青春水电站引水系统方案比选

水电站课程设计任务书及指导书引水式水电站引水系统设计（供水工专业用）水利工程系2019.05.01设计任务书一目的和作用课程设计是工科院校学生在校期间一个较为全面性、总结性、实践性的教学环节。

它是学生运用所学知识和技能，解决某一工程问题的一项尝试。

通过本次课程设计使学生巩固、联系、充实、加深、扩大所学基本理论和专业知识，并使之系统化；培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神；培养学生初步掌握工程设计工作的流程和方法，在设计、计算、绘图、编写设计文件等方面得到一定的锻炼和提高。

二基本资料梯级开发的红旗引水式水电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。

电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。

该电站水库库容较小，不担任下游防洪任务，工程按二等Ⅱ级标准设计。

经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为引水式，安装4台水轮发电机组。

引水系统的布置应考虑地形、地址、水力及施工条件，考虑到常规施工技术条件，引水隧洞洞泾不宜超过12m。

因此，引水系统采用两条引水隧洞，在隧洞末端各设置一个调压室，从每个调压室又各伸出两条压力管道，分别给4台机组供水。

供水方式为单元供水，管道轴线与厂房轴线相垂直，水流平顺，水头损失小。

经水能分析，该电站有关动能指标为：水库调节性能年调节装机容量 16万kw （4台×4万kw）水轮机型号HL240 额定转速107.1r/min校核洪水位（0.1%）194.7m 设计洪水位（1%）191.7m正常蓄水位191.5m 死水位190m最大工作水头38.1 m 加权平均水头36.2 m设计水头36.2 m 最小工作水头34.6 m平均尾水位152.0 m 设计尾水位150.0 m发电机效率 96%-98%单机最大引用流量 Q max=124.91m3/s引水系统长度约800m三试根据上述资料，对该电站进行引水系统的设计，具体包括进水口、引水隧洞、调压室及压力管道等建筑物的布置设计与水电站的调节保证计算等内容。

引水工程调度运用方案提纲一、前言引水工程是指通过人工介入，将水资源从一个地方引导到另一个地方，以满足特定的需求。

引水工程在农业灌溉、城市供水、水利发电等领域都有广泛的应用。

在引水工程中，调度是非常重要的环节，它涉及到水资源的合理分配、使用效率的提高以及工程设施的保护。

本文将针对引水工程调度的运用方案进行详细的探讨。

二、引水工程调度的基本原理1. 调度目标：引水工程调度的基本目标是保障水资源的有效利用，实现均衡分配，满足不同领域的需求。

在实际应用中，调度的目标会根据具体情况进行调整，比如灌溉调度的目标是提高农田的灌溉效率，城市供水调度的目标是保障城市居民的生活用水等。

2. 调度原则：引水工程调度需要遵循一系列的原则，比如均衡性原则（即保障各个领域的需求均衡满足）、高效性原则（即提高水资源利用效率）、安全性原则（即保障工程设施的安全）等。

3. 调度方法：由于引水工程涉及到的因素较多，调度方法也非常丰富，包括基于水文预报的调度、基于模型仿真的调度、基于智能算法的调度等。

三、引水工程调度运用方案1. 调度模型的建立在引水工程调度中，建立合适的调度模型是非常重要的。

这个模型需要综合考虑到水资源的供需情况、工程设施的状态、气象预报等多方面因素，以便为后续的调度提供依据。

目前，常用的调度模型包括水文模型、水力模型、数学模型等。

2. 调度参数的确定在建立了调度模型之后，需要确定调度中的相关参数。

这些参数包括水资源的供给能力、需求的强度、工程设施的运行状态等。

通过对这些参数的准确测算，可以为后续的调度工作提供数据支持。

3. 调度策略的选择在引水工程调度中，选择合适的调度策略是非常关键的。

常用的调度策略包括定量调度、灵活调度、应急调度等。

在实际应用中，需要根据具体情况进行选择，确保实现最佳的调度效果。

4. 调度方案的制定在确定了调度模型、参数和策略之后，需要制定具体的调度方案。

这个方案一般包括调度计划、调度流程、调度措施等内容，以确保调度工作的顺利进行。

水利电站工程枢纽设置的方案比选发表时间：2015-04-03T13:39:52.890Z 来源：《建筑模拟》2015年2月总第98期供稿作者：季爱建郭建军[导读] 我国对于水利建设的重视程度随着社会经济的高速发展愈渐加深，事实上水利工程建设与国计民生息息相关。

季爱建郭建军（浙江省正邦水电建设有限公司310051）摘要：本文针对水利电站工程枢纽设置方案进行探讨，结合笔者相关工作经验进行总结归纳，为工程技术人员方案选择提供参考建议。

关键词：水电电站；工程枢纽；方案比选1 工程概况本文以某水电枢纽工程建设方案设计为研究对象，该工程主要用于水利发电，兼并航运和灌溉等功能。

水利工程库容为2950 万m3，正常水位为26.5m，工程设置航道长32km，灌溉面积1.74 万亩。

水利发电点机容量为48MW，平均发电量达2.42 亿kW?h。

2 工程布设要求该工程主要由拦河闸坝、船闸、灌溉引水闸等构筑物建筑而成。

其中，拦河闸坝为敞开式，并与河床水流方向垂直。

拦河闸坝与电厂和船闸相邻，经水利计算可知，拦河闸坝共需设置19 个宽度为14m 的过水孔，墩顶高程为33.5m，闸室全长为17m，闸坝顶部设置桥面供车辆通行，桥宽5m。

溢流堰为底流式消能，其后设置消力池。

水电站设置于河床岸边，厂房由主、副厂房、员工生活和管理用房等构成。

主厂房内设有4 台发电机组，每台容量为12MW，安装间与主厂房相邻，副厂房设置于主厂房下游位置，水电站内还设有110kV变电站和综合办公楼等结构。

船闸位于原河床主航道，全长120m，宽为34m，其中有效宽度为16m，门闸上游水深2.5m，下游为3.5m。

两岸以土坝连接，具体坝长以枢纽实际布局而定，宽度设为5m，顶部高程为33.5m，选用干砌石进行护坡处理。

3 坝轴线的选择以上一阶段推荐的坝轴线为上坝线，在该轴线下游120m 处拟定一条轴线为下坝线，对两条坝轴线进行枢纽布置及技术经济比较。

3.1 方案布置根据地形、水力条件、施工条件及运行管理条件，选取上坝线枢纽布置代表方案为：船闸位于东江河道的右岸侧，电站厂房位于左岸侧，船闸与厂房之间布置19 孔闸坝。

引水工程设计技术方案引水工程是指为了向特定区域输送水资源而进行的工程建设。

在干旱地区或者水资源短缺的地区，引水工程可以有效地解决水资源的供应问题，促进当地经济和社会的发展。

本文将对引水工程的设计技术方案进行详细阐述，从工程原理、设计参数、施工工艺和质量保障等方面进行系统的分析和论述。

一、工程原理引水工程的原理主要是通过引水渠、隧道或者管道等途径，将水资源从水源地输送到需要的地方。

根据不同的地形地势和水资源分布情况，引水工程可以采用不同的引水方式，并且配合使用水泵、水轮机等设备来提高输水效率。

引水工程的目的是要将水资源高效、稳定地输送到目标地区，并且尽可能减少输水过程中的损失。

在引水工程设计方案中，需要考虑水源地的地质条件、水质情况、输水距离、输水能力等因素，综合考虑后确定最合适的引水方式和工程设计参数。

二、设计参数1. 输水距禿输水距禿是指水资源从水源地到目标地区的实际输送距离。

输水距禿的远近会影响引水工程的设计方案和输水设备的选择。

一般来说，输水距禿越远，需要的输水设备和输水渠道就越复杂，设计参数也需要更大的考虑。

2. 输水能力输水能力是指引水工程每单位时间内输送水资源的能力，一般以流量来表示。

根据目标地区的用水需求和水资源供给情况，确定引水工程的输水能力，需要综合考虑水质、输水距禿、输水方式等因素。

3. 输水方式引水工程的输水方式主要有引水渠、隧道、管道等形式。

根据地质情况、地表条件和输水需求，确定最合适的输水方式，并且设计合理的渠道断面、隧道截面或者管道直径，保证水资源稳定输送。

4. 输水设备输水设备主要包括水泵、水轮机等。

根据实际需求和输水能力确定最合适的输水设备类型和参数，并且进行设备选型和设计布置。

5. 施工工艺水泵是引水工程中广泛应用的设备。

在选择水泵类型时，需要综合考虑输水距离、输水高差、输水能力等因素，确定最适合的水泵类型和参数。

在设计引水渠、隧道或者管道时，需要考虑地质地貌情况，施工工艺也需要根据实际情况进行合理设计。

引水工程节点设计方案引水工程是指将水从水源地引到用水地的工程。

在许多地方，由于地理条件的限制，用水地和水源地相距较远，需要进行引水工程来解决用水问题。

引水工程一般包括水源地水池、引水管道、泵站、输水管道等设施。

在设计引水工程节点时，需要考虑到水源地和用水地的地理条件、水质情况、需水量等因素，合理规划设计，并且考虑到后期的维护和管理，确保引水工程的稳定运行。

下面将对引水工程节点设计方案进行详细介绍。

一、引水工程节点设计方案1. 水源地水池设计水源地水池是引水工程的起点，用于蓄存水源地的水。

在设计水源地水池时，需要考虑水源地的水量和水质情况，选择合适的水池类型和尺寸。

根据水源地的情况，可以选择地表水池或者地下水池。

地表水池适用于水量较大、水质较好的情况，地下水池适用于水量较小、水质较差的情况。

在设计水池时，需要考虑到水位变化、水质控制等因素，确保水源地水池能够稳定供水。

2. 引水管道设计引水管道是用于将水从水源地水池引到下一节点的管道。

在设计引水管道时，需要考虑到管道的材质、直径、坡度、安全系数等因素。

根据水源地和下一节点的地理条件，选择合适的引水管道类型，如钢管、混凝土管、塑料管等。

在设计管道时，需要考虑到管道的输水量、输水距离、输水高差等因素，确保管道能够稳定输水。

3. 泵站设计泵站是用于将水从低位输送到高位的设施。

在设计泵站时，需要考虑到泵站的位置、泵的选择、泵的数量、泵的排列等因素。

根据输水高度和输水量，选择合适的泵的类型和规格，在排列泵时，考虑到泵的互为备份，确保泵站能够稳定工作。

4. 输水管道设计输水管道是用于将水从泵站输送到用水地的管道。

在设计输水管道时，需要考虑到管道的材质、直径、坡度、安全系数等因素。

根据输水距离和输水量，选择合适的输水管道类型，在设计管道时，考虑到管道的输水量、输水距禓、输水高差等因素，确保管道能够稳定输水。

二、引水工程节点设计方案的考虑因素1. 地理条件地理条件是引水工程设计的重要影响因素。

探讨水电站发电引水系统的设计1引水隧洞洞径的确定根据该工程资料，设计水电站最大引水发电流量为31m3/s，故该引水隧洞需满足31m3/s的过流能力。

该工程采用深式进水口的有压引水隧洞，隧洞断面采用圆形断面，因为圆形断面的水流条件和受力条件都较为有利。

在装机流量一定的情况下，隧洞断面尺寸取决于洞内流速，流速越大所需要断面尺寸愈小，但水头损失愈大，而且流速越大，对工程地质要求也越高。

该工程为小（1）型工程，对于确定隧洞断面尺寸，采用经济流速法，目前我国水电站有压隧洞的经济流速一般为2.5～4.0m/s。

经计算得出，该工程有压隧洞的洞径为3.5m。

1.1进水口设计1.1.1进水口高程的确定该工程采用深式进水口，为避免河床淤沙进入隧洞，进水口底板高程须比河床的淤沙高程高出0.5～1m，该工程的淤沙高程为867.4m。

另外，为使引水隧洞形成稳定的有压流，避免出现漏斗状吸气漩涡，进水口需要一定的淹没深度，以闸门断面为计算断面（闸门采用矩形断面，宽、高均与隧洞洞经相等）。

经计算得出临界水深s为2.53m。

进水口除了要避免出现漩涡和吸气漏斗，尚应保证沿线不出现负压，对于后者，计算时可以简化取沿线洞顶处的水压力有不小于2.0m的水头。

经计算得，进水口闸门段顶部高程應在873.08m（875.61-2.53﹦873.08m）以下，进水口底部高程应在867.4m以上；而进水口位置越低，电站在正常运行时隧洞内水压力越大，但电站可利用库容也越大；综合考虑以上因素，取进水口底部高程为868.0m，则闸门顶部高程为871.5m。

则水库允许的最低水面高程h 为：h=871.5+2.53=874.03m。

1.1.2进水口进口段设计该隧洞进水口均匀断面为矩形断面，且采用宽高相等，均等于隧洞直径的尺寸。

那么，该进水口采用顶板及左右三面收缩的矩形断面，三面的收缩曲线为相同的1/4椭圆曲线，收缩断面方程式见公式（1）。

（1）为了使水流平顺地流入引水道，减少进口处水头损失，进口段的流速一般不宜太大，一般控制在1.50m/s左右。

瓦村水电站正常蓄水位方案比选熊健【摘要】瓦村水电站正常蓄水位应考虑尽量与已建的上游梯级那读电站厂房下游水位衔接,通过对装机容量及电能指标、对上游电站的影响、水库淹没的影响、投资及动能经济等方面比较,从瓦村水电站306 m,307 m,308 m 3个正常蓄水位方案中,选定307 m方案为最经济合理的正常蓄水位方案.【期刊名称】《广西水利水电》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】4页(P41-43,51)【关键词】瓦村水电站;正常蓄水位;方案比选【作者】熊健【作者单位】广西水利电力勘测设计研究院,广西南宁530023【正文语种】中文【中图分类】TV213.21 工程概况[1]瓦村水电站工程坝址位于郁江上游右江河段田林县境内、驮娘江与西洋江汇合口下游9km处的瓦村水文站附近，距下游百色水利枢纽约105 km。

是一座以发电为主，兼顾供水、防洪、航运等综合利用的水利枢纽工程。

水库总库容5.36亿m3，有效库容为2.25亿m3，设计装机约230MW，属II等工程，主要建筑物级别为2级，混凝土坝的洪水标准为500年一遇设计，2000年一遇校核；面板堆石坝的洪水标准为500年一遇设计，5 000年一遇校核。

坝址控制集雨面积11 373km2，多年平均流量约132m3/s，多年平均径流量约41.6亿m3。

2 正常蓄水位方案拟定2.1 正常蓄水位方案拟定《珠江流域西江水系郁江上游右江那拉~弄瓦河段梯级补充规划》推荐干流分瓦村、那读梯级2级开发第一级为那读梯级、第二级为瓦村梯级，推荐瓦村水电站正常蓄水位307m。

瓦村水电站的开发任务为发电为主，兼顾航运及其它综合利用，因此，电站正常蓄水位选择主要从发电方面考虑、其次尽量梯级衔接，满足航运要求。

瓦村水电站上游梯级那读梯级为已建梯级，位于驮娘江中下游，在田林县境内的福达乡百六村那读屯附近，为一引水式水电站，装机容量3×2500 kW，单机额定流量10m3/s，满机流量30m3/s。

第３９卷第４期红水河Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．４２０２０年８月ＨｏｎｇＳｈｕｉＲｉｖｅｒＡｕｇ．２０２０老挝会兰庞雅水电站引水系统设计张金强（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西㊀南宁㊀５３０００７）摘㊀要：老挝会兰庞雅水电站引水系统因水头高㊁线路长㊁明管段覆盖层较厚，设计难度大㊂笔者主要介绍了引水系统布置方案的选择和主要建筑物设计，表明引水系统方案选择时应主要考虑工程投资㊁地质风险㊁施工难度和工程工期等因素；明管段设计中，镇墩裂缝控制㊁竖向变形协调和横向位移限制等是保证其结构安全的关键㊂电站２０１５年竣工发电后，引水系统安全运行至今，表明其设计是安全可靠的㊂关键词：引水系统；明钢管；埋钢管；镇墩；支墩；岔管中图分类号：ＴＶ７３２文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－４０８Ｘ（２０２０）０４－００１５－０４１㊀工程概况老挝会兰庞雅水电站位于老挝南部Ｂｏｌａｖｅｎ高原的会兰庞雅河上，开发任务为发电㊂工程坝址处控制流域面积为２３７ｋｍ２，多年平均流量为１１．４ｍ３／ｓ㊂枢纽正常蓄水位８２０ｍ，发电死水位７９５ｍ，总库容１．４１亿ｍ３，有效库容１．２２亿ｍ３，水库具有不完全年调节能力㊂电站采用引水式开发，额定水头５２９ｍ，额定流量１９．３８ｍ３／ｓ，装机容量８８ＭＷ，属Ⅱ等大（２）型工程㊂引水系统由岸塔式进水口㊁低压引水隧洞㊁调压井㊁压力管道等建筑物组成，建筑物级别为３级，全长６．６０ｋｍ㊂工程区抗震设防烈度为Ⅵ度㊂２㊀引水系统区域地形地质条件２．１㊀地形条件引水系统布置于河道右岸㊂引水隧洞进水口位于坝址上游约４．１ｋｍ的右岸山坡与河流一级阶地交接地带，地面高程为７８８ ７９２ｍ，山坡坡度为１５ʎ ３５ʎ㊂隧洞低压段横穿雄厚的北西向山脉，山脉峰顶高程为１０３０ｍ，至山脉另一侧出洞，全长约２．９８ｋｍ，出洞口高程为７６５ｍ㊂隧洞沿线为连绵的㊁舒缓波状起伏山体，途经５条较大的山沟，沟底基岩出露，最低山沟高程为８４８ｍ，隧洞最大垂直埋深为２５５ｍ㊂隧洞出口处基岩裸露，地形坡度为３５ʎ ４５ʎ，自然边坡基本稳定㊂调压井布置在大山脉的下游侧陡坡上，地面高程为８４０ ８６０ｍ，地形坡度为３５ʎ ４５ʎ，地表基岩裸露㊂隧洞低压段在高程７６５ｍ出洞后接明管，沿山坡面下至高程３０５ｍ再接高压隧洞段，明管沿线山坡坡度为３５ʎ １５ʎ，由上而下，坡度逐渐变缓，坡脚高程为３０６ｍ㊂高压隧洞沿线为舒缓波状起伏丘陵地形，地面高程为３０６ ３８５ｍ，地形坡度为５ʎ ２０ʎ㊂隧洞出口段，高程２３８ｍ以上山坡地形坡度为３０ʎ ４５ʎ，基岩出露；高程２３８ｍ以下地形坡度为１０ʎ １５ʎ，土层覆盖㊂２．２㊀地质条件岸塔式进水口建基面高程为７８７．５０ｍ，为弱风化泥质粉砂岩㊂进水口边坡覆盖土层薄，边坡基岩岩层产状倾向坡外，倾角６ʎ ８ʎ，边坡稳定㊂引水隧洞沿线基岩为微风化细砂岩㊁泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，属于软弱相间岩体，岩体较完整，围岩稳定性主要受岩体强度控制㊂围岩为细砂岩的洞段稳定性较好，一般为Ⅲ类围岩，约占５０％；围岩为泥质粉砂岩和粉砂质泥岩的洞段稳定性较差，为Ⅳ Ⅴ类围岩，其中Ⅳ类围岩约占３８％，Ⅴ类围岩约占１２％㊂由于岩层产状近水平，隧洞拱顶围岩稳定性较边墙差，部分洞段拱顶易发生坍落㊂隧洞出口地段地形坡度为３５ʎ ４０ʎ，基岩裸露，岩层倾向坡内，边坡稳定条件较好，局部因裂隙切割，可能存在不稳定块体㊂㊀㊀调压井位于陡坡上，岩层倾向坡内，边坡稳定㊀㊀收稿日期：２０２０－０４－０８；修回日期：２０２０－０５－２８㊀㊀作者简介：张金强（１９７９），男，湖北随州人，工程师，硕士，主要从事水工结构设计，Ｅ－ｍａｉｌ：４９３４６４０２＠ｑｑ．ｃｏｍ㊂５１㊀红水河２０２０年第４期条件较好㊂调压井基岩为细砂岩㊁泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，属于软弱相间岩体，岩体较完整，围岩稳定性主要受岩体强度控制㊂围岩为细砂岩的井段稳定性较好，一般为Ⅲ类围岩，约占５１％；围岩为泥质粉砂岩和粉砂质泥岩的井段稳定性较差，为Ⅳ Ⅴ类围岩，其中Ⅳ类围岩约占３０％，Ⅴ类围岩约占１９％㊂明管段沿线地形坡度较陡，岩层倾向坡内，对边坡稳定有利，但表层分布有较松散的崩塌堆积块石㊁碎石㊂明管段水平距离２５８６ ２８１２ｍ，山坡坡度为３０ʎ ３５ʎ，基岩裸露，强风化砂岩㊁泥岩厚度为８ １４ｍ，岩体卸荷较松驰；明管段水平距离２８１２ ４６６０ｍ，山坡坡度为１５ʎ ３０ʎ，崩塌堆积块石㊁碎石及残坡积混角砾粉质黏土厚度为２ １０ｍ㊂高压隧洞埋管段沿线地层岩性与引水隧洞沿线岩性基本相同，Ⅲ类围岩约占４７％，Ⅳ类围岩约占２９％，Ⅴ类围岩约占２４％㊂３㊀引水系统布置３．１㊀方案选择引水系统布置于右岸㊂进水口位置选定原则：在高于水库淤积高程的前提下，尽量缩短引水路径的长度，选定的进水口位置与厂房间连线基本为直线，为最短路径㊂方案选择时重点对引水系统的纵向布置进行了比选，三个比选方案分别为：１）方案一㊂引水隧洞及调压井＋上平段埋管＋明管＋下游竖井＋下平段埋管㊂２）方案二㊂引水隧洞及调压井＋上游竖井＋中平段埋管＋明管＋下游竖井＋下平段埋管㊂３）方案三㊂引水隧洞及调压井＋上游竖井＋中平段埋管＋下游竖井＋下平段埋管㊂其中，方案一和方案二不需设置施工支洞，方案三需在下游竖井的顶部和下平段埋管中部各设一条施工支洞㊂三个比选方案的平面轴线相同，典型纵剖面见图１㊂图１㊀引水系统三个比选方案的典型纵剖面图㊀㊀三个比选方案的技术经济比较结果为：１）工程投资㊂方案三虽然有两条施工支洞，但可利用围岩分担内水压力，压力钢管用量少于方案一和方案二，因此，三个方案的工程总投资差别不大，但方案三略优于另外两个方案㊂２）施工难度㊂方案三上游竖井加上调压井的高度为３５０ｍ，下游竖井高度为３００ｍ，对开挖洞径为３．４０ｍ的小直径竖井，倾斜度控制难度较大，因此方案三的施工难度最大㊂３）地质风险㊂方案三高压隧洞全部为地下工程，而隧洞位于砂岩泥岩互层区域，且国外工程前期勘探深度不够，如遇到不良的软岩地质条件，则工期很难控制，因此方案三的地质风险也较大㊂４）工期㊂方案三的工期最长，方案二的工期和施工难度均介于方案一和方案三之间㊂综上所述，方案一虽然投资略高，但施工难度低，地质风险小，工期最短，最终选择方案一为推荐方案㊂３．２㊀选定方案布置引水系统由岸塔式进水口㊁引水隧洞㊁调压井㊁压力管道（包括明管㊁埋管和竖井）㊁岔管㊁支管等组成，全长６．６ｋｍ㊂进水口段长１６ｍ，设有拦污栅１孔，平板事故闸门１扇㊂引水隧洞长２５００ｍ，马蹄形断面，钢筋混凝土衬砌，洞径净尺寸为２．４０ｍ㊂调压井下游为高压管段，采用压力钢管，钢管直径均为２ｍ㊂其中，上平段埋藏式钢管长１２８ｍ，末端为隧洞出口，设置蝶阀室；蝶阀室下游为高压明管段，布置于由陡渐缓的山坡上，最大坡度３２ʎ，长２１３４ｍ；明管末端通过９０ｍ高的竖井与下平段埋钢管连接，竖井和埋管为圆形断面，采用钢衬外包混凝土的衬砌方式，埋管长１６９６ｍ㊂压力管道采用一管两机的供水方式，采用Ｙ６１张金强：老挝会兰庞雅水电站引水系统设计㊀型月牙肋岔管，分岔角为６０ʎ，支管直径为１．４ｍ㊁长３４ｍ，支管后接球阀㊂４㊀主要建筑物设计４．１㊀引水隧洞引水隧洞起点为进水口末端，高程为７９０．９０ｍ，终点为调压井处，高程为７６５．００ｍ，长２５００ｍ㊂隧洞为马蹄形断面，断面底宽１．８ｍ，高２．４ｍ，顶拱半径１．２ｍ，纵坡ｉ＝１．３２％㊂隧洞额定引用流量１９．３８ｍ３／ｓ，过流断面面积４．９８ｍ２，额定流速３．８９ｍ／ｓ，在２．５ ４．５ｍ／ｓ的经济流速范围内［１］㊂引水隧洞一次支护为锚喷支护，永久支护为钢筋混凝土衬砌㊂一次支护：Ⅲ类围岩顶拱１８０ʎ范围设锚杆钢筋网，全断面喷混凝土厚５０ｍｍ；Ⅳ类围岩全断面锚喷支护，喷混凝土厚１００ｍｍ；Ⅴ类围岩全断面锚喷支护，喷混凝土厚１５０ｍｍ㊂钢筋混凝土衬砌厚度为３００ｍｍ，按照限裂设计［２］㊂４．２㊀调压井调压井为阻抗式，内径５．００ｍ，阻抗孔直径１．２５ｍ，布置在引水隧洞末端㊂调压井底高程７７４．００ｍ，顶高程８４５．５０ｍ，最高涌浪水位８３９．２４ｍ，最低涌浪水位７７３．０２ｍ㊂调压井采用０．６ｍ厚钢筋混凝土衬砌㊂为防滚石，井筒顶面设现浇混凝土盖板，井筒高程８４２．００ ８４４．９０ｍ范围外侧半圆与外界连通，以满足通气要求［３］㊂调压井与引水隧洞采用竖井连接，竖井直径２．４０ｍ，高８．５０ｍ㊂调压井下游１２ｍ处为埋藏式钢管的起点㊂为提高调压井围岩抗力，防止内水外渗，对调压井高程８２４ｍ以下围岩㊁连接管及井筒底部一定范围的隧洞围岩进行固结灌浆处理㊂调压井下游埋藏式钢管的起点设帷幕灌浆㊂４．３㊀高压明钢管蝶阀室至竖井顶部为高压明钢管，起点高程７６５．００ｍ，终点高程３０３．００ｍ，沿程全长２１３０ｍ，直径２．０ｍ㊂引水系统明管段坡度由陡变缓，最大坡度３２ʎ，覆盖层深度为１０ ２２ｍ㊂明管段共有镇墩２０个，支墩２２０个，其中１２个镇墩和１８８个支墩置于土基上㊂镇墩间距为８０ １５０ｍ，陡坡段的镇墩间距适当减少，最大镇墩间距位于１９号镇墩与２０号镇墩间，间距为１７５ｍ；支墩间距为８ １０ｍ，其中镇墩与下游第一个支墩的间距较小，为５．５ ６．５ｍ㊂明钢管管壁材料：低压段为Ｑ３４５Ｒ钢板，管壁厚度为１４ ３８ｍｍ；高压段为６１０ＭＰａ级高强钢板，管壁厚度为３４ｍｍ；加劲环㊁止推环㊁支撑环及进人孔材料为Ｑ３４５Ｒ㊂钢管采用滑动支座，支座底部滑块采用ＭＧＥ材料，滑块与滑道间的摩擦系数小于０．１，支座左㊁右侧设置横向防滑脱构件，同时起到水平横向限位作用，允许水平横向位移为２ｍｍ㊂镇墩内钢管设止推环㊂明管起点至４号镇墩间的明钢管外壁设加劲环，加劲环厚为１２ １６ｍｍ㊁环高为１００ｍｍ㊁间距为２５００ｍｍ，以满足明管抗外压稳定的要求㊂镇墩下游侧设伸缩节，以满足钢管轴向㊁径向和角位移的要求㊂压力钢管检修孔布置于３号 ２０号镇墩上游侧，共１０个，采用侧向开孔，开孔直径５００ｍｍ㊂４．３．１㊀镇墩高压明管段在立面㊁平面转弯处共设置２０个镇墩来保证钢管的稳定，其中１９号镇墩为平面转弯，其余镇墩为竖向立面转弯㊂１号㊁１２号㊁１３号㊁１６号 ２０号镇墩置于岩基上；２号 １１号㊁１４号㊁１５号镇墩置于中等坚实土层地基上，每个土基上的镇墩基础均设４根挖孔灌注桩，以保持土基上镇墩地基变形协调，防止出现不均匀沉降㊂镇墩为钢筋混凝土结构，横断面为矩形，钢管外包混凝土的厚度在钢管两侧腰部最薄，为１ｍ，镇墩结构尺寸由抗滑稳定计算确定㊂镇墩内设止推环，上凸弯管内配置锚筋以抵抗钢管外掀力，并在镇墩表面配置钢筋网，以保持镇墩的整体性㊂明管首次充水时，６号 ２０号镇墩在左右侧腰线㊁顶部和底部均出现了水流向开展的贯穿裂缝，裂缝宽度为０．４ ０．８ｍｍ㊂镇墩开裂的原因为：镇墩为大孔口混凝土管，虽已按照规范配置了抵抗不平衡荷载的锚固钢筋和表面钢筋网，但镇墩内钢管和外包钢筋混凝土形成联合受力结构，对厚管壁的镇墩混凝土结构，在高内水压力作用下钢管发生向外的膨胀变形不可忽略，外包混凝土承受的拉应力超过其限值后，即在混凝土最薄弱处形成裂缝㊂考虑到会兰庞雅水电站为高水头明管，宜控制镇墩的裂缝宽度，以保证工程的安全㊂因此在６号 ２０号镇墩表面增加５００ １１００ｍｍ厚的外包钢筋混凝土，并通过平面非线性有限元计算，将镇墩的裂缝开展宽度控制在０．３ｍｍ以内［４］，以保证结构的耐久性㊂钢管再次充水后，镇墩的实际裂缝宽度均在０．３ｍｍ以内，并经受了甩负荷的考验㊂４．３．２㊀明管支墩和支座明管沿线设２２０个支墩，其中１８８个支墩置于土基上㊂土基上的支墩采用扩大基础设计，控制基底附加应力小于零，应力比不超过１ʒ２，以控制支墩的绝对沉降和倾斜㊂７１㊀红水河２０２０年第４期钢管采用滑动支座，支座底部滑块采用ＭＧＥ材料，滑块与滑道间的摩擦系数小于０．１㊂支座左㊁右侧设置横向限位构件，但规范没有明确规定横向限位的位移值，因本工程水头高，明管横向不平衡力对支座的横向位移较为敏感，经论证，支座水平横向限位位移设为２ｍｍ㊂４．３．３㊀伸缩节伸缩节设置在明管的两镇墩之间㊂１号镇墩至１９号镇墩管段，两镇墩间直管段长度为８０ １５０ｍ，伸缩节位于镇墩与下游第一个支墩间；１９号镇墩至２０号镇墩间直管段长约１７５ｍ，超过１５０ｍ，但管道为水平布置且长度未超过２００ｍ，根据规范将伸缩节布置在管段的中部［５］㊂伸缩节为复式波纹管伸缩节，可补偿明管轴向㊁径向和角向变位㊂伸缩节的轴向补偿位移主要适应温度变化引起的钢管轴向伸缩，径向和角向补偿位移主要适应镇墩支墩地基不均匀沉降引起的变位㊂经计算，伸缩节的轴向位移为ʃ１００ １５０ｍｍ，径向补偿位移为４０ ８０ｍｍ，角变位为１ʎ㊂４．４㊀高压埋藏式钢管高压埋藏式钢管起点位于明管末端的２０号镇墩处，包含竖井段和下平段，内水压力为５．８７ ７．１４ＭＰａ，直径为２ｍ㊂竖井段高９７ｍ，下平段起点高程为２１０ｍ，终点高程为２０６．１４ｍ，总长１６９６．５ｍ，纵坡ｉ＝０．２３％㊂埋藏式钢管外包６００ｍｍ厚Ｃ２０素混凝土㊂竖井上段的３０ｍ及下平段末段的９０ｍ按照明管计算，钢管允许应力按照明管要求取值，其余管段按照埋藏式钢管计算，考虑围岩联合承载㊂竖井上段３０ｍ长度的钢管为壁厚３４ｍｍ的６１０ＭＰａ级高强钢，竖井下段钢管为壁厚３６ｍｍ的Ｑ３４５Ｒ钢材；下平段考虑围岩联合承载的钢管为壁厚３８ｍｍ的Ｑ３４５Ｒ钢材，下平段出口段钢管为壁厚４０ｍｍ的６１０ＭＰａ级高强钢㊂埋藏式钢管抗外压稳定满足要求，不需专门设置抗外水压力的加劲环㊂埋藏式钢管主要进行回填灌浆和接触灌浆㊂回填灌浆范围为顶拱１２０ʎ㊁Ｑ３４５Ｒ材质管段，采用预留孔灌浆法；６１０ＭＰａ级高强钢管段为减少开孔对钢管的不利影响，采用在钢管外预埋灌浆管路的灌浆法㊂接触灌浆范围为钢管底部，仅对脱空面积大于０．２ｍ２的区域采用现场开孔灌浆㊂４．５㊀岔管岔管位于厂房上游，布置在主管末端，为Ｙ型月牙肋岔管，按明管设计㊂岔管分岔角为６０ʎ，采用６１０ＭＰａ级高强钢材，经计算，肋板厚１００ｍｍ，主管㊁岔管和支管的管壁厚度分别为４２ｍｍ㊁４８ｍｍ和３４ｍｍ㊂为确保岔管安全并消除残余应力，对岔管进行了现场水压试验，试验压力为１．２５倍的最高内水压力㊂５㊀结论会兰庞雅水电站引水系统的布置综合考虑经济㊁地质㊁工期和施工难度等因素，最终选择施工难度较低㊁地质风险相对较小㊁工期可控的方案作为施工方案，为工程提前发电提供了保障㊂高压明钢管是会兰庞雅水电站引水系统设计的重点和难点，其镇墩混凝土采用限裂设计，确保了结构耐久性和工程安全；土基上的镇墩采用桩基础㊁支墩采用扩大基础的设计方案，确保了相邻建筑物的竖向位移协调；支座采用合理的横向限位，避免了钢管承受大的横向荷载㊂高压埋藏式钢管采用围岩联合承载，减小了管壁厚度；高强钢管段的回填灌浆采用预埋管的方案，避免了高强钢管段的开孔对钢材应力的不利影响㊂会兰庞雅水电站于２０１５年投产发电，目前运行良好㊂参考文献：［１］㊀王仁坤，张春生．水工设计手册：水电站建筑物：第８卷［Ｍ］．２版．北京：中国水利水电出版社，２０１３：５１－５２．［２］㊀ＳＬ２７９－２０１６，水工隧洞设计规范［Ｓ］．［３］㊀ＮＢ／Ｔ３５０２１－２０１４，水电站调压室设计规范［Ｓ］．［４］㊀ＤＬ／Ｔ５０５７－２００９，水工混凝土结构设计规范［Ｓ］．［５］㊀ＮＢ／Ｔ３５０５６－２０１５，水电站压力钢管设计规范［Ｓ］．ＤｅｓｉｇｎｏｆＤｉｖｅｒｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＨｏｕａｙＬａｍｐｈａｎＧｎａｉＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎｉｎＬａｏｓＺＨＡＮＧＪｉｎｑｉａｎｇＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＧｕａｎｇｘｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ． Ｌｔｄ． Ｎａｎｎｉｎｇ Ｇｕａｎｇｘｉ ５３０００７ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｄｕｅｔｏｈｉｇｈｈｅａｄ ｌｏｎｇｌｉｎｅａｎｄｔｈｉｃｋｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｉｎｔｈｅｅｘｐｏｓｅｄｐｅｎｓｔｏｃｋｓｓｅｃｔｉｏｎ ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｄｉｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆＬａｏｓＨｏｕａｙＬａｍｐｈａｎＧｎａｉＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｌａｙｏｕｔｓｃｈｅｍｅａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍａｉｎｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｃｈｅｍｅ．Ｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｅｘｐｏｓｅｄｐｅｎｓｔｏｃｋｓｅｃｔｉｏｎ ｔｈｅｋｅｙｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓａｆｅｔｙｉｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｎｃｈｏｒｅｄｐｉｅｒｃｒａｃｋｓ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｉｎｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｏｎｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｗａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄｉｎ２０１５ ｔｈｅｄｉｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎｒｕｎｎｉｎｇｓａｆｅｌｙ ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｔｓｄｅｓｉｇｎｉｓｓａｆｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ｅｘｐｏｓｅｄｐｅｎｓｔｏｃｋｓ ｂｕｒｉｅｄｐｅｎｓｔｏｃｋ ａｎｃｈｏｒｅｄｐｉｅｒ ｂｕｔｔｒｅｓｓ ｍａｎｉｆｏｌｄｐｅｎｓｔｏｃｋ８１。