水电站发电引水系统优化设计

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1、水电站发电引水系统优化设计　　摘要：对于引水式水电站而言，需要利用引水道集中其所需的大部分水头，甚至是全部水头，因此引水系统设计的合理性会对整个水电站工程的经济效益、运行的稳定性等产生决定性作用，所以优化水电站发电引水系统的设计有着重要的现实意义。本文就针对该问题展开讨论。关键词：水电站；发电引水系统；优化设计中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：一、系统的优化布置水电站发电引水系统主要包括三大部分，即进水口、引水道及发电站，其中引水道又分为两种，即有压引水道与无压引水道，其中无压引水道的主要形式为渠

2、道或者无压隧洞，而有压引水道的主要形式多为有压隧洞与管道等等。在系统布置阶段要注意，如果存在布置上的缺陷，其在后续是无法弥补的，从而导致系统带病运行。因此，在系统布置时，不仅要严格遵守相关设计规范的要求，而且要与工程的实际情况相结合，将施工因素、环境评价、水保等充分考虑进来；并且还要将相关配套设置考虑在内。二、进水口的优化设计7水电站发电引水系统的进水口，其主要作用是从水源中取水，并阻止杂质、有害物质等进入引水道，如有需要，还能够及时中断水流，所以要对进水口进行优化设计，具体要注意以下几点：（一）合理选择进

3、水口的位置选择进水口的位置时，需要考虑以下几个方面：首先地形地质要具备适应性，地形方面尽量不要在高边坡进行开挖，以保证对外交通的便利性；地质方面则要尽量避免设置在破碎带或软弱夹层。其次，尽量选择无引渠的方案，如无可避免则要尽量缩短引渠的距离，以够由于引渠过长不利于电站的负荷突增。再次，选择进水口布置时，要充分考虑大坝、溢洪道等因素的相对关系。最后，要采取相应的防砂措施，底板高程要位于沉砂高程与排砂漏斗之间。（二）合理选择进水口的型式7决定选择何种进水口的因素主要有两个，即进水口的地形地质条件及取水方式。如果

4、采取坝上取水的方式，则采用坝式进水口，即进水口依附于坝体之上；如果地形条件、地质条件相对较好，具备良好的喇叭口或闸门竖井施工条件，则可以选择竖井式进水口；反之，如果地形条件、地质条件不是太好，则可以选择岸塔式进水品，其又分为两种，即整体靠岸与下部靠岸两种，在选择过程中，岩石节理发育、产状、施工方式等因素会对其产生直接影响。施工过程中，针对一些坡度较陡的边坡，可以选择边开挖边支护方法，或者先局部槽挖后扩展至整体的方法，从而实现垂直开挖的施工方案，然后再整体浇筑混凝土，使得进水口整体靠岸。在布置进水口时，要充分

5、考虑进水口的型式，比如对于竖井式进水口来说，要将拦污栅和闸门分开设置，但布置不得过于分散，否则会增加后续管理方面的难度；而其它的几种进水口型式，则要求拦污栅与闸门集中布置，可以提高后续运行管理的便利性。要注意确定出以下几个参数：底板高程、操作平台高程、操作平台具体尺寸、启闭室地面高程及具体尺寸、闸门大小、通气孔的面积等等。其中在确定底板高程时，不仅要求其满足防砂功能，而且要保证电站处于死水位运行状态时不得产生吸气漏斗；比如引水道在施工期导流，则在确定进水口的底板高程时要与导流工程进行全面的技术性、经济性的比

6、较。而操作平台的高程，则根据最高水位与波浪爬高再加一定超高来确定，并参照金属结构的布置确定其尺寸；结合闸门启闭确定启闭室的地面高程，并参照启闭机型式加运行操作空间来确定具体尺寸。喇叭口通常采用1/4椭圆曲线，在喇叭口处要设置拦污栅，过栅的流速控制在每秒0.8~1.2m范围内，需要注意，该流速并非引用流量扣除栅条面积后的喇叭口面积，而是直接用引用流量除以喇叭口面积。由于水轮机前会设置蝶阀进行控制，因此电站进水口通常只设置检修闸门，保证进水口闸门可以在静水中启闭，检修闸门的面积至少要大于引水道的面积。7（三）进

7、水口地基与岸坡处理在选择进水口地基时，其底板不得选择土基、全风化或强风化岩基之上。针对裂隙已经发育的岩基可以采用固结灌浆的方法进行加固，设置3-4m的孔距与排距，孔深则控制在3-5m范围内，也可以结合具体情况进行选择。针对岩基中的断层破碎带，通常要进行开挖施工，开挖的深度至少为断层破碎带宽度的一倍以上，完成开挖后再回填混凝土塞，混凝土塞可以是素混凝土，也可以是钢筋混凝土。针对岩基中的缓倾角软弱带、泥化夹层等情况，要视其具体埋深及其对地基的影响程度选择不同的处理方案。如果埋深较浅，无法保证地基的稳定性，必须全

8、部清除；反之如果埋深较深，并且可以保证地基的稳定性，则可以选择部分清除，甚至没有必要清除，不过要对其发展趋势进行全面论证。针对岸坡的处理，要与实际的施工方式相结合，对岸坡的稳定性做出综合评价，再采取有效措施。开挖高边坡时，要间隔10m左右设置一条马道，宽度至少在2m。三、引水道的优化设计（一）引水道的布置7在布置引水道时需要遵循两个基本原则，其一，要尽量快速的进洞出洞，通常对进出洞口上所覆的岩石厚度没有进行具体规