摘 要：渔泡江二级水电站为引水式电站，本工程通过合理布局，结合地质资料充分利用有利地形条件，使发电引水系统设计合理，在实施阶段结合实际情况对设计成果做必要的调整及优化。
关键词：引水式电站；发电引水系统；设计。
1 工程概述
渔泡江二级水电站位于长江水系金沙江右岸一级支流渔泡江中游，地处云南省楚雄州大姚县，工程任务以发电为主，兼顾其它。电站装机容量14MW，多年平均发电量6330万kW·h，水库总库容2760万m3。大坝为混凝土拱坝，最大坝高67m，电站采取有压引水方式，为日调节电站，调节库容520万m3。
2 布置设计
工程枢纽建筑物由首部挡水枢纽、发电引水系统和厂区枢纽三部分组成。发电引水系统布置在右岸，为有压引水方式，后接布置于大坝下游约290m处的右岸厂房。主、副厂房及升压站均为地面式，沿河岸各主要厂区建筑物呈“一”字型布置。引水建筑物沿水流方向依次由取水口、发电引水隧洞和地下压力埋管及岔支管组成。取水口底板高程1377.7m，发电机组安装高程1342.50m。引水线路布置在河流右岸，总长452m，发电引用流量46.0m3/s，最大设计水头51.58m。发电引水系统平面布置见图1。
图1：发电引水系统平面布置图
2.1是否设调压井
判别条件为：
条件一：根据引水道布置，引水隧洞长331.652m，洞径4.8m，压力钢管主管长89.447m，支管长18m，主管管径3.8m，支管管径2.5m。按照《水电站调压室设计规范》（DL/T5058-1996）的规定，设置调压井的必需条件之一和计算式如下： 上两式中：
—压力水道中水流惯性时间常数；
—的允许值，一般取2～4s；
—压力水道各分段长度；
—压力水道各分段内相应流速；
—设计水头；
—重力加速度。
经计算，=2.44，由于本电站在电力系统中机组容量所占比重较小，计算值均在允许范围之内，按此条件可不设置调压井。
条件二：根据机组调节保证计算结果，若不设调压井，机组在大波动过渡过程中水击压力最大值为65m，没有超过蜗壳适宜升高压力上限75m；最大转速上升值率47.3%，小于机组甩负荷时最大转速升高率60%；尾水管最大真空度3m，低于机组甩全负荷时尾水管内的最大真空度不大于8m的要求。
根据以上两个条件的分析可知，本工程不需设置调压井。
2.2取水口
根据坝址位置地形地质条件，将取水口布置在大坝右岸上游离冲沙底孔约45m处岸坡上。由于地形坡度较陡，为方便取水，采用岸塔式取水口，以减小工程量。
取水口孔口尺寸4.8×4.8m，为方形孔，底板高程1377.7m，高于水库淤沙高程1372.6m，低于死水位1386m，使得当电站运行于水库死水位附近时，仍能保证电站的正常取水要求。取水口由喇叭口和闸室段组成，总长11.2m。喇叭口采用三面椭圆曲线收缩，底部为平底，椭圆曲线方程：顶部及两侧均为。进口喇叭口前设一扇9.2×7.0m（宽×高）的直立式拦污栅，其后闸室段设一扇4.8×4.8m的平面事故钢闸门和相应的启闭设备。闸门井筒采用C20钢筋混凝土浇筑，井筒顶高程与坝顶高程相同为1396.0m，启闭机室为钢筋混凝土排架结构。
2.3 引水隧洞
取水口闸门井后接引水隧洞，平面布置呈折线形，进口底板高程1377.7m，纵比降以满足汽车除渣运输的施工要求定为9.6%，隧洞末端底板高程1349.631m。于隧洞首末设渐变段分别与取水口和压力管道相接，渐变段长10m。
隧洞最大埋深76m，穿越地层岩性为K2j1的紫红色中厚～厚层状泥质粉砂岩夹薄层灰绿色钙质泥岩，岩层产状225～235°<25°。隧洞线大角度切割地层走向布置，沿线无区域性构造破坏，洞室围岩以弱风化岩体为主，岩体较完整，围岩稳定，成洞条件较好，以Ⅲ类围岩为主。
隧洞断面采用圆形有压隧洞，对应不同的围岩地质条件，分别采用A型及B型衬砌断面。两种衬砌断面结构尺寸相同，开挖断面直径为5.6m，衬砌厚度为0.4m。A型衬砌段需进行回填和固结灌浆处理，B型衬砌段仅作回填灌浆处理。隧洞断面详见图2。
图2：隧洞断面图
2.4 压力埋管
发电引水隧洞后设渐变段与压力钢埋管相接，布置于隧洞与发电厂房之间，采取一管双机供水方式。压力埋管为斜管，纵比降与隧洞一致，末端接厂房段为平管，平管中心高程1342.50m。
主支管分岔处采用对称“Y”型岔管布置，月牙肋板加强，分岔角80°，主、支管及岔管钢材均采用Q345C钢，主管壁厚18mm，岔管壁厚20mm，支管壁厚16mm。
压力钢管埋管隧洞采用圆形断面，为方便钢管制作安装，管壁与隧洞围岩间考虑了0.7m的施工操作空间，待钢管安装施工完毕即采用C15混凝土回填密实，然后对回填段顶拱120°范围内进行回填灌浆处理，以保证钢管与围岩之间紧密结合。压力钢埋管设计详见图3。
图3：压力钢管断面图
3设计变更及优化
3.1平面布置
在实施过程中，取水口闸门井底板开挖地质条件较差，覆盖层深度较原设计大。如按原设计位置不变，则底板基础开挖深度大，回填工程量也大，同时对形成的高边坡处理难度也大（开挖边坡将由现在的16.0m增加到29.0m）。后将取水口位置沿洞轴线向下游侧方向移动了8.0m，同时向山体内侧也移动了约3.0m，经设计调整后，直接工程投资节省了约35万元。
厂区位置经开挖揭露地质条件较原设计好，在满足厂房基础承载能力要求及厂房整体稳定要求前提下，将主副厂房向山体外侧平移了5.0m。平移后，厂区开挖工程量减少，边坡开挖高度降低了10m左右。经设计调整，厂房后边坡处理工艺得到简化，不利安全因素也随之消失。
3.2结构尺寸
在实施阶段，水轮机前蝶阀直径由原设计2.4m增大为2.5m，支管直径也由原2.4m调为2.5m，为匹配钢管管径，主管直径也由原3.5m调整为3.8m。经调整后，引水系统的总水头损失减少，发电量有所增加。
由于隧洞地质条件较好，在初步设计阶段隧洞B型断面永久支护措施为钢筋网+锚喷，后施工图阶段改为钢筋混凝土衬砌型式。主要是因为隧洞开挖成型不理想，为降低隧洞糙率，改善水流条件，设计上做的安全保障措施。
4后评
目前，本水电站工程发电引水系统部分已施工完毕。从实施过程来看，设计是很合理的，施工过程中的设计配合工作也很到位。特别是对取水口及厂房位置的设计调整，体现了理论设计应与实际相结合，设计指导施工的正确思路。同时也可以看出，水电站工程的设计工作不单单是向业主方提供满足规范要求的设计图纸，在实施工过程中更需要结合实际情况，多与参建各方交流，不断对设计成果做进一步的调整及优化。
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