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水电站引水系统设计 某水电站引水系统设计 该水电站所在河流中下游地段侧向侵蚀作用十分强烈，形成迂回曲折的蛇 形地貌，为修建引水式水电站提供了有利的地形条件。某水电站的引水隧洞和 厂房位于南天门岭，此处分水岭宽约?800?m?，而两端河水位差达?13?m?，本区地 层主要是前震旦系的黑云母混合片麻岩通过，沿洞线未发现断层，且洞线顶上 部新鲜岩体厚达?80～160?m?，深部裂隙已趋闭合因此工程地质条件较好，洞线 前部通过两条较大岩脉均大致与洞线正交，一条为石英斑岩，宽?30～40?m?，另 一条为正常闪岩，宽?26～30?m?，岩脉与围岩接触良好，厂房后山坡地形坡度约 50o～60o，坡高?40?m?左右，后山坡边坡基本稳定。 7.1?隧洞洞径及洞线选择 布置考虑了地质条件、地形条件、施工条件与水力条件，由于施工技术条 件的限制，引水洞径不宜大于?12?m?，因此，选择两条引水隧洞，四条压力管道 分别给每台机组供水，供水方式为单元供水（即单管单机），钢管轴线与厂房轴 线相垂直，这样可以使水流平顺，减小水头损失。 7.1.1?有压引水隧洞洞径计算 由于水轮机选型部分已知单机最大引用流量：?Qmax???124.91?m3?/?s 隧洞断面面积：?A?? 2Qmax Ve A?? ? 4 D2 式中：Ve???4.2?m?/?s 2??124.91由上式得：? 2??124.91 2Qmax Ve ???????????59.48?m2 4.2 4???59.48则洞径 4???59.48 4?A ? ??????????8.7?m 3.14 本设计中取?D???9.0?m?。 7.1.2?洞线选择原则 1）地质条件：尽可能位于完整坚硬的岩石中，避开岩体软弱、山岩压力大、 地下水充沛及岩石破碎带、地震区。必须穿越软弱夹层或断层时尽可能正交布 置。隧洞通过层状岩体时洞线与岩层走向夹角尽可能大，以利于围岩稳定，提 1 水电站引水系统设计 高承载力。 2）地形条件：出口处的地形宜陡，进口段洞口围岩厚度宜大于一倍开挖洞 径，一般要求周围坚固厚度不小于三倍开挖洞径。 3）施工条件：便于施工。 4）水力条件：转弯半径大于五倍洞径，转弯面不宜大于?60o 7.2?进水口设计 7.2.1?进水口型式的选择 在水利水电工程中，为发电供水等综合利用的目的，往往需要在水位便服 的天然河道，湖泊或人工水库和调节池中取水，深式进水口及有压进水口为了 适应这一需要而设置的一种水工建筑物，深式进水口应满足水工建筑物的一般 要求，即结构安全，布置简单，施工方便，造价低廉，运行可靠并适应注意美 观。其组成为：①行进段②进口段③闸门段④闸门渐变段⑤操作平台和交通桥。 太平哨水电站为有压进水式，岸边地质条件较好，因此选择深式进水口中 的隧洞式进水口为宜。 深式进水口主要的形式： 隧洞式进水口，其进口段和闸门井均从山体中开凿而成适应于进口地质条 件良好，扩大断面和开挖闸门竖井均不会引起塌方，坡度适中。洞式进水口充 分利用了岩石作用，钢筋混凝土工程量较小，这一种既经济又安全的结构形式。 ①压力墙进水口：其进口段和闸门段均布置在山体之外适用于洞口附近地 质条件较差或不宜采用洞式进水口时不宜扩大开挖坡度较缓时。 ②坝式进水口：其基本特征是进水口附近在坝体上适用于坝后时厂房或河 床式水电站厂房的上游坝体内，进水口与坝体成统一的整体。 ③塔式进水口：适用于水电站厂房布置在河床坝后，拦河坝采用当地材料 坝或水库地质条件较差，坡度较平缓不利于岸坡上修建进水口。 7.2.2?进水口高程确定 该水电站是有压式进水，岸边地质条件较好，选择深式进水口，洞室底板 高程应在水库淤积高程以上?1.0～1.5?m?，为避免进水口前出现漩涡和吸气漏斗， 需有一定淹没水深。 所需要的淹没深度：?hkp???cva 1 2 式中：?hkp?——无吸漩涡的临界淹没水深 2 由上式得：?hkp???cva???2 由上式得：?hkp???cva???2???0.7???4???9.0???2???8.4?m c?——经验系数，一般取?0.55～0.73，对称进水时取 小值，侧面进水时取大值，本设计取?c???0.7 v?——闸门断面的水流流速，由于闸门面积比引水隧 洞断面面积稍大，则其流速比引水隧洞小，本 设计取?v???4?m?/?s a?——闸门孔口高度，本设计取?a???9.0?m 1 1 综合分析并考虑到风浪影响，取?hkp???10.0?m 则进水口底板高程：??底????死???hkp???a???190.0??10.0???9.0???171.0?m 7.2.3?进水口尺寸的拟定 1）进口段：其作用是连接拦污栅与闸门段。根据国内外实践经验，进口段 ? 2??? ? 2???1