小型水电站压力前池的设计及运行

赵剑

摘 要：马关县中小河流众多，小型水电站数量多、容量小、分布广，这些小型的水电站为马关县的经济和社会发展起到了积极的推动作用。马关县是全国首批小水电代燃料试点县之一，小水电的发展，有效遏制了陡坡开荒和森林过度采伐问题，为国家实施以天然林保护和退耕还林为重点的生态建设提供了较好的社会环境。

关键词：小型水电站；压力前池；设计和布置

1 压力前池的概述

1.1 压力前池的简介。就现在的小型水电站来说一般都是引水式电站，其中压力前池占有非常重要的作用。压力前池一般安置在引水渠的末端，连接着压力引水管，在水电站发电的时候可以给从这边流过的水增加一定的压力，同时还可以有效的隔离水中杂物不进入发电机，同时还降低了水的流动速度、减少了一定的水量，除此之外，其还有使水流动的时候波动减少的作用，可以说其为水电站的发电准备工作提供了很大的便利。

1.2 压力前池的组成。（1）前室和进水室。进水室是一个比渠道宽、深的一个空间，其水流量要比渠道多很多，同时也具有一定的蓄水功能。在渠道与进水室的中间就是前室，主要是具有一定的调节作用。一般空间的突然增大会使得水流变得急促，有可能会产生漩涡，而前室就是为了防止这样的事情发生而建立的。（2）压力墙。这是一个闸墙，具有一定的水流拦截作用，其安置点为压力水管的进水口。（3）泄水建筑。这个建筑物一般小型水电站都是采用的侧堰，相对于其他的泄水建筑物来说比较简单，安全系数也好不错，但是其前沿有点长，因此在之前流通的水位总的来说变化还是比较大的。还有一种泄水建筑即为虹吸式泄水道，这个相较于上面一个其具有泄流量大的优点，但是正因为泄流量大，因此会出现泄流量的变化很突然，从而使得水位的变化也比较的突然，引起一定的振荡，而且，虹吸式泄水道在比较寒冷的地区会非常容易因为结冰而被封住，而且在水中有漂浮物的话也不能进行宣泄。这两种泄水建筑物都有其相应的优点和缺点，因此在进行选择的时候要因地制宜，选择最适合当地的建筑物才是最适合的。（4）排污、排沙、排冰建筑物。自然河道里面会有很多的污物和泥沙，在冬天还会出现冰凌，这些都会给压力水管带来一定的危害，因此要在前池就进行隔离与排除，因此就必须建立相关的排污、排沙、排冰建筑物。

2 压力前池的位置选择和布置方式

2.1 位置的选择。压力前池是连接渠道和压力水管的中间物，因此首先要根据这两个建筑物的位置进行选择，同时还要综合水电站的整体地形以及当地的地质条件进行位置的选择。要做到整体的设计和谐紧凑，不会出现断接的现象，不会因为设计的原因出现安全事故，同时在水进行流通的时候要通畅、平稳。

2.2 压力前池的布置。（1）布置原则。如果是在陡峻的山坡上面进行布置，其位置低下的地基应该是天然的地基，而不是填方的，因为填方的很容易出现不稳定或者是渗漏的问题，同时压力前池的前池要尽量的与厂房靠近，这样是为了将压力水管的长度进行缩短。（2）布置形式。根据压力前池的进水方向进行分为正向进水和侧向以及斜向进水三种，正向进水中的渠道、压力前池、压力水管是在一条轴线上建立的，这样就可以保证水在进行流通的时候是平稳的状态，而不会因为地势的原因产生水流速度的变化，从而造成水量分配不均匀造成水头损失的结果。但是正是因为这种要求三者建立在一条轴线上面，因此如果在有山坡的地方进行建立的话为了保证轴线一致会采用挖方的形式进行布置，从而产生更大的工程量。另外一种侧向进水的渠道轴线与压力水管的相垂直，这就使得连接两者的前池处于偏侧的方向，在水进行流通的时候，水流在交汇处很容易产生漩涡，从而使得水头出现损失的现象。而且由于三者不在一条轴线上，必定出产生转角，而转角又会集聚很多的泥沙，这样会严重的影响到水力条件，使得水力条件很差。侧向进水的优势就是可以较好的适应条件而建设，将等高线作为渠道轴线和压力水管轴线的中间转择点，使得渠道轴线与等高线平行，使得压力水管轴线与等高线垂直，这样就可以很好的减少工程量，而且为了减少污物，可以采用正堰作为泄水道，这样可以很少的进行排水、排冰以及排污。第三种斜向进水，这种一般用的比较多，其结合了正向进水与侧向进水的优势，补足了劣势，具有很好的应用价值。

3 压力前池的布置设计

3.1 前室。前室的空间比较的大，因此可是使经过的沙沉淀下来。从平面设计上来说，其采用逐渐加宽的原则，角度为10°～15°，这个角度是经过测量得出来最安全的角度，角度过大会产生水流漩涡，而太小则会在短途内达不到效果，而增加长度则会增加预算，不划算。如果引水渠过窄而前池过宽，则需要在两者中间增加一个分流墩。

3.2 进水室。进水室有蓄水、隔污的功能，其处于前室与压力墙中间。当压力水管有两根以上的时候就应该设置独立的进水室，一个压力水管接一个进水室，并且在进水室的进口都要设置相应的拦污设施，还有工作必备的检修闸门、工作闸门、通气孔、旁通管、工作桥和启闭设备等，这样才能有效的减少进水室的压力以及保证压力水管正常工作的水流量。

3.3 压力墙。压力墙建立于压力水管的进口，连接着进水室，其高度较高。压力墙的设置也可以分为两种，一种是结合了闸门和通气孔的，高度要求不高，但是承重能力要求比较高，而另一种是将闸门与压力墙分开，中间有水井用作通气孔的，这个压力墙只作为承受水的压力，其闸门相较于上一中比较高。

3.4 泄水道。泄水道一般在渠道的最低端或者是前池的边墙上，包含有溢流堰和虹吸管两种。溢流堰由于在顶端不会设置闸门，因此其高度一般都会高于前室正常水位的高度，这样就可以有效的防止水会溢流出来，从而发生事故。溢流堰的断面一般都是流线型的实用堰，安全系数高，其在下游部分还设有泄水陡槽和消能设施，这样可以减少水泄流的冲力，防治形成漩涡。

3.5 冲沙道和排冰道。冲沙道一般是设置在前室的最低处的，一般渠道的泥沙在进入前室后会沉淀下来，因此要在前室的底端设置冲沙道来帮助泥沙的排出，其与管道的进水口呈上下层排列方式进行排列。排冰道是用到排泄冬天的冰凌的，其设置的位置在正常水位以下就可以了。

4 压力前池的运行管理

压力前池在水电站中起到关键性的作用，不仅可以拦截污物、泥沙、浮冰进入水电站的发电站，还可以平衡水的流速、也可以保证水量的正常度，为水电站后面的工作起到一个调节的作用，其正常运行的保证与水电站的正常运行保证息息相关。压力前池有很多大型的建筑物和小的设备，常年承受着大的压力和水的浸泡，如果不保养很容易出现事故。水电站的管理人员不仅要对水电站的重要设施进行监控与保养，也要对压力前池进行随时的监控，保第一时间掌握压力前池相关建筑物与设备的运行情况，同时在冬季有及时的排冰，在平时要及时的排沙与清污，还要监测水位的变化情况，了解异常，并解决。冬季是一年内最难的时间，特别是严寒地区，很容易因为太冷而出现设备冻裂的情况，因此要经常的监测。还有就是冬天的漂浮物比较大，而且清污也比较困难，但是一定要组织人员进行清理，以防治拦污栅和进水口的堵塞。进水口堵塞会直接影响压力水管的正常工作，严重的还会损坏。

参考文献

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