第八章(3) 水电站的压力管道

适用： 各种水头的埋管（大型），小型为明管，如西龙池水电 站（HD=3553）。
（四）球形岔管
结构特点：由球壳、主支管、 补强环和内部导流板组成，补 强环与球壳圆盘的变形一致， 导流板（设平压孔）用于改善 水流条件。
结构设计：补强环加固后的各 主、支管开孔的局部应力不致 相互影响并有一定的焊接空间； 分岔角较大(60o~90o)。
第八章 水电站的压力管道
我国岔管的发展： 20世纪50年代：内压不高，一般多为贴边
岔管； 20世纪60年代起：高水头水电站，混合梁
系和三梁岔管应用较多； 20世纪70年代后：内压和直径继续增大，
月牙肋岔管应用较多，无梁岔管；20世纪80年 代后：月牙肋岔管应用较多，出现球形岔管。
第八章 水电站的压力管道
第八章 水电站的压力管道
（5）无梁岔管有一定的发展前途，目前应用较少， 充分发挥与围岩的联合受力； （6）位于竖向转弯处的分岔管，因主、支管中心 线可能不在一平面上，以球形岔管为宜； （7）月牙肋岔管、无梁岔管、球形岔管均为上凸、 下凹，宜上设排气孔、下设排水管。
第八章 水电站的压力管道
分岔管的尺寸及HD值愈来愈大。除了基于透水衬砌理论的 埋藏式钢衬钢筋混凝土岔管的设计方法和实践有了明显进步并 还在不断改进中外，最重要的进展应是埋藏式钢岔管与围岩联 合承载的设计理论和方法方面取得的重要成果和开始在大型工 程中的实际应用。
第八节 地下埋管和坝身管道
一、地下埋管（Undergroud penstock）
特点：地下埋管虽增加了岩石开挖和混凝土衬砌 的费用，但与明钢管相比，往往可以缩短压力管 道的长度，省去支承结构，可利用围岩承担部分 内水压力，从而减小钢材的厚度，节约钢材，且 受气候等外界影响较小，运行安全可靠。第八章Leabharlann 水电站的压力管道（二）三梁岔管

（一）坝体压力管道
1.斜 式
进水口高程较高，上部管道内水压力小，进口闸门及启闭设备 的造价较低，运行管理方便。缺点是转弯多，用钢量较大。 常用于坝后式水电站。
进水口高程较低，进口闸门承受的水头较高，闸门结构复杂，
压力管道内水压力较大；但管线短，转弯少，水头损失和水
击压力均较小。常用于混凝土薄拱坝及较低的重力坝坝后式
1.钢管
钢管一般为钢板焊接而成。它具有强度高，抗渗性能好 等优点，广泛应用于中高水头水电站和坝后式水电站。其 适用水头范围可由数十米至几千米。高水头小流量、直径 在1m以下的地面压力管道可采用无缝钢管，但造价较高。
2、钢筋混凝土管 钢筋混凝土管造价低，经久耐用，可就地制造，能承
受较大外压，但管壁承受拉应力的能力较差。 钢筋混凝土管可分为普通钢筋混凝土管、预应力和自
钢管管节
钢筋混凝土管
聚酯材料管
木管
三、地下压力管道
当地形地质条件不宜布置成明管或电站布置在地下时 ，往往将压力管道布置在地面以下成为地下压力管道。
地下压力管道有地下埋管和回填管两种：埋入地层岩 体中的压力水管称为地下埋管。回填管是在地面开挖沟槽 ，压力水管敷设在沟槽内后，再以土石回填。
施工过程：开挖岩洞（清理石渣、支护等） →安装钢管→回填混凝土→接触灌浆 大型水电站中应用较多
大不超过7m/s，Ae= Qmax/Ve D 4QP
水电站。
2.平 式
3.竖 井 式
管道长度短，但弯管段弯曲半径小，水头损失大，管道孔洞 对坝体应力影响较大。常用于坝内式和地下式厂房的水电站。
坝后背管
坝后背管的管道较布置 在坝内时稍长，且管壁 要承受全部内水压力， 壁厚较大，用钢量多。 常用于宽缝重力坝、支 墩坝及薄拱坝的坝后式 水电站。

9水电站压力管道
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2020/10/29
水电站压力管道
第八章 水电站压力管道
v 作用：从水库、前池或调压室向水轮机输送水量。 v 特点：坡度陡、内水压力大，承受动水压力，且
靠近厂房，失事后果严重，所以必须安全可靠。
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水电站压力管道
第一节 压力管道的类型
按布置方式分
按材料分
易于制作，无岔管。 v 缺点：造价高。 v 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。
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水电站压力管道
2．联合供水： 一根主管，向多台机组供水。设下阀门。
v 优点：造价低 v 缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差
v 适用：机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管 和明管。
明管：
钢管(大中型水电站)，钢筋
暴露在空气中(无压引水式电站) 混凝土管、木管(小型电站)
地下埋管（隧洞埋管) : 埋入岩体。(有压引水电站)
不衬砌、锚喷或混凝土衬 砌、钢衬混凝土衬砌，聚 酯材料管等
混凝土坝身埋管： 依附于坝身(混凝土重力坝及 钢筋混凝土管道、钢衬钢 重力拱坝)，包括：坝内管道、 筋混凝土管道 坝上游面管、坝下游面管
2. 经验公式法：简化条件推导公式。精度较低，初 步设计时采用
Qmax——压力管道设计流量，H—设计水头
3. 经济流速法：压力管道经济流速一般为4~6m/s，
最大不超过7m/s，Ae= Qmax/Ve
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水电站压力管道
第四节 钢管的材料和管身构造
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水电站压力管道
一、钢管的材料
➢ 路线尽可能短、直。(经济，hf和ΔH小)。 ➢ 地质条件好。山体稳定、地下水位低、避开山崩、

⽔电站压⼒管道第⼋章⽔电站压⼒管道第⼀节压⼒管道的功⽤、类型⼀、功⽤和特点压⼒管道是从⽔库、压⼒前池或调压室向⽔轮机输送⽔量的⽔管，⼀般为有压状态。

其特点是集中了⽔电站⼤部分或全部的⽔头，另外坡度较陡，内⽔压⼒⼤，还承受动⽔压⼒的冲击(⽔锤压⼒)，且靠近⼚房，⼀旦破坏会严重威胁⼚房的安全。

所以压⼒管道具有特殊的重要性，对其材料、设计⽅法和加⼯⼯艺等都有特殊要求。

压⼒管道的主要荷载为内⽔压⼒，管道的内直径D(m)和其承受的⽔头H(m)及其乘积HD值是标志压⼒管道规模及技术难度的重要参数值。

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。

HD值最⾼的常见于抽⽔蓄能电站，已超过5 000m2。

⼆、分类压⼒管道可按照布置型式和所⽤的材料分类，见表8-1。

其中，明管适⽤于引⽔式地⾯⼚房，地下埋管多为引⽔式地⾯或地下⼚房采⽤，混凝⼟坝⾝管道则只能在混凝⼟坝式⼚房中使⽤。

由于钢材强度⾼，防渗性能好，故钢管或钢衬混凝⼟衬砌管道主要⽤于中、⾼⽔头电站；⽽钢筋混凝⼟管适⽤于中⼩型电站。

(⼀) 钢管钢管按其⾃⾝的结构⼜可分为：(1) ⽆缝钢管。

其直径较⼩，适⽤于⾼⽔头⼩流量的情况。

(2) 焊接钢管。

适⽤于较⼤直径的情况。

焊接钢管由弯成圆弧形的钢板焊接⽽成，焊图8-1 焊缝布置图缝结构如图8-1所⽰，⼀般相邻两节管道的纵缝应错开⼀定⾓度，以避免焊缝薄弱点在同⼀直线上。

(3) 箍管。

当HD>1 000m2时，钢板厚度⼀般会超过40mm，其加⼯⽐较困难，因⽽在这种情况下常采⽤箍管。

箍管是在焊接管或⽆缝钢管外套以⽆缝的钢环(钢箍，称为加劲环)，从⽽使管壁和钢箍共同承受内⽔压⼒，以减⼩管壁钢板的厚度。

钢管所使⽤的钢材应根据钢管结构型式、钢管规模、使⽤温度、钢材性能、制作安装⼯艺要求以及经济合理等因素参照设计规范选定。

(⼆) 钢筋混凝⼟管钢筋混凝⼟管具有造价低、刚度较⼤、经久耐⽤等优点，通常⽤于内压不⾼的中⼩型⽔电站。