小型水电工程设计规范.doc

第一章总则第1.0.1条 小型水力发电站(以下简称水电站)设计，必须认真执行国家的技术经济政策，根据国民经济发展的需要，按照地方水利、电力、航运、木材流送、水产和环境保护等规划的要求，统筹安排，因地制宜，合理利用水资源，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。第1.0.2条 本规范适用于装机容量2.5万kW及以下，机组容量1万kW以下，其中机电部分，适用于机组容量为5006000kw、出线电压不超过35kV的新建水电站的设计。第1.0.3条 水电站的初步设计，宜在河流(河段或地区)规划和地方电力规划的基础上，根据经审批的设计任务书进行。对上、下游有影响的河段的开发，应征求相邻地区意见。第1.0.4条 水电站设计，必须认真进行调查、研究、勘测和试验工作，以便取得水文、气象、地形、地质、地震、建材及地方工农业和淹没、移民以及其他国民经济综合利用要求等项基本资料和数据。第1.0.5条 水电站设计，除应符合本规范的规定外，尚应符合现行的有关标准和规范的规定。第二章 水文、水利及水能第一节 水文第2.1.1条 水电站设计，应收集流域自然地理特性、气象、水文资料，并应进行整理分析，或进行必要的复查和修正。整理分析的主要内容如下：一、流域和河道特征值；二、实测水文资料中的水尺位置、水尺零点高程、水准基面的变动、水位和流量观测情况、浮标系数的采用、测流断面的冲刷和淤积变化、水位流量关系曲线高、低水部分的延长方法等；三、受水利工程或分洪、决口等因素影响的径流和洪水资料；四、历史洪水、枯水资料。第2.1.2条水电站的水文计算，应根据工程特点和设计要求，提供下列各项成果的全部或部分内容：一、径流 取水口或坝址历年各月(旬、日)平均流量的系列表，年平均流量、时段(旬、日)平均流量频率曲线，指定频率的设计年平均流量及其年内各月(旬、日)平均流量。二、 洪水（包括分期洪水) 设计洪峰流量，不同时段设计洪水量及设计洪水过程线。 三、泥沙悬移质的多年平均年输沙量和月分配，典型年月分配，多年平均颗粒级配曲线。推移 质年输沙量及其最大粒径，河道历年冲淤变化及泥石流情况。 四、水位流量关系曲线设计断面上设计条件下使用的水位流量关系曲线。 五、水质分析成果。六、冰情及其他。第2.1.3条年或时段平均流量频率曲线可采用频率分析法绘制。曲线线型可采用皮尔逊型，其统计参数中的均值应采用计算值，变差系数(Cv)和偏差系数(Cs)应进行计算，但可根据经验点据与频率曲线的配合情况，适当调正确定。经验频率(Pm)可用下式计算Pm=m/(n1)100%式中m经验频率以百分比计(%)； mn项连续系列中按大小排列的序位； n连续序列的总项数。 第2.1.4条设计断面上径流系列较短时，应进行插补延长，使延长后的系列不少于20年。 第2.1.5条设计断面无径流资料时，径流量可采用以下两种或两种以上的推算方法，分析确定： 一、选择径流资料较长、控制集水面积的自然条件相似的水文站作参证站，按面积比 将参证站各种频率径流量换算为设计断面的径流量； 二、根据本流域上、下游水文站的径流资料，用内插法进行推算； 三、参照省、地区水文手册、水文图集资料进行推算；四、参照相似地区的降水量径流关系，用控制集水面积内的平均降水量推求径流量； 五、在工程所在河段设水文观测站进行观测。 第2.1.6条设计典型年的确定，应在实测系列中选择，其年和时段径流量宜接近设计值，且其年内分配宜选择对工程设计较为不利的年份。第2.1.7条采用的设计径流成果，应从以下几方面进行合理性检查： 一、上下游、干支流的水量平衡； 二、径流量与降水量的比较； 三、均值和变差系数(CY)在地区上分布的合理性； 四、径流的年内分配的合理性。 第2.1.8条设计洪水的计算，应符合洪水计算规范的规定。 第2.1.9条多年平均年输沙量的计算，应符合下列要求： 一、当工程所在地的测站悬移质系列较长时，可采用算术平均值； 二、当工程所在地的测站悬移质系列较短时，可按本站水量与输沙量关系或本站与相似流域年(月)输沙量关系插补延长后进行计算；三、当工程所在地无实测悬移质资料时，可用水电站所在地区的输沙量模数(侵蚀模数)图查算，或参照已建水库的淤积量估算。第2.1.10条 悬移质泥沙的多年平均颗粒级配的确定，应符合下列要求：一、当资料较多时(如5年以上，且其中至少一年为丰水年)，可采用其历年的算术平均值；二、当资料较少(如5年以下) 或无资料时，可参照邻近相似流域资料确定。条件允许时，宜通过实测进行检验。第2.1.11条 推移质输沙量可通过调查或采用其他计算方法确定。第2.1.12条 水位流量关系曲线的绘制，应符合下列要求：一、有实测资料时，应综合分析实测的成果绘制。二、无实测资料时，可参照历史洪水、枯水流量调查成果或用水力学公式计算绘制。计算中应根据该河道特性选择糙率。三、设计断面有水位资料，上、下游水文站也有水位流量资料，且其区间集水面积不大(例如10%)时，可通过水位相关法绘制。四、缺乏实测资料且有条件实测时，应进行实测确定。在绘制水位流量关系曲线时，应考虑回水顶托、弯道水流和河道冲刷淤积等的影响。 第二节 水利及水能 第2.2.1条水电站的技术经济分析，一般可采用动态的投资回收年限法。投资回收年限宜定为15年。第2.2.2条兼有发电和灌溉任务等综合利用的水利枢纽，其取水方式和水量分配应根据任务主次、灌区分布、电站规模等因素确定。第2.2.3条径流调节和水能计算，应符合下列要求：一、对多年调节水库，应采用长系列(或代表段)，按月平均流量进行计算；二、对年调节水库，应采用设计年的月(旬)平均流量进行计算；三、无调节或日调节电站，应采用日(时) 平均流量进行计算；四、对年调节或无调节的水库，其计算年份，可选择丰水、平水、枯水三个代表年进行计算。第2.2.4条径流调节和水能计算成果，应绘制成下列曲线：一、调节流量过程线(有灌溉或其他通航过木等任务时，应反映流量的年内分配)及历时曲线； 二、水头过程线及水头保证率曲线；三、出力过程线及出力保证率曲线；四、出力与发电量关系曲线及装机容量年利用小时关系曲线。第2.2.5条水电站上下游已有或经批准即将兴建调节水库时，其径流调节和水能计算，应考虑上下游的调节作用和补偿调节要求。第2.2.6条梯级水电站应研究各梯级间相互影响的因素，按获得梯级最大综合利用效益的原则，确定其特征值。第2.2.7条水电站跨流域引水时，应分析外流域和本流域的经济效益，阐明引水的合理性。第2.2.8条水电站水库的正常蓄水位及死水位，应根据地形、地质、水力资源条件、水库淹没损失、近期与远景用水、用电要求等，拟定若干方案，通过技术经济比较和分析论证确定。第2.2.9条水电站为小型，但水库或水利枢纽属大、中型工程时，除小水电站本身外，其他设计必须遵守有关大、中型工程标准规范的规定。第2.2.10条泄洪建筑物的规模，应结合枢纽总体布置，通过洪水调节计算及技术经济比较确定。第2.2.11条水库的洪水调节可采用静库容计算。当水库下游有防洪要求时，应根据水库规模，研究洪水调度规则及安全泄量等，如水库的防洪库容较大，可根据洪水特性，重复利用一部分库容兴利的可能性。第2.2.12条水电站位于已建工程下游时，应根据水电站规模，上游工程的防洪能力，统一考虑洪水的调度规则，确定本枢纽的防洪特征水位。当水电站位于已建工程上游时，应根据本水电站的要求确定防洪特征水位，并应考虑对下游工程的影响。第2.2.13条在多沙河流上修建水电站，其引水建筑物的进水口和枢纽布置，应采取减缓水库泥沙淤积的措施。第2.2.14条水库的回水曲线，应按规定频率的设计洪峰流量及相应的坝前水位和坝前最高水位时的相应泄量两种情况分别进行计算，取其外包线确定。并应根据计算河段的特性选择糙率。回水影响较大，河段较复杂，应适当加测河道横断面，提高计算精度。回水影响较小时，计算可简化。对多沙河流推算回水曲线时，应考虑泥沙淤积的影响。第2.2.15条对灌溉、发电结合的工程，应合理进行水量分配，制定调度运用计划。第三节 装机容量和机组台数第2.3.1条水电站设计水平年可采用第一台机组投入运行后的第五年，并宜与国民经济和社会发展五年计划年份相一致。设计水平年的负荷水平，可有一个变化范围。第2.3.2条水电站的设计保证率可用历时保证率表示；其值应根据水电站装机容量占当地电力系统总容量的比重，按表2.1选择。表2.1 水电站设计保证率水电站装机容量占当地电力系统总容量的比重(%) 15以下 1530 30以上 水电站设计保证率(%) 7580 085 590 注：以灌溉为主的水库或仅供农业排灌用的水电站，其设计保证率可根据排灌要求、水文特性等确定。第2.3.3条水电站的装机容量、工作容量及备用容量，可通过电力电量平衡、经技术经济比较和综合分析确定。第2.3.4条调节性能较好的水电站，可设置负荷备用容量和事故或检修备用容量；调节性能较差的水电站，可设置重复容量，但应是经济合理的。第2.3.5条水电站装机容量占当地电力系统总容量的比重较小，且受资料条件限制时，可采用保证出力倍数和年利用小时数等简化方法，选择水电站的装机容量：一、无调节或日调节水电站的装机容量，可按保证出力的1.52.O倍或年利用小时不低于5000h确定；二、调节性能较好的水电站的装机容量，可按保证出力的2.O5.O倍或年利用小时不低于3000h确定。第2.3.6条低水头水电站装机容量的选择，应考虑洪水期水头减小，出力降低的影响。梯级电站，应考虑下一梯级的回水对上一梯级尾水位的影响。渠道电站，应考虑上游用水渠道水位消落的影响。第2.3.7条灌溉期结合灌溉用水发电的水电站，其装机容量应根据灌溉设计流量确定。第2.3.8条水电站的机组台数不宜少于2台或多于4台。第四节 水库淹没处理第2.4.1条水库的淹没处理，应符合下列规定：一、土地的赔偿或防护按25年一遇洪水的回水高程计算；二、人口、房屋的外迁或后靠，按 1020年一遇洪水的回水高程计算。 第2.4.2条多年和年调节水库可根据利用其周边土地的可能性，确定其利用范围，但不得围堤耕种和减少调节库容。第三章工程总体布置及水工建筑物第一节 一般规定第3.1.1条水电站枢纽工程总体布置及水工建筑物设计，根据工程的具体情况，应具备下列基本资料：一、地形图测图项目及其比例尺宜符合表3.1的规定。表3.1 测图项目及比例尺序号 测图项目 比例尺 1 库区l：100001：25000 2 坝段1：1000l：2000 3 坝(闸)址、渠道、溢洪道1：2001：1000 4 隧洞、涵闸进出口、调压井、厂房等1：2001：1000 5 天然料场、施工场地l：10001：5000 6 地质测图与地质图要求相同 注：库区地形复杂时，比例尺可选用1：20001：10000。二、工程地质勘察报告和图纸。其内容深度应符合工程地质勘察规范的规定。三、气象、水文资料及有关水利、水能计算成果。四、施工条件调查资料。五、水力机械、电气及金属结构方面的资料。六、水资源综合利用方面的资料。第3.1.2条水电站的工作水头，可分为低水头、中水头和高水头三级。低水头为30m以下，中水头为30100m，高水头为100m以上。第3.1.3条水电站的坝址、厂址宜在河流规划的基础上，根据下列条件，通过技术经济比较确定：一、地形、地质条件；二、枢纽布置；三、施工条件；四、水流条件；五、运行管理和送电条件；六、人口及房屋迁移和农田淹没损失。第3.1.4条枢纽的总体布置应满足综合利用的要求，并应符合下列规定：一、当为混凝土坝后式厂房时，在溢流水面宽度、进厂交通和基础深度等条件可能的情况下，电站厂房宜布置在靠近坝的下游侧；二、当有通航船闸的枢纽中，厂房宜布置在与船闸相对的溢洪道一侧；三、当坝下游河床落差较大时，厂房是否布置在远离大坝的下游，应进行经济比较后确定；四、在低水头枢纽里，厂房下部结构可以全部或部分与进水口结构结合。中水头电站厂房，厂房下部结构和上游墙，宜和坝脚分缝。第3.1.5条引水式水电站的首部枢纽，可采用无坝或低坝引水。在弯曲河段上，其进水闸宜设置在凹岸，稍偏下游。第3.1.6条河床式水电站的厂房位置应选择在河床稳定，河槽顺直的河段上，应使厂房进水口处的水流平顺和不应有泥沙淤积。第3.1.7条渠道上的水电站，宜与跌水或陡坡建筑物联建。当电站与落差建筑物分建时，其引水渠及尾水渠与渠道的衔接，应使水流流态稳定。当渠道流量不变而分多级设站时，宜选择等水头多级电站。第3.1.8条挡水建筑物为土石坝时，引水管道宜采用隧洞或岸边压力管道引水，水电站厂房宜布置在岸边或地下。挡水建筑物为混凝土、浆砌石重力坝时，引水管道可埋设在坝体内。第3.1.9条水电站所在河流的漂浮物较多时，其引水泄水建筑物的进水口附近，应设置拦污排，并应设置排污和清污措施。第二节挡水建筑物 第3.2.1条挡水建筑物的型式，应根据坝高，坝(闸)址的地形、地质、建筑材料、工条件、工期等因素，通过技术经济比较确定。第3.2.2条挡水建筑物的建筑材料的选择，其质量指标应符合建筑物的稳定、强度、防渗和抗冲等要求：一、当采用土石坝时，土石料的抗剪强度、可塑性、渗透性、压实性、抗水性、填筑标准、有机质和水溶盐含量等应符合有关设计规范的规定；二、当采用砌石坝时，石料和胶结材料的强度和规格，应保证满足设计要求；三、当采用混凝土坝时，混凝土的强度、抗渗、抗冻、抗裂、抗冲刷、抗浸蚀和热学等性能，应符合混凝土坝设计规范的规定。第3.2.3条岩石地基上挡水建筑物的地基处理和岸坡连接方式的设计，根据地质条件，上部结构和施工条件等因素，应能满足强度、抗滑稳定、渗透稳定和减少不均匀沉陷等要求。第3.2.4条非岩石地基上挡水建筑物的地基设计，应满足强度、防渗和排水方面的要求。第三节泄水建筑物第3.3.1条水电站枢纽必须设置泄洪建筑物。放水孔的布置应根据灌溉、排沙、检修或其他特殊要求确定。第3.3.2条泄洪建筑物的型式、尺寸及高程，应根据坝型、泄量、防洪特征水位、地形地质条件等，通过技术经济比较确定。第3.3.3条泄洪建筑物的设计，应符合下列要求：一、土石坝宜采用开敞式岸边溢洪道；二、混凝土坝、砌石坝宜采用坝顶溢流；三、河床式水电站可采用泄洪闸。第3.3.4条泄洪建筑物泄放设计洪水时，应保证挡水建筑物及其他主要建筑物的安全，并应考虑下游河道的防洪要求。泄放校核洪水时，应保证挡水建筑物的安全。第3.3.5条泄洪建筑物的下游，应设置消能和防护设施，消能方式应通过技术经济比较确定。第3.3.6条泄洪建筑物的泄洪能力，消能设计及高速水流区弯道流态等均应通过水力计算确定，并宜经水工模型试验校验。第3.3.7条开敞式岸边溢洪道的布置，应符合下列要求：一、在平面上，其轴线宜直线布置；二、在纵剖面上，进口、陡槽、出口等各段间的水面线衔接应平缓；三、应设置人行交通设施。第3.3.8条开敞式岸边溢洪道宜作衬砌。在地质条件特别良好并远离主要建筑物时，可采用部分衬砌或不衬砌。第3.3.9条泄洪隧洞应通过技术经济比较选择有压流或无压流。土石坝下的泄洪管道应按无压流设计。泄洪隧洞和泄洪的坝下埋管严禁采用有压流和无压流相互交替的工作方式。第四节 引水建筑物 第3.4.1条引水建筑物型式的选择，应根据水电站的开发方式、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，通过技术经济比较确定。第3.4.2条潜没式和开敞式进水口的设计，均应满足下列要求：一、进水流量应能满足发电及其他用水的要求；二、水流平顺，水头损失小；三、设置闸门或其他节制水流的设施；四、设置拦污设施。严寒地区，还应设置防冰和排冰设施；五、在多沙河流上引水应设置拦沙和冲沙设施；六、施工、运用和检修方便。第3.4.3条潜没式进水口的顶缘应淹没在水库死水位以下，其淹没深度，应按下列公式计算，并应取其最大值。ds=t1.5(1)(V2/2g) (1)ds=t(h/2) (2)dst1 (3)式中ds潜没式进水口的顶缘淹没在水库死水位以下的淹没深度，m；V进水口正常断面处的最大流速，m/s；h进水口的正常断面高度，m；进水口水头损失系数；t冰盖层的厚度或风浪引起的水面下降值，m。进水口的下缘(底坎)应高于该处设计的泥沙淤积高程1.0m。第3.4.4条低坝引水枢纽中的开敞式进水闸的设计，应满足下列要求：一、根据自然条件和引水系数的大小确定最佳引水角度；二、设有防沙和冲沙设施时，进水闸的底坎高程应高于冲沙闸和冲沙廊道进口的底面高程，其高差一般不宜小于1.0m。第3.4.5条引水隧洞的线路选择，应符合下列要求：一、隧洞线路宜顺直。隧洞转弯的弯曲半径，一般不宜小于隧洞直径(或洞高)的5倍。弯曲段的首尾，宜设直线段。二、进、出口应设在山坡稳定、岩石坚硬和土石方开挖量较小处。三、洞线与岩石层层面、构造断裂面和主要节理裂隙面应有较大的夹角，并应避开严重的构造破碎带及地下水丰富地段。第3.4.6条洞顶上复岩体最小厚度，应符合下列要求：一、无压隧洞，不宜小于1.5倍开挖跨度；二、压力隧洞，除上述要求外，且不宜小于最大水头的0.2倍；三、傍山隧洞其外侧围岩的最小厚度：(一)无压隧洞，不宜小于开挖跨度的3倍；(二)压力隧洞，除上述要求外，且不宜小于最大水头的0.4倍。第3.4.7条引水隧洞的底坡，当采用压力隧洞时，可选用25；当采用无压隧洞时，可选用12，且宜选用单一底坡。第3.4.8条在确定压力引水隧洞的洞顶高程和洞底坡度时，应考虑在最不利条件下(如进水口水位最低而负荷突增)，沿隧洞全线洞顶以上的压力余幅不得小于1.52m。第3.4.9条隧洞的横断面设计应符合下列要求：一、压力隧洞，宜采用圆形断面。一般可采用钢筋混凝土或混凝土衬砌，如条件许可，亦可采用锚喷混凝土或不衬砌，隧洞的最小内径，不宜小于1.8m。隧洞的设计流速，当衬砌材料为混凝土时，一般可采用34m/s。二、无压隧洞，当地质条件许可时，宜采用圆拱直墙式。洞宽不宜小于1.5m，洞高不宜小于1.8m。在恒定流情况下，隧洞横断面水面以上的面积，一般不宜小于横断面积的15%，由水面至洞顶的净高，亦不宜小于0.4m。第3.4.10条挡水坝为土石坝坝后式水电站，宜采用隧洞引水。如因受条件限制，可采用坝下埋管引水；其埋管应采用钢筋混凝土管，并应符合下列要求：一、应使管基坐落在均匀、坚硬的岩石地基上。二、引水管的建筑物级别应与土石坝的建筑物级别相同。三、引水管轴线应垂直于大坝轴线。引水管应合理设置伸缩缝和沉陷缝。分缝长度，一般不宜大于20m。伸缩缝和沉陷缝应有可靠的止水，每条分缝应设置两道止水片。四、在引水管穿过土石坝时，引水管周围坝体的填筑质量，必须满足坝体和坝基渗流稳定的要求。引水管穿过防渗体处，防渗体断面尺寸应适当加大，并应设置截流环。五、闸门应设置在大坝的上游侧，并应与大坝的防渗帷幕和防渗体构成连续的防渗带。第3.4.11条调压井(塔)的位置，宜靠近厂房，多用途的压力引水道，调压井(塔)应设置在分叉后的发电专用水道上。第3.4.12条调压井(塔)的容积应在负荷变化时，水电站仍能满足稳定运行的要求。其井内最高上升水位应按上游为最高运行水位、甩去全负荷的情况下，通过计算确定。此时压力引水道内的糙率，应采用最小值。调压井(塔)内最低水位，应按上游为最低运行水位，负荷由50%突增至100%的情况下通过计算确定。此时压力引水道内的糙率，应取最大值。第3.4.13条动力渠道线路的选择和布置，应符合下列要求：一、宜避开地质构造复杂、渗透性大和有崩滑、塌陷可能的地段。渠身宜坐落在挖方地基上，并应尽量少占耕地。在山区，部分线段也可采用隧洞或其他通水线路。二、渠道线路宜顺直。如需转弯，在平坦地区，渠道线路的弯曲半径不宜小于渠道正常水面宽的5倍。在山区应避免急弯。严寒地区，渠道线路宜沿阳坡布置。三、应合理选定渠道上建筑物的位置和型式。第3.4.14条动力渠道的纵坡和横断面，应根据地形、地质和水力条件，通过经济分析合理确定。渠顶超高，应符合表3.2的规定。严寒地区冬季仍运行的渠道，其超高值宜适当加大。当渠堤或渠墙的顶宽无通车要求时，土渠一般宜采用1.02.5m；砖石砌的渠墙一般为0.50.7m。地形险峻的渠段，宜适当加宽。表3.2 渠顶超高最大流量(m3/s) 50 5010 10 超高(m) 1.0以上 1.00.6 0.4 注：渠道内的水位按最大流量时最高涌浪水位计算。第3.4.15条动力渠道的防渗设计，一般可采用衬砌或护面。严寒地区，对渠身还应采取防冻胀措施。第3.4.16条动力渠道的水流流速，宜限制在不冲、不淤的流速范围内，土渠宜采用0.60.9m/s，衬砌渠道及输冰运行的渠道宜采用1.21.5m/s。第3.4.17条动力渠道的防护设施，宜根据具体情况，设置泄水、节制、排沙和排冰等设施。在严寒地区，可利用低洼地设置排浮冰的蓄冰池。第3.4.18条前池的位置，应结合压力水道的线路和厂房的位置，选择在地基坚实稳定、透水性小的地段，并宜靠近厂房。第3.4.19条前池应有一定容积和水深，应能在电站负荷变化时，使前池的水位波动最小并应满足沉沙的要求。前池的溢流堰的泄流能力，应能泄放水电站全部机组甩去负荷时的最大流量。前池墙顶超高，可按渠顶超高加0.10.3m计算。第3.4.20条前池进水室或进水闸的设计，应满足下列要求：一、压力输水管的进口顶缘应淹没在进水室最低运行水位以下，其深度不应小于管中最大流速水头的2倍，且不得小于0.5m；二、进水室底面应高于前室底面，其高差一般不得小于0.5m，当水中含沙量较大时，宜适当加大高差。第3.4.21条前池的冲沙设施，一般宜采用冲沙廊道。冲沙廊道的进口应与压力管道的进水口方向相同，且两者应分上下层排列。第3.4.22条压力水管的类型，应符合下列规定：高水头电站宜采用钢管；中水头电站宜采用预应力钢筋混凝土管或钢管；低水头电站宜采用普通钢筋混凝土管，但普通钢筋混凝土管的最大静水头不宜超过50m。第3.4.23条压力水管的内径和根数，应通过技术经济比较确定，每根压力水管连接的机组台数，不宜超过3台。管内的经济流速，钢筋混凝土管，可采用2.53.5m/s，钢管，可采用35m/s。第3.4.24条露天的压力水管的设计，应满足下列要求：一、管线宜顺直，如需转弯，其弯曲半径不应小于管径的3倍；二、管座、镇墩的地基应坚实稳定，且不受山洪、滚石、塌坡、雪崩等危害；三、管线宜最短；四、钢管伸缩节宜设置在镇墩的下游侧附近，其最大间距，不宜超过150m、钢筋混凝土管的伸缩缝间距应符合有关标准规范的规定。第3.4.25条压力水管的镇墩应设置在下列部位：一、水管转弯或分叉处；二、陡坡段的钢筋混凝土管伸缩缝之间；三、钢管伸缩节之间。第3.4.26条压力水管在产生最大负水锤的不利条件下，其管顶处水头的压力余幅不得小于2.0m。第3.4.27条压力水管的分叉管宜由主管一侧分叉或由两侧错位分叉。其分叉角，钢筋混凝土管一般宜为3060，钢管一般宜为4570。当对称分叉时，钢筋混凝土管一般宜为4560，钢管一般宜为60120。第3.4.28条斜坡上的压力水管的两侧，应设置排水沟。沿管线的一侧，应设维修人行通道。第3.4.29条压力钢管的管材和主要受力构件，应采用镇静钢或16锰钢，附属构件的材料，可采用3号沸腾钢。第3.4.30条压力钢管的支承结构型式：管径小于1500mm时，可采用鞍型墩，管径为15002500mm时，宜采用平面滑动式或滚动式；管径大于2500mm时，宜采用滚动式或摆动式。支墩的间距，一般可采用612m。第3.4.31条压力钢管，应设置人孔，其孔径不宜小于500mm。当压力钢管管径小于800mm时，可设嵌入节。管底与地面之间的距离，不宜小于600mm。第3.4.32条焊接成形的钢管，应分别进行焊缝探伤检验和钢管水压试验。水压试验宜分段进行，试验压力不应小于设计压力的1.25倍。第3.4.33条压力钢管的内表面宜喷刷耐磨涂料。露天钢管的外表面应涂漆保护。严寒地区，露天式压力钢管应有防冻设施。第五节厂区布置、厂房及升压变电站第3.5.1条厂区建筑物及交通道路等的布置，应满足电站的安装运行、检修和维护的要求。第3.5.2条厂区的布置，应符合下列要求：一、厂区内主要行车道路的宽度宜不小于3.5m，主厂房前应设回车场；二、厂区的排水系统，当不能自流排水时，应设置专用的排水泵；三、傍山水电站厂房，山坡上应设置防山洪及滚石的设施；四、厂区应绿化。第3.5.3条厂区应设置消防设施。厂房的耐火等级不应低于二级，厂区其他建筑物的消防，应符合有关防火规范的规定。油库与建筑物的防火间距，应符合表3.3的规定。第3.5.4条厂房的位置，应结合厂区总布置、厂房型式以及防洪、通风、采光等的要求，通过方案比较确定。表3.3油库与建筑物的防火间距 建筑物耐火等别 间距(m) 露天油库 非露天油库 二级 三级 四级 12 15 20 10 12 14 主厂房应建在稳定的岩基或坚实的土基上。第3.5.5条布置在河岸的厂房，宜顺河流方向靠岸布置，不侵占河道的行洪断面，以免洪水直接冲击厂房。并应采取防止厂房在超设计标准洪水时被淹没的措施。第3.5.6条水电站厂房的型式宜采用地面式厂房。第3.5.7条水电站尾水渠的位置宜远离泄洪建筑物的出口。当受条件限制，尾水渠可靠近泄洪建筑物出口布置，但两者之间应设导流墙。第3.5.8条水电站厂房的设计洪水标准，一般宜为30一50年一遇，其校核洪水标准，应符合下列规定：一、引水式，坝后式，混合式水电站为200年一遇；二、河床式水电站一般宜为300年一遇，当厂房建筑物级别低于坝(闸)级别时，其洪水标准与坝(闸)的洪水标准宜相同；三、厂房的防洪高程，应等于校核洪水位加超高，并考虑下游回水的影响。超高不得小于0，5m。第3.5.9条厂房的防洪建筑物型式，根据水位变幅可按下列型式选择：一、当水位变幅较小，地形条件允许时，宜在厂房外修建防洪墙或防洪堤；二、当水位变幅较大时，宜采用厂房挡水；当机组台数不超过12台时，可采用圆筒式厂房；三、当水位变幅大于25m时，可采用溢流式、坝内式或地下式厂房。第3.5.10条厂房主机室的高度，应根据机电设备布置、机组安装和检修、设备吊运及厂房通风、采光的要求确定。水轮机层的高度，应按机电设备布置和通道的要求确定。第3.5.11条厂房主机室的宽度，应根据机电设备布置和上、下游侧的通道要求确定。厂房下部结构的外形轮廓应与上部结构相吻合，排架立柱不宜设在管道上、蜗壳上或尾水管道的顶板上。第3.5.12条主厂房机组的间距，应符合下列要求：一、当采用卧式机组时，应满足安装和检修时能抽出发电机转子的要求，且机组之间的净距应不小于1.52.0m；二、当采用立式机组时，宜按发电机风洞直径、蜗壳和尾水管的尺寸，在平面上统一考虑确定，相邻混凝土蜗壳之间和尾水管之间的隔墩厚度，不宜小于1.02.0m(设永久缝时取大值)。金属蜗壳之间的隔墩厚度，不宜小于1.0m。发电机风洞盖板之间的净距不宜小于1.52.0m。坝内式、溢流式厂房的机组间距，尚应考虑尾水管之间有必要的混凝土厚度。边机组段的长度，应结合安装场的位置、主机室与安装场的高差和起重机的起吊范围等因素确定。第3.5.13条主、副厂房的出口及通道，应满足下列要求：一、主机室应有两个出口。主厂房大门的高度和宽度应满足设备最大部件运输进厂。大于3m宽的大门应设人行小门。二、发电机层，水轮机层的上下游侧的主要通道宽度不应小于1.5m；次要通道宽度不应小于1.0m；监护、操作、运行的通道宽度不应小于2.0m。通道净高不小于2.2m。三、发电机层至水轮机层的通道，不宜少于两个；楼梯的净宽可采用1.02.0m。四、控制室和长度超过7m的配电室，应有两个出口，门应向外开启。五、主、副厂房之间应设通道。第3.5.14条安装场的地面高程，宜与主机室地面高程相同并与进厂公路的高程相适应。第3.5.15条在非岩性的地基上，主机室与安装场、副厂房之间，应设沉陷缝。第3.5.16条厂房整体的稳定和地基应力，在各种荷载组合情况下，均应符合以下规定：一、地基应力可采用材料力学公式计算，其最大正应力不得大于地基容许应力；最小正应力不得小于零(计算时应计入扬压力)。对于非岩性的地基，应力不均匀系数一般不应大于1.52.0。二、抗浮稳定安全系数不应小于1.0。三、抗滑稳定安全系数不应小于表3.4的规定。四、在非岩性的地基上，厂房的渗径长度应满足地基渗透稳定要求。表3.4厂房抗滑稳定安全系数荷载组合 地基性质 岩基 非岩基 基 本 组 合 特殊组合() () 1.05 1.00 1.00 1.151.051.00 注：1.基本组合，系指正常运行时，在厂房上、下游侧为正常水位或设计洪水位时的荷载组合； 2.特殊组合：施工期或检修期两种情况的荷载组合；校核水位时的荷载组合或正常水位时遭遇地震的荷载组合。 第3.5.17条厂房应设置良好的通风、采光和减少噪声的措施。对地下式、坝内式厂房，还应设置防潮设施。 第3.5.18条主厂房、控制室、开关室宜采用水磨石地面和装设纱窗。严寒地区，宜采用双层玻璃窗。第3.5.19条蓄电池室、酸室宜设在厂房的地面层，其人口处宜设套间。室内应采用耐酸地面，其墙壁，天花板、门窗、通风管道等均应涂防酸漆。蓄电池室的窗玻璃，宜采用磨砂玻璃或在玻璃上涂白油漆。 第3.5.20条厂用变压器室、厂内油库和油处理室，均应设防火墙与其他房间隔开，并应设向外开的防火门。厂内油库应设有两个出口。厂用变压器室及油库应设挡油门坎。第3.5.21条开关站和主变压器宜靠近厂房并应使出线方便。当受地形限制时，主变压器和开关站可分开布置，并应设置人行通道。第3.5.22条主变压器及开关站的地基及附近山坡应稳定，山坡上的危石应进行处理。主变压器和开关站的周围，应设围拦防护设施。 第3.5.23条升压开关站的地面高程，应高出水电站厂房的防洪高程。第六节通航、过木及过鱼建筑物 第3.6.1条通航、过木建筑物的规模型式及其位置，应根据过坝运送量的大小及木材流送工艺的要求，通过技术经济比较，会同有关部门协商确定。第3.6.2条运送量很大的通航与过木建筑物，宜分开建设；但受条件限制时，也可合建。第3.6.3条通航、过木建筑物宜远离进水口、厂房和溢洪道，如因条件限制须傍靠这些建筑物时，应采取安全措施。第3.6.4条船闸应布置在靠近主航道一侧。下游引航道应与主航道平顺衔接，应使上、下游引航道口门区水流的流速、流态满足通航要求，并应设置防泥沙淤积的措施。第3.6.5条升船机的型式，应通过技术经济比较确定。斜面升航机道的位置，宜选择在地形平缓、工程量小、地质条件较好和有良好水域条件的地方。 第3.6.6条低水头水电站的过木建筑物，可采用水筏道。水筏道设计应符合下列要求： 一、水筏道在平面上应直线布置，进口应设置导航设施，首部应设置闸门，并宜采用下沉式闸门，出口一般宜靠近主流； 二、水筏道纵坡的选择应便于过排和安全； 三、水筏道出口的水面不得出现淹没式水跃。第3.6.7条当木材采用机械方式过坝，应尽量不增加过坝工序和辅助材料。第3.6.8条过木建筑物的上、下游宜设置相应的停排、编排、合排场和防洪设施。第3.6.9条过鱼建筑物的型式，应会同水产部门研究确定。 过鱼建筑物采用鱼道时，其进、出口位置、纵坡、宽度、水深及诱鱼流速等，宜通过模型试验确定。第七节水工建筑物观测设计第3.7.1条水工建筑物的观测项目，应符合表3.5的规定。第3.7.2条观测设计应符合下列要求：一、观测断面和观测点的选择应有代表性；二、尽量排除或避免影响观测精度的因素；三、观测资料，应及时分析总结。表3.5主要水工建筑物的观测项目建筑物 重要性 (1) 混凝土坝砌石坝 (2) 土石坝 (3) 河床式厂房、闸 (4) 隧洞 重大 工程 1.上下游水位；2.气温、水温混凝土温；3.扬压力；4.漏水量；5.水平位移；6.沉陷；7.纵缝、横缝、裂缝；8.泄洪冲淤；9.坝前淤积1.上下游水位；2.浸润线与孔隙水压，3.渗透流量；4.坝面沉陷与位移；5.坝基沉陷，6.裂缝、塌陷、隆起1.上下游水位；2.沉陷、裂缝；3.渗透压力；4.水平位移；5.上下游冲游1.上下游水位；2.压坡线或水面线；3.外水压力；4.进出口建筑物的沉陷、位移；5.地表沉陷、位移小型 工程 1.上下游水位；2.扬压力；3.漏水量；4.水平位移1.上下游水位；2.坝面沉陷与位移；3.裂缝、塌陷、隆起1.上下游水位；2.沉陷、位移；3.渗透压力1.上下游水位；2.外水压力第四章水力机械第一节 水轮发电机组的选择第4.1.1条水电站的水轮发电机组，宜采用国家标准的机组系列产品。第4.1.2条在一个水电站内，应选用同一型号、同一规格的机组。第4.1.3条转桨式水轮机的飞逸转速，应取水轮机导叶和转轮叶片保持协联关系情况下，在运行水头范围内产生的飞逸转速最大值。在特殊情况下，可取非协联工况下产生的最大值。其他型式水轮机的飞逸转速，应按水电站最大净水头和水轮机导叶(对冲击式水轮机为喷嘴，对定桨式水轮机还应结合转轮叶片的装置角)的最大可能开度确定。配套发电机的飞逸转速，不得小于水轮机的飞逸转速。第4.1.4条水轮机的安装高程，应根据水轮机各种工况下允许的吸出高度值和相应尾水位确定：对装机多于两台的水电站，应满足一台机组在各种水头下最大功率运行时的吸出高度和相应尾水位的要求；对装机12台的水电站，应同时满足一台机组在各种水头下50%最大功率运行时的吸出高度和相应尾水位的要求。第4.1.5条水轮机蜗壳和尾水管，应采用制造厂推荐的型式和尺寸。如需修改应与制造厂协商。立轴水轮机弯曲型尾水管出口的顶缘，应低于最低尾水位0.5m。扩散段底板宜为水平，必要时可上翘，上翘后与水平面的夹角不宜超过12。立轴水轮机的蜗壳和尾水管，均应设置人孔或检查孔。卧轴水轮机金属弯曲型尾水管出口的淹没水深，不应小于0.3m。第4.1.6条水电站每台机组应设自动调速器。调速器应能满足机组单机和并列运行对频率和功率调整的要求，并应能在事故时紧急停机。对担负电力系统基荷任务，且占系统容量比重较小的水电站，可只装设自动开、停机和事故停机功能的装置。第4.1.7条机组甩去全负荷时，水轮机的蜗壳允许的最大水压上升率；当计算水头在40m以下时，宜为50%70%；计算水头在40100m时，宜为30%50%；计算水头超过100m时，宜小于30%。第4.1.8条计算输水道的最大水锤压力，应考虑：一、与一条压力水管相联的机组台数；二、电站与电力系统的连接，电气主结线和机组运行方式； 三、允许的最大转速上升率。第4.1.9条机组甩去全负荷时最大转速上升率，不宜大于50%。对并人电力系统中运行且占系统容量20%以下的电站，机组甩去全负荷的最大转速上升率可允许达到50%60%。转速上升率大于60%时，应有充分的论证。 第4.1.10条当最大压力上升率及最大速率上升率不能满足设计要求时，应采取下列措施：一、缩短压力水道的长度或加大其过水断面；二、与制造厂协商，加大机组的转动惯量；三、在压力水道上设置调压井(塔)或在水轮机前装设调压阀；四、机组采用分段关闭装置。第4.1.11条当几台水轮机共用一条压力水道时，每台水轮机前应装设进水阀。对单元压力水管，可在进水口装设快速闸门，或在水轮机前装设进水阀。当最大水头大于150m时，在进水口应装设快速闸门或事故闸门，同时在水轮机前装设进水阀。 快速闸门或进水阀的关闭时间，不应超过制造厂保证发电机在飞逸转速下允许的运行时间。第4.1.12条随机组配套的自动化元件的操作电压和调速器的操作电压，必须一致。 第二节供水系统 第4.2.1条技术供水(机组冷却水、润滑水和主轴密封用水)系统应有备用水源。其中，润滑水的备用水源应能自动投入运转。供水系统的取水口不应少于两个，每个取水口应保证通过需要的流量。第4.2.2条水电站的技术供水方式，应符合下列规定：一、水头在12m以上时，宜采用自流供水，最大水头大于50m时，应设置可靠的减压设备，或采用射流泵供水；二、供水量较大(发电机有空气冷却器)，且水头在80m以上时，应在自流减压供水、射流泵供水和水泵供水之间进行技术经济比较确定；三、水头大于120m时，宜采用水泵供水；四、最大水头在12m上下，最小水头小于12m时，宜采用自流和水泵相结合的混合式供水。第4.2.3条当采用水泵供水方式时，应设置备用水泵，当一组水泵中任一台水泵发生故障时，备用水泵应能自动投入运转。第4.2.4条机组冷却水系统应装设滤水器，润滑水系统应加设专用的滤水器。滤水器清污时，系统供水不应中断。第4.2.5条水电站厂房应设消防供水系统。水电站水头在30m以上，消防供水可采用自流供水。水电站水头在30m以下，消防供水宜采用水泵供水，不考虑备用水泵，但应有可靠的电源，水泵的供水量，应不小于最大一次失火的消防用水量。当技术供水采用水泵供水时，消防供水与技术供水可合成一个系统。当供水水头和水量不能满足消防要求时，可用化学灭火器。第4.2.6条供水管路内的流速，不宜大于7m/s，亦不宜小于2m/s。 第三节 排水系统 第4.3.1条机组检修排水和厂内渗漏排水系统可分开设置，各设专用的排水泵。当采用一个系统时，应设置防止外水倒灌厂房的措施。装机容量较小的水电站，排水系统可适当简化。 第4.3.2条机组检修的排水应设置两台水泵，不考虑备用。排水量宜按4h内能排出一台水轮机过流部分和钢管内的积水与上、下游闸(阀)门的漏水量之和确定。每台水泵的排水量，应大于上、下游闸(阀)门的总漏水量。排水泵可用手动操作。第4.3.3条厂内渗漏水的排除应设两台水泵，并互为备用。排渗漏水的排水泵，应能随集水井或集水廊道的水位变化自动运转。 第4.3.4条采用集水廊道时，其最小尺寸，高应有1.8m，宽应有1.Om。廊道出口不应少于两个，其中一个出口不应被水淹没。采用集水井时，其有效容积不宜小于一台水泵10min排水量和不宜大于一台水泵20min的排水量。第4.3.5条厂区积水的排除，应自成系统，且不得将其引入厂内集水井或集水廊道中。第4.3.6条 立轴式水轮机顶盖的排水宜采用自流方式。排水管宜设两根，并应设置拦污栅。轴流式水轮机顶盖的排水，当采用水泵排水时，应设置备用泵。水泵应能按顶盖下的积水水位自动操作。第四节压缩空气系统 第4.4.1条水电站厂房内，根据需要可分别设置高压和低压空气压缩系统。 第4.4.2条供油压装置压力油罐的高压空气压缩系统的压力，应为2030kgcm2；其空气压缩机宜设置两台，互为备用，并可设置一个储气罐。空气压缩机的容量，可按其全部压缩机同时工作，在12h内将一个压力油罐的标准空气容积充到额定压力的要求确定。第4.4.3条供机组制动、蝴蝶阀和水轮机主轴围带密封、检修维护用的空气压缩系统其压力应为78kgcm2。当低压空气压缩系统不能满足蝴蝶阀围带充气要求时，可用高压空气压缩系统减压供给。根据水电站的机组容量及台数，低压空气压缩机可设置12台，并可设置储气罐。空气压缩机的容量，可按正常停机制动供气和检修供气之和确定。第4.4.4条当机组需采用充气压水方式作调相机运行时，低压空气压缩系统应设置两台空气压缩机。其容量应按调相充气压水的用气量确定，但调相供气管路和储气罐，应与机组制动用气分开。调相用储气罐容积，应根据一台机组调相时，初次压低转轮室水位所需用的空气量确定。 第4.4.5条高、低压空气压缩系统的管路，均应装设油水分离器。所有储气罐均应装设安全阀和排水阀。自动补气的储气罐应设置监视压力的压力信号器。第五节 油系统第4.5.1条水电站的绝缘油系统的设备、管路和透平油系统，宜分开设置。第4.5.2条绝缘油、透平油的系统，可按油的品种各设两个容积相同的净油桶和污油桶。透平油桶的容积，可按容量最大的一台机组用油量的110%确定。变压器用油的油桶容积，可按容量最大的一台主变压器用油量的110%确定。油断路器用油的油桶容积，可按最大一组油断路器总用油量的110%确定。第4.5.3条油处理设备的品种、容量及台数，可根据水电站用油量的大小选择。第4.5.4条油系统不应设置油再生设备及油化验设备。第4.5.5条对梯级水电站或水电站群，可在位置适中或用油量较大的水电站设置中心油系统。中心油系统的设备，除应设置水电站群用油需要的贮油设备外，尚应设置油净化处理设备及油化验设备。第六节 水力测量监视系统 第4.6.1条需远距离