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水电站水工建筑物概述(一)（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）水电站水工建筑物概述(一)一、水利枢纽1.什么是水利水电工程枢纽？为了满足防洪需求，获得发电、灌溉、供水、航行等方面的综合效益，需要在河流的适宜段修建不同类型的建筑物，用来控制和支配水流。
这些建筑物通称为水工建筑物，而不同功能的水工建筑物组成的综合体称为水利水电工程枢纽。
2.水工建筑物按其作用可分为几类？水工建筑物种类繁多，但按其作用可以分为挡水建筑物，泄水建筑物，输水建筑物，取(进)水建筑物，整治建筑物，专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物等六类。
但是，应当指出的是，有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型。
如各种溢流坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；水闸既能挡水，又可泄水，有时还作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物，等等。
3.什么是挡水建筑物？用于拦截江河水流，形成水库或空高上游水位的建筑物。
如各种坝和水闸以及为抗御洪水或挡潮沿江河岸修建的堤防、海塘等。
4.水库有哪些特征水位及相应库容？库容大小决定着水库调节径流的能力和它所能提供的效益。
因此，确定水库特征水位及其相应库容是水利水电工程规划、设计的主要任务之一。
(1) 死水位和死库容水库正常运用情况下允许水库消落到最低的水位称为死水位，该水位以下的库容即死库容。
除特殊情况外，死库容不参与径流调节，即不能动用这部分水库的水量。
(2) 正常蓄水位和兴利库容水库正常运用情况下，为满足设计的兴利要求，在设计枯水年(或枯水段)开始供水时应蓄到的水位，称为正常蓄水位，又称设计兴利水位。
该水位与死水位间的库容即兴利库容。
正常蓄水位到死水位间的水库深度称为消落深度或工作深度。
(3) 防洪限制水位水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位称为防洪限制水位。
可根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分段拟定。
(4) 防洪高水位和防洪库容当退下游防护对象的设计洪水位时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位称为防洪高水位。
水工建筑物、水电站分类为了满足防洪要求，获得灌溉、发电、供水等方面效益，在河流的适宜地段修建不同类型建筑物，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物，而不同类型水工建筑物的综合体称为水利枢纽。
水工建筑物按其作用可分为以下几类：
（1）挡水建筑物。
用以拦截江河，形成水库或壅高水位，如各种坝和水闸；以及为抵御洪水或挡潮沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
（2）泄水建筑物。
用以宣泄多余水量、排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空，以保证坝和其他建筑物安全。
如各种溢流坝，坝身泄水孔；又如各种岸边溢洪道和泄水隧道等。
（3）输水建筑物。
为满足灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽等。
（4）取（进）水建筑物。
输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段，灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。
（5）整治建筑物。
用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用，以及防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷，如丁坝，顺堤、导流堤、护底和护岸等。
（6）专门建筑物。
建造师一级水利水电讲义之水工建筑物分类建造师一级水利水电讲义之水工建筑物分类水工建筑物一般按它的作用和使用时期等来进行分类。
（一）水工建筑物按作用分类水工建筑物按其作用可分为挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取（进）水建筑物、整治建筑物以及专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。
1．挡水建筑物。
是用来拦截江河，形成水库或壅高水位的建筑物，如各种坝和水闸，或用以抗御洪水，如沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
2．泄水建筑物。
是用于宣泄多余洪水量、排放泥沙和冰凌，以及为了人防、检修而放空水库、渠道等，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物。
如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道和泄水隧洞等。
3．输水建筑物。
是为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。
4．取（进）水建筑物。
是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。
5．整治建筑物。
是用以改善河流的水流条仵，调整河流水流对河床及河岸的作用以及为防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。
6．专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。
（1）水电站建筑物：如水电站用的压力管道、压力前池、调压室、电站厂房。
（2）灌溉、排水建筑物：如灌溉渠道上的节制闸、分水闸和渠道上的建筑物（渡槽、倒虹吸、跌水等）。
（3）水运建筑物：保证河流通航及浮运木材而修建的建筑物，如升船机、船闸、筏道、码头等。
（4）给水、下水建筑物：如自来水厂的抽水站、滤水池和水塔，以及排除污水的下水道等。
（5）渔业建筑物：为了使河流中鱼类通过闸坝而修建的鱼道、升鱼机等。
有些水工建筑物在枢纽中所起的作用并不是单一的。
例如溢流坝既起挡水作用，又起泄水作用；水闸既可挡水，又能泄水，还可作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物等。
在水利枢纽布置时，应尽量使一个建筑物起到多种作用。
（二）水工建筑物按使用时期分类水工建筑物按使用时期分为永久性建筑物和临时性建筑物。
水电站是怎么分类的？1）按开发方式分类①坝式水电站，是在河流上拦河筑坝，壅高水位，以形成发电水头的水电站。
坝式水电站，按厂房与坝的相对位置,可分为河床式、坝后式、坝内式、厂房顶溢流式、岸边式和地下式等。
②引水式水电站，是采用引水建筑物集中天然河道落差以形成发电水头的水电站。
根据引水道的水力条件，引水式水电站可分为无压与有压两类。
无压引水采用明渠或无压隧洞明流引水，适用于中小型水电站；有压引水采用压力隧洞或压力管道引水，适用于大中型水电站。
③混合式水电站，是由挡水建筑物和引水系统共同形成发电水头的水电站。
发电水头的一部分靠拦河挡水闸坝雍高水位取得，另一部分靠引水道集中落差取得。
混合式水电站通常兼有坝式和引水式水电站的工程特点，具有较好的综合利用效益。
④抽水蓄能电站，是具有上、下水库，利用电力系统中低谷多余电能，把下水库的水抽到上水库内，以位能的形式蓄能，需要时再从上水库放水至下水库开展发电的水电站。
按水源不同，抽水蓄能电站又可分为纯抽水蓄能电站、混合式抽水蓄能电站、调水式抽水蓄能电站。
2）按工作水头分类①高水头水电站，通常指水头大于200m的水电站。
高水头水电站一般建在河流上游的高山地区，多为引水式或混合式水电站。
如为坝式水电站，坝的高度常在25Onl以上。
②中水头水电站，通常指水头为40~200m的水电站，中水头水电站应用范围比较广泛，多数为坝式或混合式水电站。
③低水头水电站，通常指水头在40m以下的水电站，也有将2~4m水头的水电站称为极低水头水电站。
低水头水电站多建在河流坡降平缓的中下游河段，普遍采用河床式电站。
3)按装机容量分类①大型水电站。
电站总装机容量在30万kW(300MW)及以上的水电站。
大型水电站多建在大江大河上，需要研究解决的环境、社会、技术和经济问题也比较复杂。
②中型水电站。
电站总装机容量为5万~30万kW(不含30万kW)的水电站。
中型水电站多建在中小河流上，需要研究的问题相对较简单，易于解决。
利⽤天然河道落差，由引⽔系统集中发电⽔头的⽔电站。
引⽔式⽔电站⼀般由挡⽔建筑物、泄⽔建筑物、进⽔⼝、引⽔系统、⽔电站⼚房、尾⽔隧洞（或尾⽔明渠）及机电设备等组成。
引⽔式⽔电站适宜建在河道多弯曲或河道坡降较陡的河段，⽤较短的引⽔系统可集中较⼤⽔头；也适宜于⾼⽔头⽔电站，避免建设过⾼的挡⽔建筑物。
跨流域引⽔发电的⽔电站必然是引⽔式⽔电站。
引⽔式⽔电站的主要特点有： ①库容⼩，调节性能差； ②淹没损失少； ③产⽣脱⽔河段，⾄少使局部河段减少流量； ④枢纽布置分散，不利于运⾏管理。
引⽔式⽔电站分为有压与⽆压两类。
⽆压引⽔式⽔电站⽤⽆压引⽔道（引⽔明渠或⽆压隧洞）输送⽔流到压⼒前池，压⼒前池把⽔流由⽆压变成有压，通过压⼒管道把⽔引到⽔轮发电机组发电。
有些⽆压引⽔式⽔电站还要设尾⽔明渠。
这类电站靠压⼒前池或靠明渠⼩范围⽔位变化调节引⽔流量，但可调蓄的容积很⼩，调节性能很差，多为径流式⽔电站，如中国新疆的玛纳斯梯级⽔电站。
有压引⽔式⽔电站⽤有压隧洞或钢管从进⽔⼝输送压⼒⽔流到⼚房，有些电站还要设置调压室。
有压引⽔式⽔电站的⼚房位置可放在岸边、地下或地上。
若采⽤地下式⼚房还可分为⾸部式、中部式或尾部式。
⾸部式的引⽔隧洞短于尾⽔隧洞，尾部式的引⽔隧洞长于尾⽔隧洞，中部式的⼚房位于中间。
中国以礼河三级和四级⽔电站为有压引⽔式⽔电站，利⽤⽔头均为629m。
因坝式⽔电站和引⽔式⽔电站各有优缺点，在适宜的条件下有些⽔电站既⽤挡⽔建筑物、⼜⽤引⽔系统共同集中发电⽔头，既有⽔库可调节径流，⼜可⽤较少的引⽔系统⼯程量取得较⼤⽔头。
这类⽔电站称为混合式⽔电站，如中国的鲁布⾰⽔电站。
1水电站基本类型及组成建筑物：工作水头（低中高水头）调节能力（有无调节）电力系统中作用（基腰峰荷）集中水头方式（坝式引水式混合式）水电站利用水源的性质（常规抽水蓄能潮汐）水电站的组成建筑物及其特征（坝式河床式引水式）坝式：常修建于河流中上游高山峡谷中，厂房不起挡水作用不承受上游水压力，引水道短水头损失小建筑物布置较集中当厂房布置在坝体非溢流段下游为坝后式当坝体足够大可将厂房布置在坝内为坝内式。
河床式：修建在河流中下游河道纵坡较平缓河段上厂房和坝共同组成挡水建筑物厂房承受上游水压力，一般为低水头大流量水电站。
引水式：修建在河床坡度大水流湍急山区河段，水头较高，有压引水式主采用有压引水建筑物引水以集中水头，无压引水式采用无压引水建筑物集中水头。
2水轮机类型及适用范围：反击式（主要利用水流压能转化为机械能）：轴流式（适用于低水头大流量水电站h一般50m最高88）混流式（适用h一般20~450m最高672m）斜流式（h一般20~200）贯流式（h30m 以下）冲击式（通过喷嘴将水流能量全转换成高速射流的动能）：水斗式（高水头小流量水电站，大型之h400~1000最高1772）斜击式（中小型水电站h25~300）双击式（小型水电站h10~150）3蜗壳（反击式水轮机引水部件，使水流均匀、旋转，以最小水头损失送入转轮室）：金属蜗壳（工作水头>40多用于中高水头混流式水轮机，包角较大为345度左右）混凝土蜗壳（H<40用于低水头大流量电站包角180~270）包角：蜗壳在座环外缘包围的角度。
尾水管（位于转轮出口的泄水部件引导水流进入下游并回收剩余能量，衡量之性能指标为看它对转轮出口动能恢复程度，分直锥形弯锥形弯肘形。
4Hs：立轴混流式(导叶下部底环上平面到下游水面垂直高度)卧轴混流式贯流式（转轮叶片最高点到下游水面垂直高度）立轴轴流式（转轮叶片轴线到下游水面垂直高度）5安装高程（计算水电站厂房其他高程的基准值）：立轴反击式（导叶中心高程）卧轴混流式贯流式（主轴中心线高程）6综合特性曲线（表示水轮机各参数间关系曲线，用于分析水轮机性能，在水电站设计中选择基本参数及合理运行方式）：轴流式主要综合特性曲线（等开度线：模型试验时保持水轮机开度不变对应于不同工况下的一条连线。
可编辑修改精选全文完整版简答题1.水电站引水建筑物的基本要求是什么？设计渠道的水力计算包括哪些内容，其基本目的是什么？答：（1）有足够的输水能力：渠道要能随时输送水电站所需要的设计流量，并有适应此流量变化的能力。
（2）水质符合要求：要防止有害的污物及泥沙进入渠道，对于有压引水建筑物，只需要在进口处防止有害的污物和泥沙进入建筑物，保证水质要求。
对于无压引水建筑物，不仅在渠首要采取适当措施，更要防止渠道沿线上的污物及泥沙随暴雨涌入渠道，在渠末端压力前地的进口处还要再次采取拦污、防沙及排污措施。
（3）运行安全可靠：渠道在运行中要防止冲刷及淤积，渠道的渗漏要限制在一定的范围内，过大的渗漏不但会造成水量损失，而且可能影响渠道的安全。
另外，要抑制渠中杂草生长，以减小渠道糙率，增加渠道输水能力。
（4）结构经济合理，便于施工运行。
水力计算主要包括：恒定流计算：确定底坡、横断面尺寸求渠道均匀流下水深与流量的关系非恒流计算：a.计算电站丢弃负荷时渠道涌浪(最高水位),确定堤顶高程；b.计算电站增加负荷时渠道涌波(最低水位)，确定压力管道进口高程；c.水电站按日负荷图工作时，渠道中水位及流速变化过程，以研究水电站的工作情况。
研究非恒定流下水深和流速的关系。
2.水电站可以采取哪些措施来减小水锤压强？试简述这些措施基本原理。
答：①缩短压力管道长度。
（设置调压室或地下厂房调整其位置）使进口的反射波能较早的回到压力管道的末端，增加调节过程中水锤的相数，加强进口反射波消减水锤压强的作用；L减小，σ减小，从而ξ减小。
②减小压力管道中的流速。
（增加压力管道断面积）可以减小其中单位水体的动量，因此，在同样调节时间里，可以减少动量的变化梯度，从而减小水锤压强。
Ts一定，v减小，σ减小，从而ξ减小。
③采用合理的调节规律。
在调解时间Ts一定的情况下，采用分段调节曲线，调整不同时段的时间和调节速度，从而尽可能降低水锤压力。
④延长有效关闭时间Ts：设置调压阀：用负荷减压阀逐渐开启向下游泄放部分流量。
水电站的分类一、按开发方式分类①坝式水电站,是在河流上拦河筑坝，壅高水位，以形成发电水头的水电站。
坝式水电站，按厂房与坝的相对位置，可分为河床式、坝后式、坝内式、厂房顶溢流式、岸边式和地下式等。
②引水式水电站，是采用引水建筑物集中天然河道落差以形成发电水头的水电站。
根据引水道的水力条件，引水式水电站可分为无压与有压两类。
无压引水采用明渠或无压隧洞明流引水，适用于中小型水电站；有压引水采用压力隧洞或压力管道引水，适用于大中型水电站。
③混合式水电站，是由挡水建筑物和引水系统共同形成发电水头的水电站。
发电水头的一部分靠拦河挡水闸坝雍高水位取得，另一部分靠引水道集中落差取得。
混合式水电站通常兼有坝式和引水式水电站的工程特点，具有较好的综合利用效益。
④抽水蓄能电站，是具有上、下水库，利用电力系统中低谷多余电能，把下水库的水抽到上水库内，以位能的形式蓄能，需要时再从上水库放水至下水库进行发电的水电站。
按水源不同，抽水蓄能电站又可分为纯抽水蓄能电站、混合式抽水蓄能电站、调水式抽水蓄能电站。
二、按工作水头分类①高水头水电站，通常指水头大于200m的水电站。
高水头水电站一般建在河流上游的高山地区，多为引水式或混合式水电站。
如为坝式水电站，坝的高度常在250m以上。
②中水头水电站，通常指水头为40～200m的水电站，中水头水电站应用范围比较广泛，多数为坝式或混合式水电站。
③低水头水电站，通常指水头在40m以下的水电站，也有将2～4m水头的水电站称为极低水头水电站。
低水头水电站多建在河流坡降平缓的中下游河段，普遍采用河床式电站。
三、按装机容量分类①大型水电站。
电站总装机容量在30万kW（300MW）及以上的水电站。
大型水电站多建在大江大河上，需要研究解决的环境、社会、技术和经济问题也比较复杂。
②中型水电站。
电站总装机容量为5万～30万kW（不含30万kW）的水电站。
中型水电站多建在中小河流上，需要研究的问题相对较简单，易于解决。
第七章水电站引水道建筑物第一节引水道引水道的功用是集中落差，形成水头，将水流输送到水电站厂房，然后将发电后的水流(称为尾水)排到原河道。
引水道分为无压引水道和有压引水道两类。
无压引水道的特点是具有自由水面，引水道承受的水压不大，适用于无压引水式水电站，河道或水库的水位变化不大。
在结构型式上，无压引水道最常用的是渠道和无压隧洞。
渠道常沿山坡等高线布置，受地形及地质条件制约，其长度和开挖工程量较大，且运行期要经常维护、修理，但由于在地表面施工，因而比较方便，中小型电站常采用渠道引水。
某些特殊情况下，如崎岖的山坡等，可能无法沿着不规则的等高线布置引水道，则对较深的峡谷可采用渡槽越过，对较浅的峡谷用倒虹吸穿越，对山岭用无压隧洞穿过。
有压引水道的特点是引水道内为压力流，承受的水压力较大，适用于有压引水式水电站，河道或水库水位变幅较大。
有压隧洞是最常用的结构型式，它可以利用岩体承受内水压力和防止渗漏。
在很特殊的情况下，有压引水道可采用压力管道。
一、引水渠道(一) 水电站引水渠道的要求水电站的引水渠道与一般灌溉和供水渠道不同。
电网中一天负荷变化很大，水电站一般起调峰作用，引用流量随负荷变化而变化，通常将水电站的引水渠道称为动力渠道。
水电站引水渠道应满足以下基本要求：(1) 有足够的输水能力。
当电站负荷发生变化时，机组的引用流量也随之变化。
为使引水渠道能适应由于负荷变化而引起的流量变化要求，渠道必须有合理的纵坡和过水断面。
一般按水电站的最大引用流量Q max设计。
(2) 水质要符合要求。
防止有害污物和泥沙进入渠道，渠道进口、沿线及渠末都要采取拦污、防沙、排沙措施。
(3) 运行安全可靠。
应尽可能减少输水过程中的水量和水头损失，因此渠道要有防冲、防淤、防渗漏、防草、防凌等功能。
渠道内水流速度要小于不冲流速而大于不淤流速。
渠道的渗漏要限制在一定范围内，过大的渗漏不仅造成水量损失，而且会危及渠道安全。
渠道中长草会增大水头损失，降低过水能力，在易长草季节，维持渠道中的水深大于 1.5m及流速大于0.6m/s 可拟制水草的生长。
渠道中加设护面既可减小糙率，又可防渗、防冲、防草、有利于维护边坡稳定，保证电站出力，但工程造价增加。
在严寒季节，水流中的冰凌会堵塞进水口的拦污栅。
为了防止冰凌的生成，可暂时降低水电站出力，使渠道流速小于0.45m/s~0.60m/s，并迅速形成冰盖。
为了保护冰盖，渠内流速应限制在1.25m/s以下，并防止过大的水位变动。
在进行线路选择时主要考虑沿线的地质和地形条件。
一般应选择在岩体稳定性较好、渗透性和风化较弱的区域。
在下列情况下不宜选择无压引水渠道方案：(1) 山坡不稳定时；(2) 山坡过陡；(3) 渠道以上的山坡有不稳定的山体，或常有石块滚落下来；(4) 有可能发生雪崩的部位；(5) 气候严寒，冰冻期较长，渠中水流有冰冻的可能。
在遇到这些问题时，可采用相应的工程措施，如将渠道局部封闭等。
(二) 动力渠道的类型1．非自动调节渠道。
渠顶大致平行渠底，渠道的深度沿途不变，在渠道末端的压力前池中设泄水建筑物(溢流堰)如图7-1所示。
当水电站的引用流量等于渠道设计流量时，水流处于均匀流状态，水面线平行渠底，渠内为正常水深，压力前池水位低于堰顶；当电站引用流量小于渠道设计流量时，水面线为雍水曲线，水位超过堰顶，开始溢流；当水电站引用流量为零时，通过渠道的全部流量泄向下游。
这种渠道的优点是：渠顶能随地形而变化，当渠道较长，底坡较陡时，工程量比较小。
溢流堰可限制渠末的水位,保证向下游供水。
其缺点是若下游无用水要求而进口闸门又不能及时关闭时，则造成大量无益弃水。
2．自动调节渠道。
渠道首部堤顶和尾部堤顶的高程基本相同，并高出上游最高水位，渠道断面向下游逐渐加大，渠末不设泄水建筑物，如图7-2所示。
当水电站的引用流量为零时，渠道内水位是水平的，渠道不会发生漫流和弃水现象；当水电站引用流量小于渠道设计流量时，渠道内出现雍水曲线；当水电站引用流量大于渠道设计流量时，渠道内为降水曲线。
这种渠道在最高水位和最低之间有一定的容积，从而在一定程度上起到了自动调节的作用，为电站适应负荷变化创造了条件，但工程量较大。
(三) 渠道的断面尺寸引水渠道一般在山坡上采用挖方、回填或半挖半填的方式修建，其断面形状也多种多样，如梯形、矩形等，以梯形最为常见。
边坡坡度取决于地质条件及衬砌的情况。
在岩石中开凿出来的渠道边坡可近于垂直而成为矩形断面。
在选择断面型式时，应尽力满足水力最佳断面，同时要考虑施工、技术方面的要求，确定合理实用断面。
决定断面尺寸时，首先要满足防冲、防淤、防草等技术条件，拟定几个可能的方案，经过动能经济比较，选出最优方案。
经过动能经济计算后，得到的渠道断面F e称为经济断面。
工程实践表明，渠道的经济流速V e大致为1.5～2.0m/s，则F e=Q max/V e,粗略估算渠道尺寸时可做为参考。
(四) 渠道的水力计算特点渠道的水力计算主要任务是根据设计流量，选定断面尺寸、糙率、纵坡和水深。
1．恒定流计算(1) 根据均匀流计算出流量Q、过水断面F、水力半径R、底坡i、糙率n之间的关系。
当i 、F均已选定，可求出渠道正常水深与流量之间的关系曲线h n~Q，如图7-3中的曲线①所示。
(2) 根据断面F，假定一系列临界水深h c，可算得与其相对应的流量Q，从而作出h c～Q关系曲线，即曲线②。
图7-3 渠末水深与流量关系(3) 非均匀流计算的目的是决定水面曲线。
对于给定的渠首设计水深h1(即水库为设计低水位、闸门全开下的渠首水深)，利用水力学中非均匀流水面曲线的计算方法可求出渠道通过不同流量时渠末水深h2，绘出h2~Q关系曲线，即曲线③。
(4) 根据渠末溢流堰的实际尺寸，按堰流公式可以得出渠末水深h2(等于堰顶至渠底的高度h W，加上堰上水头)与溢流流量Q W的关系曲线h W ～Q W即曲线④。
这几条曲线的关系及意义如下：曲线①与曲线③的交点N表示h1=h2，渠内发生均匀流。
此时的流量相应于渠道的设计流量Q d。
若水电站引用流量大于Q d，h2＜h n，渠中出现降水曲线，且随着流量的增加h2迅速减小。
h2的极限值是临界水深h c，即曲线②与曲线③的交点C。
此时的流量Q c为给定渠首水深h1下渠道的极限过水能力。
Q d一般采用水电站的最大引用流量Q max，这是因为：(l) 使渠道经常处于雍水状态工作，以增加发电水头；(2) 避免因流量增加不多而水头显著减小的现象；(3) 使渠道的过水能力留有余地，以防止渠道淤积、长草或实际糙率大于设计采用值时，水电站出力受阻(即发不出额定出力)。
水电站引用流量小于Q max(即Q d)时，渠中出现雍水曲线，渠末水位随流量减小而上升。
当水电站引用流量等于Q A时，即曲线③与堰顶高程线的交点A处，h2 = h W，刚好不溢流。
当水轮机流量Q t在0与Q A之间时，h2 > h W，溢流堰发生溢流，溢流流量为Q W，通过渠道的流量为Q t＋Q W，渠末水位h2可由图中查出。
当水电站停止运行(Q t = 0)时，通过渠道的流量全部由溢流堰溢走，相应于曲线③与曲线④的交点B，这就是溢流堰在恒定流情况下的最大溢流流量Q W max，相应水位为恒定流下渠末最高水位。
当水库水位在一定范围内变化时，渠首水深h1也要发生变化，可取几个典型h1进行非均匀流计算，得出相应的h2~Q曲线，进行综合分析。
2．非恒定流计算非恒定流计算的目的是研究水电站负荷变化时渠道中水位和流速的变化过程。
计算内容包括：(1) 水电站突然丢弃负荷时渠道涌波的计算，求出渠道沿线的最高水位，用以确定堤顶高程；(2) 水电站突然增加负荷时渠道的涌波计算，求得最低水位，以确定压力管道进口高程；在任何情况下，压力管道进口不得露出水面；(3) 水电站按日负荷图工作时渠道中水位及流速变化过程，以研究水电站的工作情况。
二、引水隧洞发电隧洞水电站最常见的输水建筑物之一。
从功用上来分，发电隧洞分为引水隧洞和尾水隧洞；根据隧洞的工作条件，又可分为有压隧洞和无压隧洞,发电引水隧洞多数是有压的，尾水隧洞则以无压洞居多。
(一) 隧洞路线选择隧洞的线路选择是设计中的重要内容，关系到隧洞的造价、施工难易、施工安全、工程进度和运用可靠性等。
隧洞线路选择要和进水口、调压室、压力管道及厂房位置联系起来综合考虑，必须在认真勘测的基础上拟定不同的方案，进行技术经济比较后确定。
在满足水电站枢总体布置的前提下，隧洞线路布置的总原则是：洞线短、弯道少，沿线的工程地质、水文地质条件要好，并便于布置施工平洞。
(1) 地形条件。
隧洞进出口处地形宜陡，进出口段应尽量垂直地形等高线，其洞顶围岩厚度应不小于1.0倍开挖洞径，洞身的埋藏深度应满足洞顶以上围岩重量大于洞内静水压力的要求；拟利用围岩抗力时，围岩厚度不应小于3.0倍开挖洞径；要利用山谷等有利地形布置施工支洞。
(2) 地质条件。
隧洞线路应布置在地质构造简单、山岩比较完整坚固、山坡稳定的地区，尽量避开不利的地质构造，如断层、破碎带和可能发生滑坡的不稳定地段，同时应尽量避开山岩压力很大、渗水量很大的岩层。
当洞线与岩层、构造断裂面及主要较弱带相交时，其夹角应尽量靠近90°。
在整体块状结构的岩体中，其夹角不宜小于30°。
在层状岩体中，特别是层间结合疏松的高倾角薄岩层，其夹角不宜小于45°。
隧洞的进出口在开挖时易于坍方，在运用中也容易受地震破坏，所以应选择覆盖或风化层浅、岩石比较坚固完整的地段，以避免施工和运用中发生塌方、堵塞洞口的事故。
如果无法避开，可以通过结构设计和施工措施加以改善。
(3) 施工条件。
对于长隧洞，洞线选择时还应考虑设置施工支洞问题，以便于增加施工工作面，有利于改善施工条件，加快施工进度。
有压隧洞要设0.3％～0.5％的纵坡，以利施工排水及放空隧洞。
(4) 水力条件。
洞线尽可能直，少转弯；必须转弯时弯曲半径一般大于5倍洞径，转角不宜大于60°，以使水流平顺，减小水头损失。
(二) 隧洞水力计算有压隧洞的水力计算包括恒定流及非恒定流两种。
(1) 恒定流计算。
目的是研究隧洞断面、引用流量及水头损失之间的关系，以便确定隧洞尺寸。
(2) 非恒定流计算。
目的是求出隧洞沿线各点的最大、最小内水压力值，首先求出调压室内的最高及最低水位，水库水位与调压室内的最高水位的连线即为隧洞的最大内水压力坡降线，据此确定隧洞衬砌的设计水头, 水库的低水位与调压室最低水位的连线即为隧洞最小内水压力坡降线，隧洞顶各点高程应在最低压坡线之下，并有1.5～2.0m的压力余幅，以保证洞内不出现负压，如图7-4所示。
当隧洞末端无调压室时，其非恒定流计算即为水击计算。
要避免在隧洞中出现时而无压时而有压的不稳定工作状态。
