水电站进水和引水建筑物课件.ppt
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3.2 有压进水口3.3 无压进水口3.4 引水建筑物3.5 压力前池与日调节池,第三章 水电站进水和引水建筑物3.1 进水口的功用及类,一、功用,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。,3.1 进水口的功用及类型,湖北水利水电职业技术学院,一、功用进水口：是水电站水流的进口，按照发电要求将水引入水电,要有足够的进水能力。合理安排其位置和高程，水流平顺并有足够的断面尺寸；一般选在凹岸。水质要符合要求。要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙设备。水头损失小。位置合理，轮廓平顺、流速较小，尽可能减小水头损失。可控制流量。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。满足水工建筑物的一般要求。,3.1 进水口的功用及类型,二、基本要求,湖北水利水电职业技术学院,要有足够的进水能力。合理安排其位置和高程，水流平顺并有足够的,无压进水口：主要特征是：表层水 无压流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。有压进水口：主要特征是：深层水 有压流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。,3.1 进水口的功用及类型,三、分类(按水流条件分),湖北水利水电职业技术学院,无压进水口：3.1 进水口的功用及类型三、分类(按水流条件,洞式进水口墙式进水口塔式进水口坝式进水口,3.2 有压进水口,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,洞式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用条件,1.洞式进水口特征：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，竖井的顶部布置启闭机及操纵室，渐变段之后接隧洞洞身。适用：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,3.2 有压进水口,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,1.洞式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,1.洞式进水口,3.2 有压进水口,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,1.洞式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,2.墙式进水口特征：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，承受水压及山岩压力。要有足够的稳定性和强度。适用：地质条件差，山坡较陡，不易挖井的情况,3.2 有压进水口,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,2.墙式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,2.墙式进水口,3.2 有压进水口,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,2.墙式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,2.墙式进水口,3.2 有压进水口,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,2.墙式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,3.塔式进水口特征：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，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。适用：当地材料坝、进口处山岩较差、岸坡又比较平缓,3.2 有压进水口,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,3.塔式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,3.塔式进水口,3.2 有压进水口,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,3.塔式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,3.塔式进水口,3.2 有压进水口,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,3.塔式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,4.坝式进水口特征：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，布置紧凑。适用：混凝土重力坝的坝后式厂房、坝内式厂房和河床式厂房。,3.2 有压进水口,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,4.坝式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,4.坝式进水口,3.2 有压进水口,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,4.坝式进水口3.2 有压进水口一、有压进水口的类型及适用,1.位置原则：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。,3.2 有压进水口,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,1.位置3.2 有压进水口二、有压进水口的位置、高程及尺寸,2.高程1）顶部高程：进水口顶部高程应低于最低死水位，并有一定的埋深：2）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0.51.0m，当设有冲沙设备时，应根据排沙情况而定。,3.2 有压进水口,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,2.高程3.2 有压进水口二、有压进水口的位置、高程及尺寸,3、轮廓尺寸组成：一般由进口段、闸门段、渐变段组成进水口的轮廓应使水流平顺，流速变化均匀，水流与四周侧壁之间无负压及涡流。进口流速不宜太大，一般控制在1.5m/s左右,3.2 有压进水口,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,3、轮廓尺寸3.2 有压进水口二、有压进水口的位置、高程及,3、轮廓尺寸1）进口段作用是连接拦污栅与闸门段，矩形断面。隧洞进口段为平底，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。进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。,3.2 有压进水口,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,3、轮廓尺寸3.2 有压进水口二、有压进水口的位置、高程及,3、轮廓尺寸2）闸门段闸门段是进口段和渐变段的连接段，闸门及启闭设备在此段布置。闸门段一般为矩形，事故闸门净过水面积为(1.11.25)洞面积；检修闸门孔口与此相等或稍大。门宽B 等于洞径D，门高略大于洞径D。,3.2 有压进水口,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,3、轮廓尺寸3.2 有压进水口二、有压进水口的位置、高程及,3、轮廓尺寸3）渐变段矩形闸门段到圆形隧洞的过渡段。通常采用圆角过渡，圆角半径r可按直线规律变为隧洞半径R ；渐变段的长度：一般为隧洞直径的1.52.0倍；侧面收缩角为68为宜，一般不超过10。,3.2 有压进水口,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,3、轮廓尺寸3.2 有压进水口二、有压进水口的位置、高程及,1.拦污设备(trash rack或trash screen)1）作用：防止有害污物、漂浮物等进入进水口，影响过水能力。2）布置：拦污栅的立面布置：倾斜或垂直拦污栅的平面布置：平面或多边形,3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,湖北水利水电职业技术学院,1.拦污设备(trash rack或trash screen,1.拦污设备(trash rack或trash screen),3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,湖北水利水电职业技术学院,1.拦污设备(trash rack或trash screen,1.拦污设备(trash rack或trash screen)3）结构支承结构：一般金属框架或钢筋混凝土结构；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4.52.5m(高宽)4）清污及防冻定期清污（人工、机械）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 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,湖北水利水电职业技术学院,1.拦污设备(trash rack或trash screen,1.拦污设备(trash rack或trash screen),3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,VR6型拦污栅清污机,湖北水利水电职业技术学院,1.拦污设备(trash rack或trash screen,1.拦污设备(trash rack或trash screen),3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,回转式清淤机,湖北水利水电职业技术学院,1.拦污设备(trash rack或trash screen,1.拦污设备(trash rack或trash screen),3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,拦污栅清污机,湖北水利水电职业技术学院,1.拦污设备(trash rack或trash screen,1.拦污设备(trash rack或trash screen),3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,移动式清淤机,湖北水利水电职业技术学院,1.拦污设备(trash rack或trash screen,1.拦污设备(trash rack或trash screen)5）设计过栅流速：v1m/s(人工) v1.01.2m/s(机械)栅条间距b：根据水轮机的型式确定。HL：b=D1/30 ZL: b=D1/20 CJ: b=d/20通常栅条厚812mm，宽100200mm拦污栅顶部应高于需要清污的最高水位。拦污栅与进水口之间的距离不小于D(洞径或管道直径),3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,湖北水利水电职业技术学院,1.拦污设备(trash rack或trash screen,2.闸门及启闭设备1）工作闸门(事故闸门)(emergency gate)作用：紧急情况下切断水流，以防事故扩大。运用要求：动水中快速(12min)关闭，静水中开启。布置方式：一般为平板门。每扇闸门配置一套固定卷扬启闭机。,3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,湖北水利水电职业技术学院,2.闸门及启闭设备3.2 有压进水口三、有压进水口的主要设,2.闸门及启闭设备2）检修闸门(bulkhead gate)：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。运用要求：静水中启闭。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储门室内。,3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,湖北水利水电职业技术学院,2.闸门及启闭设备3.2 有压进水口三、有压进水口的主要设,2.闸门及启闭设备,3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,湖北水利水电职业技术学院,2.闸门及启闭设备3.2 有压进水口三、有压进水口的主要设,3.通气孔及充水阀1）通气孔(air hole)位置：有压进水口的事故闸门之后作用：引水道充水时用以排气，事故闸门紧急关闭放空引水道时，用以补气以防出现有害真空。面积=最大进气流量/允许进气流速Va露天式管道进水口，Va一般取3050m/s，坝内管道和隧洞：Va取7080m/s。规范：通气孔面积可取管道面积的5%左右。,3.2 有压进水口,三、有压进水口的主要设备,湖北水利水电职业技术学院,3.通气孔及充水阀3.2 有压进水口三、有压进水口的主要设,3.通气孔及充水阀2）充水阀(filling valve)作用：开启闸门前向引水道充水，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。尺寸：根据充水容积、下游漏水量及要求的充水时间来确定。位置：,3.2 有压进水口,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。设置在平板门上,湖北水利水电职业技术学院,3.通气孔及充水阀3.2 有压进水口三、有压进水口的主要设,无压进水口,3.3 无压进水口,湖北水利水电职业技术学院,无压进水口3.3 无压进水口湖北水利水电职业技术学院,无压进水口,1特征、适用条件、作用特征：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。适用：适用于无压引水式电站。作用：控制水量与水质，并保证使发电所需水量以尽可能小的水头损失进入渠道。,3.3 无压进水口,湖北水利水电职业技术学院,无压进水口1特征、适用条件、作用3.3 无压进水口湖北水,无压进水口,2.位置应布置在河流弯曲段凹岸，利用弯道水流原理取清水。 3.拦污设施一般均设拦污栅或浮排以拦截漂浮物。 4. 拦沙、沉沙、冲沙设施,3.3 无压进水口,湖北水利水电职业技术学院,无压进水口2.位置3.3 无压进水口湖北水利水电职业技术学,一、开敞式进水口位置选择,进水口应布置在河流弯曲段凹岸采用人工弯道 弯道半径弯道断面平均宽度（48）弯道长度弯道半径（11.4）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逼向凸岸，以利引水,3.3 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进水口应布置在河流弯曲段凹岸3.3,一、开敞式进水口位置选择,3.3 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3.3 无压进水口湖北水利水电职业,二、开敞式进水口的组成及布置,组成：拦河坝（或拦河闸）、进水闸、冲沙闸及沉沙池等布置：进水闸与冲沙闸的相对位置应以“正面进水、侧面排沙”的原则进行布置。进水闸轴线与冲沙闸轴线交角宜在3545之间。进水口位置应设在弯道顶点以下水最深、单宽流量最大、环流作用最强的地方,3.3 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组成：3.3 无压进水口湖北水,二、开敞式进水口的组成及布置,3.3 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3.3 无压进水口湖北水利水电,二、开敞式进水口的组成及布置,孔口尺寸拟定：进水口底板顶面高程：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。冲沙闸底坎高程应高出河床（0.51.0）m。进水口后接总干渠底部高程相同或稍高进水口孔口尺寸：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,3.3 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孔口尺寸拟定：3.3 无压进水,沉沙池,补充：沉沙池,湖北水利水电职业技术学院,沉沙池补充：沉沙池湖北水利水电职业技术学院,沉沙池,1.位置：位于无压进水口之后，引水道之前。2.工作原理：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，将清水引入引水道。,补充：沉沙池,湖北水利水电职业技术学院,沉沙池1.位置：位于无压进水口之后，引水道之前。补充：沉沙池,沉沙池,3.设计要点：面积：取决于池中水流平均流速(0.25-0.7m/s),视沙粒径而定。长度：考虑沉沙效果及工程造价。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，而大量有害泥沙将在高速区通过沉沙池。,补充：沉沙池,湖北水利水电职业技术学院,沉沙池3.设计要点：补充：沉沙池湖北水利水电职业技术学院,沉沙池,4.排沙方法水流冲沙连续冲沙：由底部冲沙廊道进行。定期冲沙：关闭池后闸门，降低池中水位，向原河道冲沙。机械排沙挖沙船,补充：沉沙池,湖北水利水电职业技术学院,沉沙池4.排沙方法补充：沉沙池湖北水利水电职业技术学院,思考题,1、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的?2、拦污栅的工作要求?拦污栅的布置设计如何进行?3、沉沙池的工作特点和设计要求?4、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,思考题1、简述有压进水口的主要型式、各种型式布置特点及适用条,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,功用：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。类型: 无压引水道：渠道(channel)、无压隧洞(free flow tunnel)。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。有压引水道：有压隧洞(pressure tunnel)。洞中水流为压力流，隧洞承受内水压力很大。适用有压引水电站,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,引水建筑物功用：集中落差，形成水头，输送水量到水轮机。也用作,一、引水渠道,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道3.4 引水建筑物湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道,3.4 引水建筑物,1.渠道的要求水电站的引水渠道称为动力渠道（为适应负荷变化，Q、H在不断变化非恒定流)要求：有一定的输水能力。按水电站的Qmax设计。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。运行安全可靠结构经济合理，便于施工及运行。,湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道3.4 引水建筑物1.渠道的要求湖北水利水电职,一、引水渠道,2.渠道的类型1）非自动调节渠道渠顶大致平行渠底，渠道的深度沿途不变，在渠道末端的压力前池中设溢流堰。 适用：引水道较长，对下游有供水要求。溢流堰作用：限制渠末水位；保证向下游供水。当水电站引用流量Q =Qmax，压力前池水位低于堰顶；QQmax, 水位超过堰顶, 开始溢流；Q =0时，通过渠道的全部流量泄向下游。,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道2.渠道的类型3.4 引水建筑物湖北水利水电职,一、引水渠道,2.渠道的类型1）非自动调节渠道,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道2.渠道的类型3.4 引水建筑物湖北水利水电职,一、引水渠道,2.渠道的类型2）自动调节渠道渠道首部和尾部堤顶的高程基本相同，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。适用：渠道不长，底坡较缓，上游水位变化不大的情况。 水电站引用流量Q = 0时，渠道水位是水平的，渠道不会发生漫流和弃水现象；QQmax雍水曲线。Q =Qmax为降水曲线。,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道2.渠道的类型3.4 引水建筑物湖北水利水电职,一、引水渠道,2.渠道的类型2）自动调节渠道,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道2.渠道的类型3.4 引水建筑物湖北水利水电职,一、引水渠道,3.引水渠道线路选择线路选择一般应遵循以下原则：（1）渠线应尽量短而直，以减小水头损失，降低造价。需转弯时，有衬砌渠道的转弯半径宜不小于渠道水面宽度的2.5倍,无衬砌的土渠宜不小于水面宽度的5倍。（2）应选择地质条件较好的地段（3）渠线应尽量提高，以获得较大的落差。避免深挖高填,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道3.引水渠道线路选择3.4 引水建筑物湖北水利,一、引水渠道,4. 渠道的水力计算(略)主要任务：根据设计流量，选定断面尺寸、糙率、纵坡、和水深。 (1) 恒定流计算：确定底坡、横断面尺寸。 (2) 非恒定流计算计算水电站丢弃负荷时渠道涌浪(最高水位),确定堤顶高程。计算水电站增加负荷时渠道波(最低水位)，确定压力管道进口高程。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。,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道4. 渠道的水力计算(略)3.4 引水建筑物湖,一、引水渠道,5.渠道的断面尺寸(1) 断面型式：一般为梯形。(2) 断面尺寸：工程实践表明：渠道的经济流速Vc一般为1.52.0m/s，则可用AcQmax/Vc估算渠道断面面积。,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,一、引水渠道5.渠道的断面尺寸3.4 引水建筑物湖北水利水,二、引水隧洞,1.发电隧洞路线选择布置总原则：洞线短、弯道少，沿线的工程地质、水文地质条件要好，并便于布置施工平洞,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞1.发电隧洞路线选择3.4 引水建筑物湖北水利,二、引水隧洞,1.发电隧洞路线选择(1)地形条件隧洞在平面上力求最短，在立面上要有足够的埋藏深度。尽量减少或避免与沟谷交叉，进口位置不应靠近陡壁，更不宜设于水面狭窄的山湾内。,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞1.发电隧洞路线选择3.4 引水建筑物湖北水利,二、引水隧洞,1.发电隧洞路线选择(2)地质条件隧洞沿线应尽可能位于完整坚硬的岩层、山坡稳定的地区中，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。隧洞必须穿越软弱夹层或断层时，应尽可能正交布置。隧洞通过层状岩体时，洞线与岩层走向间夹角应尽可能大（夹角不宜小于45），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、岩石比较坚固完整的地段,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞1.发电隧洞路线选择3.4 引水建筑物湖北水利,二、引水隧洞,1.发电隧洞路线选择(3)施工条件:对于长引水隧洞，施工条件是重要因素。为加快施工进度，每隔一段距离开凿一条施工支洞，支洞外还要有相应的道路及附属设施。 (4)综合考虑进水口、调压室、管道 厂房的相对位置。,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞1.发电隧洞路线选择3.4 引水建筑物湖北水利,二、引水隧洞,1.发电隧洞路线选择(5)水力条件应力求水流平顺，水头损失小。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。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10m/s流速的低流速隧洞洞线转角不应大于60，曲率半径R应大于或等于5倍洞径或洞宽。,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞1.发电隧洞路线选择3.4 引水建筑物湖北水利,二、引水隧洞,2.发电隧洞类型(1)从功用上划分：分为引水隧洞和尾水隧洞；(2)从工作条件划分：分为有压隧洞和无压隧洞。发电引水隧洞多数是有压的，尾水隧洞则以无压洞居多。无压隧洞：高拱形 马蹄形 城门洞形有压隧洞：圆形,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞2.发电隧洞类型3.4 引水建筑物湖北水利水电,二、引水隧洞,2.发电隧洞类型,3.4 引水建筑物,城门洞,圆形,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞2.发电隧洞类型3.4 引水建筑物城门洞圆形湖,二、引水隧洞,3.发电隧洞的断面尺寸1)断面型式有压隧洞：圆形断面。无压隧洞：地质条件良好时通常为城门洞形；洞顶和两侧围岩不稳时采用马蹄形；洞顶岩石很不稳定时采用高拱形。,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞3.发电隧洞的断面尺寸3.4 引水建筑物湖北水,二、引水隧洞,3.发电隧洞的断面尺寸2)断面尺寸：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。这就需要通过技术经济分析来确定最经济的断面。对于一般中、小型电站，可用经济流速确定隧洞经济断面，有压隧洞的经济流速Ve一般在40m/s左右，经济断面可由Qmax/Ve求出。,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞3.发电隧洞的断面尺寸3.4 引水建筑物湖北水,二、引水隧洞,4.引水隧洞的特点（与明渠比较）优点：可避开不利地形 、地质适应流量及水头的变化利用岩石承受内水压力避免污染及冰冻施工不受外界干扰,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞4.引水隧洞的特点（与明渠比较）3.4 引水建,二、引水隧洞,4.引水隧洞的特点（与明渠比较）缺点：对施工技术 地质要求高单价高工期长,3.4 引水建筑物,湖北水利水电职业技术学院,二、引水隧洞4.引水隧洞的特点（与明渠比较）3.4 引水建,3.5 压力前池与日调节池,压力前池与日调节池,压力前池,压力管道,湖北水利水电职业技术学院,3.5 压力前池与日调节池压力前池与日调节池压力前池压力管,一、压力前池,压力前池设置在引水渠道或无压隧洞的末端，是水电站引水建筑物与压力管道的连接建筑物。 1、作用： (1) 平稳水压、平衡水量。 (2) 均匀分配流量。 (3) 渲泄多余水量。 (4) 拦阻污物和泥沙。,3.5 压力前池与日调节池,湖北水利水电职业技术学院,一、压力前池压力前池设置在引水渠道或无压隧洞的末端，是水电站,一、压力前池,2、组成：(1) 前室(池身及扩散段)。 (2) 进水室及其设备 (3) 泄水建筑物。 (4) 放水和冲沙设备。 (5) 拦冰和排冰设备。,3.5 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2、组成：3.5 压力前池与日调节池湖北水利水,一、压力前池,3.5 压力前池与日调节池,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3.5 压力前池与日调节池 压力前池组成建筑物,一、压力前池,2、组成：(1) 前室(池身及扩散段)。 前室的作用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，并形成一定容积前室末端底板高程应比进水室底板高程低(0.51.0)m形成拦沙槛为了缩短前室渐变段长度，可在前室首部中间设分流墩当渠道轴线与压力管道轴线不一致时，可用平缓的连接曲线和加设导流墙,3.5 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2、组成：3.5 压力前池与日调节池湖北水利水,一、压力前池,3.5 压力前池与日调节池,分流墩与导流墙,湖北水利水电职业技术学院,一、压力前池3.5 压力前池与日调节池分流墩与导流墙 湖北,一、压力前池,2、组成：(2) 进水室及其设备 通常指压力管道进水口部分，一般采用压力墙式进水口。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。,3.5 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2、组成：3.5 压力前池与日调节池湖北水利水,一、压力前池,2、组成：(3) 泄水建筑物。 渲泄多余水量，防止前池水位漫过堤顶，并保证向下游供水。泄水建筑物一般包括溢流堰、陡槽和消能设施。溢流堰应紧靠前池布置，其形式可分为正堰和侧堰两种。堰顶一般不设闸门，水位超过堰顶时能自动溢流。,3.5 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2、组成：3.5 压力前池与日调节池湖北水利水,一、压力前池,2、组成：(4) 放水和冲沙设备。从引水渠道带入的泥沙将在前池底部沉积，需在前池的最低处设置冲沙道，并在其末端设有控制闸门，以便定期将泥沙排至下游。冲沙道可布置在前室的一侧或在进水室底板下设冲沙廊道。冲沙孔的尺寸一般不小于1m2 。,3.5 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2、组成：3.5 压力前池与日调节池湖北水利水,一、压力前池,2、组成：(5) 拦冰和排冰设备。 排冰道只在北方严寒地区才设置，排冰道的底板应在前池正常水位以下，并用叠梁门进行控制。,3.5 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2、组成：3.5 压力前池与日调节池湖北水利水,一、压力前池,3.压力前池的布置(1)前池整体布置时，应使水流平顺，水头损失最少，以提高水电站的出力和电能(2)前池应尽可能靠近厂房，以缩短压力管道的长度(3)前池应建在天然地基的挖方中，选择压力前池的位置应特别注意地基稳定与渗漏条件。,3.5 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3.压力前池的布置3.5 压力前池与日调节池湖,一、压力前池,3.5 压力前池与日调节池,Left1渠道；2压力前池；3压力水管；4一厂房 right1引水渠2前室；3进水室；4溢流堰5压力水管,压力前池的布置形式图 压力前池的平面布置方式,湖北水利水电职业技术学院,一、压力前池3.5 压力前池与日调节池Left压力前池的布,一、压力前池,3.压力前池的布置(a)渠线平行于管线，水头损失小，但排沙、排冰比较不利。 (b)介于(a)、(c)之间 (c)渠线垂直于管线，进水流向不顺，常引起涡流并造成较大的水头损失，但排沙、排冰条件较好,3.5 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3.压力前池的布置3.5 压力前池与日调节池湖,一、压力前池,4.压力前池尺寸拟定(1)前池中特征水位的确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。前最低应根据下面两种情况确定：a.前最低=渠末底+h渠末b.前最低=起始-h波,3.5 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4.压力前池尺寸拟定3.5 压力前池与日调节池,一、压力前池,4.压力前池尺寸拟定(1)前池中特征水位的确定进水室的正常水位进。进=前正常-（h进+h门槽+h栏） 进水室的最低水位进最低。进最低=前最低-（h进+h门槽+h栏）,3.5 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4.压力前池尺寸拟定3.5 压力前池与日调节池,一、压力前池,4.压力前池尺寸拟定(2) 前池尺寸的拟定前室侧墙高程墙顶。对自动调节渠道，前室侧墙的高程与进水口顶部的高程相同对非自动调节渠道 墙顶=最高+宽度B。宽度B与进水室前沿的总宽度BK相等。,3.5 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4.压力前池尺寸拟定3.5 压力前池与日调节池,一、压力前池,4.压力前池尺寸拟定(2) 前池尺寸的拟定前室首端的深度h。h为渠道末端底部至侧墙顶部的高度。前室末端的深度H H=HK+h拦沙前室的长度L。L=（35）（H-h）+（0.51.0）（m）,3.5 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4.压力前池尺寸拟定3.5 压力前池与日调节池,一、压力前池,4.压力前池尺寸拟定(2) 前池尺寸的拟定进水室的宽度BK。BK=nbK+（n-1）d 进水室的进口水深hK。,3.5 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4.压力前池尺寸拟定3.5 压力前池与日调节池,一、压力前池,4.压力前池尺寸拟定(2) 前池尺寸的拟定进水室的底板高程进底。 进水室的长度L进。小型电站一般为（35）m。前池瞬时容积的校核。,3.5 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4.压力前池尺寸拟定3.5 压力前池与日调节池,一、压力前池,4.压力前池尺寸拟定,3.5 压力前池与日调节池,压力前池轮廓尺寸示意图,湖北水利水电职业技术学院,一、压力前池4.压力前池尺寸拟定3.5 压力前池与日调节池,二、日调节池,3.5 压力前池与日调节池,当引水渠道较长，且水电站担任峰荷时，常设日调节池。运行过程中，当水电站引用流量大于日平均流量时，不足水量由日调节池给予补充，日调节池的水位下降；当水电站引用流量小于日平均流量时，多余的水流入日调节池，池中水位回升，这样可减少前池水位的剧烈波动日调节池与压力前池之间的渠道按Qmax设计。日调节池应尽量靠近压力前池。,湖北水利水电职业技术学院,二、日调节池3.5 压力前池与日调节池当引水渠道较长，且水,无压引水式水电站示意图1坝；2进水口；3沉沙池；4引水渠道；5日调节池；6压力前池；7压力管道；8厂房；9尾水渠；10配电所；11泄水道,湖北水利水电职业技术学院,无压引水式水电站示意图湖北水利水电职业技术学院,思考题之 一,1、简述深式进水口主要型式、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的?2、拦污栅的工作要求?拦污栅的布置设计如何进行?3、水电站引水渠道的设计要满足哪些基本要求?渠道线路如何选择?其断面设计应注意哪些问题?4、什么是自动调节渠道?什么是非自动调节渠道?它们的适用条件是什么?5、水电站引水渠道水力计算的特点和任务是什么?6、试简要阐明渠道动能经济计算的基本原则?,湖北水利水电职业技术学院,思考题之 一1、简述深式进水口主要型式、各种型式布置特点及适,思考题之二,1、压力前池的作用?压力前池的组成?压力前池的布置方式?2、压力前池的特征水位有哪些?如何确定?前池的各部分尺寸如何拟定?3、日调节池的功用和布置?4、无压引水隧洞的工作特点?洞线如何选择?断面结构型式及设计的基本要求?5、有压引水隧洞的特点是什么?其水力计算目的是什么?有压隧洞经济断面与纵坡如何确定?,湖北水利水电职业技术学院,思考题之二1、压力前池的作用?压力前池的组成?压力前池的布置,习 题 课,某引水式电站安装3台机组，单机容量1600KW，引水渠道设计流量24.3m3/s，引水渠末端渠底高程66.25m，渠底宽4.5m，边坡1：0.33，设计水深h3.5m，流速为1.39m/s，压力前池与引水渠压力管道同一轴线，采用3根压力钢管引水D1.75m，要求拟定前池各组成部分结构尺寸，特征水位，绘制前池平、剖面图,湖北水利水电职业技术学院,习 题 课某引水式电站安装3台机组，单机容量16,湖北水利水电职业技术学院,湖北水利水电职业技术学院,
