水电站的进水口非常重要。进水口是大坝的一部分。水从这里流进发电的水管。水冲击水轮机的叶片。水轮机转动发电机。电就这样产生了。进水口的设计必须仔细考虑。

水电站有许多类型。有的水电站建在高山上。这里的水流很急。有的水电站建在平缓的河流上。这里的水流比较慢。进水口的样子会根据地形变化。但进水口的基本任务是一样的。进水口要把水安全地引进水管。进水口要拦住水里的东西。比如树枝和垃圾。进水口还要控制水的流量。水太多不行。水太少也不行。

进水口一般建在拦河坝的上游。它有一个很大的开口。这个开口叫做喇叭口。喇叭口像一张大嘴。它的作用是把水平顺地聚集起来。水经过喇叭口进入闸门。闸门是一扇巨大的铁门。它可以升起来。也可以降下去。闸门降下去就挡住了水。水就不能流进水管。维修机器的时候需要这样。工人需要检查水轮机。他们必须先把闸门关上。

水流进闸门之后会加速。进水口内部是光滑的。混凝土墙面很平整。这样水流得就快。摩擦就小。如果墙面粗糙不平。水流会产生漩涡。漩涡很不好。漩涡会让水管震动。震动的力量很大。时间长了会破坏混凝土。漩涡还会把空气带进去。空气进入水轮机会产生气蚀。气蚀就是水里的小气泡爆炸。这种爆炸会一点一点剥落金属。水轮机的叶片会被打坏。所以进水口的设计要避免漩涡。

进水口前面有一道栅栏。这道栅栏叫做拦污栅。拦污栅由许多粗大的金属条组成。金属条竖着排列。它们之间的缝隙很小。水可以流过去。但水里的杂物会被挡住。树枝、木头、塑料袋都会卡在这里。工人需要定期清理拦污栅。他们用一个大耙子把杂物捞上来。如果不清理。拦污栅会被堵住。水流不进去。发电就会停止。

进水口还有一个重要部分。这个部分叫做闸室。闸室是安装闸门的地方。闸室上面有启闭机。启闭机就像一台大绞车。它用钢丝绳连接着闸门。启动启闭机。钢丝绳就卷起来。闸门就被提上去了。水就流过去了。发生紧急情况必须立刻关掉水。这时可以快速放下闸门。这个操作能在几分钟内完成。

水流进入水管前需要稳定下来。进水口内部有一段平直的通道。这段通道叫渐变段。水在这里调整状态。水的流速变得更均匀。水流的方向也变得更直。然后水才进入压力水管。压力水管是一根倾斜向下的巨大钢管。水顺着钢管冲向水轮机。压力水管很长。有时候有几百米长。水从高处落下来力量很大。

进水口的位子要选好。它必须放在水位比较深的地方。水库的水面会变化。夏天雨水多。水面就高。冬天雨水少。水面就低。进水口的开口必须始终在水面以下。这样空气就不会被吸进去。进水口也不能放得太低。太靠近水库底部不好。水库底部有泥沙。泥沙会跟着水一起流进去。泥沙会磨损水轮机。叶片会被磨薄。机器的寿命会缩短。所以进水口要放在一个合适的高度。这个高度要保证大部分时间能吸到上层干净的水。

设计进水口要考虑结冰的问题。北方冬天的水会结冰。冰会堵塞进水口。冰块的边缘很锋利。它会割坏拦污栅。有些水电站有办法应对。他们会在进水口附近安装破冰装置。或者从水底引一点温度稍高的水上来。这样进水口周围就不会结冰。

进水口的安全非常重要。它必须非常坚固。因为它一直承受着水的巨大压力。水库的水很深。水底的压强很大。混凝土墙必须很厚。钢筋要用很多。施工的时候要严格检查水泥的质量。每一道接缝都要处理好。不能有一点点漏水。很小的裂缝在水压下也会变大。最后可能造成大事故。历史上发生过进水口损坏的事情。大量的水突然涌出来。下游的村庄会被冲毁。后果非常严重。

进水口的模型试验要做。在建造真正的水电站之前。工程师会做一个缩小很多倍的模型。他们把模型放在一个大水池里。用水泵模拟水流。他们观察水流进模型的样子。他们用染料显示水流的路径。他们看看哪里会产生漩涡。他们看看拦污栅的效果好不好。他们根据试验结果修改设计。模型试验能发现很多问题。这比建好之后再修改便宜得多。也更安全。

进水口也需要考虑鱼类的生存。河流里有很多鱼。有些鱼需要上下游迁徙。传统的水电站进水口会伤害鱼。鱼可能被吸进去。鱼会被高速的水流打伤。鱼会通过水轮机。这对很多鱼是致命的。现在的设计有了新的要求。工程师要在进水口附近修建鱼道。鱼道是一条专门给鱼走的缓流水槽。鱼可以从这里安全地游过去。还有一种方法叫生态流量。就是保证任何时候都放一定量的水下泄。这样下游的河床不会干涸。鱼和其他生物能继续生存。

进水口的自动化程度越来越高。以前需要工人去现场操作闸门。现在可以在控制室按按钮。电脑可以控制一切。传感器测量水位的高低。传感器测量水的流量。电脑根据这些数据自动调整闸门。这样可以保持稳定的发电功率。拦污栅上也有传感器。拦污栅被杂物堵住时阻力会变大。传感器感知到阻力变化就会发出警报。控制室的人就知道该清理了。

进水口是大坝的第一个关口。它的工作很平凡。它不像巨大的水坝那样引人注目。它也不像旋转的发电机那样充满力量。但它的作用是不可替代的。没有它。水就不能被顺利引入。没有它。水里杂物就会损坏机器。没有它。水流就无法被控制。它是整个水电站安静而忠诚的卫士。它日复一日地站在那里。保证着清澈的水流转化为千家万户使用的电能。这就是水电站的进水口。一个简单而又复杂的结构。一个默默无闻却又至关重要的部分。