第8卷《水电站建筑物》编写说明

王仁坤

《水工设计手册》(第2版)第8卷《水电站建筑物》是针对引水发电建筑物之进水口、引水隧洞、压力管道、调压室、发电厂房等以及抽水蓄能电站、潮汐电站建筑物设计的工具书，内容包括建筑物设计的布置要求、设计分析方法、安全标准等，是在第1版的基础上，基本保持原有框架，分设“深式进水口”、“水工隧洞”、“调压设施”、“压力管道”、“水电站厂房”和“抽水蓄能电站”、“潮汐电站”共7章，其中“抽水蓄能电站”、“潮汐电站”为新编章。新版内容反映了近30年来水电站建设与技术发展，增添了新的构筑物形式，新的设计要求与分析技术，满足生态环保要求的流道建筑物设计，补充了大量新建工程实例，尤其巨型水电工程建筑物，如三峡、溪洛渡、锦屏一级、向家坝、二滩、拉西瓦、小浪底、大朝山、西龙池等。

各章的内容调整与修订如下。

1　第1章深式进水口

本章丰富了多座新建工程的进水口实例，增加了虹吸式进水口、抽水蓄能电站进/出水口以及分层取水口建筑物的布置形式与设计要求，以及浮式拦(导)漂排(索)设计。其中进水口增设叠梁门槽等结构实现分层取水，满足下游水生生物适宜水温繁殖需要，是现代水电开发，生态和谐，绿色环保的具体体现。尽管本卷专设了“抽水蓄能电站”章，但在第1章具体介绍了抽水蓄能电站进出水口型式，意在将各种进水口型式集中反映，方便查阅，“抽水蓄能电站”章仅就抽水蓄能电站之运行要求阐述其进出水口的布置原则。本章还介绍了最新的小进水口设计理论;增加了一套局部水头损失系数计算参考值，供设计者参考。

2　第2章水工隧洞

本章在第1版基础上增加了不同支护类型的适用性;删除了第1版中关于衬砌不允许开裂的计算公式，增加了无压圆形断面和非圆形断面的“边值问题数值解法”;以及预应力混凝土衬砌计算、高压隧洞设计、土洞设计等内容。

3　第3章调压设施

本章内容调整和修订主要有6个方面:

(1)增加了“气垫式调压室”、“变顶高尾水洞”等新型调压设施的设计。

(2)删除了水击计算图解法和调压室涌波计算图解法，增加了调保计算数值法，较全面地提出了改善调节保证参数的各项工程措施。

(3)引入了近年来的最新科研成果，例如，机组转速最大上升率的解析计算公式及其适用条件;调压室体型与调压室水头损失的关系等。

(4)增加了上、下游调压室设置条件的有关内容。

(5)补充了调压室检测及运行检修要求以及我国已建或在建代表各种体型常规调压室的水电站工程实例。

(6)增加了折向器、减压阀的数学模型和数值计算方法，给出了国内使用减压阀的水电站汇总表。

4　第4章压力管道

本章在第1版基础上增加的内容有:波纹管伸缩节的基本构造和设计标准;降低地下埋管外水压力的各种工程措施和确定外水压力荷载的方法及国内外工程实践;坝后背管及过缝措施的设计与工程实践;钢筋混凝土管道PCCP管的设计方法和相关工艺;贴边岔管的面积补偿法和圆环法等设计方法;地下埋藏式钢岔管与围岩联合承载的设计准则;钢衬钢筋混凝土岔管设计方法等。

5　第5章水电站厂房

本章修编主要有以下内容:

(1)增加了厂房等级划分、洪水标准。

(2)充实了地面厂房的厂区布置设计内容和工程实例，在结构设计中增加了充水保压蜗壳、直埋蜗壳、钢网架等新型结构型式，补充了有限元计算方法。

(3)在厂房整体稳定分析中增加了非岩基上厂房设计内容和基础处理实例。

(4)增加了厂房构造设计内容。

(5)充实了地下厂房布置设计与工程实例，增加了地下厂房围岩稳定分析，重点介绍了围岩柔性支护设计，补充了岩壁式吊车梁设计与要求，增加了半地下式厂房布置和结构设计。

(6)增加了坝内式厂房、灯泡贯流式机组厂房和水斗式机组厂房设计。

6　第6章抽水蓄能电站

本章为新编章。针对抽水蓄能电站水工建筑物的设计特点、原则与要求，介绍了抽水蓄能电站主要规划参数选择;抽水蓄能电站总体布置;上、下水库的工作特点、布置类型、防渗设计、初期蓄水等;抽水蓄能电站输水系统的布置特点以及进出水口设计、压力水道设计、高压岔管设计、调压室设计、水力过渡过程设计等，发电厂房系统的型式及其选择、布置与设计的特点。有关各建筑物的具体设计方法与安全控制，可参照引水发电建筑物的相关章节。

7　第7章潮汐电站

本章为新编章。目前国内外已建成并运行的潮汐电站比较少，国内仍在运行的潮汐电站有三座，分别为浙江温岭江厦潮汐试验电站(装机容量3900kW)，山东乳山白沙口潮汐电站(装机容量640kW)，浙江玉环海山潮汐电站(装机容量250kW)。国外在运行的潮汐电站分别为:法国朗斯潮汐电站(装机容量24万kW)，加拿大安纳波利斯潮汐电站(装机容量2万kW)，俄罗斯基斯洛湾潮汐电站(装机容量400kW)以及正在建设的韩国始华湖潮汐电站(装机容量26万kW)。在本章编写过程中充分收集国内外已建及规划的潮汐电站的设计和建设运行资料，整理归纳了潮汐电站技术特点、设计内容、设计水平、发展趋势，按照水工设计手册编制要求，立足实用，主要对潮汐水文条件、潮汐电站开发方式、规划、水库调节、规模选择等作了叙述，其中水工建筑物(包括堤坝、厂房、水闸、船闸等)设计与常规河床式水电站基本相同，可参见本手册的相关章节。本章只对不同点或有特殊要求的结构设计作了说明。具体共分5节:7.1节介绍了潮汐电站的特点、潮汐的物理现象、潮汐能估算及潮汐能的动态特点等;7.2节介绍了潮汐发电开发方式; 7.3节介绍了潮汐电站站址选择、规模选择和主要参数选择等;7.4节介绍了潮汐电站的枢纽布置特点和不同开发方式及潮汐电站典型布置实例;7.5节介绍了潮汐电站水工建筑物设计特点。各建筑物的设计参照引水发电建筑物的相关章节。

本卷修编凝聚了各章主编和修编者及其参编单位的技术力量，确是群体智慧的结晶。但因修编内容多，涉及面广，工作量大，加上修编人员是在完成正常生产、科研、教学等任务的同时，克服种种困难，完成修编任务的。虽经过卷章节反复统稿审定，疏漏和错误在所难免，恳请读者批评指正。

本卷修编过程中，得到了行内多名专家的指导。如在章节内容安排上得到中国电建集团公司周建平总工程师的悉心指导;中国工程院曹楚生院士、第2版编委会副主任索丽生教授对本卷多处修编内容提出了具体修改意见;在卷统稿和章内容审定过程中，除了卷、章主编的积极投入外，还邀请了中国电建集团成都勘测设计研究院李杰副总工、胡克让教高，西北院姚栓喜总工，北京院韩立教高，河海大学胡明教授，武汉大学杨建东教授等分别对不同章节给予了审查，在此一并表示衷心的感谢!