水电站进水口排沙管理论文

摘要：马关县中小河流众多，小型水电站数量多、容量小、分布广，这些小型的水电站为马关县的经济和社会发展起到了积极的推动作用。马关县是全国首批小水电代燃料试点县之一，小水电的发展，有效遏制了陡坡开荒和森林过度采伐问题，为国家实施以天然林保护和退耕还林为重点的生态建设提供了较好的社会环境。今天小编为大家推荐《水电站进水口排沙管理论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

水电站进水口排沙管理论文 篇1：

泄洪洞进水口消除漩涡的技术措施研究

摘 要：进水口漩涡会对水工建筑物和水力机械造成严重破坏，直接影响到工程的安全稳定运行。实际工程设计和运行管理中，必须结合工程特性选择合理的方案措施进行漩涡消除，以提高工程运行的安全可靠性。本文从地形条件、进水口体型、消涡体型设计、运行管理等方面，对泄洪洞进水口消除漩涡的技术措施进行了详细分析研究，为工程优化设计和运行管理提供了依据，同时也期望供给类似工程参考借鉴。

关键词：泄洪洞进水口；漩涡；措施

1 概 述

在水利水电工程中，水工建筑物进水口其复杂的边界地形、结构体形以及运行管理不到位等，经常会漩涡，严重影响到水工建筑物和水力机械功能的正常发挥和安全运行。从是否吸气来划分，漩涡分为吸气漩涡和不吸气漩涡。

当进水口处发生吸气漩涡后：

其一，会吸入大量悬浮物，直接堵塞进水口，从而降低进水口的进水能力，影响水电站的正常发电运行；

其二，当吸入空气在输水系统形成气囊，则会恶化隧洞、进水管道等内部的水流流态，进而增加输水系统的脉动压力，严重时会造成隧洞衬砌破坏、压力管道压坏等问题；

其三，空气进入水力机械后，会引起水浪造成水力机械发生振荡和空化气蚀，直接影响到水利水电工程的安全稳定运行。

因此，结合相关研究成果，采取合理的技术措施来预防和抑制漩涡的产生，控制和降低漩涡危害，就显得非常有工程实践应用研究意义。

2 合理设计泄洪洞进口边界地形

泄洪洞进口漩涡产生主要是由于进口水流不平顺，发生绕流引起的。来流流速小的水利枢纽，水流是平稳的，不易产生漩涡，只有在流速发生较大改变，且水流受地形等因素影响，发生绕流等现象时才会发生漩涡。

合理设计泄洪洞进口边界地形可以避免或减轻漩涡危害。一般而言在泄洪洞进口均会设置适宜大小的平台，这不仅便于工程施工，更有利于保证水流平稳流入泄洪洞进口，减少漩涡发生的可能性。泄洪洞进口地形不仅体现在平台的修建上，在泄洪洞左右两边坡开挖上也有体现，依据工程经验发现将泄洪洞进口地形开挖成对称地形，水流更易平顺，更容易避免漩涡的出现。

3 合理设计进水口结构体型

合理设计进水口，增加淹没水深或降低进流流速，可削弱旋涡强度或避免形成旋涡，这是目前最常用的避免旋涡形成的设计方案。另外，在工程设计中应慎重采用大型孔口，若必须采用大型孔口，则必须采取措施避免或减轻漩涡危害。在一般中小型工程中通过增加引水渠段长度是可以避免漩涡危害的，但在高水头工程中，高水位时引水渠的长宽比对漩涡形成影响不再显著，该方法对进水口附近的环量影响很弱，此时应考虑其他措施来避免漩涡危害。

4 消除漩涡特殊工程措施

4.1 专门结构物消涡（消涡栅 、消涡导墙、消涡梁等）

传统的消除漩涡措施是修建消涡栅（如乐昌峡水利枢纽工程施工导流洞进口[1]）。依据传统的消涡栅进行改进，王英奎自制了消涡排，其创新之处在于消涡排能漂浮在水面之上，并随着水面的变化而自动升降，是一种比较方便易行的消涡措施[1]。马振海[2]所研制的消涡器，可随水流运动，而且可随时追寻漩涡的中心，在漩涡的中心旋转，起到最佳的防涡、消涡作用。这些依据传统消涡栅改进的措施虽然在试验中表现良好，但在实际工程中仍有待进一步验证。

消涡导墙、消涡梁与消涡栅应用原理一样，工程中均有体现，如：锦屏一级泄洪洞的进水口通过多方案试验研究，选择在泄洪洞临普斯罗沟侧1 827 ～1 860 m高程之间设置透水消涡导墙，在墙体上预留透水孔，透水孔尺寸为1.0 m×1.0 m，间距5.0 m。该措施极大削弱了漩涡强度，满足工程正常运行要求[3]；长河坝深孔泄洪洞在深孔泄洪洞进水塔挡水胸墙上部沿铅垂方向布置9根竖向消涡梁，消涡梁高12.0 m，宽2.0 m，厚度可根据结构要求设计，间距5.0 m，消除了漏斗漩涡危害[1]。

此外，消涡墩、漂浮排筏、金属网等也能起到相应效果。实际工程应根据具体情况，因地制宜，采用不同的工程方式，以最经济合理的方式，达到最优消涡效果。

4.2 胸墙体形优化

旋涡区一般发生在进口上方30 °的范围内，如A区。鉴于此，采取措施重点避免进水口上方30 °的范围内发生漩涡将是消除漩涡重点考虑的。研究表明由于进水口漩涡出现在B区，如图1（a）所示。由此可见漩涡是异常复杂的，不同研究进行不同试验极有可能得到不同研究结果。

优化胸墙体型方法，如图1（b）所示，也是一种消除漩涡的工程技术措施。胸墙采用倒坡方式可有效避免漩涡出现，或减轻漩涡危害。但倒坡胸墙的做法一般会给结构设计带来一定难度，如：可可托海泄洪洞最终方案采用的是前倾的胸墙，便是采用的这一原理。

4.3 隔板方案

隔板方案与消涡栅类似，是在进水口加设若干大小的垂直隔板，该方案一般也能起到较好的消涡效果，在呼和浩特抽水蓄能电站泄洪排沙洞中得到成功运用。

4.4 其他措施

有关的漩涡的消除措施在不断的发展和应用，比如泄水建筑物的侧墙掺气技术、调压井的应用、防涡墙的设置等，这些工程措施的主要目的是使泄洪洞内的水流流态更稳定，更有效地渲泄洪水，避免漩涡造成危害。

5 加强水利枢纽运行管理

通过运行管理来减轻漩涡危害从本质上还是改变来流条件实现的。水利枢纽中泄水建筑物往往包括泄洪洞、溢洪道、放空洞等建筑物，一般而言泄洪洞不会单独运行，在与其他水工建筑物联合运行过程中泄洪洞进口水流会受到不同程度的影响，有利的影响表现为对扰乱洪洞进口水流，产生的紊动足以抵抗漩涡发生；或使水流以更加对称方式进入泄洪洞进口，减少漩涡出现概率；但若泄洪洞与其他泄水建筑物同时运行激化了漩涡的产生，则须尽量避免泄洪洞与其他泄水建筑物联合运行，避免漩涡的产生。因此在制定工况时需要满足工程实际需求的同时，根据试验结果进行优化安排。

6 结 语

消除漩涡的技术措施较多，但由于漩涡的诱发机理和运动规律非常复杂，没有一种通用的漩涡消除准则，在实际工程中应根据工程特性，从地形条件、进水口体型、消涡体型设计、运行管理等方面，合理采用消除漩涡的技术措施，主要表现在以下几个方面，即：

①泄洪洞进水口地形对称且进口设有平台对减轻漩涡危害具有积极作用；

②进水口体型主要体现在孔口直径和引水渠设计两方面，采用满足工程较小的直径可减轻漩涡危害，加设引水渠可降低低水位下漩涡危害；

③消涡体型设计广泛应用在实际工程中，但鉴于漩涡复杂，并未有适用于所有工程的工程措施，应根据实际工程漩涡最经济合理的方式减轻漩涡危害；

④运行管理方面应该根据工程实际，尽可能优化运行方案，降低漩涡发生的可能性。合理采用消除漩涡的技术措施，可以提高水工建筑物和水力机械的运行安全水平，确保工程高效优质、节能经济的运行发展。

参考文献：

[1] 蒙富强，陈军，郭真余.泄洪洞进水口消涡措施的研究[J].中国水运：下半 月，2012，（7）.

[2] 马振海.底孔前伸进水口消涡措施试验研究[J].水利水电技术，2005，（11）.

[3] 徐自立，梁宗祥.泄洪排沙洞进口消涡措施试验研究[J].人民黄河，2009，（1）.

作者：宋亮　杨吉健

水电站进水口排沙管理论文 篇2：

小型水电站压力前池的设计及运行

摘 要：马关县中小河流众多，小型水电站数量多、容量小、分布广，这些小型的水电站为马关县的经济和社会发展起到了积极的推动作用。马关县是全国首批小水电代燃料试点县之一，小水电的发展，有效遏制了陡坡开荒和森林过度采伐问题，为国家实施以天然林保护和退耕还林为重点的生态建设提供了较好的社会环境。

关键词：小型水电站；压力前池；设计和布置

1 压力前池的概述

1.1 压力前池的简介。就现在的小型水电站来说一般都是引水式电站，其中压力前池占有非常重要的作用。压力前池一般安置在引水渠的末端，连接著压力引水管，在水电站发电的时候可以给从这边流过的水增加一定的压力，同时还可以有效的隔离水中杂物不进入发电机，同时还降低了水的流动速度、减少了一定的水量，除此之外，其还有使水流动的时候波动减少的作用，可以说其为水电站的发电准备工作提供了很大的便利。

1.2 压力前池的组成。（1）前室和进水室。进水室是一个比渠道宽、深的一个空间，其水流量要比渠道多很多，同时也具有一定的蓄水功能。在渠道与进水室的中间就是前室，主要是具有一定的调节作用。一般空间的突然增大会使得水流变得急促，有可能会产生漩涡，而前室就是为了防止这样的事情发生而建立的。（2）压力墙。这是一个闸墙，具有一定的水流拦截作用，其安置点为压力水管的进水口。（3）泄水建筑。这个建筑物一般小型水电站都是采用的侧堰，相对于其他的泄水建筑物来说比较简单，安全系数也好不错，但是其前沿有点长，因此在之前流通的水位总的来说变化还是比较大的。还有一种泄水建筑即为虹吸式泄水道，这个相较于上面一个其具有泄流量大的优点，但是正因为泄流量大，因此会出现泄流量的变化很突然，从而使得水位的变化也比较的突然，引起一定的振荡，而且，虹吸式泄水道在比较寒冷的地区会非常容易因为结冰而被封住，而且在水中有漂浮物的话也不能进行宣泄。这两种泄水建筑物都有其相应的优点和缺点，因此在进行选择的时候要因地制宜，选择最适合当地的建筑物才是最适合的。（4）排污、排沙、排冰建筑物。自然河道里面会有很多的污物和泥沙，在冬天还会出现冰凌，这些都会给压力水管带来一定的危害，因此要在前池就进行隔离与排除，因此就必须建立相关的排污、排沙、排冰建筑物。

2 压力前池的位置选择和布置方式

2.1 位置的选择。压力前池是连接渠道和压力水管的中间物，因此首先要根据这两个建筑物的位置进行选择，同时还要综合水电站的整体地形以及当地的地质条件进行位置的选择。要做到整体的设计和谐紧凑，不会出现断接的现象，不会因为设计的原因出现安全事故，同时在水进行流通的时候要通畅、平稳。

2.2 压力前池的布置。（1）布置原则。如果是在陡峻的山坡上面进行布置，其位置低下的地基应该是天然的地基，而不是填方的，因为填方的很容易出现不稳定或者是渗漏的问题，同时压力前池的前池要尽量的与厂房靠近，这样是为了将压力水管的长度进行缩短。（2）布置形式。根据压力前池的进水方向进行分为正向进水和侧向以及斜向进水三种，正向进水中的渠道、压力前池、压力水管是在一条轴线上建立的，这样就可以保证水在进行流通的时候是平稳的状态，而不会因为地势的原因产生水流速度的变化，从而造成水量分配不均匀造成水头损失的结果。但是正是因为这种要求三者建立在一条轴线上面，因此如果在有山坡的地方进行建立的话为了保证轴线一致会采用挖方的形式进行布置，从而产生更大的工程量。另外一种侧向进水的渠道轴线与压力水管的相垂直，这就使得连接两者的前池处于偏侧的方向，在水进行流通的时候，水流在交汇处很容易产生漩涡，从而使得水头出现损失的现象。而且由于三者不在一条轴线上，必定出产生转角，而转角又会集聚很多的泥沙，这样会严重的影响到水力条件，使得水力条件很差。侧向进水的优势就是可以较好的适应条件而建设，将等高线作为渠道轴线和压力水管轴线的中间转择点，使得渠道轴线与等高线平行，使得压力水管轴线与等高线垂直，这样就可以很好的减少工程量，而且为了减少污物，可以采用正堰作为泄水道，这样可以很少的进行排水、排冰以及排污。第三种斜向进水，这种一般用的比较多，其结合了正向进水与侧向进水的优势，补足了劣势，具有很好的应用价值。

3 压力前池的布置设计

3.1 前室。前室的空间比较的大，因此可是使经过的沙沉淀下来。从平面设计上来说，其采用逐渐加宽的原则，角度为10°～15°，这个角度是经过测量得出来最安全的角度，角度过大会产生水流漩涡，而太小则会在短途内达不到效果，而增加长度则会增加预算，不划算。如果引水渠过窄而前池过宽，则需要在两者中间增加一个分流墩。

3.2 进水室。进水室有蓄水、隔污的功能，其处于前室与压力墙中间。当压力水管有两根以上的时候就应该设置独立的进水室，一个压力水管接一个进水室，并且在进水室的进口都要设置相应的拦污设施，还有工作必备的检修闸门、工作闸门、通气孔、旁通管、工作桥和启闭设备等，这样才能有效的减少进水室的压力以及保证压力水管正常工作的水流量。

3.3 压力墙。压力墙建立于压力水管的进口，连接着进水室，其高度较高。压力墙的设置也可以分为两种，一种是结合了闸门和通气孔的，高度要求不高，但是承重能力要求比较高，而另一种是将闸门与压力墙分开，中间有水井用作通气孔的，这个压力墙只作为承受水的压力，其闸门相较于上一中比较高。

3.4 泄水道。泄水道一般在渠道的最低端或者是前池的边墙上，包含有溢流堰和虹吸管两种。溢流堰由于在顶端不会设置闸门，因此其高度一般都会高于前室正常水位的高度，这样就可以有效的防止水会溢流出来，从而发生事故。溢流堰的断面一般都是流线型的实用堰，安全系数高，其在下游部分还设有泄水陡槽和消能设施，这样可以减少水泄流的冲力，防治形成漩涡。

3.5 冲沙道和排冰道。冲沙道一般是设置在前室的最低处的，一般渠道的泥沙在进入前室后会沉淀下来，因此要在前室的底端设置冲沙道来帮助泥沙的排出，其与管道的进水口呈上下层排列方式进行排列。排冰道是用到排泄冬天的冰凌的，其设置的位置在正常水位以下就可以了。

4 压力前池的运行管理

压力前池在水电站中起到关键性的作用，不仅可以拦截污物、泥沙、浮冰进入水电站的发电站，还可以平衡水的流速、也可以保证水量的正常度，为水电站后面的工作起到一个调节的作用，其正常运行的保证与水电站的正常运行保证息息相关。压力前池有很多大型的建筑物和小的设备，常年承受着大的压力和水的浸泡，如果不保养很容易出现事故。水电站的管理人员不仅要对水电站的重要设施进行监控与保养，也要对压力前池进行随时的监控，保第一时间掌握压力前池相关建筑物与设备的运行情况，同时在冬季有及时的排冰，在平时要及时的排沙与清污，还要监测水位的变化情况，了解异常，并解决。冬季是一年内最难的时间，特别是严寒地区，很容易因为太冷而出现设备冻裂的情况，因此要经常的监测。还有就是冬天的漂浮物比较大，而且清污也比较困难，但是一定要组织人员进行清理，以防治拦污栅和进水口的堵塞。进水口堵塞会直接影响压力水管的正常工作，严重的还会损坏。

参考文献

[1] 汪自江.小型水电站压力前池的设计与运行[J].新疆职业大学学报，2001（02）.

[2] 刘凤春.浅谈水利工程中压力前池的设计与布置[J].吉林农业，2012 （08）.

[2] 尹蕾，武亮，姚激.阿都水电站地下压力前池设计[J].小水电，2009（03）.

作者：赵剑

水电站进水口排沙管理论文 篇3：

黑河三道湾水电站引水洞拦污栅前后压差超标的处理

摘 要:水电厂进水口拦污栅前后压差超标,轻则对机组发电造成影响,重则影响到拦污栅和引水洞的安全,导致电站不能发电。本文就三道湾水电站汛期拦污栅压差达到了420cm,采取措施将压差降到了30cm,避免意外发生,为其他类似电站提供参考。

关键词:三道湾水电站;拦污栅;压差

在水电站取水建筑物中,拦污栅是不可缺少的设备,一般在引水洞进水口设置拦污栅,用以阻止水流中所挟带的污物(树枝、杂草等),使污物不易流入引水洞内,以保护机组,闸门、阀及管道不受损害,保证机组等设备、结构的安全运行。甘肃张掖黑河三道湾水电站库区较少,汛期污物较多,比较集中,造成清污机耙斗运行困难,拦污栅前后压差增大,威胁机组运行安全。

1 工程简介

甘肃张掖黑河三道湾水电站位于甘肃省肃南裕固族自治县境内的黑河干流中上游大峡谷中段,距张掖市约150km。工程主要任务是发电,采用引水式开发。坝址以上流域面积8112km2,多年平均入库年径流量13.12亿m3,多年平均入库流量41.6m3/s。水库总库容530万m3,正常蓄水位2370.00m,校核洪水位2372.41m,电站装机容量112MW,设计多年平均发电量4.0亿kWh。

工程为三等中型工程,主要建筑物由首部枢纽、引水发电系统及发电厂房组成。大坝、泄洪排沙洞、正常溢洪洞、非常溢洪洞、引水隧洞和电站厂房等主要建筑物按3级建筑物设计,次要建筑物按4级建筑物设计。大坝按50年一遇洪水设计,1000年一遇洪水校核;电站厂房按50年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核。

大坝为混凝土面板堆石坝,坝顶高程2373.70m,防浪墙顶高程2374.90m,最大坝高为48.70m,坝顶长105.0m,坝顶净宽6.0m。进水口拦污栅3孔3扇一字排列,孔口尺寸均为4m×10m。拦污栅的设计水位差4m,3扇拦污栅的污物由1台移动式清污机清理。

2 问题的产生

2011年8月15日6时,三道湾入库流量达450m3/s左右,正常溢洪道泄洪和泄洪排沙洞联合泄洪,正常溢洪道闸门开启400cm,泄洪排沙洞闸门开启50cm。随着上游来流的增大,三道湾库区的垃圾逐渐增多。启动清污机进行清污,拦污栅压差维持在60cm左右。

20:00,引水洞口拦污栅压差达到100cm,将泄洪排沙洞闸门立即开启至200cm进行泄洪排沙,减少溢洪道闸门开度。21:00在清污过程中清污机液压耙斗开合系统电磁阀出现了故障,水工人员进行消缺处理。21:30引水洞口拦污栅压差增至150cm,降低机组负荷,控制机组过流至40m3/s左右。22:40将机组负荷恢复至调整前出力。持续不停的进行清污,但由于水下污物较多,压差持续上涨,23时引水洞口拦污栅压差增至220cm。

2011年8月16日00:30,引水洞口拦污栅压差增至320cm。为了保证拦污栅和机组的安全运行,00:50水工人员要求降低机组负荷,控制机组过流至85m3/s左右运行。同时启动清污机进行清污,6时引水洞拦污栅压差增加至420cm,清污机靶斗下降至拦污栅顶部以下2m处不在下降。

3 原因分析

经过现场实际测量,清污机耙斗在下降到拦污栅顶部2m处就不再下降,清污机运行正常。拦污栅前后压差420cm,超出设计值20cm,拦污栅可能存在变形。技术分析表明,拦污栅如果变形,则清污机耙斗在拦污栅顶部就会卡塞,不至于下降到拦污栅顶部2m处。各种迹象表明,拦污栅上吸附的污物太多,清污机耙斗的自重下降力不足以克服污物吸附力,为此清污机不能下降,为此首要问题是降低污物吸附力,让清污机进行工作。

4 处理的过程

原因分析清楚后,考虑到拦污栅压差持续增大,将会对拦污栅和引水洞的安全运行带来影响。为了减小污物在拦污栅上的吸附力,确保拦污栅安全,申请调度全停机组,利用停机后所产生的水锤,冲击拦污栅上污物,减少吸附力,用引水洞附近的冲沙孔将污物清除,来达到减少拦污栅前后压差的目的。7:33三道湾电站机组全停。考虑到其引水洞要9km之长,冲击波到达洞口还有段时间,在观察到引水洞口有翻滚的水浪出现后,将冲沙孔闸门开至250cm,下泄380m3/s,闸门开启到达规定开度后,立即将泄洪排沙洞闸门全关,利用所产生的水的波动,进一步冲击拦污栅上污物,在全关后再次开大,反复3次,观察泄洪排沙洞出口处有树干等污物漂浮,此方法达到了一定效果。8:55将1F、2F机组开机并网。9:30将2F机组并网,引水洞拦污栅压差70cm。启动清污机,拦污栅压差降至30cm。

5 亟待改进之处

8月中旬,三道湾水电站经历了500m3/s大洪水,库区被杂草、树干、树枝等污物所覆盖,在工作人员连续清污的情况下,拦污栅压差还是持续上涨,达到了420cm,采取停机后利用水流的反作用力,冲击拦污栅上的污物,并加大冲沙孔闸门泄量等办法,达到了减少拦污栅污物的目的。总结此次的做法,有的地方还有待在今后的工作中继续改进。

在今后遇到类似情况,建议采取机组在空转态,而不是机组全停,这样可以避免机组蜗壳里面杂物较多,蝶阀平不了压,造成发电延误。再有就是在大洪水时,要及时开启泄洪排沙洞泄洪,这样悬浮在水中的污物就可以通过泄洪排沙洞排出,减少在拦污栅上吸附的几率。在拦污栅压差持续增大的时候,可采取减少机组负荷,达到减少引水洞过流目的,再开启泄洪排沙洞查看有无效果。

6 防范措施

减少拦污栅前后压差,关键要靠清污机,及时将拦污栅上吸附的污物进行清除,这是减少压差最有效的办法。出现類似本电站的情况,不妨采取降低机组负荷,利用机组甩负荷造成水锤,冲击拦污栅上的污物,达到减少压差的目的。

另外,为了减少库区污物,可以利用人工打捞的办法,或者在洪水季节,开启溢洪道,将库区污物漂流掉,但后者一般不建议采取,提倡污物就地解决。

7 本章小结

黑河是一个季节性河流,上游沟壑较多,植被较差,洪水季节污物较多,库区被杂草、树木等污物覆盖。受到现场设备的影响,前后压差超过规定值,对引水洞的安全带来隐患。在黑河流域发生大范围连续降雨,随着来流的增大,三道湾库区的垃圾逐渐增多,致使引水洞口拦污栅压差增大,为了保证机组的正常运行,采取了降低机组负荷等措施,达到了预期的目的,供其他电站参考。

参考文献

[1] 刘细龙,陈福荣．闸门与启闭设备[I]．北京:中国水利水电出版社,2002

①作者简介:齐铭(1975年12月25日生-)男,工程硕士研究生,研究方向:机电和水工建筑物运行管理。

作者：齐铭