小型水电站使用调压管替代压力前池的探讨

雷安

【摘要】一小型水电站因施工条件发生意外变化，将引水工程的压力前池改为调压管，该电站已发电数年，运行良好。调压管方案替代前池方案不仅解决了问题，还减少了投资，增加了发电量。本文根据这个个案，发起对这种方案可行性探讨。

【关键词】小型水电站；前池；调压管；替代

1、调压管方案在某工程中的应用

一小型水电站因施工条件限制，将引水工程的压力前池方案改为调压管方案，这种方案为水电站工程中的单独案例，本文将对这种方案的可行性进行探讨。

1.1 工程概况

该小型水电站为引水式电站，电站装机容量为4000kW，取水枢纽最大坝高6.0m，引水长度2.7km，工程规模属Ⅴ等小（2）型工程，水工建筑物级别均为5级。

1.2 使用调压管替代压力前池的原由

该水电站引水工程原设计为无压隧洞、明渠和前池的引水方案。在施工过程中，溢流堰后的泄水隧洞垮塌，恢复开挖施工难度很大，且下边是厂房和集镇公路，人员流量大，前池溢流问题无法解决。原方案无法实施的情况下，业主根据当地地形条件将明渠和前池方案改为调压管方案，埋设水平压力钢管替代引水明渠，压力钢管直接与隧洞出口相接，水平压力钢管末端设三通，分岔管沿山坡面铺设长30m钢管作为溢流式调压室，并采用混凝土衬护10m高，以增加调压管的稳定性，同时将退水隧洞封堵。业主的自行改动部分没有正式的施工图纸，后经过专业机构复核，认为基本安全可行。在通过了甩荷实验，运行一切正常后，该电站已发电数年，运行良好。

2、调压管水力计算

2.1 调压管水力计算数据依据

收集到该电站调压室水力计算所需数据如下：引水隧洞的长度2751.4km、比降1.50‰、开挖断面为城门洞形，洞底宽2.0m，洞高2.62m，隧洞仅对底板进行找平衬砌。调压管设在水平管段末端，取底板高程为隧洞末端底板高程859.500m，管沿山坡布设，调压管顶高程为883.5m。调压管管径与引水压力钢管等直径，管径1.3m。

2.2 计算条件

计算条件：调压管按简单式调压室计算，电站设计引用流量4.216m3/s，压力引水道断面积为4.730 m2，压力引水道长度2751.4km，调压室断面积1.327m2，水库校核洪水位870.2m，正常挡水位866.0m，计算最高涌浪时引水道糙率综合糙率为0.027。

2.3 计算方法

计算方法：采用《D-9调压室水力学计算程序》电算程序进行计算。调压管最高涌浪水位控制工况为电站在正常水位运行时，三台机组同时丢弃全部负荷。

2.4 计算结果

计算结果：调压管最高涌浪水位895.91m。调压管最高涌浪水位895.91m高于调压管顶高程883.5m，电站在正常水位运行时，三台机组同时丢弃全部负荷，调压管顶会发生溢流。

3、调压管方案的可行性探讨

由上述计算水力计算结果可知，调压管发生最高涌浪时，会发生溢流，出现调压管顶溢流，调压管的管顶已升到了山顶水沟，通过水沟使溢流水量安全排入天然河道。因此调压管方案可行的。

这种由调压管替代前池的工程方案优点很明显，去掉了前池，调压管方案造价要少于前池的投资，泄水方案变的更灵活。没有了前池平时的泄水，相应增加了发电水量和水头，前池泄水部分转为大坝泄水，增加下游河道流量，有利于对下游河道生态的保护。

这个替代方案适用于小型水电站的设计，电站建成后需实验运行，确定最优运行方案，避免出现不利工况。

本文根據个案，发起对这种方案可行性的探讨，希望有专家提出更优的方案和建议，最终可以推广应用于小型水电站的开发。

参考文献：

[1]《水工设计手册》，水利电力出版社，1989年5月。

[2]《D-9调压室水力学计算程序》， 水利水电工程PC-1500程序集，1990年7月。