项目概述+要求：了解进水建筑物的作用和布置要求； 掌握有压进水口的类型、特点、适用条 件及其主要设备的作用、类型和布置要求；掌握无压进水口的主要类型、建筑物组 成、布置要求；重点：水电站有压进水口的类型、特点、适用条件、位置选择原则、高程及轮廓尺寸 的拟定，及进水口设备的布置本章主要内容：1. 为了从天然河道或水库中取水而修建的专门水工建筑物，称为进水建筑物 为发电目的专门修建的进水建筑物，称为水电站进水口进水口的基本要求：要有 足够的进水能力；合理安排其位置和高程，水流平顺并有足够的断面尺寸；水质要 符合要求，要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙设备；水头损失小，位置合理， 轮廓平顺、流速较小，尽可能减小水头损失；可控制流量，进水口须设置闸门；满 足水工建筑物的一般要求2. 水电站进水口分有压进水口和无压进水口有压进水口分隧洞式进水口、 压力墙式进水口、塔式进水口和坝式进水口有压进水口的主要设备有拦污栅、工 作闸门、检修闸门、启闭设备、通气孔和旁通阀3. 无压进水口又称为开敞式进水口，分为有坝取水和无坝取水两种布置时， 可能将进水口位置选在河流凹岸有坝开敞式进水口组成建筑物包括：拦河低坝、 进水闸、冲沙闸和沉沙池等。
一、进水建筑物功用和要求1、进水建筑物功用在水利水电工程中，为了从天然河道或水库中取水而修建的专门水工建筑物， 称为进水建筑物为发电目的专门修建的进水建筑物，称为水电站进水口水电站进水口位于引水系统的首部其功用是按照发电要求将水引入水电站的 引水道2、水电站进水口的基本要求：(1) 要有足够的进水能力，水头损失要小在任何工作水位下，进水口都能引进必须的流量因此在枢纽布置中必须合理 安排进水口的位置和高程；进水口要求水流平顺并有足够的断面尺寸，一般按水电 站的最大引用流量Qmax设计且进水口位置要合理，进口轮廓平顺，流速较小， 尽可能减小水头损失2) 水质要符合要求不允许有害泥沙和各种有害污物进入引水道和水轮机因此进水口要设置拦 污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙等设备3) 可控制流量进水口须设置闸门，以便在事故时紧急关闭，截断水流，避免事故扩大，也为 引水系统的检修创造条件对于无压引水式电站，引用流量的大小也由进口闸门控 制4) 满足水工建筑物的一般要求进水口要有足够的强度、刚度和稳定性，结构简单，施工方便，造型美观，便 于运行、维护和检修由于进水口后连接的引水方式、水流流态和所处位置的不同，进水口的型式也 不相同。
按水流条件分，水电站进水口分为有压进水口和无压进水口两大类二、水电站进水口的类型1、 潜没式进水口进水口位于水库死水位以下一定深度，在一定水压之下工作，以引进深层水为 主，适用于从水位变幅较大的水库中取水典型代表：有压引水式电站、坝后式电站、混合式电站的进水口2、 开敞式进水口进水口水流具有自由表面，处于无压状态，引进表层水，适用于从天然河道或 水位变幅不大的水库中取水典型代表：无压引水式电站进水口任务一：有压进水口的选型与布置+一、有压进水口的类型及适用条件1、隧洞式进水口在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井，井壁一般要进行衬砌，闸门安装在竖井中， 竖井的顶部布置启闭机和操纵室，如图2-1所示渐变段之后接隧洞洞身这种布置的 优点是结构比较简单，不受风浪和冰冻的影响，地震影响也较小，比较安全可靠缺点 是竖井之前的隧洞段不便检修，竖井开挖也较困难适用于工程地质条件较好，岩体比 较完整，山坡坡度适宜，易于开挖平洞和竖井的情况后闭机向t 一 I ftfinf图2-1 隧洞竖井式进水口纵河血图2-3 某电图2-2 压力墙式进水口示意图站压力墙式进水口图2-4塔式进水口示意图图2-5 某电站塔式进水口2、 墙式进水口进口段、闸门段和闸门竖井均布置在山体之外，形成一个紧靠在山岩上的单独 墙式建筑物，如图2-2、2-3所示。
墙式建筑物承受水压及山岩压力，要求有足够的稳 定性和强度适用于地质条件差，山坡较陡，不易开挖竖井的情况3、 塔式进水口如图2-4、2-5所示，进水口的进口段、闸门段及其框架形成一个塔式结构，耸 立在水库之中，塔顶设操纵平台和启闭机室，用工作桥与岸边或坝顶相连塔式进水口 可一边或四周进水，然后将水引入塔底的竖井中塔身是直立的悬臂结构，风浪压力及 地震力的影响较大，需对其进行抗倾、抗滑稳定和结构应力计算，必须有足够的强度和 稳定性，同时要求地基坚固这种进水口适用于当地材料坝枢纽中，当进口处山岩较差， 而岸坡又比较平缓时也可采用这种型式4、 坝式进水口进水口依附在坝体的上游面上，并与坝内压力管道连接进口段和闸门段常合 二为一，布置紧凑适用于混凝土重力坝的坝后式厂房、坝内式厂房和河床式厂房如 图2-6、2-7所示为混凝土重力坝的坝式进水口图2-6坝式进水口图2-7 某电站坝式进水口3-拦污栅 4-廊道1-事故闸门2-检修闸门二、有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸1、有压进水口的位置水电站有压进水口在枢纽中的位置，应尽量使水流平顺、对称，不发生回流和 旋涡，不出现淤积，不聚集污物，泄洪时仍能正常进水。
进水口后接压力隧洞，应与洞 线布置协调一致，选择地形、地质及水流条件均较好的位置2、有压进水口的高程有压进水口顶部高程应低于运行中可能出现的最低水位，并有一定的淹没深度， 以进水口前不出现漏斗式吸气漩涡为原则漏斗旋涡会带入空气，吸入漂浮物，引起噪 音和振动，减小过水能力，影响水电站的正常发电一些己建工程的原型观测分析表明， 不出现吸气旋涡的临界淹没深度可按下面经验公式估 算：(2-1)式中 H 闸门孔口净高(m)；V 闸门断面水流速度(m/s)；c —— 经验系数，c二〜，对称进水时取小值，侧向进水时 取大值；S—— 闸门顶低于最低水位的临界淹没深度(m)图2-8进水口淹没水深在满足进水口前不出现漏斗式吸气漩涡及引水道内不产生负压的前提下，进水 口的高程应尽可能抬高，以改善结构的受力条件，降低闸门、启闭设备及引水道的造价， 也便于进水口的维护和检修有压进水口底部高程应高于设计淤沙高程如果这个要求无法满足，则应在进 水口附近设排沙孔，以保证进水口不被淤沙堵塞进水口的底部高程通常在水库设计淤 沙高程以上〜1.0m，当设有排沙设施时，应根据排沙情况而定3、有压进水口的轮廓尺寸进水口一般由进口段、闸门段和渐变段组成。
进水口的轮廓应使流平顺，流速 变化较小，水流与四周侧壁之间无负压及涡流进口流速不宜太大，一般控制在1.5m/s 左右1) 进口段其作用是连接拦污栅与闸门段隧洞进口段为平底，两侧收缩曲 线为四分之一圆弧或双曲线，上唇收缩曲线一般为四分之一椭圆，如图2-1所示椭圆 曲线方程为：(2-2)式中 a椭圆长半轴，对于顶板曲线约等于闸门处的孔口高度H；椭圆短半轴，对于顶板曲线，可用H/3进口段的长度没有一定标准，在满足工程结构布置与水流顺畅的条件下，尽可 能紧凑2) 闸门段闸门段是进口段和渐变段的连接段，闸门及启闭设备布置在此段 闸门段一般为矩形，事故闸门净过水面积为〜X隧洞面积，检修闸门孔口与此相等或稍 大门宽B等于洞径D，门高略大于洞径D闸门段的体型主要取决于所采用的闸门、门槽型式及结构条件，其长度应满足闸门及启 闭设备布置需要，并考虑引水道检修通道的要求3) 渐变段渐变段是矩形闸门段到圆形隧洞的过渡段通常采用圆角过渡， 如图2-6所示圆角半径r可按直线规律变为隧洞半径R渐变段的长度一般为隧洞直 径的〜倍，侧面收缩角为6〜8°为宜，一般不超过10°4) 坝式进水口为了适应坝体的结构要求，坝式进水口的长度要缩短，进口 段与闸门段常合二为一。
坝式进水口做成矩形喇叭口状，水头较高时，喇叭开口较小，以减小闸门尺寸及孔口对 坝体结构的影响；水头较低时，孔口开口较大，以降低水头损失喇叭口的形状一般由 试验确定，以不出现负压、旋涡且水头损失最小为原则进水口的中心线可以是水平的，坝式进水口的渐变段长度一般取引水道直径的〜倍 也可以是倾斜的，视与压力管道连接的条件而定图2-9 进水口渐变段三、有压进水口的主要设备有压进水口主要设置拦污设备、闸门及其启闭设备、通气孔及充水阀等一) 拦污设备拦污设备的功用是防止漂木、树枝树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物随水流进 入进水口，同时不让这些漂浮物堵塞进水口，影响过水能力，以保证闸门和机组正常运 行主要拦污设备为进口处的拦污栅图2-10 拦污栅实物图1、拦污栅的布置及支承结构(1) 拦污栅的立面布置拦污栅的立面布置可以是倾斜或垂直的洞式和墙式进水口的拦污栅常布置成 倾斜的，倾角为60°〜70左右，如图2-1和2-4所示这种布置的优点是过水断面大， 易于清污塔式进水口的拦污栅可以布置为倾斜或垂直的，取决于进水口的结构形状 坝式进水口的拦污栅一般布置成垂直的，如图2-6所示2) 拦污栅的平面布置拦污栅的平面形状可以是平面的或多边形的，见图2-11。
前者便于清污，后者 可增大过水面洞式和墙式进水口一般采用平面拦污栅，见图2-1和图2-2塔式和坝 式进水口两种均可采用，平面布置，结构简单，便于机械清污3) 支承结构拦污栅通常由钢筋混凝土框架结构支承，拦污栅框架由墩(柱)及横梁组成，墩 (柱)侧面留槽，拦污栅片插在槽内，上、下两端分别支承在两根横梁上，承受水压时相 当于简支梁横梁的间距一般不大于4m，间距过大会加大栅片的横断面，过小会减小净过水断面，增加水头损失拦污栅框架顶部应高出需要清污时的相应水库水位产■ ■■拦村况 I iSEHJSl 淅世段 柚水料图2-11 多边形拦污栅2、 拦污栅栅片拦污栅由若干块栅片组成，每块栅片的宽度一般不超过2.5m，高度不超过4m， 见图2-12栅片像闸门一样插在支承结构的栅槽中，必要时可一片片提起检修其矩形 边框由角钢或槽钢焊成，纵向的栅条常用扁钢制成，上下两端焊在边框上沿栅条的长 度方向，等距设置几道带有槽口的横隔板，栅条背水的一边嵌入该槽口并加焊，不仅固 定了位置，也增加了侧向稳定性栅片顶部设有吊环3、 拦污栅设计(1) 过栅流速过栅流速是指扣除墩(柱)、横梁及栅条等各种阻水断面后按净面积计算出的流 速。
拦污栅总面积小则过栅流速大，水头损失大，漂浮物对拦污栅的撞击力大，清污亦 困难；拦污栅面积大，则会增加造价，甚至布置困难为便于清污，过栅流速以不超过 1.0m/s为宜当河流污物很少或加设了粗栅、拦污浮排后，拦污栅前污物很少，而水电 站引用流量较大时，过栅流速可适当加大图2-12 拦污栅栅片(2) 栅条的厚度及宽度及栅条净距栅条的厚度及宽度由强度计算决定通常厚8~12mm，宽100~200mm栅条的净 距b大，拦污效果差，水头损失小；相反b小，拦污效果好，水头损失大因此其净距 应保证通过拦污栅的污物不会卡在水轮机过流部件中对于混流式水轮机可取b=D1/30， 轴流式水轮机可取b=D1/20，对冲击式水轮机可取b=d/5，其中D1^转轮标称直径，，d为 喷嘴直径但最大净距不宜超过20cm，最小净距不宜小于5cm。