【正文】 改善因冰凍而引起的運(yùn)行困難，也可緩解多泥沙渠道水電站進(jìn)水口的進(jìn)沙問(wèn)題。虹吸管體可采用鋼筋混凝土、鋼筋混凝土加鋼板內(nèi)襯，或鋼板焊制，可視工程條件選擇應(yīng)用，但重要的是保證其氣密性，因?yàn)楹缥荏w在施工工藝上要求較嚴(yán)。 本條把有閘門(mén)控制的進(jìn)水口和國(guó)內(nèi)應(yīng)用并具有成熟經(jīng)驗(yàn)的虹吸式進(jìn)水口，作為水電站進(jìn)水口的兩種布置形式。渠道引水式電站的特點(diǎn)是渠道長(zhǎng)，前池與廠房間的落差大，常需要在渠道進(jìn)水口引水渠道沿線和前池設(shè)置上述設(shè)備，有的設(shè)備如水位觀測(cè)設(shè)備，還宜將觀測(cè)信號(hào)送至廠房控制室中，以利監(jiān)測(cè)。四川東西關(guān)水電站便在前池入口處加設(shè)三條分流導(dǎo)向隔墻，經(jīng)水工試驗(yàn)證明是有效的。上述經(jīng)驗(yàn)是值得借鑒的。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，歸納出下列四種布置形式：1 正面進(jìn)水、正面排沙。 根據(jù)所收集的國(guó)內(nèi)外78個(gè)工程的前池資料來(lái)看，其平面布置和形狀很難找到兩個(gè)完全一樣的，見(jiàn)表8。其中，既有來(lái)自前池所發(fā)生的逆行負(fù)涌波向上游的傳播，波到之處，水位下降，又有進(jìn)水口流量增加的順行漲水波向下游的推進(jìn)，波到之處，水位上漲。另一方面，表中所列蘇帕河水電站前池，zs/z=，LB/z=，均位于統(tǒng)計(jì)平均值的范圍之內(nèi)，Ws/QP=695s約合11min，屬常見(jiàn)情況，不具備什么調(diào)節(jié)功能。這個(gè)對(duì)比分析表明，前池主要不是也不應(yīng)該是起調(diào)節(jié)作用的，而是起水流連接和過(guò)渡建筑物的作用，其尺寸主要取決于布置需要和改善水流狀態(tài)。相反，華安水電站，其相應(yīng)于zs高度的工作容積為2043m3，僅夠機(jī)組引水流量QP=160m3/s的13s之用，即調(diào)節(jié)功能微不足道?！　中等容積前池的代表工程。2 多數(shù)工程的LB/z為5～15。調(diào)研中雖普遍將前池容積如何確定作為問(wèn)題提出，但未發(fā)現(xiàn)哪個(gè)工程因前池容積而出問(wèn)題的。 本條給出了確定前池的池身長(zhǎng)度、寬度和深度的原則。據(jù)調(diào)查，由于對(duì)地質(zhì)資料重視不夠，個(gè)別工程將前池布置在古滑坡體上，或是布置在順坡裂隙發(fā)育地段，結(jié)果產(chǎn)生山體滑坡，使前池遭到破壞。 在渠道引水式水電站中，前池起“承前啟后”的連接作用，其位置在山頂并面臨集中落差的壓力鋼管斜坡之上，因此應(yīng)把前池布置在穩(wěn)定的地基上，而不允許布置在填筑的地基上，且其承載能力、抗滑穩(wěn)定、地基變形、滲流控制及耐久性方面必須滿足工程要求，否則要做專門(mén)的處理設(shè)計(jì)。少數(shù)工程的前池，由于連接段擴(kuò)展角過(guò)大或不對(duì)稱，或受彎道水流影響，使前池內(nèi)水流出現(xiàn)明顯的立軸漩渦或水面橫比降，甚至導(dǎo)致兩邊的機(jī)組出力不均勻；由于布置不善，給清污和排沙帶來(lái)困難也較多見(jiàn)；有的工程排冰道尺寸偏小或位置不當(dāng)，不得不采取靠突然甩負(fù)荷產(chǎn)生的正涌波來(lái)把冰從側(cè)堰排出去。前池由引水渠道與池身間的連接（擴(kuò)展）段、池身和水電站進(jìn)水口組成。由于每個(gè)工程的地質(zhì)條件不同，因此開(kāi)挖的穩(wěn)定坡度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、邊坡高度和施工條件等，進(jìn)行工程類比和穩(wěn)定分析來(lái)確定。對(duì)小型水電站，可按GB 50071的規(guī)定執(zhí)行。用日本和美國(guó)墾務(wù)局兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)底寬b等于水深h的標(biāo)準(zhǔn)梯形斷面襯砌渠道加以比較，見(jiàn)表6。3 考慮到渠道上建筑物及風(fēng)的影響等引起的水面波動(dòng)，一般為10cm～30cm，作為超高取其半波高5cm～15cm。涌波高度x 可由計(jì)算確定，問(wèn)題在于安全超高d 的確定。GB 50071按照上述的原則，給出了渠頂超高的范圍，見(jiàn)表3。作為以發(fā)電為主的引水渠道，要求盡量減少滲漏損失，保證渠道行水的安全可靠，故本條指出應(yīng)選用耐久、防滲性能好的材料進(jìn)行襯砌，且應(yīng)貫徹因地制宜，就地取材的原則。據(jù)此，本規(guī)范給出了設(shè)計(jì)流速的選擇范圍?！? 這里給出了確定引水渠道流速的一些原則和規(guī)定。當(dāng)渠線較長(zhǎng)且受地形、地質(zhì)條件影響，需分段變坡時(shí)，坡度宜沿程增大，對(duì)多泥沙和輸冰運(yùn)行渠道這一點(diǎn)尤為重要，原因是可避免局部落淤或壅冰。第五章、 6　引水渠道縱坡及橫斷面設(shè)計(jì) 在渠線選定后應(yīng)進(jìn)行引水渠道的縱坡及橫斷面設(shè)計(jì)，以確定渠底縱坡和橫斷面尺寸。在安裝排沙渦管的同時(shí)，又在前池修建了一道曲線隔沙墻，將水電站進(jìn)水口與排沙閘隔開(kāi)，達(dá)到撇清引水、間歇排沙的目的。渦管排沙一般適用于渠底坡較陡的山區(qū)引水渠道。渦管排水流量Qs可用下式估算，即 （1）式中： A ——渦管斷面面積，； h ——上游渠道水深，m；Dy ——管中心至開(kāi)口邊緣的距離，m； m ——流量系數(shù)，在a =30176?！?0176。、小于60176。調(diào)查資料表明，排沙底孔難以有效地排除前池中的泥沙，有的電站常需降低水位增大流速?zèng)_沙，有的甚至被迫停機(jī)沖沙或清淤。 泥沙對(duì)引水渠道、前池的淤積和水輪機(jī)的磨損問(wèn)題，在我國(guó)較為普遍存在，特別是西北、西南地區(qū)。根據(jù)泄量大小、渠道規(guī)模、地形地質(zhì)條件、堰后泄水消能布置，以及有時(shí)要兼顧排污、排冰等方面做綜合研究，通過(guò)方案比較，達(dá)到合理、經(jīng)濟(jì)的要求。側(cè)堰溢流為非均勻變量流，過(guò)堰的單寬流量是不相等的。這樣，水電站在設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行時(shí)側(cè)堰不過(guò)水，當(dāng)水電站甩負(fù)荷或進(jìn)水口來(lái)流量超過(guò)機(jī)組引水流量時(shí)，側(cè)堰溢水。渠道引水式電站多建于山區(qū)，易于布置單側(cè)溢流側(cè)堰。也有少數(shù)工程在側(cè)堰上設(shè)置舌瓣閘門(mén)或翻板閘門(mén)，堰頂高程可適當(dāng)降低，用以提高調(diào)節(jié)性能，如新疆的西大橋水電站、喀什二級(jí)水電站的側(cè)堰上都設(shè)有舌瓣門(mén)。靠近進(jìn)水口外側(cè)的一定長(zhǎng)度的渠段渠堤外坡的防洪問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況經(jīng)計(jì)算分析，確定適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)范圍和措施。對(duì)于傍山開(kāi)挖的引水渠道及渠道上建筑物的防洪安全，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予足夠的重視。設(shè)置閘門(mén)還具有一定的防沙、防污、防冰以及導(dǎo)漂等作用。這種布置在沿渠線有調(diào)節(jié)池的引水渠道布置中就能見(jiàn)到。表2列出了國(guó)內(nèi)部分自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道的工程特性。在進(jìn)行水電站規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，尤其在平原、丘陵地區(qū)，應(yīng)對(duì)采用自動(dòng)或非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道進(jìn)行方案比較，擇優(yōu)選用。側(cè)堰是開(kāi)敞式泄水建筑物，對(duì)于給定的流量，泄水時(shí)的堰上水位，就相當(dāng)于該流量下機(jī)組突然甩負(fù)荷時(shí)的涌波水位?！∫佬问降倪x擇～　水電站引水渠道按其控制方式可分為自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道和非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道。第四章、 5　引水渠道布置　引水渠道線路的選擇～ 線路選擇是引水渠道設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，線路選擇得合理，可給施工帶來(lái)方便，減少維護(hù)管理費(fèi)用，提高水電站運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。水能規(guī)劃資料應(yīng)包括工程的基本參數(shù)，以及水電站將投入的電網(wǎng)情況和對(duì)水電站運(yùn)行的要求（如是否要求水電站承擔(dān)事故備用），水電站的機(jī)組特性等。污物問(wèn)題在渠道引水式水電站設(shè)計(jì)上應(yīng)給予足夠的重視，攔污設(shè)施不僅在渠道進(jìn)水口和前池是必須設(shè)置的，對(duì)渠線較長(zhǎng)且沿途仍有可觀數(shù)量的污物來(lái)源時(shí)，還應(yīng)考慮在適當(dāng)部位增設(shè)攔污柵，并采用適宜的清污機(jī)械，以保證水電站正常運(yùn)行和減少電能損失。 渠道引水式水電站，較壩后式、有壓引水式水電站更易受到洪水、污物、滲漏以及泥沙、冰的損害。究其原因，這類電站多建于山區(qū)，受地形條件限制難以修建大型引水渠道；在平原、丘陵地區(qū)，則因人口稠密，如占地過(guò)多，對(duì)環(huán)境及社會(huì)影響較大，也限制了大型引水渠道的修建。由表1可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)已建的渠道引水式電站尚無(wú)一座Ⅱ等或Ⅰ等工程。開(kāi)展了專題研究，將成熟的工程經(jīng)驗(yàn)和科技成果引入規(guī)范，并吸取了國(guó)外在這一領(lǐng)域的有益經(jīng)驗(yàn)，用以指導(dǎo)水電站引水渠道和前池的設(shè)計(jì)。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，某水電站引水渠線上有一處排洪渡槽設(shè)計(jì)流量偏低，1994年被洪水沖毀，引水渠道隨之也被沖決，造成水電站運(yùn)行中斷。 本條指出了設(shè)計(jì)引水渠道和前池應(yīng)具備的基本資料，這是設(shè)計(jì)工作的依據(jù)。因此，渠道和前池建筑物設(shè)計(jì)僅需要有水文分析、電力系統(tǒng)、機(jī)電、施工運(yùn)行、環(huán)保及綜合利用等方面的設(shè)計(jì)成果資料，而不是全部原始資料。實(shí)踐表明，水電站引水渠道采用明渠和明流隧洞（或暗渠）相結(jié)合的方式是一種常見(jiàn)的布置形式，并且，渠線優(yōu)化工作應(yīng)貫穿于整個(gè)工程的設(shè)計(jì)及建設(shè)中去。泄水建筑物宜采用側(cè)堰，也可采用虹吸式泄水道或其他形式。本節(jié)指明有利于選擇自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道的條件。我國(guó)規(guī)模最大的裝機(jī)容量為180MW的渠道引水式水電站——四川東西關(guān)水電站，渠道位于深50m左右的挖方地段，雖然取水河道（嘉陵江）的水位變幅大，但渠道較短，河道上的樞紐工程具有良好的調(diào)節(jié)控制能力，采用了自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道。為實(shí)現(xiàn)這一目的，要在渠道中設(shè)置泄水建筑物，其堰頂要高于引水渠道通過(guò)最大流量時(shí)的水位，這種情況下引水渠道分成兩段，上段可按非自動(dòng)調(diào)節(jié)方式設(shè)計(jì)，而泄水建筑物下游的那一段具有自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道的性質(zhì)。調(diào)查表明，作為水電站引水渠道，為保證水電站的安全運(yùn)行，絕大多數(shù)在進(jìn)水口設(shè)有閘門(mén)，用以控制調(diào)節(jié)水流或?yàn)榍罊z修提供條件，自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道和非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道均如此?！∫兰扒到ㄖ锏姆篮榍酪剿?