山区径流引水式电站设计
概述引水式水电站设计和运行经验
概述引水式水电站设计和运行经验在我国众多严寒地区中，西藏和新疆等地尤为突出，就西藏地区而言，昼夜温差大，海拔较高，干湿季节分明。
基于当地的自然环境等因素，多选择引水式水电站。
引水式水电站工程简易，工程造价低，水库淹没损失小，在良好的地形条件下，短距离能够集中较大的落差。
也正是由于引水式水电站的自身优势，被广泛应用在严寒地区水利工程建设中，在实际应用中取得了较为可观的成效，值得推广应用。
一、引水式水电站设计概述（一）引水枢纽的选择水利工程建设首先应结合当地水电站工程实际需要、当地自然条件、影响工程质量因素以及其他管理因素进行综合考虑。
对于引水式水电站设计，更多的是对引水问题的考虑，渠道选址时尽量选在河床较稳定的河段上，如果条件允许，可以将渠道位置选在泉水溢出带下游，有助于引用上游分流泉水，一方面能够有效增加发电水量，另一方面有助于提升水温，便于冬季水电站的正常运行。
在寒冷季节，如果河道上冰量较多，可以选择合理的措施进行排冰，保证渠道排冰顺畅。
在对渠道型式选择上，大多选择正面泄洪、排沙，侧面引水发电的拦河闸、坝混合式渠首，应注意水流方向，确保排冰、排沙与河道轴线一致，尽可能减少对周围自然环境的破坏，实现水量消耗少、效果理想的目的。
总而言之，保证足够的引水量，才能够最大程度降低水头损失，便于施工。
在枢纽布置方面，由于西藏地区大部分为山区性河流，河流主要通过降水补给，其次为地下水和冰川融水。
就西藏地区山区性河流特点，首部枢纽可以采用全闸布置，也可以采用闸、坝混合式布置方式。
全闸布置的优点是泄流能力大，建筑物较低，但闸门启用频繁，运行管理难度大，运行不灵活。
闸、坝混合式布置运行灵活，投资较少，便于运行管理，安全性能可靠。
就西藏地区水电站建设现状而言多为引水式电站，在严寒季节运行较为困难，运行负荷无法满足正常需求。
因此在设计时，应结合实际地形，考虑选用具有日调节库容的枢纽布置，这样在严寒冬季运行时，电站能够正常发电。
中高水头径流引水式小水电站引水部分设计探讨
中高水头径流引水式小水电站引水部分设计探讨赵东华(广东省水利厅农电局,广州 510150)摘 要:根据中高水头径流引水式小水电站的特点,对引水部分设计经验进行总结、探讨。
关键词:电站;引水部分;设计;探讨中图分类号:T V 742 文献标识码:B收稿日期:2001—08—10作者简介:赵东华(1971—),男,大学本科,工程师,从事小水电建设及管理工作。
1 前言在小水电站开发建设中,中高水头的径流引水式电站的开发在山区占有相当大的比例,广东省已建单机500kW 以上小水电站共531宗,其中中高水头引水式电站约324宗,约占61%;单机500kW 以下的小水电站约5100宗,以径流式引水电站为主。
这些电站大都具备以下特点:①挡水建筑物不高,一般为低坝;②一般采用卧式机组,发电厂房工程量相对小;③引水渠道一般较长,为几十米甚至十几公里,引水工程部分占枢纽总工程较大比重。
所以,引水部分的设计对中高水头电站工程的总体设计至关重要。
然而,从近些年来装机规模大于2000kW 的小水电站初步设计文件分析,对于引水部分的设计考虑得比较简单,没进行一定的比较分析,由此带来工程的不安全,电站运行后遗问题较多或造成工程浪费。
现结合中高水头电站引水部分工程特点,对该部分设计的经验,设计要点进行总结、探讨。
2 中高水头电站引水部分设计探讨2.1 引水渠线选择在引水式电站设计中渠线的选择政策性很强,它涉及到渠系建筑物的安全、耐久、经济、管理诸多方面的问题。
根据多年来小水电站施工、运行管理经验,引水渠线应优先考虑以隧洞为主引水进行布置,其优点体现在:①采用隧洞引水可以拉直渠线,避免了急转弯,使水流平顺,减少了水损;②引水渠没有通过山体表面,使山体植被等免遭破坏,对水土保持有利,并可以减少土地和山林的赔偿费用;③随着施工经验的不断积累,隧洞的施工方法日趋成熟,隧洞工程的相对造价明显降低;④运行管理方便,可以避免渠道上方山体滑坡诸塞压塌、破坏渠道,也可避免区间洪水进入渠道而引起渠道的破坏。
浅析高水头径流引水式电站布置
３２ 水 工建 筑型式 ． ３２ １ 坝型选 择 ．．
方便 、运 行安 全 、造 价较 低 ，多数 工程 会选择 该 方 案 。若前 池处 无布 置泄 水道 的条件 或布 置泄 水道 造 价太 高 时 ，可 考 虑无 压 引 水 方案 的 自动 调 节 渠道 ，
・
工程设计及管理工作 。
Ｅ ｉ ：４ ８ ０ ２ ４＠ ｑ ． ｏ ｎｄ １０ ８２ ｑ ｔ ｍ
２５ ・
规划设计
Ｓ ＡＬ Ｙ Ｒ ＰＷ Ｒ ２１Ｎ２ ｏｌ ｏ ４ Ｍ Ｌ Ｈ Ｄ Ｏ Ｏ Ｅ ０ ｏ，ＴａＮ１ ２ ｔ ６
３ ２２ 输 水 建筑物 选择 ．． 输水建 筑 物 通 常为 渠 道 或 隧 洞 ，有 时 与渡 槽 、
缓 ，以 １ 。 多 ，一 般 不 大 于 １５ ｏ 自动 调 节 引 ％居 ．％ ， 水 时纵 坡更缓 。渠道用 钢筋 混凝 土衬砌 较 安全 ，接
因为装机 容量 较小 ，电站 一般 不承担 基荷 ，无 形成 高 坝大库 的必 要 ，且 多数 选 址 位 于 山 区河 流 ， 河 道 自然坡 降大 ，无形成 大库 的 良好地形 条件 。河
较多。
用 坝前 水平铺 盖 式 ，能满 足渗透稳 定 即可 。一般 根 据 冲砂 高 度和能 满 足取水 要求 的最低 高度来 确定 溢 流坝顶 ，即大坝 的正 常蓄 水位 通 常 高 于河 床 约 ５ ８ｍ。大坝 枢纽一 般 只要求 保持 “ 门前 清 ” ，在进 水 旧旁设 置 １ 道尺 寸与进 水 口相近 的 冲砂 放空 闸 ，及
集中。
今 天 ，依靠 可再 生能源 支撑 经济 动力 的发展 战略越
引水式水电站设计研究
引水式水电站设计研究摘要：随着当前社会经济的进步，我国电力行业发展极为迅速，水电站作为反应电力企业生产运行效益的关键，对其进行实时的专业设计分析便显得极为必要。
接下来本文将对引水式水电站设究进行一定研究探讨，并结合实际对其做相应整理和总结。
关键词：引水式；水电站；设计研究引水式水电站是引水发电站中较为简单的类型，对其进行设计时应明确其所具有的工程特点，注重其规模性、涉及专业知识范围、影响因素等，以此使整个设计方案合理性和可行性完全得以体现。
一、引水式水电站坝址、渠道及枢纽选择设计分析①进行引水式水电站设计时，先要结合实际对其坝址选择做全方位设计分析，收集整理区域内自然环境条件和气候信息等，对当地地质做全方位勘察，且在此期间针对工程投资就综合管控做方提前案设定。
做好引水源计算分析，注重引水式水电站对水源的高要求，选择河床稳定水量较大河段为坝址来开展进行后续设计工作。
这个过程中相应专业工作人员要明确渠道设置要在河水溢出带下游，以此最大限度提升河水从河床两侧溢出量，继而提高对应水电站整体发电量。
结合地区所处方位，针对冬季河流上游可能存在冰量较多河道，做除冰方案设计等措施确保水电站后续运行发电效益不会受到影响。
②对引水式水电站渠道进行选择设计时，注重其形式与周边自然环境及水电站结构的搭配性，在实际实践期间按照相关操作流程做好实地考察调研工作，密切关注水流方向等信息，进行河道轴线与排冰泄洪在同一直线的基本设定，以此最大限度保护河道不会受损同时提升水电站发电效益。
③进行水电站枢纽位置选择及设计时，要充分结合工程开发具体方式与相应河流流向做合理布控，当前水电站枢纽位置布控形式主要是按照坝、闸混合布置或全闸布置来体现，实际实践期间主要按照当地情况及工程特点信息，选取针对性布控形式[1]。
二、引水式水电站设计分析1、整体引水渠道设计分析①在明确引水式水电站坝址、渠道及枢纽选择设计基础上，对其整体引水渠道线路的设计要结合实际做好对引水渠道轴线的选择把控，渠道作为整个水电站能够运转的关键，对其进行合理设计，确保其利用太阳温度有效提高水温，避免冬季结冰状况发生。
水电站课程设计报告引水式径流水电站厂房设计
1．课程设计目的水电站厂房课程设计是《水电站》课程的重要教学环节之一，通过水电站厂房设计可以进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图和使用技术资料的能力。
为今后从事水电站厂房设计打下基础。
2．课程设计题目描述和要求2.1 工程基本概况本电站是一座引水式径流开发的水电站。
拦河坝的坝型为5.5 米高的砌石滚水坝，在河流右岸开挖一条356 米长的引水渠道，获得平均静水头57.0米，最小水头50m最大水头65n。
电站设计引用流量7.2 立方米每秒，渠道采用梯形断面，边坡为1：1，底宽3.5 米，水深1.8 米，纵坡1：2500，糙率0.275，渠内流速按0.755 米每秒设计，渠道超高0.5 米。
在渠末建一压力前池，按地形和地质条件，将前池布置成略呈曲线形。
池底纵坡为1：10。
通过计算得压力前池有效容积约320 立方米。
大约可以满足一台机组启动运行三分钟以上，压力前池内设有工作闸门、拦污栅、沉砂池和溢水堰等。
本电站采用两根直径1.2 米的主压力钢管，钢管由压力前池引出直至下镇墩各长约110 米，在厂房前的下镇墩内经分叉引入四台机组，支管直径经计算采用直径0.9 米。
钢管露天敷设，支墩采用混凝土支墩。
支承包角120度，电站厂房采用地面式厂房。
2.2 设计条件及数据1.厂区地形和地质条件：水电站厂址及附近经地质工作后，认为山坡坡度约30度左右，下部较缓。
沿山坡为坡积粘土和崩积滚石覆盖，厚度约1.5 米。
并夹有风化未透的碎块石，山脚可能较厚，估计深度约2〜2.5米。
以下为强风化和半风化石英班岩，厂房基础开挖至设计高程可能有弱风化岩石，作为小型水电站的厂址地质条件还是可以的。
2.水电站尾水位：厂址一般水位12.0 米。
厂址调查洪水痕迹水位18.42 米。
3.对外交通：厂房主要对外交通道为河流右岸的简易公路，然后进入国家主要交通道。
4.地震烈度：本地区地震烈度为六度，故设计时不考虑地震影响。
引水式水电站设计分析
引水式水电站设计分析摘要：随着国民经济水平的不断提高，我国的电力事业也得到了很大的发展。
水电站在电力行业中占有很大的比重，其设计、施工质量对于电力企业的生产具有重要的影响。
引水式水电站是较简单的一种引水发电站类型，工程涉及战线长、范围广、考虑因素多。
文章主要讨论引水式水电站设计对坝址、厂址、引水线路的选择及压力前池设计和电站装机容量的确定等，供引水式水电站设计者参考。
关键词：引水式水电站；坝址；厂址；引水渠道；压力前池一、引水式水电站坝址的选择及布置1.1 水电站坝址的选择在引水式水电站的设计过程中，设计人员要注重坝址的选择。
在实际的操作过程中，相关工作人员要加强对相关河道的自然条件进行调查和分析，关注相关的地质问题，而且还要对工程投资以及综合管理进行分析。
在引水设计方面，要选择河床比较稳定并且水量大的河段。
此外，对于要求比较严格的水电站，相关工作人员要将相关的渠道设置在河水溢出带的下游，这样就能够增大河水从河床两侧的溢出量，可以在很大程度上提高水电站的发电量，使得水电站在冬季能够正常运行。
值得注意的是，对于在春季和冬季上游冰量较多的河道，相关工作人员还要采取一定的除冰设计措施。
要设置科学合理的水闸，使得冰块能够顺利通过。
在渠道型式的选择上，要注重选择合理的模式。
一般来讲，当前使用较多的渠道，其正面一般用作排沙、泄洪以及排冰，而侧面则主要是拦河闸和拦河坝。
在实际的河道考察和设计过程中，要密切注意水流方向以及水流条件，使得河道的轴线与排冰、泄洪能够在一条直线上，这样能够切实地保护相关河道不会受到较多破坏，实现耗水量少、流水效果好的目的。
1.2 枢纽布置在引水式水电站的设计过程中，水电站枢纽的布置非常重要。
在实际操作过程中，应根据工程开发的方式以及河流的水流特点，合理布置枢纽。
当前比较常见的枢纽形式主要包括坝、闸混合式以及全闸布置两种形式。
坝、闸混合式枢纽的优点是运行较为方便灵活，投资相对较少，而且具有较强的安全性能，在投入使用之后，其管理控制相对较为方便。
山区水力发电改造工程方案
山区水力发电改造工程方案一、项目背景山区水力资源丰富，是一种绿色清洁能源。
但是，由于山区水力小水电站规模较小，设备老化严重，运行效率低，对水资源的利用效率低，水电站规模小，因此无法满足当地的用电需求。
为了提高山区水力发电的利用效率，满足当地用电需求，需要对现有水电站进行改造升级，并进行新建工程。
二、项目概况山区水力发电改造工程包括对现有水电站进行设备更新和扩容，以及新建水力发电站。
改造工程总投资约为人民币1亿元。
1. 设备更新和扩容山区水力发电改造工程的第一阶段是对现有水电站进行设备更新和扩容。
这些水电站已有多年历史，设备老化严重，需要进行设备更换和扩容，以提高发电效率和满足当地用电需求。
2. 新建水力发电站除了对现有水电站进行改造升级，山区水力发电改造工程还包括新建水力发电站。
这些新建水电站将利用现有水资源和地形条件，建设更为先进的水力发电设施，以提高发电效率和满足当地用电需求。
三、项目可行性分析1. 技术可行性山区水力发电改造工程利用现有水资源和地形条件，进行设备更新和扩容，并新建更为先进的水力发电设施，技术上完全可行。
2. 经济可行性随着技术的不断进步，山区水力发电设备的效率不断提高，发电成本逐渐降低。
通过设备更新和扩容，以及新建水电站，将提高山区水力发电的利用效率，降低发电成本，具有良好的经济效益。
3. 社会可行性山区水力发电改造工程将促进当地经济发展，提高就业率，改善当地生活环境，减少对传统能源的依赖，对保护环境和可持续发展具有重要意义。
四、工程规划1. 设备更新和扩容对现有水电站进行设备更新和扩容，主要包括更换老化设备，提高发电效率，并进行机组扩容，以提高发电容量。
2. 新建水力发电站根据现有水资源和地形条件，选择合适的地点，进行新建水力发电站。
新建水力发电站将利用最新的水力发电技术，建设先进的水力发电设施。
3. 力争在山区水力发电改造工程中充分考虑当地环境保护和生态恢复，采取有效的措施减少建设过程对环境的影响，并建立完善的环保体系，确保工程在环保等方面符合相关标准和法律法规要求。
引水式水电站毕业设计
学号 1423116125年级水文1431 四川水利职业技术学院引水式水电站设计专业水文自动化测报技术姓名陈波指导教师杨易评阅人2017年5月第一章流域基本概况及电站资料1.1流域概况某水电站位于某市某乡，是渭河干流陕西境内最上游的水资源开发工程，坝址控制流域面积29584 km2。
电站站址控制流域面积29890 km2。
渭河发源于甘肃渭源县乌鼠山，流经甘肃、宁夏、陕西三省26个县（市），全长818km，总流域面积6.24万km2。
渭河由某风阁岭流入陕西境内，于陕西潼关港口东汇入黄河，陕西境内河长502km，流域面积3.32万km2，分别占渭河全长和总流域面积的61.4%和53.2%，是关中地区的主要地表水资源。
某水电站以上渭河横跨甘肃、宁夏、陕西三省（区）的天水、定西、平凉、武都、固原、某六个地区共二十个县（市）。
其中甘肃省有渭源、陇西、武山、甘谷、通渭、静宁、漳县、秦安、张川、清水、庄浪、岷县、会宁、临洮、天水市、天水县共十六个县（市），总流域面积25708km2，占林家村以上总流域面积87.59%；宁夏省有西吉、固原、隆德三县，流域面积3250km2，占总面积11.07%；陕西省有某县几个乡镇，流域面积390km2，占总面积1.3%。
该电站以上渭河全长389km，平均比降3.1‰。
1.2水文资料渭河林家村站于1934年1月设立，原名称太寅站，1959年7月改名为林家村站。
测站变动情况为1945年1月太寅站基本断面上迁100m，同年11月又上迁l00m，到1948年又上迁100m，直到1965年元月下迁300m至今。
因控制流域面积受基本断面变迁影响不大，故水文资料均可合并统计。
至今共有不连续68年径流、洪水、泥沙资料(1934～2001年)。
（水文站的控制流域面积为30661 km2）该站上游干流有南河川水文站，位于甘肃省天水县南河川乡刘家庄，于1944年设立，控制渭河流域面积23385km2，至今不连续的59年径流、泥沙系列。
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山区径流引水式电站设计
1电站装机容量的确定
径流式电站设计要按水能最大利用率合理确定电站装机容量，有2种根据：一种是根据多年平均典型年日平均流量设计保证率下的最大工作容量，再加备用容量和季节容量及机组供货情况确定；另一种是以多年月平均流量系列计算的设计流量作为确定电站最终装机容量。
这2种确定电站装机容量的方法，对于并网电站来说，前一种方法，往往会使电站装机容量偏小，导致装机利用小时数偏高，出现弃水过多，使水能利用率降低；后一种方法确定电站装机容量，能提高径流引水式电站水能利用率，特别是可有效地利用汛期弃水电能。
为此，对径流引水并网电站最好采用第2种方法确定电站装机容量。
2合理选择水轮发电机组
水轮发电机组是水电站的主要机电设备。
机组选型设计的正确与否，直接关系到电站的造价、出力以及投产后的运行优劣等。
按照以往的情况，对农村小型径流式电站(单机容量小于500kW的电站)，设计者往往只是根据水能计算所提供的电站设计水头及单机引用流量2项参数，在水轮机生产厂家所提供的产品目录上选定水轮机的规格型号，然后按照产品目录上提供的水轮机转速、出力等配套发电机。
用这种方法选定的水轮发电机组，往往会造成电站的投资增大，投产后机组长期处于非高效区运行、偏高设计工况大、机组效率降低、气蚀增大等不良后果。
为了尽量减少上述不利因素的出现，在小型径流式机组选型设计上应重点考虑下列
几个方面：
1)水轮机机型
根据各种机型在不同的工况下，效率及稳定性有较大区别的运行特点，选择适合电站相关条件的机型，有利于提高机组的运行效率和运行的稳定性。
比如，XJ型机组，运行效率较好，但价格较贵；CJ型机组，在枯水期出力小于50％以下，运行仍稳定，无明显气蚀，最高效率可达69％左右；SJ型机组，适应水头10～55m，流量0.5～0.7m3／s，出力22～320kW 的电站，这种机型效率高，即使在10％的流量下，也能充分运转，很适合流量变化大的径流式电站。
2)径流电站设计水头
对径流引水式电站，设计水头宜采用电站加权平均水头，尽量保证水轮机额定水头与实际水头相符。
3)引用流量
经水文计算，选取一定保证率下的设计流量作为机组的额定流量，对于径流式电站宜采用多年月平均流量系列计算设计流量。
4)做好机组出力的核验工作
在电站选型设计中必须依据设计水头、单机引用流量等参数，对初选的水轮机转速、转轮直径根据综合特性曲线，作出水轮机运行特性曲线，进行效率、出力、机型等方面的核验工作，最后择优而用。
根据所选定的水轮机出力、转速和装置形式、发电机效率等配套发电机。
3 增大前池库容，提高电站的调节能力
径流式电站对上游来水量调节能力差，梅汛期水量过甚或电网限电，电站只得弃水；建立日调节池可提高机组出力和效率，增加年利用小时数。
在电站设计阶段，要充分考虑利用电站的地理位置，一方面尽可能扩大前池容量和扩大前池入口段渠道断面；另一方面充分利用渠道两侧阶地作蓄水槽，水位高时入槽蓄水，水位低时，出槽发电，从而尽量提高电站的调节能力。
4 采取有效措施，增大电站运行水头
1)引水渠道采用“U”型防渗断面，减少糙率，以便减少渠道坡降，从而增大电站水头。
2)清除、疏通电站尾水河床障碍物，保证尾水出流顺畅，达到降低尾水位、增大电站运行水头的效果，这种措施有利于抢洪发电。
3)采取技术措施尽量减少水头的沿程损失和局部损失。
在设计中前池至水轮机的压力管径，一般按流速3～5m／s选取管径，以减少水头沿程损失；前池处优先采用虹吸式进水或压力管进口采用圆弧进口；过水通道中，优选采用闸阀；按照规范和电站上游植被情况设计结构合理的拦污栅。
这些措施均有利于减少水头的局部损失。
5正确选择与发电机容量相匹配的励磁系统
小型水电站同步发电机多数采用半导体励磁装置，500kW以下低压机组普遍采用可控硅双绕组分流，相复励半导体，三次谐波半导体励磁形式。
这类机组在独立运行时，具有起励迅速、设备简单、自动恒压等优点，但与电网并列运行时暴露出励磁特性不适应；特别是当网电压偏高，产生无功负荷与有功负荷分配不稳，机组容易发生振荡，而被迫减少有功功率输出，无功又发不足，降低电站经济效益。
为此，对于装机为200～500kW的发电机宜优先采用他励的励磁方式，采用可控硅励磁屏替代相复励系统。
综上所述，在山区径流引水式电站设计中，按水能最优利用率确定小型引水式径流并网电站最终装机；尽量选用新型高效的适宜山区的水轮机；增设阶梯蓄水槽，扩大前池库容；挖潜发电水头和配套合适的发电机励磁系统，以提高径流引水式电站经济效益。