收会议,确认上水库已具备蓄水条件。2005年5月31日上水库开始蓄水。2003年11月,地下厂房土建工程开始施工,桥式起重机开始安装。2004年1月,首台机组开始安装。电站1机组于2006年7月12日、2机组于2006年10月12日、3和4机组于2007年6月29日投入商业运行。此前,四台机组在调试及运行试验基础上完成了30天考核试运行。山东电力集团公司组建的泰安抽水蓄能电站工程启动验收委员会出具了1机组启动验收鉴定书;国网新源控股有限
17、公司分别组建的泰安抽水蓄能电站2、3、4机组启动验收委员会出具了2、3、4机组启动验收鉴定书。2007年8月28日,泰安抽水蓄能电站所有单位工程完成验收。泰安抽水蓄能电站工程建设单位:山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司。泰安抽水蓄能电站工程设计单位:华东勘测设计研究院(责任方)、中国水利水电建设工程咨询公司。泰安抽水蓄能电站工程监理单位:北京勘测设计研究院。泰安抽水蓄能电站工程主要施工(安装)单位:泰能水电联营公司(中国水利水电第十二工程局与江南水利水电工程公司组成的联营体,负责上水库工程);中国水利水电第四工程局(负责地下厂房工程和机电安装工程);中国水利水电第一工程局(负责引水系统工程);中
18、铁十四局集团有限公司(负责尾水系统工程);北京振冲工程股份有限公司(负责监测工程)。泰安抽水蓄能电站运行单位:山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司。泰安抽水蓄能电站金属结构设备制作单位:水电水总机械工程有限公司、江苏水力机械制造总厂、博世力士乐(常州)有限公司。德国Voith Siemens Hydro公司负责泰安抽水蓄能电站水泵水轮机、进水球阀、调速器的设计和关键部件制造,以及计算机监控系统设计和制造;日本Voith Fuji Hydro公司负责发电电动机的设计和关键部件制造;发电电动机和主变压器的继电保护设备由德国Siemens公司制造;发电机出口断路器由日本AE-Power公司制造;变频起动
19、装置(SFC)和励磁系统由瑞士ABB公司制造;主变压器由常州东芝变压器有限公司制造;220kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)由河南平高东芝高压开关有限公司制造;220kV高压电缆由瑞士Brugg公司制造;主厂房桥式起重机由四川夹江水工机械厂制造。113 枢纽工程竣工安全鉴定工作概况国家发展和改革委员会办公厅文件国家发展改革委办公厅关于水电站基本建设工程验收管理有关事项的通知(发改办能源20031311号)明确,“水电工程安全鉴定是水电工程蓄水验收和枢纽工程专项验收的重要条件,也是确保工程安全的重要措施”。中国水电工程顾问集团公司受山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司委托,承担了山东泰安抽水蓄能
20、电站枢纽工程竣工安全鉴定工作。根据有关规定,并经与山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司商讨,工程竣工安全鉴定工作范围包括:上水库、上水库进出水口、下水库进出水口、输水系统、地下厂房系统、地面开关站、边坡处理工程等部位有关的土建工程、金属结构工程、安全监测工程和机电工程;涵盖设计、施工(制造、安装)质量以及建筑物和机电设备运行情况评价诸方面。蓄水验收以后完成的土建工程、金属结构工程、机电工程、安全监测工程是枢纽工程竣工安全鉴定的重点。中国水电工程顾问集团公司组织山东泰安抽水蓄能电站枢纽工程竣工安全鉴定专家组开展工作。安全鉴定工作依据国家有关部门关于水电建设工程验收及安全鉴定的有关规定进行,并以国家及
21、行业有关的技术规范和规程、工程建设的有关合同文件作为评价的依据。安全鉴定专家组在工程建设单位的支持下,在设计、监理、施工(制造、安装)等各参建单位及运行单位的配合下,独立地开展工作。安全鉴定专家组在现场调研、阅读和研究参建各方及运行单位的自检报告、查阅施工和检测资料、与建设有关各方充分交换意见的基础上,经过分析、讨论和必要的研究工作,提出客观、公正、科学的安全鉴定报告,并对报告的结论负责。为了便于开展工作,安全鉴定专家组分为防洪、地质、水工、施工、安全监测、金属结构和机电工程等7个专业组。在各专业安全评价的基础上,对有关枢纽建筑物和机电工程进行综合性评价,最终对枢纽工程是否具备竣工验收条件做出
22、鉴定性结论。泰安抽水蓄能电站枢纽工程竣工安全鉴定工作过程分为四个阶段,即:第1阶段:2007年8月开始。组织和成立安全鉴定专家组。部分专家组成员赴现场进行调研,了解工程设计、施工中的重点技术问题,提出枢纽工程竣工安全鉴定工作大纲(初稿)。在现场与有关各方讨论、查阅资料,提出各单位供枢纽工程竣工安全鉴定所需资料和编写自检报告的要求,总体安排竣工安全鉴定工作。第2阶段:2007年11月开始。部分专家组成员赴现场了解工程建设单位及各参建单位的枢纽工程竣工安全鉴定自检工作进展情况。在阅读、研究各方自检报告的基础上,对自检报告提出补充、修改意见。第3阶段:2008年1月开始。专家组进行现场调研、阅研各方
23、自检报告与有关资料,梳理问题,与有关方面交流、讨论,经过对有关资料的进一步分析和必要的研究工作,编写枢纽工程竣工安全鉴定报告(初稿),并征询有关各方面意见。第4阶段:2008年2月开始。修改审定、出版、印刷并提交山东泰安抽水蓄能电站枢纽工程竣工安全鉴定报告。12 地区经济及电力系统现状121 地区经济情况江苏省常州市包括市区及溧阳、武进、金坛市,面积4375平方公里,人口334万(1995年),是苏南经济发达地区之一,常州临长江,境内有大运河、沪宁铁路横贯其中,公路四通八达,交通十分方便。农业有较好的基础,是苏南地区重要的粮油基地。工业以轻工机械、纺织、电工等为主,其中乡镇工业占有相当大的比重
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