退水渠
大气成分-龙眼穴
2023年2月21日发(作者：涡轮增压原理)山西水利富
技术与应用・２０１１年第８期
旮旯水电站压力前池退水方案比选
吕庆平
（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原０３００２４）
［摘要］交城县旮旯水电站是一座引水式电站，为保证电站安全，压力前池须设退水设施。根据地形条件，电站
压力前池有退水管和退水渠两个方案，对压力前池退水的两个方案从工程布置、工程运行管理、工程投资等
方面进行了综合比较，认为明渠退水方案更加经济合理，可为类４￣，Ｚ．Ｘ－程提供借鉴。
［关键词］水电站；压力前池；退水方案
［中图分类号］ＴＶ７３２￣．６ ［文献标识码］ｃ ［文章编号］１００４—７０４２（２０１１）０８—００３７—０２
ｌ工程概况
拟建的交城县旮旯水电站位于文峪河干流上，是
一座引水式电站，电站装有３台水轮发电机组，总装
机容量１ ５００ ｋＷ，电站设计水头２９．０ ｍ，平均发电流
量６．００ ｍ３／ｓ。年发电量４７０万ｋＷ・ｈ，年利用小时数
３ １３３ ｈ，该工程是吕梁市第一个小水电代燃料项目。
旮旯水电站工程由取水枢纽、引水渠道、引水隧
洞、压力前池、压力管道、电站厂房、尾水道及尾水渠
组成。取水枢纽坝址选在会立乡田家沟村南ｌ ｋｍ处
的文峪河干流上，河流弯道的下游侧；电站站址选在
西社乡野则河村北２ ｋｍ处文峪河干流右岸的旮旯滩
上。在取水枢纽处垂直水流方向建有长４６ ｍ、最大坝
高６．５ ｍ、底宽１３ ｍ、顶宽１．９１ ｍ的浆砌石溢流坝。在
溢流坝右端垂直坝轴线方向设２孑Ｌ ３．０ ｍ￣３．０ ｍ冲沙
闸，在冲沙闸右侧设一孑Ｌ ２．０ ｍ￣２．０ ｍ胸墙式进水闸，
进水方向与河道水流方向成２５￣左右，进水闸下游接
引水渠道。水流经过进水闸后，沿河道右岸台地上
０．９８３ ｋｍ长的引水渠道东行并南折至引水隧洞进口，
穿过东南走向０．８１２ ｋｍ长的引水隧洞进入压力前池，
通过直径为１ ４００ ｍｍ的单根压力钢管后分岔变为
３根直径为９００ ｍｍ的压力钢管进入主厂房，水轮机
尾水管后接尾水道及尾水渠至下游文峪河河道。在主
厂房右侧布置副厂房，副厂房内设高压开关柜室和中
控室，副厂房右侧布置２台升压变压器。
２电站压力前池工程布置
电站压力前池有一定的容积，对水流有一定的调
节作用。当电站出力发生变化时，水电站的流量也发
生变化，而水电站上游的来水量通常比较固定，水电
站变化的流量可从压力前池得到调节。反之如果上游
来水流量发生变化时，此时压力前池也可起到一定的
调节作用。
压力前池位于桩号１＋７９５．００～１＋８２４．４９，其上游
段为ｌ５．５０ｍ长扩散段，水平扩散角５．５３￣，底坡１：５．３；压
力前池净长７ ｍ、宽５．３０ ｍ，池底高程９６６．３ｌ ｍ，前池
设计水位９７１．００ ｍ，池顶高程９７２．４１ ｍ，池深６．１０ ｍ，
为钢筋混凝土结构，池壁厚６０ ｃｍ，底板厚６０ ｃｍ。前池
左侧为溢流堰和排空冲沙闸，溢流堰堰顶高程９７１．１０ｍ、
宽度５．０ ｍ，排空冲沙闸孔口尺寸为１．０ ｍ￣１．０ ｍ，闸门
采用铸铁闸门，启闭机采用手电两用螺杆启闭机。
压力前池下游设有拦污栅和控制闸，拦污栅孔口
尺寸为３．０ ｍ￣５．５９ ｍ，控制闸孔口尺寸为１．４ ｍ￣１．４ ｍ，
控制闸门下游侧设有渐变段及进排气孔，闸门采用铸
铁闸门，启闭机采用手电两用螺杆启闭机。
压力前池设计基础底高程约９６６ ｍ，该段地面高
程９６７ ９８７ ｍ。表层为土质岸坡，坡度２５ｏ左右，堆积
物为全新统坡积低液限粉土夹碎块石，结构较松散，
厚度３ ５ ｍ，下伏基岩为下太古界界河口群黑云角闪
斜长变粒岩。压力前池基础大部分置于基岩强风化层
上，少部分置于基岩弱风化层上。
３ 电站压力前池退水方案
当电站机组甩负荷，压力前池事故闸门快速关闭
或电站进水流量减少时，由于引水渠进水闸远离电
站，来不及关闭或关小，此时压力前池必须设退水设
施，以保证电站安全。
根据地形条件，电站压力前池退水方案有两个：
退水管方案（方案一）和退水渠方案（方案二）。根据电
站发电设计流量，电站压力前池退水的最大流量按
６．００ｍ３／ｓ考虑。
垫！！垒 星团
ＳＨＡＮＸＩ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳ０ＵＲＣＥＳ
３．１ 方案一
方案一是在压力前池的右侧池壁上设置退水侧
堰，退水经过侧堰和堰后连接段进入１６５ ｍ长的ＰＣ—
ＣＰ退水管道，退水管道布置于电站压力前池和压力
管道的右侧，顺山坡铺设至文峪河岸边，尾部设有孑Ｌ
筒式消力池，其后采用Ｍ７．５浆砌石陡坡渠道接入文
峪河河道。
３．１．１堰顶宽度及堰顶水深
退水侧堰的堰顶宽度及堰顶水深根据分水角为
直角时的侧堰进行水力计算后确定。当按最大流量
６．００ ｍ３／ｓ计算时，仅为侧堰出流，计算公式为：
土
Ｑ＝ｃｂ、／ Ｈ ．
式中：ｐ——侧堰流量，ｍ３／ｓ；
ｃ——侧堰流量系数，可取０．９５ ｍ，ｍ为正堰流
量系数，本工程按ＷＥＳ实用堰考虑，取ｍ＝０．５０２；
６— 则堰净宽，ＩＴＩ；
堰上水头，ｍ。
经计算，当６＝５ ｍ时，Ｈ＝０．７ ＩＴＩ，加上安全超高等
后，确定退水侧堰的缺口高度为１．３ ｍ。
３．１．２ ＰＣＣＰ管径
退水所用ＰＣＣＰ管径采用简单管道水力计算公式
计算后确定，计算公式为：
Ｑ＝／ｘ￣ｏｘ／２ｇ／／．
式中：ｐ——管道流量，ｍ３／ｓ，按６．００ ｍ３／ｓ计算；
肛 ——管道流量系数；
∞——管道断面面积，Ｉ１３ｚ；
Ｈ——作用水头，ｍ。
经计算，当管道直径为０．９ ｍ时，满足过流能力要
求，考虑到管径规格及留有安全余量，选取退水ＰＣＣＰ
管径为１．０ｉｎ。
Ｑ＝ｔｏＣ、／尺 ．
式中：ｐ——渠道流量，ｍ３／ｓ，按６．００ ｍ３／ｓ计算；
（ｃＪ——管道断面面积，ｍ２；
— 十才系数，ｍ ｓ；
Ｒ——断面水力半径，ｍ；
——渠道纵坡。
经计算，当糙率系数为０．０２５，水深为１．０ ｎｌ时，满
足过流能力要求，考虑安全超高，选取退水渠渠深为
１．５ ｉｎ。
３．３方案比选
该电站压力前池两个退水方案比较见表１。
表１压力前池退水方案比较表
项目 方案一 方案二
线路长度 １６５ ｍ ２０７ ｍ
土石方５ ７０６ ｍ３；混凝土１７７ ｍ３； 土石方７ ３７０１３１３； 主要工程量
ＰＣＣＰＩ４８ ｍ 混凝土４２ｍ３
建安工程费 ６４万元 １９万元
运行安全 较安全 安全
运行维护 较多 较少
施工难度 稍难 容易
上述两个退水方案在技术上均具可行性，其中方
案一的退水线路位于电站下游侧，利用管道退水，管
道均埋置于地下，运行安全性要高于方案二，但投资
较大；方案二利用明渠退水，超泄能力较大，可保证运
行安全，投资明显小于方案一，施工方便，不需外购管
道。因此，通过技术经济比较，本工程压力前池退水方
案采用方案二，即明渠退水方案。
［作者简介］吕庆平（１９７６～），女，２００３年毕业于太原理工
大学水利水电工程专业，助Ｘ＿ｒ－．程师。
［收稿日期］２０１１－０６—１８－［修回日期］２０１１－０７—２０
３．２方案二｜｜ｌ ｌ ； § 誊 § 《｜ 。。｜
方案二主要考虑利用电站北侧的一条宽浅
冲沟，在压力前池左侧池壁上设置退水侧堰，退
水经过侧堰和堰后连接段进入２０７ ｍ长的退水
明渠，退水明渠布置于电站压力前池和压力管道
的左侧，退水渠前段以 １／１００纵坡沿边山等高
线布置，为基岩渠道，底宽２ ｍ，边坡１：０．７５，渠底
及右侧采用ｌＯ ｃｍ混凝土抹面，将水退至北侧天
然宽浅冲沟内，即进入退水渠后段，顺沟底纵坡
垂直等高线开挖底宽２ ｍ、深１．５ ｍ的退水陡槽
再将水退至文峪河。
退水渠渠深采用明渠均匀流水力计算公式
确定，计算公式为：