回龙抽水蓄能电站下库进出水口体型

通过对广蓄和惠蓄等工程进、出水口试验研究资料的总结和分析,对抽水蓄能电站侧式进、出水口的体型布置、入流漩涡、流量分配、流速分布、水头损失等及其改善措施进行了探讨。

山西西龙池抽水蓄能电站位于山西省忻州市五台县境内的滹沱河与清水河交汇处上游约3km处的滹沱河左岸,电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、下水库、地面开关站等建筑物组成,总装机容量为1200mw(4×300mw),年发电量为18.05亿kw.h,工程等级为ⅰ等。该抽水蓄能电站下水库进、出水口地质条件比较复杂,整体施工工序多,难度大,工期紧,为了按期完成施工任务,确保施工质量,施工时从改进施工工艺着手,合理安排和部署施工。

佛子岭抽水蓄能电站上库采用侧式进出水口,本文通过物理模型试验,测试了发电和抽水2种工况下佛子岭抽水蓄能电站上库进出水口的流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数,并对库盆流态进行了观测。试验结果表明,佛子岭抽水蓄能电站上库进出水口及引水隧洞的体型布置是基本合理的,可供其他类似相关工程初步设计时参考。

采用flac3d进行流———固耦合分析,并对泰安抽水蓄能电站进出水口围堰防渗结构进行了三维流———固耦合计算。同时,也分析了施工过程对围堰和堤基稳定性的影响。

结合某抽水蓄能电站的设计,对该侧式进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失等水流特性进行了水力模型试验与三维数值模拟,并对原设计体型成功地进行了优化.数值计算采用rngκ-ε模型,应用多子区域组合法求解,压力耦合计算采用simplec.研究结果表明,计算与试验结果吻合较好.通过对抽水蓄能电站侧式短进出水口分流墩、顶板和边墙等流道结构的体型优化,解决了在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题.

西龙池抽水蓄能电站上库拟采用设盖板的竖井式进／出水口,通过物理模型试验对这种竖井式进／出水口的水力特性进行了研究,包括发电和抽水两种工况下进／出水口的流速分布、水头损失等．针对试验中发现的问题,改进了竖井式进／出水口的体型,指出弯道段体型对出流均匀性起重要作用．

通过泰安工程下库进/出水口宽度、底板高程、扩散段、前池段以及尾水明渠的设计介绍,阐述了抽水蓄能电站进/出水口布置的设计思路,可供其它抽水蓄能电站设计进/出水口时参考。

利用三维紊流数学模型,对某抽水蓄能电站上水库进/出水口原方案及其优化方案抽水和发电工况进行数值模拟,分析了进/出水口段的水头损失、进/出水口段的流态和流速分布等。原方案在抽水工况下,存在扩散段及调整段顶盖板下部产生水流分离区、拦污栅断面有反向流速、各孔口流速不均匀系数偏大等不利水力学现象。考虑以上不利因素,需对原方案进行优化。优化方案计算结果表明,在扩散段和防涡梁段之间增加调整段、压低扩散段盖板扩散角以及增加扩散段长度等措施均能改善水流流态。

惠州抽水蓄能电站下库采用侧式进出水口,一期尾水隧洞与进出水口采用同轴线布置,二期尾水隧洞在平面上布置有一弯道。通过物理模型试验对下库进出水口水力特性进行研究,测试包括发电和抽水两种工况下进出水口流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数,通过多方案比较,解决了下库出水口流速分布不均和出流偏流等问题。

引水隧洞是抽水蓄能电站工程的重要组成部分,连接上下水库。引水隧洞进/出水口方案的选择是为了查明进/出水口洞口地质条件并建议进洞点及闸门井的位置,为优选进洞位置及边坡支护设计提供依据。本文以上水库进/出水口为例,浅要分析上水库进、出水口方案的优化选择,并提出洞口开挖支护建议及边坡坡比建议值,以期提供洞口优选的一点体会和思路

『c l椽?』路。水口．谈计 广州抽水蓄能电站二期工程 上库进出水口桥梁与公路设计 ⋯． 7午 (广东省水利电力勘测设计研究院) 摘要 本文着重介绍二期工程上库进出水口闸门井启闭机室工作桥，拦污栅启闭机室交通桥及对外 交通公路的结构布置与设计． 1．前言 本文着重介绍二期工程上库进出水口工作桥、交通桥及公路的结构布置与设计。四个进出水口 挢粱与公路结构布置特点如表l示．从表l可知，二期工程上库进出水口的桥梁和公路工程规模最 大。这是因为二期工程设计在永久公路技麓设计完成之后，且二期上库引水隧洞的洞线、进嗣点受 所需地质、地形条件的限制． 2．基本资料 2．1建筑物级别 工作桥、交通桥属2级建筑物，交通公路属山岭重丘区四级公路． 2．2水位 寰2木库木位寰 一飙工程二期工程 水位单位 上库下库上库下库 死水位7

江苏宜兴抽水蓄能电站工程的下进/出水口布置在下水库库尾舌形山脊舌尖部位,以避开较不利地质条件,开挖后形成高度约50m的人工边坡。根据稳定计算分析,边坡不稳。为此确定采用抗滑桩加预应力锚索为主的加固措施,确保边坡稳定。

通过物理模型试验,测试了发电和抽水两种工况下惠州抽水蓄能电站上库进出水口的流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数,并对库盆流态进行了观测.试验结果表明,惠州抽水蓄能电站上库进出水口及引水隧洞的体型布置是基本合理的,可供其他类似工程初步设计时参考.

抽水蓄能电站的一个显著特点是上水库的防渗要求很高。对于连接上进出水口和引水隧洞的埋管段,如果采用钢筋混凝土管很难满足限裂要求,而仅采用钢管也难以满足抗外压稳定,因此江苏宜兴抽水蓄能电站埋管段采用了外包钢筋混凝土钢管结构,以满足结构稳定和防渗的要求。

白山抽水蓄能电站为技术改造项目,其地下厂房及附属洞室的布置受到白山一、二期工程及雾化防护工程的制约,同时要考虑施工时不能影响一、二期厂房的运行,致使上库进/出水口底板高程布置亦受到了限制,上弯段产生了较小的负压。分析了在引水洞上弯段产生较小负压的情况下结构的受力情况及运行安全。

采用小孔扩散方式所建立的轴对称二维切片模型和二维轴对称数值模型,对抽水工况的出流特性和尾流的水流摆向进行了研究.试验与数值模拟结果显示,抽水工况下出流可视作射流,水流摆向与水位有一定关系,高水位时摆向河床,低水位时摆向水面;三维模型对比试验显示,抽水工况下采用防涡板结构时的进/出水口水头损失系数可达0.61,而无防涡梁、阶梯防涡梁和水平防涡梁等3种结构的水头损失系数范围为0.44~0.48;发电工况下水头损失系数均接近0.40.试验结果显示,竖向扩散段的扩散角小于9°时能保证配水均匀.采用2~3倍发电流量观察发电工况时漩涡的形成,试验显示漩涡的变化特征随水位发生变化:高水位时在进/出水口顶盖上部形成单一的漩涡;当水位降低到一定程度后,大环流转化为若干个漩涡,漩涡数量与导流墩数量相同.两个进/出水口同时运行时,环流之间相互干扰,可能形成一顺一逆环流.

针对江苏宜兴抽水蓄能电站上进/出水口地形地质条件及防渗要求高的特点,结合工程实际,采用外包钢筋混凝土钢管结构,并简要介绍该结构的设计要点。

在下进出水口部位的尾水隧洞贯通后，为确保地下厂房度汛安全，需在尾水隧洞出口及下进出水口前池与库盆交接处分别设置围堰（下简称为“尾水隧洞围堰”、“下进出水口围堰”），防止下进出水口施工区或库盆洪水倒灌地下厂房。通过技术方案优化和经济比较，下进出水口围堰采用预留土埂的施工方案，经过两个主汛期的实践证明：此方案可行。

抽水蓄能电站的进／出水口需要兼顾进流和出流两种工况，还要适应水位变化频繁、变幅较大的特点，所以水力学条件比较复杂。泰安工程通过进行进／出水口的水力学模型试验，分剐就防涡梁消涡结构、扩散段体型、分流墩布置形式进行了试验分析和优化研究工作，并提出了合理建议．可供其它抽水蓄能电站设计进／出水口体型时参考。

根据清远抽水蓄能电站的实际施工条件,以方便电站运行维护为原则,提出了溜槽运输、手拉葫芦起吊的施工方案。该方案结合工程的实际情况,根据施工单位的能力设计出切实可行、并能使工程顺利安全地进行,体现了设计、施工的创新以及共同为工程服务的宗旨。

抽水蓄能电站上水库的防渗要求很高,连接上进/出水口和引水隧洞的埋管段需承受较大回填块石压力,如果采用钢筋混凝土管很难满足防裂要求,而仅采用钢管也难以满足抗外压稳定,江苏宜兴抽水蓄能电站埋管段采用了外包钢筋混凝土钢管结构,以满足结构稳定和防渗的要求。

本文以某抽水蓄能电站上水库进/出水口为例,通过水工模型试验,研究了侧式进/出水口拦污栅断面的流速分布规律,着重分析了扩散段隔墩布置型式与过渡段体型对拦污栅断面流速分布的影响。研究结果表明:上弯段后过渡段长度不足与圆变方段起始断面处采用变坡布置是导致拦污栅断面流速分布欠佳的主要原因,而三个分流隔墩的墩头位置在扩散段起始断面处齐平、对水流流态的影响也是导致拦污栅断面流速分布出现异常的原因之一。在上述研究成果的基础上,提出了改善拦污栅断面流速分布并有效消除负流速的工程措施。