浅谈引水建筑物进水口的布置设计

浅谈引水建筑物进水口的布置设计

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