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SL 205-2015 水电站引水渠道及前池设计规范(完整正版、清晰无水印).pdf6.3.5渠道超高是考虑运行中不可预见的因素，为工程安全提 供储备的综合措施。水电站引水渠道中的涌波，虽不是经常出现 的，但却是不可忽略的。这样，作为水电站引水渠道的超高值 F应是引水渠道在通过设计流量时的水位之上的最大涌波高度 值和安全超高之和，即
式中一设计流量下，水电站突然丢弃全部负荷时的最大涌 波高度，m; 一安全超高，m。 GB50071按照上述的原则，给出了渠顶超高的范围，见 表4。
根据40个工程的统计分析，超高值F<0.5m的有13个， 占32.5%；0.5m
幅度为0.001左右，由此作为超高应留的余地为水深的5% ~7%。 （2）流速水头h，即考虑流速水头转为静水头可能的升高值。 （3）考虑到渠道上建筑物及风的影响等引起的水面波动， 般为10~30cm，作为超高取其半波高5~15cm。
表5不同条件下安全超高的值
表6不同条件下8和F，值
考虑渠道遭遇不可预见的事态，要使包括超高在内的渠道断 面的过水能力与设计流量之比达到1.2。 因此，对于衬砌或不衬砌渠道的超高计算公式为：
=0.05h十h+（0.05～0.15）
式中h一一 设计流量时的水深，m； 2g 美国垦务局的超高设计标准见图3。 用日本和美国垦务局两个标准，对底宽6等于水深h的标准 梯形断面衬砌渠道加以比较，见表7。
表7安全超高和超泄能力比较表
由表7可见，两规范的值在数量级上是接近的，可以作为 设计的参考依据；而其中所列的超泄能力对理解的意义是有价 值的，设置侧堰的非自动调节渠道，侧堰本身也具有超泄能力。 比外，日本是多台风的国家，式（3）中考虑台风影响因素的取 值是可以吸取的。 综上所述，本条规定，对于中型水电站，渠顶在设计条件下 的超高，由相应的最大涌波高度值与安全超高两项之和组 成，安全超高值可参照上述资料，或通过工程类比合理选定。对 小型水电站，可按GB50071的规定执行。
6.4.1边坡稳定是傍山开挖的水电站引水渠道工程较为常见的 问题，设计时要予以足够的重视。边坡开挖设计，包括如何根据 地质条件，确定适宜的开挖坡形和坡度等，以保证边坡的稳定 性。工程实践表明，开挖边坡稳定性的确定不只是受岩石本身强 度的影响，往往还受岩石产状、构造等因素所控制。由于每个工 程的地质条件不同，因此开挖的稳定坡度应根据地质条件、边坡 高度和施工条件等，进行工程类比和稳定分析来确定。 开挖边坡采用的分级高度一般为1030m，马道宽一般为 1.5～5.0m，设计时应根据开挖边坡的具体情况，如与傍山公 路、施工道路相结合等，加以确定。
7.1.1这里所要求的如爬梯（踏步）、栏杆、照明等设施是不可 少的，设计时要因地制宜合理布设，以利于运行管理和维修。运 行管理用的观测设备主要指水位、流量、流速、泥沙等观测仪器 设备。渠道引水式电站的特点是渠道长，前池与厂房间的落差 大，常需要在渠道进水口引水渠道沿线和前池设置上述设备，有 的设备如水位观测设备，还宜将观测信号送至厂房控制室中，以 利监测。多泥沙渠道对泥沙情况的观测也是必要的。为了保证水 电站的正常运行和具有良好效益，对污物也应观测其来源、种 类、漂移规律，进而采取有效的防治措施；寒冷地区对冰情也应 开展观测。与4.3.2条的建筑物观测设施相结合，构成前池一弓 水渠道系统的一般性观测，有条件的地方应尽可能采用遥测、遥 控装置。
少的，设计时要因地制宜合理布设，以利于运行管理和维修。运 行管理用的观测设备主要指水位、流量、流速、泥沙等观测仪器 设备。渠道引水式电站的特点是渠道长，前池与厂房间的落差 大，常需要在渠道进水口引水渠道沿线和前池设置上述设备，有 的设备如水位观测设备，还宜将观测信号送至厂房控制室中，以 利监测。多泥沙渠道对泥沙情况的观测也是必要的。为了保证水 电站的正常运行和具有良好效益，对污物也应观测其来源、种 类、漂移规律，进而采取有效的防治措施；寒冷地区对冰情也应 开展观测。与4.3.2条的建筑物观测设施相结合，构成前池一弓 水渠道系统的一般性观测，有条件的地方应尽可能采用遥测、遥 控装置。 7.1.2寒冷地区前池排冰设施布置应结合地形、地质、冰情因 素分别选择正向排冰正向引水、正向排冰侧向引水、弯道排冰等 布置方式，优先选择正向排冰布置方式。同时可以采用破冰、机 械捞冰、抽取地下水融冰、拦污栅及闻门加热等措施减轻前池冰 冻危害。 前池排冰流量的确定应综合考虑渠首防冰能力及渠道引水条 件，结合渠道产冰估算提出渠道极端冰流量、冰期渠道流冰 总量。 有冬季输、排冰要求的水电站压力前池，应保证排冰闻前弓 水渠、连接段中的水流流速全程大于输冰流速。排冰闸宜采用布 置在前室上游的双层式结构形式。排冰闻内宜设置舌瓣闸门。 新疆喀群一级水电站原设计方案进水闸中心线与引水渠中心 线呈58°夹角（见图4），排冰闸布置在前池下游，排冰闸轴线与
素分别选择正向排冰正向引水、正向排冰侧向引水、弯道排冰等 布置方式，优先选择正向排冰布置方式。同时可以采用破冰、机 械捞冰、抽取地下水融冰、拦污栅及闻门加热等措施减轻前池冰 冻危害。 前池排冰流量的确定应综合考虑渠首防冰能力及渠道引水条 件，结合渠道产冰估算提出渠道极端冰流量、冰期渠道流冰 总量。 有冬季输、排冰要求的水电站压力前池，应保证排冰闻前弓 水渠、连接段中的水流流速全程大于输冰流速。排冰闸宜采用布 置在前室上游的双层式结构形式。排冰闻内宜设置舌瓣闻门。 新疆喀群一级水电站原设计方案进水闸中心线与引水渠中心 线呈58°夹角（见图4），排冰闸布置在前池下游，排冰闸轴线与
引水渠轴线重合，渠道、前池及排冰闸之间设有矩形连接渠，虽 然也属于正向排冰形式，但冬季水流进入连接渠时，流速下降 经前池分流发电，流速进一步降低，造成冰凌淤塞，排冰不利
图4喀群一级水电站原设计方案平面示意图
喀群一级水电站原设计方案符合GB/T50662第9.2.4条的 要求，但第9.2.4条只强调了以缓流改善流态的进水条件，而没 有提及控制流速不小于输排冰流速的条件。工程中常有压力前池 排冰受阻的问题，其原因之一就是缓流渠段流速过低，这也是喀 群一级水电站原设计方案前池发生冰塞的主要原因。 群一级水电站经模型试验后的修改方案是排冰闸设于渠道 未端，排冰闸后连接段连接排冰闻、泄水陡坡及前池，冬季水流 分层运行：上层水流排冰，下层水流转58°进入前池如图5所示。 进水室喇叭口段还设有排冰、排污侧槽及三孔开式平板闸门。 平板闸门顶、排冰舌瓣门顶、排冰闸后连接段右边墙顶高程均比 正常蓄水位高7cm，水电站弃负荷时兼做自动溢流堰。 连接段长40m，断面由梯形渐变至矩形，底宽由3m渐变至 12m，设计底坡1：3000，同引水渠底坡。该设计可使连接段冬 季水面宽度接近引水渠水面宽，尽量消除因流道改变引起的阻冰 因素。冬季通过最小发电流量时，连接段末端断面平均流速可达 0.84m/s，即可使部分下潜冰凌浮起，又不会引起冰凌在该处游
5喀群一级水电站修改方案平面示意图
塞而平稳通过排冰闸。 实践中，不同工程前池布置都有其特殊性，水流边界条件也 有所不同。为保证水电站前池排冰设计的有效性，在理论分析以 及参考已建工程经验的基础上，对前池进行水工模型试验是必 要的。
7.2.3本条给出了确定前池的池身长度、宽度和深度的原则。 从4.3.1条所述的前池功能来看，并未提出容积要求，故而只需 正确确定前池的长度、宽度和深度。苏联规范中写道“前池的大 小，取决于它的结构形式和水力形态，并且不应增加其尺寸形成 某种附加的调节容积，在必要的情况下，可以在个别的日调节池 或天然引水道水位变化以内布置调节容积”。GB50071中指出 “前池的容积和水深应满足电站负荷变化时前池水位波动小和沉 沙的要求”，但没有给出更具体的规定。调研中虽普遍将前池容 积如何确定作为问题提出，但未发现哪个工程因前池容积而出问 题的。为了阐明这一问题，我们从分析国内已建工程的资料入 手。令前池长度为LB，宽度为B，正常水位至最低水位间的深 度为s，正常水位与前池底板间的深度为，相应于、LB、B 的容积为前池的总容积W，相应于 s、LB、B的容积作为前池
的“工作容积”Ws，机组引水流量为Qp。我们用调查的资料分 析其z。/z一W/Qp和LB/z一W/Qp的关系，就统计平均值而言 可得出下列几点认识： （1）大量工程的zs/值为0.2～0.5，其相应的W/Qp为 50～300s反映了已建工程的前池可供调节使用的水位变化范围 而与之相对应的调节（工作）容积，相对于机组引水流量而言， 其作用是微不足道的。 （2）多数工程的LB/z为5～15。 （3）有少数几个工程的参数值偏离多数点据的范围，说明其 工作容积W。/Qp值偏大，但也还有个别特大、特小的，现列于 表8中。
表8三个代表性工程前池特性表
a大容积前池的代表工程。 b小容积前池的代表工程。 C中等容积前池的代表工程
对表8中两个典型工程实例进行对比分析。九冲河水电站属 高水头小流量水电站，华安水电站为中低水头大流量水电站。对 于九冲河水电站，由于Qp仅为3.0m"/s，那么在有条件修建大 的前池时，仅w。这一部分，就可供发电4876s（1h20min），如 果加上与之。同高程段引水渠道中的水体积，会有更好的调节能 力，显然是有价值的。相反，华安水电站，其相应于之。高度的 工作容积为2043m²，仅够机组引水流量Qp=160m²/s的13s之 用，即调节功能微不足道。调查表明，为减少弃水，机组不停地 在调整动作，前池溢流堰不时有少量翻水。华安水电站因受地形
条件限制，前池容积虽不大，但其年利用小时达6300h，发电量 达2亿kW·h；实践证明，现有的前池容积并未对水电站运行 构成影响。如果把华安水电站的前池工作容积做得像九冲河水电 站那样大，即达到16091m3，这对华安水电站来说也只能达到 W。/Qp为100s，而前池容积要较现有的5000m3加大两倍以上 是难以实现的，也未必是合理的、必要的。这个对比分析表明 前池主要不是也不应该是起调节作用的，而是起水流连接和过渡 建筑物的作用，其尺寸主要取决于布置需要和改善水流状态。这 并不排斥在有适宜条件的地方，在技术经济论证许可的条件下， 把前池尺寸做大，特别是高水头小流量电站。但作为设计原则 仍应按本条的规定。这里所统计出的s/和LB/z值是可供参 考的。 表8中所列苏帕河水电站前池，之s/之=0.41，LB/之=13.34， 均位于统计平均值的范围之内，W。/Qp=695s约合11min，属常 见情况，不具备什么调节功能。 通常，水电站运行前，先打开渠道进水口闸门引进所需的流 量，对自动调节渠道应待水位升至一定高程后开机；对非自动调 节渠道应是侧堰先溢水后才能开机，以保持引水渠道流态稳定 湖南省内下二级水电站的设计书中写道“前池按4m工作水深计 算，容积为8300m3，基本满足在从渠首进水闻引水至前池的时 段内，水电站3台机全关的情况下，全开1台机组，前池水位不 低于400m”。这是合理的，即不能孤立地谈前池容积问题，而 可题的实质是下游边界条件一一一开机流量一定的情况下，前池 引水渠道系统中的流体瞬变问题。其中，既有来自前池所发生的 逆行负涌波向上游的传播，波到之处，水位下降，又有进水口流 量增加的顺行涨水波向下游的推进，波到之处，水位上涨。此 外，还有系统的调蓄作用，这些都是可以通过水力计算来解决 的。当然，有条件的工程把前池容积适当做大，对提高系统的适 应能力是有益的，但若要具有一定的调节能力只能是将前池与调 节池相结合来解决。因此，前池设计主要应符合4.3.1条的要
求，并满足布置需要！
7.2.4本条把有闸门控制的进水口和国内应用并具有成熟经验 的虹吸式进水口，作为水电站进水口的两种布置形式。对于前者 应按SL285进行设计。 虹吸式进水口由拦污栅、虹吸管体、虹吸的发动与断流装置 等组成。虹吸管体由上肢段、喉道段和渐变段组成，其横断面可 采用矩形或圆形；上肢段的形式可视具体条件，设计布置为单面 进水，也可为两面或四面进水（如青海官亭工程）；也有把拦污、 排冰设施综合考虑来布置（如青海省达日水电站）的。 回转式拦污栅把水电站进水口的拦污栅与清污机两种不同形 式、不同功能的水工机械设备合为一体，并兼有防冰功能，是具 有拦污、清污、拦冰、捞冰一机多用功能的新型水工机械设备。 回转式拦污栅在新疆较早应用于阿克苏西大桥水电站，其后已建 工程大部分在前池设置了回转式拦污栅，产生了较好的经济效 益。几个已建水电站的改造上也采用了回转式拦污栅代替原有固 定式拦污栅。目前新疆在建、待建水电站项目已广泛采用回转式 拦污栅作为前池进水口的防污、防冰设备。 虹吸管体可采用钢筋混凝土、钢筋混凝土加钢板内衬，或钢 板焊制，可视工程条件选择应用，但重要的是保证其气密性，因 为虹吸管体在施工工艺上要求较严。此外，对于多台机组的水电 站，以一管机为宜。但究竟采用一管一机还是一管多机，主要 还是一个经济比较问题，视工程条件并参照已建工程的经验，经 论证确定。 虹吸式进水口的主要优点为： （1）省去了进口快速闻闸门和检修闻门及其相应的操作设备。 （2）在严寒地区，可大大改善因冰冻而引起的运行困难，也 可缓解多泥沙渠道水电站进水口的进沙问题。 （3）操作方便可靠：维修工作大大减少。 （4）断流快速，从而改善了事故停机时（调速器推动）的飞 逸情况，也增加了检修的安全
（5）利用调速器实现调节保证，在水击压力和暂态转速上开 方面，与常规式水电站引水系统相同。 浙江省水电设计院对南江二级等4个水电站的虹吸式进水口 进行了系统的原型观测，证明上述五个方面的作用是肯定的，且 对轴流式机组，还可避免调速器关机时的抬机现象。 虹吸式进水口是利用虹吸原理工作的，由于其后接流速受限 定的压力管道，便构成了虹吸式进水口与虹吸溢洪道的区别所 在。因此，其作用水头的变化主要是在上游，这样受布置和运行 条件限制，上游水位变幅不可能太大，即条文中规定的3.0m左 右；同时，受过流量及喉道断面高度的制约，负压值也不能太大 即条文中的“前池最低水位至虹吸喉道断面顶点间的高差应小于 当地高程的容许吸入高度”。表9所示为国内部分虹吸式进水口水 电站的资料。该表所载工程实例表明，甘肃省白鹤桥水电站的单 机流量最大，为18.15m3/s；青海省曲库乎水电站位于4078m 高程处，水头为65m；四川省新林水电站的水头为127m。从水 位变幅值来看，白鹤桥水电站为3.14m，新林水电站为3.0m， 其余几个均小于2.0m。据此，虹吸式进水口的适用范围大体 是：①渠道引水式水电站或特定条件下的径流式水电站；②引用 流量不能太大，否则喉道断面过高，从而限制了上游水位的 变幅。 虹吸式进水口的拦污栅究竟置于何处，应视工程具体情况经 论证确定。寒冷地区的虹吸进水口上部常设有排冰道，在布置上 宜把拦污栅放在虹吸入口处；当前池深度较大，虹吸进口位置较 低，或进水口方向朝下游倾斜等情况时，则宜分开布置。四川省 新林水电站和甘肃省白鹤桥水电站的进口拦污栅都设于前池入 口处。
式泄水道，其泄流能力应满足水电站全部机组丢弃负荷时的最大 流量要求。侧堰的布置应结合地形、地质条件和前池结构形式综 合确定。当采用有闸门控制泄水道泄流时，水电站应具有备用电
原友相应的日切化控制能力， 对泄水闸过流能力的影响，确保前池安全。 7.2.7调查资料表明，多数水电站在前池内设有排沙底孔，尤 其泥沙来源较多的西北、西南地区。因此，前池设置排沙设施是 不容忽视的。 前池内的排沙底孔多布置在进水口下部；排沙槽或排沙闸也 可布置在前池内或引水渠道上。四川省蒲阳河上的水电站采用类 似于青铜峡、葛洲坝二江水电站那样的从机组两边绕过的排沙 孔，控制闻门设在出口，正面排沙效果良好。当冲沙设施与水电 站进水口分开布置时，则宜采用导沙、束沙措施，如云南有的水 电站侧面引水，排沙闸设在进水口的一侧，在前池底部设排沙 槽，其末端设排沙底孔。 涡管冲沙利用水的螺旋流运动带走进入管内的推移质泥沙被 些工程应用于渠道排沙。排沙涡管一般设在渠道底板下，顶部 开口并与水流流向成45～50°，断面多为圆形。涡管中产生顺时 针螺旋流，在前池中的应用经验很少。新疆喀群一级水电站原设 计采用了位于底板之下、呈曲线型、产生顺时针螺旋流的排沙涡 管，模型试验效果不佳。将排沙涡管改为设在前池底板之上、产 生逆时针螺旋流的方形涡管后，涡管中的螺旋流作用强烈，管中 的螺旋流能贯通整个纵断面，进入管中的泥沙在旋滚水流的作用 下被迅速排出管外。 渠道引水式水电站的冲沙方式应因地制宜地合理选用。调查 资料表明，有的水电站采用夜间用电低谷时充水冲沙；洪水季节 水量充沛，水多沙多，可连续或间歇冲沙；有的工程采用降低运 行水位冲沙。冲沙流量的大小、冲沙方式的选择，应视泥沙来 源、颗粒组成、水源情况、水电站运行等各种条件，参照已建工 程的经验合理选用
旁通渠（管）、连接或泄水建筑物的水力特征和相互关系。当调 节池的水位变幅很大，且为引水渠道的正常运行所不充许时，可 在调节池入口的上游渠道末端，或旁通渠道的末端，设置适当落 差的跌坎（如跌水、带有陡坡或悬臂跌坎的溢流堰），用以阻止 这种水位变化向上游传播。这些建筑物按前池内为最低水位时的 最大流量设计。
7.3.5对于融化日调节池内的冰凌来说，地温是主要的热源
日调节池内损失水体热量的主要途径是水面散热。只要能保持水 面冰盖长期存在，池内文有足够的水体深度，日调节池就不会冻 死。根据精河水电站调节池实测资料，在气温一30℃时，冰盖厚 度为0.6m，冰盖下面是冰花层，其厚度为1.2m，再往下就是 清水，水温越往下越高。调节池防冻的关键是要及时形成稳定冰 盖，而且保证它在运行中不裂成碎块。一般在一20℃以下，池面 就会封冻，此时可在冰面上每隔100～150m距离均匀打孔（直 径30cm左右），让水冒到冰盖上使其冻结，如此反复做4～5 次，就可把冰盖冻到要求的厚度。调节池的形状宜采用狭长椭圆 形状，岸边平直规则，宽度以75～100m为宜。以后随着池水的 涨落，冰盖只会在池身长轴方向出现一条裂缝，不会丧失保温 作用。
8.1.1采用外形优美的新结构需要额外的资金支持，本条对适 用范围做出了一定限制。 8.1.4根据全国经验，使用强度等级为C25以上的混凝土所增 加的投资有限，但混凝土的抗碳化能力有很大提高。在重要部位 如渡槽槽身、倒虹吸管壁、涵洞洞壁、隧洞混凝土衬砌等部位： 止水发生破坏的可能性较大，采用两道不同形式止水的规定是确 保建筑物安全正常运行的必要措施
8.2.1作用在建筑物上的荷载及荷载组合是不同的。考虑与现 行有关水利行业规范的协调，荷载仍按基本荷载和特殊荷载 分类。 8.2.3荷载组合应根据本标准有关规定选用，还可根据具体情 况增加可能出现的最不利荷载组合。 8.2.4岩石地基上的建筑物沿地基表面的水平滑动，采用“单一 安全系数计算公式”计算，式（8.2.4－1）是抗剪断公式，不仅 包含了基底摩阻力，而且还包含了基底的黏聚力，显然按此公式 计算更加合理，但需有基底面的抗剪断强度试验资料。中、小型 工程若无条件进行抗剪试验取得C值时，可选用式（8.2.4－2）。
8.2.1作用在建筑物上的荷载及荷载组合是不同的。考虑与现 行有关水利行业规范的协调，荷载仍按基本荷载和特殊荷载 分类。
9.1.1～9.1.3作为水工建筑物而言，结构的稳定是最为重要 的，而结构的稳定，首先是要其地基能满足承载力、稳定和变形 要求。因此，当岩土地基的物理力学指标较差，不能满足承载 力、稳定或变形要求时，就应该采用人工措施对地基进行加固。 随着国民经济的发展，工程建设中的环境保护问题越来越被 人们所重视。对于水利水电工程而言，除了对工程设计作出合理 的环境评价外，对于采用的设计方案所可能涉及的环境保护问题 也应引起足够的重视。因此，确定地基处理方案时，应避免因地 基处理污染地表水和地下水，或损坏周围已有建筑物，防止振动 噪音对周围环境产生不良影响。 承载能力包括地基变形沉陷量不超过容许值；抗滑稳定包括 沿基岩接触面和软弱结构面的稳定；地基变形稳定是地基的绝对 沉降量和不同部位沉陷差值均在设计容许范围内；渗流控制指渗 透稳定和控制渗流量。 防渗、排水系统的设计，要综合考虑两者的相互关系，明确 区分各部位设施的作用。防渗和排水设施，一般情况下均同时设 置，以达到减少地基渗流量、降低扬压力、保证地基渗透稳定的 且的。
9.2.1对岩石地基中泥化夹层、缓倾角软弱带和断层破碎带， 根据其分布情况和建筑物对地基的要求，采取不同的处理措施 如采取全部清除或部分清除并辅以相应的工程措施。 溶洞、溶沟等对地基整体稳定性有影响的地质构造，在建筑 物选址时尽可能避开；无法避开时，需根据其所处的位置、大
小、埋藏深度并结合水文地质条件等因素，进行必要的处理，较 常用的方法有挖填、压力灌浆等。
小、埋藏深度并结合水文地质条件等因素，进行必要的处理，较 常用的方法有挖填、压力灌浆等。 9.2.2根据有关标准的规定，岩石地基中全风化带宜全部清除， 强风化带是否清除需要根据实际情况而定，弱风化带要对其中的 裂隙需进行相应的处理。实际上，针对不同的建筑物应有不同的 处置方法。
9.3.1水工建筑物常常会遇到疏松的砂性土或软弱的黏性土地 基，需进行一定的处理，方可作为建筑物的地基持力层。土质地 基的处理方法很多，常用的有强力夯实、换土垫层、深层搅拌、 振冲挤密、桩基础、沉并基础等，特别是近年来随着科学技术的 发展，新的处理方法不断提出，例如高压喷射法、硅化法、电渗 法等。在具体选用时进行综合分析，选择一种或多种地基处理方 法联合应用
A.0.1～A.0.3引水渠道恒定流的水力计算，属设计的基础性 工作，本附录提供了一些常用的基本公式和数据，应用时要根据 实际工程布置条件合理选用。恒定流水力设计和计算的基本要求 和思路，已在5.2.1条及相应的条文说明中予以阐明；对于非自 动调节渠道还应与附录B侧堰水力计算相结合
则堰下游渠道流量为零，即相当于侧堰分流比QL/Q1=1.0的情 况。这里根据试验研究资料给出了简化的计算方法，是可以满足 工程要求的，且与涌波控制相关联，应用简便可靠。 B.0.4本条给出了设两道侧堰时的水力设计原则。只有正确的 理解和把握这些原则，才能做出符合实际的设计。例如，设某弓 水渠道长2000m，机组引水流量Qp=60m²/s，渠道进水口的进
流量84m3/s，为此在渠道进水口后0十180～0十200段设一道长 20m的侧堰，用以宣泄大于Qp的24m3/s流量。前池内另设一 道堰长80m的侧堰。水力计算表明，第一道侧堰前渠道流量为 84m²/s，相应的水深为3.2m，至第一道侧堰要宣泄24m²/s， 其侧堰末端水深约为3.5m；第一道侧堰后的渠道流量为Q=Qp =60m²/s，其相应的均匀流动水深为2.66m。由于第一道侧堰
要宣泄24m3/s就必需有一定的堰上水头，其堰后渠道内只能是 以堰末水深3.5m起算的一条水面线，这段的水深必然要大于 2.66m。据计算至前池处的水深为3.65m。这时要保证机组引水 流量Qp=60m3/s，第二道侧堰不能溢水，其堰顶高程应按实际 出现的水位（即保证第一道侧堰泄24m3/s的前提下）来确定。 而不能按Q=60m3/s均匀流动的水深2.66m来确定。相反，如 果仅仅是60m3/s入渠，不需要设第一道侧堰，问题就简单了。 因此，两道侧堰情况下，Q。，QL1，QL2，Qp的动态平衡还涉及 到堰顶高程、渠顶高程的合理确定问题，都应通过水力设计和计 算来确定。 对侧堰水力学的研究，在国外始于20世纪30年代，至今每 年仍有不少研究成果发表。由于问题的复杂性，任何水力计算方 法只能是近似的，且各家研究的边界条件及分析方法不同，至今 尚难以统一。本标准在编制过程中对这一问题做了专题研究，推 荐了计算方法，并给出了可满足工程设计需要的对控制工况下的 计算方法，但并不排除采用其他可满足工程要求的方法。同时强 调对重要工程或布置条件复杂的工程宜进行水工模型试验
C.0.1这里所列的一维圣维南方程适用于非恒定缓变流。随着 计算水力学的发展，对于非恒定急变流的涌波，采用适当的数值 计算方法，满足相容性、收敛性、稳定性及耗散性也是可以求解 的。按照目前的研究水平，求解自动调节渠道中的涌波变化过程 是可以的。但对于有侧堰的非自动调节渠道，由于侧堰在恒定流 条件下本身就是个复杂的三维流动，再加上非恒定状态的涌波通 过侧堰，用维方法去计算，只能取得近似的成果。 C.0.2～C.0.4用行进波方法进行涌波计算，理论上是C.0.1 计算方法的一种简化，其基本物理图案是符合实际的，因此，对 于自动调节渠道也是可以应用的。对于有侧堰的非自动调节渠道 也同样存在上述的问题。 水电站突然丢弃负荷或增加负荷时，在引水渠道系统中所产 生的正涌波或负涌波，其对水面的影响，可简化为下列过程。 在丢弃负荷前，水电站引用流量为Q设，渠道内为均匀流： 水深为h。，流速为Vo，前池末水位在0点，如图10所示。丢弃 负荷后，水电站的引用流量突然减为零，由于水的惯性作用，渠 道水流仍以流速向压力前池末端流动，使得压力前池末端水 位升高，出现涌波。此涌波以速度C向上游传播，波峰所到之 处，渠道水位升高，流速减少。在波峰向上游传播的同时，压力 前池末端水位不断升高，保持波面线近于水平。波峰到达进水口 后，由于开阔的水面，使涌波发生反射，反射波以波速C，向下 游传播，反射波所到之处消除了水面的继续上升，保持水面与进 口水位相平，压力前池末端水位继续升高至反射波到达压力前池 未端为止，如图10的9点，然后水位开始下降。点9为压力前 池的最高水位。 突然增加负荷时的涌波情况如图11所示。增加负荷前，渠
图10丢弃负荷后渠道内的非恒定流情
中水面线为0线，当水电站负荷突增后，渠道中的水流由于惯性 作用，仍以原来流速向压力前池流动，压力前池末端出现落坡。 此落坡向上游传播，至渠首后发生反射，折回压力前池。压力前 池末的最低水位，出现在反射波到达之时，即点7。
图11增加负荷后渠道内的非恒定流情
C.0.5本标准在编制过程中对涌波计算做了专题的研究，在理 论分析、试验研究和原型观测的基础上，对非自动调节渠道给出 C.0.5中的简化处理方法，是可以满足工程要求的。但对重要工 程或布置条件复杂的工程宜进行水工模型试验
Fr。=Uo/／gh。。利用国内的3个虹吸式进水口的原型资料，点 绘S/h。一Fr。关系，见图12。SL285中所推荐的戈登公式［式 （B.2.1）7可化为S/h。=1.57Fr。也一并绘于图上（见图12）。 图12表明，国内的3个原型观测点位于S/h。=Fr。线之下，戈 登公式更偏安全。因此，本标准建议用式（D.0.4）估算，即包 括虹吸式进水口在内的渠道引水式电站进水口的最小淹没深度： 都用该式估算，而对虹吸式进水口，其式（D.0.4）右边的系数 可取等于或大于1.0，这样便与SL285所推荐的公式相衔接
DBJ／T61-30-2016 砌体结构工程施工工艺标准图12S/ho一Fro关系
功，并且得出结论：在自动形成虹吸启动中，对轴流式机组，由 于水头低，空载流量较大，形成虹吸较快；而混流式机组，因空 载流量较小，故而较慢。若在机组启动并网后立即带满负荷运 行，可在4～5min内迅速形成虹吸满管流，操作简便可靠。当 真空破坏阀及操作管路系统的密封性较好，一般在停机14～16h 后，虹吸顶部仍能保持一定水位，再次启动机组只要直接开导叶 就可并网运行。
d）虹吸管顶部残留空腔
图13虹吸式进水口自发动过程图
（2）水力真空控制装置，如图14所示。该装置由管路、射 流泵和控制阀组合而成，具有形成和破坏真空两种功能。 真空形成原理及操作程序为：打开充水阀14，转换阀7，使 压力水管内的气体由功能管6通过进气管3排出，待平压后关闭 14和7；打开控制阀13，射流泵11就在压力管内水压力作用下 开始工作，虹吸体内空气将由功能管6和吸入管9输至射流泵通 过排出管12排出，前池的水流也将进入虹吸体并逐渐上升高出 前池水位；为使以后的真空破坏迅速可靠，当水位上升至功能管 6以下即最高水位8处时，水位继电器传出信息，使射流泵停止 工作；随即压力水管内水流将通过吸入管9返回，使进气管3内 水位上升与最高水位8齐平。至此抽真空的作业完成。 直空破坏原理与操作程序为：水电站正常运行时，转换阀7
图14水力真空控制装置示意图
处于开启状态，进气管3内水位处于堵口水位5的位置（略低于 前池水位），当需紧急切断水流时，只要迅速开启控制阀13，射 流泵随即工作，抽吸吸入管9内的水流，使进气管3内水位大幅 度下降，待补气口4露出，进气管内空气随即进人功能管6至虹 吸体1内，使之断流。 （3）水箱抽气装置工作原理，如图15所示。操作程序为： 依次打开阀门5、1、2、4，分别向压力水管和水箱充水，直至平 压；分别关闭5、1、2三个阀门，打开阀门3，随着水箱内水位的 下降便进行抽气，完成后关闭阀门3，便可开机运行。断流只需打 开阀门5即可。阀门3的出口宜淹没于水下；当出口为非淹没时， 须使水箱内虚线水位至管出口间的高度大于箱内外压差。 水箱容积，根据波义耳一马略特定律，并考虑安全系数K： 按式（4) 计算：
式中pa 一当地大气压力，kN/m²； Vo 虹吸发动前在平压水面以上的空腔体积城市轨道交通工程土建施工质量标准化管理技术指南 .pdf，m";
图15水箱式抽气系统图