對(duì)引水式水電站的設(shè)計(jì)思考

潘勇華

廣西河池水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院

對(duì)引水式水電站的設(shè)計(jì)思考

潘勇華

廣西河池水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院

我國(guó)電力行業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步得到了不錯(cuò)的發(fā)展前景。水電站在電力系統(tǒng)的發(fā)展當(dāng)中占有舉足輕重的地位，所以水電站的設(shè)計(jì)對(duì)電力行業(yè)的發(fā)展具有重要的影響。引水式水電站所涉及的工程類型繁雜、戰(zhàn)線比較長(zhǎng)、需要考慮的因素多、范圍廣，本文針對(duì)引水式水電站各個(gè)方面的設(shè)計(jì)做出了詳細(xì)的探索和思考。

引水式水電站；探索；思考；設(shè)計(jì)

由于社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)水資源的利用越來(lái)越多，建設(shè)水電站能夠合理利用水資源，不斷增加水電站還能夠推動(dòng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。為了合理的進(jìn)行建設(shè)和施工，降低水電站工程的成本，合理配置水資源，人們開始關(guān)注引水式水電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

一、合理選擇、布置引水式水電站的壩址

1、選擇合適的壩址

在設(shè)計(jì)引水式水電站時(shí)，工作人員要注意對(duì)水電站壩址的選擇。在實(shí)際選址當(dāng)中，選址人員要仔細(xì)分析、調(diào)查當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境和條件，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)條件仔細(xì)分析工程的特點(diǎn)、投資狀況和管理政策。設(shè)計(jì)人員不僅要充分考慮到壩址的地形地質(zhì)條件，還要將壩址當(dāng)?shù)氐恼摺⒅苓叺木用衽c生態(tài)環(huán)境、庫(kù)容大小、淹沒大小、施工環(huán)境等要綜合考量，條件允許的，還應(yīng)將壩址與旅游等綜合開發(fā)引入，已達(dá)到水電站的可持續(xù)發(fā)展。故選擇庫(kù)容大、淹沒小、落差大、水量大、河床穩(wěn)定的河段建壩引水，這樣才可以提高引水式水電站的發(fā)電量，確保水電站能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)并可持續(xù)發(fā)展。

2、合理布置引水式水電站樞紐

水電站的樞紐布置在設(shè)計(jì)引水式水電站中具有非常重要的作用。引水式水電站樞紐的布置涉及水文、地質(zhì)、水能、淹沒、征地、施工及工程管理各個(gè)方面，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)河流的特點(diǎn)、地形地質(zhì)條件、水電站開發(fā)方式把握引水式水電站以發(fā)電等效益最大、投資最優(yōu)、工程管理方便、運(yùn)行調(diào)度簡(jiǎn)便、生態(tài)環(huán)境影響最小、交通方便等方面進(jìn)行合理地布置。常見的引水式水電站樞紐建筑物由攔河壩、引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、開關(guān)站及交通等輔助設(shè)施組成。各種樞紐建筑物的選擇、組合與樞紐布置的成敗也是息息相關(guān)的，不僅要對(duì)單項(xiàng)建筑物進(jìn)行優(yōu)選，還應(yīng)對(duì)整個(gè)樞紐的組合進(jìn)行優(yōu)選，并以微觀服從宏觀。

二、設(shè)計(jì)好引水系統(tǒng)

1、選擇合適的引水線路

引水線路在引水式水電站運(yùn)轉(zhuǎn)中扮演者重要的角色，所以，在設(shè)計(jì)引水式水電站時(shí)對(duì)引水線路的設(shè)計(jì)十分重要。引水線路設(shè)置時(shí)應(yīng)充分比選多種方案，盡量選擇占地面積少、水頭損失小、運(yùn)行調(diào)度靈活、施工與管理方便、環(huán)境影響小的線路。為了將再生冰的產(chǎn)生率降到最低，可將線路設(shè)置在向陽(yáng)面上。為了集中的形成落差，要盡量沿著等高線來(lái)布置線路，使尾部形成一個(gè)良好的下跌趨勢(shì)。在對(duì)渠道進(jìn)行施工時(shí)，為了盡量避免深挖高填的操作方式，在對(duì)引水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)靈活的運(yùn)用倒虹吸、明渠、暗渠、渡槽、箱涵、無(wú)壓隧洞、有壓隧洞、壓力管等各種類型的布置形式。在選擇渠道及無(wú)壓洞時(shí)，要慎重選擇轉(zhuǎn)彎。為了減少水流對(duì)建筑物的破壞以及過度流失，在極度寒冷的地帶，水面寬度要比彎道小10倍左右；對(duì)于南方地區(qū)及那些不需要襯砌的渠道與隧洞，轉(zhuǎn)彎的半徑只要比水面寬度寬5倍左右即可。壓力鋼管的轉(zhuǎn)彎半徑不可小于3倍管徑。

2、恰當(dāng)?shù)倪x擇引水?dāng)嗝?/p>

正確的選擇引水?dāng)嗝娣浅Ｖ匾趯?shí)際的實(shí)踐操作中，對(duì)引水?dāng)嗝娴脑O(shè)計(jì)要根據(jù)地形的實(shí)際狀況來(lái)進(jìn)行。如果地面坡度過大而且起伏不定，在選擇斷面時(shí)就應(yīng)該選擇窄深式的渠道斷面，有一些這種類型的渠道斷面能夠通過增加一定數(shù)量的蓋板來(lái)最大限度的減少砂石落到渠道當(dāng)中并且可以減少滾石現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)于征地難度大或沿線長(zhǎng)的，盡量采用隧洞斷面，一是減少占地，二是縮短線路降低水損。

如果引水式水電站的渠道所建的地段比較寬敞，基面的凍脹性比較強(qiáng)，地下深層的水位過高，比較適合寬淺式的斷面。在設(shè)計(jì)的過程中，如果渠道的沿線旁邊有流水，就應(yīng)該將相對(duì)應(yīng)的水流引到引水系統(tǒng)當(dāng)中，這樣就能夠在很大程度上將引水流量提高，增加發(fā)電量。

三、對(duì)引水式水電站前池的相關(guān)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)引水式水電站時(shí)，工作人員要加大對(duì)引水式水電站前池的設(shè)計(jì)力度，保持嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作態(tài)度，充分考慮前池的調(diào)度作用，才能將整個(gè)引水系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量提高。

在選擇壓力前池的位置時(shí)，為了將水電站的運(yùn)行效率與安全，前池不能選擇基地或填方不穩(wěn)定的部分，應(yīng)選擇地基較好的地段，這樣的設(shè)計(jì)方式能夠避免滑坡和裂縫等現(xiàn)象的出現(xiàn)。在設(shè)計(jì)前池時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境與地形條件，最大限度的減少建設(shè)完前池之后對(duì)相應(yīng)的建筑物和高邊坡的不良影響。避免沉陷以及滑坡等各種突發(fā)事件的發(fā)生，保證前池以及下游廠房的穩(wěn)定。

為了確保水流能夠穩(wěn)定的流進(jìn)前池當(dāng)中，應(yīng)該將引水系統(tǒng)和前池進(jìn)水室的中心線相互接近或平行，確保水流的通暢，盡量減少水頭損失；還可以使其控制和引導(dǎo)水流向壓力管道比較平穩(wěn)的過渡并將水流進(jìn)行均勻分配。對(duì)于引水系統(tǒng)尾部和前池的連接處，應(yīng)該在平面上保持兩邊對(duì)稱，一般情況下都將擴(kuò)展角限制在10°左右。底邊的縱坡比較適合選用1：3到1：4的斜坡，與水電站的前室進(jìn)行連接。進(jìn)水室的寬度要比前室的寬度小1.5倍左右，前室的長(zhǎng)度要比前室寬度大2.5到3.1倍左右。前池的末端應(yīng)該盡量減少?gòu)澋赖某霈F(xiàn)，如果實(shí)在是難以避免，就應(yīng)當(dāng)在前池入口和彎道終點(diǎn)設(shè)立直線型的調(diào)整路段。一般情況下，前池的流水速度不能大于0.8米∕秒，從而方便泥沙的沉積，再設(shè)置排沙孔進(jìn)行排除。引水式水電站前池須考慮電站突然停發(fā)與增發(fā)時(shí)產(chǎn)生涌波的安全，可以在前池側(cè)邊設(shè)置安全溢流側(cè)堰加高引水系統(tǒng)對(duì)涌波的安全余度。北方地區(qū)為將引水式水電站前池的排冰效果提高，可以在水電站進(jìn)水室前面設(shè)置一道特殊的擋冰板兒，并且可以將擋冰板兒的底端深入到最低水位以下，通過這種方式能夠有效的防止冰凌進(jìn)入進(jìn)水室。

引水式水電站在當(dāng)前具有較高的應(yīng)用意義，所以在設(shè)計(jì)上要保持嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作態(tài)度和清晰的設(shè)計(jì)思路，以促進(jìn)我國(guó)水電站事業(yè)的發(fā)展。

[1]姚世軍.降低水電站工程造價(jià)的措施[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2014(17)

[2]梁國(guó)成.水電站施工的安全管理[J].中華建設(shè).2012(09)

潘勇華（1977-），男，苗族，籍貫：廣西桂林資源，廣西河池水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，大專，水利水電工程師，研究方向：水利水電建筑工程設(shè)計(jì)。