水电站压力管道设计
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水电站压力管道
第八章水电站压力管道要求：掌握压力管道的工作特点、类型及总体布置，压力管道的尺寸拟定，设计方法和步骤。
第一节压力管道的功用和类型一、功用及特点(一) 功用压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管。
(二)特点(1) 坡度陡(2) 内水压力大，且承受动水压力的冲击(水击压力)(3) 靠近厂房。
严重威胁厂房的安全。
压力管道的主要荷载为内水压力，HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。
当V=5~7m/s时，HD≈(0.15～0.18) N g H当N g相同时，H愈大，HD愈大。
目前最大达5000m2。
目前最大直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管，直径为13.26m。
二、分类第二节压力管道的线路选择及尺寸拟定一、供水方式1．单元供水：一管一机。
不设下阀门。
优点：结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好，易于制作，无岔管缺点：造价高适用：(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管；(2) 混凝土坝内管道和明管道2．联合供水：一根主管，向多台机组供水。
设下阀门。
优点：造价低缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差适用：、(1) 机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管和明管3．分组供水：设多根主管，每根主管向数台机组供水。
设下阀门。
适用：压力水管较长，机组台数多，单机流量较小的情况。
地下埋管和明管单元供水联合供水分组供水二、明管布置管道与主厂房的关系：1．正向引近：低水头电站。
水流平顺、水头损失小，开挖量小、交通方便。
钢管发生事故时直接危机厂房安全。
2．纵向引近：高、中水头电站。
避免水流直冲厂房。
3．斜向引近：分组供水和联合供水。
(a)、(b) 正向引进 (c)、(d) 纵向引进 (e) 斜向引进压力水管引进厂房的方式三、线路选择压力管道的线路选择应结合引水系统中的其它建筑物(前池、调压室)和水电站厂房布置统一考虑。
1．路线尽可能短、直。
（经济、水头损失小、水击压力小）一般设在陡峻的山脊上。
长寨水电站压力钢管设计
４ 压 力钢 管设计
４１ 压 力管道 布 置 ．
电站共 布 ３台机 组 ， 总装 机 １ ， 管供 水 方 ５ＭＷ 钢 式 为一 管 三机 ， 设计 流 量 ９ ３ｍ／ ． ３。管 材采 用 １ ， ０ ｓ ６Ｍｎ 主管 内径 １８ｎ ．Ｉ，壁厚 分别 为 １ ｍ 和 ｌ ｍ两种 规 ４ｍ ８ｍ 格 ， 、 管 内径 ０７Ｔ， 厚 １ ｍ。 支 岔 ．Ｉ 壁 Ｉ ４ｍ
程。根据《 水利水 电工程等级划分及洪水标准》 防 和《
洪标 准》 的规定 ， 程 等别 为 Ⅳ等 ， 工 规模 为 小 （ ） 工 一 型 程， 主要建 筑 物按 ４级设 计 ， 要建 筑 物 按 ５级设 计 。 次 正常 蓄水位 ９ ５ 调 节库 容 ｌ＿ ｍ 。 ５ ｍ， ３３万 ３
山 水利鲁 西 警
长 寨 水 电 站 压 力 钢 管 设 计
杨 学宏
（ 西省 水利 水 电勘 测 设 计研 究 院 ， 山 山西 太 原 ００２ ） ３ ０ ４
［ 摘要 ］ 压力钢管作为引水式电站 的一个重要组成部分 ， 其尺寸的选取对电站造价影响很大 ， 因此压 力钢 管的 设计至 关重要。在介绍长寨水电站工程概况和工程 地质情 况的基础上 ， 对其压力钢 管进 行 了设计 ， 旨在 为类
似 工 程 提 供借 鉴 。
［ 关键词 ］ 力钢管 ； 压 设计 ； 长寨水电站 ［ 中图分类号］ Ｖ ３ ． １ Ｔ ７２４ ＋ ［ 文献标识码 ］ ｃ ［ 文章编号 ］０ ４ ７ ４ （０ ０ ０ — ０ ９ ０ １０ — ０ ２ ２ １ ）９ ０ ５ — ２
１ 工程概 况
１ 。； ：２ 三条支 管分 别长 １ １ ３ ０ｍ，０ｍ，８Ｔ， １ １ 内径 ０８１。 Ｉ ． ２ ｃ ｌ 电站 主厂 房 长 ５ 宽 １ 总 高 １． ｎ， 主 ４ｍ， ｍ， ５ ｌ由 ７ 机 间 和安 装 间组 成 ， 装 间地 面高 程 ７ ５１ 发 电机 安 ５ ．ｍ， 层 地 面高 程 ７ ９３ｍ。 副厂 房 布 于 主厂 房 后 右 侧 ， ４＿ 宽 ６ｍ， 呈折 线布 置 。主变压器 及变 电站 均布 置于 厂房后 右 侧 的开挖 平 台上 ， 面高 程均 为 ７５１ｎ 地 ５ ．Ｉ。
水电站压力管道布置设计
水电站压力管课程设计学院：水利学院专业：水利水电工程科目：水电站课题：水电站压力管道课程设计姓名：学号： 313174云南农业大学水利学院2017年12月设计说明压力管道的设计步骤一般包括：（1）压力管功能布置；（2）压力管固定方法、设计；（3）压力管应力分析、计算；（4）压力管强度校核；（5）压力管抗外压稳定计算。
一、基本资料及参数1、最大发电流量；2、上游正常水位1000m；3、下游设计尾水水位850m；4、管轴线与水平线夹角；5、上游正常水位至伸缩节水位差7m；6、镇墩与地基摩擦系数；7、支墩与管身摩擦系数；8、伸缩节摩擦系数；9.水轮机调节时间。
二、压力管功能及布置功能：从水库、前池或调压室向水轮机输送水量。
布置：采用明钢管敷设。
布置时要尽可能选择短而直的线路，明钢管敷设在陡峭的山坡上；尽量选择良好的地质条件，明钢管敷设在坚固而稳定的山坡上，支墩和镇墩尽量设在坚固的岩基上，并清除表面覆盖层；尽量减少管道的起伏波折，避免出现反坡，利于管道排空，明钢管底部应高出地表至少0.6米，以便安装和检修；避开可能发生山崩或滑坡的区，明钢管尽量沿山脊布置，避免布置在山水集中的山谷中，若明钢管之上有坠石或可能崩塌的峭壁，要事先清除；首部设事故闸门，并考虑设置事故排水和防冲设施。
三、明钢管的固定、设计1.明钢管的敷设明钢管敷设在一系列支墩上，底部应高出地表0.65米。
明钢管宜做成分段式，在首尾设镇墩，两镇墩之间设伸缩节。
伸缩节布置在管段的上端，靠近上镇墩处。
敷设方式如图：2.明钢管的设计（1）管径的确定采用经验公式——彭德舒公式来初步确定压力钢管的经济直径：式中：为钢管的最大设计流量，；H为设计水头，m。
由基本资料得：所以压力钢管直径进制采用D=50mm为模,所以取D=2.05m。
（2）管长确定上游正常水位1000m，闸门进口水位为993m，上游正常水位至伸缩节水位差7m，下游设计为水位850m。
取进口直管段长5m，出口直管段长5m。
某水电站压力管道结构设
水电站课程设计任务及指导书一、设计题目某水电站压力管道结构设计二、课程设计的目的巩固加深所学的理论知识，培养学生运用理论知识和技术资料，分析、解决实际问题的能力。
三、课程设计的时间1周(2014年6月30日~7月4日)四、基本资料某水电站地面压力管道布置型式如图所示。
已知设计流量Q设=12.6m3/s，末跨中心断面的计算水头(包括水击压力)为56.25m，支座断面的计算水头为49.08m，伸缩节断面的计算水头为7.89m，支承环间距16m，计算段上下镇墩间距64m，钢管轴线与水平面倾角为44°，伸缩节距上镇墩2m，伸缩节内止水填料长度b=30cm，填料与管壁摩擦系数为0.3，支承环的摩擦系数为0.1，钢管采用A3钢。
下镇墩的上游端管中心的计算水头为63.4m，镇墩下游端和下游伸缩节中心计算水头近似相等，取为66.1m，镇墩下游端伸缩节的水平钢管长度为5.0m ，管内流速为5m/s，镇墩为混凝土结构。
五、设计任务1.初拟压力钢管内径及确定管壁计算厚度和结构厚度;2.确定刚性环间距；3.按正常运行情况基本荷载组合工况，对最后一跨的二个断面进行结构分析；六、设计步骤及指导1. 利用经验公式及经济流速初步确定压力管道的内径；2．确定压力管道厚度(全长采用一个厚度)，要求确定管壁计算厚度和结构厚度；3. 设计压力管道的刚性环的间距(1) 校核光滑管的稳定性；(2) 设计刚性环的间距；4. 对最后一跨的二个断面进行结构分析(1) 受力分析：按正常运行情况的基本组合计算不同断面径向力、法向力和轴向力；(2) 应力计算及强度校核；(3) 抗外压稳定分析(包括管壁和支承环抗外压稳定分析) ；七、设计成果1．计算说明书一份；2. 写一份800字左右的总结。
八、参考资料1．压力钢管设计规范 2．水电站设计参考资料课程名称人数课程性质考核方式周学时起止周教师姓名合班意见教室场地标识水电站课程设计54实践考查 1 19-19 孔鲁志11水利水电工程2班博雅楼1334、1332多媒体教室5711水利水电工程1班。
《水电工程设计》第06章 水电站压力钢管设计
第六章水电站压力钢管设计目录第一节概述一、压力钢管在水电工程设计中的作用与地位二、压力钢管的分类三、压力钢管的附件及其他设备第二节材料一、钢材的基本特性二、钢材的设计强度三、结构用材料四、质量监督要点第三节设计基本原则与观测设计一、管道设计特点二、布置形式三、压力钢管选型四、管道的线路五、水力计算六、设计作用(荷载)及作用效应组合七、允许应力法设计八、概率极限状态设计九、一般构造要求十、观测设计十一、水压试验十二、质量监督要点第四节明管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第五节地下埋管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第六节坝内埋管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第七节坝后背管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第八节岔管一、岔管的种类二、布置特点三、结构计算四、构造特点五、质量监督要点第九节防腐蚀一、水质二、环境三、高速水流的腐蚀或侵蚀四、影响防腐蚀质量的关键因素五、大型钢管除锈工艺六、质量监督要点第六章水电站压力钢管设计第一节概述一、压力钢管在水电工程中的作用与地位压力管道是水电站输水道最常用的形式，特别是在中高水头的水电站中，他将水从水库、前池、或调压室中在承受压力的条件下引入水轮机或其他设备，以满足发电、供水等要求。
管道可用钢材、钢筋混凝土或木材制造。
战前用木板条和钢箍制成的木输水管道，运行情况不坏，在许多电站上，一直到今天，还在运转。
在现代的水电站和水泵站中，已不再使用木管。
钢筋混凝土管，包括预应力钢筋混凝土管，常在水泵站和水电站上作为引水管道和中压（水头60～100m）水轮机管道使用；钢筋混凝土管加钢衬后组成钢衬钢筋混凝土管，承受内压可高达150m～200m，甚至更高。
钢筋混凝土管道和钢管相比耐久性好，运行费用低，造价省，大直径钢筋混凝土管可比钢管节约大量钢材，造价平均低30～40%，但是主要制作工作应在预制厂完成，所以总长度不小于1000m的管道，才划算。
水电站压力管设计标准
水电站压力管道设计标准是指在设计和建造水电站压力管道时，需要遵循的一系列规范和要求。
这些标准主要包括以下几个方面：
1. 材料选择：压力管道的材料应该具有足够的强度、韧性和耐腐蚀性，能够承受高压水流的冲击和腐蚀作用。
常用的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等。
2. 结构设计：压力管道的结构应该合理、稳定，能够承受水流的压力和振动。
常见的结构形式包括直管、弯头、三通、四通等。
3. 尺寸计算：压力管道的尺寸应该根据水流的流量、速度和压力等因素进行计算，确保管道能够正常工作并避免出现堵塞或破裂等问题。
4. 安装要求：压力管道的安装应该符合相关的规范和要求，包括管道的连接方式、支架的设置、管道的固定等。
同时，还需要进行严格的质量检查和测试，确保管道的安全性和可靠性。
5. 维护管理：压力管道的维护管理应该定期进行，包括清洗、检修、更换等工作。
同时，还需要建立完善的档案管理制度，记录管道的使用情况和维护记录等信息。
总之，水电站压力管道设计标准是保证水电站安全运行的重要保障。
只有严格按照相关标准进行设计和建造，并进行有效的维护管理，才能确保水电站的长期稳定运行。
水电站压力管道—压力管道的路线和布置形式
项目9 压力管道
1
压力管道的功用与类型
2
压力管道的线路选择和布置方式
3
明钢管的构造、附件及敷设方式
4
钢岔管
3
钢筋混凝土管
4
地下埋管
项目9 压力管道
9.2 压力管道的线路选择和布置方式
1
压力管道线路选择
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
压力管道的供水方式
3
压力管道的引近方式
9.2.1 压力管道线路选择
➢ 压力管道线路选择应结合其它建筑物(前池、调压室)和水电站 厂房布置统一考虑。
1. 路线尽可能短、直。(经济，hf和ΔH小)。 2. 地质条件好。山体稳定、地下水位低、避开山崩、雪崩地区
以及山水集中的地区和沉降量很大的地段，可沿山脊布置。 3. 宜避开村镇居民区及交通道路等，若避不开应考虑环境影响。 4. 尽量减小起伏, 避免出现负压；转弯半径R≯3D。
9.2.2 压力管道的供水方式
1. 单元供水。每台机组均有一根压力管道供水，即单管单机供水。 结构简单(无需岔管)，水流顺畅，水头损失小，运行灵活可靠
2. 联合供水。一根主管向电站全部机组供水，即单管多机供水。 节省管材，降低造价，但需设置结构复杂的分岔管，水头损失 也较大；每台机组前需设阀门。
3. 分组供水。两根或多根主管，每根主管向两台或两台以上机组 供水，即多管多机供水。优缺点介于上述两种方式之间。
(b)
(c)
(d)
(e)
(a)、(b)—正向引近；(c)、(d)—纵向引近；(e)—斜向引近
9.2.2 压力管道的供水方式
a. 单元供水。管道末端可不设 阀门。
b. 联合供水。管道末端必须设 置阀门。
c. 分组供水。管道末端必须设 置阀门。
1
压力管道的功用与类型
2
压力管道的线路选择和布置方式
3
明钢管的构造、附件及敷设方式
4
钢岔管
3
钢筋混凝土管
4
地下埋管
项目9 压力管道
9.2 压力管道的线路选择和布置方式
1
压力管道线路选择
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
压力管道的供水方式
3
压力管道的引近方式
9.2.1 压力管道线路选择
➢ 压力管道线路选择应结合其它建筑物(前池、调压室)和水电站 厂房布置统一考虑。
1. 路线尽可能短、直。(经济，hf和ΔH小)。 2. 地质条件好。山体稳定、地下水位低、避开山崩、雪崩地区
以及山水集中的地区和沉降量很大的地段，可沿山脊布置。 3. 宜避开村镇居民区及交通道路等，若避不开应考虑环境影响。 4. 尽量减小起伏, 避免出现负压；转弯半径R≯3D。
9.2.2 压力管道的供水方式
1. 单元供水。每台机组均有一根压力管道供水，即单管单机供水。 结构简单(无需岔管)，水流顺畅，水头损失小，运行灵活可靠
2. 联合供水。一根主管向电站全部机组供水，即单管多机供水。 节省管材，降低造价，但需设置结构复杂的分岔管，水头损失 也较大；每台机组前需设阀门。
3. 分组供水。两根或多根主管，每根主管向两台或两台以上机组 供水，即多管多机供水。优缺点介于上述两种方式之间。
(b)
(c)
(d)
(e)
(a)、(b)—正向引近；(c)、(d)—纵向引近；(e)—斜向引近
9.2.2 压力管道的供水方式
a. 单元供水。管道末端可不设 阀门。
b. 联合供水。管道末端必须设 置阀门。
c. 分组供水。管道末端必须设 置阀门。
水电站压力管道设计
4.3.2 明钢管的阀门和附件
2.附件
❖ （2）通气孔和通气阀
作用：当阀门紧急关闭时，向管内充气，以消除管中负压； 水管充水时，排出管中空气。即：放空时补气，充水时排 气。
位置：阀门之后 当进水口较深时，可采用通气阀，在正常运行时保持关闭
❖ (3)钢衬钢筋混凝土管：应用：水头较高的情况 ❖ (4)玻璃钢管：水流摩阻系数小，重量轻。应用：水
头不高、流量较小的中小型水电站。
4.1 压力管道的功用和类型
4.1.2 压力管道的类型及适用条件
1.按管壁材料分类
钢管管节
钢筋混凝土管
4.1 压力管道的功用和类型
4.1.2 压力管道的类型及适用条件
4.3 明钢管的构造、附件及铺设方式
4.3.1 明钢管的构造
5.支承环：
❖ 钢管与支座之间起支承、加固作用的环状结构。 ❖ 作用：防止支墩直接接触管壁，加强支承处钢管的
强度和刚度。 ❖ 支承环沿管周箍设，断面可为工字形、T形、矩形、
槽形等。
4.3 明钢管的构造、附件及铺设方式
4.3.4 明钢管的支承结构
原则：
❖ 1.尽可能短而直 ❖ 2.选择良好的地形、地质条件 ❖ 3.应满足运行安全要求 ❖ 4.应满足施工要求
4.2 压力管道的线路选择和布置方式
4.2.2 压力管道的布置型式
1.压力管道的供水方式
单元供水
联合供水
分组供水
Next
单元供水
每台机组都有一根水管供水。 优点：结构简单，运行方便可靠，一根故障或检
Next
正向引近
管道的轴线与厂房的纵轴线垂直。 特点：水流平顺、水头损失小，开挖量小、交通
方便。钢管发生事故时直接危机厂房安全。 适用：低水头电站。
2.附件
❖ （2）通气孔和通气阀
作用：当阀门紧急关闭时，向管内充气，以消除管中负压； 水管充水时，排出管中空气。即：放空时补气，充水时排 气。
位置：阀门之后 当进水口较深时，可采用通气阀，在正常运行时保持关闭
❖ (3)钢衬钢筋混凝土管：应用：水头较高的情况 ❖ (4)玻璃钢管：水流摩阻系数小，重量轻。应用：水
头不高、流量较小的中小型水电站。
4.1 压力管道的功用和类型
4.1.2 压力管道的类型及适用条件
1.按管壁材料分类
钢管管节
钢筋混凝土管
4.1 压力管道的功用和类型
4.1.2 压力管道的类型及适用条件
4.3 明钢管的构造、附件及铺设方式
4.3.1 明钢管的构造
5.支承环：
❖ 钢管与支座之间起支承、加固作用的环状结构。 ❖ 作用：防止支墩直接接触管壁，加强支承处钢管的
强度和刚度。 ❖ 支承环沿管周箍设，断面可为工字形、T形、矩形、
槽形等。
4.3 明钢管的构造、附件及铺设方式
4.3.4 明钢管的支承结构
原则：
❖ 1.尽可能短而直 ❖ 2.选择良好的地形、地质条件 ❖ 3.应满足运行安全要求 ❖ 4.应满足施工要求
4.2 压力管道的线路选择和布置方式
4.2.2 压力管道的布置型式
1.压力管道的供水方式
单元供水
联合供水
分组供水
Next
单元供水
每台机组都有一根水管供水。 优点：结构简单，运行方便可靠，一根故障或检
Next
正向引近
管道的轴线与厂房的纵轴线垂直。 特点：水流平顺、水头损失小，开挖量小、交通
方便。钢管发生事故时直接危机厂房安全。 适用：低水头电站。
水电站压力管道布置设计
水电站压力管课程设计学院：水利学院专业：水利水电工程科目：水电站课题：水电站压力管道课程设计姓名：学号： 313174云南农业大学水利学院2017年12月设计说明压力管道的设计步骤一般包括：（1）压力管功能布置；（2）压力管固定方法、设计；（3）压力管应力分析、计算；（4）压力管强度校核；（5）压力管抗外压稳定计算。
一、基本资料及参数1、最大发电流量 ；2、上游正常水位1000m；3、下游设计尾水水位850m；4、管轴线与水平线夹角 ；5、上游正常水位至伸缩节水位差7m；6、镇墩与地基摩擦系数 ；7、支墩与管身摩擦系数 ；8、伸缩节摩擦系数 ；9.水轮机调节时间 。
二、压力管功能及布置功能：从水库、前池或调压室向水轮机输送水量。
布置：采用明钢管敷设。
布置时要尽可能选择短而直的线路，明钢管敷设在陡峭的山坡上；尽量选择良好的地质条件，明钢管敷设在坚固而稳定的山坡上，支墩和镇墩尽量设在坚固的岩基上，并清除表面覆盖层；尽量减少管道的起伏波折，避免出现反坡，利于管道排空，明钢管底部应高出地表至少0.6米，以便安装和检修；避开可能发生山崩或滑坡的区，明钢管尽量沿山脊布置，避免布置在山水集中的山谷中，若明钢管之上有坠石或可能崩塌的峭壁，要事先清除；首部设事故闸门，并考虑设置事故排水和防冲设施。
三、明钢管的固定、设计1.明钢管的敷设明钢管敷设在一系列支墩上，底部应高出地表0.65米。
明钢管宜做成分段式，在首尾设镇墩，两镇墩之间设伸缩节。
伸缩节布置在管段的上端，靠近上镇墩处。
敷设方式如图：2.明钢管的设计（1）管径的确定采用经验公式——彭德舒公式来初步确定压力钢管的经济直径：式中： 为钢管的最大设计流量， ；H为设计水头，m。
由基本资料得：所以压力钢管直径进制采用D=50mm为模,所以取D=2.05m。
（2）管长确定上游正常水位1000m，闸门进口水位为993m，上游正常水位至伸缩节水位差7m，下游设计为水位850m。
朗达河水电站压力管道的优化设计
层 倾 向坡 外 ，岩 体 强 风 化 带厚 度 ５ １ ｍ，弱 风 化 —５ 带厚 度 ２ — ５ ０ ３ ｍ。边坡 整 体稳 定 。 １ 工 程 概 况 强 风化 岩 体裂 隙较 发 育 ，岩 体 完 整 性 差 ，但 承载 力 可 满 足设 计 要求 ，因此 ，建 议 将 管 道 镇 墩 朗达 河水 电站 位 于金 沙 江 左岸 的一 级 支 流 朗 基 础 置 于强 风 化 岩 体 中下 部 ，支 墩 基 础 可 置 于强 达河 下 游 ，流域 位 于 四川 省 甘 孜 州西 部 巴塘 县 境 风 化 下 部岩 体 上 。施 工 中对 强 风 化 岩 体 开 挖边 坡 内 。朗达 河 水 电站 的厂 址 定 于金 沙江 左 岸 竹 巴龙 采 取衬 护处 理措 施 。 上游 约 ２ ｍ 的三家 村 ，沿 着 ３ ８国道上 游 距 离 朗 ｋ １ ２２ 压 力管 道布 线选 择 ． 达 河 河 口 ７２ ｋ ．６ ｍ。坝 址 位 于 距 朗达 河 河 口 ８ ４ ｉ ． ｋ ４ ｎ 地 面 高 程 １５ ０６ ３ ２ ２２ ３ ．— ９ ．ｍ．地 形 坡 度 ３ 。 Ｏ一 的朗 达河 上较 为 开 阔的地 带 。取 水 口河 段 河谷 较 ５ｏ ０ 。管 道表 层基 岩裸 露 ，岩体 均 为二 迭 系下 统 冰 狭 窄 ，干流 坝址 以上控 制 流域集 水 面积 １ ５ ｋ ０． ｍ ， ４ 峰组 （１ ） 石 英绢 云片 岩 、绢 云 片岩 夹 大 理岩 、 Ｐｂ 支 沟取 水 口 以上 流 域 集水 面 积 ５６ ｍ２ ．ｋ ，支 沟 汇 入 石英 岩 和 石 墨 片岩 。根据 地 质 和地 形 等 因素 ，规 后 流域集 水 面 积 １ ｍ 。 电站 采用 混 凝 土 面板 堆 １ｋ ２ ｌ 划 一 号 和 二号 线 。一 号线 较 二 号 线 管 线 较 长 ，沿 石 坝 挡 水 ，正 常 蓄 水 位 ３３ ００ ｍ；引 水 系 统 布 １ ．０ 山 脊 布 置 ，垂 直 等 高 线 ；二 号 线 基 本 沿 山脊 布 置 在 朗 达河 左 岸 ，由进 水 口 、引水 渠 道 、引水 隧 置 ，侧 向引水 进 厂 房 ，后 者 线 路 较 短 ，拐 弯 比一 洞 、压力 前 池 、压 力管 道 等 组 成 ，电站 设 计 引 用 号 线 少 ；但 一 号线 沿 山 脊 布 置 并 与 等 高 线 垂 直 ， 流 量 ３２ ｍ／；坝 、 厂 址 相 距 约 ５ ｋ （ 线 距 ．５ ３ ｓ ．ｍ 直 ３ 地 基 强 风化 岩 体 裂 隙较 发 育 ，岩 体完 整 性 差 。各 离） ，利 用 落 差 ９ ０ １ ｍ，电站 装 机 ２ ｌ ＭＷ ，设 计 ｘ２ 方案 工 程量 比较 如 下表 ： 水 头 ８０ ８ ｍ。 朗达河 水 电站 开 发 任务 为 水 力 发 电 ． 如 上所 示 ，虽 然 推 荐方 案 工 程 量 较 比较 方 案 兼顾 下游 生态 环境用 水 。 稍 多 ，但 地 质 稳 定 ，沿 山脊 布 置 ，施 工 较 方 便 。 综 合 考 虑 ，本 次 设 计选 择 一 号 线 为 压 力 管 道设 计 ２ 压 力 管道 线路 布 置 路 线 ，二 号线 为 比较方 案 。 压力 管 线 布 置 于厂 房 后 的 山坡 上 。 主 管道 平 ２１ 地 址条 件 ． 面布 置 为 直 线 ，竖 向 十 四个 纵 坡 。平 面 弯 道 三 地 面 高 程 １３ ．— ２ ２２ ５ ０６ ３ ９ ． ｍ． 地 形 坡 度 ３ 。 个 ，进 口弯 道 转 角 ０ ＝ ５ 。 中间 弯 道 转 角 ０ ＝ Ｏ～ １ １７ ， ２ ５。 Ｏ 。管 道表层 基岩 裸露 ，岩 体 均为 二 迭系 下统 冰 １ ４ ，进 厂 房 转 角 ０ ＝ ５ ｏ 弯 道 半 径 都 为 Ｒ ５。 ３ １０ ； ＝ 峰组 （ｌ ） 石英 绢云 片 岩 、绢 云 片岩夹 大 理 岩 、 Ｐｂ ５ ｍ。管 道 长 度 １８ ２８ ｍ，设 计 流 量 Ｑ ３２ ｍ ／。 ０ ． ９ ＝． ３ ５ Ｂ 石英 岩 和石 墨 片 岩 。管 道 在 管 ０ ７ ９１桩 号 穿 越 前 池 正 常 高 水 位 为 ３ ２ ９２ ｍ，渐 变 段 后 管 道 中 ＋４ ． ９ ．２ 茶树 山一 巴龙背斜 ，管 ０ ７ ９１ 号前 岩层 产 状 心 线 高 程 ３ ２ ６５ ｍ，进 厂 管 道 中 心 线 高 程 ２ 竹 ＋４．桩 ９ ．０ Ｎ 。 １。 ，Ｅ＜ ５ 一 ０ ， 岩 层 倾 向 坡 内 ； 管 ０ ３ ８０ ｍ。 本 电 站 共 两 台 机 组 。 在 厂 房 上 游 ９ 一 １Ｅ ｓ ４ 。 ５ 。 十 ８． ０ ７ ９１桩 号后 岩 层产 状 Ｎ５一 ￣ ／ Ｗ＜ ０ 一 ５ 。岩 １ ．８ ４． ￣ ９ ＥＮ ６ ￣ ６ ￣ ２５ ｍ处 管 道分 岔 连接 到 水 轮 机 ，采 用 单 管单 机
水电站压力管道设计
关键词：水电站；设计；压力管道 中图分类号：TV732.4 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）12-0141-01
引言 压力管道是从压力前池或者调压井向水轮机输送水量的钢管， 管道集中了水电站全部的水头，内水压力大，靠近厂房，还承受动 水压力的冲击，一旦压力管道遭到破坏，会直接威胁到厂房的安全。 压力管道是水电站正常运行的重要环节，它的设计方法、材料和工 艺都会直接影响到水电站的正常运行。因此在水电站建设的时候要 合理设计压力管道，确保水电站的安全。 1 水电站压力管道的布置 1.1 选择最佳压力管道设计方案 水电站的施工环境比较复杂，压力管道的布置在设计的时候应 该充分考虑到各项因素，比如水电站的地质条件、地形地貌等情况。 1.2 压力管道的布置型式 压力管道主要分为埋管、明管。埋管主要用于管线地形坡度陡， 地质岩层较好的电站；明管适用于管线地形坡度较缓的电站。 2 水电站压力管道的管径大小、水利计算、管壁厚度计算 2.1 水电站压力管道经济管径计算 高水头电站压力钢管通常按经济管径经验公式进行计算选定， 即：
4 钢管刚度及强度校核 钢管刚度校核按下式进行： δ≥D/130 管壁强度校核按第四强度理论进行（计算断面为钢管的最末端） (σx2+σθ2-σxσθ+3τθx2)1/2≤δR 式中：σx ——轴向应力（N/mm2） σθ ——环向应力（N/mm2） τθx ——剪应力（N/mm2） δR ——钢管的抗力限值（N/mm2） 经计算，钢管壁厚≥D/130，即满足钢管的强度和刚度要求，不 须设加劲环。 2.4 镇、支墩稳定及应力计算 计算镇墩时考虑的作用力有水管自重轴向分力、温度变化引起 的沿支墩面的摩擦力、水管转弯处的内水压力、伸缩节头边缝处的 内水压力，其余作用力很小，可略而不计。计算镇墩稳定性时，抗 滑稳定安全系数取较大值KC=1.5~2.0。 作用于镇墩上的力取不利组合，发生于电站在设计水头满负荷 运转后温度升高的条件下，将诸力迭加并分解为水平分力和垂直分 力，按下式计算必需的镇墩重量和体积，按镇墩的砼体积拟定镇墩 结构尺寸，再进一步校核其地基应力。 按下式计算： K= f (Y G)
引言 压力管道是从压力前池或者调压井向水轮机输送水量的钢管， 管道集中了水电站全部的水头，内水压力大，靠近厂房，还承受动 水压力的冲击，一旦压力管道遭到破坏，会直接威胁到厂房的安全。 压力管道是水电站正常运行的重要环节，它的设计方法、材料和工 艺都会直接影响到水电站的正常运行。因此在水电站建设的时候要 合理设计压力管道，确保水电站的安全。 1 水电站压力管道的布置 1.1 选择最佳压力管道设计方案 水电站的施工环境比较复杂，压力管道的布置在设计的时候应 该充分考虑到各项因素，比如水电站的地质条件、地形地貌等情况。 1.2 压力管道的布置型式 压力管道主要分为埋管、明管。埋管主要用于管线地形坡度陡， 地质岩层较好的电站；明管适用于管线地形坡度较缓的电站。 2 水电站压力管道的管径大小、水利计算、管壁厚度计算 2.1 水电站压力管道经济管径计算 高水头电站压力钢管通常按经济管径经验公式进行计算选定， 即：
4 钢管刚度及强度校核 钢管刚度校核按下式进行： δ≥D/130 管壁强度校核按第四强度理论进行（计算断面为钢管的最末端） (σx2+σθ2-σxσθ+3τθx2)1/2≤δR 式中：σx ——轴向应力（N/mm2） σθ ——环向应力（N/mm2） τθx ——剪应力（N/mm2） δR ——钢管的抗力限值（N/mm2） 经计算，钢管壁厚≥D/130，即满足钢管的强度和刚度要求，不 须设加劲环。 2.4 镇、支墩稳定及应力计算 计算镇墩时考虑的作用力有水管自重轴向分力、温度变化引起 的沿支墩面的摩擦力、水管转弯处的内水压力、伸缩节头边缝处的 内水压力，其余作用力很小，可略而不计。计算镇墩稳定性时，抗 滑稳定安全系数取较大值KC=1.5~2.0。 作用于镇墩上的力取不利组合，发生于电站在设计水头满负荷 运转后温度升高的条件下，将诸力迭加并分解为水平分力和垂直分 力，按下式计算必需的镇墩重量和体积，按镇墩的砼体积拟定镇墩 结构尺寸，再进一步校核其地基应力。 按下式计算： K= f (Y G)
水电站压力管设计标准
水电站压力管设计标准水电站压力管设计标准是指在水电站建设中，对于压力管道的设计、安装、使用和维护等方面所制定的规范和标准。
这些标准是为了确保压力管道的安全运行，保障水电站的正常运营，同时也是为了保护环境和人员安全而制定的。
以下是一份关于水电站压力管设计标准的2000字范例：水电站压力管设计标准第一章总则1.1 目的本标准的目的是规定水电站压力管道的设计、安装、使用和维护等方面的要求，保证压力管道的安全运行，减少事故发生的可能性，最大限度的保护环境和人员安全。
1.2 适用范围本标准适用于水电站压力管道的设计、制造、安装、改造、维修和使用。
第二章基本要求2.1 材料压力管道的材料应符合国家相关标准，且经过合格的质量检验。
2.2 设计压力水电站压力管道的设计压力应考虑管道所承受的最大压力，以保证其安全运行。
2.3 设备安装水电站压力管道的安装应由具有相关资质的施工人员进行，安装过程中应符合相关技术规范，确保安装质量和安全。
第三章设计要求3.1 压力管道设计水电站压力管道的设计应考虑管道材料、工作环境、承载压力等因素，保证管道的稳定性和安全运行。
3.2 管道连接管道连接应采用符合相关标准的连接方式，连接部位应经过严格的检测和试验，确保连接的牢固和安全。
3.3 防腐蚀设计对于暴露在潮湿环境或易腐蚀的管道部位应采取防腐蚀措施，保证管道的可靠性和使用寿命。
第四章使用和维护4.1 压力管道使用水电站压力管道在使用过程中应经常进行检查和维护，确保管道的安全运行。
4.2 管道维修对于存在问题的压力管道，应及时进行维修和更换，确保管道的完好和安全运行。
4.3 突发事件处理一旦发生压力管道突发事件，应迅速组织人员进行应急处理，保障人员和设施的安全。
第五章监督和管理5.1 监督水电站应建立健全的压力管道监督体系，定期对压力管道进行检查和评估。
5.2 管理水电站应建立健全的压力管道管理制度，制定相应的管理规定，保障管道的安全运行。
滚朋羊二级水电站工程压力管道设计
落 差进行 水电开发 。电站设 计水头 为３２ ， ４ ｍ
管 ０ ８ ９ ３６ ＋ ９． ６ ～管 １０ ３ ０ ３ ＋ ０ ． ４ 管 １ ０ ３ ０３ ＋ ０． ４ ～管 １１ ６ ７ ０ ＋ ０ ． ２
１８ ．０ １８ ．０
１ ８ ２ ０
Ｑ ４ 一 ３ ５Ｃ Ｑ ４ － ３ ５Ｃ
。：
组成 。管 道 的铺 设 分 明式 和 暗 式 两种 ， 明 式铺 设 的优 点是 便 于 管道 的安 装 和维 修 ， 在转 弯处及 岔管位 置设置镇 墩 ，长明管段之 缺 点 是 需 要经 常 性 的 维护 ，暗 式铺 设 的优 间 加 设镇 墩 ，共 计 ｌ 个 镇 墩 。镇 墩 问 设支 ６ 缺 点 与 明 式相 反 ， 根 据工 程 特 点 管道 布 置 墩 ， 共 计 ９ 个 支 墩 。 明 管 段 在 镇 墩 与 下 游 第 ４ 优 先 选 用 明管 铺 设 。 明 管段 沿 线 覆盖 层 较 个 支墩之 间设一波 纹管伸 缩节 ，伸缩节共 深 ，并 且 该工 程 区 域 降 雨量 丰 富 ，量 级 也 计 １ 个 ， 整 条 管线 上共 设 ４ 进 入 孔 。 Ｏ 个 大 ，故 管槽 浅 挖 （ 超 过 ６ 不 ｍ） ，这样 不 至 ２ 、压 力管 道 线 路 选择 于形 成 人 为高 边 坡 ， 同 时保 证 雨 季管 槽 边 ２ １基本地质条件 ． 坡 的 安全 。管０ ０ ０ ０ ０ 管０ １ ６ ５ ６ ＋０．０～ ＋ ． ４ 段 １ 压 力管线纵 向总体 上地 形起伏 不大 ，平 为 明管 铺设 ，管 ０ １ ６ ５ ６ 管０ ２ ４ ４ ７ ＋ １．４～ ＋ ５ ， ４ 均 地 形 坡 度 约 ２ 。 覆 盖 层 为 第 四 系残 坡 积 Ｏ。 段 为 斜 洞 埋 管 铺 设 ， 管 ０ ４ ４４ ＋２ ． 管 ５ ７～ 层黄色粘质 、砂质粉土 ，覆盖 层厚ｌ ￣３ ｍ Ｏ ０， ｌ １ ６ ７ ０ 为 明 管 铺 设 ， 管 １ １６ ７ ０ 管 ＋ ０． ２段 ＋０ ．２ ～ 前 段 较 浅 ，后 段 较 深 。 下伏 基 岩 为 下 古 生 界 １ ２ ９ ３ ４ 为 顺 冲 沟 外 包 混 凝 土 埋 管 ， 管 ＋４．３段 高 黎 贡 山 群 Ｐ ｌ ｌ 合 片麻 岩 、 变 粒 岩 ，属 硬 ｚｇ混 ｌ ２ ９ ３ ４ 管１ ２ ９ ８ ３ 为斜洞 埋管 铺 ＋ ４．３～ ＋９ ．８段 质 岩 ， 强 风 化 厚 ３ ２ ｍ 也 是 前 段 较 浅 ，后 ～ ０， 设 ， 末 端 岔 管 段 及 其 后 的 支 管 段 为 外 包 混 凝 段较深 。强风化 岩体呈 镶嵌碎 裂结构 ～层状 土 埋 管 （ 面 具 体布 置 在 此 不 作详 述 ）。 平 结构 ，完整性较 差 。压 力管线 末段厂 房右侧 管０ ０ ０ ０ ０ ＋ ０ ． ０ ～管０ ２ ４ ４ ７ 轴线 与水 平 ＋５．４段 小冲沟不发育，覆盖层厚０ ｍ ～２ ，地质条件较 面 的 夹 角 为８． ２ ８ ４。 ，管 ０ ２ ４ ４ ７ 管 十 ． ４ ～ ５ 好。 ０＋ ９．３３ ４９ 轴 线 与 水 平 面 的 夹 角 为 ３段 ２ ２ 线 路选 择 ． １． ２ 。 ，管 ０ ４ ９ ３ ３ 管０ ７ ４ ９ ４ ４ ７ ４ ＋９ ．３ ～ ＋ ｌ ． ７ 压 力 管 道 的 线 路 选 择 结 合 压 力 前 池 和 水 段 轴 线 与 水 平 面 的 夹 角 为 １ ５ ９。 ， 管 ０ ０． 电 站 厂 房 的 布 置 统 一 考 虑 ， 选 择 在 地 形 和 地 ０ ７ ４ ９ ４ 管 ０ ８ ８ ９ ４ 轴 线 与 水 平 面 的 ＋ ｌ．７ ～ ＋ ０． ７段 质条件优越的地段。线路选择 的原则为 ： 夹 角 为 ６ ６ ４ ，管 ０ ８ ８ ９ ４ 管 ０ ８ ９ ３ ６ ．７ 。 ＋０ ．７～ ＋９．６ （） 管 道 路 线 应 尽 可 能 短 而 直 ， 以 降 低 １ 段 轴 线 与 水 平 面 的 夹 角 为 １ ．２１ ， 管 。 ７ 造 价 ，减 少 水 头 损 失 ， 降低 水 击 压 力 ， 改 善 ０８９ ３６ ＋ ９ ． ６ ～管 １２ ３ ２ ６ ＋ １ ． ３ 段轴 线与水平面 的 机组运行条件。
管 ０ ８ ９ ３６ ＋ ９． ６ ～管 １０ ３ ０ ３ ＋ ０ ． ４ 管 １ ０ ３ ０３ ＋ ０． ４ ～管 １１ ６ ７ ０ ＋ ０ ． ２
１８ ．０ １８ ．０
１ ８ ２ ０
Ｑ ４ 一 ３ ５Ｃ Ｑ ４ － ３ ５Ｃ
。：
组成 。管 道 的铺 设 分 明式 和 暗 式 两种 ， 明 式铺 设 的优 点是 便 于 管道 的安 装 和维 修 ， 在转 弯处及 岔管位 置设置镇 墩 ，长明管段之 缺 点 是 需 要经 常 性 的 维护 ，暗 式铺 设 的优 间 加 设镇 墩 ，共 计 ｌ 个 镇 墩 。镇 墩 问 设支 ６ 缺 点 与 明 式相 反 ， 根 据工 程 特 点 管道 布 置 墩 ， 共 计 ９ 个 支 墩 。 明 管 段 在 镇 墩 与 下 游 第 ４ 优 先 选 用 明管 铺 设 。 明 管段 沿 线 覆盖 层 较 个 支墩之 间设一波 纹管伸 缩节 ，伸缩节共 深 ，并 且 该工 程 区 域 降 雨量 丰 富 ，量 级 也 计 １ 个 ， 整 条 管线 上共 设 ４ 进 入 孔 。 Ｏ 个 大 ，故 管槽 浅 挖 （ 超 过 ６ 不 ｍ） ，这样 不 至 ２ 、压 力管 道 线 路 选择 于形 成 人 为高 边 坡 ， 同 时保 证 雨 季管 槽 边 ２ １基本地质条件 ． 坡 的 安全 。管０ ０ ０ ０ ０ 管０ １ ６ ５ ６ ＋０．０～ ＋ ． ４ 段 １ 压 力管线纵 向总体 上地 形起伏 不大 ，平 为 明管 铺设 ，管 ０ １ ６ ５ ６ 管０ ２ ４ ４ ７ ＋ １．４～ ＋ ５ ， ４ 均 地 形 坡 度 约 ２ 。 覆 盖 层 为 第 四 系残 坡 积 Ｏ。 段 为 斜 洞 埋 管 铺 设 ， 管 ０ ４ ４４ ＋２ ． 管 ５ ７～ 层黄色粘质 、砂质粉土 ，覆盖 层厚ｌ ￣３ ｍ Ｏ ０， ｌ １ ６ ７ ０ 为 明 管 铺 设 ， 管 １ １６ ７ ０ 管 ＋ ０． ２段 ＋０ ．２ ～ 前 段 较 浅 ，后 段 较 深 。 下伏 基 岩 为 下 古 生 界 １ ２ ９ ３ ４ 为 顺 冲 沟 外 包 混 凝 土 埋 管 ， 管 ＋４．３段 高 黎 贡 山 群 Ｐ ｌ ｌ 合 片麻 岩 、 变 粒 岩 ，属 硬 ｚｇ混 ｌ ２ ９ ３ ４ 管１ ２ ９ ８ ３ 为斜洞 埋管 铺 ＋ ４．３～ ＋９ ．８段 质 岩 ， 强 风 化 厚 ３ ２ ｍ 也 是 前 段 较 浅 ，后 ～ ０， 设 ， 末 端 岔 管 段 及 其 后 的 支 管 段 为 外 包 混 凝 段较深 。强风化 岩体呈 镶嵌碎 裂结构 ～层状 土 埋 管 （ 面 具 体布 置 在 此 不 作详 述 ）。 平 结构 ，完整性较 差 。压 力管线 末段厂 房右侧 管０ ０ ０ ０ ０ ＋ ０ ． ０ ～管０ ２ ４ ４ ７ 轴线 与水 平 ＋５．４段 小冲沟不发育，覆盖层厚０ ｍ ～２ ，地质条件较 面 的 夹 角 为８． ２ ８ ４。 ，管 ０ ２ ４ ４ ７ 管 十 ． ４ ～ ５ 好。 ０＋ ９．３３ ４９ 轴 线 与 水 平 面 的 夹 角 为 ３段 ２ ２ 线 路选 择 ． １． ２ 。 ，管 ０ ４ ９ ３ ３ 管０ ７ ４ ９ ４ ４ ７ ４ ＋９ ．３ ～ ＋ ｌ ． ７ 压 力 管 道 的 线 路 选 择 结 合 压 力 前 池 和 水 段 轴 线 与 水 平 面 的 夹 角 为 １ ５ ９。 ， 管 ０ ０． 电 站 厂 房 的 布 置 统 一 考 虑 ， 选 择 在 地 形 和 地 ０ ７ ４ ９ ４ 管 ０ ８ ８ ９ ４ 轴 线 与 水 平 面 的 ＋ ｌ．７ ～ ＋ ０． ７段 质条件优越的地段。线路选择 的原则为 ： 夹 角 为 ６ ６ ４ ，管 ０ ８ ８ ９ ４ 管 ０ ８ ９ ３ ６ ．７ 。 ＋０ ．７～ ＋９．６ （） 管 道 路 线 应 尽 可 能 短 而 直 ， 以 降 低 １ 段 轴 线 与 水 平 面 的 夹 角 为 １ ．２１ ， 管 。 ７ 造 价 ，减 少 水 头 损 失 ， 降低 水 击 压 力 ， 改 善 ０８９ ３６ ＋ ９ ． ６ ～管 １２ ３ ２ ６ ＋ １ ． ３ 段轴 线与水平面 的 机组运行条件。
讨论水电站压力管道设计
讨论水电站压力管道设计摘要:压力管道的设计工作是确保水电站正常运行的重要环节之一，因此，只有做好设计把关和设计资格认证等才能够确保所设计压力管道的质量水平。
本文主要探讨了在水电站工程中设计压力管道的时候应该着重注意的几点问题。
关键词:水电站；压力管道；设计一、水电站压力管道的位置选择1.综合考虑多种因素，比选最佳方案通常情况下，在设计压力管道的位置时应该综合考虑各种因素，例如地质、施工条件、地形、运行状况、水力学以及枢纽布置等。
继而设计出几种可行方案，再通过分析各个方案的技术经济指标情况，从中选出最佳的设计方案。
2.符合整体的枢纽布置要求一般水电站设计的压力管道必须符合整体的枢纽布置要求。
同时，铺设压力管道的地区还需要满足以下几个方面的条件，即岩体结构完整稳定、较好的水文地质状况、有利的地质构造、较好的岩性以及方便施工等。
3.确保岩层和压力管道的管线之间的夹角较大通常在设计水电站的压力管道并铺设管线之前，应该测量岩层和预铺设的管线之间的夹角大小，确保夹角较大。
如果岩体的整体呈块状结构，那么夹角要大于30 度；如果岩体呈层状结构，那么夹角要大于45 度。
但是，如果铺设的压力管道位于高地应力地区，那么为了确保岩层的稳定，可以使铺设的管线方向尽可能地和最大水平地的应力方向保持一致。
4.其它建筑物和压力管道之间应保持一定距离一般根据计算限制裂缝所开展的宽度来设计压力管道的结构，所以水电站的一些厂房建筑物尽可能地和铺设的压力管道之间保持一定的距离，从而即使压力管道产生裂缝、发生渗漏也不致会直接影响到水电站的厂房建筑物。
因此，可以在厂房和压力管道之间搭建一段钢管，以实现上述目的。
二、水电站压力管道的管径和水力计算1.压力管道的管径计算通常水电站压力管道的管径又称为横断面尺寸，在计算经济管径的时候要遵循一定的原则，即确保能量损失最少、管道工程费用最小。
此外，只有保证压力管道内部的水流速度小于经济水流速度，才能尽可能地降低能量损失。
冶勒水电站压力管道设计
冶勒水 库是南桠 河梯级 开发 的龙头 水库 。电站
正常 蓄水 位 ２６ ０ ０ ｍ， ５ ．０ 机组 安 装 高程 ２０ ５ ２ ｍ， ０．０ 水库 总库 容 ２ ９ ． ８亿 ｍ 装 机容 量 ２Ｘ１０ ， ２ ＭＷ 。主 要 水工建 筑 物 包 括 ： 青 混 凝 土 心 墙 堆 ห้องสมุดไป่ตู้ 坝 、 沥 泄洪
洞、 放空 洞 、 引水 隧 洞 、 调压 室 、 压力 管 道 、 下 厂房 地
（ ） 下 平段 分 别 与斜 （ ） 斜 （ ） 井 段 由转 角 为 ２ 、 ２ 、 ３斜 ５ 。 ６ ２ 半 径 为 １ ． ｍ 的 立 面 弯 管 连 接 。 主 ９ ８２ ． ６ 、 １２
等 。 电站设 计水 头 ６４８ 引用 流量 ５ ．６ ／。 ４． ｍ， ２６ｍ ｓ
水 电 站设 计 第 ２ 卷 第 １ ７ 期
Ｄ Ｈ Ｐ Ｓ
２０ １ １年 ３月
冶 勒 水 电站 压 力 管 道 设 计
苟 芳蓉 ， 黄 煌 ， 陈子 海
（ 国水 电 顾 问集 团成 都 勘 测 设计 研 究 院 ， 中 四川 成 都 ６０７ ） １０ ２
摘
要 ： 勒水 电站 压 力 管 道为 地 下 埋 藏 式 ， 冶 采用 钢 板 混凝 土衬 砌 结 构 ， 文介 绍 了计 算 原 则 和 计算 方 法 。 本
的强 度 设 计 值 取 ３０ ／ 则 抗 力 限值 ０ Ｎ ｍｍ ，
为
英 岩脉穿 插 。压力 管道 上覆 围岩 厚 度 一 般达 １０～ ５ ２ ０ 岩体 呈微 风化 状 态 ， 力 管 道 沿 线 次及 小 断 ５ ｍ， 压
层 以近 Ｓ ～ＮＥ 向 、 Ｎ 中陡 倾 角 ５ 。～８ 。 主 ， 体 ０ ５为 岩
水电站压力管设计标准
水电站压力管设计标准一、前言水电站是指利用水资源来发电的设施，其中压力管作为输送水力能源的关键设备之一，在水电站中起着至关重要的作用。
为了保障水电站的安全运行，提高设备的可靠性和工作效率，制定水电站压力管设计标准是必不可少的。
二、设计依据1. 《水利水电工程施工及验收规范》2. 《水电站工程技术规范》3. 《水电站安全生产管理规程》4. 相关国家标准及行业标准三、设计范围本标准适用于水电站压力管的设计、选型和安装，包括主压力管道、支路管道等。
四、设计要求1. 材料选择：压力管道应选用高强度、耐腐蚀、耐高温的材料，如碳钢、不锈钢等。
2. 设计压力：根据水电站的实际工况和水头高度确定设计压力，确保管道在工作状态下不发生爆裂和泄漏。
3. 结构设计：考虑到水电站工作环境的特殊性，压力管道应具有良好的抗震性能和抗冲击能力，确保在自然灾害和外部冲击下不受损。
4. 排气设计：在管道设计中要考虑排气装置，以防止气体在管道中积聚，影响水流的稳定性。
5. 清洗和防腐设计：对于压力管道的设计应考虑清洗和防腐涂层，以延长管道使用寿命。
6. 连接方式：管道连接方式应采用可靠的焊接或螺纹连接，确保连接处不漏水、不破裂。
五、设计流程1. 方案设计：根据水电站的实际情况和工艺要求，制定压力管道的设计方案。
2. 结构设计：包括管道的大小、材料、壁厚等细节设计。
3. 力学校核：对设计结果进行力学校核，确保管道的强度和稳定性。
4. 材料选型：根据设计要求选择合适的材料，并进行验收。
5. 安装调试：管道安装完成后进行调试和验收，确保安装质量符合要求。
六、设计验收1. 设计文件：提交完整的施工图、设计计算书等设计文件。
2. 校核：经过专业工程师的校核，确保设计符合相关标准和法规。
3. 材料验收：管道材料应符合国家标准和相关规定，经过验收合格。
4. 安装验收：管道安装后进行验收，确保安装质量符合设计要求。
5. 系统调试：对整个管道系统进行调试，确保系统运行稳定、无泄漏。
温坑水电站压力管道的设计分析
规划设计
温 坑 水 电站 压 力 管 道 的设 计 分 析
陈长德 （ 福建省恒鼎建筑工程有 限公司 福建福州 ３ ５ ０ ０ １ ３ ）
【 摘
要 】高水头 水电站压 力管道及 附属工程的工程费用 约占水 电站 工程总造价 的 ３ ５ ％ ４ ５ ％，因此对 其进行优 化设
计有重要 的意义 。在温坑 电站 设计施 工时，对压 力管道 路线布局 、管径的选择和伸缩 节的布置进行 了细致地设 计分析。实
ｏ ｏ ｓ ￣
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计 水 头２ ２ ２ｍ ， 引用 流 量 ０ ３ ７ ２ ｍ ３ ／ ｓ ， 引 水 系 统 长 １ ８ ｋ ｍ， 压力管道长６ ４ ７ ｍ， 多 年 平 均２ × ３ ２ ０ ｋ Ｗ。
温坑二 级水 电站坝 址 以上集雨 面积 １ ６ ２ ｋ ｍ２ ，
温 坑三级 水 电坝址 以上集雨 面积 ２ ２ ２ ｋ ｍ２ ， 渠
道 引水 系统长度为２ ３ ６ ｋ ｍ ， 压 力管 １ ２ ６ ｍ， 设计水 头 ７ ０ ｍ， 引用流 量１ ２ ／ ｓ ， 装机 ６ ５ ０ ｋ Ｗ。 着 重对一、二级电站压 力管道 的管线布置 、管 径选择 、伸缩 节布置对镇墩 结构设计 影响和叉 管形 式进行 多方案 比较 ，探讨在 高水头条件下如何进行
１ ３ ｋ ｍ， 落差８ ５ ０ ｍ， 根 据 流 域规 划 分 ３级 开 发 。 温坑一级水 电站坝址以上集雨面积５ ５ ｋ ｍ ２ ， 设
度最短，避开溜方和古滑坡体外，比较容易被 忽视 二级水 电站都充分考虑 了该问题。
温坑 一级 水 电 站 有 ２处 厂 址 共 ２条 管 线 可 选 ，
优 化 设计 。
角为 ， ， ， ，弯管角度为 ＠＝１ ８ ０ 。 一， ， ，（ 见图１ ） 。
温 坑 水 电站 压 力 管 道 的设 计 分 析
陈长德 （ 福建省恒鼎建筑工程有 限公司 福建福州 ３ ５ ０ ０ １ ３ ）
【 摘
要 】高水头 水电站压 力管道及 附属工程的工程费用 约占水 电站 工程总造价 的 ３ ５ ％ ４ ５ ％，因此对 其进行优 化设
计有重要 的意义 。在温坑 电站 设计施 工时，对压 力管道 路线布局 、管径的选择和伸缩 节的布置进行 了细致地设 计分析。实
ｏ ｏ ｓ ￣
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计 水 头２ ２ ２ｍ ， 引用 流 量 ０ ３ ７ ２ ｍ ３ ／ ｓ ， 引 水 系 统 长 １ ８ ｋ ｍ， 压力管道长６ ４ ７ ｍ， 多 年 平 均２ × ３ ２ ０ ｋ Ｗ。
温坑二 级水 电站坝 址 以上集雨 面积 １ ６ ２ ｋ ｍ２ ，
温 坑三级 水 电坝址 以上集雨 面积 ２ ２ ２ ｋ ｍ２ ， 渠
道 引水 系统长度为２ ３ ６ ｋ ｍ ， 压 力管 １ ２ ６ ｍ， 设计水 头 ７ ０ ｍ， 引用流 量１ ２ ／ ｓ ， 装机 ６ ５ ０ ｋ Ｗ。 着 重对一、二级电站压 力管道 的管线布置 、管 径选择 、伸缩 节布置对镇墩 结构设计 影响和叉 管形 式进行 多方案 比较 ，探讨在 高水头条件下如何进行
１ ３ ｋ ｍ， 落差８ ５ ０ ｍ， 根 据 流 域规 划 分 ３级 开 发 。 温坑一级水 电站坝址以上集雨面积５ ５ ｋ ｍ ２ ， 设
度最短，避开溜方和古滑坡体外，比较容易被 忽视 二级水 电站都充分考虑 了该问题。
温坑 一级 水 电 站 有 ２处 厂 址 共 ２条 管 线 可 选 ，
优 化 设计 。
角为 ， ， ， ，弯管角度为 ＠＝１ ８ ０ 。 一， ， ，（ 见图１ ） 。
水电站压力管道计算
满足条件
水容重
钢材容重 平均直径
壁厚
管线与 水 平夹角
9.81 轴力计算
每米水重
192.619 伸缩节内水压 力
97.352 四、管壁应力 分析
78.5
5.018
0.018
每米钢重 24.415
水、管 法向分力
1330.060
镇墩间钢管 总跨数
6
填料摩擦力 支墩钢管摩阻 填料长度
419.052432 665.030
0.2
40
钢管自重 轴线分力 721.905 总轴向力 -1903.339
1、跨中断面 (计算点θ度管 壁外缘应力最 大）
a、环向应力
b、轴应力
两端固结 c、强度校核
允许应力
σθ1 σx1 σx1
M σ 111375
61533.225 -6707.539 -1245.550
443.389 65870.848 满足条件
支承板宽 0.400
支承板厚
管壁等效翼 缘
0.018 0.165760553
支承环截面积 有效截面积 截面惯性矩
β
B1
0.022248 0.03541538 1.00E-03
单支面积
0.028215 双支面积
b、环向应力
水压力σθ2 23440.8927
kPa
0.619053078 0.889
截面惯性矩
最大应力
是否满足 满足条件
是否满足 满足条件
-66749.2316 135391.1424 5583.990178 41297.79514 -88509.3571 113631.0169 171859.6046
64959.03 63441.41 62468.14 62468.14 61494.87 59977.25
水电站压力管道布置设计
水电站压力管学号： ******云南农业大学水利学院2017年12月设计说明压力管道的设计步骤一般包括：（1）压力管功能布置；（2）压力管固定方法、设计；（3）压力管应力分析、计算；（4）压力管强度校核；（5）压力管抗外压稳定计算。
一、基本资料及参数1、最大发电流量Qmax=16m3/s；2、上游正常水位1000m；3、下游设计尾水水位850m；4、管轴线与水平线夹角35o；5、上游正常水位至伸缩节水位差7m；6、镇墩与地基摩擦系数f=0.5；7、支墩与管身摩擦系数f=0.3；8、伸缩节摩擦系数f=0.4；9.水轮机调节时间T s=5~6S。
二、压力管功能及布置功能：从水库、前池或调压室向水轮机输送水量。
布置：采用明钢管敷设。
布置时要尽可能选择短而直的线路，明钢管敷设在陡峭的山坡上；尽量选择良好的地质条件，明钢管敷设在坚固而稳定的山坡上，支墩和镇墩尽量设在坚固的岩基上，并清除表面覆盖层；尽量减少管道的起伏波折，避免出现反坡，利于管道排空，明钢管底部应高出地表至少0.6米，以便安装和检修；避开可能发生山崩或滑坡的区，明钢管尽量沿山脊布置，避免布置在山水集中的山谷中，若明钢管之上有坠石或可能崩塌的峭壁，要事先清除；首部设事故闸门，并考虑设置事故排水和防冲设施。
三、明钢管的固定、设计1.明钢管的敷设明钢管敷设在一系列支墩上，底部应高出地表0.65米。
明钢管宜做成分段式，在首尾设镇墩，两镇墩之间设伸缩节。
伸缩节布置在管段的上端，靠近上镇墩处。
敷设方式如图：2.明钢管的设计（1）管径的确定采用经验公式——彭德舒公式来初步确定压力钢管的经济直径：D =√5.2Q max 3H 7式中：Q max 为钢管的最大设计流量，m 3/s ；H 为设计水头，m 。
由基本资料得：Q max =16m s /sH =1000m −850m =150m所以D =√5.2Q max 3H 7=√5.2×1631507=2.03m ≈2.05m 压力钢管直径进制采用D=50mm 为模,所以取D=2.05m 。
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第四章水电站压力管道4.1 压力管道的功用和类型4.2 压力管道的线路选择和布置方式4.3 明钢管的构造、附件及敷设方式4.4 压力管道的水力计算与尺寸拟定4.6 钢岔管4.1 压力管道的功用和类型4.1.1 压力管道的功用与特点❑作用：从水库、前池或调压室向水轮机输送水量。
❑特点：承受水电站大部分或全部水头内水压力大坡度陡靠近厂房承受动水压力❑1.按管壁材料分类(1)钢管：强度高，抗渗性能好。
应用：中/高水头水电站(2)钢筋混凝土管：造价低，刚度较大、经久耐用，能承受较大外压，管壁承受拉应力能力较差。
应用：水头较低的中小型水电站。
(3)钢衬钢筋混凝土管：应用：水头较高的情况(4)玻璃钢管：水流摩阻系数小，重量轻。
应用：水头不高、流量较小的中小型水电站。
1.按管壁材料分类钢管管节钢筋混凝土管❑2.按管道布置方式分类（1）地面压力管道（明管、露天式压力管道）：露天铺设。
应用：引水式地面厂房。
❑2.按管道布置方式分类（2）地下压力管道：布置在地面以下成为地下管道。
应用：电站厂房布置在地下或地形地质条件不宜布置成明管时采用。
●地下埋管：压力管道埋入岩体中，内水压力由管壁和周围岩体分担。
●回填管：地面开挖沟槽，压力管道铺设在沟槽内后，再以土石回填，内水压力全部由管壁承担。
2.按管道布置方式分类地下埋管施工中❑2.按管道布置方式分类（3）坝体压力管道：坝式水电站厂房紧靠坝体布置，压力管道穿过坝身成为坝体压力管道。
应用：坝后式、坝内式、地下式厂房。
●坝内埋管：埋设于混凝土坝体内的压力管道，常采用钢管。
坝内埋管的安装与大坝施工干扰较大，且影响坝体强度。
●坝后背管：将压力钢管穿过上部混凝土坝体后布置在下游坝坡上。
布置较坝内式的稍长，且管壁要承受全部内水压力，管壁厚度较大，用钢量多。
应用：宽缝重力坝、支墩坝及薄拱坝的坝后式厂房。
❑2.按管道布置方式分类（3）坝体压力管道斜式布置平式布置竖直式布置❑这种布置多用于混凝土重力坝坝后式厂房❑当进水口高程较高时，一般用斜管和水轮机相连❑特点：管线较短，造价较低，管道在混凝土中埋得较深，可以考虑钢管和混凝土联合受力。
钢管安装和混凝土浇筑干扰较大，不利于加快大坝施工当坝不高且进口高程布置较低时，钢管可以水平或接近水平布置，穿过坝体。
竖直式布置❑多用于坝内式厂房。
❑对于一些比较薄的拱坝，如果要设埋管，也可采用竖直式布置。
但由于孔口对坝体有削弱作用，对拱坝应力求避免采用此布置。
4.1 压力管道的功用和类型4.1.2 压力管道的类型及适用条件❑2.按管道布置方式分类（3）坝体压力管道坝后背管4.2 压力管道的线路选择和布置方式4.2.1 压力管道线路的选择❑压力管道路线选择应符合水电站枢纽总体布置要求，并考虑地形、地质、水力学、施工及运行等条件，经技术经济比较之后确定。
❑原则：1.尽可能短而直2.选择良好的地形、地质条件3.应满足运行安全要求4.应满足施工要求4.2.2 压力管道的布置型式1.压力管道的供水方式单元供水联合供水分组供水单元供水❑每台机组都有一根水管供水。
❑优点：结构简单，运行方便可靠，一根故障或检修不影响其他。
❑缺点：费材，工程量大，造价高❑适用：坝式电站，明管❑多台机组共用一根总水管。
❑优点：机组多时水管数量少，管理方便，较经济❑缺点：总管发生故障或检修时，由它供水的机组都要停止，每台机组都要安设阀门以便检修该机组时不影响其他机组运行。
❑适用：水头较高，流量较小的电站、地下厂房。
❑由多根水管供水，每根水管同时向两台以上机组供水。
❑特点：介于以上两种供水方式之间。
❑适用：管道较长，机组台数较多，需限制管径过大的水电站。
4.2 压力管道的线路选择和布置方式4.2.2 压力管道的布置型式2.压力管道的引近方式Array(a)、(b) 正向引进(c)、(d) 侧向引进(e) 斜向引进❑管道的轴线与厂房的纵轴线垂直。
❑特点：水流平顺、水头损失小，开挖量小、交通方便。
钢管发生事故时直接危机厂房安全。
❑适用：低水头电站。
❑管道的轴线与厂房的纵轴线平行。
❑特点：避免水流直冲厂房。
管材用量增加，开挖工程量较大。
❑适用：高、中水头电站。
❑管道的轴线与厂房的纵轴线斜交。
❑特点：介于上述两者之间❑适用：分组供水和联合供水。
4.3 明钢管的构造、附件及铺设方式什么是明钢管？❑暴露在空气中的压力钢管。
❑在中小型引水式水电站中应用广泛。
❑1.接缝与接头(1)无缝钢管●在工厂压轧成无纵缝的管节，运到现场后用横向焊缝或法兰将管节连成整体。
●适用：高水头，小流量的水电站。
❑1.接缝与接头(2)焊接钢管●由辊卷成圆弧形的钢板，用纵缝和横缝焊接而成。
●纵缝：焊缝交错排列，避开两个中心轴●纵缝与水平轴线和垂直轴线的夹角应大于15°❑1.接缝与接头(3)箍管●在无缝钢管或焊接钢管外套上无缝钢环（钢箍）而成。
●特点：管壁和钢箍共同承受内水压力，以减小管壁厚度。
●适用：水头极高的电站。
❑2.弯管和渐缩管（1）弯管：钢管在水平或竖直方向内改变方向时，需要装置弯管以保持水流顺畅。
●每一折线段两端径向线的夹角以5~7度为宜。
夹角越小，水流条件越好。
●弯管的曲率半径不宜小于3倍管径。
●弯管首尾应为半节，使相邻管节在接缝处的相贯线形状相同。
❑2.弯管和渐缩管（2）渐缩管：不同直径钢管段连接时需设置渐缩管。
●渐缩管的收缩角不宜过大，宜采用：θ=10°~16°●渐缩管与相邻管段之间常以横向焊缝连接。
❑当渐缩管与弯管位置相近时，宜合并成渐缩弯管。
❑分段式钢管的弯管和渐缩管均须埋于镇墩中。
❑3.加劲环为提高抗外压稳定，或为加强钢管制作、安装时的刚度，在管外设置的环状结构。
加劲环常用T形或槽形的型钢制作。
❑4.分岔管当水电站采用联合供水或分组供水时，钢管进入厂房之前必须设置分岔管。
●对称分岔：钢管为正向进水时多用之。
●非对称分岔：侧向和斜向进水时多用之。
❑5.支承环：钢管与支座之间起支承、加固作用的环状结构。
作用：防止支墩直接接触管壁，加强支承处钢管的强度和刚度。
支承环沿管周箍设，断面可为工字形、T形、矩形、槽形等。
❑1.镇墩及其构造——承受轴向力镇墩是保持钢管段不发生位移、倾覆和扭转的支承结构物。
作用：●依靠自身的重量来固定钢管●承受因钢管改变方向及管径变化而产生的轴向不平衡力●使钢管在任何方向均不产生位移和转角❑1.镇墩及其构造镇墩为重力式结构。
基础为软基时，底面宜做成水平；若为岩基，底面宜做成台阶式。
布置：在水管转弯处，直线段不超过150m。
类型：一般由混凝土浇制，靠自重维持稳定。
●封闭式：应用广泛。
结构简单，节约钢村，固定效果好。
●开敞式：采用较少。
易于检修，但受力不均匀。
1.镇墩及其构造封闭式开敞式❑2.支墩（支座）及其构造——支承管、水重在法向的分力功用：承受水重和管重的法向分力。
相当于连续梁的滚动支承，允许水管在轴向自由移动(温度变化时)。
布置：间距L=6~12m，D特别大时，L取3m。
L小→M、Q小→支墩造价高。
两相邻镇墩之间，支墩宜等间距布置，设伸缩节的一跨，间距宜缩短。
类型：滑动式、滚动式、摆动式。
鞍式●钢管直接支承在鞍型的混凝土支墩上，包角90~135°●结构简单，造价低，摩擦力大，支承部位受力不均匀●适用：D<1m无支承环及D<2m有支承环的钢管。
平面滑动式●在支墩处管身四周加刚性支承环。
摩擦力小，支承部位受力较均匀●适用：D=1~3m有支承环的钢管。
在支承环与墩座之间加圆柱形辊轴，摩擦系数f 小，适用于D>2m。
在支承环与墩座之间设一摆动短柱。
摩擦系数f 很小，适用于大直径管道。
❑1.闸门及阀门压力管道进口设快速闸门(事故门)——在前池、调压室、水库等位置。
对于联合供水或分组供水的管道，在水轮机进口前应设快速阀门(事故阀)，紧急切断水流，防止机组产生飞逸。
对于单元供水的电站，当水头高于120m或管道较长时，经技术经济比较，也可设置主阀。
其型式有蝴蝶阀、球阀，小型水电站有时用平板阀❑1.闸门及阀门（1）蝴蝶阀(Butterfly Valve)●优点：启闭力小，操作方便迅速，体积小,重量轻，造价低。
●缺点：开启状态时，阀体对水流有扰动，水头损失较大；关闭状态止水不严。
●动水中关闭，在静水中开启蝴蝶阀开关4.3.2 明钢管的阀门和附件❑1.闸门及阀门（2）球阀：球形外壳+可旋转的圆筒形阀体+附件●优点：开启状态时没有水头损失，止水严密，能承受高压。
●缺点：结构复杂，尺寸和重量大，造价高。
●适用：高水头电站。
4.3 明钢管的构造、附件及铺设方式世界上最大的球阀球阀开关❑1.闸门及阀门（3）闸阀：阀体在门槽中的滑动方式与一般的平板闸门相似。
●特点：安装和维修比较简单，止水严密，运行可靠；但启闭力大，动作缓慢，封水环易被磨损，也容易产生空蚀现象。
●适用：只适用于直径较小的压力钢管。
❑2.附件（1）伸缩节●功用：消除温度应力，且适应少量的不均匀沉陷●位置：常在上镇墩的下游侧●两镇墩之间一般要求布置伸缩节，伸缩节间距不宜超过150m。
伸缩节(a)套筒式伸缩节(b)波纹密封套筒式伸缩节(c)压盖式限拉伸缩节(d)波纹管伸缩节伸缩节动画4.3 明钢管的构造、附件及铺设方式4.3.2 明钢管的阀门和附件❑2.附件（2）通气孔和通气阀●作用：当阀门紧急关闭时，向管内充气，以消除管中负压；水管充水时，排出管中空气。
即：放空时补气，充水时排气。
●位置：阀门之后●当进水口较深时，可采用通气阀，在正常运行时保持关闭状态，发生负压时开启，自动补气，充水时自动排气。