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摘要：根据某水电站所在的流域情况，结合给定的水文、地质、气候等有关资料，就进水口进行了布置设计。本文结合自己从事水利工程工作实际情况，就如何对水电站的进水口布置设计进行了简单的阐述。
关键词：引水建筑物；进水口；布置设计
1.前言
随着经济与社会的发展，特别是改革开放30多年来，由于城市化进程的日趋加快，经济建设的快速发展，能源需求量的不断提升，水能已成国家重点开发的对象。我国水力资源丰富，理论蕴藏量为6.76亿KW，可能开发利用的达3.78亿KW，居世界首位，但是目前我国的水力资源开发利用率相比发达国家而言，相去甚远，故还存在巨大的开发潜力，还需要大量的水工专业人员开拓进取，不懈奋斗。引水建筑物是水工建筑物中最主要的建筑物之一，是整个工程的核心部分。决定了该水利枢纽的发电效益等。引水建筑物包括了进水口，引水隧洞，调压室（调压井），压力管道的设计。本设计的主要内容是对某水电站的引水建筑物进水口进行全面设计。
2.进水口布置
原则：水流平顺、对称，不发生回流和旋涡，不出现淤积，不聚集污物，泄洪时仍能正常进水。进水口后接压力隧洞，应与洞线布置协调一致，选择地形、地质及水流条件均较好的位置。
该水电站装机容量为19.5万kW。最大坝高136m，正常蓄水位高程2540m，最大水头451.7m，最小水头344.0m，加权平均水头426.1m。
在此水头范围内，可选混流式与水斗式两种机型。坝址到厂址间天然河道长约20km，河道走势呈不规则的“ S” 形，总体上凸向左岸，坝址区出露基岩为三叠系上统侏倭组（T3zh）和新都桥组（T3x）的浅变质岩，岩石致密坚硬。岩体透水性与岩体风化卸荷关系密切，右岸抗水层垂直埋深为90～120m。引水隧洞沿线河谷狭窄，山体雄厚，谷坡陡峻，地势海拔 2400～3500余米，属典型的中高山峡谷地貌，平均自然坡度40～60°。沿线范围内有梅多沟、麻尔米沟及石鼓磨沟切割，沟内常年流水，坡降一般10～12%。
引水隧洞区出露地层由老到新为三迭系杂谷脑组厚～巨厚层状变质砂岩夹砂质板岩，侏倭组中厚层状变质砂岩与砂质板岩互层，新都桥组千枚状砂质板岩夹薄层细粉砂岩。第四系覆盖层主要分布于河床、冲沟沟底和沿河谷坡坡脚。由于左岸受米亚罗断层和族郎帚状构造影响，岩体较右岸破碎，成洞条件较右岸差，发电引水隧洞进水口只能布置在右岸。综合分析投资和生产运行管理，选择坝式进水水口方案。隧洞线路布置上采用绕沟方式，使隧洞从沟谷下部基岩中通过，过沟段隧洞上覆围岩厚均大于60.00m。进水口底板高程为2450.00m，孔口尺寸为5m×5.5m。水库正常蓄水位2540.00m，校核洪水位2541.09m，死水位2460.00m。进水口布置位置主要基于进水口的高程拟定在距右坝肩较近的位置，以节省工程量。进水口分为进口段、闸室段和渐变段，进水口段为直线，渐变段以后为有压隧洞段。竖井式进水口，基础采用C20砼，厚2m，宽5m，长5.5m。进水口支承采用排架结构。进口顶部和侧面均布置成 1/4椭圆曲线，a=6.0m，b=2m。坝前泥沙平均淤积高程随死水位抬高而降低。水库运行100年，死水位2460m的坝前泥沙平均淤积高程为2442.75m，取进水口高程为2450m，死水位2460m基本满足本电站使用年限的要求，不会对电站取水口产生影响，这样就不需要再进水口处设置冲沙闸了。
根据进水口的地形条件，栏污栅的清污比较困难。考虑降低过栅流速，以获得较大过水面积，采用固定栏污栅。拦污栅分3面，进水正面或两侧各布置1块，栅条垂直布置，高5.5m，栅条厚10mm，宽50mm，间距按混流式水轮转轮直径的d/30拟定为30mm。参照《小型水电站机电设计手册》（金属结构分册）中介绍的不采取清污措施容许过栅流速为0.5m/s，复核本处的过栅流速小于0.5m/s。
因此本处选取固定栏污栅一是能够满足过栅流速要求，二是减少了工程运行管理期间的清污工作量。栏污栅体和框架投资有所增加，和考虑清污措施相比较，投资节省一些。
闸室段和排架相连，进水口采用矩形断面，孔口尺寸为5×5.5m。闸门采用平面钢闸门，闸门后仍采用矩形断面，孔口尺寸断面不变，闸 5900m（桩号0+100.000）后开始向右转弯，曲线段长 12712.958m，曲线段末段（桩号0+18712.958）连接渐变段由方变为圆形断面，渐变段长度均为7m。
平面钢闸门为检修闸门，平面闸门尺寸为5×5.8m。配套启闭机采用螺杆式启闭机，启闭机型号为QPK2×800kN型螺杆启闭机。
2.1 进口段
进口段的作用是连接拦污栅与闸门段，使工程的过水能力更加平缓，使水流的流速平缓顺畅，减小水头损失。
隧洞进口段为平底，两侧收缩曲线为四分之圆弧或双曲线，上唇收缩曲线一般为四分之一椭圆。进口段的长度没有一定标准，在满足工程结构布置与水流顺畅的条件下，尽可能紧凑。
式中，a=（1～1.5）D，常用1.1D，D为引水道直径；b=（1/3～1/2）D。取a=6m，b=2m
2.2闸门段
闸门段是进口段和渐变段的连接段，有利于闸门及启闭设备在此段布置门段一般为矩形的水平段，事故闸门净过水面积为（1.1～1.25）洞面积，检修闸门孔口与此相等或稍大。门宽B等于洞径D，取5m；门高略大于洞径D，取5.8m。闸门段的长度主要取决于整套闸门设备布置的需要，检修闸门和工作闸门之净距一般不小于工作闸门净高、宽的0.4倍，且不小于闸门的安装、维护工作所需的经空间。
2.3渐变段
渐变段是矩形闸门段到圆形压力引水道的过渡段。可以使水流经过一个过渡到达隧洞，减小水流对隧洞的冲刷。
通常采用圆角过渡，圆角半径r可按直线规律变为隧洞半径R；渐变段的长度一般为隧洞直径的1.5～2倍，取8m；侧面收缩角为6°～8°为宜，一般不超过10°。渐变段轴线通常为直线，也可根据引水道布置为曲线。
2.4通气孔和进入孔
a、通气孔面积计算
计算A=2.28m2，在闸后采用内径1000mm的钢管伸到坝顶，用于通气孔。
b、算进入孔
为了便于压力引水内部的检修，必须设置进水孔。进水孔的进水孔和通气孔共用，通气孔内设置爬梯供检修人员上下。此时进水孔多采用1m见方的方形。
3.结语
大力发展水利工程是件利国利民的大事，长期以来，水利工程在防洪、排涝、防灾、减灾等方面对国民经济的发展做出了重大的贡献，水对一个国家的发展起着至关重要的作用，我国的发展需要水力资源的大力支持，为国家的经济建设提供源源不断的动力，我们可以自信的说中国在不远的将来将会在水利工程方面创造更大的奇迹。
参考文献：
[1]林继镛主编.水工建筑物.第四版.北京：中国水利水电出版社，2006.
[2]祁庆和主编．水工建筑物．第四版.北京：中国水利水电出版社，2006.
[3]水利水电规划设计总院.水工设计手册（基础理论）.北京：水利电力出版社，1983.
[4]肖焕雄主编.中国水利百科全书－水利工程施工分册.北京：中国水利水电出版社，2004
论文作者:谭玲香
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
标签：闸门论文; 隧洞论文; 进水口论文; 建筑物论文; 高程论文; 通气孔论文; 流速论文; 《基层建设》2018年第8期论文;