1、中华人民共和国水利行业标准水利水电工程进水口设计规范SL285-2003 条文说明2003北京目次1 总则. (32) 2 术语. . . . . . . . . . . . . . . (33) 3 进水口建筑物级别与设计标准.(37)3.1 进水口建筑物级别. . . (37) 3.2 设计标准.的4 工程布置. . (40) 4.1 一般规定. . . .,. (40) 4.2 进水口型式与体形. (43) 4.3 引水工程进水口布置. . (4日4.4 泄水工程进水口布置. . .U的5 防沙、防持和防冰. . . (51) 5.1 防沙 . . . (51) 5.2 防污. . .
2、(5日5.3 防冰. . . (59) 6 水力设计. . . (63) 7 结构设计与地基处理. . . (66) 7.1 一般规定. .付的7.2 荷载与荷载组合.付的7.3 整体稳定、地基应力及沉降计算.(68) 7.4 结构设计.的7.5 地基处理.(71)8 安全监测. . (72) 31 1总则1.0.1 在对水电站进水口设计规范(试行)S0303-88修订中，增补了抽水蓄能电站进水口、灌溉与供水工程进水口和泄洪孔(洞进水口的部分设计规定，增加了进水口建筑物级别与设计标准等规定，用以统一水利水电工程进水口设计标准，保障工程安全适用、技术可靠、经济合理;修订后更名为水利水电工程进水口
3、设计规范。1.0.2 本规范适用于水利水电工程各类进水口各个设计阶段。小型水利水电工程进水口规模小，临时工程进水口运用时间短，设计上可适当简化，均无需与大、中型工程要求等同，宜根据实际情况采用z竖井内消能的泄洪隧洞进水口水力条件复杂，消能防冲有专门要求，工程实例尚少，故此类进水口的设计规定暂未纳入本规范中。1. O. 3 全面掌握基本资料是做好进水口设计工作的前提，本规范将水库运用作为基本资料列入，旨在强调进水口与水库运用的关系F尤其是进水口防沙、防陌和防冰(以下简称为三防问题，只有根据枢纽工程三防总体规划，通过对水库的合理运用，方可妥善解决。1.0.4 本条内容是关于进水口设计的指导思想，共
4、性要求，应切实执行。1. O. 5 与进水口设计有关的标准和规范，即使在本规范条文中未明确指出，亦应予遵守，并应以现行版本为准。32 2术语2.0.1、2.0.2进水口是水利水电工程的一部分，按功能分为引水工程进水口和泄水工程进水口两大类。2.0.3、2.0.4按工程布置划分，水利水电工程进水口分为整体布置进水口和独立布置进水口两种。2.0.5、2.0.6按水流条件，进水口分为无压式进水口和有压式进水口两种型式。无压式进水口流道全程有自由水面，且水面以上与外界大气保持良好贯通。适用于在水位变幅较小的水库或河流中引用或泄放表层水的工程。有压式进水口流道均淹没于水中，并始终保持满流状态，无自由水面
5、，具有一定压力水头。适用于在水位变幅较大的水库或河流中引水或泄水的工程z运用前须对水道充满水，并设有通气井(孔)排气或补气。2.0.7 坝式进水口(含水电站压力前池进水口)见图1和图20 图l坝式进水口33 以锵/图2坝式(压力前池)进水口2.0.8 河床式水电站进水口是河床式水电站厂房建筑物的组成部分，也是挡水建筑物的一部分，为整体布置进水口，见图3。因河床式水电站多为中、低水头电站，进水口流道直接与电站水轮机蜗壳入口相接，多具有大喇叭状体形，流速较小，以减小水头损失。图3河床式水电站进水口2.0.9 拦河闸式进水口是拦河工程的组成部分，为整体布置进水口，见图40多布置在靠岸坡的拦河闸段上，
6、大多为低水头挡水建筑物。其后引水建筑物多为明渠或无压隧洞。2.0.10 岸式进水口布置在库岸或河岸上，为独立布置进水口，按34 图4网式进水口结构布置特点又可分为岸塔式、岸坡式和竖井式三种进水口。2.0.11 岸塔式进水口是岸式进水口的一种，进水口建筑物紧靠岸坡布置，闸门布置于进水口塔形结构中，此种进水口可兼作岸坡支挡结构，见图50 图5岸塔式进水口2.0.12 岸坡式进水口是岸式进水口的一种，进水口倾斜布置在岸坡上，闸门布置于进水口内，闸门门槽(含拦污栅槽)贴靠岸坡，见图6。35 图6岸坡式进水口2.0.13 竖井式进水口是岸式进水口的一种，进水口闸门井布置于山体竖井中，喇叭段入口设于岸坡上
7、，喇叭段人口与闸门竖井之间流道为隧洞段，一般为压力水流。见图7和图8。图7竖井式仔|水进水口2.0.14塔式进水口为独立布置进水口，布置于大坝和河岸(库岸)以外，适用于河岸(库岸地形过缓或因地质条件不宜在岸边设置进水口的引水工程。已建的塔式进水口的引水入口多为单面进水的矩形塔式结构(见图的和多孔进水的圆形塔式结构(见图10)，闸门和启闭机比较特殊，在我国应用实例较少。2.0.15 堤防涵闸式进水口布置于堤防中，并穿越堤防，为独立布置进水口。36 图8坚井式(泄水进水口图9塔式进水口交通桥05 101呈m图10塔式进水口(环形进水)37 3 进水口建筑物级别与设计标准3.1 进水口建筑物级别3.
8、1.1 按布置，水利水电工程进水口大体可分为两类，一类为整体布置进水口，是所在大坝、压力前池、河床式水电站厂房、拦河闸等建筑物的一部分，因而应与这些建筑物级别相同F另一类为独立布置进水口，按照水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准)SL252-2000的规定，建筑物级别除与工程等别有关外，还与建筑物一旦失事后，所造成下游灾害的程度和对工程效益的影响程度有关，因而还需结合进水口的功能与规模，按表3.1.1确定此类进水口建筑物级别p而鉴于堤防工程的重要性，故同时规定堤防涵闸式进水口建筑物级别不得低于按堤防工程设计规范GB50286-98确定的建筑物级别。3.1.2 考虑到有些进水口建筑物的重要程度并非
9、都可按功能与规模来体现，因此规定，经必要论证，进水口建筑物级别可较表3.1.1对应的级别升(降一级采用，但最低为5级，最高为1级，作为对本规范3.1.1条的补充。3.2设计标准3.2.1 对于独立布置进水口，在确定其建筑物级别后，便可按SL252-2000查取洪水标准p对于堤防涵闸式进水口，还应符合GB50286-98有关防洪标准的规定;作为整体布置进水口，则无论其功能与规模如何，均应与所在的枢纽工程主体建筑物洪水标准相同。3.2.2 表3.2.2中设计水位是指水库(或河流)设计洪水位F校核水位是指水库(或河流校核洪水位。进水口闸门、启闭机械和电气设备工作平台高程应为设计水位或校核水位加本规范
10、表3.2.2的安全超高值，并取较高者确定。38 3.2.3 整体布置进水口一旦出现事故，不仅影响工程效益，而且还将造成下游灾害，因此建筑物整体稳定安全标准应与所在的主体建筑物相同。对于独立布置进水口，当建基面为土质地基时，整体稳定安全标准按水闸设计规范)SL265-2001有关规定采用z当建基面为岩质地基时，陆建基面稳定安全标准按本规范表3.2.3采用，沿深层软弱面的稳定问题和安全标准应另行研究确定F对于堤防涵闸式进水口，因一旦失事将造成堤内严重灾害，故还应符合GB50286-98的有关规定。3.2.4 基于与本规范3.2.3条的相同理由，对修建在岩基上的整体布置进水口建基面允许应力标准，应与
11、所在的主体建筑物相同。对于岩质地基上独立布置进水口(堤防涵闸式进水口除外), 一旦出现事故，一般不会造成下游灾害，因此本规范表3.2.4关于建基面允许应力标准略低于混凝土重力坝标准z即1、2级建筑物在特殊组合下，允许出现不大于O.lMPa的拉应力;3、4、5级建筑物在基本组合下，允许出现不大于O.lMPa的拉应力p在特殊组合下，允许出现不大于O.2MPa的拉应力。当建基面为土质地基时，地基允许承载力按SL265-2001中有关地基整体稳定的规定采用。39 4工程布置4.1一般规定4.1.1 进水口建筑物是水利水电工程的一个组成部分，进水口位置和型式的选择与整个枢纽工程总体布置关系密切，只有与整
12、个枢纽工程总体布置一并考虑，通过方案比较，才能在枢纽工程总体布置最佳的前提下，确定合适的进水口布置方案z对于有防沙、防污、防冰要求的进水口，只有基于枢纽工程防沙、防污和防冰总体规划，才能解决好进水口三防问题。4.1.2 为保证进水口水流顺畅和进流匀称，应着重于工程布置，使其与相关建筑物布置相协调，不使趋近进水口的水流流向突变，形成回流z尽量避免进水口一侧紧靠陡峻的岸坡而造成进水口水流不对称，产生偏流;进水口还应与后接水道平顺过渡，以保证水流条件的良好衔接，保证在各级运行水位下，能引进(或泄放设计流量和中断运用p对于有调节进流量要求的进水口，如泄水工程进水口往往闸门前为有压段，后接水道为明流时，
13、往往需要通过进流量的调节来实现流态的衔接，因此应设置工作闸门及配套控制性设施。4.1.3 进水口通过引渠取水，会造成水头损失，并带来工程量的增加，若非枢纽总体布置要求，应首选直接进水的布置方案;当确需采用引渠进水时，应重视渠道及前池布置，完善进水条件，确保引渠的过流能力大于或等于进水口的进流能力，避免使引渠成为进流的瓶颈飞并尽量减小水头损失。当引渠较长，并有可能发生不稳定流时，还应考虑其不利影响;如引渠较长的无压引水式电站压力前池进水口，机组流量调节、进流量骤然增(减)，均会使引渠出现不稳定流，并引起引渠和前池中水位的降(升)振荡，这些水位变动条件均是确定进水口高程及有关建筑物设计时所应考虑的
14、(如引渠的超高或无压隧洞水面以上净空，前池侧堪40 溢流前沿长度和高程等)。4.1.4 对于引水工程进水口，流态应平稳并尽量减小水头损失p对于有压式进水口，在正常运用条件下，应避免产生贯通式漏斗糠涡，减少水头损失，保障水道或水电站水轮发电机组安全稳定运行，充分发挥工程效益。但也应当指出，中、高水头进水口前缘水域发生撤涡是较为普遍的现象，编制SD303-88时，对48座水电站的统计资料表明，其中有33个进水口(约占69%)曾程度不同地发生过糠涡。表面璇涡对进水口或后接水道运行不致有大的影响，但贯通式夹气漏斗游涡有可能造成大量漂污吸附在拦污栅上，使栅条变形，并将空气吸入，使管道震动，流量减少，增加
15、水头损失，影响工程安全与效益的发挥，因此必须予以避免。一些工程进水口，如抽水蓄能电站进水口，往往受多种因素限制，不能满足最小淹没深度要求，就需采取设置防涡梁、板或其他有效的消涡措施，以消除其不利影响。4.1.5 泄水工程进水口的工程任务是将设计流量安全泄放下游，一般流速较大。进水口流道应选用阻力小、沿程压力变化较小的合理体形，避免水流波动，防止或减少流道空蚀;特别是要完善闸门槽、渐变段和闸门后突然扩大等部位的体形，采取预防空蚀措施，必要时应采取掺气、增压等措施。对于大型或重要的泄水工程进水口，应通过水工模型验证，以保障安全运用，达到预期设计目标。4.1.6 岸式进水口应选在水流稳定的库岸或坷势
16、稳定的河段上，水流稳定或河势稳定意味着过流断面基本不变，主槽位置比较固定，泥沙、漂污与冰情的时空分布也相对稳定，有规律。这对于直接从河流引水的工程尤为重要。修建进水口不应造成河势重大变化，否则将给进水口功能和运行条件造成不利影响。因此，必要时应就修建进水口对河势稳定的影响通过水工模型试验予以验证，确保岸式进水口有持久的良好的进水条件，以利于长期安全运用。对进水口地形、地貌相地质条件要搞清楚，尽量选择良好的41 地质地段和避免高边坡开挖;若因枢纽工程布置所限，进水口未能避免不良地质地段和高边坡开挖时，应因地制宜，采取优化布置和辅以必要的加固措施去解决，重要的是要做到心中有数，布置合理，措施得法。
17、而选择有利地形和良好地质地段，避免高边坡开挖应是优化进水口布置的首选。例如，东北地区的莲花电站岸塔式进水口，基岩为弱风化?昆合花岗岩，主要地质问题是临河地段裂隙发育张开，3条主要岩脉破碎夹泥，存在局部松动和不稳定岩块。修编初设时，分为两个独立进口，布置在3条岩脉之间，避开了岩脉的不利影响，但因进水口轴线与地形等高线交角仅200-300，造成侧向进洞和不对称高边坡，其中2号进水口最大开挖边坡高度为124m，边坡需采用多种措施加固，技术复杂，工程量大。在技施设计阶段，对进水口布置作了进一步优化，采用了三项主要措施z调整进水口轴线方向，使之与地形等高线有较大交角p通过改善流道体形，压缩了进口段长度;
18、提前进洞，回避不利的地质条件。这些措施使最大边坡开挖高度降为55m，永久坡高降为20m，避免了高边坡，工程安全更有保证，并节省工程量。该电站已于1996年12月发电，进水口运行良好。4.1.7、4.1.8进水口防沙、防污、防冰与枢纽工程三防是局部与整体的关系。要重视从总体上优化布置，充分发挥泄水工程泄洪、排沙、排污综合功能，同时优化水库运行调度方式，这是解决好枢纽工程三防的关键。例如，葛洲坝水利枢纽通过水工整体模型试验，采用了一体两翼的总布局，即泄洪建筑物居于河床的中部，电站分居左、右两侧的布置，较好地解决了枢纽工程的防沙问题F又如，黄河上的三门峡水利枢纽，经对水库运行调度的长期研究，总结了蓄
19、清排浑的水库运用经验，结合泄洪，排放水库龄抄，也较好地解决了枢纽工程防沙问题，达到水库长期运用的目标。对于引水工程进水口自身的三防要求，应是防止泥沙、漂污和流冰积聚进水口门前影响正常引流p同时避免有害泥沙和漂湾进入引水系统，对建筑物和水电站水轮发电机组造成磨损或堵42 塞流道，影响机电设备耐久性和降低工程效益。4.1.9 闸门、启闭机、配套的油压装置、充水与通气设施等应配置齐备，并要求操作灵活可靠，交通畅通无阻，检查与维修方便，以保证进水口安全运用。4. 1. 10 为方便进水口施工和正常管理，应有良好的工作场地和交通运输条件，并配备可靠电摞，特别是大型或重要的泄水工程进水口还应配备独立的备用
20、电源，以确保安全运用。4.2 进水口型式与体形4.2.1 按水流条件，水利水电工程进水口分为无压式进水口和有压式进水口两种型式。无压式进水口流道全程有自由水面，且水面以上与外界大气保持良好贯通，适用于在水位变幅较小的水库或河流中引用或泄放表层水的工程F有压式进水口流道均淹没于水中，并始终保持满流状态，有最小淹没深度要求，适用于在水准变化幅度较大的水库或河流中引水或泄水的工程F对于泄水工程进水口，当上游为有压取水，而后接水道为明流时，便需设置工作闸门，通过闸门局部开启，调节泄流量，满足水流衔接要求。4.2.2 按工程布置划分，水利水电工程进水口分为整体布置进水口和独立布置进水口两种。整体布置进水
21、口包括坝式进水口、河床式水电站进水口和拦河闸式进水口等，此类进水口与枢纽工程主体建筑物组成整体结构，应与主体建筑物结构型式相适应。独立布置进水口包括岸式进水口、塔式进水口和堤防涵闸式进水口等，其中岸式进水口又分为岸塔式、岸坡式和竖井式进水口。此类进水口独立于枢纽工程主体建筑物之外布置，与地形、地质条件关系密切，应因地制宜，合理选用;其中塔式进水口体形高耸，高地震区不宜选用;堤防涵闸式进水口布置于堤防中，并穿越堤防，与堤防交叉衔接应注意满足GB50286-98要求。4.2.3 进水口需装设何种闸门，应由进水口型式、功能、规模和后接水道类型、长度、是否装有闸阀以及对进水口下游建筑物的保护要求而定。
22、如水电站有压式进水口，因水轮发电机组是靠水43 轮机导叶调整流量的，因此一般只需设置事故闸门，而无需设置工作闸门，不过若采用大直径的螺旋桨式水轮机组时也可设置工作闸门;此外，若后接水道调压井内或高压管道首部装有事故闸间时，除引水隧洞较长或运行有要求外，一般可只装设检修闸门p对于有流量调节要求的进水口，则应设工作闸门，如泄洪隧洞进水口需按泄洪调度要求在动水中启闭操作或调节流量，便需设置工作闸门，而且多为弧形闸门z而当事故闸门或工作闸门需要检修时，在其上游还应设置检修闸门。4.2.4 进水口流道宜按单孔设计，但水头过高、孔口尺寸过大、为闸门结构加工制作或启闭机容量所限时，可变单孔为双孔或多于L;对
23、于引水工程进水口，设置中隔墩后，为减少对水流流态的扰动，应适当延长隔墩，并选用较小的墩尾收缩角，以减小水头损失，并防止空蚀s对于泄水工程进水口，隔(闸墩长度由结构布置和水流条件决定，因流速较大，双孔或多孔的体形容易发生空蚀，应有可靠的防空蚀措施，其中大型或重要工程进水口体形应经水工模型试验验证z此外，对于岸式进水口，因单孔变双孔或多孔后，往往导致开挖跨度增大，应注意地质条件是否允许，并采取必要的加固措施。4.2.5 引水工程进水口的流速一般较小，对流道体形要求光滑、渐变，目的是减少水头损失，故进水口过水断面边界宜采用流线形或钟形，体形曲线一般可选用椭圆曲线或圆曲线，同时过水断面积宜不变或逐渐减
24、小p对于闸门段，因门槽轮廓突变，应通过合理布置，降低闸门段流速，减小局部水头损失，并布设通气孔，加强补气，避免出现空蚀。4.2.6 泄水工程进水口流速一般较大，为防止出现空蚀，对流道体形要求严格，当采用椭圆曲线时，长轴与短铀的比值应不小于3倍，目的是使流线收缩更为平缓、畅)1团;当流速达到或超过15m/s时，应进一步改善体形，严格控制过流表面的不平整度，确保过流面平顺，并加大通气孔补气能力，必要时可提高闸门段泪凝土标号等F当流速达到或超过25m/s时，属高速水流，还应通过专44 门的水工模型试验，其中包括减压箱试验，提出抗冲、耐磨和防空蚀的专门措施。在实施中，宜按下述要求控制过流表面不平整度，
25、以保证工程安全运行，达到工程效益。(1)允许不平整度z闸门段为5mm，喇叭口段和渐变段为10mm; (2)在允许不平整度范围内，应按以下要求磨成缓坡z顺流向磨平坡度为1: 30;垂直流向磨平坡度为1: 10。4.2.7 高水头事故闸门或工作闸门，从结构设计角度，闸门宜取窄高形，但闸孔过于狭长，不利于与其后水道衔接，故闸孔宽高比宜取1: 1. O 1 : 2. 0 ;有压式进水口闸门后渐变段轮廓顺流向多采用直线变化规律，长度宜为12倍的后接水道宽度(或直径)，流道扩散角宜为60120，另因闸孔受闸槽轮廓突变的影响，水流条件相对复杂，相应闸孔面积宜大于后接水道面积。闸孔最终尺寸应在满足上述条件下，
26、经技术经济比较后选定。对于抽水蓄能电站进(出)水口，为防止运行发生脱流现象，两侧边墙扩散收缩)时，每个分隔流道的扩散角应取较小值，并且不得大于100。4.2.8 有压式进水口应于闸门槽下游侧设置通气孔;只有当工作闸门或事故闸门止水设于上游，可以利用闸门井充分补气，而且闸后流道流速较低，经水工模型试验论证，亦可不设通气孔。而为充分发挥通气孔的作用，通气孔下方开口应布置在紧靠工作闸门或事故闸门门槽下游侧的流道顶板上，上方出口应通向室外，出口应加设栅网，底高程应高于上游最高水位，并不得对冲人员活动区和设备场地，以保障人身和设备的安全。4.3 引水工程避水口布置4.3.1 在支流或山沟汇口附近，往往由
27、洪水带来大量推移质，威胁引水工程进水口的正常运行F进水口前方若有回流区，最容易积聚漂污，并造成拦污栅被污物堵塞p此外，回流区水流将影响对称进流，甚至造成偏流，对进水口流态不利，应当避开。另外，45 从工程安全和正常运用上，引水工程进水口应避免流冰、漂术的直接撞击和堵塞。4.3.2 把进水口选在弯曲河段上是为了充分利用弯道的环流作用，而弯道顶点下游附近环流强度最大。利用环流作用是一项重要的防沙措施，早在2000多年前都江堪工程就得到应用，并为后众多的工程实际所采用。对于形态规则的圆弧形河段，前苏联杜立涅夫曾通过试验得出最有利的引水口位置。其计算公式为式(1): L=KBJ(苦+1) 式中L一一引
28、水口至弯道起点之间的距离(m)，R一一弯道河槽中心线的弯曲半径(m);K一一系数，一般取o.61. 0; B一一弯曲河槽宽度(m)。与此类似的还有其他经验公式。但由于实际问流的弯曲形态常为非规则的同心圆，所以这些公式都还难以正确的应用。此外在选择枢纽位置时还要综合考虑地形、地质条件和工程布置要求。例如，映秀湾和龙渠水电站的引水枢纽，其进水口都接近弯道的末端，因为该处有较合适的进水口位置，其后有布置沉沙池的地形条件，引水位置综合条件最好。但也要指出，弯道横向环流强度过大也会对工程产生不利的影响。例如，凹岸下游冲刷剧烈，河道水位横向比降大，在此布置拦坷闸孔，泄流能力很不均匀F位于凸岸一侧的闸孔泄流
29、量小，而且闸前闸后易形成淤积等。这些在设计中都应注意。4.3.3 抽水蓄能电站上、下库(池)容积一般较小，而且多由人工整修而成，进水口具双向水流特点，故应力求水库(池底部平整、库岸形状规则，减小糙率，减小水头损失，并使进(出水流逐渐、匀称收缩(扩散)，避免出现偏流、环流等不良流态。4.3.4 当进水口直接从河流取水时，上游最低运行水位指的是与引用流量设计保证率相应的河道水位J而当从水库取水时，指的46 是与进水口功能相应的水库运用最低水位，如对于水电站进水口，水库运用最低水位为水库死水位，对于供水工程进水口，水库运用最低水位为供水运用最低水位。无压进水口水深是影响其取水能力的重要因素，应根据设
30、计引用流量，按上游最低运行水位、闸孔尺寸和后接水道衔接条件确定其底板高程。4.3.5 水电站有压式进水口对于口门前流态要求不产生贯通挟气糠涡，宜按附录B提供的经验公式计算淹没深度，推算进水口底板高程。灌溉和供水工程有压式进水口也宜参照附录B计算淹没深度，同时可根据使用要求和实际工程经验类比确定。当难以达到最小淹没深度要求时，应采取防涡措施，如在水面以下设置防涡梁、板和防涡栅等，对于抽水蓄能电站进(出)水口，防涡措施不得妨碍均匀、顺畅进(出流;对于大型或重要工程的有压式进水口，宜通过水工模型试验确定孔口型式及底板高程。例如，三峡水利枢纽左岸电站进水口，水库运行最低水位为135m，进水口底板高程为
31、108m，原设计后接压力管道有一倾角，结果未能满足按附录B计算的淹没深度要求，由于大坝布置上的原因，进水口底板高程不宜下降，最后通过大比尺的水工模型试验，将后接的一段压力管道调平，并利用口门前方的拦市栅八字撑杆破糠涡，结果试验表明进水口门前没有再出现有害的立轴糠涡，满足设计要求。又如，十三陵抽水蓄能电站下库进(出)水口淹没深度采用附录B公式计算得最小淹没深度为5.37m，而实际淹没深度为5.8m;但考虑糠涡的复杂性，在进(出)口的上方设置了三根断面尺寸为2mXl.3m (高宽)、间距为1.2m的防涡梁，用以破糠涡。运行表明进(出)水口在进水时无环流、无糠涡，出水时无翻花，达到设计预期要求。4.
32、3.6 进水口防沙与枢纽工程总体防沙是局部与全局的关系。枢纽防抄的目标是水库冲淤平衡，长期使用F进水口防沙的目标是门前清，确保引水正常运行。只有从枢纽防沙上全面采取措施并47 做好水库调度运行，方可保持稳定的水库冲搬平衡形态。在布置允许情况下，进水口底板应按高于水库或天然河床淤积平衡高程布置F若为布置所限，则应按高于口门前形成的排沙漏斗去确定底板高程，也可达到进水口防沙的目的。但若枢纽防抄措施不力或水库运行调度不合理，实际泥沙淤积高程就有可能危及进水口，泥沙便难免会进入引水系统，进水口的门前清的目标便不能达到。所请排沙漏斗，即通过排沙、冲沙设施，将电站进水口前的淤沙排往下游的同时所形成的漏斗状
33、的沉沙形态。根据一些工程的总结，排沙漏斗顺水流方向的坡度为1: 3至1: 30;侧向坡比为1: 2.5至1: 4.6。在无试验资料情况下，侧向坡比可由经验公式式(2)J估算:( Qu M = (0. 03 o. 05)lgl;T21 (2) ul.tr I 式中M一一漏斗侧坡降FU一一排档，、孔喇叭口处的平均流速(m/s); Q一一排主9流量(m3/s); H-坎前淤积厚度(m);UOl一一1m水深时泥沙起动流速(m/s)。由于平板闸门随孔口高程下降，水压力加大，门体加重，相应造价增大。因此，有压式进水口商程设置还应结合进水口的地形、地质条件和进水口结构作全面的经济比较。对于抽水蓄能电站进(出
34、)水口，因库容较小，进(出流容易形成环流，在确定其口门位置和底板高程时，应考虑进(出运用时避免扰动库(池)底部泥沙和淘刷库(池)岸。4.3.7 抽水蓄能电站进水口当采用环形平面井口时，井口以下应有足够长的竖井段，避免受库底约束，影响井口均匀进出水流。4.3.8 灌溉和供水工程进水口有水质要求，宜根据水体中有害物质垂直分布的特点，按多层取水结构设置各层底板高程。4.3.9 大型水利水电工程工期较长，为及时发挥初期工程效益而48 需分期建设时，进水口高程的设置应满足分期引水的需要。例如，长江三峡水利枢纽左岸电站装机14台，右岸装机12台，水库正常蓄水位为175m，汛期防洪下限水位为145m.其中左
35、岸电站机组于2003年起陆续投产，提前发挥效益，其时为初期运行，最低运行水位为135m，左岸电站进水口底板高程即按初期运行最低水位确定为108m。4.4 泄水工程进水口布置4.4.1 泄水工程进水口应根据枢纽防沙、防污和防冰要求，充分利用泄洪的同时排沙、排污和排冰。例如，三门峡水利枢纽1960年建成蓄水，由于对枢纽防沙问题缺乏足够的认识，泄洪底孔孔口太小，排沙比仅6.8%，水库淤积严重，一年半后库容殆尽，电站无法正常引水运用，以后从枢纽防抄角度，打通导流洞，加大泄洪排沙规模。改建后运行表明，出库泥沙占入库泥沙的100%105%，库区河床基本稳定，并有所下降，电站引水运用也恢复了正常。4.4.2
36、 高、中水头枢纽一般有防洪任务，为适应泪期水库水位的变动，泄洪孔(洞)宜按有压式进水口设计。当后接水道为明流时，需设置工作闸门作局部启闭，调节下泄流量，满足有压流与明流衔接要求。例如，长江三峡水利枢纽泄洪深孔进水口底板高程90m，初期防洪限制水位135m，工作闸门为弧形门，泄洪运用时，闸前为有压段，闸后为无压段，紧靠工作门上游设一顶板压坡段，坡比为1I 4，闸孔面积为压坡段开始断面积的81.82%;又如，黄河小浪底水利枢纽有3个明流洞，其中最低的1号明流洞进水口底板高程195m，水库正常死水位230m，工作闸门为弧形门，泄洪运用时，闸前为有压段，闸后为无压段，紧靠工作门上游设一顶板压坡段，闸孔
37、面积为压坡段开始断面积的71.43%。4.4.3 专门性的排抄孔(洞)多为引水工程进水口门前清而设置，通过拉沙形成排沙漏斗，以满足引水工程进水口正常运用要求，排沙孔的孔数、间距均按此要求确定，其底板高程一般低于引水工49 程进水口底板高程，为有压式进水口。例如，小浪底水利枢纽3个排抄洞进水口均在引水发电洞进水口下方，其中1号排抄洞在1号与2号发电洞进水口之间，呈倒品字形布置，发电洞进水口底板高程为191.51m，排沙洞进水口底板高程为172.7m;2号、3号排抄洞则分别与3号、4号发电洞和5号、6号发电洞相对应，布置目的是为保证发电洞门前清。-4.4.4 排漂孔(道)进水口一般为无压式，但后接
38、流道有两种型式，其一为无压流道，例如，三峡水利枢纽左导墙上的排漂道F另一种为有压流道，例如，葛洲坝水利枢纽大江电厂右安装场上的排漂孔。不管是何种型式，均应防止漂污墙塞进水口。为取得良好的排漂效果，排漂孔(道)宜布置于漂污回流缓速转向区，上述葛洲坝水利枢纽大江电厂右安装场上的排漂孔就在漂污水流转向区，因漂、污速度缓慢，容易为排漂孔(道)吸入F三峡水利枢纽左导墙位于左岸电站与泄洪坝段之间，漂污在此转向，漂市速度缓慢，水工模型试验表明，排污效果好。4.4.5 水利枢纽通常需分期导流，初期导流时水位较低，导流孔(洞)进水口有时可以满足无压进水要求，但汛期泄洪运用，水位较高，但历时较短，允许出现明满流交
39、替F如导流后期要改建为永久性泄水孔时，应根据工程提前运用需要，水位抬高等因素，进水口必须满足有压进水口的要求。导流孔(洞)需封墙时，闸门与启闭机工作平台应满足封堵时施工和交通要求，当需改造为永久工程时，应同时满足各期导流和作为永久工程的运用要求。4.4.6 水库放空孔(洞)进水口一般为有压式进水口，由于底板高程较低，闸门工作水头较大，门体加重，造价往往较大，并需配备较大容量的启闭设备;因此应根据放空(检修)任务要求，通过优化调度，安排合理的检修时段予以妥善解决s对于土石坝，往往因情况紧急，有时需立即放空到安全水位以下进行检修，故放空孔(洞)进水口可设一道检修闸门和一道工作闸门。50 5 防沙、
40、防污和防冰S. 1防沙5.1.1 进水口防抄与枢纽防沙是局部与整体的关系。尤其是多泥沙河流上，应在枢纽防沙总体规划指导下，研究引水工程进水口防沙，方能达到预期的防砂效果，否则就有可能像国内某些工程，开始运行不久后，便出现引水工程进水口被淤堵的情况。考虑枢纽防沙，应同时考虑水土保持因素，包括人为的或自然的环境改变以及上游兴建水库等变化，但是也应避免对水土保持效果估计过高，出现像盐锅峡水电站那样，电站进水口比溢洪道堪顶高程低9m.又未设排沙底孔，蓄水5年库容损失74% 1975年过机含抄量占年平均含沙量的2.11倍，水轮机磨损严重。葛洲坝水利枢纽是重视枢纽防沙的工程例子之一。葛洲坝电站总装机271
41、5MW.分左、右岸电站即二江电站和右岸大江电站，另有3个船闸及相应的泄水、排抄建筑物。长江自三峡南津关流出后，向右急转弯90。突然扩散，经2.8km到达葛洲坝坝址，河床高程由南津关上游的一45m呈倒坡上升到坝址处的30m.河面宽由300m突扩为800m.相应在坝址附近形成两个岛，即葛洲坝和西坝-黄草坝，将长江分隔成大江主河槽和二江、三江(洪水河槽).由于河床倒坡、突扩、急弯，水流条件十分复杂。长江的流量大，年输沙量大年输沙量5.26亿t.推移质862万。，影响河势的不利因素很多。建坝后，坝上水位噩高，流速减缓，坝前出现迥水淤积区，使坝址河段河势变得不稳定，对电站引水及长江航行均不利。大量的模型
42、试验表明，不同的枢纽布置对河势有不同的影响，主流流向、水库泄洪、排沙效果等又与枢纽布置密切相关。经慎重研究后确定枢纽布置及防沙设计的原则是以排为主，先导后排，导、排结合，在总体布置上，将长江主流由原来的大江，引向枢纽的主要世洪、排沙建筑物一一二江泄水闸;51 由此形成二江电站和大江电站分居二江泄水闸左右两侧，形成一体两翼的布置;3个船闸则布置在远离二江泄水闸两侧的三江及大江原河道中，并在靠近大江船闸和三江船闸旁再各建一座供航道冲淤并可泄洪的冲抄闸，以保证航行安全。由于二江电站位于二江泄水闸左侧，处于南津关90。弯道的凹岸，而大江电站位于二江泄水闸右侧，处于南津关弯道的凸岸，泥沙问题比二江电站要
43、复杂些。枢纽坝轴线总长约2600m，建库后的主泄洪道由原来的大江移到二江，虽有西坝和黄草坝将二、三江分开，但建坝后二江的过流宽度大大超过二江泄水闸宽度498m，当夏季泄洪时，大量泥沙淤积在库内，不仅影响到大江、三江航运的安全，同时也影响大江电站和二江电站正常运行。为了解决这个矛盾，决定在大江与二江之间及二江与三江之间分别利用现状地形和部分拆除的施工围堪，扩建和新建大江防淤堤和三江防淤堤。大江防淤堤长1000m，最宽处140m;三江防淤堤长1750m，最宽处260m，通过约束二江泄水闸上游引水渠，起到束水攻沙作用，使二江泄水闸的引水渠成为一条异重流的泄洪排沙渠道，从而大大改善了水库泥沙淤积和大江
44、电站、二江电站的运行条件。同时，大江航道和三江航道因有二江泄水闸引水渠分隔，保证了航行安全。两条防淤堤的布置，使大江电站和二江电站的进水口均成为侧向进水，为解决进水口的防抄，在二江电站进水渠入口侧建了一座混凝土导沙坎，与二江流线交角为150，而在大江电站则采取将施工期围堪部分拆除降低以形成挡沙坎，并取得正向和侧向进水条件z为排放沉积在电站进水口门前的淤抄，二江电站中在安装有大机组的每个机组段设有一个排沙底孔，在安装有小机组的每个机组段设两个排沙底孔;大江电站中在每个机组段均设有两个排抄底孔，而鉴于大江电站处于弯道凸岸，含沙量较高，颗粒粒径也粗些，故在大江电站右侧的安装场下方再设一个排沙底孔，加
45、强其排沙能力，以实现电站进水口门前清。运行以来曾几次进行水下地形测绘和机组磨损观测。1986年52 7月，大江电站右端6个底孔进行放水排沙试验，放水仅23d , 排沙底孔(洞)前淤积高程便降低69m，排沙漏斗范围横向到达相邻的56个机段F二江泄水闸在泄洪排抄时，在下游的抽排护坦板廊道内可以昕到推移质攘动的响声，证明二江泄水闸及二江引水渠的异重流泄洪排沙作用比较显著。也说明了经统筹考虑了枢纽总体防沙后，水库淤积处于动态平衡中，枢纽防沙效果好，同时电站进水口实现了门前清，进水口防沙也取得了较好的效果。5.1.2 河流中的泥沙主要分成悬移质、推移质两大类，应根据泥沙的特性和工程要求，采用相应的防沙设
46、计。本次规范修编，总结国内已建工程成功的经验，提出拦导、排放、沉冲三条防沙原则:拦导一一阻拦泥沙进入引水工程进水口，并导入泄水工程进水口中F排放一一通过泄水闸、排抄孔(洞)等设施，将进水口前方的泥沙排往下游p沉冲一一当引水工程进水口下方未设置排抄底孔时，可在进水口前方引水渠中布置沉沙池和冲沙道，将泥沙沉淀在内，再将沉沙池内的泥沙冲往下游。设计时可根据上述防抄原则，结合本工程布置条件和泥沙特性，采取相应的工程措施。5.1.3 防沙设计的任务是制定合理的防抄措施。只有掌握枢纽河段的河势、泥沙运动规律、水库沉沙特性、工程布置条件等基本情况，明确防什么样的泥抄，应当采取什么样的防沙、排沙措施，以及防沙、排抄的规模，才能做好防沙设计。5.1.4对于引水工程进水口的防沙设计，有三点基本要求z第一点z发
