1、第三章 水电站进水和引水建筑物3.1 进水口的功用及类型进水口的功用及类型3.2 有压进水口有压进水口3.3 无压进水口无压进水口3.4 引水建筑物引水建筑物3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池一、功用一、功用q进水口：是水电站水流的进口，按照发电要求将进水口：是水电站水流的进口，按照发电要求将水引入水电站的引水道。水引入水电站的引水道。3.1 3.1 进水口的功用及类型进水口的功用及类型湖北水利水电职业技术学院q要有足够的进水能力要有足够的进水能力。合理安排其位置和高程，水流平。合理安排其位置和高程，水流平顺并有足够的断面尺寸；顺并有足够的断面尺寸；一般选在凹岸一般选在凹岸。q水质要
2、符合要求水质要符合要求。要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲。要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙设备。沙设备。q水头损失小水头损失小。位置合理，轮廓平顺、流速较小，尽可能。位置合理，轮廓平顺、流速较小，尽可能减小水头损失。减小水头损失。q可控制流量可控制流量。进水口须设置闸门，闸门一般采用平面闸。进水口须设置闸门，闸门一般采用平面闸门，工作闸门前设检修闸门。门，工作闸门前设检修闸门。q满足水工建筑物的一般要求满足水工建筑物的一般要求。3.1 3.1 进水口的功用及类型进水口的功用及类型二、基本要求二、基本要求湖北水利水电职业技术学院q无压进水口无压进水口：v主要特征是：主要特征是：表层水表层水 无
3、压流无压流v适用于从天然河道或水位变化不大的水库中取水。无压引水适用于从天然河道或水位变化不大的水库中取水。无压引水式水电站的进水口一般为无压进水口。式水电站的进水口一般为无压进水口。q有压进水口有压进水口：v主要特征是：主要特征是：深层水深层水 有压流有压流v适用于从水位变化幅度较大的水库中取水。有压进水口也称适用于从水位变化幅度较大的水库中取水。有压进水口也称深式进水口或潜没式进水口。深式进水口或潜没式进水口。3.1 3.1 进水口的功用及类型进水口的功用及类型三、分类三、分类(按水流条件分按水流条件分)湖北水利水电职业技术学院q洞式进水口洞式进水口q墙式进水口墙式进水口q塔式进水口塔式进
4、水口q坝式进水口坝式进水口3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q1.洞式进水口洞式进水口v特征特征：在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井，井壁一：在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井，井壁一般要进行衬砌，闸门安置在竖井中，竖井的顶部布般要进行衬砌，闸门安置在竖井中，竖井的顶部布置启闭机及操纵室，渐变段之后接隧洞洞身。置启闭机及操纵室，渐变段之后接隧洞洞身。v适用适用：工程地质条件较好，岩体比较完整，山坡坡：工程地质条件较好，岩体比较完整，山坡坡度适宜，易于开挖平洞和竖井的情况度适宜，易于开挖平洞和竖井的情况3.2 3.2
5、有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q1.洞式进水口洞式进水口3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q2.墙式进水口墙式进水口v特征特征：进口段、闸门段和闸门竖井均布置在山体之：进口段、闸门段和闸门竖井均布置在山体之外，形成一个紧靠在山岩上的单独墙式建筑物，承外，形成一个紧靠在山岩上的单独墙式建筑物，承受水压及山岩压力。要有足够的稳定性和强度。受水压及山岩压力。要有足够的稳定性和强度。v适用适用：地质条件差，山坡较陡，不易挖井的情况：地质条件差，
6、山坡较陡，不易挖井的情况 3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q2.墙式进水口墙式进水口3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q2.墙式进水口墙式进水口3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q3.塔式进水口塔式进水口v特征特征：进口段、闸门段及其一部框架形成一个塔式：进口段、闸门段及其一部框架形成一个塔式结构，耸立在水库中，塔顶设操纵平台和启闭机室，
7、结构，耸立在水库中，塔顶设操纵平台和启闭机室，用工作桥与岸边或坝顶相连。塔式进水口可一边或用工作桥与岸边或坝顶相连。塔式进水口可一边或四周进水。四周进水。v适用适用：当地材料坝、进口处山岩较差、岸坡又比较：当地材料坝、进口处山岩较差、岸坡又比较平缓平缓3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q3.塔式进水口塔式进水口3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q3.塔式进水口塔式进水口3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型
8、及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q4.坝式进水口坝式进水口v特征特征：进水口依附在坝体的上游面上，并与坝内压：进水口依附在坝体的上游面上，并与坝内压力管道连接。进口段和闸门段常合二为一，布置紧力管道连接。进口段和闸门段常合二为一，布置紧凑。凑。v适用适用：混凝土重力坝的坝后式厂房、坝内式厂房和：混凝土重力坝的坝后式厂房、坝内式厂房和河床式厂房。河床式厂房。3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q4.坝式进水口坝式进水口3.2 3.2 有压进水口有压进水口一、有压进水口的类型及适用条
9、件一、有压进水口的类型及适用条件湖北水利水电职业技术学院q1.位置位置v原则原则：水流平顺、对称，不发生回流和漩涡，不出：水流平顺、对称，不发生回流和漩涡，不出现淤积，不聚集污物，泄洪时仍能正常进水。进水现淤积，不聚集污物，泄洪时仍能正常进水。进水口后接压力隧洞，应与洞线布置协调一致，要选择口后接压力隧洞，应与洞线布置协调一致，要选择地形、地质及水流条件均较好的位置。地形、地质及水流条件均较好的位置。3.2 3.2 有压进水口有压进水口二、有压进水口的位置、高程及尺寸二、有压进水口的位置、高程及尺寸 湖北水利水电职业技术学院q2.高程高程v1）顶部高程：进水口顶部高程）顶部高程：进水口顶部高程
10、应低于最低死水位，并有一定的应低于最低死水位，并有一定的埋深：埋深：v2）底部高程：进水口的底部高）底部高程：进水口的底部高程通常在水库设计淤沙高程以上程通常在水库设计淤沙高程以上0.51.0m，当设有冲沙设备时，当设有冲沙设备时，应根据排沙情况而定。应根据排沙情况而定。3.2 3.2 有压进水口有压进水口二、有压进水口的位置、高程及尺寸二、有压进水口的位置、高程及尺寸 HCVS 湖北水利水电职业技术学院q3、轮廓尺寸、轮廓尺寸v组成：组成：一般由进口段、闸门段、渐变段一般由进口段、闸门段、渐变段组成组成v进水口的轮廓应使水流平顺，流速变化均匀，水流进水口的轮廓应使水流平顺，流速变化均匀，水流
11、与四周侧壁之间无负压及涡流。与四周侧壁之间无负压及涡流。v进口流速不宜太大，一般控制在进口流速不宜太大，一般控制在1.5m/s左右左右 3.2 3.2 有压进水口有压进水口二、有压进水口的位置、高程及尺寸二、有压进水口的位置、高程及尺寸 湖北水利水电职业技术学院q3、轮廓尺寸、轮廓尺寸v1）进口段）进口段l作用是作用是连接拦污栅与闸门段连接拦污栅与闸门段，矩形断面矩形断面。l隧洞进口段为平底，隧洞进口段为平底，两侧收缩曲线为四分之一圆弧或双两侧收缩曲线为四分之一圆弧或双曲线，上唇收缩曲线一般为四分之一椭圆曲线，上唇收缩曲线一般为四分之一椭圆。l进口段的长度没有一定标准，在满足工程结构布置与水进
12、口段的长度没有一定标准，在满足工程结构布置与水流顺畅的条件下，尽可能紧凑。流顺畅的条件下，尽可能紧凑。3.2 3.2 有压进水口有压进水口二、有压进水口的位置、高程及尺寸二、有压进水口的位置、高程及尺寸 湖北水利水电职业技术学院q3、轮廓尺寸、轮廓尺寸v2）闸门段）闸门段l闸门段是闸门段是进口段和渐变段的连接段进口段和渐变段的连接段，闸门及启闭设备在，闸门及启闭设备在此段布置。此段布置。l闸门段一般为闸门段一般为矩形矩形，事故闸门净过水面积为，事故闸门净过水面积为(1.11.25)洞洞面积；检修闸门孔口与此相等或稍大。面积；检修闸门孔口与此相等或稍大。l门宽门宽B 等于洞径等于洞径D，门高略大
13、于洞径，门高略大于洞径D。3.2 3.2 有压进水口有压进水口二、有压进水口的位置、高程及尺寸二、有压进水口的位置、高程及尺寸 湖北水利水电职业技术学院q3、轮廓尺寸、轮廓尺寸v3）渐变段）渐变段l矩形矩形闸门段到圆形隧洞的过渡段闸门段到圆形隧洞的过渡段。l通常采用通常采用圆角过渡圆角过渡，圆角半径，圆角半径r可按直线规律变为隧洞半可按直线规律变为隧洞半径径R；l渐变段的长度：一般为隧洞直径的渐变段的长度：一般为隧洞直径的1.52.0倍；侧面收缩倍；侧面收缩角为角为68为宜，一般不超过为宜，一般不超过10。3.2 3.2 有压进水口有压进水口二、有压进水口的位置、高程及尺寸二、有压进水口的位置
14、、高程及尺寸 湖北水利水电职业技术学院q1.拦污设备拦污设备(trash rack或或trash screen)v1）作用：防止有害污物、漂浮物等进入进水口，）作用：防止有害污物、漂浮物等进入进水口，影响过水能力。影响过水能力。v2）布置：）布置：l拦污栅的拦污栅的立面立面布置：布置：倾斜或垂直倾斜或垂直l拦污栅的拦污栅的平面平面布置：布置：平面或多边形平面或多边形3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q1.拦污设备拦污设备(trash rack或或trash screen)3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口
15、的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q1.拦污设备拦污设备(trash rack或或trash screen)v3）结构）结构l支承结构：一般金属框架或钢筋混凝土结构；支承结构：一般金属框架或钢筋混凝土结构；l栅片结构：由若干栅片组成，栅片放在支承结构的栅槽栅片结构：由若干栅片组成，栅片放在支承结构的栅槽中。尺寸为中。尺寸为4.52.5m(高宽高宽)v4）清污及防冻）清污及防冻l定期清污（人工、机械）定期清污（人工、机械）l注：拦污栅框架顶部应高出需要清污时的相应水库水位注：拦污栅框架顶部应高出需要清污时的相应水库水位3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主
16、要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q1.拦污设备拦污设备(trash rack或或trash screen)3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q1.拦污设备拦污设备(trash rack或或trash screen)3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q1.拦污设备拦污设备(trash rack或或trash screen)3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院
17、q1.拦污设备拦污设备(trash rack或或trash screen)3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q1.拦污设备拦污设备(trash rack或或trash screen)v5）设计）设计l过栅流速：过栅流速：v 1m/s(人工人工)v1.01.2m/s(机械机械)l栅条间距栅条间距b：根据水轮机的型式确定。：根据水轮机的型式确定。HL：b=D1/30 ZL:b=D1/20 CJ:b=d/20l通常栅条厚通常栅条厚812mm，宽，宽100200mml拦污栅顶部应高于需要清污的最高水位。拦污栅顶部应高于需要清污的
18、最高水位。l拦污栅与进水口之间的距离不小于拦污栅与进水口之间的距离不小于D(洞径或管道直径洞径或管道直径)3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q2.闸门及启闭设备闸门及启闭设备v1）工作闸门）工作闸门(事故闸门事故闸门)(emergency gate)l作用：紧急情况下切断水流，以防事故扩大。作用：紧急情况下切断水流，以防事故扩大。l运用要求：运用要求：动水中快速动水中快速(12min)关闭，静水中开启。关闭，静水中开启。l布置方式：一般为平板门。每扇闸门配置一套固定卷扬布置方式：一般为平板门。每扇闸门配置一套固定卷扬启闭
19、机。启闭机。3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q2.闸门及启闭设备闸门及启闭设备v2）检修闸门）检修闸门(bulkhead gate)：l作用：设在工作闸门上游侧，检修事故闸门和及其门槽作用：设在工作闸门上游侧，检修事故闸门和及其门槽时用以堵水。时用以堵水。l运用要求：运用要求：静水中启闭静水中启闭。l布置方式：平板闸门，几个进水口共用一套检修闸门，布置方式：平板闸门，几个进水口共用一套检修闸门，启闭可用移动式或临时启闭设备，平时检修闸门存放在启闭可用移动式或临时启闭设备，平时检修闸门存放在储门室内。储门室内。3.2 3
20、.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q2.闸门及启闭设备闸门及启闭设备3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q3.通气孔及充水阀通气孔及充水阀v1）通气孔）通气孔(air hole)l位置：位置：有压进水口的事故闸门之后有压进水口的事故闸门之后l作用：引水道充水时用以排气，事故闸门紧急关闭放空作用：引水道充水时用以排气，事故闸门紧急关闭放空引水道时，用以引水道时，用以补气以防出现有害真空补气以防出现有害真空。l面积面积=最大进气流量最大进气流量/允许进气流速允许进
21、气流速Va 露天式管道进水口，露天式管道进水口，Va一般取一般取3050m/s，坝内管道和隧洞：，坝内管道和隧洞：Va取取7080m/s。规范：通气孔面积可取管道面积的规范：通气孔面积可取管道面积的5%左右。左右。3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备湖北水利水电职业技术学院q3.通气孔及充水阀通气孔及充水阀v2）充水阀）充水阀(filling valve)l作用作用：开启闸门前向引水道充水，：开启闸门前向引水道充水，平衡闸门前后水压，平衡闸门前后水压，以便在静水中开启闸门，从而减小启门力。以便在静水中开启闸门，从而减小启门力。l尺寸尺寸：根据充水
22、容积、下游漏水量及要求的充水时间来：根据充水容积、下游漏水量及要求的充水时间来确定。确定。l位置位置：3.2 3.2 有压进水口有压进水口三、有压进水口的主要设备三、有压进水口的主要设备设置在坝内廊道。坝式进口设旁通管，管的上设置在坝内廊道。坝式进口设旁通管，管的上游通至上游坝面，下游至事故闸门之后，旁通游通至上游坝面，下游至事故闸门之后，旁通管穿过坝体廊道，并在廊道内设充水阀。管穿过坝体廊道，并在廊道内设充水阀。设置在平板门上设置在平板门上湖北水利水电职业技术学院无压进水口无压进水口3.3 3.3 无压进水口无压进水口湖北水利水电职业技术学院无压进水口无压进水口q1特征、适用条件、作用特征、
23、适用条件、作用v特征特征：无压进水口内水流为明流，以引表层水为主。：无压进水口内水流为明流，以引表层水为主。进水口后一般接无压引水道。进水口后一般接无压引水道。v适用适用：适用于：适用于无压引水式电站无压引水式电站。v作用作用：控制水量与水质控制水量与水质，并保证使发电所需水量以，并保证使发电所需水量以尽可能小的水头损失进入渠道。尽可能小的水头损失进入渠道。3.3 3.3 无压进水口无压进水口湖北水利水电职业技术学院无压进水口无压进水口q2.位置位置v应布置在河流弯曲段应布置在河流弯曲段凹岸凹岸，利用弯道水流原理取清，利用弯道水流原理取清水。水。q3.拦污设施拦污设施v一般均设拦污栅或浮排以拦
24、截漂浮物。一般均设拦污栅或浮排以拦截漂浮物。q4.拦沙、沉沙、冲沙设施拦沙、沉沙、冲沙设施3.3 3.3 无压进水口无压进水口湖北水利水电职业技术学院一、开敞式进水口位置选择一、开敞式进水口位置选择q进水口应布置在进水口应布置在河流弯曲段凹岸河流弯曲段凹岸q采用人工弯道采用人工弯道 v弯道半径弯道断面平均宽度（弯道半径弯道断面平均宽度（48）v弯道长度弯道半径（弯道长度弯道半径（11.4）q受地形限制必须设置凸岸时，应将进水口设在凸受地形限制必须设置凸岸时，应将进水口设在凸岸中点偏上游处，必要时对岸设丁坝将河流主流岸中点偏上游处，必要时对岸设丁坝将河流主流逼向凸岸，以利引水逼向凸岸，以利引水3
25、.3 3.3 无压进水口无压进水口湖北水利水电职业技术学院一、开敞式进水口位置选择一、开敞式进水口位置选择3.3 3.3 无压进水口无压进水口湖北水利水电职业技术学院二、开敞式进水口的组成及布置二、开敞式进水口的组成及布置q组成：组成：v拦河坝（或拦河闸）、进水闸、冲沙闸及沉沙池等拦河坝（或拦河闸）、进水闸、冲沙闸及沉沙池等q布置：布置：v进水闸与冲沙闸的相对位置应以进水闸与冲沙闸的相对位置应以“正面进水、侧面正面进水、侧面排沙排沙”的原则进行布置。的原则进行布置。v进水闸轴线与冲沙闸轴线交角宜在进水闸轴线与冲沙闸轴线交角宜在3545之间。之间。v进水口位置应设在进水口位置应设在弯道顶点以下水
26、最深、单宽流量弯道顶点以下水最深、单宽流量最大、环流作用最强的地方最大、环流作用最强的地方3.3 3.3 无压进水口无压进水口湖北水利水电职业技术学院二、开敞式进水口的组成及布置二、开敞式进水口的组成及布置3.3 3.3 无压进水口无压进水口4RLmBqB0.8 1.0BmRmm式中：河道水面宽度，河道中心线半径，系数，取湖北水利水电职业技术学院二、开敞式进水口的组成及布置二、开敞式进水口的组成及布置q孔口尺寸拟定：孔口尺寸拟定：v进水口底板顶面高程：进水口底板顶面高程：l进水闸的底坎高程应高于冲沙闸底板高程进水闸的底坎高程应高于冲沙闸底板高程（1.01.5）m，防止底沙进人引水道。防止底沙进
27、人引水道。l冲沙闸底坎高程应高出河床（冲沙闸底坎高程应高出河床（0.51.0）m。l进水口后接总干渠底部高程相同或稍高进水口后接总干渠底部高程相同或稍高v进水口孔口尺寸：进水口孔口尺寸：l确定过闸流量、上下游水位、闸孔型式以及闸底板高程、确定过闸流量、上下游水位、闸孔型式以及闸底板高程、孔口总宽度、闸孔数、孔口尺寸孔口总宽度、闸孔数、孔口尺寸3.3 3.3 无压进水口无压进水口湖北水利水电职业技术学院沉沙池沉沙池补充：沉沙池补充：沉沙池湖北水利水电职业技术学院沉沙池沉沙池q1.位置位置：位于：位于无压进水口之后，引水道之前无压进水口之后，引水道之前。q2.工作原理工作原理：加大过水断面，减小水
28、流的流速及：加大过水断面，减小水流的流速及其挟沙能力，使其有害泥沙沉淀在沉沙池内，将其挟沙能力，使其有害泥沙沉淀在沉沙池内，将清水引入引水道。清水引入引水道。补充：沉沙池补充：沉沙池湖北水利水电职业技术学院沉沙池沉沙池q3.设计要点：设计要点：v面积面积：取决于池中水流平均流速：取决于池中水流平均流速(0.25-0.7m/s),视沙视沙粒径而定。粒径而定。v长度长度：考虑沉沙效果及工程造价。：考虑沉沙效果及工程造价。v进口采取分流墙、格栅等措施，使池中水流流速分进口采取分流墙、格栅等措施，使池中水流流速分布均匀，否则池中将在局部地区沉淀泥沙，而大量布均匀，否则池中将在局部地区沉淀泥沙，而大量有
29、害泥沙将在高速区通过沉沙池。有害泥沙将在高速区通过沉沙池。补充：沉沙池补充：沉沙池湖北水利水电职业技术学院沉沙池沉沙池q4.排沙方法排沙方法v水流冲沙水流冲沙l连续冲沙连续冲沙：由底部冲沙廊道进行。：由底部冲沙廊道进行。l定期冲沙定期冲沙：关闭池后闸门，降低池中水位，向原河道冲：关闭池后闸门，降低池中水位，向原河道冲沙。沙。v机械排沙机械排沙l挖沙船挖沙船补充：沉沙池补充：沉沙池湖北水利水电职业技术学院思考题思考题q1 1、简述有压进水口的主要型式、各种型式布置特点及、简述有压进水口的主要型式、各种型式布置特点及适用条件，并说明其位置、高程、轮廓尺寸是如何确定适用条件，并说明其位置、高程、轮廓
30、尺寸是如何确定的的?q2 2、拦污栅的工作要求、拦污栅的工作要求?拦污栅的布置设计如何进行拦污栅的布置设计如何进行?q3 3、沉沙池的工作特点和设计要求、沉沙池的工作特点和设计要求?q4 4、无压进水口的运行特点？其位置如何选择？、无压进水口的运行特点？其位置如何选择？湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院引水建筑物引水建筑物q功用功用：集中落差，形成水头，输送水量到水轮机。：集中落差，形成水头，输送水量到水轮机。也用作尾水渠，将发电以后的水排到下游河道。也用作尾水渠，将发电以后的水排到下游河道。q类型类型:v无压引水道：渠道无压引水道：渠道(channel)、无压隧洞、无压隧洞(f
31、ree flow tunnel)。具有自由水面，引水道承受的水压。具有自由水面，引水道承受的水压力不大。适用于无压引水电站。力不大。适用于无压引水电站。v有压引水道：有压隧洞有压引水道：有压隧洞(pressure tunnel)。洞中。洞中水流为压力流，隧洞承受内水压力很大。适用有水流为压力流，隧洞承受内水压力很大。适用有压引水电站压引水电站3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院一、引水渠道一、引水渠道3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院一、引水渠道一、引水渠道3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物q1.渠道的要求渠道的要求v水电站的引水渠道称为动力
32、渠道（为适应负荷变化，水电站的引水渠道称为动力渠道（为适应负荷变化，Q、H在不断变化在不断变化非恒定流非恒定流)v要求要求：l有一定的输水能力。按水电站的有一定的输水能力。按水电站的Qmax设计。设计。l水质要符合要求。渠道进口、沿线及渠道末端都要采取水质要符合要求。渠道进口、沿线及渠道末端都要采取拦污、防沙、排沙措施。拦污、防沙、排沙措施。l运行安全可靠运行安全可靠l结构经济合理，便于施工及运行。结构经济合理，便于施工及运行。湖北水利水电职业技术学院一、引水渠道一、引水渠道q2.渠道的类型渠道的类型v1）非自动调节渠道）非自动调节渠道l渠顶大致平行渠底渠顶大致平行渠底，渠道的深度沿途不变，在
33、渠道末端，渠道的深度沿途不变，在渠道末端的压力前池中设溢流堰。的压力前池中设溢流堰。l 适用适用：引水道较长，对下游有供水要求。：引水道较长，对下游有供水要求。l溢流堰作用溢流堰作用：限制渠末水位；保证向下游供水。：限制渠末水位；保证向下游供水。l当水电站引用流量当水电站引用流量Q=Qmax，压力前池水位低于堰顶；，压力前池水位低于堰顶；QQmax,水位超过堰顶水位超过堰顶,开始溢流；开始溢流；Q=0时，通过渠道的时，通过渠道的全部流量泄向下游。全部流量泄向下游。3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院一、引水渠道一、引水渠道q2.渠道的类型渠道的类型v1）非自动调节渠道）
34、非自动调节渠道3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院一、引水渠道一、引水渠道q2.渠道的类型渠道的类型v2）自动调节渠道）自动调节渠道l渠道首部和尾部堤顶的高程基本相同渠道首部和尾部堤顶的高程基本相同，并高出上游最高，并高出上游最高水位，渠道断面向下游逐渐加大，渠末不设泄水建筑物。水位，渠道断面向下游逐渐加大，渠末不设泄水建筑物。l适用适用：渠道不长，底坡较缓，上游水位变化不大的情况。：渠道不长，底坡较缓，上游水位变化不大的情况。l水电站引用流量水电站引用流量Q=0时，渠道水位是水平的，渠道不会时，渠道水位是水平的，渠道不会发生漫流和弃水现象；发生漫流和弃水现象；QQma
35、x雍水曲线。雍水曲线。Q=Qmax为降为降水曲线。水曲线。3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院一、引水渠道一、引水渠道q2.渠道的类型渠道的类型v2）自动调节渠道）自动调节渠道3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院一、引水渠道一、引水渠道q3.引水渠道线路选择引水渠道线路选择v线路选择一般应遵循以下线路选择一般应遵循以下原则原则：l（1）渠线应尽量）渠线应尽量短而直短而直，以减小水头损失，降低造价。，以减小水头损失，降低造价。需转弯时，有衬砌渠道的需转弯时，有衬砌渠道的转弯半径宜不小于渠道水面宽转弯半径宜不小于渠道水面宽度的度的2.5倍倍,无衬砌的
36、土渠宜不小于水面宽度的无衬砌的土渠宜不小于水面宽度的5倍。倍。l（2）应选择）应选择地质条件较好的地段地质条件较好的地段l（3）渠线应尽量提高渠线应尽量提高，以获得较大的落差。避免深挖高，以获得较大的落差。避免深挖高填填3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院一、引水渠道一、引水渠道q4.渠道的水力计算渠道的水力计算(略略)v主要任务：根据设计流量，选定断面尺寸、糙率、纵坡、和主要任务：根据设计流量，选定断面尺寸、糙率、纵坡、和水深。水深。v (1)恒定流计算恒定流计算：确定底坡、横断面尺寸。：确定底坡、横断面尺寸。v (2)非恒定流计算非恒定流计算l计算水电站丢弃负荷时渠
37、道涌浪计算水电站丢弃负荷时渠道涌浪(最高水位最高水位),确定堤顶高程。确定堤顶高程。l计算水电站增加负荷时渠道波计算水电站增加负荷时渠道波(最低水位最低水位)，确定压力管道进口，确定压力管道进口高程。高程。l水电站按日负荷图工作时，渠道中水位及流速变化过程，以研水电站按日负荷图工作时，渠道中水位及流速变化过程，以研究水电站的工作情况。究水电站的工作情况。3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院一、引水渠道一、引水渠道q5.渠道的断面尺寸渠道的断面尺寸v(1)断面型式：一般为断面型式：一般为梯形梯形。v(2)断面尺寸：断面尺寸：l工程实践表明：渠道的经济流速工程实践表明：渠道
38、的经济流速Vc一般为一般为1.52.0m/s，则可用则可用AcQmax/Vc估算渠道断面面积。估算渠道断面面积。3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q1.发电隧洞路线选择发电隧洞路线选择v布置总布置总原则原则：洞线短、弯道少，沿线的工程地质、：洞线短、弯道少，沿线的工程地质、水文地质条件要好，并便于布置施工平洞水文地质条件要好，并便于布置施工平洞3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q1.发电隧洞路线选择发电隧洞路线选择v(1)地形条件地形条件l隧洞在平面上力求隧洞在平面上力求最短最短，在立面上要有，
39、在立面上要有足够的埋藏深度足够的埋藏深度。l尽量尽量减少或避免与沟谷交叉减少或避免与沟谷交叉，进口位置不应靠近陡壁，进口位置不应靠近陡壁，更不宜设于水面狭窄的山湾内。更不宜设于水面狭窄的山湾内。3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q1.发电隧洞路线选择发电隧洞路线选择v(2)地质条件地质条件l隧洞沿线应尽可能位于隧洞沿线应尽可能位于完整坚硬的岩层、山坡稳定的地完整坚硬的岩层、山坡稳定的地区区中，避开岩体软弱、山岩压力大、地下水充沛及岩石中，避开岩体软弱、山岩压力大、地下水充沛及岩石破碎带等不利地质区。破碎带等不利地质区。l隧洞必须穿越软弱夹层或断
40、层时，应尽可能隧洞必须穿越软弱夹层或断层时，应尽可能正交正交布置。布置。隧洞通过层状岩体时，洞线与岩层走向间夹角应尽可能隧洞通过层状岩体时，洞线与岩层走向间夹角应尽可能大（夹角不宜小于大（夹角不宜小于45），以利于围岩稳定，提高承载能），以利于围岩稳定，提高承载能力。隧洞的进出口应选择在覆盖薄、风化层浅、岩石比力。隧洞的进出口应选择在覆盖薄、风化层浅、岩石比较坚固完整的地段较坚固完整的地段 3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q1.发电隧洞路线选择发电隧洞路线选择v(3)施工条件施工条件:对于长引水隧洞，施工条件是重要因对于长引水隧洞，施工条件是
41、重要因素。为加快施工进度，素。为加快施工进度，每隔一段距离开凿一条施工每隔一段距离开凿一条施工支洞支洞，支洞外还要有相应的道路及附属设施。，支洞外还要有相应的道路及附属设施。v(4)综合考虑进水口、调压室、管道综合考虑进水口、调压室、管道 厂房的相对位厂房的相对位置。置。3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q1.发电隧洞路线选择发电隧洞路线选择v(5)水力条件水力条件l应力求应力求水流平顺，水头损失小水流平顺，水头损失小。l隧洞线路要求短而直，以节省开挖量，使水流条件好，隧洞线路要求短而直，以节省开挖量，使水流条件好，减少水头损失，提高经济效益。
42、减少水头损失，提高经济效益。l平面上必须转弯时，应选取合适的转角和曲率半径。一平面上必须转弯时，应选取合适的转角和曲率半径。一般小于般小于10m/s流速的低流速流速的低流速隧洞洞线转角隧洞洞线转角不应大于不应大于60，曲率半径曲率半径R应大于或等于应大于或等于5倍洞径或洞宽。倍洞径或洞宽。3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q2.发电隧洞类型发电隧洞类型v(1)从功用上划分：分为从功用上划分：分为引水隧洞引水隧洞和和尾水隧洞尾水隧洞；v(2)从工作条件划分：分为从工作条件划分：分为有压隧洞有压隧洞和和无压隧洞无压隧洞。发。发电电引水隧洞多数是有压
43、的，尾水隧洞则以无压洞居引水隧洞多数是有压的，尾水隧洞则以无压洞居多多。l无压隧洞：高拱形无压隧洞：高拱形 马蹄形马蹄形 城门洞形城门洞形l有压隧洞：圆形有压隧洞：圆形3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q2.发电隧洞类型发电隧洞类型3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物城门洞城门洞圆形圆形湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q3.发电隧洞的断面尺寸发电隧洞的断面尺寸v1)断面型式断面型式l有压隧洞有压隧洞：圆形圆形断面。断面。l无压隧洞无压隧洞：地质条件良好时通常为地质条件良好时通常为城门洞形城门洞形；洞顶和两侧围岩不稳时采用洞顶和两
44、侧围岩不稳时采用马蹄形马蹄形；洞顶岩石很不稳定时采用洞顶岩石很不稳定时采用高拱形高拱形。3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q3.发电隧洞的断面尺寸发电隧洞的断面尺寸v2)断面尺寸：断面尺寸：l选择的断面尺寸愈大，工程投资愈大，但电能损失较少；选择的断面尺寸愈大，工程投资愈大，但电能损失较少；选择的断面尺寸愈小，工程投资愈小，但电能损失较大。选择的断面尺寸愈小，工程投资愈小，但电能损失较大。这就需要通过技术经济分析来确定最经济的断面。这就需要通过技术经济分析来确定最经济的断面。l对于一般中、小型电站，可用对于一般中、小型电站，可用经济流速确定隧洞
45、经济断经济流速确定隧洞经济断面面，有压隧洞的经济流速，有压隧洞的经济流速Ve一般在一般在40m/s左右，经济断面左右，经济断面可由可由Qmax/Ve求出。求出。3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q4.引水隧洞的特点（与明渠比较）引水隧洞的特点（与明渠比较）v优点优点：l可避开不利地形可避开不利地形、地质、地质l适应流量及水头的变化适应流量及水头的变化l利用岩石承受内水压力利用岩石承受内水压力l避免污染及冰冻避免污染及冰冻l施工不受外界干扰施工不受外界干扰3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院二、引水隧洞二、引水隧洞q4.引
46、水隧洞的特点（与明渠比较）引水隧洞的特点（与明渠比较）v缺点缺点：l对施工技术对施工技术 地质要求高地质要求高l单价高单价高l工期长工期长3.4 3.4 引水建筑物引水建筑物湖北水利水电职业技术学院3.5 3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池压力前池与日调节池压力前池与日调节池压力前池压力前池压力管道压力管道湖北水利水电职业技术学院一、压力前池一、压力前池q压力前池设置在压力前池设置在引水渠道或无压隧洞的引水渠道或无压隧洞的末端末端，是，是水电站引水建筑物与压力管道的连接建筑物。水电站引水建筑物与压力管道的连接建筑物。q 1、作用：、作用：v (1)平稳水压、平衡水量。平稳水压、平衡水
47、量。v (2)均匀分配流量。均匀分配流量。v (3)渲泄多余水量。渲泄多余水量。v (4)拦阻污物和泥沙。拦阻污物和泥沙。3.5 3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池湖北水利水电职业技术学院一、压力前池一、压力前池q2、组成：、组成：v(1)前室前室(池身及扩散段池身及扩散段)。v(2)进水室及其设备进水室及其设备 v(3)泄水建筑物。泄水建筑物。v(4)放水和冲沙设备。放水和冲沙设备。v(5)拦冰和排冰设备。拦冰和排冰设备。3.5 3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池湖北水利水电职业技术学院一、压力前池一、压力前池3.5 3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池 压力前池
48、组成建筑物压力前池组成建筑物湖北水利水电职业技术学院一、压力前池一、压力前池q2、组成：、组成：v(1)前室前室(池身及扩散段池身及扩散段)。l前室的前室的作用作用是将渠道断面扩大并过渡到进水室所需的宽度是将渠道断面扩大并过渡到进水室所需的宽度和深度，减缓流速，便于沉沙，并形成一定容积和深度，减缓流速，便于沉沙，并形成一定容积l前室末端底板高程应比进水室底板高程低前室末端底板高程应比进水室底板高程低(0.51.0)m形形成拦沙槛成拦沙槛l为了缩短前室渐变段长度，可在前室首部中间设为了缩短前室渐变段长度，可在前室首部中间设分流墩分流墩l当渠道轴线与压力管道轴线不一致时，可用平缓的连接曲当渠道轴线
49、与压力管道轴线不一致时，可用平缓的连接曲线和加设线和加设导流墙导流墙 3.5 3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池湖北水利水电职业技术学院一、压力前池一、压力前池3.5 3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池分流墩与导流墙分流墩与导流墙 湖北水利水电职业技术学院一、压力前池一、压力前池q2、组成：、组成：v(2)进水室及其设备进水室及其设备 l通常指压力管道进水口部分，一般采用通常指压力管道进水口部分，一般采用压力墙式进水口压力墙式进水口。l进水口处应设闸门及控制设备、拦污栅、通气孔等设施。进水口处应设闸门及控制设备、拦污栅、通气孔等设施。其布置与有压进水口相似。其布置与有压进水
50、口相似。3.5 3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池湖北水利水电职业技术学院一、压力前池一、压力前池q2、组成：、组成：v(3)泄水建筑物。泄水建筑物。l渲泄多余水量，防止前池水位漫过堤顶，并保证向下游渲泄多余水量，防止前池水位漫过堤顶，并保证向下游供水供水。l泄水建筑物一般包括溢流堰、陡槽和消能设施。泄水建筑物一般包括溢流堰、陡槽和消能设施。l溢流堰应溢流堰应紧靠前池布置紧靠前池布置，其形式可分为正堰和侧堰两种。，其形式可分为正堰和侧堰两种。l堰顶一般不设闸门堰顶一般不设闸门，水位超过堰顶时能自动溢流。，水位超过堰顶时能自动溢流。3.5 3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池湖
