對引水式水電站的設計思考

潘勇華

廣西河池水利電力勘測設計研究院

對引水式水電站的設計思考

潘勇華

廣西河池水利電力勘測設計研究院

我國電力行業(yè)隨著經(jīng)濟的進步得到了不錯的發(fā)展前景。水電站在電力系統(tǒng)的發(fā)展當中占有舉足輕重的地位，所以水電站的設計對電力行業(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、需要考慮的因素多、范圍廣，本文針對引水式水電站各個方面的設計做出了詳細的探索和思考。

引水式水電站；探索；思考；設計

由于社會的不斷進步和發(fā)展，人們對水資源的利用越來越多，建設水電站能夠合理利用水資源，不斷增加水電站還能夠推動經(jīng)濟快速發(fā)展。為了合理的進行建設和施工，降低水電站工程的成本，合理配置水資源，人們開始關注引水式水電站的設計與應用。

一、合理選擇、布置引水式水電站的壩址

1、選擇合適的壩址

在設計引水式水電站時，工作人員要注意對水電站壩址的選擇。在實際選址當中，選址人員要仔細分析、調查當?shù)氐牡乩憝h(huán)境和條件，根據(jù)當?shù)氐牡匦蔚刭|條件仔細分析工程的特點、投資狀況和管理政策。設計人員不僅要充分考慮到壩址的地形地質條件，還要將壩址當?shù)氐恼摺⒅苓叺木用衽c生態(tài)環(huán)境、庫容大小、淹沒大小、施工環(huán)境等要綜合考量，條件允許的，還應將壩址與旅游等綜合開發(fā)引入，已達到水電站的可持續(xù)發(fā)展。故選擇庫容大、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轉并可持續(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計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、水能、淹沒、征地、施工及工程管理各個方面，設計人員要根據(jù)河流的特點、地形地質條件、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、運行調度簡便、生態(tài)環(huán)境影響最小、交通方便等方面進行合理地布置。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、開關站及交通等輔助設施組成。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的，不僅要對單項建筑物進行優(yōu)選，還應對整個樞紐的組合進行優(yōu)選，并以微觀服從宏觀。

二、設計好引水系統(tǒng)

1、選擇合適的引水線路

引水線路在引水式水電站運轉中扮演者重要的角色，所以，在設計引水式水電站時對引水線路的設計十分重要。引水線路設置時應充分比選多種方案，盡量選擇占地面積少、水頭損失小、運行調度靈活、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，可將線路設置在向陽面上。為了集中的形成落差，要盡量沿著等高線來布置線路，使尾部形成一個良好的下跌趨勢。在對渠道進行施工時，為了盡量避免深挖高填的操作方式，在對引水系統(tǒng)設計時靈活的運用倒虹吸、明渠、暗渠、渡槽、箱涵、無壓隧洞、有壓隧洞、壓力管等各種類型的布置形式。在選擇渠道及無壓洞時，要慎重選擇轉彎。為了減少水流對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；對于南方地區(qū)及那些不需要襯砌的渠道與隧洞，轉彎的半徑只要比水面寬度寬5倍左右即可。壓力鋼管的轉彎半徑不可小于3倍管徑。

2、恰當?shù)倪x擇引水斷面

正確的選擇引水斷面非常重要，在實際的實踐操作中，對引水斷面的設計要根據(jù)地形的實際狀況來進行。如果地面坡度過大而且起伏不定，在選擇斷面時就應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)量的蓋板來最大限度的減少砂石落到渠道當中并且可以減少滾石現(xiàn)象的發(fā)生。對于征地難度大或沿線長的，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，地下深層的水位過高，比較適合寬淺式的斷面。在設計的過程中，如果渠道的沿線旁邊有流水，就應該將相對應的水流引到引水系統(tǒng)當中，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、對引水式水電站前池的相關設計

在設計引水式水電站時，工作人員要加大對引水式水電站前池的設計力度，保持嚴謹、認真的工作態(tài)度，充分考慮前池的調度作用，才能將整個引水系統(tǒng)的運轉質量提高。

在選擇壓力前池的位置時，為了將水電站的運行效率與安全，前池不能選擇基地或填方不穩(wěn)定的部分，應選擇地基較好的地段，這樣的設計方式能夠避免滑坡和裂縫等現(xiàn)象的出現(xiàn)。在設計前池時要根據(jù)當?shù)氐牡乩憝h(huán)境與地形條件，最大限度的減少建設完前池之后對相應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)定的流進前池當中，應該將引水系統(tǒng)和前池進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水流向壓力管道比較平穩(wěn)的過渡并將水流進行均勻分配。對于引水系統(tǒng)尾部和前池的連接處，應該在平面上保持兩邊對稱，一般情況下都將擴展角限制在10°左右。底邊的縱坡比較適合選用1：3到1：4的斜坡，與水電站的前室進行連接。進水室的寬度要比前室的寬度小1.5倍左右，前室的長度要比前室寬度大2.5到3.1倍左右。前池的末端應該盡量減少彎道的出現(xiàn)，如果實在是難以避免，就應當在前池入口和彎道終點設立直線型的調整路段。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，再設置排沙孔進行排除。引水式水電站前池須考慮電站突然停發(fā)與增發(fā)時產(chǎn)生涌波的安全，可以在前池側邊設置安全溢流側堰加高引水系統(tǒng)對涌波的安全余度。北方地區(qū)為將引水式水電站前池的排冰效果提高，可以在水電站進水室前面設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入進水室。

引水式水電站在當前具有較高的應用意義，所以在設計上要保持嚴謹、認真的工作態(tài)度和清晰的設計思路，以促進我國水電站事業(yè)的發(fā)展。

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

[2]梁國成.水電站施工的安全管理[J].中華建設.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設計研究院，大專，水利水電工程師，研究方向：水利水電建筑工程設計。