5.5 引水建筑物

5.5.1 引水建筑物的型式应根据电站的开发方式、使用要求、地形地质条件和挡水建筑物的类型，结合枢纽总体布置和施工条件，经技术经济比较确定。

5.5.2 进水口设计应符合下列要求：

1 在各级运行水位下，应水流顺畅、流态平稳、进流均匀，满足引用流量的要求；

2 应避免产生贯通式漏斗漩涡；

3 泥沙淤积影响取水或影响机组安全运行时，应设置防沙和冲沙设施；

4 在多污物河流上应设置防污、排污设施，严寒地区应设置防冰、排冰设施。

5.5.3 岸边开敞式进水口位置宜选在稳定河段上，对多泥沙河流，进水口宜选在弯曲河段凹岸弯道顶点的下游附近；在漂浮物和冰凌严重的河段，宜选在直河段。进水口底板高程应高于冲沙闸底板和冲沙廊道进口高程，其高差不宜小于1.0m。

5.5.4 潜没式进水口底板高程应高出孔口前缘水库冲淤平衡高程，其顶缘在上游最低运行水位以下的淹没深度，应满足进水口不产生贯通式漏斗漩涡和不产生负压的要求，并不小于1.0m。

5.5.5 开敞式进水口前拦沙坎的设置应满足进水要求，其高度应根据进水口淹没水深、河道来沙情况及冲沙建筑物布置综合确定，不宜低于1.5m；或为冲沙槽内水深的50％左右。拦沙坎前缘与冲沙闸前缘的夹角宜采用105°～110°。

5.5.6 采用底格栅取水时，栅条应沿流向布置。栅格间隙宜采用1cm～1.5cm。栅条宜采用梯形断面，宽度宜采用1.2cm～2.0cm。

5.5.7 进水口应进行水头损失、引水流量、有压进水口的通气孔面积和竖井式进水口上游管道的水锤压力等水力计算。

5.5.8 进水口建筑物应满足稳定、强度、刚度和耐久性的要求，并根据不同型式分别进行下列计算：

1 进水口整体抗滑、抗浮稳定；

2 坝式进水孔口应力；

3 塔式、岸塔式进水口塔座和塔身结构强度、刚度及开敞式进水口闸室结构强度；

4 岸坡式进水口和竖井式进水口洞身结构强度。

5.5.9 引水隧洞的线路选择应符合下列要求：

1 隧洞线路宜顺直，其转弯半径不宜小于洞径(或洞宽)的5倍，转角宜小于60°，弯曲段首尾宜设直线段，其长度宜大于5倍洞径(或洞宽)；

2 进、出口宜布置在地质构造简单、山坡稳定、风化或覆盖层较浅的地段，并避免高边坡开挖；

3 洞线与岩层、构造断裂面及主要软弱带走向宜有较大的交角，对块状、厚层状的坚硬完整岩体，交角不宜小于30°；对薄层岩体，交角不宜小于45°；并宜避开严重构造破碎带、软弱结构面及地下水丰富地段，无法避免时，应提出工程措施；

4 相邻两隧洞间的岩体厚度不宜小于2倍洞径(或洞宽)，岩体较好时可适当减小，但不应小于1倍洞径(或洞宽)；

5 应有利于施工支洞的布置。

5.5.10 引水隧洞垂直和侧向最小岩体厚度应根据地质条件、隧洞断面形状及尺寸、施工或成洞条件、内水压力、衬砌型式、围岩渗透特性等因素，综合分析确定，并应符合下列要求：

1 隧洞进出口和无压隧洞洞身，在采取了合理的施工方法和工程措施可保证施工期及运行期安全时，对垂直及侧向最小岩体厚度不作具体规定；

2 有压隧洞洞身垂直和侧向岩体厚度，当围岩较完整、无不利结构面、采用混凝土或钢筋混凝土衬砌时，可按不小于40％内水压力水头控制；无衬砌或采用锚喷混凝土衬砌时，可按不小于1.0倍内水压力水头控制。

5.5.11 引水隧洞的纵坡应根据运用要求、上下游衔接、沿线建筑物底部高程、施工条件、检修条件等因素综合分析确定，沿程不宜设平坡和反坡。

5.5.12 有压引水隧洞全线洞顶以上的压力水头，在最不利运行工况下，不应小于2.0m。

5.5.13 引水隧洞的横断面设计应符合下列规定：

1 压力隧洞宜采用圆形断面，其断面尺寸应根据隧洞工程投资和电能损失等综合分析比较确定，隧洞最小内径不宜小于1.8m。对工程地质条件较好的小断面隧洞，也可采取其他断面型式。

2 无压隧洞宜采用圆拱直墙式断面或马蹄形断面。圆拱直墙式断面的圆拱中心角可选用90°～180°，高宽比可选用1～1.5。洞宽不宜小于1.5m，且洞高不宜小于1.8m。在恒定流条件下，洞内水面线以上空间面积不宜小于隧洞断面面积的15％，且高度不宜小于0.4m；在非恒定流条件下，上述数值可减小。

5.5.14 引水隧洞应进行过流能力、上下游水流衔接、水头损失、水锤压力、压坡线以及水面线等水力计算。

5.5.15 引水隧洞根据围岩的强度、完整性、渗透性，可采用喷锚衬砌、混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌或钢板衬砌。

5.5.16 引水隧洞的混凝土和钢筋混凝土衬砌，强度等级不应低于C20。单层钢筋混凝土衬砌厚度不宜小于25cm；双层钢筋混凝土衬砌厚度不宜小于30cm。限裂设计允许最大裂缝宽度不应超过0.30mm；当水质有侵蚀性时，不宜超过0.25mm。

5.5.17 采用喷锚衬砌的引水隧洞，其洞内允许流速不宜大于8m/s。喷混凝土厚度，无钢筋网时宜为8cm～12cm，有钢筋网时宜为10cm～25cm；喷混凝土强度等级不应低于C25。

5.5.18 引水隧洞的混凝土和钢筋混凝土衬砌顶部应进行回填灌浆。

灌浆的范围、孔距、排距、压力及浆液浓度等应根据衬砌结构的型式、隧洞工作条件及施工方法等分析确定，灌浆孔应深入围岩5cm以上。地质条件差的地段，宜采用固结灌浆处理，固结灌浆的参数可通过工程类比或现场试验确定。

5.5.19 土石坝不宜设置坝内埋管引水；有条件的除险加固土石坝应封堵坝内埋管，在岸坡山体内布置引水隧洞。当土石坝确需设置坝内埋管引水时，应符合下列要求：

1 管基应置于均匀、坚硬的岩石地基或均匀、密实的土基上；

2 引水管的强度和刚度应满足要求；

3 引水管轴线应垂直于大坝轴线；

4 引水管应设置伸缩缝和沉陷缝，其分缝长度宜为15m～20m；钢筋混凝土管的分缝内设两道止水，并在接缝处外侧设置反滤层；

5 引水管周围坝体填筑质量应满足坝体和坝基渗流稳定要求；引水管穿过防渗体处应设置截流环，并加大防渗体断面尺寸；防渗体下游面与埋管接触处应做好反滤层，将埋管包裹起来；

6 闸门应设在大坝上游侧。

5.5.20 调压室的设置应在机组调节保证计算和运行条件分析的基础上，根据电站在电力系统中的作用、地形、地质、压力管道布置等因素，经技术经济比较确定。

初步判别设置调压室条件时，可根据压力管道中水流惯性时间常数判断，当其大于允许值时应设调压室，允许值宜取2s～4s。当电站孤立运行或机组容量在电力系统中所占的比重超过50％时，允许值宜取小值；当电站机组容量在电力系统中所占比重小于20％时，允许值宜取大值。

5.5.21 调压室的位置宜靠近厂房，并结合地形、地质、压力管道布置等因素，经技术经济比较确定。

5.5.22 调压室的型式应根据电站的工作特性，结合地形、地质条件及各类调压室的特点，经技术经济比较确定。

5.5.23 调压室断面面积和高度应分别满足波动稳定和涌波要求。

5.5.24 调压室最高涌波计算时，引水道的糙率宜取其小值。当水库水位为正常蓄水位时，应以共用同一调压室全部机组满载丢弃全负荷作为设计工况；当水库水位为校核洪水位时，相应工况应作校核。

5.5.25 调压室最低涌波计算时，引水道的糙率宜取其大值。水库水位取为死水位，计算共用同一调压室的全部n台机组由(n-1)台增至n台或全部机组由2/3负荷突增至满载的最低涌波；并复核全部机组瞬时丢弃全负荷时的第二振幅。

5.5.26 调压室涌波水位计算，应对可能出现的涌波叠加不利工况进行复核。当叠加的涌波水位超过最高涌波水位或低于最低涌波水位时，可调整运行方式或修改调压室断面尺寸。

5.5.27 调压室最高涌波水位以上的安全超高不宜小于1.0m。调压室最低涌波水位与压力引水道顶部之间的安全高度不应小于2.0m。调压室底板应留有不小于1.0m的安全水深。

5.5.28 调压室的衬砌应根据围岩类别，采用锚杆钢筋网喷混凝土或钢筋混凝土衬砌，其围岩宜进行固结灌浆；在寒冷地区尚应有防冻设施。

5.5.29 调压室上部及外侧边坡应进行稳定分析及加固处理，其附近宜设排水设施，顶部应设置安全保护设施；在寒冷地区尚应有保温设施。

5.5.30 调压室的运行要求应根据电站的上游水位、下游水位、运行特性、压力管道和调压室的结构型式等确定。

5.5.31 引水渠道线路的选择和布置应符合下列要求：

1 宜避开地质构造复杂、渗透性大及有崩滑、塌(湿)陷、泥石流等地质地段，避免深挖和高填方，少占地，少拆迁；

2 渠线宜顺直。如需转弯，衬砌渠道的弯曲半径不宜小于渠道水面宽度的2.5倍，不衬砌渠道的弯曲半径不宜小于水面宽度的5倍；严寒地区渠道线路宜沿阳坡布置，弯曲半径不宜小于水面宽度的5倍；

3 应择优选定渠道建筑物的位置和型式。

5.5.32 引水渠道的型式应结合地形、地质、运行及枢纽总布置等条件，经技术经济比较分别选用自动调节渠道、非自动调节渠道或两者相结合的调节渠道。

5.5.33 引水渠道水力设计应进行下列计算：

1 电站在正常运用条件下，按明渠均匀流确定渠道的基本尺寸和前池特征水位，推求各部位的水深、流速和水面高程；

2 电站突然增荷时，按非恒定流方法计算渠道末端最低水位；机组全部丢弃负荷时，自动调节渠道按非恒定流方法推算水面线；

3 泄水建筑物的水力计算。

5.5.34 引水渠道的纵坡和横断面应根据地形、地质、水力条件，经技术经济分析确定。地面坡降陡且起伏大、地下水位低的山丘及严寒地区的渠道宜采用窄深式断面，地势平坦、地下水位高、地基土冻胀性强及有综合利用要求的渠道宜采用宽浅式断面，山区傍山渠道宜采用封闭的矩形箱式断面。

5.5.35 非自动调节渠道的泄水建筑物型式宜采用泄水闸、侧堰、或虹吸式泄水道。在有控制水位、调节流量及配水要求的引水渠道上应设置节制闸。引水渠道两侧应设排水设施。严寒地区应采取防冻措施和设置排冰设施。多沙河流上的引水渠道应设置沉沙、排沙设施。

5.5.36 引水渠道的流速，非衬砌渠道应限制在不冲、不淤流速范围内；衬砌渠道及输冰运行的渠道宜采用1.0m/s～2.0m/s。

5.5.37 引水渠道的防渗可选用混凝土衬砌、浆砌块(卵)石衬砌或复合土工膜等。

5.5.38 前池布置应符合下列要求：

1 前池的位置宜避开滑坡、顺坡裂隙发育和高边坡地段，并结合压力管道的线路和厂房位置，选择在坚实稳定、透水性小的地基上，并应分析前池建成后水文地质条件变化对边坡稳定的影响；

2 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。当前池用作调节池时应满足调节要求；

3 引水渠道与前池连接段宜对称布置，扩展角不宜大于12°，底部纵坡宜小于或等于1:5；

4 压力管道进水口顶缘最小淹没深度应符合本规范第5.5.4条的规定。前池末端底板高程应低于进水室底板高程0.5m以上；

5 前池应设置排沙、放空设施，其型式宜采用冲沙廊道(洞)。寒冷地区还应设拦冰、导冰、排冰设施；

6 前池内电站进水口可采用闸门控制或虹吸式取水；

7 非自动调节渠道电站前池的泄水建筑物宜采用侧堰式泄水道，其泄流能力应满足电站全部机组丢弃负荷时的最大流量要求，并应保证消能安全。

5.5.39 调节池的设置应根据电站的需要，结合地形、地质条件等经技术经济比较确定。其布置应符合下列要求：

1 调节池的位置应根据所需的调节容积和消落深度，结合地形、地质条件选择，宜利用天然洼地；

2 调节池的布置方式应根据地形、地质条件选择，可采用与引水渠相结合或相连通、与前池相结合或相连通、通过连接管(渠)直接向压力管道或前池供水等方式。调节池与各连接建筑物的水流衔接应经水力计算确定。

5.5.40 前池应进行电站正常运行突然丢弃负荷时的最高涌波和突然增加负荷时的最低涌波计算。前池的最高水位，对自动调节渠道为最高涌波水位；对非自动调节渠道为溢流堰上最高水位。前池墙顶超高可按渠顶超高加0.1m～0.3m。

5.5.41 前池、调节池建筑物应满足稳定、强度、变形、抗裂、抗渗及抗冻等方面的要求。其压力墙应按挡水建筑物的要求进行稳定和强度计算。

5.5.42 压力管道应根据电站水头、应用条件等，经技术经济比较分别选用钢筋混凝土管、钢管、夹砂玻璃钢管、钢套筒混凝土管及钢套筒预应力混凝土管等。

5.5.43 压力管道的线路应根据工程总布置，结合地形、地质、施工、运行条件，经技术经济比较选择。线路宜短而直。

5.5.44 压力管道的供水方式应根据电站水头、开发方式、引用流量及管道类型，结合地形、地质条件和工程布置等，经技术经济比较分别选用单元供水、联合供水或分组供水方式。每根压力管道连接的机组台数不宜超过3台。

5.5.45 压力管道内径应根据电站的水头、管道类型、工程量、投资及电能损失等，经技术经济比较确定。管内经济流速，混凝土管可采用2.5m/s～3.5m/s，钢管可采用3.0m/s～6.0m/s。

5.5.46 露天式压力管道(明管)的布置应符合下列要求：

1 管线应避开滑坡和崩塌地段，个别管段不能避开山洪、坠石影响时，可布置为洞内明管、地下埋管或外包混凝土管；

2 在管道转弯处、分岔处、隧洞与钢管接头处、混凝土管与钢管接头处，应设置镇墩，并应在镇墩下游侧设伸缩节。当直管段长度大于150m时，应在其间加设镇墩。两镇墩间管道可用支墩或管座支承，支墩间距宜采用6m～12m。镇墩、管座的地基应坚实稳定；

3 管道底部应高出地表0.6m以上，管道顶部应在最低压力线以下2m；

4 明管应设纵向排水沟，并应与横向排水沟相连；沿管线应设维修人行道。

5.5.47 压力管道的壁厚应满足强度和外压稳定性要求，并经应力分析确定。压力管道承受的最大内水压力应通过水锤分析计算确定。

5.5.48 压力管道的分岔管可采用卜形、对称Y形或三岔形等布置方式。其分岔角可根据岔管型式和材料确定，钢筋混凝土岔管宜采用30°～60°，钢岔管宜采用45°～90°。

5.5.49 压力管道伸缩节型式可采用承插式、套筒式和波纹管式。承插式或套管式伸缩节的止水填料应具有高弹性、耐久性和低摩擦系数。当水头低于300m时，可采用橡胶石棉盘根；当水头高于300m时，宜采用聚四氟乙烯石棉盘根。

5.5.50 镇墩应进行抗滑稳定及地基应力计算，对非岩基上的镇墩还应进行沉降计算；对可能产生不均匀沉陷的镇、支墩地基应采取相应的工程处理措施。

压力管道支座型式可按管径等因素选择鞍形滑动支座、平面滑动支座、滚动支座、摆动支座等型式。

5.5.51 压力钢管应设置进人孔，其孔径不应小于450mm，间距不宜大于150m。压力钢管最低点宜设置排水装置。高水头压力钢管排水口宜设置消能设施。

5.5.52 压力钢管的内表面应喷涂耐磨、防锈、防腐涂料，外表面应根据敷设方式进行相应的防腐蚀处理。严寒地区尚应有防冻设施。

5.5.53 焊接成型的钢管应进行焊缝探伤检查和水压试验。试验压力值不应小于1.25倍正常工作情况最高内水压力，也不得小于特殊工况的最高内水压力。

5.5.54 地下埋藏式压力管道布置应符合下列要求：

1 地下埋管线路应选择在地形、地质条件好的地段；

2 地下埋管宜采用单管供水方式，若采用多管供水方式，相邻两管间距不宜小于2倍管径；

3 洞井型式、压力管道坡度应根据布置要求、地质条件、施工条件综合分析确定；

4 地下水位高的地段宜设置排水设施，并应布置观测井或测压计。

5.5.55 地下埋管衬砌混凝土的强度等级不应低于C20。其平洞、斜井应进行顶拱回填灌浆，灌浆压力不宜小于0.2MPa。钢管和岩石联合受力的地下埋管应进行钢管与混凝土、混凝土与岩石之间的接缝灌浆，灌浆压力宜采用0.2MPa。地下埋管的围岩宜进行固结灌浆，灌浆压力不宜小于0.5MPa。

5.5.56 地下埋管中，钢管与引水隧洞或调压室的混凝土衬砌连接处的钢管首端应设止水环。钢管管壁与围岩之间的净空尺寸应满足施工要求。

条文说明

5.5.1 小水电站引水建筑物一般包括进水口、动力渠道、有(无)压引水隧洞、调压室或前池、压力管道。

5.5.2 进水口的型式按照水流条件可分为开敞式、浅孔式、深孔式，按进水口位置和引水管位置可分为坝式、岸式(岸塔式、竖井式、岸坡式)、塔式进水口。

5.5.3 在多泥沙河流上，为了解决泄洪排沙与取水的矛盾，在采取有效的防沙、排沙措施后，进水口也可布置在河流淤积岸(凸岸)。

5.5.4 有压进水口的最小淹没深度计算，建议参照现行行业标准《水利水电工程进水口设计规范》SL 285。对引用流量小、隧洞流速小的电站，经过论证，进水口顶缘的最小淹没深度可适当降低。

5.5.5 根据进水口的进水要求、进水口淹没水深、河道来沙情况及冲沙建筑物等综合因素确定开敞式进水口前拦沙坎布置和结构。

5.5.10 现行行业标准《水工隧洞设计规范》SL 279修订过程中统计了20个工程，进、出口洞顶围岩厚度与洞径比值为0.1～0.9，由于采取了合理的工程措施，这些工程成功建设而且运行正常，因此，对隧洞进、出口岩体厚度可不作规定。

对有压隧洞，要求同时满足不上抬、不发生水力劈裂和渗透失稳破坏，围岩的最小厚度可按混凝土衬砌和无衬砌(含锚喷衬砌)两种情况进行分类。

5.5.12 本条为强制性条文，必须严格执行。为了使有压引水隧洞全线不出现负压，保证有压引水隧洞安全运行，要求在最不利运行工况下洞顶压力不应小于2.0m。

5.5.13 很多长引水隧洞工程，为了减少水头损失，隧洞设计流速小于3m/s，因此，取消原条文中的隧洞设计流速可选3m/s～5m/s的建议。

5.5.17 喷混凝土厚度分是否挂钢筋网两种情况，最小厚度分别为8cm和10cm，与现行行业标准《水工隧洞设计规范》SL 279一致。

5.5.18 回填灌浆和固结灌浆的参数在未进行试验之前，可参照现行行业标准《水工隧洞设计规范》SL 279的规定和工程的实践经验初步确定。回填灌浆的范围一般在顶拱中心角90°～120°以内，孔距和排距一般采用2.0m～6.0m，灌浆压力一般采用0.1MPa～0.3MPa。固结灌浆排距一般采用2.0m～4.0m，每排不宜少于6孔，对称布置，深入围岩的孔深宜为50％洞径，灌浆压力宜为1.5倍～2.0倍内水压力。

5.5.19 强调土石坝不宜设置坝内埋管引水。有条件的除险加固土石坝，宜有效封堵坝内埋管，在岸坡山体内布置引水隧洞。当确需设置坝内埋管引水时，强调坝下埋管伸缩缝处设置反滤层的重要性，防止漏水导致渗透破坏。

5.5.20 本规范所指调压室均为上游调压室。压力水道中水流惯性时间常数的计算可参见现行行业标准《水电站调压室设计规范》NB/T 35021。

5.5.22 调压室选型的基本原则如下：

(1)能有效地反射由压力管道传来的水击波；

(2)在无限小负荷变化时，能保持稳定；

(3)大负荷变化时，水面振幅小，波动衰减快；

(4)正常运行时，经过调压室与压力水道连接处的水头损失较小；

(5)结构简单、经济合理、施工方便。

5.5.23 调压室的稳定断面面积计算可参见现行行业标准《水电站调压室设计规范》NB/T 35021。

5.5.32 当引水渠道较长或设计流量大时，一般采用非自动调节渠道；当引水渠道进水口水位变幅不大、渠线较短、地形条件较好时，一般采用自动调渠道。

5.5.33 引水渠道水力计算可参照现行行业标准《水电站引水渠道及前池设计规范》DL/T 5079。

5.5.37 引水渠道衬砌和护面的作用除减小渗漏和降低渠道糙率外，尚可提高渠道的抗冲能力和边坡稳定性，避免渠道两侧土地盐碱化和沼泽化，防止渠坡长草和穴居动物破坏。

5.5.38 根据浙江省的经验，前池有效容积不宜小于2.5min～3min的单机引用流量的水量。

5.5.40 前池涌波计算可参照现行行业标准《水电站引水渠道及前池设计规范》DL/T 5079。

5.5.42 压力管道材料优先选用钢管，PD值(P为钢管内水压力，D为钢管直径)很小情况下可选用钢筋混凝土管，在PD值较大情况下可选用钢套筒混凝土管或钢套筒预应力混凝土管。

5.5.47 压力管道结构安全性很重要，荷载方面要求最大内水压力通过水锤分析计算确定，并通过结构应力分析计算和抗外压稳定性计算来确定压力管道的壁厚。

5.5.49 压力水管伸缩节的滑动区应光滑、无锈，压环与管壁之间的间隙小，水封材料耐磨性和弹性好，摩擦系数小，以及钢管的椭圆度和同心度符合要求。广西桂林天湖水电站(水头1074m)的钢管伸缩节，将滑动区管壁喷锌并抛光至表面粗糙度Ra＝6.3左右，水封压环与管壁间的间隙为1.0mm。止水填料在水头617m～1074m段试验了橡胶石棉盘根和聚四氟乙烯石棉盘根，结果前者漏水，后者完全成功。因此，推荐在水头大于300m时，采用聚四氟乙烯石棉盘根。

在小型水电站中波纹管的应用正在逐步增加，因此本条增加了波纹管伸缩节内容。

5.5.50 钢管支承型式一般可按以下原则选取：钢管直径D＜1.5m，选鞍形支承结构；1.5m≤D＜2.5m，选平面滑动式或滚动式支承结构；D≥2.5m，选滚动式或摆动式支承结构。

小水电站压力钢管的支承结构型式应结构简单、受力明确、施工方便、造价低。根据广西桂林天湖水电站的经验，可采用分离式支承滚轮结构。该型式结构简单、受力明确、计算简便、节省材料和制造、运输、安装、管理、维修方便，运行安全，其结构见图1。

5.5.53 本文为强制性条文，必须严格执行。小水电站压力钢管的水压试验，因受条件限制，实施上确有困难时，经上级主管部门批准，可不进行水压试验，但应采用性能优良、低温韧性高的钢材，严格按焊接工艺要求施焊，需焊后热处理的焊缝必须热处理，并对纵、环缝按100％无损探伤，或对整个钢管进行100％无损探伤。水压试验可根据管道长度、内水压力等选择分节、分段或整体三种方式，对明管宜做整体试验。

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