水電站工程中的前池結構及布置設計研究

陳天寶+白雪萍

摘 ?要：水電站作為我國水電事業(yè)重要的建設工程，對于提供電力資源、解決供需矛盾具有重要意義。水電站的建設施工工程尤其需要引起水電工作者的關注，水電站工程的好壞將會直接影響到水電站的發(fā)電供電工作能否有效運行。因此，加強水電站的工程施工建設將成為工作重點，實踐表明，水電站工程中的前池對于水電站發(fā)電工作的順利開展具有重要影響。水電站的前池在結構和布置方面有很多問題需要探討。

關鍵詞：水電站工程;前池結構;布置

中圖分類號：TV742 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）03-0016-02

隨著市場經(jīng)濟的持續(xù)快速增長，社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展進步，人們生產(chǎn)生活中對電力資源的需求也逐步上升。電力資源供不應求的矛盾已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)在現(xiàn)代社會中，電力工作在現(xiàn)代化的建設中占據(jù)重要地位。保證電力工作的順利進行，需要加強對水電站的建設和管理工作。水電站作為重要的發(fā)電工程，對于促進電力系統(tǒng)的正常運行、便利人們的生產(chǎn)生活、保障國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，具有重要意義。因而加強水電站的工程施工工作就顯得尤為必要，要將水電站的工程建設做好，就需要將水電站工程內(nèi)部的各個設施建設好。前池作為水電站的重要組成部分，對于整個發(fā)電站的正常運行具有重要影響。做好水電站工程前池的結構和布置工作，將會直接影響到水電站的發(fā)電供電功能。

1 ?水電站工程中前池的內(nèi)涵

水電站工程中的前池，通常設置為具有一定容量的水池形狀，對水流具有一定的調節(jié)作用。通常情況下，水電站上游的來水量是比較固定的，水電站需要進行一定的發(fā)電工作時，就需要調節(jié)工程中前池的水量來幫助水電站的正常運行。而如果出現(xiàn)異常情況，發(fā)電站上游的來水量超出平常的狀態(tài)，水電站中的前池將會對來水量進行調節(jié)，以免對水電站產(chǎn)生沖擊。同時水電站在進行運轉工作時，水流量會發(fā)生一定的變化，借由前池進行調節(jié)，將會對穩(wěn)定水電站的發(fā)電狀況起到一定的作用[1]。水電站在建設施工時，都會選擇設置一個前池結構，這種做法對于水電站的平衡發(fā)電功能起到保障作用，同時對于水電站自身的安全穩(wěn)定運行起到良好的促進作用。前池的結構和布置工作能否達到要求是前池能否發(fā)揮效用的重要評判標準，因而需要對前池的結構和布置進行詳細地分析研究，確保前池結構和布置能夠達到相應的標準，為水電站的正常運行起到良好的輔助作用[2]。

2 ?水電站工程中前池的結構設計

2.1 ?前池在水電站工程中起到的具體作用

?水電站自身的情況有所不同時，前池的結構設計也將會有所差別，但是大部分水電站工程中前池的總體結構設計都是相似的。

對于引水式電站來說，前池能夠起到“承前啟后”的作用，是一種具有過渡性功能的建筑物。在這類水電站之中，形成前池，通常需要在引水渠（或無壓隧洞）的末端加深渠底，擴大渠道（或無壓隧洞）的斷面尺寸。在前池的末端設置前室、進水室、溢流堰、沖砂閘等建筑物，使得前池具有調節(jié)流量的一定容積。在引水式電站中，前池所起到的主要作用是將水流從明渠過渡到壓力管道，由無壓的狀態(tài)轉化成有壓的形式，平穩(wěn)水流，保障水電站的正常用水功能。同時這種前池的結構對于水電站減緩流速、攔阻雜物、調節(jié)水量、平穩(wěn)水頭、減少水位的波動具有重要作用[3]。

2.2 ?前池的結構設計

?位于渠道、河道旁邊的水電站，多以發(fā)電為主要任務。在對此類水電站前池進行設計時，主要考慮前池對電站發(fā)電時的調節(jié)功能。在前池結構設計時，宜采用水利條件較好的正向進水方式，側向進行溢流和排沙。

該類水電站前池的主要結構由首部擴散段、池身、進水室、溢流堰、沖沙閘室、沖砂泄水道等部分組成。水電站工程中的前池必須保證進水口水流的平順，且流速要保持分布均勻的狀態(tài)，不能形成回流或者集中的底流，為了達到這個目標，電站在設計時宜采用進水口中心線與引水渠道中心線相重合的措施。前池的結構設計中還需要有重要的舉措來防止水流出現(xiàn)渦流的現(xiàn)象發(fā)生，保證水流能夠均勻擴散，通常在前池進口用漸變段和上下游渠道采用對稱擴散的形式，同時想要確定擴散段的長度，就需要保證單側擴散角不宜超過12 °。前池的池身結構采用平直段的手法，同時選用分離式的結構，這樣做的效果是前池的各個結構接縫處會形成一道橡膠止水帶，在底部設置盲溝，當各條溝匯集到?jīng)_沙閘時，池水隨著沖沙陡槽引出，以達到防止池水滲入到基礎上，造成基礎軟化引起滑動的目的[4]。

3 ?水電站工程中前池的布置設計

?在選擇前池的布置區(qū)域時，要綜合考慮水電站的各種情況，尤其要對水電站的周圍地理環(huán)境、氣候環(huán)境進行全面考察，進而選擇一個合理的區(qū)域進行前池的建設工作。

為了保證前池能夠起到對水電站的調節(jié)作用和保障其自身的安全性能，一般選擇將水電站工程中的前池布置在地形較為平緩、山坡較為穩(wěn)定的山脊的天然地基之上，盡可能地避開滑坡和順坡裂隙的發(fā)育地段，同時在進行前池的布置工作時，還需要充分注意到前池建成之后水文地質條件的變化影響周圍建筑物以及高邊坡穩(wěn)定的不利情形，以求確保前池和水流下游廠房的安全。在進行前池的建設施工之前，需要有詳實合理的設計圖紙，指導建設施工的順利進行，在設計建設施工的過程當中，需要充分考慮到前池建成后周圍建筑物和水流的重力荷載問題，同時還要注意到水推力等一些作用力對山坡穩(wěn)定性造成的不利影響。合理選擇布置前池的區(qū)域，對于充分發(fā)揮前池對水電站的綜合效用具有重要意義，同時還能對當?shù)氐乃沫h(huán)境起到一定的調節(jié)作用，更好維護周圍的生態(tài)環(huán)境[5]。

4 ?結 ?語

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)對電力資源的需求也在逐步上升，想要滿足人們生產(chǎn)生活中對于電力資源的需求，解決現(xiàn)實社會中存在的電力供需矛盾，就需要提高電力企業(yè)的供電能力，增強水電站自身的發(fā)電能力。水電站的最終目的是為社會、為人民提供良好的電力資源，因而保障水電站發(fā)電工作的正常有效運行，就成為眾多電力工作者一直在探索和思考的問題[6]。實踐表明，水電站的結構設施直接影響到了水電站的發(fā)電功能，因此，將水電站工程的建設施工工作做好是當務之急[7]。前池為水電站周圍的水文環(huán)境、水電站工程的生產(chǎn)運行起到良好的促進作用，將前池結構和布置的設計工作做好，將會對水電站發(fā)電工作的順利開展起到重要的保障作用。

參考文獻：

[1] 洪振國.水電站前池結構及布置設計研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2013，

（7）.

[2] 吳建良.高寒高海拔地區(qū)小型水電站壓力前池設計與優(yōu)化[J].水電與 ? 新能源，2015，（7）.

[3] 楊健.薩里克特水電站工程金屬結構布置與設計[J].水利科技與經(jīng)濟，

2013，（4）.

[4] 陳銳，李建華，代開鋒，等.小型水電站沉沙池布置與結構設計的研究[J].

中國農(nóng)村水利水電，2012，（7）.

[5] 文浩，漆文邦，倪婷，等.三河口水電站地下式前池設計[J].西北水電，

2013，（1）.

[6] 田艷，張根廣，秦子鵬.廂式沉沙池進口優(yōu)化試驗及流場三維數(shù)值模擬 ? [J].中國農(nóng)村水利水電，2013，（8）.

[7] 宗全利，劉煥芳，湯驊，等.溢流槽對沉沙池溢流堰長度的影響分析研究 ? [J].泥沙研究，2011，（3）.