小水電樞紐建筑設(shè)計(jì)研究
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在設(shè)計(jì)水電站工程時(shí)，一定要對(duì)工程周邊的水環(huán)境非常了解。當(dāng)水電樞紐建筑在攔河壩的軸線上時(shí)，我們可以選擇其中適合的一方設(shè)計(jì)廠方，需要對(duì)左右廠方對(duì)比之后再選擇合適的地址。其次攔河壩的位置和攔河壩對(duì)水位的影響要進(jìn)行分析，攔河壩對(duì)水流所產(chǎn)生的影響要認(rèn)真分析。船閘的選擇和布置，也需要根據(jù)溢流攔河壩進(jìn)行分析之后再做決定，溢流壩需要考慮其泄流能力。這樣就涉及到如何選擇水輪機(jī)的問(wèn)題。水輪機(jī)是一個(gè)電站必不可少的運(yùn)行設(shè)備。其中，水流的動(dòng)能和勢(shì)能之間機(jī)械式的相互轉(zhuǎn)換就是通過(guò)水輪機(jī)的工作才實(shí)現(xiàn)的。水輪機(jī)的選擇一定要合理，因?yàn)槠涔ぷ鳡顩r直接影響到機(jī)組的效率和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。其中，通過(guò)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得來(lái)，一般農(nóng)村的小水電樞紐設(shè)計(jì)的機(jī)組臺(tái)數(shù)一般是4臺(tái)以下，最好選擇合適的同型號(hào)的機(jī)組一起并聯(lián)使用，這樣便于在運(yùn)行出現(xiàn)故障的情況下更換相同的零部件，降低維修成本。水輪機(jī)型號(hào)的選型設(shè)計(jì)，也關(guān)系到水電樞紐建筑的運(yùn)行狀況。我們需要選擇標(biāo)準(zhǔn)化的廠家生產(chǎn)出來(lái)的水輪機(jī)，最重要的是水輪機(jī)的運(yùn)行工況，需要水輪機(jī)選運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線圖處于高效率的區(qū)域。特別是在機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，需要在誰(shuí)能機(jī)性能范圍以內(nèi)的水頭變化，不然的話會(huì)加劇水輪機(jī)的震動(dòng)和腐蝕，從而降低了水輪機(jī)的使用壽命和運(yùn)行效率。
2樞紐建筑物設(shè)計(jì)
2.1溢流壩
水電樞紐建筑設(shè)計(jì)第一步，就是要設(shè)計(jì)合理的溢流壩。溢流壩的布置位置一般選擇河床偏右邊的主的河槽中，其中主要包括了左岸梯形溢流壩和右岸梯形溢流壩。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，溢流壩的長(zhǎng)度和壩頂?shù)母叱潭夹枰鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，壩體的布置形式也需要因地制宜。不同形式的布置形式，對(duì)于壩體在工作中的作用會(huì)有很大的影響，所以說(shuō)，任何情況下我們都需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的水流情況，結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行工況需求，設(shè)計(jì)合理的溢流壩形式。
2.2廠房及開(kāi)關(guān)站
小水電樞紐的廠房和開(kāi)關(guān)站的設(shè)計(jì)也很重要。其中這兩個(gè)因素的設(shè)計(jì)，受到水電站水流的大小和水流的形式影響。根據(jù)建筑現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在河床的左岸，溢流壩段左側(cè)布置廠房。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，副廠房和主機(jī)的安裝位置，也受到水流的影響，因此都得根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇廠房的大小和廠房機(jī)組的布置位置。其中機(jī)組與機(jī)組之間的間距，也需要根據(jù)廠房的大小和機(jī)組的多少來(lái)進(jìn)行合理的布置。選擇好合適的機(jī)組以后，就需要對(duì)機(jī)組的安裝條件進(jìn)行考慮，尤其是水輪機(jī)的安裝高度，水輪機(jī)的安裝高度，直接影響到流道的進(jìn)水高程和出水高程，所以水輪機(jī)需要客觀的安裝在合適的位置。根據(jù)機(jī)電設(shè)備布置和實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中工作的需要，管道層的高程和運(yùn)行的高程都需要認(rèn)真分析計(jì)算之后再確定。廠房的大小，其中最重要的就是廠房的高度設(shè)計(jì)，也受機(jī)電設(shè)備安裝高度的影響。開(kāi)關(guān)站的布置位置可以是最高層的副廠房?jī)?nèi)，設(shè)置成為室內(nèi)的開(kāi)關(guān)站，便于在機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，進(jìn)行先關(guān)的操作。主變壓器設(shè)于安裝間下游壩頂平臺(tái)上。
2.3廠區(qū)
由于小水電樞紐的建筑設(shè)計(jì)，受到地勢(shì)的影響，因此我們需要考慮到廠區(qū)的設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生活區(qū)和廠區(qū)的地勢(shì)之間的實(shí)際情況，考慮到洪水的高位和地位狀態(tài)，從而考慮如果直接把廠房的上下游墻用來(lái)?yè)跛那闆r。由于在廠房設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要考慮到防洪過(guò)程中廠房是否能夠發(fā)揮最大的作用，因此廠房旁邊一般需要設(shè)計(jì)一個(gè)較深的緩沖溝，根據(jù)平時(shí)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，其深度一般10m左右。用廠房開(kāi)挖的渣滓將緩沖溝進(jìn)行回填，這樣也省去渣土外運(yùn)的中間環(huán)節(jié)。另外，沿著重構(gòu)的地步需要預(yù)設(shè)一條排溝暗溝，這條暗溝的寬度一般控制在1m左右就比較合適了。另外在這些緩沖溝和排溝暗溝的沿線，一定要間隔一定的距離，設(shè)置一個(gè)檢查井，方便運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能夠及時(shí)的找到問(wèn)題發(fā)生的位置并及時(shí)做出應(yīng)急處理，保證小水電樞紐的正常運(yùn)行。
2.4壩基處理
根據(jù)水電站附近的地質(zhì)鉆探結(jié)果，并結(jié)合小水電樞紐沿線的不同壩段、廠房段基巖為弱風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，可以對(duì)水電樞紐當(dāng)?shù)氐哪嗤翈r石的發(fā)育進(jìn)行一定的了解和分析。其地質(zhì)的結(jié)構(gòu)和吸水率也可以利用現(xiàn)有的先進(jìn)儀器，分析和檢測(cè)出來(lái)。壩基是小型水電樞紐建筑的基礎(chǔ)，其在水電站正常運(yùn)行的過(guò)程中，不斷的經(jīng)受各種各樣現(xiàn)實(shí)環(huán)境的考驗(yàn)，所以需要選擇巖石層非常合適的地方。其地址結(jié)構(gòu)中泥土和巖塊的組成都需要符合建筑設(shè)計(jì)的要求。我們要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，充分考慮一切可能出現(xiàn)的情況，選擇自然環(huán)境和地理?xiàng)l件最合適的地方進(jìn)行壩基的建設(shè)。在必要的時(shí)候，我們可以采用混凝土填的方式對(duì)壩基進(jìn)行加固處理。對(duì)于被深挖的壩基，也可以采用混凝土回填的方式進(jìn)行處理，其目的都是為了使壩基更加牢固?？傊?，壩基的開(kāi)挖和填充處理，都必須要保證大壩在未來(lái)運(yùn)行的過(guò)程中，能承受最大的水流通過(guò)時(shí)的運(yùn)行工況，能夠保證在最惡劣的條件下，大壩的基礎(chǔ)工程也是穩(wěn)如泰山的。這樣才能保證小水電樞紐的其他組成部分正常穩(wěn)定的運(yùn)行，從而發(fā)揮其作用和社會(huì)價(jià)值，更好的為人們的生活提供服務(wù)。
3總結(jié)
總而言之，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和教育水平的提高，小水電樞紐建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)越來(lái)越規(guī)范。我國(guó)的水電樞紐建設(shè)要遵循節(jié)能環(huán)保的原則，一方面保護(hù)好自然資源，另一方面要合理的利用自然資源。我們要發(fā)展更多現(xiàn)代化的建筑，一方面通過(guò)節(jié)能材料和設(shè)備，降低店里和水資源的消耗，同時(shí)，還要考慮使人們獲得舒適的生活環(huán)境。我們?cè)诮ㄖO(shè)計(jì)的過(guò)程中，要本著綠色節(jié)能環(huán)保的建筑原則，因此節(jié)能原則是必不可少。我們要不斷地通過(guò)總結(jié)，設(shè)計(jì)出更加健康、安全、宜居的小水電樞紐建筑設(shè)計(jì)。
作者：和麗山 單位：云南省怒江州貢山縣水務(wù)局
