浅谈河床式低水头小水电站厂房优化设计措施资料.doc

浅谈河床式低水头小水电站厂房优化设计措施 摘要：针对河床式低水头小水电站厂房设计的一系列优化设计，有效地减少了工程投资，优化了结构设计，提高了设计质量，增加了建筑物的美观性。 【关键词】河床式 低水头 小水电站 厂房 优化设计 节约投资 在市场经济的环境下，设计单位逐步地走向市场化，市场对设计单位提出了更高的要求。特别是投资主体的改变，从原来国家投资到现在私人投资的转变，对设计的要求进一步提高了。设计不但要满足规范要求，还要满足经济要求，达到节约投资、提高性价比的目的，取得经济效益和社会效益。在新形势下，笔者结合十几年来进行的一系列1000kw到20000kw低水头河床式小水电站厂房的设计，浅谈一下优化设计的经验。 河床式低水头小水电站厂房的设计主要是根据总体布置确定基础开挖高程以及厂房各层的高度、尺寸、布置等，后进行稳定计算和应力计算。在厂房的稳定计算过程中，在满足安全可靠的情况下，还有较大的安全余度，也就是抗滑稳定系数k（kacute;）大于规范设计值要求的系数值（水电站厂房设计规范sl266-2001）具有一定的余度时，就可以进行优化。通过优化，达到投资经济，建筑物外观美化，取得经济效益和社会效益双赢的目的。 优化设计主要可以采取以下的措施： 减少厂房进水口闸墩的高度 在以往的设计当中，根据规范的要求，一般厂房上部进水口的闸顶高度都定在校核洪水位以上，甚至闸顶部分工作桥的梁底都要超过校核洪水位，再加上0.3～0.5m的风浪爬高而得出闸顶高程。现在结合两个已投入运行的电站进行比较，如下表所示： 电站高程比较表 名 称 装机(kw) 闸顶高程(m) 正常水位(m) 设计水位(m) 校核水位(m) 甲电站 2500 95.60 92.00 92.50 94.60 乙电站 4000 42.00 41.00 42.85 46.40 从表可以看出，甲电站的闸顶比校核洪水位94.60m高出1m，即为95.60m；而乙电站的坝高仅高出正常水位1m，但是它的上游防洪墙还是高出校核洪水位1m，即为47.40m。在厂房和大坝一字型布置的情况下，这样做有两个好处：第一、使得厂房部分的连接顺畅，不必造成大坝部分太高而浪费混凝土，减少了工程的投资，达到美化外观和自然和谐的效果；第二、有利于拦污设备的布置。由于拦污设备主要是在正常水位下使用，而垃圾的清除无论是使用机械清理还是人工清污，较贴近水面平台就突显出操作的便利性。 二、上游进水口设置两道拦污栅，提高拦污效果 无论大型电站还是小型电站，通常都是只在厂房的进水口设置一道拦污栅，大型低水头电站采用自动清污机来清污，小型的电站就采用槽钢或者角铁现场焊接而成，采用人工进行清污。这样的设置实际运用效果并不十分的理想，拦污效果不明显，甚至失效。当上游有较大较多垃圾时，容易造成清污效果的失效，拦污栅形同虚设，起不到应有的作用，而且由于垃圾的聚集，严重影响了进水口的流态和流速，对水轮机出力造成较大影响。 设置两道拦污栅，第一道设置在厂房的进水流道的前面，使用角铁现场制作，栅条之间的间距可以较大，一般取10～15mm，主要作用是拦截较大的垃圾污物，顺流态方向斜向将污物导出厂房流道范围，结合冲砂闸或者排污闸的设计，把垃圾污物排到下游；再在第一道栅后的5m～8m处，厂房流道前设置第二道拦污栅，采用角铁或者槽钢焊接而成，栅条的间距应比第一道的细密，同时考虑水轮机的过流要求，一般取5～10mm，达到拦截较小垃圾的目的。通过两道拦污栅的设置，工程实例证明拦污效果比一道的设置明显，效果理想。 减少下游闸墩高度，取消下游尾水闸门设置 对于轴流和混流式立轴机组的厂房设计，下游的尾水闸门总是高出下游尾水。按照一般做法，闸墩顶和尾水闸门工作桥的高程一般都是在校核洪水位以上，这实际上是没有必要的，很大部分体积的混凝土没有起到什么实质性作用，造成很大浪费。在满足安全稳定的前提下，减少尾水闸墩的高度，使其仅仅高于正常尾水位，也就是减少混凝土量，直接就可以减少工程投资。同时，如果水电站机组的安装高程比较低的话，很大部分机组在正常使用的情况下，已经是淹没在水里，设置尾水闸门的意义更小。机组要检修的话，都是直接的吊放到副厂房上进行，在小容量的小型电站，检修时间很容易安排，干脆直接取消尾水闸门的设置，既节约了工程的投资，也增加了建筑物外观美感。尾水闸墩的高度一般都是按满足尾水管构造要求厚度而定，在0.8m～1.5m之间。但对贯流式机组下游尾水闸门的设置还有必要。 取消了尾水闸门的设置，下游的防洪墙也相应做出变化。从原来的闸墩位置缩进到水轮机层的下游蜗壳外端，直接连接到发电机层或者到水轮机层，然后和中控室底下的电缆层连接，形成一个封闭的整体。 如果下游的校核洪水位高出发电机层较多，特别对于小ⅱ型一类电站在2