文档介绍：第七章无压引水建筑物
教学要求:掌握无压引水建筑物的概念、特点及构造、水力条件分析、对荷载计算和结构分析方法做一般了解。结合其他相关知识,熟悉各建筑物的的配筋计算和构造。
第一节无压进水口
无压进水口,是无压引水(无压引水式电站、灌区建筑物)的首部建筑物。特点是进水口水流为无压流。无压进水口分为有坝取水进水口和无坝取水进水口。无坝取水不能充分利用河流资源,因此很少采用,所以无压进水口一般采用的是有坝取水。以下主要介绍开敞式有坝进水口。
一、开敞式进水口
(一)开敞式进水口的特点和位置选择
开敞式进水口无论是有坝还是无坝取水,进水口位置都应尽可能选在河流的凹岸,以防水流挟带的大量泥沙和漂浮物在进水口前回旋淤积。如处理不当,可能造成河道变形、危及建筑物的正常运行。为此,进水口位置选在河床较稳定河段的凹岸,以便引进河表层清水,防止进水口前淤积泥沙。
此外,为使水流平顺,在进水闸前最好有一段喇叭口与河流相衔接,如图7-1所示。
图7-1 有坝进水口图7-2 开敞式进水口布置图
1-溢流坝;2-导流墙;3-冲沙闸;4-进水闸;5-引水渠道
在喇叭进水口前根据需要可设置拦沙坎拦截泥沙,如水流中漂浮物较多,在喇叭口段内还应设置胸墙及拦污栅拦阻漂浮物进入。
当无合适稳定河段可利用时,可采用人工措施造***工弯道。图7-2为开敞式进水口布置实例。
(二)开敞式进水口的组成建筑物及其布置
有坝开敞式进水口的组成建筑物一般有拦河低坝(拦河闸)、进水闸、冲沙闸及沉沙池等。
其布置受河道形态和水文特征影响较大,应根据具体条件确定布置型式。布置中应使水流平顺,易于防沙、防冰和清污。当无适合的稳定河弯可利用时,可采取工程措施造***工弯道以形成横向环流,如图7-2所示。进水口由人工弯道的凹岸取水,在弯道尾端设冲沙泄洪闸排除推移质泥沙,进水口设有进水闸和灌溉闸。弯道半径约为弯道断面平均宽度的4~8倍,弯道长度约为弯道半径的1~。
图7-3 带冲沙廊道的进水口总体布置图
1-闸墩;2-边墩;3-上游翼墙;4-下游翼墙;5-闸底板;6-拦沙坎;
7-截水墙;8-消力池;9-护坦;10-穿孔混凝土板;11-海漫;12-齿墙;
13-胸墙;14-工作桥;15-拦污栅;16-检修闸门;17-工作闸门;
18-下游检修闸门;19-下游闸门存放槽;20-启闭机
进水闸与冲沙闸的相对位置应以“正面取水,侧向排沙”的原则进行布置。条件允许时,进水闸引水方向与河道主流方向偏向角尽量减小,一般不大于20°~30°。冲沙闸的布置应以提高冲沙效果、施工方便为原则,因地制宜进行。进水闸轴线与冲沙闸轴线交角宜在35°~45°之间,以保证防沙效果。当地形条件限制不能满足以上要求时,应适当加大冲沙闸的过水能力,并在进口前设分水墙,以形成冲沙槽。冲沙槽和冲沙闸可按常年洪水流量设计,其布置如图7-3所示。也可设置冲沙廊道排除进口前淤沙。
冲沙闸底板高程一般与河床齐平,~,以防止泥沙进入引水道。在洪水期,引水比例较小,河道推移质较大时,可设拦沙坎防止泥沙入渠。拦沙坎高度约为冲沙槽设计水深的1/4~1/3,不宜小于1~,拦沙坎与进水闸前水流方向宜成30°~40°交角。
二、虹吸式进水口
对于水头在20~30㎝左右,前池水位变幅不的大水利工程及无压引水式电站,采用虹吸式进水口可简化布置,节约投资。在小型水电站及水利工程中采用较多,如图7-4所示。
图7-4 虹吸式进水口
1-拦污栅;2-真空破坏阀;3-进人孔;4-伸缩节;5-钢管;6-支承环;7-支墩
虹吸式进水口是利用虹吸原理将水从前池引向压力管道。由于这种进水口能迅速切断水流二无需闸门及启闭机等设备,使布置简化,操作简便,停机可靠,节省投资。但就、虹吸管的型体较复杂,施工质量要求较高。由于水流要越过压力墙顶进入压力管道,故引水道比闸门式进水口较长,工程量相应增多。
虹吸式进水口一般由进口段、驼峰段、渐变段三部分组成。进口段的进口淹没在上游一定的水深下,并安装拦污栅。进口流道光滑平顺,为矩形断面的管道,以曲线与驼峰衔接。流道可采用象鼻型、“S”型等型式,驼峰段经常处于负压下工作,驼峰高程最高,压力最低。为减小驼峰顶点的负压,断面形式一般采用扁方形。渐变段为扁方形驼峰段和圆形管道的过渡段,在水平方向逐渐收缩,在垂直方向逐渐扩散,以便使水流平顺进入压力管道。为了减少水头损失,两个方向的收缩角或扩散角一般控制在8°~10°左右,驼峰顶点装有真空破坏阀,并布置有抽气管道、旁通管及阀门等。抽气机或射流气泵可布置在附近机房内。虹吸式进水口的进口段、驼峰段和渐变段都是埋置在大体积混凝土或浆砌块石中的钢筋混凝土结构,如图7-4所