进水口选型与布置

-----------+项目概述+-----------

要求：

了解进水建筑物的作用和布置要求；掌握有压进水口的类型、特点、适用条件及其主要设备的作用、类型和布置要求；掌握无压进水口的主要类型、建筑物组成、布置要求；

重点：

水电站有压进水口的类型、特点、适用条件、位置选择原则、高程及轮廓尺寸的拟定，及进水口设备的布置。

本章主要内容:

1．为了从天然河道或水库中取水而修建的专门水工建筑物，称为进水建筑物。为发电目的专门修建的进水建筑物，称为水电站进水口。进水口的基本要求：要有足够的进水能力；合理安排其位置和高程，水流平顺并有足够的断面尺寸；水质要符合要求，要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙设备；水头损失小，位置合理，轮廓平顺、流速较小，尽可能减小水头损失；可控制流量，进水口须设置闸门；满足水工建筑物的一般要求。

2．水电站进水口分有压进水口和无压进水口。有压进水口分隧洞式进水口、压力墙式进水口、塔式进水口和坝式进水口。有压进水口的主要设备有拦污栅、工作闸门、检修闸门、启闭设备、通气孔和旁通阀。

3．无压进水口又称为开敞式进水口，分为有坝取水和无坝取水两种。布置时，可能将进水口位置选在河流凹岸。有坝开敞式进水口组成建筑物包括：拦河低坝、进水闸、冲沙闸和沉沙池等。

一、进水建筑物功用和要求

1、进水建筑物功用

在水利水电工程中，为了从天然河道或水库中取水而修建的专门水工建筑物，称为进水建筑物。为发电目的专门修建的进水建筑物，称为水电站进水口。

水电站进水口位于引水系统的首部。其功用是按照发电要求将水引入水电站的引水道。

2、水电站进水口的基本要求：

(1) 要有足够的进水能力，水头损失要小

在任何工作水位下，进水口都能引进必须的流量。因此在枢纽布置中必须合理安排进水口的位置和高程；进水口要求水流平顺并有足够的断面尺寸，一般按水电站的最大引用流量Qmax设计。且进水口位置要合理，进口轮廓平顺，流速较小，尽可能减小水头损失。

(2) 水质要符合要求

不允许有害泥沙和各种有害污物进入引水道和水轮机。因此进水口要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙等设备。

(3) 可控制流量

进水口须设置闸门，以便在事故时紧急关闭，截断水流，避免事故扩大，也为引水系统的检修创造条件。对于无压引水式电站，引用流量的大小也由进口闸门控

制。

(4) 满足水工建筑物的一般要求

进水口要有足够的强度、刚度和稳定性，结构简单，施工方便，造型美观，便

于运行、维护和检修。

由于进水口后连接的引水方式、水流流态和所处位置的不同，进水口的型式也

不相同。按水流条件分，水电站进水口分为有压进水口和无压进水口两大类。

二、水电站进水口的类型

1、潜没式进水口

进水口位于水库死水位以下一定深度，在一定水压之下工作，以引进深层水为主，适用于从水位变幅较大的水库中取水。

典型代表：有压引水式电站、坝后式电站、混合式电站的进水口。

2、开敞式进水口

进水口水流具有自由表面，处于无压状态，引进表层水，适用于从天然河道或

水位变幅不大的水库中取水。

典型代表：无压引水式电站进水口。

-----------+任务一：有压进水口的选型与布置+-----------

一、有压进水口的类型及适用条件

1、隧洞式进水口

在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井，井壁一般要进行衬砌，闸门安装在竖井中，竖井的顶部布置启闭机和操纵室，如图2-1所示。渐变段之后接隧洞洞身。这种布置的优点是结构比较简单，不受风浪和冰冻的影响，地震影响也较小，比较安全可靠。缺点是竖井之前的隧洞段不便检修，竖井开挖也较困难。适用于工程地质条件较好，岩体比较完整，山坡坡度适宜，易于开挖平洞和竖井的情况。

图2-1 隧洞竖井式进水口

图2-2 压力墙式进水口示意图图2-3 某电

站压力墙式进水口

图2-4 塔式进水口示意图图2-5 某电

站塔式进水口

2、墙式进水口

进口段、闸门段和闸门竖井均布置在山体之外，形成一个紧靠在山岩上的单独墙式建筑物，如图2-2、2-3所示。墙式建筑物承受水压及山岩压力，要求有足够的稳定性和强度。适用于地质条件差，山坡较陡，不易开挖竖井的情况。

3、塔式进水口

如图2-4、2-5所示，进水口的进口段、闸门段及其框架形成一个塔式结构，耸立在水库之中，塔顶设操纵平台和启闭机室，用工作桥与岸边或坝顶相连。塔式进水口可一边或四周进水，然后将水引入塔底的竖井中。塔身是直立的悬臂结构，风浪压力及地震力的影响较大，需对其进行抗倾、抗滑稳定和结构应力计算，必须有足够的强度和稳定性，同时要求地基坚固。这种进水口适用于当地材料坝枢纽中，当进口处山岩较差，而岸坡又比较平缓时也可采用这种型式。

4、坝式进水口

进水口依附在坝体的上游面上，并与坝内压力管道连接。进口段和闸门段常合二为一，布置紧凑。适用于混凝土重力坝的坝后式厂房、坝内式厂房和河床式厂房。如图2-6、2-7所示为混凝土重力坝的坝式进水口。

图2-6 坝式进水口图2-7 某电站坝式

进水口

1-事故闸门2-检修闸门3-拦污栅4-廊道

二、有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸

1、有压进水口的位置

水电站有压进水口在枢纽中的位置，应尽量使水流平顺、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。

2、有压进水口的高程

有压进水口顶部高程应低于运行中可能出现的最低水位，并有一定的淹没深度，以进水口前不出现漏斗式吸气漩涡为原则。漏斗旋涡会带入空气，吸入漂浮物，引起噪音和振动，减小过水能力，影响水电站的正常发电。一些已建工程的原型观测分析表明，不出现吸气旋涡的临界淹没深度可按下面经验公式估

算：

（2-1）

式中H ——闸门孔口净高(m)；

V ——闸门断面水流速度(m/s)；

c ——经验系数，c= 0.55~0.73，对称进水时取小值，侧向进水时取大值；

S——闸门顶低于最低水位的临界淹没深度