引水建筑物相关资料.docx

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引水建筑物相关资料

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5.6引水建筑物

电站引水建筑物主要由坝式进水口、有压隧洞、调压井、压力管道和重溪补充水源等部分组成。

5.6.1方案布置比较

结合挡水建筑物和发电厂房的布置方案，引水建筑物的布置考虑了左、右岸布置两个方案。

左岸方案共布置6个隧洞，总长6659m，压力管道总长601m；右岸方案共布置隧洞5个，隧洞总长6043.83m（0+017.50～6+6060.98），压力管道总长395.00m，右岸有补充水源。

综合分析两个方案，选择右岸方案为推荐方案，理由有以下几点：

一是从工程投资上，右岸方案比左岸方案明显地节省；二是工程施工上，左岸材料运输方便，但施工干扰大，对村级公路的交通会带来一些影响；三是流域规划要求必须对水资源进行合理利用，右岸有比较合适的厂房位置，左岸需考虑将压力管道横跨过河，施工难度大。

5.6.2有压进水口

发电引水隧洞进水口只能布置在右岸，右岸山坡覆盖层厚3～5m，基岩为志留系中统罗惹坪群下段（S2lr1）砂质泥岩。

层理较发育，强风化带厚3～5m，隧洞轴线与岩层走向夹角30°。

须明挖20-50m方可进洞，进洞段围岩类别Ⅲ类。

进口段fk为1～2，单位围岩弹性抗力ko为10～20Mpacm-1。

有压进水口布置考虑了坝式进水口、竖井进水口两个方案，综合分析投资和生产运行管理，选择坝式进水水口方案。

（1）结构布置

水库正常蓄水位420m，校核洪水位421.02m，死水位413m。

进水口布置位置主要基于进水口的高程拟定在距右坝肩较近的位置，以节省工程量。

进水口（0+000～0+017.15）分为进口段、闸室段和渐变段，进水口段设计纵坡为3‰。

渐变段以后为有压隧洞段。

坝式进水口的基础考虑和大坝基础为同一整体，基础采用C20

（2）砼，厚2m，宽7.5m，长5m。

进水口支承采用排架结构。

进口顶部和侧面均布置成1/4椭圆曲线，a=2.0m,b=0.75m。

根据进水口的地形条件，栏污栅的清污比较困难。

考虑降低过栅流速，以获得较大过水面积，采用固定栏污栅。

拦污栅分3面，进水正面或两侧各布置1块，栅条垂直布置，高2.8m，栅条厚10mm,宽50mm,间距按混流式水轮转轮直径的d/30拟定为30mm。

参照《小型水电站机电设计手册》（金属结构分册）中介绍的不采取清污措施容许过栅流速为0.5m/s，复核本处的过栅流速小于0.5m/s。

因此本处选取固定栏污栅一是能够满足过栅流速要求，二是减少了工程运行管理期间的清污工作量。

栏污栅体和框架投资有所增加，和考虑清污措施相比较，投资节省一些。

闸室段和排架相连，进水口采用矩形断面,孔口尺寸为2.0×2.0m。

闸门采用平面钢闸门，闸门后仍采用矩形断面，孔口尺寸断面不变，闸后5.86m（桩号0+008.36）开始向右转弯,曲线段长5.79m，曲线段末段（桩号0+014.15）连接渐变段由方变为圆形断面，渐变段长度均为3m。

平面钢闸门为检修闸门，平面闸门尺寸为2.5×2.5m。

配套启闭机采用螺杆式启闭机，启闭机型号为QPK2×400kN型螺杆启闭机。

在排架438.50m高程上建启闭机房，长4.0m，宽4.0m。

启闭房内布置启闭机1台。

启闭机最大宽度1.36m，人行通道宽度能够满足要求。

（2）水力及通气孔面积计算

a．不出现吸气旋涡的临界淹没深度计算

水库死水位418m，进水口顶部高程416.00m。

按戈登（J.L.Gordon）公式估算:

Scr=cv

式中：

Scr—闸门门顶低于最低水位的临界淹没深度，m；

d—闸门孔口高度，取1.5m;

v—闸门断面的水流速度，计算取值2.32m/s；

c—经验系数，对称时取0.53。

经计算，得Scr=1.51m，进水口闸门顶高程为415.91m,距死水位高度为2.09m。

因此不会出现吸气旋涡。

b．水头损失计算

进水口水头损失计算沿程水头损失和局部水头损失，本处只给出各局部水头损失系数，便于编程计算。

沿程水头损失在隧洞中给出计算公式。

根据《水电站调压室设计规范》（DL/T5058-1996）附录A介绍的局部水头损失系数取值和计算公式进行计算，各部位的局部水头损失系数见表5.6-1。

表5.6-1进水口局部水头损失系数

部位

局部水头

损失系数ξ

备注

进水口

0.1

采用1/4椭圆曲线

栏污栅

βsinα

β—栅条形状系数，取2.42

s—栅条宽度

b—栅条间距

α—栅面倾角取90°

v—过栅平均流速（用于计算栅条损失）

渐变段

0.1

圆变方

渐变段

0.1

方变圆

闸门槽

0.1

c.避免出现负压的最小淹没深度计算

按下式计算压力隧洞避免出现负压的最小淹没深度s：

s=δ+1.5（1+hi）

式中：

s—闸门门顶的最小淹没深度，m；

δ—冰冻层厚度，m；

hi—进水口段水头损失系数；

vi—进口闸门处的流速，计算取2.32m/s；

经计算，s=0.65m，能够满足要求。

d．通气孔面积计算

参照《水工设计手册》（水电站建筑物）介绍的公式计算：

A=

式中：

Qa—空气流量，采用引水隧洞的额定流量；

va—空气流速，取25m/s；

计算A=0.20m2,在闸后采用内径500mm的钢管伸到坝顶，用于通气孔。

5.6.3有压引水隧洞

（1）结构布置

根据前面所述的方案布置，发电引水洞选择右岸布置，发电输水隧洞进口处覆盖层厚3-5m，基岩为志留系中统罗惹坪群下段（S2lr1）砂质泥岩。

进洞后洞线所经地层依次为志留系中统罗惹坪群中段（S2lr2）石英砂岩，上段（S2lr3）砂质泥岩，粉砂岩，礁灰岩，志留系上统纱帽群下段砂质页岩，夹紫红色泥岩、灰绿色粉砂岩，志留系上统纱帽群上段（S3sh2）石英砂岩，泥盆系中统云台观组（D2y）灰白色石英砂岩，泥盆系上统黄家磴组（D2h）黄色块状石英砂岩夹页岩，泥盆系上统写经寺组（D3x）砂岩夹页岩，二叠系下统栖霞组马鞍段（P1q1）砂岩夹页岩，二叠系下统栖霞组灰岩段（P1q2）含燧石灰岩，该组亦为璞岭向斜的核部，往洞口方向又依由新到老至志留系上统纱帽群地层。

有压引水隧洞总长6043.83m（0+017.50～6+6060.98），根据地质报告提供的资料，衬砌长度按60%考虑，即3626m，其余按喷混凝土考虑，长度为2417.83m。

隧洞设计纵坡3/1000。

关于洞径考虑了5种方案：

方案1开挖直径2.3m，方案2开挖直径2.4m，方案3开挖直径2.5m，方案4开挖直径2.6m，方案5开挖直径2.7m。

各种方案的衬砌长度、喷混凝土长度不变。

衬砌厚度均按0.30m考虑，喷混凝土厚度按0.10m考虑。

在压力钢管采用推荐方案的情况下，分别计算电站年发电量和隧洞工程投资变化。

计算期内的上网电价按0.35元/kWh计算，有效电量系数0.95，线路损耗9%，电费的增值税按17%考虑，由于增发电量导致增加的发电成本很小，进行评价时未考虑。

采用技术经济方案比较详见表5.6-2。

表5.6-2有压隧洞洞径方案经济比较表

方案

方案1

方案2

方案3

方案4　

方案5　

隧洞开挖内径（m）

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

隧洞回填后内径（m）

钢筋砼衬砌

1.7

1.8

1.9

2

2.1

喷混凝土

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

额定流量（m3/s）

6.02

5.59

5.38

5.26

5.18

额定出力时的隧洞总水头损失（m）

33.98

22.21

15.81

11.77

9.00

其中:

沿程水头损失（m）

33.56

21.92

15.59

11.6

8.86

水头损失减少（m）

11.77

6.4

4.04

2.77

建筑工程

开挖增加方量（单价:

180元/m3）

2231

2326

2420

2516

C20砼增加方量（单价:

450元/m3）

342

342

342

342

增加隧洞模板工程（78元/m2）

1140

1140

1140

1140

喷混凝土增加方量（单价750元/m3）

76

76

76

76

钢筋增加量（单价7800元/t）

21

21

21

21

细部结构（单价:

11.68元/m3）

342

342

342

342

建筑工程投资（万元）

86.52

88.23

89.92

91.65

发电量变化（万kWh）

138.71

73.44

44.63

29.34

收益变化（万元）

35.48

18.78

11.41

7.5

差额内部收益率△IRR（%）

40.97

20.62

11.16

5.23

从表5.6-2可以看出，方案2比方案1收益和投资均增加，差额内部收益率远大于国家发展改革委发改投资[2006]1325号文印发的《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）测定的社会折现率