TCWHIDA水利水电工程分层取水进水口设计导则

水利水电工程分层取水进水口设计导则XXXX-XX-XX发布 1 33水温计算及分层取水效果分析 5 3.2水库水温及出库水温计算 3.3分层取水效果分析 64分层取水型式与进水口建筑物布置 7 74.2固定孔口式进水口 84.3叠梁门式进水口 4.4套筒式进水口 95结构设计与地基处理 6水力设计 6.1水力计算 6.2模型试验 7金属结构 7.2拦污栅 8.1监测设计 8.2运行管理 附录A叠梁门顶和套筒式进水口顶的过流能力 20 1.0.1为适应水利水电工程取水水温控制需求，规范分层取水进水口设计，制定本导则。1.0.2本导则适用于水利水电工程分层取水的进水口设计。1.0.3水库的水温存有分层现象时，应结合其对环境敏感目标的影响，采取必要的分层取水措施。对取水水质有不同需求时，应根据水质的时空分布及其变化特征开展取水措施的专题研究。1.0.4分层取水进水口设计应符合下列规定：1分层取水进水口的建筑物级别应符合SL252、DL5180有关规定。2分层取水进水口的建筑物合理使用年限及耐久性设计应符合SL654的有关规定。3分层取水进水口的布置应符合SL285、NB/T10858有关规定。4分层取水进水口设计应收集相关地形地质、水文气象(气温、水温、冰情等)泥沙、漂污物、水库(河道)运行等基本资料，以及环境敏感目标对水温、水质的要求。5对于水库水位变幅较大的大型或重要的工程，应分别对采取分层取水设施前后的水库水温分布和取水水温进行数值模拟计算，论证分层取水设施的必要性、型式选择及其效果。1.0.5分层取水为有压引水系统的进水口应设置充水和通气设施。多泥沙、多污物或漂浮物河流以及严寒地区水利水电工程，还应设置专门的防沙、防污、排漂及防冰建筑物或设施、设备。1.0.6分层进水口设计应坚持因地制宜、环境友好、技术可行、安全可靠、经济合理的原则，并积极慎重地采用新技术、新工艺、新材料、新设备。1.0.7本导则主要引用以下标准。GB51247水工建筑物抗震设计标准GB50265泵站设计标准SL74水利水电工程钢闸门设计规范SL155水工(常见)模型试验规程2.0.1水库水温watertemperatureofreservoir以温度表示的水库水体热量时空分布特征。2.0.2水库水温结构watertemperaturestructureofreservoir水库水温的时空分布及其变化特征。根据垂向水温年内分布特征，可分为分层型、混合型和过渡型三种结构类型。2.0.3水库水温分层watertemperaturelaminationofreservoir受以年为周期的水温、气候规律性变化的影响，水库沿水深方向呈现出具有相同周期特征的水温分层现象。2.0.4分层型水库thermallystratifiedreservoir全年中除冬季外的其他时段水温随深度的变化明显，存在温水层、温跃层和深水层的多层水温结构，或者滞温层分布不明显但有明显的温跃层的水库。2.0.5混合型水库thermallymixedreservoir全年气温随深度的变化较小，无明显的深水层和温跃层的水库。2.0.6过渡型水库thermallytransitivereservoir介于分层型和混合型之间，且年内部分时段存在水温分层现象的水库。2.0.7出库水温outlettemperatureofreservoir库水通过灌溉、供水、发电等进水口至输(引)水管(洞)出口或电站尾水的温度。2.0.8分层取水进水口layeredwaterintake从水库中不同高程引取相应出库水温水体的取水建筑物或取水设施。2.0.9固定孔口式进水口multilevelfixingholeintake在不同高程设置多个固定进水口引取相应出库水温水体的取水建筑物。固定孔口式进水口又常称多层进水口。2.0.10叠梁门式进水口stoploggateintake在进水口前端设置叠梁门引取相应出库水温水体的取水建筑物。2.0.11翻板门式进水口flapgateintake在进水口前端设置多层翻板门，根据不同取水高程要求，旋转相应高程门叶，以取到相应出库水温水体的取水建筑物。2.0.12套筒式进水口muffintake、retractableshaftintake在进水口前端设置数节不同管径套接的直立钢圆筒，提拉圆筒以引取水相应出库水温水体的取水建筑物和设施。2.0.13汇流竖井compoundshaft用于固定孔口进水口的分层取水中，连通各层进水口的竖井结构，底部与引水道连接。2.0.14移动泵站式取水口moviblepumpstationfetchingwater位置可适应水位变化而变化的泵站式取水口。移动泵站式取水又称活动泵站式取水，主要有浮船泵站取水和缆车式泵站取水两种。3水温计算及分层取水效果分析3.1.1水温计算应包括以下内容：1开展基本资料收集与现场调查。2判别水库水温结构类型。3根据工程任务、规模以及水库水温结构类型、环境敏感对象保护要求，合理选择出库水温计算方法。4计算水库水温及进水口出库水温。5分析工程拟采取的分层取水措施效果。3.1.2应收集、整理和分析水文气象、河流水温、工程设计等基本资料。水文气象、水温资料应具有代表性和可靠性，符合SL/T278有关规定。基本资料不满足水温计算要求时，应开展补充观测或调查。3.1.3水库水温结构类型宜依据SL278、NB/T35094、NB/T35053规定的有关方法判别为分层型水库、过渡型水库或混合型水库。邻近已建水库特性相近且具有实测水温资料时，可通过类比分析判别水库水温结构。3.1.4判别为水温分层型的水库以及水温分层时段环境敏感的过渡型水库，应开展水库水温和进水口出库水温计算。3.1.5水温计算成果及分层取水措施效果分析结果应作为分层取水设计的依据。3.2.1出库水温计算应满足下列要求：1供水对象为农业灌溉的库内或坝前进水口，应开展出库水温计算。2水流泄放到坝下河道的引水发电进水口、下游补偿供水进水口，应开展出库水温计算。3供水对象为城镇生活用水、无特殊水温要求的工业用水的进水口，可不进行出库水温计算。3.2.2大型分层型水库及水温分层时段环境敏感的大型过渡型水库宜采用数值模型计算水库水温和进水口出库水温，并应满足下列要求：1湖泊型水库宜采用垂向一维数值模型。2河道型水库宜采用立面二维数值模型。3横向、纵向、垂向水温分布差异均较大的水库可采用三维数值模型。4采用的数值模型计算方法应符合NB/T35094有关规定。3.2.3中型分层型水库及水温分层时段环境敏感的中型过渡型水库，基本资料具备时，宜采用一维或二维数值模型计算库区和进水口出库水温。基本资料不具备时，可采用经验公式法计算进水口出库水温，采用的经验公式法应符合SL/T3.2.4小型分层型水库及水温分层时段环境敏感的小型过渡型水库，可采用经验公式法计算进水口出库水温，并应符合下列要求：1邻近已建水库特性相近且有实测的库表、库底水温资料时，宜采用指数函数法。2缺乏类比水库水温实测资料时，宜采用余弦函数法。3采用的经验公式应符合3.2.3有关规定。3.2.5采用数值模型计算进水口出库水温时，应采用验证水库的实测数据进行模型参数确定。3.2.6数值模型计算或经验公式计算中的设计水文条件应与工程运行调度方案保持一致。3.3.1分层取水效果分析计算方法应与采取措施前的出库水温计算方法保持一致。3.3.2当水库下游河道分布有保护对象时，应计算采取分层取水措施后下游河道水温沿程变化及保护对象分布断面水温变化，分析时段应包括水库水温分层明显时段和下游保护对象水温敏感时段。水库下游河流计算应符合NB/T35094有关规定。3.3.3对灌溉进水口出库后通过渠道、管道输送至受水点，应分析计算受水点水温。计算方法可采取纵向一维数值模型分析计算，也可通过类比调查进行分析计算。纵向一维数值模型计算应符合NB/T35094有关规定。3.3.4应根据采取分层取水设施前后的水温计算成果，判断分析分层取水效果。和下部嵌固结构特点，可选择独立塔式和岸塔式。独立塔式进水口可设计成单没深度应按照SL285或NB/T10858有关规定估算。当难以达到最小淹没深度要求时，应设置防涡梁(板)或防涡栅等措施。污、防冰等措施。过水工模型试验或水力数值模拟计算等验证设计的合理性。4.2固定孔口式进水口4.2.1固定孔口式进水口的各进水口高程设置应结合水库水温分布特点、建筑物结构布置、地形地质条件、水力学特性等综合考虑，确保下层进水口在相邻上层进水口最低运行库水位取水时仍能满足出库水温要求和最小淹没深度要求。4.2.2固定孔口式进水口应根据工程条件研究设置为塔式结构或布置在山体内。不同高程的进水口可上下重叠布置或水平错开布置，且每层进水口应满足相应的取水深度和最小淹没水深要求。4.2.3固定孔口式取水口每层进水口均应设置一道取水闸门。取水闸门宜布置紧凑，便于运行管理。4.2.4固定孔口式进水口之间通过汇流竖井或斜井连通，竖井或斜井底部连接引水隧洞，每层进水口与竖井或斜井的连接体形应使水流平顺，竖井或斜井断面不宜小于进水口过流面积。4.2.5固定孔口式进水口取水闸门可兼作进水口事故检修闸门。4.3叠梁门式进水口4.3.1在各种运行水位下，叠梁门顶的过流流量、流态及流速均应满足运行要求。门顶过流量可按本导则附录A的方法估算。4.3.2叠梁门与进水口胸墙之间的流道宽度应根据流量、流速、流态和结构设计等通过技术经济比较后确定。流道内应避免产生危害结构安全的贯通漩涡，必要时应采取消涡措施。4.3.3叠梁门顶过流水深应通过取水流量、流速及流态、取水水温计算以及单节门叶高度等综合分析确定。4.3.4叠梁门式进水口为多个进水口并排时，可根据需要在叠梁门与进水口之间设置通仓流道。通仓宽度应根据流量、流速、流态等确定。流态复杂时可通过水工模型试验或水力数值模拟计算验证。4.3.5叠梁门门槽布置方式及型式宜通过技术经济比较后确定。4.4套筒式进水口4.4.4套筒式进水口筒周宜均匀布置立柱安设导轨及限位装置。柱高大于6m4.4.6套筒式进水口可通过调节取水深度控制取水流量，亦可在其后设工作闸阀控制取水流量。取水流量可按附录A计算。前置挡墙、控制幕(隔水幕)等型式。4.5.3缆车式泵站应布置在河流顺直，主流靠岸处，岸边水深不应小于1.2m,不小于1.0m。浮船式泵站布置应执行GB50265相关下淹没出流且堰上水深大于2倍闸门高度时，不宜选用翻板闸门。4.5.6翻板闸门式进水口布置应符合SL753的有关规定。向分级高差不宜超过2.0m。4.5.9采用叠虹吸式进水口时，虹吸管驼峰顶部的真空度不应大于7.5m水柱高，管身接缝处应具有良好的密封性能。4.5.10前置挡墙式、控制幕式进水口布置可按叠梁门式进水口相关要求执行。较少的新型结构时，2级~5级进水口的建筑物级别可提高一级，但洪水标准可型工程的分层取水进水口宜采用拟静力法和动力法两种方法进行抗震计算分析。5.0.4框架竖塔混凝土强度等级不应低于C25,并根据环境类别及运行条件提环，可兼筒间连接用。各节套筒圆度偏差应根据圆筒直径、管节高度、圆筒总5.0.10翻板闸门式进水口结构设计可参照SL753的有关规定。5.0.11叠虹吸式进水口结构设5.0.12进水口结构设计尚应执行SL285、NB/T10858相6水力设计6.1.1固定孔口式分层取水进水口应根据不同型式和功能进行相应的水力计算，大型和重要工程的水力计算成果应与水工模型试验互相验证。6.1.2叠梁门式进水口的门顶过流为堰流形式，应计算门顶过流流量及叠梁门上下游水位差。当设置通仓流道时，通仓流道内流速宜控制在0.8m/s～2.0m/s,必要时通过水工模型试验验证。6.1.3套筒式进水口的门顶过流为堰流形式。当下部设置底部进水口时，其过流能力应综合考虑门顶过流能力及底部进水口的过流能力。6.1.4其他型式的进水口应根据其水力学特性采用堰流或孔流计算过流能力进行。6.1.5分层取水进水口的水头损失应按沿程水头损失和局部水头损失分别进行计算。6.1.6大中型工程分层取水进水口宜进行流体力学数值模拟计算。6.1.7进水口的最小淹没深度可按照SL285、SL205、DL5079有关规定估算。6.1.8当引水系统不设上游调压室时，应通过水力学过渡过程分析，计算水击波传递到分层取水进水口内时产生的水击压力。6.1.9有压式分层取水进水口通气孔面积计算应按SL74、NB35055的有关规定执行。当后接压力管道充泄水时，应保证管道内的空气能顺畅进出。6.2.1大中型工程及重要工程分层取水口应按照SL155的有关规定开展水工模型试验研究。6.2.2水工模型试验应采用重力相似准则，按几何相似进行模型设计，模型比尺应根据试验任务要求、工程规模、建筑物尺寸、水头、流量、试验量测精度和试验场地条件等因素综合考虑，整体模型试验一般不小于1:50。1在不同水库运行水位及隧洞引用流量时，观察含前置建筑物在内的进水口前缘水库区域、包括喇叭段及控制闸门在内的各层进水口流道、事故检修闸2根据初步试验成果，提出分层取水建筑物布置的较优方案及对应固定孔3结合水库水温分层特点，进行试验研究各层进水口的取水深度，确定相邻进水口开启或关闭闸门对应的库水位，推荐满足取水要求、流态较优的闸门4上下层进水口切换运行时，观察进水口的流态，监测流量变化情况。6固定孔口式进水口设置汇流竖(斜)井，应模拟事故甩负荷、增负荷工况，观察进水口的流态，量测取水闸门井水面波动、7观察事故闸门快速关闭引起的进水口水流变化、通气孔中水位波动等。1在水库各运行水位及隧洞不同引用流量时，观察进水口前缘水库区域、拦污栅、叠梁门顶部、塔内流道、喇叭段、闸门槽等各部位的水流流态，量测3结合水库水温分层特点，进行叠梁门顶最小过流水深试验；当设置通仓流道时，多个进水口还宜进行叠梁门不对称开启试验，推荐满足取水要求、流4测定不同工况下的进水口水头损失。5在水库各运行水位，量测叠梁门承受的最大水压差及叠梁闸门的振动情6观测叠梁门后流道内的流态，分析该流道结构及联系梁布置的合理性，7不设上游调压室的引水系统，应模拟事故状态下的水击波影响，量测叠梁门、闸门槽水击压力，进水口流道内涌浪幅8观察事故闸门快速关闭引起的进水口水流变化、通气孔中水位波动等。9可通过水力学数值分析与水工模型试验综合分析，研究叠梁门分成取水6.2.6套筒式取水流量大于20m³/s时，宜利用水工模型试验进行水力学及振7金属结构7.1.3分层取水闸门宜布置在拦污栅和检修(事故)闸门之间。7.1.4叠梁闸门和共槽的固定孔口式分层取水闸门门槽附近宜设置专用门库，7.1.5套筒闸门宜布置在水流流态稳定的部位，闸门上游侧宜设置检修闸门，7.1.6采用新型的分层取水闸门、拦污栅及启闭机时，应进行方案论证，必7.1.7分层取水闸门控制系统应设置可靠的挡水高度、状态或其他指示装置，7.2.1拦污栅的设计荷载，应根据水库、河流污物的性质、数量、流道特性、清污措施、检测监视设备、运行条件等确定。有流冰并于流冰期运用时，应计入壅冰影响。设计水头宜取用2m~5m,污物较多、清污条件差时，宜适当提高7.2.2拦污栅结构应进行抗振分析，栅条和栅叶自振频率应高于水流脉动频率，其频率比值不宜小于2.5。7.2.3分层取水拦污栅宜布置清污设备。根据来污量、污物性质及水工布置等因素可选用液压抓斗式、耙斗式或回转式清污机。对于污物量较大的进水口，7.3.1分层取水闸门的结构设计应结合水工建筑物孔口尺寸、闸门前后最大水压差和取水层高度等因素。对于设置在机组进口的分层取水闸门，应考虑机7.3.2固定孔口式进水口的取水闸门，宜采用面板设置在上游侧的整体闸门。7.3.3叠梁闸门单节高度应结合水库水位变化幅值及频率、取水流量、下泄7.3.6套筒闸门各节圆筒的圆度应能满足闸门筒节节间止水的要求。筒壁壁厚应根据设计水头、制造安装要求等综合确定，且不应小于6mm。7.3.7自浮式套筒闸门应进行浮力计算，浮筒浮力应大于所需提升的所有结7.3.8翻板门式分层取水进水口闸门与启闭机布置、闸门结构设计应满足7.4.3叠梁闸门和固定孔口式取水闸门宜选用移动式启闭机通过自动挂脱梁操作，自动挂脱梁应定位准确、运行可靠。7.4.4分层取水闸门数量多且采用移动式启闭机操作时，宜设置智能控制系统。7.4.5固定孔口式进水口采用环形或多边形布置取水闸门时，宜采用“一门整体提升尾筒底取水工况，并应计入提起底筒泄流时的负压影响，可按运行工况中的最不利荷载组合设计。无试验数据时，筒底负压可按20kN/m²计。8.1监测设计测断面应设在坝上游附近。库中垂向水温监测断面布设应根据水库形态、回水8.1.10监测仪器要求精度及可靠性高，且应便于维修或更换。层取水的运行建议。8.2运行管理感对象水温要求等，及时调整分层取水设施的取水深度和调度方式，以达到水温改善效果。8.2.3分层取水进水口的运行除应符合现行标准SL285、NB/T10858的有关规2分析天然河道水温，确定出库水温调控目标范围。3根据水库水温结构预测分析，确定分层取水设施的最高、最低运行水位；4综合分析水库运行、机组发电、防洪、灌溉、引水等多目标运行模式要5熟悉掌握分层取水进水口配套设施、设备运行方式及操作要求，保证分层取水设施有效运行。6分层取水进水口运行条件与上游水库、下游引水管道、机组等建筑物运7制定合理、有效的分层取水运行管理监测设计方案，指导并验证运行效果。8针对分层分层取水进水口安全运行制定专项应急预案。9其它。附录A叠梁门顶和套筒式进水口顶的过流能力A.0.1叠梁门顶和套筒式进水口顶的过流能力可按矩形薄壁堰淹没出流示意图(图D)考虑，并按下列公式计算：式中：g—一侧收缩系数，取1.0;m₆——计及行近流速的流量系数；H——堰上水头(m);H。一—计入行近流速水头的堰上水头(m);P上、P下——矩形薄壁堰上、下游高度(m);Z——堰上下游水位差(m);b——堰顶宽度，叠梁门取过水门顶宽度，套筒取过水筒缘周长(m)。图A矩形薄壁堰淹没出流示意图标准用词说明标准用词必须应宜允许稍微有选择，在条件许可时首先应这样做不宜可水利水电工程分层取水进水口设计导则Layeredwaterintakedesignguide 3水温计算及分层取水效果分析 4分层取水型式与进水口建筑物布置 5结构设计与地基处理 497金属结构 1.0.1~1.0.3本导则主要针对出库水温有要求的大中型水利水电工程取水工程设计。为满足灌溉、工业、环境保护和生活用水的水温要求，通常需要取用水库或河道内不同深度的水体，这些为满足水温要求而设置的分层取水进水口，可通过分层取水措施抬高(或降低)进水口高程，引取水库或河道不同高程水体，控制取水水温。通过对国内32个采用分层取水进水口的工程进行调研，分层取水进水口型式较多，不同型式的分层取水进水口，其结构布置、受力条件、水力特性、控制分层取水方式等方面有较大区别，并基本存在结构复杂、运行不便、增加投资、增加进水口水头损失等问题，因此，需根据工程特点，通过技术经济综合比较选定分层取水进水口型式。对于以控制取水水质为目的的工程，由于水库水质受到入库水质、水量、水温等因素的影响较大，且各工程水库水质分布差异性较大，分层取水进水口设计需专题研究。对于以控制取水泥沙含量为目的的工程，由于河流泥沙含量、泥沙入库过程可库内淤积形态等差异性较大，分1.0.7本导则在已有相关规范基础上编制，侧重于分层取水进水口特有设计内容，本标准对水库水温、水库水温结构、水库水温分层、分层型水库、混合型水库、过渡型水库、出库水温、分层取水进水口、固定孔口式进水口、叠梁门式进水口、翻板门式进水口、套筒式进水口、汇流竖井、移动泵站式进水口等进行了解释与定义，其他本标准没有定义的术语可参照SL26《水利水电工程技2水库水温结构判别目前应用较为成熟的有参数a-β判别法(也称“库水交条件较好的水库水温资料，采用类比分析判别水温结构比较准确。判断水库水温结构时，当水库坝前有较为稳定的库底水温，除极少数月份外，全年各月存在温跃层，库表与库底之间存在一定的温差，可判断为分层型；水库坝前在春夏季(主要是2月~8月)有较为稳定的库底水温，但进入秋季库底水温快速升高，库底水温变化较大，全年多数月份存在温跃层，可判断为过渡型；水库各月均不存在稳定的库底水温，库底水温变化较大，除3月~5月升温期外，水库3本导则所称的环境敏感对象主要是针对水温因子特别敏感的对象而言，包括特殊用水进水口、珍稀水生生物栖息地、鱼类产卵场、鱼类索饵场、鱼类越冬场和珍稀两栖动物栖息地等对水温有特定要求的程的规划阶段，由于设计深度及基础资料获取的问题，难以开展准确的数值模型计算工作；在不涉及重要环境敏感对象情况下，可以采用经验公式法予以初步计算和判断；如有相似条件较好的水库水温资料，可采用类比分析法判断水温影响程度。不同分层取水设施，其适用性有所不同，应结合水库水温结构的4水库水温及出库水温计算，必要时宜开展流域水利水电工程建设对水温文典型年，其入库流量和水温差异均会对水库水温结构造成影响，带来库区水温分布和出库水温的差异。水文气象资料年限应不低于10年，年限不足时应插3.2.2~3.2.4垂向一维水温模型综合考虑了水库入流、出流、风的掺混及水面热交换对水库水温分层结构的影响，边界条件相对简单，计算能快速稳定，能够模拟出稳定分层型水库坝前水温的分层结构的形成、发展、减弱的年内变化过程。在水利水电工程的规划阶段且涉及重要环境敏感目标的情况下，尽可能采用垂向一维水温模型进行计算。对于需要采取分层取水设施的中型水库，宜采取垂向一维水温模型计算水库水温。立面二维水温模型能较好地模拟浮力流在纵垂向断面上的流动及温度分层在纵向上的形成和发展过程，以及分层水库最重要特征的沿程变化；由于计算稳定性好，且模型中需率定的参数少，使得该模型具有良好的工程实用性，对预测有明显温度分层的大型深水水库的水温结构及其出库水温过程具有良好的精度；因此对于已确定要采取分层取水设施的大型水库或涉及重要的环境敏感目标时，其水温可采用立面二维水温模型进行计算。在水库大坝、发电或泄洪等进水口或支流汇口等附近区域，受工程引水、泄洪或支流汇水等影响，水流具有明显的三维特征，流场和温度场变化较大。因此，在特别关注水温空间差异且计算精度要求较高的情况下，此类区域可考虑采用三维水温模型进行模拟。通过经验公式计算库区垂向水温时，出库水温可提取进水口处的水温作为出库水温。3.2.5水温数值模型验证所采用的水库实测水温、水文气象等基础资料应相对较完整及匹配；验证水库的形态和调节能力、取水方式、调度过程等水温影响因素应与目标计算水库具有一定的相似性。采用数值模型计算水库及出库水温时，应根据验证水库的实测资料对模型中主要水动力和热通量相关参数进行率定和验证。3.3分层取水效果分析3.3.2~3.3.3河道或输水渠道水流的混合一般较充分，应采用纵向一维水温模型进行模拟，并考虑沿程取用水、支流入汇、气象等因素影响。对于长距离输水隧洞，其水流混合更为充分，应采用纵向一维水温模型进行模拟，并考虑沿程埋深带来的地热影响。有条件时应进行隧洞水温影响观测，对数学模型进行验证或开展类比分析。3.3.4分层取水效果分析应包括出库水温在采取分层措施前后的对比、出库水温与原河段水温的对比、库区水温和流场在采取措施前后的对比、水库下游水温在采取措施前后的恢复距离和影响时段对比。布置，还能尽量满足直接从水库取水；若进水口前需设置引水渠时，引水渠的过流能力应大于取水流量。在支流或山沟的汇口处，往往由洪水带来大量推移质，威胁进水口的正常运行，因此进水口不宜设在支流或山沟的汇口处。污物之所以汇集在进水口前缘，是由于进水口前面的回流作用，而回流的形成往往称顺畅。首先应重视工程布置，保证水流条件的良好衔接，避免进水口的水流发生流向突变或形成回流，避免进水口轴线平行并紧靠陡峻的岸坡而造成进水水口型式，主要采用叠梁门型式，其控制分层取水灵活、运行相对简单；而固定孔口进水口型式目前大中型工程中应用不多，早期小型水库使用较多，如大伙房水库、永定河水库、泽雅水库等，具有进水口结构受力条件好、闸门控制简单等优点，对于拟建中的大中型工程也可考虑，进行方案比较。能够灵活控制分层取水是确保出库水温的一个重要因素，而且运行操作都需方便可靠。对于平面为单孔的叠梁门型式主要是考虑单节门高及运行要求，充分体现分层取水的灵活性，对于平面为多孔的叠梁门运行相对复杂，叠梁门启闭用时较多；固定孔口进水口型式应研究不同闸门切换的控制条件及要求。叠梁门式进水口，根据水库水位的变化，设置叠梁闸门，调节闸门的高度，达到取水库表层水的目的，其布置见图4.1.4-1(a)和图4.1.4-1(b)。固定孔口式进水口，为分层取水进水口的一种，通过在不同高程设置两个或两个以上的进水口，达到分层取水的目的，见图4.1.4-2(a)和图4.1.4-2(b)。国内大中型工程分层取水概(a)事故闸门在边坡外(b)事故闸门在山体内图4.1.4-1.叠粱门式进水口拦河细结上星取水□a中层取水口事故检修钢门共庭层取水□M(a)两层进水口(事故闸门在边坡外)(b)三层进水口(事故闸门在山体内)图4.1.4-2固定孔口式进水口表4.1.4-1国内大中型工程分层取水概况表序号项目名称引用流量叠梁门顶控制水深(m)(宽度、是否通仓)1叠梁门、岸塔式2光照水电站叠梁门、塔式3江坪河水电站叠梁门、岸塔式宽10.7m,独立4锦屏一级水电站叠梁门、岸塔式5叠梁门、岸塔式6叠梁门、岸塔式宽5.5m,通仓7叠梁门、岸塔式序号项目名称引用流量叠梁门顶控制水深(m)(宽度、是否通仓)8乌东德水电站叠梁门、岸塔式宽5.9m,通仓9亭子口水电站叠梁门、坝式宽10.0m,通仓白鹤滩水电站叠梁门、岸塔式序号项目名称功能建设备注1大伙房水库辽宁浑河建成2永定桥水库坝内分三层埋设钢管，四川流沙河建成3温州市泽雅水库岸坡竖井式，浙江，戍浦江建成4磨盘山水库黑龙江，拉林河建成5阿哈水库四孔闸门，上下重叠，塔式贵阳市南郊6喀拉克水利建成7云龙水库五边形棱柱体分四层(不同平面、不同立面、不同方向昆明市掌鸠河建成8清凉山水库西阳镇9肖家岩水库软、硬管四川万善河小浪底南岸引水口沙问题小浪底水库库区南岸建成引黄进水口坝内进水口前设隔水竖井，竖井前设取水闸门，提升或下降沙问题建成沙斯塔枢纽工改建，在原进水口前设置拦阻装置，形成三层取水结构发电美国，萨克拉曼多河建成电站装机629MW,538m3/s,额定水头改建，在原拦污栅部位设置半圆形闸门结构防洪发电美国建成4台机共装机格兰峡大坝形成固定孔口取水结构发电美国建成挡水坝段完全结合布置。另外，亦有将不同高程的进水管埋于坝内的布置方式，物连通，独立塔式结构复杂，稳定性相对较差。岸塔式进水口与岸坡相连，塔的下部嵌固或靠在岸边，塔的稳定性好，塔顶交通布置方便。对于分层取水结构，由于在常规进水口的基础上增加了叠梁门或固定孔口式进水口结构，体型庞大，因此宜尽量结合岸边地质地形条件作岸塔式结构布置。目前国内大中型事故或检修闸门装入与岸边连接的塔式建筑物内者称为岸塔式进水口。引水式电站常采用该型式。塔的下部嵌固或靠在岸边，塔的稳定性好。上塔顶的交通桥易于布置。独立塔式进水口独立于坝体和岸边之外，结构复杂，稳定性差，闸门和上塔顶交通桥不便布置。我国已建的塔式进水口多为单面进水的矩形塔筒式。固定孔口式多孔径向进水的圆形或多边形独立塔式进水口，由于塔多控”的平面钢闸门。4层进水口在平面布置上重合，立面分设于进水塔不同高程，4扇取水闸门共用一个门槽，在每孔门槽孔口底部设置定位锁定，依靠每扇闸门不同尺寸的横向外伸锁定定位每扇闸门位置；4扇闸门共用一台前后移动的台车，通过一套专用的自动液压式抓梁控制闸门。运行时根据库水位变化情况开启相应的取水闸门，关闭的下部闸门浸泡在水中挡住深层水流，在平面钢闸门与引水隧洞进口间形成竖向流水流，在平面钢闸门与引水隧洞进口间昆明市云龙水库进水口为五边形棱柱体分层取水塔(4层进水口，不同平面、不同立面、不同方向进水),五边棱柱体中心设水井，4个取水闸孔分别位于五边棱柱体4个迎水的立面井壁内。取水塔闸门均采用固定式卷扬机操作。程建筑物，尤其在高坝大库工程中，水库中水体在铅直方向会存在温度和密度梯度，不同深度水体，其水质的水温、溶解氧、浮游生物、浑浊度、二氧化碳等是不同的，从不同深度取水，对生态、农业、水产养殖、人类生活及下游环境带来的影响不同。国家相关法律法规对生态环境保护高度关切，为了保护下游生态环境，或者维持下游生物生存生态平衡，要求在任何时段均要求满足下目前，水电站运行期正常情况下，生态流量泄放采用机组发电方式保证下泄流量，但是考虑到在运行过程中存在发生各种事故的可能性，比如电网发生故障，电量不能向外输送，或者机组全部发生事故，不能正常运行时，机组将全面停机，生态流量不能通过机组下放，此时可根据水库在不同运行水位情况下，采用溢洪道、泄洪洞、放空洞等永久泄水建筑物闸门局开方式进行泄放生态流量，虽然此时能满足生态流量的水量要求，但是不能满足生态用水中分层取水水质的质量要求，同时闸门较长时间的局开也存在安全隐患，虽然有些工程通过设置单独的生态管道，但是生态流量只满足水量大小要求，而不满足水温的要求。因此，生态流量进水口宜结合分层取水进时，通常采用叠梁门布置型式；对于中小型工程，尤其引用流量比较小，且在立面和平面布置条件较好时，可采用固定孔口式进水口。最终选型需从确保工分层取水进水口布置应与整个枢纽布置统一考虑，既要选择进水口的合适方案，又不致影响其它建筑物的布置。因此，进水口位置选择应结合厂房以及引(输)水道的工程布置方案进行技术经济论证。为了与枢纽其它建筑物的布置相协调，分层取水进水口顶部高程一般与坝顶同高；对不设上游调压室的工4.1.9为保证进水口的顺利施工和管理方便，尤其是塔式进水口，良好的交通运输条件是非常重要的。在进水口位置选择和工程布置时应予以充分重视，也是经验公式计算淹没深度，推算进水口底板高程。灌溉和供水工程有压式进水口也一般参照经验公式计算淹没深度，同时可根据使用要求和实际工程经验类比确定。当难以达到最小淹没深度要求时，要采取防涡措施，如在水面以下设置防涡梁、板或防涡栅等。对于大型或重要工程的有压式进水口，一般通过水工模型试验确定孔口型式及底板高程。但也要指出，中、高水头进水口前缘水域发生漩涡是较为普遍的现象，编制SD303-88时，对48座水电站的统计资料表明，其中有33个进水口(约占69%)曾不同程度地发生过漩涡。表面漩涡对进水口或后接流道运行不致有大的影响，但贯通式挟气漏斗漩涡有可能造成大量漂污物吸附在拦污栅上，使栅条变形，并将空气吸入，使管道震动，流量减少，增加水头损失，影响工程安全与效益的发挥水口，如抽水蓄能电站进水口，往往受多种因素限制，不能满足最小淹没深度要求，就需采取设置防涡梁、板或其他有效的消涡措例如，三峡水利枢纽左岸电站进水口，水库运行最低水位为135m,进水口底板高程为108m,原设计后接压力管道有一倾角，结果未能满足按经验公式计算的淹没深度要求，由于大坝布置上的原因，进水口底板高程不能下降，最后通过大比尺的水工模型试验，将后接的一段压力管道调平，并利用口门前方的拦污栅八字撑杆消除漩涡，结果试验表明进水口门前没有再出现有害的立轴漩又如，十三陵抽水蓄能电站下库进/出水口淹没深度采用经验公式计算得最小淹没深度为5.37m,而实际淹没深度为5.8m;但考虑漩涡的复杂性，在进/出口的上方设置了三根断面尺寸为2m×1.3m(高×宽)、间距为1.2m的防涡梁，用以消除漩涡。运行表明进/出水口在进水时无环流、无漩涡，出水时无翻白鹤滩电站进水口在进行体形优化试验研究中发现，位于水流表层的联系梁(包括横梁、纵梁或人字梁)对进口流态具有明显的消涡作用。在乌东德水电站进水口体形优化试验过程中，原设计方案死水位945m附近的联系梁底面位于死水位的上方，没有起到应有的作用，进口流态出现了立轴漩涡，并有气泡进入流道。将该处的联系梁顶面降低到死水位945m下0.5m,进口流态转变因此，在设计中当水位一定时，联系梁可布置在该水面以下0~0.5m处；在电站运行中当联系梁高程一定时，水位可在联系梁中部以上运行，进口流态即位于水流表层的联系梁(包括横梁、纵梁或人字梁)对进口流态具有明显的消涡作用，在水电站进水口叠梁门分层取水中，要重视各层联系梁的消涡作用，各层联系梁的布置一般与叠梁门的层数相匹配。在分层取水的最低水位 (死水位)和最高水位分别布置联系梁(相应水位下0~0.5m处)后，其余联系梁的间距按：叠梁门单节高度≤4m,可按2层叠梁门布置1层联系梁；当叠梁门单节高度较大时，可按1层叠梁门布置1层联系梁。白鹤滩电站在进行各层叠梁门最小淹没水深试验研究中发现，位于水流表层的联系梁对进口流态具有明显的消涡作用，每层叠梁门运行水位只要位于相应的联系梁顶面上附近，进口流态均可满足要求；水位脱离该联系梁的底面，浙江滩坑电站分层取水水温原型观测表明：出库水温与叠梁门门顶水深具有密切的关系，特别是在升温期，门顶水深对出库水温影响很大，要尽可能减小门顶水深以提高出库水温。而进口流态需要门顶较大的淹没深度，与出库水温门顶水深尽可能小，是一对矛盾，只有通过合理布置联系梁的高程，起到消污物堵塞拦污栅是进水口运行中较为普遍的问题，拦污栅的设计应结合污严寒地区河流上的进水口设计，应防止冰压力的破坏以及结构设施的冻结，4.1.12岸塔式的分层取水进水口规模一般较大，边坡的开挖及其高度也具有相当规模。为保证边坡安全，首先，施工前的勘探工作必须深入，对进水口边坡的岩石条件、节理裂隙、卸荷带应有充分研究：其次，施工过程中应坚持开挖一层支护一层，并做到及时支护，对于地质缺陷，可通过锚固、抗剪洞(桩)、4.1.13对于大型或重要工程的分层取水进水口要进行水工北盘江光照水电站引水发电系统采用叠梁门式分层取水进水口，因为叠梁门分层取水进水口水流条件较为复杂，为了弄清楚进水口水力工作特征、流态及水头损失等，为进水口的结构设计、体型优化提供依据，对分层取水进水口作了水工模型试验。模型比尺采用1:40,通过试验优化叠梁墙与喇叭口胸墙之间的净距，结构体形亦经过水力学模型试验及优化调整，进水口水流平顺，满足进水口水流条件要求，水头损失较小，由此带来的年电量损失也较小。叠梁门孔口处最大平均流速1.28m/s,经调研分析，目前的技术水平可以解决流速在1.3m/s以内的抓梁深水下动水启闭的问题。淹没深度要求。正常运行水位即高水位时，顶层进水口在满足取水温度的前提下可以尽量降低底板高程。当库水位降低，上下相邻进水口则需相互切换，应该保证下层进水口在上层进水口最低运行水位取水时，其出库水温仍能满足要求。洞内隧洞汇流结构。当地质条件允许时，应优先考虑洞内汇流，降低洞外建筑物结构复杂程度。固定孔口式进水口还需根据水库水温分层特点、进水口塔体高度、地形条件及运行管理等按上下重叠布置或水平错开布置。重叠布置能够减小进水口建筑物宽度，但在控制取水温度稍显不足；错开布置可以更加合理重庆玉滩水库灌溉取水口四孔闸门、黑龙江拉林河磨盘山水库三孔闸门和贵阳市南郊阿哈水库四孔闸门均采用上下重叠布置。新疆喀拉克水利三层进水口平面前后错开布置，枢纽辽宁浑河大伙房水库固定分为四层平面错开布置，四川流沙河永定桥水库坝内分三层埋设钢管平面错开布置，浙江温州市戍浦江根据库水位、水温的变化及出库水温要求，开启或关闭相应高程取水闸门，达到控制取水的目的。取水闸门的位置决定淹没水深，淹没水深是控制出库水温的关键。通常，淹没水深越小，则水温越高。然而，若过分追求小的淹没水优化连接段体形，适当加大竖井或斜井的面积以减小流速，从而改善水流条件位下，门顶都能满足取水流量要求，同时还必须确保水流流态、流速等要求。叠梁门槽的底板高程一般可与进水口底板高程相同，若高于进水口底板高程，在低水位运行时，即使叠梁门全部开启，也可能会影响到取水流量，若叠梁门槽底板高程过低，则不但门槽易被泥沙淤积而影响到叠梁门的正常使用，而且叠梁门的过流能力应大于工作门孔口过流能力和发电机组引用流量的要求。之间的流道(进水仓),经进水仓流入进水口。一般情况下，水流方向发生两次变化，先由水平变为垂直，再有垂直变为水平，水头损失较大，故需尽量降低进水仓内流速。进水仓宽度设计较大时，仓内流速小，但需要加长叠梁门支承结构，不仅增加了进水口工程量，也增加了支承结构的设计难度，尤其在高地震区，支承结构太长难以满足抗震要求。进水仓宽度设计较小时，仓内流速大，水头损失大，流态差。故进水仓宽度一般根据流量、流速、流态，以及进水口以乌东德水电站进水口为例，左右岸进水塔进水仓宽度为8.60m、相应仓内流速分别为2.8m/s、3.1m/s(因左右岸进水塔宽度不同);受工程布置、地形地质条件限制，左右岸进水塔垂直水流向长度不具备加长条件，且塔体前缘已位于弱卸荷岩体，若加大进水仓宽度，进水塔下游边界只能向下游调整，从而使得左岸进水口正面边坡高度达300m级，对边坡整体稳定不利：而右岸7#、8#引水隧洞水平段仅长5.0m、17.04m,将导致右岸引水发电建筑物布置困难。经水工模型试验及数值模拟验证，进水仓流速为2.8m/s、3.1m/s时，进水口水流条件较好、流态平稳，最大水头损失也控制在已建同类同规模的分层取水进根据对多个工程水工模型试验研究发现，由于叠梁门式进水口流道内存在水平向与竖向水流、闸墩圆弧形尾部及支撑梁引发绕流，流道内容易出现漩涡，并随水流会发生移动，严重时还会产生贯通漩涡，危害结构安全。因此在进行流道内结构设计时，对闸墩尾部形状、门槽尺寸、支撑设置均应进行充分研究，消除有害漩涡。乌东德水电站、白鹤滩水电站和亭子口水利枢纽叠梁门分层取工程名称部位名称引水流量/进水口孔长度消除有害漩涡/孔m门顶最小淹没总高度/m/层m每层高度m乌东德左/右水口1644拦污栅墩之间6层连系梁，竖向净距7.5m;通仓内6层支撑梁，白鹤滩引水发电进水口154666拦污栅墩之间6层连系梁；通仓内6层支亭子口引水发电进水口4拦污栅墩之间6层连系梁；通仓内6层支水流流态及流速、进水口水头损失等方面综合考虑。对于大中型的分层取水结构，常通过水工模型试验确定，必要时采用数值模型计算复核。当前的大中型分层取水工程研究成果表明，各工程的门顶最小控制取水深度也不尽相同，从10~30m不等，其中多数工程按不低于15m控制。在库水位发生一定变化或需调整出库水温时，通过改变叠梁门高度控制取水流量和温度。每提起或放下一节叠梁门，应保证对出库水温没有大的影响，则单节门叶高度宜小些；从启闭叠梁门的操作运行来考虑，应尽量简化程序，较少频率，则单节门叶高度宜大些。单节门叶高度应结合水库水温分层计算成果分析确定。根据目前国内工程研究情况，单节门叶高度3~15m不等，一般认为5~10m较为合适。宽度不建议小于进水口闸孔宽度的1/2,通仓流道内流速宜控制在0.8~2.0m/s,适当增加通仓流道宽度，有利于减小流速、改善水流条件。在进行宽度设计时，黄登、乌东德、两河口等水电站工程，利用检修(备用)栅槽兼顾作为叠梁门门槽，亦或在拦污栅槽之后单独设置叠梁门门槽，但是均为共用栅墩(闸墩),即拦污栅孔数与叠梁门孔数相同；第二种为类似光照水电站等工程的叠梁门布置方式，拦污栅与叠梁门分开布置，采用不同的栅墩(闸墩),叠梁门孔数少于拦污栅孔数。叠梁门门槽布置方式及型式宜结合地形地质条件、枢纽布置、水严格，也不承担检修闸门之用，必要时，按常规闸门设置仍应满足现行行业标准SL285的有关规定。在较小范围内，但若因库岸地形影响或拦污栅周围污物不均匀堵塞，因圆环周围进水不均匀，可能产生涡流，对圆筒产生扭矩及不平衡径向力，造成闸门扭转振动、径向振动，因此，套筒式进水口布置位置应尽量保证环周一定范围均筒悬挂套筒，筒口随水位变化升降，保持固定取水深度。伸缩筒布置分为“上式”是把小直径管段布置在进口端。“上小下大式”多适用于浮筒(子)式，这种结构上部管径小，因此所需浮筒(子)提供的浮力较“上大下小式”小。“上小下大式”从上到下，筒径由小变大，水流入筒后内部扩散，易产生局部负压，引起闸门振动，同时，产生下吸力，增大启闭设备持住力；同时，这种布置随筒径增加承受的水头也在增加，圆筒承受外荷载能力与筒径的三次方成反比，大式”若采用机械式，较“上大下小式”启闭力增大、钢材耗量增大，水流条有管理条件的进水口多采用机械式套筒式进水口目前多采用机械式，可通过起吊设备灵活调节喇叭口取水深度控制取水流量；对供电、管理受限的工程，可选用浮筒(浮子)式。各工程可根据运行管理需要及工程边界条件情况综合分接的可伸缩圆筒，通常采用金属结构，兼具进水、导水、挡水功能，主要包括活动部分(喇叭口及可伸缩圆筒)、埋固件(导轨、底槛、锁定装置等)、启闭因此，采用套筒四周均匀布置竖向立柱安设导轨及限位装置。当柱高大与6m式设计影响筒体竖向垂直度，进而影响筒体伸缩时，可将拦污栅与套筒分开设在套筒式进水口下部，引水道(洞)首部设置底部取水口，并设相应挡水闸门 (底部取水闸门),以加大取水幅度、减小圆筒闸门总高度、减少相应土建工程量及工程投资、方便套筒底坎等部位检修。在使用套筒门时，底部取水闸门处于关闭状态，当水位下降至套筒门下部，不能满足取水流量时，开启底部取水4.5其他型式10m以上，水位涨落速度小于2m/h,每台泵车日最大取水量为40000m³~60000m³时，可采用缆车式泵站。当进水口水位变化幅度在10m以上，水位涨落速度小于2m/h,水流流速较小时，可采用浮船式泵站。浪区；浮船位置不受江河航行、放筏的影响；枯水期间应有足够的水深，避开分流岔道的汇合口；为便于浮船定期检修，应考虑附近有可利用检修场地的平门等组成。闸门利用塔内外水头差产生的水压力，自动开启门叶过水，通过浮箱和拉链传动使门叶自动关闭，因此不需启闭设备。该型式进水口闸门检修较困难，水深较大时结构设计难度大，目前仅在少数小型水利工程上应用，如四日日立一后挡梁检修闸门主工作同4.5.8斜卧管式进水口利用斜坡(岸坡、坝坡等)顺坡修建取水通道(汇流斜井),根据取水温度需求在不同高程设置进水口引取目标栅、进水口控制闸(阀)门、斜卧管进水道及消能设施等组成。斜卧管上端高水口，斜卧管末端设消能设施(消力池、消力井等),其后接引水洞(涵管)。已修建的小型斜卧管部分采用砖、石等材料建造，虽造价低廉，但易漏水；对于木塞式及混凝土塞式进水孔口，操作不便。建议材质选用便于标准化制造和安装的材质，如球墨铸铁、高强度聚合物(聚乙烯管HDPE、聚氯乙烯管UPVC)等。中国江西省丰城县枫溪水库(最大坝高17.5m)在斜涵上设置4个高程分别为64.3m、67.2m、70.1m、73.0m进水口，以取表层水，坝下涵管的斜卧管式进水口在1980年改建完成。进水口设计流量为1.0m³/s,加大流量为2.966m³/s,分级取水孔为60cm×60cm的方形水平孔，级间高差2.9m。孔口上面设水平盖板闸门，侧边设导槽，使盖板闸门在启闭过程中不偏离孔位。温图2斜卧管式进水口示意图4.5.9叠虹吸式进水口设计可参照《水电站引水渠道及前池设计规范》SL205-2015附录D。叠虹吸式进水口由拦污栅、虹吸管体、虹吸的发动与断流装置等组成。虹吸管必需保证不漏气，对管材及施工质量要求高。该型式进水口通过虹吸管驼峰顶部充入或释放空气而实现闸阀功能，因此无需再装设钢闸阀及启闭系统，具有建设及运行成本低的优点，近年来在日本得到广泛应用。2011年日本的Shizumi水坝最先开始采用该技术，共设有13座虹吸闸阀；2012年日本鸟取县东部的Tono水坝也采用了这一技术，共设有17座虹吸闸阀。图3垂直层叠虹吸式进水口示意图图4日本鸟取县Tono坝分层取水系统侧面图我国部分中小型电站采用了虹吸式进水口，亦有工程采用虹吸式取水泄放生态流量。河南省嵩县铺沟水电站采用虹吸式进水口。1983年7月建成发电，运用良好。铺沟水电站为无压引水式，引用流量为12.0m³/s,发电水头为16m,装机容量为2×800kw。该虹吸式进水口由虹吸式进水管、真空破坏阀和抽气射流泵三大部件组成。抽气射流泵是把虹吸管驼峰空气抽出，使虹吸管把水流从压力前池引到压力管，真空破坏阀是在停机时把虹吸管的水流断开。4.6.10前置挡墙式进水口布置应满足出库水温需要及进水口水力学条件的要求。该型式进水口目前在国内已有多个工程应用，如董箐水电站和羊曲水电站均在进水口前设置挡墙，丰满水电站利用原大坝拆除形成前置挡墙，运行均能达到分层取水效果。470.0m;丰满水电站正常蓄水位263.50m,死水定高度作为前置挡墙，墙顶高程237.50~240.0m。羊曲水电站正常蓄水位m243地校植淋水位)(盘计水恤450(发电教限本位钢郸多十挡T□中心懒eC检7图5董箐水电站进水口剖面示意图控制幕(隔水幕)式进水口由浮筒、控制幕和引水管道等组成。浮筒悬浮于水库表面，利用浮筒的浮力作用支撑控制幕的重量，控制幕悬挂于水库内，可调节控制幕的位置，达到控制出库水温的目的。控制幕(隔水幕)对改造、扩建和新建水库具有较大的研究和应用价值。目前在美国和日本部分水库已有工程应用和研究成果，如美国ShastaReservoir,LewistonReservoir(最大水深在建设实施中。采用隔水幕分层取水，可保留水库原进水口结构，大大减少原吊水水温分布图6控制幕式(隔水幕)分层取水示意图锚固墩提供浮力锚固墩提供浮力湖库水面幕布织物缆绳带底部排水阀的底部错固墩锁链底部锚固墩底部排水阀5.0.2分层取水进水口内部水击压力值，可通过水工模型试验测定，若采用水力学数值计算成果，则应确保计算成果的可靠性。5.0.3大中型分层取水进水口一般引水流量规模较大、结构复杂，其结构计算宜采用有限元法进行整体分析。当结构有抗震要求时，宜使用拟静力法和动力法两种方法分析，二者可互为验证。5.0.5固定孔口式进水口的各取水口高程应根据水库水温分层情况、出库水温要求、最小淹没深度确定：取水口的空间位置同地形地质条件、结构布置尺寸、运行管理要求等有关，需综合比较确定。对于塔式结构的固定孔口式取水型式，结构较为复杂，应选取合适的取水口及汇水竖井型式，达到优化体型结构和改善受力条件的目的。5.0.6根据已建和在建的工程经验，叠梁门分层取水口主要由墩体和联系梁组成，可视为高大的空间框架结构，在满足分层取水效果和引水流量的前提下，需合理设计墩体及联系梁的尺寸、间距等，以保证分层取水结构具有足够的刚度和整体稳定性，且水流流态应维持在良好的状态。对处于地震区的结构应作抗震设计，应加强纵向和横向结构。5.0.7建议喇叭口曲线尽量与流线吻合，可尽量避免局部负压。5.0.8套筒最小直径应根据取水流量等需要计算确定，因套筒直径直接关系金属结构及图建工程量、投资及运行安全，建议套筒直径按计算取水流量裕度不大于20%确定。目前国内套筒式进水口之所以取水流量多不大与20m³/s,主要是受限于套筒制造、运输及安装。套筒单节高度应具体考虑制造、运输、安装、检修条件等因素。5.0.9套筒筒间止水设计应考虑检查、维修、更换方便。本导则仅给出矩形薄壁堰淹没出流计算公式及套筒式进水口喇叭口过流能力计算，见附录A,其它型式条文要求要根据进水口类型和功能分别按照SL319、道较短，沿程水头损失很小，主要为局部水头损失，如叠梁门顶堰流、通仓内纵横水流、汇水竖井、进口喇叭段、弯管段等都产生较大水头损失。在水工模6.1.6流体力学数值分析可与水工模型试验相互验证，为工程设计提供依据。流体力学数值计算主要为流场计算，包括流速、流速分布、水头损失等方面，可采用目前通用的CFD流体力学通用软件进行分析。流场计算主要为进水口的湍流计算，由于其雷诺数通常较高，本导则推荐采用RANS方程法(ReynoldsAveragedNavier-Stokes)计算，数值模型采用Rk-ε模型(Realizablek-eModel)。建议在流体力学数值计算时将流场与温度场进行耦合计算，对上游水库水体赋予初始温度场，通过能量方程、水流流态分布对热传导过程进行计算，从水流流态及流速、进水口水头损失等方面综合考虑。对于大中型的分层取水结构，常通过水工模型试验确定、必要时采用数值模型计算复核。当前的大中型分层取水工程研究成果表明，各工程的门顶最小控制取水深度也不尽相同，10～30m不等，其中多数工程按不低于15m控制或必须提起叠梁门(至少一节)对于固定孔口式进水口，其每个高程的进水口都应满足对应最低取水水位时的最小淹没深度。对于虹吸式分层取水进水口，其各个工况下确定的最低运行水位均应满足防止产生贯通式漏斗漩涡的最小淹没深度的要求。6.1.8机组甩负荷时，各层叠梁门所承受的附加水击压力从下至上依次递减，中间墩槽叠梁门所承受附加水击压力大于边墩槽叠梁门。同时在检修门井、工作门井及通气孔水面产生较大涌浪。进水口塔体结构内的涌浪极值可通过水力学过渡过程计算实现，水击波产生的水击压力呈脉动形式，可通过水工模型试验测定。进水口塔体结构内的水位波动及脉动压力对进水口结构安全稳定存在一定的危害，因此必须予以十分重视。6.1.9本导则通气孔面积计算及引用现行行业标准SL74和SL285条文说明的相应公式及建议值。6.2模型试验6.2.1、6.2.2分层取水进水口一般规模较大、体型复杂，宜进行水工模型试验。模型试验应按现行行业标准SL156～SL165的相关规定执行。6.2.4、6.2.5本导则所罗列的固定孔口式进水口及叠梁门式进水口的水工模型试验要求及内容基本满足设计需要，较多大中型工程如滩坑、锦屏一级、溪洛渡、大石峡水电站等研究过程中试验内容基本相同，已建的工程实施结果良好，如光照、滩坑水电站。各工程在进行相应的水工模型试验时，可根据各自特点进行其他项目的量测和研究。对于水头损失测量，可根据实际需要适当增大模型比例，提高测量精确度。6.2.6受限于结构尺寸太大，运输及现场组装困难，组装精度不易保证，国内套筒式进水口引水流量多不大于20m³/s。目前国内尚缺乏大流量水力学及振动情况等运行效果的原型观测数据，因此，若取水流量大于20m³/s时，建议利用大比尺水工模型试验进行专题研究。同时，若因地形影响导致喇叭口周围进水不均形成涡流，或对筒体产生扭转及径向振动，所以，模型试验应考虑地形影响。6.2.7小型水利工程的分层取水建筑物一般规模小，功能要求单一，是否进行水工模型试验可结合实际情况考虑。7金属结构7.1.2分层取水进水口采用固定孔口式进水口、叠梁门式进水口型式时，为适应不同水位变幅的取水流量要求，拦污栅基本采用通高式布置，也有一些工程，其分层取水口采用固定孔口式进水口时(含共槽布置型式),拦污栅采用潜孔式或其他布置型式。比如云龙水库，其输水隧洞进口为五边形棱柱体分层取水塔，四个取水口分别位于五边棱柱体4个迎水的立面井壁内，每个进水口闸门前均设置一扇栏污栅，为潜孔式布置型式；比如重庆玉滩水库改建工程，其灌溉引水进水口采用共槽的固定孔口式进水口型式，闸门采用一种串联平板闸门(已授权专利),闸门前设置一道拦污栅槽，拦污栅采用移动式，可利用启闭机提升至需要的取水水位，针对某一分层取水进水口进行拦污。对于库区水位变幅较小的日调节水库，国内有些工程采用前置挡墙分层取水型式，拦污栅没有采用通高式布置，采用了在拦污栅顶后部设置挡水板梁的潜孔型式，设置高度超出死水位一定深度即可，比如贵州北盘江董箐水电站，正常蓄水位490.00m,死水位483.00m,拦污栅顶部设置高程485.00m。套筒闸门设计时，也有将闸门和拦污栅相结合的工程实例，如升钟灌区、蓬溪船山灌区工程中，其分层取水闸门采用套筒闸门，闸门前未单独设置拦污栅，但在套筒闸门顶部圆筒取水口处7.1.3根据目前国内河流污物性质和数量，以及运行时污物对分层取水闸门的影响，从技术可靠性角度考虑，分层取水闸门布置在拦污栅后，能更好的保障闸门正常运用，降低启闭容量，延长闸门使用寿命。特殊条件下，也可布置在拦污栅前。过长、检修维护困难等问题，已在研发一些新的分层取水技术，比如LCRM、LCBDa项目研发的无级分层取水技术。该技术每套装备水下部分由多节液压驱动式翻板闸门通过销轴连成一体，每节门叶装置由活动门瓣和支撑活动门瓣的流道闸组成，活动门瓣通过流道闸内设置的深潜液压机操作，装备水下整体通过进水口闸井顶部设置的移动式启闭设备操作；在运行期间，活动门瓣通过深潜液压机进行局部开启或全开全闭操作实现任意深度取水，因启闭活动门瓣的操作时间很短，大约10min,取水效率得到大幅提升，目前该装备正在开展模7.1.7本条款设立的要求旨在确定闸门取水深度，固定孔口式分层取水闸门可设置工作状态指示装置，叠梁式、套筒式分层取水闸门可设置挡水高度指示装置，其余型式分层取水闸门应根据闸门和启闭机布置、闸门运用方式等综合确7.2.1根据常规