无锡马山抽水蓄能电站井式进出水口设计

263 西龙池抽水蓄能电站上水库进出水口施工 黄传友 （中国葛洲坝集团第二工程有限公司） 【摘要】详细叙述西龙池抽水蓄能电站上水库竖井式进出水口结构施工方法和经验。 【关键词】西龙池抽水蓄能电站进出水口施工 1概述 由于地质原因，西龙池抽水蓄能电站上水库进出水口采用竖井式结构，以使引水洞上 平段避让软弱破碎岩层。竖井采用钢筋混凝土衬砌，壁厚2~3.15m，布置在库底的西南角， 分别设1#进出水口和2#进出水口。竖井的平面尺寸为100×50m，垂直高度50.35m。竖井 从上至下结构型式分别为八角形顶盖板、八个分流支墩、八面形钢结构拦污栅、喇叭口段、 直筒段、转弯段以及渐缩段。渐缩段与引水洞相接，引水洞采用压力钢管混凝土衬砌。 进出水口原投标工期为7个半月，由于洞挖工期滞后1个半月，实际有效工期为6个 月。由于竖井洞挖工期滞后，原投标方案无法保

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。

南阳回龙抽水蓄能电站下库进出水口为双向流道,体型设计要求严格。为提高效率,减小水头损失,进行了进出水口体型模型试验,以改善进出水口体型水力条件。通过调整转变角度和半径、优化进出水口箱涵体型等措施,使出流断面流速基本均匀分布,有效提高了引水发电系统的总效率。

竖井式抽水蓄能电站竖井式进出口概化为轴对称模型,采用雷诺应力模型(rsm)和vof法,对抽水工况出流工况下竖井扩散段,孔口及防涡梁下的水流流动特性进行了数值模拟。数值计算结果的合理性得到了模型试验结果的验证,表明轴对称模型接近三维模型的模拟精度,有助于设计阶段体型优化。最后对抽水工况和发电工况下的流场和能量场的特性了初步探讨。

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。

通过马山抽水蓄能电站坝体堆石料平行试验研究,认为三种堆石料两次大型三轴剪切试验、侧限单向压缩试验和渗透试验的结果都很接近;堆石料的应力应变关系符合邓肯-张双曲线模型,低围压下会发生剪胀;其压缩性比较低,卸荷回弹量很小,基本都是塑性变形;堆石料的渗透规律基本满足达西定律。堆石料平行试验结果验证了材料的性质能满足工程设计的要求,也说明材料性质的稳定性、试验方法的可行性和试验仪器的准确性均比较令人满意。

广州抽水蓄能电站是我国兴建的第一座大型抽水蓄能电站。对该电站下库进出水口试验资料进行分析和总结,并介绍该电站下库进出水口模型设计、水力参数和体形优化等试验研究成果

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.

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．

盖板竖井式进出水口是抽水蓄能电站采用的形式之一,出流工况的水力学问题是其难点问题。本文利用三维kε紊流数学模型,针对西龙池抽水蓄能电站上水库盖板竖井式进出水口,研究了抽水工况出流时竖井扩散段、孔口附近的流动特性,探讨孔口底板附近反向流速的成因。数值计算结果得到了物理模型试验结果的验证

白山抽水蓄能电站进/出水口负压问题的分析

竖井式进出水口在抽水蓄能电站上库的应用和研究情况在国内较少。本文结合某抽水蓄能电站上库模型试验任务,利用模型试验及数值计算方法,对某体型进出水口的发电和抽水各种工况下的进出水口流速分布、水头损失、旋涡等水流特征进行了分析研究。从堰型和防涡梁角度进行了体型优化,提出了阶梯防涡梁的优化体型。该研究内容,对于双向水流的流道研究,具有重要的参考价值。

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。

侧式进/出水口作为目前抽水蓄能电站的主要形式,具有双向水流的特点。本文采用雷诺应力紊流模型(rsm)对侧式进/出水口进行了三维紊流数值模拟,数值计算结果得到了物理模型试验结果的验证,并对三孔侧式进/出水口分流墩间距进行了优化,来流不均匀性对分流的影响进行了定量描述,对弯道后水流的不均匀性进行了探讨。

『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

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

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。

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。

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。

利用k-ε紊流数学模型对某抽水蓄能电站上水库盖板竖井式进/出水口进行了数值模拟.针对有无拦污栅的情况,分析了拦污栅对进/出水口流速分布和水头损失等的影响.就整个进/出水口而言,不模拟拦污栅,其结果基本能反映进/出水口的水力学特性.

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。

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。