水利工程中压力前池的设计与布置

浅谈水利工程中压力前池的设计与布置摘要：在引水渠道末端，将渠底加深，将渠道平面尺寸扩大，形成一水池以便平稳水流和布置压力管道的进水口，此水池称为压力前池。

它是引水渠道和压力水管之间的连接建筑物。

只有对其特点与功用进行充分了解，才能根据实际需要进行设计与布置。

关键词：压力前池；侧堰；泄水道
中图分类号：tv732.6 文献标识码：a 文章编号：1674—0432（2012）—08—0208—1
1 压力前池的作用和组成
1.1 压力前池的作用
（1）分配水量。

将引水渠道中的流量均匀地分配给各压力水管，并设置闸门控制进入压力水管的流量。

（2）保证水质。

再次拦截和清除水中的污物、泥沙和浮冰等，防止其进入压力水管。

（3）限制水位升高，保证下游用水，渲泄多余水量。

（4）稳定水头，提高机组运行稳定性。

压力前池有一定容积，当机组负荷变化引起需水量变化时，起一定的调节流量和反射水锤波的作用。

1.2 压力前池组成
（1）前室和进水室。

进水室为压力水管进水口前扩大和加深部分，一般比渠道宽和深，需要用渐变扩散段（前室）连接渠道与池身，以保证水流平顺、水头损失小、无漩涡发生。

（2）压力墙。

压力墙是布置压力水管进水口的闸墙。

（3）泄水建筑。

常采用侧堰，优点是简单可靠，缺点是前沿较长，水位变化大。

堰顶可加设闸门控制，但必需保证稳妥可靠。

也可采用虹吸式泄水道，其优点是泄流量大，缺点是泄流量变化突然，可能引起水位的振荡，且不能渲泄漂浮物，严寒地区容易封冻。

（4）排污、排沙、排冰建筑物。

污物及泥沙可能自渠首或渠道沿线进入，必须在前池处加以排除，以防进入压力水管。

在严寒地区还要设拦冰和排冰设施，以防止冰凌的危害。

上述各建筑物，除进水室和压力墙必不可少外，其他建筑物则根据电站具体要求而定。

2 压力前池的位置选择与布置方式
2.1 位置选择
压力前池的位置选择，应根据地形地质条件和运用要求，并结合渠道路线、压力水管、厂房等建筑物及其本身泄水建筑物的相互位置综合考虑确定，力求做到布置紧凑合理、水流平顺通畅、运行协调灵活、结构安全经济。

2.2 压力前池的布置
2.2.1 布置原则布置在陡峻山坡的顶部，故应特别注意地基的稳定和渗漏问题；应尽可能将压力前池布置在天然地基的挖方中，而不应放在填方上；在保证前池稳定的前提下，前池应尽可能靠近厂房，以缩短压力水管的长度。

2.2.2 布置形式正向进水：渠道、压力前池、压力水管的轴线
相一致，这样水流平顺，水量分配均匀，水力条件好，水头损失小。

但这种布置方式容易受地形地质条件的限制，可能有较大的挖方，并且泄水道通常采用侧堰形式，且对厂房危害直接性大。

侧向进水：渠道轴线垂直于压力水管轴线，这时前池中水流偏向一侧，易于引起涡流，加大了水头损失，水力条件差，且转角处还可能形成死水区而使泥沙淤积。

但可以适应地形条件，使渠线与等高线平行，而压力水管轴线与等高线垂直，减小开挖量。

此时泄水道可做成正堰，对排水、排冰、排污均有利，且泄水道远离厂房，不影响厂房安全。

斜向进水：介于正向与侧向之间，应用较多。

3 前池的主要设备
（1）拦污栅。

拦污栅设置在进水室入口处的栅槽中，拦污栅一般与水平面成70°～80°倾斜放置。

可采用人工清污或机械清污，有时为吊出栅片清污或检修，又不影响电站的正常运行，可采用双层拦污栅。

（2）检修闸门和工作闸门。

检修闸门位于工作闸门之前，但可能位于拦污栅之前或之后，供检修拦污栅、工作闸门和进水室时堵水之用，一般为叠梁式或平板式闸门。

（3）通气孔和旁通管。

通气孔应布置在紧靠工作闸门的下游面，其作用和截面面积的确定与潜没式进水口相同。

旁通管布置在进水室的边墙和隔墩内，一般用闸阀控制，旁通管可为铸铁管、钢管或钢筋混凝土管。

（4）启闭机。

拦污栅和检修闸门可采用移动式启闭机，工作闸门则应每个进水室采用一台固定启闭机。

4 压力前池布置设计
4.1 前室
前室是引水渠道末端与进水室之间的扩大加深部分。

其主要作用是将渠道断面过渡至进水室所需要的宽度和深度。

前室应有一定的容积和水深，满足沉沙的要求。

前室在平面上以β=10°～15°的扩散角逐渐加宽。

若β过大，则水流因扩散过快而在两侧形成漩涡；若过小则将增大长度而使造价增加。

当引水渠道较窄而前池较宽时，为了减小池身的长度而不过分加大扩散角度，有必要在前室进口端设置分流墩。

4.2 进水室
进水室是压力管道进水口部分，上游与前室相接，下游为埋设压力水管进口的压力墙。

当布置有两根以上的压力水管时，应以隔墩分成若干独立的进水室，每一进水室都设有拦污栅、检修闸门、工作闸门、通气孔、旁通管、工作桥和启闭设备等。

4.3 压力墙
压力墙是进水室末端的挡水墙，也是压力水管进口的闸墙，一般用混凝土或浆砌石筑成。

常见的构造形式有两种：一种在压力墙中布置有闸门和通气孔，闸门高度较小；另一种压力墙与工作闸门之间有一段距离，为一开敞水井。

可作为通气孔，此种形式闸门较高。

4.4 泄水道
泄水道通常设于渠末或前池的边墙上，其形式有溢流堰和虹吸管等。

堰顶不设闸门的溢流堰。

溢流堰顶高程应略高于前室中的正常水位（一般约5cm左右）以防止电站正常运行时发生溢流现象。

溢流堰的布置可为正堰或侧堰，下游布置有泄水陡槽和消能设施，溢流堰的断面形状一般为流线型的实用堰。

4.5 冲沙道和排冰道
由渠道中水挟带的泥沙沉积于前室中，应在前室的最低处设置冲沙廊道。

其进口方向可与管道的进口方向相同，两者分上下层排列。

也可布置在前室最低处的一侧。

排冰道用来排除进入压力前池的冰凌，其底槛应位于前室正常水位以下，用叠梁闸门进行控制。

作者简介：刘凤春（1964—），女，大专，公主岭市水利建设开发总公司工程师，研究方向：水利水电工程。