引水建筑物的构成

知识点：引水建筑物

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1:进水口

进水口是水电站水流的进口,按水流条件可分为无压进水口和有压进水口.在需要利用库容调节发电流量,水库消落深度较大时,或者需要将水流直接引入水轮机输入压力管道时,须用有压进水口.因此本工程可选用有压进水口.

有压进水口有坝式、岸式、塔式几种,其中坝式进水口适用于坝后式厂房.坝式进水口位于混凝土坝或河床式电站厂房的上游坝体内,成为统一整体,通常每台机组有单独的进水口.

进水口的进口高程应按水电站运行中可能出现的最低水位决定,应在引水道顶部以上有一定的淹没深度,以保证不进入空气和不产生漏斗状吸气漩涡.同时进水口闸门底坎高程还应在淤沙高程以上.

钢管的直径应根据技术经济比较确定..

进口段顶板曲线目前广泛采用1/4椭圆曲线,进水口顶板常做成斜坡,以便于施工.两侧边墙的轮廓可用椭圆或圆弧等曲线.

根据国内外实践经验,喇叭口顶板的椭圆曲线方程式为:.

式中: a = 1～1.5D,通常采用1.1D=4.2米.

b = D/3～D/2,取b= D/3=1.4米.

D — 压力钢管的直径.

所以喇叭口顶板的椭圆曲线为:.

进口流速一般不宜过大,进口面积建议不小于下列公式计算值.

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式中:A?— 引水道断面面积(接渐变段末端).

θ— 引水道中心线与水平面之间的夹角.

C — 收缩系数,一般取C=0.6～0.7,可取C=0.65.

进口短的长度无一定标准,在满足工程结构布置需要及进水可能允许的尺寸与水流顺畅条件下原则上要求布置紧凑.

2:闸门段

闸门是引水道和进水段的连接段,其体形主要根据所采用的闸门、门槽以及结构的受力条件而决定.闸门孔口常采用矩形,其宽度一般等于或稍小于压力管道直径D,高度一般等于或稍大于压力管道直径D.可采用4.2×3.8米²(高×宽)的闸门,工作闸门和检修闸门之间间隔2米.闸门段的长度常取决于闸门及启闭设备的需要,并考虑引水道检修通道要求.

3:渐变段

渐变段是由闸门段(通常为矩形断面)到压力引水管道(通常为圆形)的过渡段,其断面面积和水流应逐渐变化,是水流不产生涡流并尽量减小水头损失.由矩形变到圆形通道采用在四角加圆角过渡.如图7.1所示.

圆弧的中心位置和圆角半径 r 均按直线规律变化.坝式进水口的渐变段长度一般取压力管道直径的1.0～1.5倍,可取为5米.渐变段轴线通常为直线.

4:拦污栅

为了 拦阻漂浮物,进水口前一般要设置拦污栅.拦污栅可以布置成垂直的或倾斜的,进水口可以是多边形的或平面的.本工程可采用倾斜布置和平面拦污栅.拦污栅结构简图

5:通气孔

在引水道进行充水或放空过程中,闸门后需要排气和补气,特别是当动水下使用闸门时,问题更为严重,会引起压力管内局部真空,形成负压,为此需要紧接闸门后设置通气孔.

通气孔面积可按下列经验公式计算.

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式中: a — 通气孔的断面面积(米²).

Q_a — 通气孔的充分通气量(米³/秒).

V_a — 通气孔的允许风速(米/秒),一般采用40米/秒.

V_W — 闸门孔口的水流流速(米/秒).

A — 闸门后管道的面积.

其中V_WA=Q_米ax=35.4/3,计算得0.105米²,可取通气孔直径为0.4米.

6:平压管

为减少检修闸门的启门力,需要设置平压管,根据闸门段结构特点,设置在工作闸门上,以便于检修

7:压力钢管布置

从水库将水流在有压状态下输送给水轮机的管道,采用坝内埋管的形式,倾斜式布置,由于引水道较短,机组台数量只有2台,可以采用单管供水,即一管一机.压力钢管上弯道的转弯半径取倍管径,2×3.4＝6.8,可取为7米.

根据进水口和水轮机之间的高差和水平距离,钢管可布置成倾斜的、垂直的和水平的.当进水口和水轮机之间的高差较大而水平距离较小的情况下,采用垂直布置,当情况恰好相反时可采用水平布置.本工程中进水口和水轮机之间的高差和水平距离均较大,可采用倾斜式布置.

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