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浅谈水电站的引水及平水建筑物
作者：段超
来源：《建材发展导向》2014年第03期
摘 要：无论是有压水电站的引水隧洞，还是无压水电站的引水渠道，它们首先都是水电站的引水建筑物的组成部分，但在严格的理论分析中，也可以当成水电站的平水建筑物向其上游的延伸，文章将从此基础上，进一步探讨水电站的引水渠道和压力前池。
关键词：引水建筑物；平水建筑物；压力前池
1 水电站引水建筑物与平水建筑物的统一性
对于有压水电站，设计人员一般在电脑程序计算中，习惯于将有压隧洞作为单独的引水建筑物、调压池作为单独的平水建筑物分别进行计算，但严格的理论分析中，引水建筑物与平水建筑物并没有严格的区分，有压隧洞可以视作调压池向上游的延伸，只是有压隧洞的直径远小于调压池的直径，因而调压能力比调压池低，但对于调压的效果并不能忽略。
同理对于无压水电站，前池可以视作无压渠道在末端的断面放大，这个对于一般设计人员而言比较容易理解，那么反过来，无压渠道也可以调节水流，即也可以视作是平水建筑物的压力前池向上游的延伸，在此基础上，文章将对渠道和压力前池进行整体性探讨。
2 渠道的断面尺寸分析
渠道一般为梯形断面，边坡的坡度取决于地质条件及护面情况。在岩石中开凿的渠道边坡可近于垂直而成为矩形断面。从水力条件出发，希望采用“水力最优断面”，即给定过水断面面积下湿周最小的断面，水力学中已经证明，这时水力半径R为水深之半。在实际应用中，常常因技术经济原因，不得不放弃这种水力最优断面。例如，边坡平缓韵士质渠道按最优水力断面求出的底宽常因不足以安排施工机械而必须加大；边坡较陡的深挖方渠道则宜缩小底宽以减小渠道水位以上的“空”挖方。
决定渠道断面尺寸时，先拟定几个满足防冲、防淤、纺草等技术条件的方案，经动能经济比较，最终选出最优方案。动能经济计算常采用“系统计算支出最小法”，其过程简述如下。 首先假定某一方案的渠道断面积，按均匀流通过设计流量Q的条件求出其底坡i，进而得出该方案渠道及有关建筑物的投资。受渠末溢流堰的限制，渠道运行过程中渠末水深偏离正常水深很小，可近似假定渠末水深等于正常水深，从而得出这一方案的水头损失Δh=iL，L为渠道长度。这一方案的年电能损失为：
ΔE=9.81ηQΔhT
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浅谈水电站的引水及平水建筑物
作者：段超
来源：《建材发展导向》2014年第03期
摘 要：无论是有压水电站的引水隧洞，还是无压水电站的引水渠道，它们首先都是水电站的引水建筑物的组成部分，但在严格的理论分析中，也可以当成水电站的平水建筑物向其上游的延伸，文章将从此基础上，进一步探讨水电站的引水渠道和压力前池。
关键词：引水建筑物；平水建筑物；压力前池
1 水电站引水建筑物与平水建筑物的统一性
对于有压水电站，设计人员一般在电脑程序计算中，习惯于将有压隧洞作为单独的引水建筑物、调压池作为单独的平水建筑物分别进行计算，但严格的理论分析中，引水建筑物与平水建筑物并没有严格的区分，有压隧洞可以视作调压池向上游的延伸，只是有压隧洞的直径远小于调压池的直径，因而调压能力比调压池低，但对于调压的效果并不能忽略。
同理对于无压水电站，前池可以视作无压渠道在末端的断面放大，这个对于一般设计人员而言比较容易理解，那么反过来，无压渠道也可以调节水流，即也可以视作是平水建筑物的压力前池向上游的延伸，在此基础上，文章将对渠道和压力前池进行整体性探讨。
2 渠道的断面尺寸分析
渠道一般为梯形断面，边坡的坡度取决于地质条件及护面情况。在岩石中开凿的渠道边坡可近于垂直而成为矩形断面。从水力条件出发，希望采用“水力最优断面”，即给定过水断面面积下湿周最小的断面，水力学中已经证明，这时水力半径R为水深之半。在实际应用中，常常因技术经济原因，不得不放弃这种水力最优断面。例如，边坡平缓韵士质渠道按最优水力断面求出的底宽常因不足以安排施工机械而必须加大；边坡较陡的深挖方渠道则宜缩小底宽以减小渠道水位以上的“空”挖方。
决定渠道断面尺寸时，先拟定几个满足防冲、防淤、纺草等技术条件的方案，经动能经济比较，最终选出最优方案。动能经济计算常采用“系统计算支出最小法”，其过程简述如下。 首先假定某一方案的渠道断面积，按均匀流通过设计流量Q的条件求出其底坡i，进而得出该方案渠道及有关建筑物的投资。受渠末溢流堰的限制，渠道运行过程中渠末水深偏离正常水深很小，可近似假定渠末水深等于正常水深，从而得出这一方案的水头损失Δh=iL，L为渠道长度。这一方案的年电能损失为：
ΔE=9.81ηQΔhT