【正文】 （即b）與邊坡系數(shù)m的關(guān)系。對(duì)小型圖2　b～m關(guān)系曲線水電站引水渠道的設(shè)計(jì)流速，根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)給出了選用值的范圍。 據(jù)調(diào)查，我國(guó)已建水電站引水渠道絕大部分都用混凝土、漿砌石等材料進(jìn)行了襯砌。水電站引水渠道中的涌波，雖不是經(jīng)常出現(xiàn)的，但卻是不可忽略的。根據(jù)40個(gè)工程的統(tǒng)計(jì)分析，超高值Fb≤，％；＜Fb≤，占40％；Fb＞，％。日本1986年的關(guān)于渠道的設(shè)計(jì)規(guī)范認(rèn)為，決定超高所考慮的因素有：1 渠道表面糙率系數(shù)的變化，由于多種原因，由此作為超高應(yīng)留的余地為水深的5％～7％。因此，對(duì)于襯砌或不襯砌渠道的超高計(jì)算公式為 d =+ hu+（～） （3）式中： h ——設(shè)計(jì)流量時(shí)的水深，m；hu——相應(yīng)于h的流速水頭，m，hu。此外，日本是多臺(tái)風(fēng)的國(guó)家，式（3）中考慮臺(tái)風(fēng)影響因素的取值是可以吸取的。邊坡開(kāi)挖設(shè)計(jì)，包括如何根據(jù)地質(zhì)條件，確定適宜的開(kāi)挖坡形和坡度等，以保證邊坡的穩(wěn)定性。第六章、 7　前池及調(diào)節(jié)池布置設(shè)計(jì)　前池的布置設(shè)計(jì)～ 前池位于引水渠道的末端，其后接壓力管道。前池中的泄水、排沙、排冰、放空等建筑物，宜根據(jù)實(shí)際需要和條件合理布設(shè)，使工程布置緊湊，便于運(yùn)行管理。前池也是建筑物比較集中的地方，結(jié)構(gòu)的工作和受力條件復(fù)雜。因此，前池地基的穩(wěn)定性還應(yīng)結(jié)合巖層的產(chǎn)狀及水文地質(zhì)條件考慮，以保證工程安全和減小工程量。試充水至7m水深時(shí)，便出現(xiàn)嚴(yán)重漏水，使得長(zhǎng)約80m，高差達(dá)80m的前池段徹底垮塌，其破壞段長(zhǎng)度約130m，寬70m，體積約3萬(wàn)m3，被拉動(dòng)山體約5萬(wàn)m3，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百萬(wàn)元，且影響發(fā)電時(shí)間兩年。前蘇聯(lián)規(guī)范中寫(xiě)道“前池的大小，取決于它的結(jié)構(gòu)形式和水力形態(tài)，并且不應(yīng)增加其尺寸形成某種附加的調(diào)節(jié)容積，在必要的情況下，可以在個(gè)別的日調(diào)節(jié)池或天然引水道水位變化以內(nèi)布置調(diào)節(jié)容積”。令前池長(zhǎng)度為L(zhǎng)B，寬度為B，正常水位至最低水位間的深度為zs，正常水位與前池底板間的深度為z，相應(yīng)于z、LB、B的容積為前池的總?cè)莘eW，相應(yīng)于zs、LB、B的容積為前池的“工作容積”Ws，機(jī)組引水流量為QP。表7 三個(gè)代表性工程前池特性表名　稱(chēng)水頭mQPm3/sLBmBmzsmzmWsm3LB/zzs/zWs/QPs九沖河a9203160914876華 安b471602413204313蘇帕河c161011119695　a　大容積前池的代表工程。九沖河水電站屬高水頭小流量水電站，華安水電站為中低水頭大流量水電站。華安水電站因受地形條件限制，前池容積雖不大，但其年利用小時(shí)達(dá)6300h，發(fā)電量達(dá)2億kWh；實(shí)踐證明，現(xiàn)有的前池容積并未對(duì)水電站運(yùn)行構(gòu)成影響。但作為設(shè)計(jì)原則，仍應(yīng)按本條的規(guī)定。湖南省內(nèi)下二級(jí)水電站的設(shè)計(jì)書(shū)中寫(xiě)道“前池按4m工作水深計(jì)算，容積為8300m3，基本滿足在從渠首進(jìn)水閘引水至前池的時(shí)段內(nèi)，水電站三臺(tái)機(jī)全關(guān)的情況下，全開(kāi)一臺(tái)機(jī)組，前池水位不低于400m”。當(dāng)然，有條件的工程把前池容積適當(dāng)做大，對(duì)提高系統(tǒng)的適應(yīng)能力是有益的，但如欲具有一定的調(diào)節(jié)能力只能是將前池與調(diào)節(jié)池相結(jié)合來(lái)解決。正面進(jìn)水布置，水流平順，水頭損失小，并有利于導(dǎo)漂、排污，占表8所列電站一半以上，宜優(yōu)先采用。3 側(cè)面進(jìn)水、正面排沙。在實(shí)際工程中，往往遇到受地形、地質(zhì)條件限制，為避免高邊坡開(kāi)挖以減少工程量，節(jié)約投資，只能將前池布置在緊靠彎道后甚至在彎道上。 這里所要求的如爬梯（踏步）、欄桿、照明等設(shè)施是不可少的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)因地制宜合理布設(shè)，以利于運(yùn)行管理和維修。為了保證水電站的正常運(yùn)行和具有良好效益，對(duì)污物也應(yīng)觀測(cè)其來(lái)源、種類(lèi)、漂移規(guī)律，進(jìn)而采取有效的防治措施；寒冷地區(qū)對(duì)冰情也應(yīng)開(kāi)展觀測(cè)。虹吸式進(jìn)水口由攔污柵、虹吸管體、虹吸的發(fā)動(dòng)與斷流裝置等組成。但究竟采用一管一機(jī)還是一管多機(jī)，主要還是個(gè)經(jīng)濟(jì)比較問(wèn)題，應(yīng)視工程條件并參照已成工程的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)論證確定。4 斷流快速，從而改善了事故停機(jī)時(shí)（調(diào)速器推動(dòng)）的飛逸情況，也增加了檢修的安全。因此，其作用水頭的變化主要是在上游，這樣受布置和運(yùn)行條件限制，上游水位變幅不可能太大，；同時(shí)，受過(guò)流量及喉道斷面高度的制約，負(fù)壓值也不能太大，即條文中的“前池最低水位至虹吸喉道斷面頂點(diǎn)間的高差應(yīng)小于當(dāng)?shù)睾０胃叱痰娜菰S吸入高度”。據(jù)此，虹吸式進(jìn)水口的適用范圍大體是：① 渠道引水式水電站或特定條件下的徑流式水電站；② 引用流量不能太大，否則喉道斷面過(guò)高，從而限制了上游水位的變幅。為了總結(jié)與推廣虹吸式進(jìn)水口的經(jīng)驗(yàn)，1983年9月在西寧召開(kāi)了水電站前池虹吸式進(jìn)水口學(xué)術(shù)討論會(huì)；1985年水利電力部農(nóng)電司組織了專(zhuān)題調(diào)查組赴全國(guó)調(diào)查并提出了總結(jié)報(bào)告。調(diào)查資料表明，多數(shù)水電站在前池內(nèi)設(shè)有排沙底孔，尤其泥沙來(lái)源較多的西北、西南地區(qū)。四川省蒲陽(yáng)河上的水電站采用類(lèi)似于青銅峽、葛洲壩二江電站那樣的從機(jī)組兩邊繞過(guò)的排沙孔，控制閘門(mén)設(shè)在出口，正面排沙效果良好。沖沙流量的大小、沖沙方式的選擇，應(yīng)視泥沙來(lái)源、顆粒組成、水源情況、電站運(yùn)行等各種條件，參照已成工程的經(jīng)驗(yàn)合理選用。通常是在渠道某一部位利用天然洼地修建。2　與前池結(jié)合或相連通。新疆喀什二級(jí)水電站屬于此類(lèi)，是直接向壓力管道供水的。第七章、 8　水　力　設(shè)　計(jì) 本規(guī)范適用于以發(fā)電為主的引水渠道?！? 本規(guī)范適用于水電站引水渠道的特點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)流量給出了明確的規(guī)定?！? 對(duì)引水渠道和前池的三個(gè)特征水位加以闡明。 引水渠道恒定流的水力設(shè)計(jì)和計(jì)算，乃是對(duì)由引水渠道和前池所組成的流動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)做的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。計(jì)算范圍是從渠道進(jìn)水口至水電站進(jìn)水口。就整個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)而論，前池水位是受水輪機(jī)導(dǎo)葉的操作來(lái)維持或控制的，這就是壓力系統(tǒng)與明渠緩流系統(tǒng)之間的聯(lián)系與制約，從而構(gòu)成了動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)。電站突然甩負(fù)荷可能由廠內(nèi)事故或輸電線路事故引起。涌波控制措施一般有：在蝸殼上設(shè)減壓閥；在廠房?jī)?nèi)設(shè)快速自動(dòng)泄水道或自動(dòng)水阻抗器等。這種情況下進(jìn)行涌波計(jì)算，只能采用圣維南方程數(shù)值解法，才能考慮前池末端實(shí)際的發(fā)電流量隨時(shí)間的變化。涌波控制措施，可在水電站突然甩負(fù)荷時(shí)，使通向水電站的流量變化速度放慢，從而減小渠道中的正涌波。事故的規(guī)模可能形成全部或部分機(jī)組突然甩負(fù)荷。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，選擇控制工況做出系統(tǒng)的水力設(shè)計(jì)和計(jì)算。引水渠道中的水流為緩流，水面曲線計(jì)算的起點(diǎn)要依實(shí)際情況而定。水電站引水發(fā)電系統(tǒng)的水流，是由渠道進(jìn)水口、明渠引水系統(tǒng)、壓力管道和水力機(jī)械組成的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)，水力學(xué)條件是互相聯(lián)系和制約的。對(duì)于寒冷地區(qū)，冬季為枯水期，如有排冰運(yùn)行工況，需滿足一定的流速要求，由此有相應(yīng)的水位即設(shè)計(jì)頻率枯水期的最小引水發(fā)電流量，渠道正常流動(dòng)時(shí)的前池水位；對(duì)于非寒冷地區(qū)，前池最低水位可適當(dāng)提高（渠道中出現(xiàn)壅水），以利發(fā)電。以發(fā)電為主的引水渠道，不宜擔(dān)負(fù)行洪要求。對(duì)非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道的泄水建筑物，其尺寸、高程等都應(yīng)經(jīng)水力計(jì)算確定，并應(yīng)因地制宜地對(duì)下泄水流布置適當(dāng)?shù)男顾?、消能措施。?dāng)調(diào)節(jié)池的水位變幅很大，且為引水渠道的正常運(yùn)行所不允許時(shí)，可在調(diào)節(jié)池入口的上游渠道末端，或旁通渠道的末端，設(shè)置適當(dāng)落差的跌坎（如跌水、帶有陡坡或懸臂跌坎的溢流堰），用以阻止這種水位變化向上游傳播。3　獨(dú)立的調(diào)節(jié)池。在多泥沙或寒冷地區(qū)，可沿調(diào)節(jié)池邊緣修建旁通渠道，以防止洪水時(shí)期調(diào)節(jié)池被泥沙淤積，或寒冷地區(qū)被冰凌阻塞。調(diào)節(jié)池所需的容積和消落深度，應(yīng)根據(jù)水源條件和電力系統(tǒng)日負(fù)荷曲線，結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)水能分析計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。渠道引水式水電站的沖沙方式應(yīng)因地制宜地合理選用。因此，前池設(shè)置排沙設(shè)施是不容忽視的。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)具體工程究竟選用哪種進(jìn)水口形式，應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并參照已成工程經(jīng)驗(yàn)選定。寒冷地區(qū)的虹吸進(jìn)水口上部常設(shè)有排冰道，在布置上宜把攔污柵放在虹吸入口處；當(dāng)前池深度較大，虹吸進(jìn)口位置較低，或進(jìn)水口方向朝下游傾斜等情況時(shí)，則宜分開(kāi)布置。該表所載工程實(shí)例表明，甘肅省白鶴橋水電站的單機(jī)流量最大，；青海省曲庫(kù)乎水電站位于海拔高程4078m，水頭為65m；四川省新林電站的水頭為127m。浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院對(duì)南江二級(jí)等四個(gè)水電站的虹吸式進(jìn)水口進(jìn)行了系統(tǒng)的原型觀測(cè)，證明上述五個(gè)方面的作用是肯定的，且對(duì)軸流式機(jī)組，還可避免調(diào)速器關(guān)機(jī)時(shí)的抬機(jī)現(xiàn)象。2 在嚴(yán)寒地區(qū)，可大大