【正文】 這種情況下進行涌波計算，只能采用圣維南方程數(shù)值解法，才能考慮前池末端實際的發(fā)電流量隨時間的變化。涌波控制措施，可在水電站突然甩負荷時，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。涌波控制措施一般有：在蝸殼上設減壓閥；在廠房內(nèi)設快速自動泄水道或自動水阻抗器等。事故的規(guī)?？赡苄纬扇炕虿糠謾C組突然甩負荷。電站突然甩負荷可能由廠內(nèi)事故或輸電線路事故引起。設計時應根據(jù)工程的實際情況，選擇控制工況做出系統(tǒng)的水力設計和計算。就整個流動系統(tǒng)而論，前池水位是受水輪機導葉的操作來維持或控制的，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)成了動態(tài)平衡系統(tǒng)。引水渠道中的水流為緩流，水面曲線計算的起點要依實際情況而定。計算范圍是從渠道進水口至水電站進水口。水電站引水發(fā)電系統(tǒng)的水流，是由渠道進水口、明渠引水系統(tǒng)、壓力管道和水力機械組成的動態(tài)平衡系統(tǒng)，水力學條件是互相聯(lián)系和制約的。 引水渠道恒定流的水力設計和計算，乃是對由引水渠道和前池所組成的流動系統(tǒng)應做的一項基礎性工作。對于寒冷地區(qū)，冬季為枯水期，如有排冰運行工況，需滿足一定的流速要求，由此有相應的水位即設計頻率枯水期的最小引水發(fā)電流量，渠道正常流動時的前池水位；對于非寒冷地區(qū)，前池最低水位可適當提高（渠道中出現(xiàn)壅水），以利發(fā)電?！? 對引水渠道和前池的三個特征水位加以闡明。以發(fā)電為主的引水渠道，不宜擔負行洪要求。～ 本規(guī)范適用于水電站引水渠道的特點，對設計流量給出了明確的規(guī)定。對非自動調(diào)節(jié)渠道的泄水建筑物，其尺寸、高程等都應經(jīng)水力計算確定，并應因地制宜地對下泄水流布置適當?shù)男顾⑾艽胧?第七章、 8　水　力　設　計 本規(guī)范適用于以發(fā)電為主的引水渠道。當調(diào)節(jié)池的水位變幅很大，且為引水渠道的正常運行所不允許時，可在調(diào)節(jié)池入口的上游渠道末端，或旁通渠道的末端，設置適當落差的跌坎（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。新疆喀什二級水電站屬于此類，是直接向壓力管道供水的。3　獨立的調(diào)節(jié)池。2　與前池結(jié)合或相連通。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，以防止洪水時期調(diào)節(jié)池被泥沙淤積，或寒冷地區(qū)被冰凌阻塞。通常是在渠道某一部位利用天然洼地修建。調(diào)節(jié)池所需的容積和消落深度，應根據(jù)水源條件和電力系統(tǒng)日負荷曲線，結(jié)合實際情況，經(jīng)水能分析計算和技術經(jīng)濟比較確定。沖沙流量的大小、沖沙方式的選擇，應視泥沙來源、顆粒組成、水源情況、電站運行等各種條件，參照已成工程的經(jīng)驗合理選用。渠道引水式水電站的沖沙方式應因地制宜地合理選用。四川省蒲陽河上的水電站采用類似于青銅峽、葛洲壩二江電站那樣的從機組兩邊繞過的排沙孔，控制閘門設在出口，正面排沙效果良好。因此，前池設置排沙設施是不容忽視的。調(diào)查資料表明，多數(shù)水電站在前池內(nèi)設有排沙底孔，尤其泥沙來源較多的西北、西南地區(qū)。設計時對具體工程究竟選用哪種進水口形式，應通過技術經(jīng)濟比較，并參照已成工程經(jīng)驗選定。為了總結(jié)與推廣虹吸式進水口的經(jīng)驗，1983年9月在西寧召開了水電站前池虹吸式進水口學術討論會；1985年水利電力部農(nóng)電司組織了專題調(diào)查組赴全國調(diào)查并提出了總結(jié)報告。寒冷地區(qū)的虹吸進水口上部常設有排冰道，在布置上宜把攔污柵放在虹吸入口處；當前池深度較大，虹吸進口位置較低，或進水口方向朝下游傾斜等情況時，則宜分開布置。據(jù)此，虹吸式進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，否則喉道斷面過高，從而限制了上游水位的變幅。該表所載工程實例表明，甘肅省白鶴橋水電站的單機流量最大，；青海省曲庫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。因此，其作用水頭的變化主要是在上游，這樣受布置和運行條件限制，上游水位變幅不可能太大，；同時，受過流量及喉道斷面高度的制約，負壓值也不能太大，即條文中的“前池最低水位至虹吸喉道斷面頂點間的高差應小于當?shù)睾０胃叱痰娜菰S吸入高度”。浙江省水利水電勘測設計院對南江二級等四個水電站的虹吸式進水口進行了系統(tǒng)的原型觀測，證明上述五個方面的作用是肯定的，且對軸流式機組，還可避免調(diào)速器關機時的抬機現(xiàn)象。4 斷流快速，從而改善了事故停機時（調(diào)速器推動）的飛逸情況，也增加了檢修的安全。2 在嚴寒地區(qū)，可大大改善因冰凍而引起的運行困難，也可緩解多泥沙渠道水電站進水口的進沙問題。但究竟采用一管一機還是一管多機，主要還是個經(jīng)濟比較問題，應視工程條件并參照已成工程的經(jīng)驗，經(jīng)論證確定。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用，但重要的是保證其氣密性，因為虹吸管體在施工工藝上要求較嚴。虹吸式進水口由攔污柵、虹吸管體、虹吸的發(fā)動與斷流裝置等組成。 本條把有閘門控制的進水口和國內(nèi)應用并具有成熟經(jīng)驗的虹吸式進水口，作為水電站進水口的兩種布置形式。為了保證水電站的正常運行和具有良好效益，對污物也應觀測其來源、種類、漂移規(guī)律，進而采取有效的防治措施；寒冷地區(qū)對冰情也應開展觀測。渠道引水式電站的特點是渠道長，前池與廠房間的落差大，常需要在渠道進水口引水渠道沿線和前池設置上述設備，有的設備如水位觀測設備，還宜將觀測信號送至廠房控制室中，以利監(jiān)測。 這里所要求的如爬梯（踏步）、欄桿、照明等設施是不可少的，設計時應因地制宜合理布設，以利于運行管理和維修。四川東西關水電站便在前池入口處加設三條分流導向隔墻，經(jīng)水工試驗證明是有效的。在實際工程中，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。上述經(jīng)驗是值得借鑒的。3 側(cè)面進水、正面排沙。根據(jù)工程經(jīng)驗，歸納出下列四種布置形式：1 正面進水、正面排沙。正面進水布置，水流平順，水頭損失小，并有利于導漂、排污，占表8所列電站一半以上，宜優(yōu)先采用。 根據(jù)所收集的國內(nèi)外78個工程的前池資料來看，其平面布置和形狀很難找到兩個完全一樣的，見表8。當然，有條件的工程把前池容積適當做大，對提高系統(tǒng)的適應能力是有益的，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)合來解決。其中，既有來自前池所發(fā)生的逆行負涌波向上游的傳播，波到之處，水位下降，又有進水口流量增加的順行漲水波向下游的推進，波到之處，水位上漲。湖南省內(nèi)下二級水電站的設計書中寫道“前池按4m工作水深計算，容積為8300m3，基本滿足在從渠首進水閘引水至前池的時段內(nèi)，水電站三臺機全關的情況下，全開一臺機組，前池水位不低于400m”。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)計平均值的范圍之內(nèi)，Ws/QP=695s約合11min，屬常見情況，不具備什么調(diào)節(jié)功能。但作為設計原則，仍應按本條的規(guī)定。這個對比分析表明，前池主要不是也不應該是起調(diào)節(jié)作用的，而是起水流連接和過渡建筑物的作用，其尺寸主要取決于布置需要和改善水流狀態(tài)。華安水電站因受地形條件限制，前池容積雖不大，但其年利用小時達6300h，發(fā)電量達2億kWh；實踐證明，現(xiàn)有的前池容積并未對水電站運行構(gòu)成影響。相反，華安水電站，其相應于zs高度的工作容積為2043m3，僅夠機組引水流量QP=160m3/s的13s之用，即調(diào)節(jié)功能微不足道。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。　c　中等容積前池的代表工程。表7 三個代表性工程前池特性表名　稱水頭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。2 多數(shù)工程的LB/z為5～15。令前池長度為LB，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，相應于z、LB、B的容積為前池的總?cè)莘eW，相應于zs、LB、B的容積為前池的“工作容積”Ws，機組引水流量為QP。調(diào)研中雖普遍將前池容積如何確定作為問題提出，但未發(fā)現(xiàn)哪個工程因前池容積而出問題的。前蘇聯(lián)規(guī)范中寫道“前池的大小，取決于它的結(jié)構(gòu)形式和水力形態(tài)，并且不應增加其尺寸形成某種附加的調(diào)節(jié)容積，在必