水電站進水口的設(shè)計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u26814水電站進水口的設(shè)計計算案例 1171781.1壩后式引水系統(tǒng)類型選擇 1129441.2進水口設(shè)計要求及選型 1162591.3進水口位置和高程初擬 2168571.4壓力管道直徑設(shè)計 2198921.5最小淹沒深度及進水口底部高程的確定 215971.6進水口的型式和尺寸 3190191.7進水口主要設(shè)備設(shè)計 31.1壩后式引水系統(tǒng)類型選擇本工程水頭較高，水庫庫容較大，大壩應(yīng)該作為主要擋水建筑物，而廠房不起擋水作用，發(fā)電用水直接穿過壩體引入廠房。所以本工程的電站建筑物選擇壩后式明廠房。1.2進水口設(shè)計要求及選型進水口的設(shè)計要求：（1）要有足夠的進水能力。在任何工作水位下，進水日都能引進必需的流量，為此，進水口的高程以及在樞紐中的位置需合理安排，進水口應(yīng)該具有平順并有足夠大小的流道。（2）進水口應(yīng)設(shè)置攔污設(shè)施，以保證水質(zhì)符合發(fā)電要求。（3）進水口應(yīng)的位置應(yīng)該合理、進水口水流流速小，以盡可能減小水頭損失。（4）進水口處應(yīng)該設(shè)置閘門，這樣可以在電站廠房或輸水系統(tǒng)發(fā)生事故或需要檢修時截斷水流。對于無壓進水口，有時需要用進水口處的閘門來控制引水流量不能過大。（5）滿足水工建筑物的一般要求。進水口應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性、強度和剛度，設(shè)計構(gòu)造簡單，并且利于維修和運行。（6）對于具有大消落深度水庫的水電站，為滿足在最低發(fā)電水位時的運行要求，進水口的位置一般較低。而在高水位運行時，進水口引進的是水庫深層水體，水溫一般較低，下游河道內(nèi)含氧量和水溫變化較大，對下游水生生物有不利影響。此時還需要滿足庫水位變動分層取水的要求。進水口的選型：選用有壓壩式進水口。1.3進水口位置和高程初擬進水口位置在泥沙淤積高程318m以上、發(fā)電死水位333m以下，高程在壓力管道頂部以上保持至少2~3m的淹沒深度。綜合分析，初擬進水口底部高程320m，進水口尺寸4m×5m（寬×高）。1.4壓力管道直徑設(shè)計用彭德舒公式初步確定壓力鋼管的經(jīng)濟直徑，見公式（1.1）：（1.1）式中：Qmax——為鋼管的最大設(shè)計流量，Qmax=45m3/s；H——為設(shè)計水頭，H=346-320-2.5=23.5m。計算得壓力鋼管的直徑D=4.1m。1.5最小淹沒深度及進水口底部高程的確定有壓進水口最小淹沒深度可按戈登公式估算，見公式（1.2），（1.3）：（1.2）（1.3）式中：S——進水口淹沒深度，m；V——閘孔斷面流速，m2/s；d——閘孔高度，d=4.0m；c——與進水口幾何形狀有關(guān)的系數(shù)，進水口設(shè)計良好和水流對稱，取0.6;A——閘孔面積，A=4×5=20m2。計算得有壓進水口最小淹沒深度S=2.7m。進水口底部高程確定為320m。1.6進水口的型式和尺寸進口段：進口段的頂板收縮曲線為1/4橢圓，底部為水平。橢圓長半軸a取閘門孔口高度的1倍，a=5，短半軸b取閘門孔口高度的1/3，b=1.67，橢圓曲線見公式（1.4）：（1.4）閘門段：閘門段應(yīng)設(shè)置檢修閘門和事故閘門。事故閘門為平板門，閘門的尺寸為4m×5.5m（寬×高）。檢修閘門設(shè)置在事故閘門上游側(cè)，為平面閘門，檢修閘門的尺寸為4m×5.5m（寬×高）。漸變段：漸變段利用圓角將矩形閘門段過渡到圓形管道段，漸變段長度取為管道直徑的1.5~2.0倍，取1.5倍，即1.15m，側(cè)面擴散角通常為6°~8°，取7°。1.7進水口主要設(shè)備設(shè)計有壓式進水口設(shè)置攔污設(shè)備、通氣孔和平壓管等設(shè)備。（1）攔污柵：攔污設(shè)備的主要作用是防止水面上漂浮的垃圾隨水流進入進水口，也能防止進水口堵塞，影響進水能力，主要的攔污設(shè)備是攔污柵。壩式攔污柵布置為垂直的，攔污柵在平面上布置成直線形。攔污柵由若干塊柵片組成，每塊攔污柵的柵片寬度為2m，高度為3m。柵條厚度為12mm，寬度為200mm，相鄰柵條之間的間距b≈D1/30=83.33mm。（2）通氣孔：通氣孔設(shè)在事故閘門之后，用以排氣補氣。通氣孔面積計算見公式（1.5），（1.6）：（1.5）（1.6）式中：[va]——通氣孔的允許風(fēng)速，[va]=50m/s；vw——閘門孔口水流速度，vw=21.46m/s；A——