水電站渠道及隧洞課件

第七章 水電站渠道及隧洞第一節(jié) 渠道一、渠道的功用、要求及類型功用：按要求向壓力管道引水或?qū)⑽菜料掠魏拥?；?duì)引水、混合式開發(fā)電站，引水道有集中落差，形成水頭的作用。要求：（與進(jìn)水口完全一樣）①有足夠的輸水能力：決定于斷面面積及縱坡。②水質(zhì)符合要求：防淤，防沙等。③水頭損失?。壕€路短而直，糙率小，轉(zhuǎn)彎半徑(R≥3d,）,流速小(經(jīng)濟(jì)流速)。④一般建筑物要求：安全、經(jīng)濟(jì)合理。一、渠道的功用、要求及類型自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道：渠末不設(shè)溢流堰，當(dāng)水電站引用流量為0時(shí)，渠中水位是水平的，因而渠頂基本上是水平的，渠道斷面向下游逐漸加大。非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道：渠末一般設(shè)有溢流堰，溢流堰主要是限制渠末水位以及保證下游用水要求。渠道頂面與渠底大致平行。類型：自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道二、渠道水力計(jì)算任務(wù)①恒定流計(jì)算：a)均勻流：根據(jù)最大引用流量設(shè)計(jì)渠道斷面尺寸、底坡等。時(shí),渠道中為均勻流。即已知 、糙率n

,確定底坡i，斷面尺寸b

,h等。b)非均勻流：當(dāng)引用流量 時(shí)，渠道中為非均勻流。即已知斷面尺寸b

,h 、n、i，根據(jù) 求一定渠末水深 時(shí)的壅水水面線。：為設(shè)計(jì)流量；：為引用流量。水電站突然丟失負(fù)荷時(shí)，渠道中出現(xiàn)涌波，但渠末一般均設(shè)溢流堰，所以可以不考慮。突然增加負(fù)荷時(shí)，渠道中出現(xiàn)消落波，計(jì)算渠末的最低高程，以決定壓力管道進(jìn)口高程,（防止壓力管道中進(jìn)氣）。消落波計(jì)算特別是有溢流堰時(shí)，比較復(fù)雜，可參考有關(guān)手冊(cè)或?qū)Ｖ?。②非恒定流?jì)算：三、渠道的斷面尺寸渠道斷面尺寸確定需由動(dòng)能經(jīng)濟(jì)計(jì)算確定。即“系統(tǒng)計(jì)算支出最小法”。系統(tǒng)要求水電站所發(fā)電能為E，他可以全部由水電站發(fā)出，也可以由水電站和相應(yīng)的替代電站共同發(fā)出，但希望是一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的方案。渠道經(jīng)濟(jì)流速約為1.5-2.0m/s。渠道斷面水頭損失電能損失水電站計(jì)算支出Ch替代電站計(jì)算支出

Ct總支出Ch+CtF1Δh1ΔE1Ch1Ct1Cs1=Ch1+Ct1F2Δh2ΔE2Ch2Ct2Cs2=Ch2+Ct2第二節(jié) 壓力前池及日調(diào)節(jié)池（無壓引水道與壓力管道之間的連接建筑物）1、構(gòu)成：①池身：渠道末端加寬、加深的過渡段以滿足進(jìn)水口布置需要。②壓力管道進(jìn)水口：其構(gòu)成與有壓進(jìn)水口同，常采用擋水墻式。③泄水建筑物：溢流堰等，在嚴(yán)寒地區(qū)可用來排冰。④沖沙廊道：2、作用①分配水量：正常運(yùn)行時(shí)把流量平順的分配給各壓力管道。②平穩(wěn)水壓：荷載突然變化時(shí)或事故時(shí)，能起反射水擊波的作用，（與調(diào)壓室同）。③防污、防沙、防冰：保護(hù)壓力管道，水輪機(jī)不受其害。④電站停機(jī)時(shí)，保證下游用水。壓力前池：平穩(wěn)水流，分配水量。日調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)水電站一天的發(fā)電用水。側(cè)堰：宣泄多余的水量3、布置要求①安全：地質(zhì)條件好、地基穩(wěn)定、一定要置于

挖方中。（由于緊靠陡坡，滲徑短，易于失穩(wěn)、沉陷、滑坡）②經(jīng)濟(jì)：盡量靠近廠房（縮短壓力管道），開挖工程量少。③水流平順：以減小水頭損失。④便于施工、運(yùn)行、檢修。第三節(jié) 隧洞發(fā)電隧洞包括引水隧洞和尾水隧洞。隧洞與渠道相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以采用較短的路線，避開沿線不利的地形、地質(zhì)條件；有壓隧洞能適應(yīng)水庫水位大幅度變化以及電站引用流量的變化；不受冰凍影響，沿程無水質(zhì)污染；運(yùn)行安全可靠。缺點(diǎn)：對(duì)地質(zhì)條件、施工技術(shù)及機(jī)械化的要求較高，單價(jià)較貴，工期較長(zhǎng)。一、隧洞路線選擇（線路選擇不當(dāng)給工程帶來危害與損失是不易彌補(bǔ)的）。在進(jìn)水口與廠房位置確定后，盡量將隧洞布置成直線，但受下列因素影響：①地質(zhì)：圍巖巖體強(qiáng)度、完整性、地下水、巖層走向等。②地形：埋深不宜過大（施工不便，增加工程量）、過?。ㄓ趪鷰r穩(wěn)定不利）。③施工條件：為了增加施工面，加快施工進(jìn)度，特別是在長(zhǎng)隧洞中，每隔一段距離需開鑿一條

施工支洞。有壓隧洞要設(shè)0.3%-0.5%的縱坡,以

利施工排水和放空隧洞。④水力條件：洞線盡可能短、直；必須轉(zhuǎn)彎時(shí)彎曲半徑一般不少于3（5）倍洞徑或洞寬，轉(zhuǎn)角不宜大于60°，以使水流平順，減小水頭損失。二、隧洞水力計(jì)算1、恒定流計(jì)算：研究隧洞斷面、引用流量及水頭損失之間的關(guān)系，以便選定隧洞尺寸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，有壓隧洞中的經(jīng)濟(jì)流速一般在2.5-4m/s左右。2、非恒定流：確定隧洞沿線最大、最小內(nèi)水壓力，分別用以

設(shè)計(jì)隧洞襯砌及決定隧洞高程。隧洞各點(diǎn)高程

都應(yīng)在最小壓力線以下2m，以保證不出現(xiàn)負(fù)壓。隧洞中最大及最小內(nèi)水壓力坡降線三、隧洞的斷面尺寸常見隧洞斷面形式有：圓形、方圓形（城門洞形）、馬蹄形及高拱形。有壓隧洞常采用圓形斷面。對(duì)于無壓隧洞常采用方圓形斷面，洞頂和兩側(cè)圍