小型水電站使用調壓管替代壓力前池的探討

雷安

【摘要】一小型水電站因施工條件發生意外變化，將引水工程的壓力前池改為調壓管，該電站已發電數年，運行良好。調壓管方案替代前池方案不僅解決了問題，還減少了投資，增加了發電量。本文根據這個個案，發起對這種方案可行性探討。

【關鍵詞】小型水電站；前池；調壓管；替代

1、調壓管方案在某工程中的應用

一小型水電站因施工條件限制，將引水工程的壓力前池方案改為調壓管方案，這種方案為水電站工程中的單獨案例，本文將對這種方案的可行性進行探討。

1.1 工程概況

該小型水電站為引水式電站，電站裝機容量為4000kW，取水樞紐最大壩高6.0m，引水長度2.7km，工程規模屬Ⅴ等小（2）型工程，水工建筑物級別均為5級。

1.2 使用調壓管替代壓力前池的原由

該水電站引水工程原設計為無壓隧洞、明渠和前池的引水方案。在施工過程中，溢流堰后的泄水隧洞垮塌，恢復開挖施工難度很大，且下邊是廠房和集鎮公路，人員流量大，前池溢流問題無法解決。原方案無法實施的情況下，業主根據當地地形條件將明渠和前池方案改為調壓管方案，埋設水平壓力鋼管替代引水明渠，壓力鋼管直接與隧洞出口相接，水平壓力鋼管末端設三通，分岔管沿山坡面鋪設長30m鋼管作為溢流式調壓室，并采用混凝土襯護10m高，以增加調壓管的穩定性，同時將退水隧洞封堵。業主的自行改動部分沒有正式的施工圖紙，后經過專業機構復核，認為基本安全可行。在通過了甩荷實驗，運行一切正常后，該電站已發電數年，運行良好。

2、調壓管水力計算

2.1 調壓管水力計算數據依據

收集到該電站調壓室水力計算所需數據如下：引水隧洞的長度2751.4km、比降1.50‰、開挖斷面為城門洞形，洞底寬2.0m，洞高2.62m，隧洞僅對底板進行找平襯砌。調壓管設在水平管段末端，取底板高程為隧洞末端底板高程859.500m，管沿山坡布設，調壓管頂高程為883.5m。調壓管管徑與引水壓力鋼管等直徑，管徑1.3m。

2.2 計算條件

計算條件：調壓管按簡單式調壓室計算，電站設計引用流量4.216m3/s，壓力引水道斷面積為4.730 m2，壓力引水道長度2751.4km，調壓室斷面積1.327m2，水庫校核洪水位870.2m，正常擋水位866.0m，計算最高涌浪時引水道糙率綜合糙率為0.027。

2.3 計算方法

計算方法：采用《D-9調壓室水力學計算程序》電算程序進行計算。調壓管最高涌浪水位控制工況為電站在正常水位運行時，三臺機組同時丟棄全部負荷。

2.4 計算結果

計算結果：調壓管最高涌浪水位895.91m。調壓管最高涌浪水位895.91m高于調壓管頂高程883.5m，電站在正常水位運行時，三臺機組同時丟棄全部負荷，調壓管頂會發生溢流。

3、調壓管方案的可行性探討

由上述計算水力計算結果可知，調壓管發生最高涌浪時，會發生溢流，出現調壓管頂溢流，調壓管的管頂已升到了山頂水溝，通過水溝使溢流水量安全排入天然河道。因此調壓管方案可行的。

這種由調壓管替代前池的工程方案優點很明顯，去掉了前池，調壓管方案造價要少于前池的投資，泄水方案變的更靈活。沒有了前池平時的泄水，相應增加了發電水量和水頭，前池泄水部分轉為大壩泄水，增加下游河道流量，有利于對下游河道生態的保護。

這個替代方案適用于小型水電站的設計，電站建成后需實驗運行，確定最優運行方案，避免出現不利工況。

本文根據個案，發起對這種方案可行性的探討，希望有專家提出更優的方案和建議，最終可以推廣應用于小型水電站的開發。

參考文獻：

[1]《水工設計手冊》，水利電力出版社，1989年5月。

[2]《D-9調壓室水力學計算程序》， 水利水電工程PC-1500程序集，1990年7月。