水电站引水建筑物.ppt

《水 电 站》 2007年7月 第七章 水电站引水建筑物 功用：集中落差，形成水头，输送水量到水轮机。也用作尾水渠，将发电以后的水排到下游河道。 类型: 无压引水道：渠道(channel)、无压隧洞(free flow tunnel)。具有自由水面，引水道承受的水压力不大。适用于无压引水电站。 有压引水道：有压隧洞(pressure tunnel)。洞中水流为压力流，隧洞承受内水压力很大。适用有压引水电站 第一节 渠 道 水电站的引水渠道称为动力渠道(为适应负荷变化，Q、H在不断变化——非恒定流) 一、渠道的要求和类型 1、要求： 有足够的输水能力。按水电站的Qmax设计。 水质要符合要求。渠道进口、沿线及渠道末端都要采取拦污、防沙、排沙措施。 运行安全可靠 防冲、防淤：渠道内水流速度：V淤V设V冲； 对渠道加设护面，可减小糙率、防渗、防冲、防草、维护边坡稳定，保证电站出力； 防草：维持渠道水深大于1.5m及流速大于0.6m/s； 防凌：尤其是北方地区。 结构经济合理，便于施工及运行 2、类型 非自动调节渠道 渠顶大致平行渠底，渠道的深度沿途不变，在渠道末端的压力前池中设溢流堰。 适用：引水道较长，对下游有供水要求。 溢流堰作用：限制渠末水位；保证向下游供水。 当水电站引用流量Q =Qmax，压力前池水位低于堰顶；QQmax, 水位超过堰顶, 开始溢流；Q =0时，通过渠道的全部流量泄向下游。 自动调节渠道 渠道首部和尾部堤顶的高程基本相同，并高出上游最高水位，渠道断面向下游逐渐加大，渠末不设泄水建筑物。 适用：渠道不长，底坡较缓，上游水位变化不大的情况。 水电站引用流量Q = 0时，渠道水位是水平的，渠道不会发生漫流和弃水现象；QQmax时为雍水曲线。Q =Qmax为降水曲线。 渠道类型 3、渠道的线路选择 渠线应尽量短而直，以减小水头损失，降低造价。需转弯时，有衬砌渠道的转弯半径宜不小于渠道水面宽度的2.5倍，无衬砌的土渠宜不小于水面宽度的5倍。 应选择地质条件较好的地段 渠线应尽量提高，以获得较大的落差。避免深挖高填。 二、渠道的水力计算 主要任务： 根据设计流量，选定断面尺寸、糙率、纵坡、和水深。 (1) 恒定流计算：确定底坡、横断面尺寸。 (2) 非恒定流计算 计算电站丢弃负荷时渠道涌浪(最高水位),确定堤顶高程。 计算电站增加负荷时渠道涌波(最低水位)，确定压力管道进口高程。 水电站按日负荷图工作时，渠道中水位及流速变化过程，以研究水电站的工作情况。 三、渠道的断面尺寸 (1) 断面型式：一般为梯形。 (2) 断面尺寸： 动能经济计算方法。基本原理： F(D)↑→C水↑→hw↓→E↑→△E↓→C火↓ F(D)↓→C水↓→hw↑→E↓→△E↑→C火↑ C水+C火=Cmin→Fe(D)为经济断面。 经济流速法：初估计算时用。 渠道：1.5~2.0m/s；隧洞：4m/s左右； 压力管道：5~7m/s。 Fe=Qmax/Ve 第二节 隧洞 一、发电隧洞类型 从功用上划分：分为引水隧洞和尾水隧洞； 从工作条件划分：分为有压隧洞和无压隧洞。 发电引水隧洞多数是有压的，尾水隧洞则以无压洞居多。 二、发电隧洞路线选择 综合考虑进水口、调压室、压力管道以及厂房的位置，在认真勘测的基础上拟定不同的方案，进行技术经济比较后确定。 三、隧洞布置的总原则 洞线短、弯道少，沿线的工程地质、水文地质条件要好，并便于布置施工平洞。 (1) 地形条件好 (2) 地质条件好 (3) 施工条件好 (4) 水力条件好 四、隧洞的设计 1、发电隧洞水力计算 恒定流计算：研究隧洞断面、引用流量及水头损失之间的关系，以便确定隧洞尺寸。 非恒定流计算： 1) 求隧洞沿线最大内水压力，以确定衬砌设计水头； 2) 求隧洞沿线最小内水压力线，洞顶各点高程应在最低压坡线之下，并有1.5～2.0m压力余幅，保证洞内不出现负压。 有压隧洞要避免出现无压/有压的工作状态； 无压隧洞工作条件与渠道相似，水力计算内容也相同。 2、发电隧洞的断面尺寸 1．断面型式 有压隧洞：圆形断面。 无压隧洞：城门洞形—地质条件良好时； 马蹄形—洞顶和两侧围岩不稳时； 高拱形—洞顶岩石很不稳定时采用。 2．断面尺寸：动能经济比较法和经济流速法。原理与渠道相同。 隧洞照片 第三节 压力前池与日调节池 一、压力前池 压力前池设置在引水渠道或无压隧洞的末端，是水电站引水建筑物与压力管道的连接建筑物。