中小型拦河坝水电站建设探析

摘要：随着我国实行改革开放政策以来，我国的经济建设呈现出快速、稳定、高效的发展势头，我国的国民经济持续增高，而我国作为世界上水资源储备最为丰富的国家之一，水利水电的建设也得到相应的迅猛发展。目前，我国解除了对水利水电建设的限制，不少中小型的水电站应运而起。如何对我国即将建设的中小型水拦河坝电站进行有效设计，对我国水利发展起着至关重要作用

关键词：中小型水电 设计 管理

引言：自21世纪以来，我国逐渐的放宽了私营或民营企业对水电站建设的相关限制，出台了一系列的政策法规，允许私营企业和民营企业投资建设水电站。水电站虽然在建设投资方面投入较大，经济效益的回归周期较长，但相应的其在建设投资时风险较小，而且水电站一经建成，收益稳定。目前，很多企业本着“一次投资、终身受益”的原则，下力气投资建设中小型水电站，掀起了投资建站的小高潮。

1. 中小型水电站引水系统设计

1.1进水口设计

1.1.1进水口轮廓

进水口的轮廓尺寸主要对进口段、闸门段、渐变段的断面尺寸进行计算和论证，要求水流平顺，水头损失小，进口流速不宜过大，结构受力条件好。进口段一般为喇叭口形状，闸门段一般为矩形断面，而渐变段主要是矩形断面和管道圆形段面的连接段。

1.1.2拦污栅设计

由于某些水电站为坝后式水电站，故进水口的型式为坝式进水口。进水口前要设置拦污栅，以拦阻污物。拦污栅的栅面布置成倾斜的平面形，栅条间的净距为水轮机转轮直径的1/30。过栅水流净流速尽量小，以减小水头损失。

1.1.3闸门段设计

闸门包括工作闸门和检修闸门，由于某些水电站为坝后式水电站，所以工作闸门和检修闸门均采用平板式闸门。闸门采用矩形平面，工作闸门布置在压力引水管道之前，检修闸门布置在工作闸门之前，工作闸门在东水中启闭，检修闸门动水关闭，静水开启。通气孔设置在工作闸门后，目的是当工作闸门过水时，防止产生闸门下游产生负压，同时，工作闸门与检修闸门间设置平压孔，以减小检修闸门的启门力。

1.2引水管道的设计

水电站为混凝土重力坝，坝高属中等坝，采用单管单机供水的坝内压力管道，管道布置成倾斜式，布置时压力管道力求最短，穿过坝体时尽量减少对坝体的消弱，减少水头损失，降低水击压力，满足机组的调节保证为要求。压力管道的直径根据经济流速法确定。引水道的水力计算，主要采用水力学的知识，包括过水断面，流速，流量，水头损失，水压力的计算，通过计算，确定最佳的引水道形式。

2. 中小型水电站水轮发电机组设计

2.1水轮机的台数，单机容量与型号选择

水轮机选择是水电站设计中一项重要任务，它涉及到机组能否安全、高效、可靠运行，而且对水电站造价、建设速度、水电站建筑物的布置形式及尺寸都有影响。水轮机型号的选择是在已知水电站装机容量N、水电站特征水头、特征流量、下游水位流量关系曲线情况下进行的。

2.2水轮机主要参数的确定

水轮机的主要参数包括转轮的直径D1、转速n及吸出高Hs。通过计算，选择出的直径与转速应能满足在设计水头条件下发出水轮机的额定出力，并且在加权平均水头运行时，效率最高；所选择的吸出高应能满足防止水轮机汽蚀的要求和水电站开挖的合理性。

2.3蜗壳的设计

蜗壳的设计应按照水轮机的型式、水头和流量的不同来选取，主要包括两大类：混凝土蜗壳和金属蜗壳。选取蜗壳的参数主要包括包角以及蜗壳进口断面的流量或者平均流速，以此来确定蜗壳的断面形式和各部分的尺寸。

2.4尾水管的设计

尾水管的设计包括确定尾水管的形式和尺寸。目前工程常用的尾水管型式有3种：直锥形、弯锥形、弯轴形。尾水管型式的选取与水轮机相适应，直锥形与弯锥形适用于小型水轮机，弯轴形适用于大型水轮机。尾水管尺寸主要与水轮机的转轮直径有关，多由经验，实验与理论相结合来确定。

2.5水轮发电机及辅助设备的选择

水轮发电机、调速器和油压装置的型号和尺寸，可以由本电站的单机容量、额定转速等套用已建成的类似电站所使用的设备。

3.中小型拦河坝水电站的运行中的问题

3.1设计和施工流程没有严格执行

我国很多中小型拦河坝水电站在投资建设的时候，为尽快投产发电，较少将环保和节约考虑在内，引起了大量的材料和资源的浪费。在操作过程中为追求高效益，不根据设计的施工流程进行，只求速度不求质量，给中小型拦河坝水电站的运行管理带来了很大的隐患，浪费了国家重要的资源。

3.2缺乏对员工的教育培训

中小型拦河坝水电站的管理人员不仅要保证水电站的顺利运行，还应对设备和技术等进行维护、更新。在新投产的中小型水电站中，很多运行管理人员和维护人员专业性不高。企业缺乏生产人员和运行管理人员的教育和培训制度，导致人员素质偏低，跟不上技术发展的需求，因此造成中小型拦河坝水电站的运行管理存在漏洞。

3.3监控管理制度存在漏洞

很多中小型拦河坝水电站企业监控技术上存在漏洞，如水库监视、水情监测和测量调度系统不完善，对水库及水工建筑物的定期检查制度不明晰等。这些监控管理制度的漏洞，使得中小型拦河坝水电站缺乏运行管理的监理依据，造成水电站管理上的混乱。

3.4生产事故应急处理能力欠缺

目前，我国大多数中小型拦河坝水电站缺乏完善的运行管理体系，不能满足生产事故处理的要求。存在运行规程不完善且未及时更新、事故处理规程缺乏、运行规程的配置缺乏等问题。此外，水电站的建成与运行给周围的生态环境带来影响，水电站库区淤积、下游河道冲刷等问题，并威胁到水电站的机组安全。

4.中小型拦河坝水电站运行管理措施

4.1加强对工作人员的管理

水电站对于管理和维护人员的需求较大，而我国在水电方面的技术人才远远不能够满足需求。为此，我国水电站中的主要工作人员对于水电站的运行方式和设备的操作缺乏过硬的技术支持。然而，专业技术人才的培养过程周期过长，无法及时的解决我国水电事业的问题，在民营企业或者其他单位进行外聘工作人员的流动性又过大。基于中小型水电站在人员上的问题，需要从水电站的运营上着手。 工作人员的流动性大，是由于中小型水电站在人员的管理上缺乏力度，同时在生产运营过程中的经济效益并不理想。所以，要增强工作人员的素质和稳定性，需要从加强员工对水电站工作的认可程度和进一步提高水电站经济效益上着手。只有规范的高效益的运营效果，才能够吸引并且留住相关的技术人才。 关于员工福利方面，在将员工的薪资待遇同水电站的运营效益相挂钩的情况下，针对员工的劳务合同、保险等都需要逐步完善，并加强水电站基层工作者专业技术方面的培训和强化工作。

4.2设备的维护和规范操作

中小型水电站在生产运营当中影响经济效益的主要问题即是设备的故障问题。中小型水电站由于其建设规模的原因，在管理制度和规范执行上存在着欠缺。为此，加强水电站运营中设备的巡查、维护工作、规范化操作对于保证水电站的正常生产和经济效益的实现有着重要的作用。对于水电站的设备要进行详细的巡检记录，并针对设备的运行情况进行维修工作的安排，确保在水电的生产过程中尽可能的减少由于设备故障问题对水电站经济效益的影响。

5.总结

中小型水电站的建设，一方面拉动了我国水利设施的建设，另一方面能够解决部分地区在水资源利用上不够充分的去点。如何根据不同区域的实际情况，建设相应符合的水电站，成为每一个水电站建筑工程设计者所要面临的一个问题。

参考文献：

[1]杜岩，秦树柏，中小型水库溢洪道设计中的常见问题及其对策[J]，水利科技与经济，2009