舒婧

摘 要：文章在介紹某干渠水電站工程地質條件的基礎上，論述了該工程的設計布置和特點。并根據(jù)電站所處的地理位置和地形條件，提出了設計方案，從而最大限度的利用渠段水能資源。

關鍵詞：水電站 干渠 短管道 設計

1.工程概況

某干渠水電站由電站渠首，引水系統(tǒng)、廠房和尾水渠組成。電站設計流量14m3/s，設計水頭14.66m，總裝機容量1650kw，多年平均發(fā)電量437.1萬kwh，電站發(fā)電量除自備用電外，其余發(fā)電量經10kv輸電線路至變電站并入電網。

2.地形地質條件

某干渠水電站工程所在地地勢大體平坦，地表分布均為第四系全新統(tǒng)沖、洪積砂礫卵石層，地層松散無膠結，上部為0.3～0.4m青灰色砂礫石層，該層局部分布有厚度小于50mm的細砂透鏡體，下部為青灰色砂礫石層。

3.工程布置設計

某干渠水電站工程主要是利用干渠節(jié)制分水閘后的三級陡坡段的落差進行引水發(fā)電，毛水頭16.45m，設計水頭14.66m，設計流量14m3/s。電站主要建筑物由引水渠、壓力前池、壓力管道、廠房等部分組成。本電站利用改建的節(jié)制分水閘做為電站渠首進行引水，然后通過新建引水渠，其后接壓力前池；前池采用正向引水，側向溢流、沖沙，溢流渠順接干渠，前池進水口采用開敞式，后接壓力管道；管道材質為壓力鋼管；壓力管道末端布置發(fā)電廠房，廠房縱軸線垂直壓力管道軸線，廠房內布置3臺臥式發(fā)電機組，副廠房布置于發(fā)電機層上游側；尾水通過120m長的尾水渠泄入干渠。

3.1渠首設計

該干渠水電站渠首擬定利用原有節(jié)制分水閘作為渠首，現(xiàn)狀節(jié)制閘共三孔，單孔凈寬2 m，凈高2.59m，閘墩寬0.5m。閘底板高程為1577.05m，閘平臺高程為1579.64m；分水閘閘底板高程為1577.69m，閘平臺高程與節(jié)制閘相同，為1579.64m，分水閘為三孔，右側單孔寬為3m，其余兩孔寬均為2m，凈高1.95m，該閘只修建了閘墩和閘孔，上部未修建閘房和閘平臺。

該節(jié)制分水閘修建于上世紀50年代，原本作為向渠道右側引水灌溉之用，后因資金短缺和歷史原因，一直沒有發(fā)揮其的分水功用，現(xiàn)為修建某干渠水電站，擬定利用該閘，該閘雖歷經多年的運行，但不影響其節(jié)制分水閘的使用。此次設計從減少成本來考慮，只對該節(jié)制分水閘進行必要的處理，使得其滿足設計要求。

經過計算，當引水閘引入流量14m3/s時，節(jié)制閘閘前水位為1579.09，前池溢流回水至節(jié)制閘前水位為1579.715m，所以閘平臺高程確定為1580.265m，閘平臺需加高0.625m，節(jié)制閘前采用卷揚式啟閉機啟閉，分水閘閘槽改建后安裝攔污柵，不設閘門。

3.2引水系統(tǒng)設計

3.2.1引水渠

水流進入電站引水閘后6.4m長的引水渠相連，縱坡1/1000，兩側采用重力墻結構，設計流量為14m3/s，設計水深為1.37m，全部采用C20砼現(xiàn)澆，后于前池陡坡相連。

3.2.2前池設計

3.2.2.1前池布置

原渠道岸頂和閘平臺加高至高程1580.265m。渠道右岸新建引水渠，渠道末端后用斜坡與前池池身底板相接，前池池身底板高程1572.48m，底寬5.8m，長38.5m。池身左側沖沙閘，前池頂部高程1579.094m，池底以1：10坡度傾向沖沙閘出口；沖沙閘布置于進水口前，閘孔尺寸（寬×高）1m×1.5m，閘后沖砂渠與某干渠相接。前池進水口底板高程1573.68m，較池身底板高1.2m，進口前設攔沙導沙坎，利于排沙。

3.2.2.2進水口設計

本工程前池進水口為開敞式布置，進水口后由玻璃鋼管向機組輸水，供水形式為單管三機，管道末端支管與廠房機組相接，壓力管道主管內徑2.6m、支管內徑采用1.4m，進水口采用C20鋼筋砼現(xiàn)澆底板和邊墻，進水口采用圓角矩形斷面進水，斷面尺寸為3.8×3.8m，前端設攔污柵擋草木雜物，壓力管道前端進水閘后設排氣孔，孔直徑φ=600mm，孔口通到閘平臺以上800mm。前池池頂平臺高程與渠首閘平臺高程同高采用1580.265m。

3.2.2.3溢流堰設計

本次設計時為充分考慮占地等因素的影響，所以溢流堰設計時布置于渠首節(jié)制閘左側，溢流堰堰寬14m，堰頂高程1579.14m，堰后接窄深式消力池，池寬2m，長14m，池底以1：10坡度傾向接入某干渠一級陡坡。

3.2.3壓力管道設計

壓力管道是水電站的重要組成部分，其特點是坡度陡，靠近廠房，承受內水壓力高，因此壓力管道設計直接影響著工程的使用壽命和工程造價。壓力管道總長160m，在140m處設置鎮(zhèn)墩，鎮(zhèn)墩內布置岔管。根據(jù)管道經濟流速，確定采用主管管徑2.6m，設計流速2.64m/s，支管管徑1.4m，流速3.03m/s。管材采用鋼管，壁厚12mm，在管道0+140處修建鎮(zhèn)墩，鎮(zhèn)墩內布置一分三岔管，后通過1.4m的支管與臥式機組相連。

3.3廠房設計

3.3.1廠房設計

電站廠房位于三級陡坡右側灘地，距離渠首188m，由主廠房和副廠房組成，副廠房布置于主廠房發(fā)電機層上游，廠房縱軸線垂直于壓力管道軸線布置。根據(jù)電站設計流量和水頭，水輪發(fā)電機組選擇臥式混流式機組，水輪機型號采用HLA551E-WJ-103，發(fā)電機型號采用SFWE500-K-20/1430。

發(fā)電機層由主機間和安裝間組成，垂直水流方向從右至左依次為主機間的1#、2#和3#機組段和安裝間。主機間機組段之間不設置結構縫。主機間與安裝間之間設有結構縫。主機間上游側布置有機旁屏，下游布置調速器。安裝間為機組安裝檢修場地。主廠房內設有一臺型號為16t的LDA型電動單梁起重機，在機組之間，各設集水井一個，在集水井頂板上安裝兩臺水泵，將水排入尾水，在主廠房下游側布置循環(huán)水池。尾水經反坡段與尾水渠連接。主廠房的建筑面積為474m2。主廠房為鋼筋砼框架結構，主廠房設2排14根鋼筋砼框架柱，柱結構（長×寬）為0.7m×0.5m。主廠房布置一臺LDA型電動單梁起重機用于機組安裝，主廠房屋面為彩鋼板屋頂。主廠房下部結構為現(xiàn)澆鋼筋砼結構，采用C20鋼筋砼現(xiàn)澆。

電站副廠房為全框架結構，位于主廠房的上游側，緊靠主廠房布置，側面與主廠房正面齊平，副廠房設中控室、高壓配電室和休息室等，副廠房地板高程與主廠房相同。由于副廠房與主廠房相連，兩者之間用伸縮縫分開，副廠房的建筑面積為294.93m2。

3.3.2尾水渠設計

尾水經尾水室出廠房后，經1：5的倒坡在1560.75m高程入尾水渠，在高程1560.75m匯入某干渠，尾水渠全長120m。根據(jù)尾水渠渠線的地質條件及水力銜接條件，尾水渠采用梯形斷面形式。設計流量Q=14.0m3/s，設計縱坡為1/800，渠底寬5m，邊坡1：1.5，渠底C15砼現(xiàn)澆，厚0.15m，渠坡采用C15砼預制板，板厚8cm，糙率取0.017，設計水深為1.206m，渠深為1.70m。左右堤頂設計為1m，渠道超挖部分按臺階開挖，最深處挖6m，左右邊坡各設1m寬平臺，超挖部分開挖邊坡1：0.75，尾水渠最大挖深8m，最小挖深1.5m。渠道每隔6m設置一道橫向伸縮縫，縫寬2.5cm，縫內下設聚苯乙烯泡沫板，上部用聚氯乙烯膠泥勾縫。

4.結語

某干渠水電站設計采用短渠道、短管道和臥式機組布置方案，可以最大限度的利用渠段水能資源。電站總投資1125.00萬元，總裝機容量1650kw，多年平均發(fā)電量437.1萬kwh，年有效電量406.5萬kwh，年利用小時數(shù)2649h。電站單位千瓦投資6838.17元/kwh，單位電能投資2.776元/kwh，單位電能成本0.059元/kwh。該電站經濟效益好。該電站的建設可以有力促進本地區(qū)經濟的發(fā)展。

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