《水电站渠道及隧洞》PPT课件.ppt

1、水电站,武汉大学水利水电学院水电站教研室,第七章水电站渠道及隧洞,第一节 渠道一、渠道的功用、要求及类型,功用：按要求向压力管道引水或将尾水引至下游河道；对引水、混合式开发电站，引水道有集中落差，形成水头的作用。,要求：（与进水口完全一样） 有足够的输水能力：决定于断面面积及纵坡。 水质符合要求：防淤，防沙等。 水头损失小：线路短而直，糙率小，转弯半径(R3d,）,流速小(经济流速)。 一般建筑物要求：安全、经济合理。,一、渠道的功用、要求及类型,自动调节渠道：渠末不设溢流堰，当水电站引用流量为0时，渠中水位是水平的，因而渠顶基本上是水平的，渠道断面向下游逐渐加大。,非自动调节渠道：渠末一般设

2、有溢流堰，溢流堰主要是限制渠末水位以及保证下游用水要求。渠道顶面与渠底大致平行。,类型：,自动调节渠道,非自动调节渠道,二、渠道水力计算任务,恒定流计算：,b)非均匀流： 当引用流量 时，渠道中为非均匀流。 即已知断面尺寸b ,h 、n、i，根据 求一定渠末水深 时的壅水水面线。,a)均匀流： 根据最大引用流量设计渠道断面尺寸、底坡等。 时,渠道中为均匀流。即已知 、糙率n ,确定底坡i，断面尺寸b ,h等。,：为设计流量； ：为引用流量。,a)水电站突然丢失负荷时，渠道中出现涌波，但渠末一般均设溢流堰，所以可以不考虑。 b)突然增加负荷时，渠道中出现消落波，计算渠末的最低高程，以决定压力管道

3、进口高程, （防止压力管道中进气）。消落波计算特别是有溢流堰时，比较复杂，可参考有关手册或专著。,非恒定流计算：,三、渠道的断面尺寸,渠道断面尺寸确定需由动能经济计算确定。 即“系统计算支出最小法”。,系统要求水电站所发电能为E，他可以全部由水电站发出，也可以由水电站和相应的替代电站共同发出，但希望是一个最经济的方案。渠道经济流速约为1.5-2.0m/s。,第二节 压力前池及日调节池,1、构成：,池身：渠道末端加宽、加深的过渡段以满足进水口布置需要。 压力管道进水口：其构成与有压进水口同，常采用挡水墙式。 泄水建筑物：溢流堰等，在严寒地区可用来排冰。 冲沙廊道：,（无压引水道与压力管道之间的连

4、接建筑物）,分配水量：正常运行时把流量平顺的分配给各压力管道。 平稳水压：荷载突然变化时或事故时，能起反射水击波的作用，（与调压室同）。 防污、防沙、防冰：保护压力管道，水轮机不受其害。 电站停机时，保证下游用水。,2、作用,压力前池： 平稳水流， 分配水量。,日调节池： 调节水电站一天 的发电用水。,侧堰： 宣泄多余 的水量,安全：地质条件好、地基稳定、一定要置于挖方中。（由于紧靠陡坡，渗径短，易于失稳、沉陷、滑坡） 经济：尽量靠近厂房（缩短压力管道），开挖工程量少。 水流平顺：以减小水头损失。 便于施工、运行、检修。,3、布置要求,第三节 隧洞,发电隧洞包括引水隧洞和尾水隧洞。 隧洞与渠道

5、相比具有以下优点： （1）可以采用较短的路线，避开沿线不利的地形、地质条件； （2）有压隧洞能适应水库水位大幅度变化以及电站引用流量的变化； （3）不受冰冻影响，沿程无水质污染； （4）运行安全可靠。 缺点： 对地质条件、施工技术及机械化的要求较高，单价较贵，工期较长。,一、隧洞路线选择,（线路选择不当给工程带来危害与损失是不易弥补的）。 在进水口与厂房位置确定后，尽量将隧洞布置成直线，但受下列因素影响：,地质：围岩岩体强度、完整性、地下水、岩层走向等。,地形：埋深不宜过大（施工不便，增加工程量）、过小（于围岩稳定不利）。,施工条件：为了增加施工面，加快施工进度，特别是在长隧洞中，每隔一段距离

6、需开凿一条施工支洞。有压隧洞要设0.3%-0.5%的纵坡,以利施工排水和放空隧洞。 水力条件：洞线尽可能短、直；必须转弯时弯曲半径一般不少于3（5）倍洞径或洞宽，转角不宜大于60，以使水流平顺，减小水头损失。,二、隧洞水力计算,1、恒定流计算： 研究隧洞断面、引用流量及水头损失之间的关系，以便选定隧洞尺寸。根据经验，有压隧洞中的经济流速一般在2.5-4m/s左右。 2、非恒定流： 确定隧洞沿线最大、最小内水压力，分别用以设计隧洞衬砌及决定隧洞高程。隧洞各点高程都应在最小压力线以下2m，以保证不出现负压。,隧洞中最大及最小内水压力坡降线,三、隧洞的断面尺寸,常见隧洞断面形式有：圆形、方圆形（城门洞形）、马蹄形及高拱形。 有压隧洞常采用圆形断面。 对于无压隧洞常采用方圆形断面，洞顶和两侧围岩