DL T 5369 2007 电力建设工程量清单计价规范 火力发电厂工程 18

5.3进水口位置选择

5,3.1  进水口前引渠较长时，由于电站机组突增（减）负荷会发生引渠水流的不稳定性。

3m～4m。故规定不应把进水口置于支流和山沟的汇口附近．

5.3.3污物之所以汇集在进水口前缘，是由于进水口前面的回流作用，而回流的形成往往是进水口上游侧山梁顶托水流所致。因此，进水，口的布置应避开回流区，而且也不应正对流冰的直接撞击。

5.3.4所谓“稳定河段”，是指该河床断面基本不变、主槽位置比较固定的河段。

    在工程设计中有所谓“稳定河宽”的概念，用来判断河段是否稳定口常用阿尔图宁稳定河宽计算公式，但计算的稳定河宽偏人，因此仅供参考，设计时，需结合河段实际情况确定。

    阿尔图宁稳定河宽计算公式如下

   (1)

式中：

    Q——“造床流量”，一般取1.5年～5年一遇的洪峰流量，m³/s；

    J——河床纵比降：

A——系数，直河段采用0.9～1.3，弯曲河段采用0.6～0.9。

5.3.5，把进水口选在弯曲河段上是为了充分利用弯道的环流作用，弯道顶点下游处环流强度最大。利用环流作用是一项重要的防沙措施，早在2000多年前都江堰工程就已得到应用，此后又被众多的工程实际所采用。对于形态规则的弯道（见留1），杜立涅夫曾通过试验得出最有利的引水口位置。其计算公式如下

     (2)

    式中：

L——引水口至弯道起点间的距离，m；，

  R——弯道河槽中心线的弯曲半径，m；

  K——系数，一般取0.6～1.O：

  B——弯道河槽宽度，m。

图l  弯道引水口位置图

    与此类似的还有其他经验公式，世实际河流弯曲形态常为非规则的同心圆，所以这些公式都还难以合理的应用。此外在选择枢纽位置时还要考虑具体的地形、地质等条件。例如，某水电站的引水枢纽，其进水口都接近弯道的末端，因为该处有较为适宜的进水口位置，其后还有布置沉沙池的地形条件，所以枢纽位置的选择较为合适。某水电站一、二级等工程也有类似情况.

    但在另一方面，弯道横向环流强度过大也会对工程产生不利的影响。例如，凹岸下游冲刷剧烈；泄洪闸前水位横比降大；闸孔泄流能力很不均匀，位于凸岸的闸孔泄流量小且闸前闸后易形成淤积等。这些在设计中都应给予重视。

5.3.6  实际丁程中南于地质条件欠佳而引发的问题是有深刻教训的。例如，某水电站进水口，地处倾倒体覆盖、断裂发育的地段，为清除卜部倾倒体，开挖边坡高达77m。由于是边勘探边设计和边施工，开挖中才发现顺坡裂隙越挖越多。旌工过程中，发生过洞脸岩体塌落，堵塞隧洞进口；出现过山坡岩体错动，拉断己浇混凝土护板。显然山坡处于不稳定状态，需要采取措施进行处理。当时，工程进度紧迫，小稳定岩体随开挖逐渐增多，故决定不再挖除不稳定岩体而采用重力式混凝土挡墙处理。经计算，挡墙混凝土方餐过大，为整个进水塔工程量的63.4％，且重力挡墙还要靠进水塔支撑，使塔身结构受力条件复杂。这样，又放弃了重力式挡墙方案，按施工进度改为混凝土锚洞、深齿槽、钻孔钢筋桩和预应力锚束等综合加固措施：其中，预应力锚束因各种原因未如期施工，赦在电站其他建筑物建成后只能“带病肘投入

运行。此实例说明，岸塔式进水口的地质条件一定妥搞清楚，边坡稳定一定要有保证。

5.4进水口设置高程

5.411  所谓上游最低运行水位，一般是指死水位或者极限死水位。

 5.4.2在满足最小淹没深度或者采取有效的防涡工程措施，同时保持进水口较低流速的条件下，应尽可能抬高进水口的底板高程，以利于防沙，阃时可节省士建和金属结构工程量。

    在附录B中，对进水口最小淹没深度提出了两个估算公式，一是从防止进水口发生贯通式漏斗漩涡考虑，二是从防止进水口产生负压考虑，可视工程具体情况采用。

  有压进水口，若空气带入进水口后面的压力引水管道，将引起建筑物的振动。除此之外，为避免进水口产生贯通式漏斗漩涡，使污物卷入，堵塞拦污栅，压坏栅体，影响电站正常运行，因此，引入最小淹没深度的概念，作为确定有压进水口设置高程的下限。

若因布置原因，不能满足最小淹没深度要求时，应采取合适的消涡工程措施。

    为避免进水口产生贯通式漏斗漩涡，国内外研究者甚多，其中，戈登公式考虑了孔口流速和孔口尺寸等因素，较为全而，设计中可参考计算。但是戈登公式来源于矩形水槽试验，较适于正面取水和两岸地形对称的进水口。此外，漏斗漩涡的产生还涉及很多因素，诸如来流方向与进水口轴线夹角、地形边界条件、孔口流速和孔口尺寸等。前两项因素尤为重要，因为流向不顺和地形边界的急剧变化，容易导致水流形成回流，而回流是产生漩涡的重要条件。因此．选择好进水口的位骨，处理好平面布置，使水流平顺是最为重要的，在此前提下再考虑最小淹没深度等问题。对于重要工程，宜进行水工模型试验确定。  尽量使进水口底板高于水库淤积高程，关键是对库区淤积高程的正确估计。例如，某水电站进水口底板高程为460m，运行后进水口前缘沙滩平均高程已达46lm，最高达465m。实际泥沙淤积高程远高于进水口的底板高程，这就难免泥沙进入引水系统。

  所谓排沙漏斗，即通过排沙、冲沙设施，将电站进水口前缘的淤沙排往下游，在此处形成漏斗状空间，以保持电站进水口前的所谓“门前清”，使泥沙不进入发电引水系统。根据一些工程的

   总结，排沙漏斗顺水流方向的坡度为1：3～1：20：侧向边坡为1：2～1：6。侧向边坡可由下述经验公式估算

    (3)

        式中：

    M——漏斗侧向坡度：

    V——排沙孔喇叭口处的平均流速，m/s:

    Q——排沙流量，m³/s;

    M——坎前淤积厚度，m：

    v_o——lm水深时泥沙起动流速，m/s。

平板闸门随孔口高程的下降而加重，即造价随孔口高程下降

而增大。因此，进水口底板高程还应结合进水口的地形地质条件和全面的经济比较确定。 

5.4.4高坝大库大型水电站工期较长，为及时发挥前期工程效益而需分期发电时，进水口高程的设置应满足分期引水的需要。例如某水电站，装机三台，其中两台机组的进水口高程为700m，另一台为683m，后者即考虑了先行蓄水发电的要求。某水电站，装6台机组，每2台机组一个进水口高程，分别为2350，2370，2410m。

5.5  抽水蓄能电站进／出水口的布置及型式．

5.5.1  DL/T 5208第8.3.3条“进／出水口的布置及型式选择应遵循的原则”如下：

1．上、下水库的进/出水口，应适应抽水和发电两种工况下

的双向水流运动，以及水位升降变化频繁和由此而产生的边界条件的变化。

    2进／出水口的位置选择应根据水道系统的位置、走线，结合地形、地质及施工条件等，布置在来流平顺、均匀对称、岸边不易形成有害的回流或环流的地点。

  3．进/出水口型式的选择应根据电站布置和水道系统布置特点，地形、地质条件及运行要求等因素，经不同布置方案的技术经济比较，因地制宜选择侧式、竖井式或其他型式。

5.5.4  抽水蓄能电站工程的泥沙计算可按DL/T 5089执行。

5.6防  沙

5.6.1  防沙设计的任务是制定合理的防沙措施。水电站是否需要防沙．采取什么样的防沙措施，以及防沙措施的规模大小，都决定于河流的泥沙资料。因此，正确地解决电站进水口的防沙问题，必须充分掌握河流泥沙的基本情况，

    在进行防沙设计时，既要弄清河流现在的泥沙量，又要考虑上游未来泥沙来量的可能变化（例如自然环境的改善和上游水库的兴建等）。应恰当估计上游水土保持的实效，防止不切实际的防沙设计和失误。

5.6.4～5.6.5  我同在多泥沙河流上修建了许多中小型引水式电站和灌溉进水口，实践中对这类拦河闸式引水枢纽积累了丰富的防沙经验。如西南地区和黄河上游建成的大中型水电站，其防沙设计都收到了良好的效果。在另一些电站也有不少失败的教训。拦河闸式引水枢纽进水口防沙设计应遵循的基本原则，就是归纳了这些成功的经验和失败的教训而提出的。

    其中，关于水库防淤和进水口防沙应统筹规划问题，对于调节性能差的低坝式水库尤其是这样，因为库区的大量淤积必然导致进水口防沙任务的加重。

    所谓促使水、沙分离，引水排沙，主要是通过合理地利用有利的地形，恰当地进行工程布置，使水、沙各行其道，把清水引入进水口，把泥沙排往下游。

    在有些已建电站中，由于对推移质只拦不排造成了进水口前缘的淤积，继而大量的推移质被带进引水道。例如某水电站，进水口前30m处筑有拦沙坝，拦截推移质的效果尚佳，但无排冲设

 

施，拦沙坝将面临淤平失效的境地。其他一些电站也有类似情况。这些教训说明，对推移质不但要拦截，更重要的还应立足于排。事实上，推移质虽被拦沙坎拦截，但有害的悬移质泥沙和一部分跳跃式推移质还会越过拦沙坎进入进水口。为此，在多泥沙河流上，必要时于拦沙坎之后还应修建沉沙池，把越过拦沙坎的泥沙沉淀下来，经冲沙道冲往下游。

    水库合理的运行方式与水库泥沙调度方式，如汛期流量大、含沙量大，可降低水位运行，以便充分排沙，减少库区淤积：非汛期流量小、含沙量小，可抬高水位运行，以充分发电。这种运行方式已被实践证明是库区防淤和进水口防沙卓有成效的经验。

    低坝引水枢纽中的进水口，按枢纽布置形式可分为无坝引水式、低坝冲沙槽式和拦河闸式。无坝引水式引水保证率低，仅适用于小型水电站，低坝冲沙槽式是在靠近进水口的坝段上设置冲沙闸，闸前设冲沙槽，利用槽内较高的纵向流速把进入槽内的推移质冲向冲沙闸，排到下游。工程实践中由于冲沙闸泄流规模和过水宽度偏小，常发生大量泥沙带入电站进水口和闸前主流变迁现象。拦河闸式虽与低坝冲沙槽式在布置上相似，但河床壅水建筑物全部采用拦河闸，大水时可全开闸孔降低闸前水位，大量排除库内泥沙，而很少改变原河道的水、沙运动规律；小水时则利用冲沙槽和导沙坎防沙。因为拦河闸式是低坝引水枢纽中较好的防沙引水方式，故在附录C中特说明其防沙设施的具体要求。

  关于冲沙槽泥沙起动流速，沙莫夫公式的推导中假定推移质粒径相等。但在实际应用中，如假定为推移质平均粒径，则大于平均粒径的颗粒将停淤并逐渐积累起来，所以式(C．1)中d_max值写成“从安全计，可采用进入槽内最大的推移质粒径”。经初步验算，当d_max=0.1m～O.2m，水深h=4m～6m，所需流速在2.7m/s～3.6m/s之间，还不算太大，总的看来还是比较合理的。

    关于冲沙槽的底坡，一般文献要求有较陡的底坡，如“大于临界底坡”、“大于原河床纵坡”等，但实际工程中一些工程采用

   

平底，甚至有一段“倒坡”，实际运用中效果仍然很好。所以这里并不规定要有纵坡，而是“有条件时宜保持有一定的纵坡”。

    进水口前拦沙坎的高度，过去文献中有“按水深的百分比”

计算．也有“大于某一高度”的，且具体数值差异很大。考虑到不同的工程布置及水深的条件，原附录中提出“一般不低于1．5m～2m”，这一坎高偏低，因此改为“一般不低于2.5m～3.0m”。

同时提出“或为槽内冲沙水深的50%左右”，并说明“当有条件时坎高应取大些，

    拦沙坎前缘与冲沙闸闸轴线交角105°～110°，这是印度有关规范的规定。印度近期修建的工程都采用这一数值，我国多数已建工程也大致如此。

关于冲沙闸底板高程问题，许多工程采用与泄洪闸同一底板

高程。实际工程冲沙闹是经常开启的，冲沙闸高程较低，。冲沙效果较好。

5.6.6  为厂防止有效库容被淤而较多地减小有效库容，若将库容损失作为是否没置排沙设施的标准，建议：K≤30时，应设置排沙设施：30<K≤100时，宜设置排沙发施；当K> 100时，可不设置排沙设施，K=V/W,其中V为原始库容，W为年平均入库沙量（以体积计）。

    有压深式进水口的防沙，一般只能做到进水口“门前清”。所谓“门前清”，是通过进水口附近的排沙设施放水拉沙，使电站进水口筒形成一个冲刷漏斗，以降低泥沙淤积高程，保证门前为清水。其关键在于正确估计泥沙冲刷坡度，把电站进水口置于冲刷漏斗范围之内。

5.6.7排沙、冲沙能力涉及排沙泄流规模的确定问题。根据设计与实测资料的对比分析认为，多沙河流的排沙泄量应根据工程泥沙问题的突出程度区别对待。对泥沙问题较突出的水库来说，往往由于库容较小，水、沙均需由泄量来进行调节，因此要求排沙泄量较大，反之则要求较小。对于前者，可按汛期运行水位、死

水位（排沙水位）分别予以确定。根据DL/T5089的要求，排沙水位的泄洪能力，应不小于两年一遇洪峰流量．

5.6.8虽可根据舫沙的基本原则和工程类比来设计进水口，但防沙问题的圆满解决还是比较复杂的。故对多泥沙河流的大型或重要工程的进水口，最终选定方案还应通过水工泥沙模型试验加以论证。

5.7防    污

5.7.1  有关河流污物的资料，设计人员应进行调查和分析判断。

    不同类型的污物其漂移特征是不周的，如带泥水草，既有漂浮于水面的，又有半沉没状态的；又如山区河流垮山而来的树枝和杂草，来势猛，数量大。只有全面掌握各种污物的漂移特征，才能有针对性地采取预防措施。

5.7.2～5.7.3  防止进水口被污物堵塞，首先应在进水口位置的选择应避开容易聚积污物的回流区，并使其不正对携带污物的主流。同时，结合迸水口流态，可设置导污、排污设施，将污物导向排污道，排到下游，或者打捞上岸进行处理。拦污设施、清污方法和清污设备应适应河道的污物特性并相互协调和配套。以往一些工程由于对污物特性掌握不够，防污措施一般化，在处理这个问题时常脱离具体工程条件。

    如有的工程污物虽较严重，但设计文件上根本看不到有关污物的说明，更看不出其防污措施。枢纽中仅设中孔而无表孔，洪水带来的大量污物无法排走，只能堆积在水库中，以致污物堵塞拦污栅。有的工程在大坝上辨设置拦污排，用船将污物打捞上岸进行处理。

专设排污表孔会增加工程投资，因此，应考虑上游已建梯级

电站的排污情况、区问污物来源以及本工程排冰、排漂的要求等综合因素．经方案论证选定。

5.7.4  通仓式拦污栅是在多个迸水口前缘设置一个整体统一的

拦污栅，把所有进水口都包括进去。这种布置栅面大，可减小过栅流速：局部堵塞不影响各进水口引水。有些工程的坝式进水口采用这种布置，运行情况较好。

    多跨连通式拦污栅是在一个进水口前缘设置多孔拦污栅：水流过栅后再合而为一，流入进水口，如图2所示。其特点是拦污栅面积大，过栅流速小；拦污栅堵塞后可分孔清污，不影响引水：

有两道栅槽，第二道放入挡水闸可起拦污栅前后的平压作用，既便于清污，也不致蹦压差过大压坏栅体。但过栅流速存左、右两边偏小，中部偏大。某电站的岸塔式进水口即采用这种布置。

                挡水门槽

图2  多跨连通式拦污栅布置

5.7.5拦污栅孔口总面积由平均过栅流速控制。过栅流速是指过栅净流速，初估时，可按拦污栅孔口面积的75%～80%考虑。限制过栅流速，一方而是便于清污，另一方面足为了减少水头损失。

本条规定的过栅流速，当拦污栅淹没较深时采用下限值，淹没较浅时采用上限值。

    如果拦污栅的水头损失对整个引水系统微不足道，而且污物不多或可捉栅清污时，通过论证可适当提高过栅流速。

5.7.6  为快速清理和及时运走污物，要求有污物堆放场地是必要的。尤其是污物的临时堆放，已建工程多有所忽视。由于清出来的污物无处堆放，影响污物继续清理。

5.7.7拦（导）污排可用钢丝绳张拉固定，其一端锚系在溢流坝

或排污孔的边墩上，一端锚系在岸坡的锚桩上。流速与钢丝绳跨度大时，应注意钢丝绳可能因张拉力太大而拉断。为避免此种情况的发生，可设置中间支墩或分段抛锚，以减小拦（导）污排的跨度。为适应坝前水位的升降变化，锚系端应设置卷扬机等装置。钢缝绳的截面面积应通过分析计算选定，并应考虑足够的安全度。

    当泄洪建筑物开启泄淤时，水库内流速增大。如拦（导）污排设在高流速区．且轴线与主流方向交角较大时，易被冲毁，这在一些水电站中曾出现过。某水电站原钢浮筒导污排轴线与水流方向交角40°以上，、最大流速达5m/s,1981年～1983年问数次被冲坏。“承水挡漂子”的适用流速在3.5m/s以下，漂子轴线与水流方向夹角不应大于30 °。综合以上情况，拦（导）污排工作水域的流速及拦（导）污排轴线与主流方向的交角均不宜太大。

    拦（导）污排应保持一定的吃水深度。某水电站在钢漂子和水泥漂子的舱内加卵石或混凝土块使吃水深度在0.8m左右。有的水电站在金属浮筒下而挂金属网帘，其外框用钢筋，网用铅丝（亦可用尼龙绳），吃水深度可达lm～2m。

  各类拦（导）污排的布置和构造，除参考水电工程已有的经验外，其设计计算电可参考木材水运部门拦木工程和诱导漂子工程的设计规定和设计经验。

    关于“回转式”拦污栅，也可列入“清污机械”（即回转栅式清污机）范畴。这一措施已在新疆地区应用。一般文献认为它仅适用于引水式电站水深较浅的进水口。

  所列各类清污机（同转耙式、下压齿耙式、耙斗式等）均已在我国水电站进水口实际运用。

5.7.8  已建工程中拦污栅被压垮的原因，一是污物来量集中，来不及清碑：二是污物堵塞情况不清楚，来及时清理。后者的解决办法，应在拦污栅上装设监测压差的报警器，监视污物的堵塞情况，做到及时清污。

 

 5.7.9合理的运行方式有利于防止污物。例如：

  l当污物来量多时，宜抬高水库水位运行，以减少污物进入进水口的机会。但汛期高水位运行对防沙不利，应全面分析作出决定。

    2  汛期除开启排沙孔外，还宜多开启靠近进水口的泄洪闸孔，以便及时排除进水口前的污物。

  3拦河闸式引水枢纽的开敞式进水口，还应考虑“返冲除污”的要求。即当进水口堵塞时，突然开启泄洪闸孔使闸前水位下降，此时进水口拦污栅前水位反低于栅后，由于“反压”作用，贴污将自动脱离栅面由冲沙闸排至下游。“返冲除污”已是某工程一项主要的清污措施（结合枢纽排沙进行），运用效果较好。对于具有一定淹没深度的进水口，可以做到不停电“返冲”。

5.7.10抽水蓄能电站上、下水库进/出水口应根据上、下水库构筑型式及污物源的实际情况确定设置拦污栅的必要性。

    在上、下水库由人工开挖筑坝而成又无污物源（包括高坡滚石、泥石流等）的情况下，其进／出口可不设最拦污栅。

    设置拦污栅的进／出水口建筑物应具有良好的水力学特性，必要时应通过水力学模型试验进行优化，达到进/出水流甲顺、均匀。

一般情况下，通过拦污栅断面的平均流速不宜大于1.2m/s.

5.8防    冰

5.8.1  严寒地区河流下．进水口的设计，应进行整条河流的冰情资料的调查和分析，其中包括水而封冰、流冰和冰坝等。流冰的方式有冰块和冰团（青海地区叫“麻浮”）．其漂浮特征和对建筑物的危害是不同的，调查中应区分清楚。

5.8.3进水口防冰设计应根据河流冰情不同，针对具体工程提出符合实际的要求。

l  进水口面对流冰的主流轴线，容易受到流冰的直接撞击。

  2侧向进水，流冰容易堵塞进水口，妨碍取水，损坏建筑物

 

  造成事故。

3．结冰与融冰过程，静冰压力和动冰压力对建筑物造成不利影响。

    4结冰期仍需运行的工程，要求闸门、启闭机和相关设备能正常操作运行，必要时应采取保温和采暖措施，不能斟冰害影响运行，更不能造成事故。

5.8.4调节水温可通过压缩空气和潜水泵抽水实现。利用雎缩空气调节水温是将压缩空气从置于水面下的喷嘴喷出，许多小气泡成柱状上升，把深部较暖的水带到水而，使水面水温高于冰点，防止结冰。采用压缩空气防冰，水库水温具有一定梯度时方能有效。美国垦务局为大古里坝设计防冰系统时．对喷嘴大小、形状、埋置深度、喷射方向等做过试验。试验表明，锥形圆孔孔口流线型最好，喷嘴最好放在水面下3m～lO.5m之间，喷嘴朝下，间距最好不超过3m。根据试验，大古里进水口拦污栅口埋置铜制配气管及喷嘴。配气管的弯曲半径应较大，以便用压缩空气清扫。前苏联等国家也使用压缩空气防止进水口、坝面及闸门面板等部位结冰。我国某些电站进水口采用压缩空气防冰，多年运行证明，采用压缩空气防冰是成功的。喷嘴分移动式和固定式两种。某水电站进水口防冰范围大，将配气管埋在混凝土里，在靠混凝±处埋不锈钢喷嘴固定块，施工时拧上丝堵，保护固定块孔口，施工完将丝堵拧下，拧上不锈钢喷嘴。配气管路可用压缩空气清扫。由于该库水位变化范围大，

故沿进口高度每隔6m～7m埋一排喷嘴，共埋5排。使用3台3m³空气压缩机供气，空气压缩机用自控装置自动启闭，并设有自动和手动切换开关，手动也可操作。

    加热设备是通过热水箱、蒸汽箱或电热器等装置对闸门和门槽进行加热。

  将拦污栅等设备没入水下，避开冰冻层是防止冻结的有效措施。某水电站处于高寒地区，。最低气温-50.8℃，冰层厚度1.2m～

 

 

1 .5m，进水口上缘没入水下2.5m深，无其他防冰措施，运行17年未发生过进水口结冰。

    预防初冬的流冰，最好是调整运行方式，抬高上游水位、降低流速，使水面及早形成冰盖。

水  力  设  计

6.0.1进水口型式和流态不同，水力设计内容也不一样．后接明渠的开敞式进水口，全程有自由水面．引水流量受进水口控制，因此，要计算其过流能力：有压式进水口在满足最小淹没深度的情况下，过流能力通常是在引水道末端控制，因此，不进行过流能力计算，但水头损失的计算却很重要，而且擐小淹没深度和通气孔面积的计算也是有压进水口的常规计算项目：为求得竖井上游洞段的动水压力，需要计算竖井上游段的水锤压力。应根据工程具体需要，结合实际情况，进行水力设计，其内容不限于本规范规定的内容。

6.0.2特大型和大型萤要工程，抽水蓄能电站上、下库进／出水口以及多层进水口，因其水流条件复杂，且受来流和边界条件影响明显，水力设计宜通过水工模型试验论证，以便确定合理的布置、体形和尺寸。

6,0.4进水口水头损失包括局部水头损失和沿程水头损失，一般情况下进水口流道较短，沿程水头损失很小：当进水口流道较长时，如竖井式进水口，喇叭口至闸门竖井之间的管（洞）段较长，沿程水头损失较大，应进行计算口

6.0.5开敞式进水口过流能力计算引用的是水闸设计规范的计算公式，为宽顶堰型。其他堰型可参见DL/T 5166或DL5108计算。

6.0.6通气孔的作用：在有压输水道充水过程中，使输水道内空气排出．避免输水道聚集压缩空气；在进水闸门关闭，管道放水过程中．使空气进入输水道，防止输水道内产生负压，因此，通气孔是有压进水口不可缺少的组成部分。

  本规范有压进水口通气孔的面积是引用DL/T 5141--2001条文说明的相应公式及建议值。 

    部分工程按照式(B．10)和武(B．11)计算所得的通气孔面积及其实际取值，列入表1 0

表1  部分工程通气孔面积计算比较

	引水管道		通气孔计算面积		实际采
工程名称	管径【或门 槽】尺寸   m	面軎{ M2	式(B.1O) M2	式（B．11） M2	用通气 孔面积   M2	所占引水 管道 面积比
李家峡水 电站	8.0	50.3	2.90	5.12	4.02	8．O％
龙羊峡水 电站	7.5	-44,2	2.46	4.34	2.26	5.1%
公伯峡水 电站	9．O	50.3	2.71	'4.79	2.26	4.5%
拉西瓦水 电站	9,5	70.9	3.04	5.37	4.54	6,4％．
大金坪水 电站	5.6	24、6	0.64	1.12	0.56	2.3%
巴贡水 电站	8.5	56.7	1.66	2.94	0.57	1.0%
积石峡水 电站	11.5	103.9	4.61	8,15	4.02	3．9％
察江乌苏 水电站	8.5	56.7	3.12	3.68	4.02	7.1%

 

6.0.7在有压引水系统中，电站初次运行之前，或检查维修之后，为平衡闸门上、下游水压力便于开门和满足机组运行的要求，需先给引水道充水，保持其有压状态，充水方式有三种：通常采用在进水口闸门上设置充水阀门：在进水口闸室边墙混凝土中埋设旁通管：在水头较低的进水口中，可小开度开启工作闸门充水。

  充水阀门孔口大小，除要考虑闸门受力条件外，还要考虑后接管道结构在充水过程巾应力递增的速率和水柱喷射不应危及水道安全等问题。此外，在充水过程中，管道内的空气应能顺畅排出。

 6.0.8抽水蓄能电站的进水口和出水口是合二为一的。如在发电工况时为进水口，在抽水工况时则为出水口．反之亦然，故统称为进出水口。水力设计时应根据抽水蓄能进，出水口的特点，注意以下内容：

1在进水时，作为进水门应使水流平顺地收缩：在出水时，

作为出水口．又要使水流平顺地扩散。水流在两个方向流动时均应保证流速分布均匀、水头损失小和无有害挟气漩涡，因此进，出水口的轮廓尺寸一般较长。

    2进／出水口流速大。抽水蓄能电站装机容量常较大，水道中流速亦较人，可能达到5m/s～6m/s。若出流时，扩散不良，或发生按涡回流．局部流速可能更高，不仅水头损失增大，甚至会引起拦污栅振动、破坏，造成事故，设计时应注意。

    3  由于抽水蓄能电站的水库一般较小，进/出水口的出流流速较大，水流常不能均匀扩散，在水库中形成环流，可能导致库岸冲刷、进／出水口进水不均匀和产生漩涡等不良后果，甚至有些影响航道航运及生态环境等。因此要保证库内流态良好。

6.0.9侧式进／出水口水力设计应注意以下内容：

    1  专进／出水口前隧洞有弯段时，弯道水流对扩散段流速分布不均匀仕的影响较大，因此，弯道宣布置在离进／出水口较远处，与连接地出水口的隧洞在平面布置上应有不小于3倍～4倍直径的直线段，在立面上的弯曲段，因其在平面上仍足对称的，可采用一段较短的整流距离，用以减小弯道水流对进／出水口出流带来的不利影响。

2．设置扩散段旨在使隧洞来流经扩散调整至末端口门处的流速分布达到拦污栅的水力设计要求。一个良好的扩散段，在出流时应使拦污栅口门断面的流速分布较均匀，且无负流速，水头损失小。

    从水流运动特性看，扩散段内的流动属于有压流的扩散问题，是一个三维的扩散流动，如图3所示，侧式进出水口平面扩散角α可达45°。

 

    3扩散段内分流隔墩的数目，以每孔流道的分割扩散角Δα在10°以下为宜，一般分成2孔～4孔，也有多至6孔。

    分流隔墩头部形状以尖形或渐缩式小圆头为宣，这是适应减少水头损失和避免在首部布置上过于拥挤所需要的，

    分流隔墩在扩散段首部台理间距的配置，受来流条件，特别是流速分布影响，如分成三孔时，中孔间隔约为0.3B，两侧边孔间隔均为0.35B。若为四孔时，中间两孔为0.22B，两侧均为0.28B，B为扩散段起始断面的总宽，以此可作为初拟尺寸的参考依据。试验表明，对于有3个分流隔墩的侧式进／出水口宜采用中墩短边墩长的“凹”形布置方式（中问隔墩缩短长度与隧洞直径之比约为0.5）．这种布置既能改善扩散流状态的水力条件，又能满足收缩流状态的水力条件。

  5  国内外工程扩散段顶板仰角θ大多为2°<θ<7°，所以，一般情况下θ在3°～5°范围内选择是可取的。

    7  为防止吸气漩涡，应在扩散段末口门外部上方设防涡设施．可采用防涡粱、防涡浮排、倾斜防涡极、防涡梳齿板等措施。

    1)防涡粱的数日应不少于3根，宜选用4根～5根，流量大的进／出水口宜选用根数多的：防涡粱的间距以不小于

0.5m为宜，梁高以不小于1.0m为宜。防涡粱有矩形和

    平行四边形两种型式，如图．4所示。

 

2)设防涡浮排。用浮排覆盖进／出水口上方水面，防止产生漩涡．浮排随水而升降而升降，防涡效果较好，但其结构稍

    显复杂，且容易受漂浮物的影响，应用不多。

3)设倾斜防涡板。根据实验，进／出水口口门上方常有一漩

    涡发生区，将进口洞面做成倒坡（可用胸墙将水体隔离）

    也能减少漩涡的发生。图5所示为某电站的倾斜坊涡板

    设计。斜板可消除口门前垂直向下的水流，从而防止漩

    涡发生，斜板的倾角应不大于60°。

4)设防涡梳齿板。某抽水蓄能电站上库进，出水口模型试验

  中设置的防涡梳齿板，即在进口第一道防涡粱与拦污栅

  之间的水流通道中加设防涡梳齿板，梳齿板每孔5片等

 间距布置，每片厚度15cm。梳齿板增加了旋涡转动的阻

  力，对削减漩涡有较明显的作用。

 

6.0.10  竖井式进，出水口与侧式进／出水口在水力学设计上有以下不同之处：

    竖井式进／出水口的下部一般都有弯道，弯道水流产生离心力，主流向外侧偏离，因而容易产生井的四周流速不均匀。

    在发电进流时，进/出水口各孔的流速沿水深方向的分布一般比较均匀，即孔口顶部流速与底部流速相差不大；在出流时，孔口的出流属于扩散流动，水流经盖板弯道，孔口顶部流速与底部流速相差较大，垂直方向流速变化梯度较大，有时孔口甚至出现反向流速，出流的稳定性较差。

    在发电进流工况，流速的影响范围明显小于抽水出流工况，因此，确定库区底部可能冲刷范围时，应以抽水出流工况为准，在冲刷范围内做好护底。

    竖井式进／出水口水力设计应遵循下列原则：

    1  竖井式进，出水口进口段一般是由一椭圆曲线将闸门段与竖并段连接，由竖井式进／出水口的水力学特点可以看出，在出流时垂直方向流速变化梯度较大，有时甚至存进/出水口底部出现反向流速。宜通过水工模型试验拟定形状和尺寸。

2进／出水口弯肘段设计。研究发现，在弯管段采用内径相

等的圆弧弯管的井式进，出水口的水面波动剧烈，水头损失火。通过变单圆弧（等内径）弯管为先扩大后收缩的肘型弯管，即在来流直线管道末设双向扩散的连接扩散段，其单侧扩散角为3°～7°，水流在转弯前提前扩散，降低流速，使其后弯管处的水流分离得以削弱或消除；肘型弯管的中间断面放大，进一步降低弯道水流流速，再经弯管末端断面的收缩和其后竖井直洞段的调整，可以改善喇叭口的来流条件，达到各孔口流量分配较均匀、改善流态的目的。

6.0.11  进／出水口的水头损失取决于进出水流状况，主要有扩散冲击、局部分离和局部冲击，其影响参数主要有顶板扩散角、水平扩散角、束流条件以及下游淹没深度等因素：在有分流隔墩构成多通道的情况下，各通道流量分配的均匀程度是影响进／出水口水头损失更为重要的因素。

    一般情况下，进／出水口在进流时水头损失较小，综合水头损失系数一般在0.25～0.35之问变化：在出流情况下，水头损失较

大，其综合水头损失系数约为0.4～0.6。表2为我国若干抽水蓄能电站进，出水口的水头损失系数。

表2  我国若干抽水蓄能电站进，出水口水头损失系数比较

6.0.12抽水蓄能电站进/水口拦污栅的过栅流速。

    抽水蓄能电站上、下库的进／出水口宜设拦污栅，平均过栅流速宣为O.8m/s～1.0m/s，不宜大子1.2m/s过栅流速分布不均匀系数（最大流速和平均流速之比）不直大予1.5；同时应避免在同一工况（抽水或发电）下，拦污栅过栅水流出现反向流动。表3为国内部分抽水蓄能电站进，出水口拦污栅过栅流速。

    对于污物来源少的抽水蓄能电站，适当提高过栅流速是可行的，如日本神流川上库进／出水口的过栅流速从原设计的0.74m/s提高到1.43m/s，己建成投运。对于无污物来源肋抽水蓄能电站，可不设拦污栅，显示了抽水蓄能电站拦污栅设计的新趋向。

7  结构设计与地基处理

7.1  一般规定

7.1.1  进水口结构设计的范围除包括进水口主体建筑物外，还包括防沙、防污、防冰等相关建筑物，对于岸式进水口还有边坡工程等。结构计算内容包括：

 1  建筑物整体稳定计算：抗滑稳定、抗倾稳定、抗浮稳定计算。

  2．地基应力。

  3整体结构设计：进水口混凝土整体结构的应力（内力）计算、分缝、分层分块、止水设计等。

    4局部构件设计。混凝土构件配筋设计口

7.1.2岩基上进水口建筑物基础应符合强度、稳定性、抗渗性和耐久性等要求，基础处理设计按DL 5108的规定执行。

7.1.3  需要进行边坡稳定分析的进水口，依据工程等级和进水口边坡条件，按DL/T5353的有关规定进行计算。

7.1.4进水口建筑物的结构安全级别是根据GB 50199的规定确定的。

7.2  结构设计基本原则

7.2.1  本规范按GB 50199的规定采用概率极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠皮，以分项系数极限状态设计方法替代原规范采用的单一安全系数设计法，

进水口整体抗滑稳定、抗浮和抗倾稳定计算承载能力极限状

态设计表达式，采用作用（荷载）标准值及其分项系数、材料性能标准值及分项系数、设计状况系数、结构重要性系数和结构系数五个系数法。

 

    对进水口整体稳定计算（包括整体抗滑稳定、抗浮和抗倾稳定计算）的结构系数是采用可靠度分析方法，充分利用已颁布规范对作用分项系数、材料性能等基本参数的研究成果，结合进水口建筑物设计，按给定的目标可靠指标，以进水口基础断面在不伺作用效应组合和不同材料抗力下最佳逼近目标可靠指标所得到的结构系数。

    通过对比分析我国现行相关规范的抗滑、抗浮及抗倾覆稳定的设计方法和安全度设置水平，同时根据GB 50199的有关规定，其安全度设置水平基本维持在国内现行相关规范的水平上。

    对承载能力极限状态，计算整体稳定和基础承载力，在地震区的进水口应进行抗震验算等；对正常使用极限状态，分别验算上游挡水和完建时进水口上、下游基础面拉应力。

7.2.2～7.2.3  这2条的内容均系按GB 50199的规定给出的。设计时应根据不同设计状况，考虑相应的作用（荷载）效应组合，对结构进行二种（或一种）极限状态设计。

7.2.4对正常使用极限状态，GB 50199规范采用两种组合．即荷载的短期效应组合和长期效应组合。本规范根据GB 50153《工程结构可靠性设计统一标准》的规定，将荷载的短期效应组合、长期效应组合改称为荷载效应的标准组合、准永久组合。

    由于可变作用标准值的长期组合系数ρ值，在GB 50199中仅给出了计算方法，鉴于水工建筑物荷载统计的特殊性．相关规范均无法给ρ值，使荷载效应的长期组合（现为准永久组合）无法计算，因此本规范对正常使用极限状态规定仅计算荷载效应的标准组合。

7.3作用及共组合

7.3.1  根据GB 50199和DL 5077的有关规定，并继承原规范的规定和经验，作用在进水口建筑物上的作用（荷载）分为永久作用、可变作用及偶然作用三类。

 7.3.2作用（荷载）代表值取值与计算方法按照DL 5077和有关规范进行。进水口整体稳定计算作用（荷载）分项系数按表G3取值；地基承载力计算中作用（荷载）分项系数取为1．O；混凝土结构构件设计时作用分项系数应按DL/T5057的规定执行。

7.3.3拦污栅前、后水压差，依据工程经验，拦污栅前后通常按4m的水压差来进行结构设计，而不考虑有4m的局部水头损失，因为这只有在栅上挂污堵塞时才可能出现。

7.3.4  设计时应根据进水口的不同形式和受力状况，确定各自最不利的作用组合口

7.3.5  按照GB 50199的规定，施工期和检修期均属短暂状况。进水口整体稳定（包括抗滑、抗浮和抗倾稳定）。和地基承载力计算时，按短暂状况的基本组合进行设计。基底的拉应力验算应按正常使用极限状态的标准组合进行。

7.3.6进水口整体稳定的抗震设计，地震作用的代表值和地震作用的分项系数应按DL5073取值。

7.4进水口整体稳定和地基承载力计算

7.4.1本条规定了进水口整体稳定和建基而承载能力极限状态应计算的内容。

7.4.2混凝土与基岩接触面材料性能分项系数可参见DL 5108。

进水口整体抗滑稳定分析时，滑动面的抗剪断摩擦系数和抗剪断凝聚力的标准值，应根据室内试验及野外试验的成果，经工程类比，按有关规范分析研究确定。

  1混凝土与墓岩接触面的抗剪断强度标准值盎、，宜采用峰值强度的小值平均值作为标准值或采用概率分布的0.2分位值作为标准值，或采用优定斜率法的下限作为标准值。

    2对于大中型工程的规划和预可行性研究阶段及印小型工，程的各个设计阶段，当试验资料不足时，混凝土与基岩接触面的抗剪断强度标准值，、乇，可按DL 5108中规定的数值采用.

  

7.4.3进水口建筑物整体抗滑稳定计算公式按抗剪断强度公式给出。采用分项系数极限状态设计表达式替代原规范的单一安全系数设计表达式，作用（荷载）取设计值，即作用（荷载）标准值乘以作用分项系数的值；基础接触而的抗剪断力学参数取设计值，即材料标准值除以材料分项系数后的值。

    对进水口建筑物抗滑稳定进行可靠度分析和工程经验校准，得到抗滑稳定结构系数为1．3。

    进水口建筑物整体抗滑稳定的基本组合和偶然组合采用同一抗剪断公式。

7.4.4进水口建筑物的深层抗滑稳定需根据实际工程地质构造，分析确定软弱夹层的倾角和倾向，按DL 5108规范的有关规定和计算公式进行计算。

7.4.5塔式进水口的抗浮稳定计算公式，同样采用分项系数极限状态设计表达式替代原规范的单一安全系数设计表达式。结构自重在抗浮计算时对结构有利，因此，作用分项系数取0.95。

    对进水口建筑物抗浮稳定进行可靠度分析和工程经验校准，得到抗浮稳定结构系数为1.1其抗浮稳定可靠指标β=3.7，鉴于以往抗浮稳定单一系数K较小，采用抗浮稳定结构系数1.1安全度水平略有提高。

7.4.6  对进水口建筑物抗倾覆稳定进行可靠度分析和工程经验校准，得到抗倾覆稳定结构系数为1.2，其抗倾覆稳定可靠指标大于GB 50199规定的I、II级结构第二类破坏的目标可靠指标4.2及3.7。

    抗倾覆稳定计算中，如果合力的作用点位于建基面截而核心范围内，建基面不会出现拉应力，也不存在倾覆问题；对于岩石地基上独立布置的进水口，因建基面上允许出现0．1MPa的拉应力，因而需验算其抗倾覆稳定。

7.4.7．进水口建筑物建基面的应力可按材料力学方法计算。地基承载力计算中确定基底应力时，作用分项系数取为1.0。

7.4.8关于地基岩体的允许承载力取值，国家标准《水力发电工

 

程地质勘察规范》对岩体的物理力学参数取值方法作了详细的规：

    l岩体的单轴抗压强度，可采用测试成果的算术平均值，或采用概率分布的0.2分位值作为标准值。

2基础岩体允许承载力宜根据岩石饱和单轴抗压强度，结合

岩体结构、裂限发育程度，做相应折减后确定地质建议值。软岩可通过三轴压缩试验确定其允许承载力。

    进水口建筑物地基岩体允许承载力经验取值，宜根据岩石饱和单轴抗压强度风乘以折减系数后确定。对坚硬岩、中硬岩(Rb>30MPa)，完整和较完整岩体的地基允许承载力为(1/7～1/10) Rb，岩体完整性较差和岩体破碎的地基允许承载力为(1/11～1/20)如；对软岩(Rb <30MPa)，完整岩体的地基允许承载力为(1/5) Rb，较完整岩体的地基允许承载力为(1／6～1/7) Rb，岩体完整性较差和岩体破碎的地基允许承载力为(1/8～1/16) Rb。

     7.5进水口基础上、下游面拉应力正常使用极限状态计算

7.5.1  进水口基础上、下游面拉应力正常使用极限状态标准组合计算作用分项系数取1.0，结构重要性系数仍保留。对永久运行期，应力控制标准为建基面上游垂直应力不产生拉应力。

7.5.2施工和检修期，进水口建筑物建基面下游标准组合下的最大垂直拉应力控制不应大于100kPa。

7.6结构设计

7.6.1  进水口结构静力计算一般可采用结构力学方法进行。随着计算技术的发展，大型或重要工程的进水口大都进行静力二维（平面）或三维有限元结构计算，有抗震要求的还需做动力分析，以进一步验证进水口结构的受力状况和作为结构配筋的依据之一。

7.6.2进水口拦污栅框架一般均为高大的空间结构，其布置型式决定于进水口的型式和电站引用流量的大小、水库水位的变化范

国等，在平面上多布置为直线，也有半圆或多边形，立面上为垂直或倾斜的。处在地震区的结构应作抗震设计，并加强纵向，和横向支撑结构，以保证拦污栅支撑结构具有足够的刚度和整体稳定性。

7.6.3对于岸坡式和闸门竖井式进水口，平洞和竖井部分结构计算应按照DL/T 5195进行设计。

7.6.4保留原规范第5.0.6条规定，可根据需要采用平面或三维有限元法计算孔口应力。

7.6.5～7.6.6分别保留原规范第5.0.9、5.0.12和5.0.13条的规定。

7.6.7  为保证进水口边坡的长期稳定，需对边坡进行工程治理，包括边坡开挖、地表及地下截排水、边坡加固与支护等。采用改变坡形、上部减载和降低地下水位是行之有效的措施。岸塔式和岸坡式进水口的边坡工程处理，可按DL/T 5353进行设计。

7.6.8  抽水蓄能电站上、下水库进，出水口的拦污栅设计，尽可能使栅条自振频率大于水流脉动频率，两者的比值宜在2.5以上，避免共振破坏。其主要措施有：

    l减小过栅流速，加厚栅条，加固栅体。

    2加强栅条与栅体构架的连接，采用良好的焊接，缩短单根栅条的自由长度等。

3当无污物源时，可提起拦污栅。

7.6.9进水口混凝上结构、构件设计应按DL/T 5057进行。

7.7地  基处理

7.7.1～7.7.2根据进水口建筑物的规模和重要性，通过技术经济比较选择地基的处理措施。对于岩石地基下的进水口地基以及断层破碎带和软弱结构面的工程处理措施，可按DL 5108的要求执行。

8  运行和监测

8.1  运  行

8.1.1  进水口设计中，根据工程的具体情况，在电站投入运行之前，有针对性地提出运行要求。

8:1.2抽水蓄能电站进／出水口的运行要求除参照常规水电站进水口的之外，还应根据：进／出水口裂向水流、水库水位变动频繁、变幅大、速度快的特点，提出相应的运行要求和观测项目。

8.2监  测

8.2.1  进水口安全监测的主要目的是预测进水口建筑物的安危，保障工程的正常运用，所收集的安全监测资料也是水库蓄水或工程验收前例行的工程安伞鉴定的重要佐证材料，应予以重视。对于一些与施工安全有关的项目，应尽量与长期安全监测项目相结合，并在施工中实施，这样既可节省投资，又可延长观测时段。

8.2.2安全监测项目可根据工程需要，结合进水口建筑物级别等具体条件选择确定-

8.2.3进水口为挡水坝段的大中型工程、河床式厂房工程、厂顶及厂内泄洪工程等，进水口应与其相连的大坝、厂房的观测统一考虑，并满足DL5108和DL/T 5178中监测设计的要求。

 

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