水电站建筑物-第二章-引水道-1.ppt
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1、第三章,水电站的引水道渠道及隧洞,引水道,功用: 集中落差,形成水头,输送水量到水轮机。 用作尾水渠,将发电以后的水排到下游河道。 类型: 无压引水道:渠道(channel)、无压隧洞(free flow tunnel)。具有自由水面,引水道承受的水压力不大。适用于无压引水电站。 有压引水道:有压隧洞(pressure tunnel)。洞中水流为压力流,隧洞承受内水压力很大。适用有压引水电站,渠 道,一、渠道的要求和类型,水电站的引水渠道称为动力渠道(为适应负荷变化,Q、H在不断变化非恒定流) 1、要求: 有一定的输水能力。按水电站的Qmax设计。 水质要符合要求。渠道进口、沿线及渠道末端都要
2、采取拦污、防沙、排沙措施。,一、渠道的要求和类型,运行安全可靠 防冲、防淤:渠道内水流速度要小于不冲流速而大于不淤流速,即:V淤V设V冲; 对渠道加设护面,减小糙率、防渗、防冲、防草、维护边坡稳定,保证电站出力 ; 防草:维持渠道中的水深大于1.5m及流速大于0.6m/s可抑制水草的生长; 防凌:尤其是北方地区 结构经济合理,便于施工及运行,一、渠道的要求和类型,2、类型(水力特性) 非自动调节渠道 渠顶大致平行渠底,渠道的深度沿途不变,在渠道末端的压力前池中设溢流堰。 适用:引水道较长,对下游有供水要求。 溢流堰作用:限制渠末水位;保证向下游供水。 当水电站引用流量Q =Qmax,压力前池水
3、位低于堰顶;QQmax, 水位超过堰顶, 开始溢流;Q =0时,通过渠道的全部流量泄向下游。,一、渠道的要求和类型,自动调节渠道 渠道首部和尾部堤顶的高程基本相同,并高出上游最高水位,渠道断面向下游逐渐加大,渠末不设泄水建筑物。 适用:渠道不长,底坡较缓,上游水位变化不大的情况。 水电站引用流量Q = 0时,渠道水位是水平的,渠道不会发生漫流和弃水现象;QQmax为降水曲线。,二、渠道的水力计算,主要任务:根据设计流量,选定断面尺寸、糙率、纵坡、和水深。 (1) 恒定流计算:确定底坡、横断面尺寸等(P129) 对于给定的渠道断面形状、底坡及糙率,利用谢才公式可求出均匀流下正常水深hn与流量Q之
4、间的关系曲线,即图7-2中曲线。 根据给定的断面,假定一系列临界水深hc,可算得与其相对应的流量Q,从而作出hcQ 曲线,即曲线。 对于给定的渠首设计水深h1,利用水力学中非均匀流水面曲线的计算方法,可求出渠道通过不同流量时渠道末的水深h2 ,从而绘出h2Q曲线。,二、渠道的水力计算,根据渠末溢流堰的实际尺寸,按堰流公式可以得出渠末水深h2与溢流流量Qw的关系,即曲线。 这些曲线的关系及意义: 曲线与曲线 的交点N表示hn = h2 ,渠内发生均匀流。此时的流量相应于渠道的设计流量Qd。 若水电站引用流量大于Qd ,h2 hn ,渠中出现降水曲线,且随着引用流量的增加, h2迅速减小。 h2的
5、极限值是临界水深hc,即曲线与曲线的交点C。此时的流量Qc为给定渠道渠首水深h1下渠道的极限过水能力。但是一般情况下,水电站的最大引用流量Qmax并不取Qc而是取Qd ,原因见P130。,二、渠道的水力计算,水电站引用流量小于Qmax (即Qd)时,h2 hd ,渠中出现雍水曲线,渠末水位随流量减小而上升。当水电站引用流量等于QA时,即曲线与堰顶高程线的交点A处,h2 = hw ,刚好不溢流。此时给出无弃水下的渠末最高水位。 引用流量更小时, h2 hw ,发生溢流。令通过水轮机的流量为Qt ,溢流流量为Qw ,通过渠道的流量为Qt + Qw ,渠末水位h2可由图中曲线查出。 当水电站停止运行
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