水电站工程中的前池结构及布置设计研究

陈天宝+白雪萍

摘  要：水电站作为我国水电事业重要的建设工程，对于提供电力资源、解决供需矛盾具有重要意义。水电站的建设施工工程尤其需要引起水电工作者的关注，水电站工程的好坏将会直接影响到水电站的发电供电工作能否有效运行。因此，加强水电站的工程施工建设将成为工作重点，实践表明，水电站工程中的前池对于水电站发电工作的顺利开展具有重要影响。水电站的前池在结构和布置方面有很多问题需要探讨。

关键词：水电站工程;前池结构;布置

中图分类号：TV742     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2016）03-0016-02

随着市场经济的持续快速增长，社会生产力的不断发展进步，人们生产生活中对电力资源的需求也逐步上升。电力资源供不应求的矛盾已经逐渐显现在现代社会中，电力工作在现代化的建设中占据重要地位。保证电力工作的顺利进行，需要加强对水电站的建设和管理工作。水电站作为重要的发电工程，对于促进电力系统的正常运行、便利人们的生产生活、保障国民经济的稳定发展，具有重要意义。因而加强水电站的工程施工工作就显得尤为必要，要将水电站的工程建设做好，就需要将水电站工程内部的各个设施建设好。前池作为水电站的重要组成部分，对于整个发电站的正常运行具有重要影响。做好水电站工程前池的结构和布置工作，将会直接影响到水电站的发电供电功能。

1  水电站工程中前池的内涵

水电站工程中的前池，通常设置为具有一定容量的水池形状，对水流具有一定的调节作用。通常情况下，水电站上游的来水量是比较固定的，水电站需要进行一定的发电工作时，就需要调节工程中前池的水量来帮助水电站的正常运行。而如果出现异常情况，发电站上游的来水量超出平常的状态，水电站中的前池将会对来水量进行调节，以免对水电站产生冲击。同时水电站在进行运转工作时，水流量会发生一定的变化，借由前池进行调节，将会对稳定水电站的发电状况起到一定的作用[1]。水电站在建设施工时，都会选择设置一个前池结构，这种做法对于水电站的平衡发电功能起到保障作用，同时对于水电站自身的安全稳定运行起到良好的促进作用。前池的结构和布置工作能否达到要求是前池能否发挥效用的重要评判标准，因而需要对前池的结构和布置进行详细地分析研究，确保前池结构和布置能够达到相应的标准，为水电站的正常运行起到良好的辅助作用[2]。

2  水电站工程中前池的结构设计

2.1  前池在水电站工程中起到的具体作用

 水电站自身的情况有所不同时，前池的结构设计也将会有所差别，但是大部分水电站工程中前池的总体结构设计都是相似的。

对于引水式电站来说，前池能够起到“承前启后”的作用，是一种具有过渡性功能的建筑物。在这类水电站之中，形成前池，通常需要在引水渠（或无压隧洞）的末端加深渠底，扩大渠道（或无压隧洞）的断面尺寸。在前池的末端设置前室、进水室、溢流堰、冲砂闸等建筑物，使得前池具有调节流量的一定容积。在引水式电站中，前池所起到的主要作用是将水流从明渠过渡到压力管道，由无压的状态转化成有压的形式，平稳水流，保障水电站的正常用水功能。同时这种前池的结构对于水电站减缓流速、拦阻杂物、调节水量、平稳水头、减少水位的波动具有重要作用[3]。

2.2  前池的结构设计

 位于渠道、河道旁边的水电站，多以发电为主要任务。在对此类水电站前池进行设计时，主要考虑前池对电站发电时的调节功能。在前池结构设计时，宜采用水利条件较好的正向进水方式，侧向进行溢流和排沙。

该类水电站前池的主要结构由首部扩散段、池身、进水室、溢流堰、冲沙闸室、冲砂泄水道等部分组成。水电站工程中的前池必须保证进水口水流的平顺，且流速要保持分布均匀的状态，不能形成回流或者集中的底流，为了达到这个目标，电站在设计时宜采用进水口中心线与引水渠道中心线相重合的措施。前池的结构设计中还需要有重要的举措来防止水流出现涡流的现象发生，保证水流能够均匀扩散，通常在前池进口用渐变段和上下游渠道采用对称扩散的形式，同时想要确定扩散段的长度，就需要保证单侧扩散角不宜超过12 °。前池的池身结构采用平直段的手法，同时选用分离式的结构，这样做的效果是前池的各个结构接缝处会形成一道橡胶止水带，在底部设置盲沟，当各条沟汇集到冲沙闸时，池水随着冲沙陡槽引出，以达到防止池水渗入到基础上，造成基础软化引起滑动的目的[4]。

3  水电站工程中前池的布置设计

 在选择前池的布置区域时，要综合考虑水电站的各种情况，尤其要对水电站的周围地理环境、气候环境进行全面考察，进而选择一个合理的区域进行前池的建设工作。

为了保证前池能够起到对水电站的调节作用和保障其自身的安全性能，一般选择将水电站工程中的前池布置在地形较为平缓、山坡较为稳定的山脊的天然地基之上，尽可能地避开滑坡和顺坡裂隙的发育地段，同时在进行前池的布置工作时，还需要充分注意到前池建成之后水文地质条件的变化影响周围建筑物以及高边坡稳定的不利情形，以求确保前池和水流下游厂房的安全。在进行前池的建设施工之前，需要有详实合理的设计图纸，指导建设施工的顺利进行，在设计建设施工的过程当中，需要充分考虑到前池建成后周围建筑物和水流的重力荷载问题，同时还要注意到水推力等一些作用力对山坡稳定性造成的不利影响。合理选择布置前池的区域，对于充分发挥前池对水电站的综合效用具有重要意义，同时还能对当地的水文环境起到一定的调节作用，更好维护周围的生态环境[5]。

4  结  语

社会经济的快速发展，各行各业对电力资源的需求也在逐步上升，想要满足人们生产生活中对于电力资源的需求，解决现实社会中存在的电力供需矛盾，就需要提高电力企业的供电能力，增强水电站自身的发电能力。水电站的最终目的是为社会、为人民提供良好的电力资源，因而保障水电站发电工作的正常有效运行，就成为众多电力工作者一直在探索和思考的问题[6]。实践表明，水电站的结构设施直接影响到了水电站的发电功能，因此，将水电站工程的建设施工工作做好是当务之急[7]。前池为水电站周围的水文环境、水电站工程的生产运行起到良好的促进作用，将前池结构和布置的设计工作做好，将会对水电站发电工作的顺利开展起到重要的保障作用。

参考文献：

[1] 洪振国.水电站前池结构及布置设计研究[J].中国农村水利水电，2013，

（7）.

[2] 吴建良.高寒高海拔地区小型水电站压力前池设计与优化[J].水电与   新能源，2015，（7）.

[3] 杨健.萨里克特水电站工程金属结构布置与设计[J].水利科技与经济，

2013，（4）.

[4] 陈锐，李建华，代开锋，等.小型水电站沉沙池布置与结构设计的研究[J].

中国农村水利水电，2012，（7）.

[5] 文浩，漆文邦，倪婷，等.三河口水电站地下式前池设计[J].西北水电，

2013，（1）.

[6] 田艳，张根广，秦子鹏.厢式沉沙池进口优化试验及流场三维数值模拟   [J].中国农村水利水电，2013，（8）.

[7] 宗全利，刘焕芳，汤骅，等.溢流槽对沉沙池溢流堰长度的影响分析研究   [J].泥沙研究，2011，（3）.