松塔水电站供水管路消能井设计.docx

小水电2014年第5期（总第179期）规划设计

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松塔水电站供水管路消能井设计

赵红娟

（临汾市水利勘测设计院，山西临汾041000）

摘要：依据松塔水电站榆次段供水管路出水口水头高、流量小，布置地点范围有限，下游衔接渠道抗冲能力差的实际情况，结合类似工程经验，选用结构简单、占地面积小、消能效果好、投资省的钢筋混凝土深筒式消能井作为输水管排水口消能设施；经过实际运行检验，其结构稳定、抗冲磨能力强、井身未见明显振动，消能效果满足要求。图2幅。

关键词：水电站；深筒式消能井；供水管路；设计

1工程概况

松塔水电站位于山西省寿阳县潇河主流松塔河上，距寿阳县松塔镇下游14.2km，距寿阳县城约25km，距晋中市城区约44km。坝址以上控制流域面积1174km2，总库容9740万m3，是1座以城市生活及工业供水及水力发电及为主，兼顾防洪、灌溉等综合利用的中型水库。

松塔水电站工程包括枢纽工程、供水工程两大部分，其中枢纽工程包括大坝、溢洪道、导流泄洪洞及坝后发电站等；供水工程分为榆次供水管路和寿阳供水管路两部分，取水口均为大坝下游的电站尾水渠调压池，供水设计保证率为90%。

1.1榆次供水管路

榆次供水管路采用重力式压力方式输水，单线

布置，全长43.354km。总干管从水库的电站尾水渠调压池取水（进水管中心高程969.90m），沿松塔河而下，在桩号10+180处设调压池（进水管中心高程920.52m，出水管中心高程918.50m）进行调压后沿潇河干流继续向下，进入榆次城区（地形最低处桩号38+851，管中心高程793.90m），最终至水处理厂（出水管中心高程851.74m）；管线最大地形高差124.6m（调压池出水管与地形最低点处）。管材主要采用双胶圈内衬式预应力钢筒混凝土管（简称PCCPDL管），管径DN900、DN800，设计输水流

收稿日期：2014—07—04

作者简介：赵红娟（1977—），女，工程师，主要从事水利工程设计工作。E-mail：lfsjyhjz@163.com

量0.66m3/s，年供水量1500万m3。1.2消力井设置

考虑榆次水处理厂检修或管路尾段出现问题等其他原因无法输水时，需在城区管道最低处设置排水口将管道内压力水排至城市退水渠道内。由于输水管道地形高差较大，管道内水压较大（最大静水头124.6m），现有的城市排、退水渠道抗冲能力有限，需在排水口设置消能井，将压力水流消能后满足下游排退水水渠道的排水要求。

2消能井结构确定及消能原理

目前水利工程采用的消能方式主要有两大类：一类为基本消能方式，如底流、面流及扈流消能；另一类为特种消能方式，如冲击、喷流或深井消能等。适用于输水管出口消能方面常用的消能工主要有涵管冲击消能箱、喷射扩散消能工及深筒式消能井等。

涵管冲击消能箱适用于小型涵管、涵洞、输放水管道出口等。一般下游无尾水或有尾水变动范围较大，占地面积较大。

喷射扩散消能工适用于输放水管道或泄洪底孔等，下游须有适当尾水，一般用于较小的单宽流量。

喷射消能室适用于高压输放水道或底孔出口，采用空注阀门，水流呈环形射流，对施工质量要求较高。

深筒式消能井适用于输放水管道出口，高水头、小流量、结构紧凑。

根据本工程特点、消能建筑物设置处地形及参

规划设计SMALLHYDROPOWER2014N05，T0talN0179

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考类似工程经验等，最终确定采用深筒式消能井作为排水口处的消能设施，其消能原理为输水管道管径在出口处适当收缩，管道内压力水流沿收缩后的进水管轴线高速垂直射入消能井内，对井底、井壁冲击后剧烈碰撞，井内水流相互掺混，翻滚上升，水流紊动剧烈，消耗大量能量后，水流平静进入下游渠道。

3深筒式消能井结构设计

3.1进水管管径设计

依据深筒式消能井工作原理及相关文献资料，进水管出口处形成射流是整个消能井设计的重要环节，管径选择较小，射流流速较大，对管口和井底、井壁形成的冲刷较为严重，防护工程措施投资较大；管径选择较大，管道出口射流形不成有效的紊流消能，水流压力势能不能有效消除，消能井出口水流能量较大，对下游渠