水電站進(jìn)水和引水建筑物.ppt

第三章 水電站進(jìn)水和引水建筑物,3.1 進(jìn)水口的功用及類型 3.2 有壓進(jìn)水口 3.3 無壓進(jìn)水口 3.4 引水建筑物 3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、功用,進(jìn)水口：是水電站水流的進(jìn)口，按照發(fā)電要求將水引入水電站的引水道。,3.1 進(jìn)水口的功用及類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,要有足夠的進(jìn)水能力。合理安排其位置和高程，水流平順并有足夠的斷面尺寸；一般選在凹岸。 水質(zhì)要符合要求。要設(shè)置攔污、防冰、攔沙、沉沙及沖沙設(shè)備。 水頭損失小。位置合理，輪廓平順、流速較小，盡可能減小水頭損失。 可控制流量。進(jìn)水口須設(shè)置閘門，閘門一般采用平面閘門，工作閘門前設(shè)檢修閘門。 滿足水工建筑物的一般要求。,3.1 進(jìn)水口的功用及類型,二、基本要求,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,無壓進(jìn)水口： 主要特征是：表層水 無壓流 適用于從天然河道或水位變化不大的水庫中取水。無壓引水式水電站的進(jìn)水口一般為無壓進(jìn)水口。 有壓進(jìn)水口： 主要特征是：深層水 有壓流 適用于從水位變化幅度較大的水庫中取水。有壓進(jìn)水口也稱深式進(jìn)水口或潛沒式進(jìn)水口。,3.1 進(jìn)水口的功用及類型,三、分類(按水流條件分),湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,洞式進(jìn)水口 墻式進(jìn)水口 塔式進(jìn)水口 壩式進(jìn)水口,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.洞式進(jìn)水口 特征：在隧洞進(jìn)口附近的巖體中開挖豎井，井壁一般要進(jìn)行襯砌，閘門安置在豎井中，豎井的頂部布置啟閉機(jī)及操縱室，漸變段之后接隧洞洞身。 適用：工程地質(zhì)條件較好，巖體比較完整，山坡坡度適宜，易于開挖平洞和豎井的情況,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.洞式進(jìn)水口,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.墻式進(jìn)水口 特征：進(jìn)口段、閘門段和閘門豎井均布置在山體之外，形成一個緊靠在山巖上的單獨墻式建筑物，承受水壓及山巖壓力。要有足夠的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。 適用：地質(zhì)條件差，山坡較陡，不易挖井的情況,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.墻式進(jìn)水口,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.墻式進(jìn)水口,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3.塔式進(jìn)水口 特征：進(jìn)口段、閘門段及其一部框架形成一個塔式結(jié)構(gòu)，聳立在水庫中，塔頂設(shè)操縱平臺和啟閉機(jī)室，用工作橋與岸邊或壩頂相連。塔式進(jìn)水口可一邊或四周進(jìn)水。 適用：當(dāng)?shù)夭牧蠅巍⑦M(jìn)口處山巖較差、岸坡又比較平緩,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3.塔式進(jìn)水口,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3.塔式進(jìn)水口,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,4.壩式進(jìn)水口 特征：進(jìn)水口依附在壩體的上游面上，并與壩內(nèi)壓力管道連接。進(jìn)口段和閘門段常合二為一，布置緊湊。 適用：混凝土重力壩的壩后式廠房、壩內(nèi)式廠房和河床式廠房。,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,4.壩式進(jìn)水口,3.2 有壓進(jìn)水口,一、有壓進(jìn)水口的類型及適用條件,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.位置 原則：水流平順、對稱，不發(fā)生回流和漩渦，不出現(xiàn)淤積，不聚集污物，泄洪時仍能正常進(jìn)水。進(jìn)水口后接壓力隧洞，應(yīng)與洞線布置協(xié)調(diào)一致，要選擇地形、地質(zhì)及水流條件均較好的位置。,3.2 有壓進(jìn)水口,二、有壓進(jìn)水口的位置、高程及尺寸,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.高程 1）頂部高程：進(jìn)水口頂部高程應(yīng)低于最低死水位，并有一定的埋深： 2）底部高程：進(jìn)水口的底部高程通常在水庫設(shè)計淤沙高程以上0.51.0m，當(dāng)設(shè)有沖沙設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)排沙情況而定。,3.2 有壓進(jìn)水口,二、有壓進(jìn)水口的位置、高程及尺寸,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3、輪廓尺寸 組成：一般由進(jìn)口段、閘門段、漸變段組成 進(jìn)水口的輪廓應(yīng)使水流平順，流速變化均勻，水流與四周側(cè)壁之間無負(fù)壓及渦流。 進(jìn)口流速不宜太大，一般控制在1.5m/s左右,3.2 有壓進(jìn)水口,二、有壓進(jìn)水口的位置、高程及尺寸,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3、輪廓尺寸 1）進(jìn)口段 作用是連接攔污柵與閘門段，矩形斷面。 隧洞進(jìn)口段為平底，兩側(cè)收縮曲線為四分之一圓弧或雙曲線，上唇收縮曲線一般為四分之一橢圓。 進(jìn)口段的長度沒有一定標(biāo)準(zhǔn)，在滿足工程結(jié)構(gòu)布置與水流順暢的條件下，盡可能緊湊。,3.2 有壓進(jìn)水口,二、有壓進(jìn)水口的位置、高程及尺寸,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3、輪廓尺寸 2）閘門段 閘門段是進(jìn)口段和漸變段的連接段，閘門及啟閉設(shè)備在此段布置。 閘門段一般為矩形，事故閘門凈過水面積為(1.11.25)洞面積；檢修閘門孔口與此相等或稍大。 門寬B 等于洞徑D，門高略大于洞徑D。,3.2 有壓進(jìn)水口,二、有壓進(jìn)水口的位置、高程及尺寸,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3、輪廓尺寸 3）漸變段 矩形閘門段到圓形隧洞的過渡段。 通常采用圓角過渡，圓角半徑r可按直線規(guī)律變?yōu)樗矶窗霃絉 ； 漸變段的長度：一般為隧洞直徑的1.52.0倍；側(cè)面收縮角為68為宜，一般不超過10。,3.2 有壓進(jìn)水口,二、有壓進(jìn)水口的位置、高程及尺寸,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.攔污設(shè)備(trash rack或trash screen) 1）作用：防止有害污物、漂浮物等進(jìn)入進(jìn)水口，影響過水能力。 2）布置： 攔污柵的立面布置：傾斜或垂直 攔污柵的平面布置：平面或多邊形,3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.攔污設(shè)備(trash rack或trash screen),3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.攔污設(shè)備(trash rack或trash screen) 3）結(jié)構(gòu) 支承結(jié)構(gòu)：一般金屬框架或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)； 柵片結(jié)構(gòu)：由若干柵片組成，柵片放在支承結(jié)構(gòu)的柵槽中。尺寸為4.52.5m(高寬) 4）清污及防凍 定期清污（人工、機(jī)械） 注：攔污柵框架頂部應(yīng)高出需要清污時的相應(yīng)水庫水位,3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.攔污設(shè)備(trash rack或trash screen),3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,VR6型攔污柵清污機(jī),湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.攔污設(shè)備(trash rack或trash screen),3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,回轉(zhuǎn)式清淤機(jī),湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.攔污設(shè)備(trash rack或trash screen),3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,攔污柵清污機(jī),湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.攔污設(shè)備(trash rack或trash screen),3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,移動式清淤機(jī),湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.攔污設(shè)備(trash rack或trash screen) 5）設(shè)計 過柵流速：v1m/s(人工) v1.01.2m/s(機(jī)械) 柵條間距b：根據(jù)水輪機(jī)的型式確定。 HL：b=D1/30 ZL: b=D1/20 CJ: b=d/20 通常柵條厚812mm，寬100200mm 攔污柵頂部應(yīng)高于需要清污的最高水位。 攔污柵與進(jìn)水口之間的距離不小于D(洞徑或管道直徑),3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.閘門及啟閉設(shè)備 1）工作閘門(事故閘門)(emergency gate) 作用：緊急情況下切斷水流，以防事故擴(kuò)大。 運用要求：動水中快速(12min)關(guān)閉，靜水中開啟。 布置方式：一般為平板門。每扇閘門配置一套固定卷揚啟閉機(jī)。,3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.閘門及啟閉設(shè)備 2）檢修閘門(bulkhead gate)： 作用：設(shè)在工作閘門上游側(cè)，檢修事故閘門和及其門槽時用以堵水。 運用要求：靜水中啟閉。 布置方式：平板閘門，幾個進(jìn)水口共用一套檢修閘門，啟閉可用移動式或臨時啟閉設(shè)備，平時檢修閘門存放在儲門室內(nèi)。,3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.閘門及啟閉設(shè)備,3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3.通氣孔及充水閥 1）通氣孔(air hole) 位置：有壓進(jìn)水口的事故閘門之后 作用：引水道充水時用以排氣，事故閘門緊急關(guān)閉放空引水道時，用以補氣以防出現(xiàn)有害真空。 面積=最大進(jìn)氣流量/允許進(jìn)氣流速Va 露天式管道進(jìn)水口，Va一般取3050m/s，壩內(nèi)管道和隧洞：Va取7080m/s。 規(guī)范：通氣孔面積可取管道面積的5%左右。,3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3.通氣孔及充水閥 2）充水閥(filling valve) 作用：開啟閘門前向引水道充水，平衡閘門前后水壓，以便在靜水中開啟閘門，從而減小啟門力。 尺寸：根據(jù)充水容積、下游漏水量及要求的充水時間來確定。 位置：,3.2 有壓進(jìn)水口,三、有壓進(jìn)水口的主要設(shè)備,設(shè)置在壩內(nèi)廊道。壩式進(jìn)口設(shè)旁通管，管的上游通至上游壩面，下游至事故閘門之后，旁通管穿過壩體廊道，并在廊道內(nèi)設(shè)充水閥。 設(shè)置在平板門上,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,無壓進(jìn)水口,3.3 無壓進(jìn)水口,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,無壓進(jìn)水口,1特征、適用條件、作用 特征：無壓進(jìn)水口內(nèi)水流為明流，以引表層水為主。進(jìn)水口后一般接無壓引水道。 適用：適用于無壓引水式電站。 作用：控制水量與水質(zhì)，并保證使發(fā)電所需水量以盡可能小的水頭損失進(jìn)入渠道。,3.3 無壓進(jìn)水口,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,無壓進(jìn)水口,2.位置 應(yīng)布置在河流彎曲段凹岸，利用彎道水流原理取清水。 3.攔污設(shè)施 一般均設(shè)攔污柵或浮排以攔截漂浮物。 4. 攔沙、沉沙、沖沙設(shè)施,3.3 無壓進(jìn)水口,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、開敞式進(jìn)水口位置選擇,進(jìn)水口應(yīng)布置在河流彎曲段凹岸 采用人工彎道 彎道半徑彎道斷面平均寬度（48） 彎道長度彎道半徑（11.4） 受地形限制必須設(shè)置凸岸時，應(yīng)將進(jìn)水口設(shè)在凸岸中點偏上游處，必要時對岸設(shè)丁壩將河流主流逼向凸岸，以利引水,3.3 無壓進(jìn)水口,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、開敞式進(jìn)水口位置選擇,3.3 無壓進(jìn)水口,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、開敞式進(jìn)水口的組成及布置,組成： 攔河壩（或攔河閘）、進(jìn)水閘、沖沙閘及沉沙池等 布置： 進(jìn)水閘與沖沙閘的相對位置應(yīng)以“正面進(jìn)水、側(cè)面排沙”的原則進(jìn)行布置。 進(jìn)水閘軸線與沖沙閘軸線交角宜在3545之間。 進(jìn)水口位置應(yīng)設(shè)在彎道頂點以下水最深、單寬流量最大、環(huán)流作用最強(qiáng)的地方,3.3 無壓進(jìn)水口,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、開敞式進(jìn)水口的組成及布置,3.3 無壓進(jìn)水口,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、開敞式進(jìn)水口的組成及布置,孔口尺寸擬定： 進(jìn)水口底板頂面高程： 進(jìn)水閘的底坎高程應(yīng)高于沖沙閘底板高程（1.01.5）m，防止底沙進(jìn)人引水道。 沖沙閘底坎高程應(yīng)高出河床（0.51.0）m。 進(jìn)水口后接總干渠底部高程相同或稍高 進(jìn)水口孔口尺寸： 確定過閘流量、上下游水位、閘孔型式以及閘底板高程、孔口總寬度、閘孔數(shù)、孔口尺寸,3.3 無壓進(jìn)水口,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,沉沙池,補充：沉沙池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,沉沙池,1.位置：位于無壓進(jìn)水口之后，引水道之前。 2.工作原理：加大過水?dāng)嗝?，減小水流的流速及其挾沙能力，使其有害泥沙沉淀在沉沙池內(nèi)，將清水引入引水道。,補充：沉沙池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,沉沙池,3.設(shè)計要點： 面積：取決于池中水流平均流速(0.25-0.7m/s),視沙粒徑而定。 長度：考慮沉沙效果及工程造價。 進(jìn)口采取分流墻、格柵等措施，使池中水流流速分布均勻，否則池中將在局部地區(qū)沉淀泥沙，而大量有害泥沙將在高速區(qū)通過沉沙池。,補充：沉沙池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,沉沙池,4.排沙方法 水流沖沙 連續(xù)沖沙：由底部沖沙廊道進(jìn)行。 定期沖沙：關(guān)閉池后閘門，降低池中水位，向原河道沖沙。 機(jī)械排沙 挖沙船,補充：沉沙池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,思考題,1、簡述有壓進(jìn)水口的主要型式、各種型式布置特點及適用條件，并說明其位置、高程、輪廓尺寸是如何確定的? 2、攔污柵的工作要求?攔污柵的布置設(shè)計如何進(jìn)行? 3、沉沙池的工作特點和設(shè)計要求? 4、無壓進(jìn)水口的運行特點？其位置如何選擇？,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,引水建筑物,功用：集中落差，形成水頭，輸送水量到水輪機(jī)。也用作尾水渠，將發(fā)電以后的水排到下游河道。 類型: 無壓引水道：渠道(channel)、無壓隧洞(free flow tunnel)。具有自由水面，引水道承受的水壓力不大。適用于無壓引水電站。 有壓引水道：有壓隧洞(pressure tunnel)。洞中水流為壓力流，隧洞承受內(nèi)水壓力很大。適用有壓引水電站,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、引水渠道,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、引水渠道,3.4 引水建筑物,1.渠道的要求 水電站的引水渠道稱為動力渠道（為適應(yīng)負(fù)荷變化，Q、H在不斷變化非恒定流) 要求： 有一定的輸水能力。按水電站的Qmax設(shè)計。 水質(zhì)要符合要求。渠道進(jìn)口、沿線及渠道末端都要采取攔污、防沙、排沙措施。 運行安全可靠 結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，便于施工及運行。,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、引水渠道,2.渠道的類型 1）非自動調(diào)節(jié)渠道 渠頂大致平行渠底，渠道的深度沿途不變，在渠道末端的壓力前池中設(shè)溢流堰。 適用：引水道較長，對下游有供水要求。 溢流堰作用：限制渠末水位；保證向下游供水。 當(dāng)水電站引用流量Q =Qmax，壓力前池水位低于堰頂；QQmax, 水位超過堰頂, 開始溢流；Q =0時，通過渠道的全部流量泄向下游。,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、引水渠道,2.渠道的類型 1）非自動調(diào)節(jié)渠道,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、引水渠道,2.渠道的類型 2）自動調(diào)節(jié)渠道 渠道首部和尾部堤頂?shù)母叱袒鞠嗤?，并高出上游最高水位，渠道斷面向下游逐漸加大，渠末不設(shè)泄水建筑物。 適用：渠道不長，底坡較緩，上游水位變化不大的情況。 水電站引用流量Q = 0時，渠道水位是水平的，渠道不會發(fā)生漫流和棄水現(xiàn)象；QQmax雍水曲線。Q =Qmax為降水曲線。,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、引水渠道,2.渠道的類型 2）自動調(diào)節(jié)渠道,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、引水渠道,3.引水渠道線路選擇 線路選擇一般應(yīng)遵循以下原則： （1）渠線應(yīng)盡量短而直，以減小水頭損失，降低造價。需轉(zhuǎn)彎時，有襯砌渠道的轉(zhuǎn)彎半徑宜不小于渠道水面寬度的2.5倍,無襯砌的土渠宜不小于水面寬度的5倍。 （2）應(yīng)選擇地質(zhì)條件較好的地段 （3）渠線應(yīng)盡量提高，以獲得較大的落差。避免深挖高填,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、引水渠道,4. 渠道的水力計算(略) 主要任務(wù)：根據(jù)設(shè)計流量，選定斷面尺寸、糙率、縱坡、和水深。 (1) 恒定流計算：確定底坡、橫斷面尺寸。 (2) 非恒定流計算 計算水電站丟棄負(fù)荷時渠道涌浪(最高水位),確定堤頂高程。 計算水電站增加負(fù)荷時渠道波(最低水位)，確定壓力管道進(jìn)口高程。 水電站按日負(fù)荷圖工作時，渠道中水位及流速變化過程，以研究水電站的工作情況。,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、引水渠道,5.渠道的斷面尺寸 (1) 斷面型式：一般為梯形。 (2) 斷面尺寸： 工程實踐表明：渠道的經(jīng)濟(jì)流速Vc一般為1.52.0m/s，則可用AcQmax/Vc估算渠道斷面面積。,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,1.發(fā)電隧洞路線選擇 布置總原則：洞線短、彎道少，沿線的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件要好，并便于布置施工平洞,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,1.發(fā)電隧洞路線選擇 (1)地形條件 隧洞在平面上力求最短，在立面上要有足夠的埋藏深度。 盡量減少或避免與溝谷交叉，進(jìn)口位置不應(yīng)靠近陡壁，更不宜設(shè)于水面狹窄的山灣內(nèi)。,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,1.發(fā)電隧洞路線選擇 (2)地質(zhì)條件 隧洞沿線應(yīng)盡可能位于完整堅硬的巖層、山坡穩(wěn)定的地區(qū)中，避開巖體軟弱、山巖壓力大、地下水充沛及巖石破碎帶等不利地質(zhì)區(qū)。 隧洞必須穿越軟弱夾層或斷層時，應(yīng)盡可能正交布置。隧洞通過層狀巖體時，洞線與巖層走向間夾角應(yīng)盡可能大（夾角不宜小于45），以利于圍巖穩(wěn)定，提高承載能力。隧洞的進(jìn)出口應(yīng)選擇在覆蓋薄、風(fēng)化層淺、巖石比較堅固完整的地段,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,1.發(fā)電隧洞路線選擇 (3)施工條件:對于長引水隧洞，施工條件是重要因素。為加快施工進(jìn)度，每隔一段距離開鑿一條施工支洞，支洞外還要有相應(yīng)的道路及附屬設(shè)施。 (4)綜合考慮進(jìn)水口、調(diào)壓室、管道 廠房的相對位置。,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,1.發(fā)電隧洞路線選擇 (5)水力條件 應(yīng)力求水流平順，水頭損失小。 隧洞線路要求短而直，以節(jié)省開挖量，使水流條件好，減少水頭損失，提高經(jīng)濟(jì)效益。 平面上必須轉(zhuǎn)彎時，應(yīng)選取合適的轉(zhuǎn)角和曲率半徑。一般小于10m/s流速的低流速隧洞洞線轉(zhuǎn)角不應(yīng)大于60，曲率半徑R應(yīng)大于或等于5倍洞徑或洞寬。,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,2.發(fā)電隧洞類型 (1)從功用上劃分：分為引水隧洞和尾水隧洞； (2)從工作條件劃分：分為有壓隧洞和無壓隧洞。發(fā)電引水隧洞多數(shù)是有壓的，尾水隧洞則以無壓洞居多。 無壓隧洞：高拱形 馬蹄形 城門洞形 有壓隧洞：圓形,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,2.發(fā)電隧洞類型,3.4 引水建筑物,城門洞,圓形,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,3.發(fā)電隧洞的斷面尺寸 1)斷面型式 有壓隧洞：圓形斷面。 無壓隧洞： 地質(zhì)條件良好時通常為城門洞形； 洞頂和兩側(cè)圍巖不穩(wěn)時采用馬蹄形； 洞頂巖石很不穩(wěn)定時采用高拱形。,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,3.發(fā)電隧洞的斷面尺寸 2)斷面尺寸： 選擇的斷面尺寸愈大，工程投資愈大，但電能損失較少；選擇的斷面尺寸愈小，工程投資愈小，但電能損失較大。這就需要通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來確定最經(jīng)濟(jì)的斷面。 對于一般中、小型電站，可用經(jīng)濟(jì)流速確定隧洞經(jīng)濟(jì)斷面，有壓隧洞的經(jīng)濟(jì)流速Ve一般在40m/s左右，經(jīng)濟(jì)斷面可由Qmax/Ve求出。,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,4.引水隧洞的特點（與明渠比較） 優(yōu)點： 可避開不利地形 、地質(zhì) 適應(yīng)流量及水頭的變化 利用巖石承受內(nèi)水壓力 避免污染及冰凍 施工不受外界干擾,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水隧洞,4.引水隧洞的特點（與明渠比較） 缺點： 對施工技術(shù) 地質(zhì)要求高 單價高 工期長,3.4 引水建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,壓力前池與日調(diào)節(jié)池,壓力前池,壓力管道,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,壓力前池設(shè)置在引水渠道或無壓隧洞的末端，是水電站引水建筑物與壓力管道的連接建筑物。 1、作用： (1) 平穩(wěn)水壓、平衡水量。 (2) 均勻分配流量。 (3) 渲泄多余水量。 (4) 攔阻污物和泥沙。,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,2、組成： (1) 前室(池身及擴(kuò)散段)。 (2) 進(jìn)水室及其設(shè)備 (3) 泄水建筑物。 (4) 放水和沖沙設(shè)備。 (5) 攔冰和排冰設(shè)備。,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,壓力前池組成建筑物,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,2、組成： (1) 前室(池身及擴(kuò)散段)。 前室的作用是將渠道斷面擴(kuò)大并過渡到進(jìn)水室所需的寬度和深度，減緩流速，便于沉沙，并形成一定容積 前室末端底板高程應(yīng)比進(jìn)水室底板高程低(0.51.0)m形成攔沙檻 為了縮短前室漸變段長度，可在前室首部中間設(shè)分流墩 當(dāng)渠道軸線與壓力管道軸線不一致時，可用平緩的連接曲線和加設(shè)導(dǎo)流墻,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,分流墩與導(dǎo)流墻,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,2、組成： (2) 進(jìn)水室及其設(shè)備 通常指壓力管道進(jìn)水口部分，一般采用壓力墻式進(jìn)水口。 進(jìn)水口處應(yīng)設(shè)閘門及控制設(shè)備、攔污柵、通氣孔等設(shè)施。其布置與有壓進(jìn)水口相似。,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,2、組成： (3) 泄水建筑物。 渲泄多余水量，防止前池水位漫過堤頂，并保證向下游供水。 泄水建筑物一般包括溢流堰、陡槽和消能設(shè)施。 溢流堰應(yīng)緊靠前池布置，其形式可分為正堰和側(cè)堰兩種。 堰頂一般不設(shè)閘門，水位超過堰頂時能自動溢流。,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,2、組成： (4) 放水和沖沙設(shè)備。 從引水渠道帶入的泥沙將在前池底部沉積，需在前池的最低處設(shè)置沖沙道，并在其末端設(shè)有控制閘門，以便定期將泥沙排至下游。 沖沙道可布置在前室的一側(cè)或在進(jìn)水室底板下設(shè)沖沙廊道。沖沙孔的尺寸一般不小于1m2 。,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,2、組成： (5) 攔冰和排冰設(shè)備。 排冰道只在北方嚴(yán)寒地區(qū)才設(shè)置，排冰道的底板應(yīng)在前池正常水位以下，并用疊梁門進(jìn)行控制。,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,3.壓力前池的布置 (1)前池整體布置時，應(yīng)使水流平順，水頭損失最少，以提高水電站的出力和電能 (2)前池應(yīng)盡可能靠近廠房，以縮短壓力管道的長度 (3)前池應(yīng)建在天然地基的挖方中，選擇壓力前池的位置應(yīng)特別注意地基穩(wěn)定與滲漏條件。,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,Left 1渠道； 2壓力前池； 3壓力水管； 4一廠房 right 1引水渠 2前室； 3進(jìn)水室； 4溢流堰 5壓力水管,壓力前池的布置形式圖 壓力前池的平面布置方式,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,3.壓力前池的布置 (a)渠線平行于管線，水頭損失小，但排沙、排冰比較不利。 (b)介于(a)、(c)之間 (c)渠線垂直于管線，進(jìn)水流向不順，常引起渦流并造成較大的水頭損失，但排沙、排冰條件較好,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,4.壓力前池尺寸擬定 (1)前池中特征水位的確定 前室的正常水位前正常=渠末正常 前室的最高水位前最高。 前最高=正常+h堰+（0.030.05） （m） 前室的最低水位前最低。前最低應(yīng)根據(jù)下面兩種情況確定： a.前最低=渠末底+h渠末 b.前最低=起始-h波,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,4.壓力前池尺寸擬定 (1)前池中特征水位的確定 進(jìn)水室的正常水位進(jìn)。 進(jìn)=前正常-（h進(jìn)+h門槽+h欄） 進(jìn)水室的最低水位進(jìn)最低。 進(jìn)最低=前最低-（h進(jìn)+h門槽+h欄）,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,4.壓力前池尺寸擬定 (2) 前池尺寸的擬定 前室側(cè)墻高程墻頂。 對自動調(diào)節(jié)渠道，前室側(cè)墻的高程與進(jìn)水口頂部的高程相同 對非自動調(diào)節(jié)渠道 墻頂=最高+ 寬度B。 寬度B與進(jìn)水室前沿的總寬度BK相等。,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、壓力前池,4.壓力前池尺寸擬定 (2) 前池尺寸的擬定 前室首端的深度h。 h為渠道末端底部至側(cè)墻頂部的高度。 前室末端的深度H H=HK+h攔沙 前室的長度L。 L=（35）（H-h）+（0.51.0）（m）,3.5 壓力前池與日調(diào)節(jié)池,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)