通過對(duì)廣蓄和惠蓄等工程進(jìn)、出水口試驗(yàn)研究資料的總結(jié)和分析,對(duì)抽水蓄能電站側(cè)式進(jìn)、出水口的體型布置、入流漩渦、流量分配、流速分布、水頭損失等及其改善措施進(jìn)行了探討。

山西西龍池抽水蓄能電站位于山西省忻州市五臺(tái)縣境內(nèi)的滹沱河與清水河交匯處上游約3km處的滹沱河左岸,電站由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、下水庫、地面開關(guān)站等建筑物組成,總裝機(jī)容量為1200mw(4×300mw),年發(fā)電量為18.05億kw.h,工程等級(jí)為ⅰ等。該抽水蓄能電站下水庫進(jìn)、出水口地質(zhì)條件比較復(fù)雜,整體施工工序多,難度大,工期緊,為了按期完成施工任務(wù),確保施工質(zhì)量,施工時(shí)從改進(jìn)施工工藝著手,合理安排和部署施工。

佛子嶺抽水蓄能電站上庫采用側(cè)式進(jìn)出水口,本文通過物理模型試驗(yàn),測試了發(fā)電和抽水2種工況下佛子嶺抽水蓄能電站上庫進(jìn)出水口的流速分布、各通道流量分配、進(jìn)出水口水頭損失及入流漩渦等水力參數(shù),并對(duì)庫盆流態(tài)進(jìn)行了觀測。試驗(yàn)結(jié)果表明,佛子嶺抽水蓄能電站上庫進(jìn)出水口及引水隧洞的體型布置是基本合理的,可供其他類似相關(guān)工程初步設(shè)計(jì)時(shí)參考。

采用flac3d進(jìn)行流———固耦合分析,并對(duì)泰安抽水蓄能電站進(jìn)出水口圍堰防滲結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維流———固耦合計(jì)算。同時(shí),也分析了施工過程對(duì)圍堰和堤基穩(wěn)定性的影響。

結(jié)合某抽水蓄能電站的設(shè)計(jì),對(duì)該側(cè)式進(jìn)出水口在不同工況下的流速分布、水頭損失等水流特性進(jìn)行了水力模型試驗(yàn)與三維數(shù)值模擬,并對(duì)原設(shè)計(jì)體型成功地進(jìn)行了優(yōu)化.數(shù)值計(jì)算采用rngκ-ε模型,應(yīng)用多子區(qū)域組合法求解,壓力耦合計(jì)算采用simplec.研究結(jié)果表明,計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好.通過對(duì)抽水蓄能電站側(cè)式短進(jìn)出水口分流墩、頂板和邊墻等流道結(jié)構(gòu)的體型優(yōu)化,解決了在出流時(shí)流態(tài)分布不均勻與水頭損失系數(shù)偏大的難題.

西龍池抽水蓄能電站上庫擬采用設(shè)蓋板的豎井式進(jìn)／出水口,通過物理模型試驗(yàn)對(duì)這種豎井式進(jìn)／出水口的水力特性進(jìn)行了研究,包括發(fā)電和抽水兩種工況下進(jìn)／出水口的流速分布、水頭損失等．針對(duì)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題,改進(jìn)了豎井式進(jìn)／出水口的體型,指出彎道段體型對(duì)出流均勻性起重要作用．

通過泰安工程下庫進(jìn)/出水口寬度、底板高程、擴(kuò)散段、前池段以及尾水明渠的設(shè)計(jì)介紹,闡述了抽水蓄能電站進(jìn)/出水口布置的設(shè)計(jì)思路,可供其它抽水蓄能電站設(shè)計(jì)進(jìn)/出水口時(shí)參考。

利用三維紊流數(shù)學(xué)模型,對(duì)某抽水蓄能電站上水庫進(jìn)/出水口原方案及其優(yōu)化方案抽水和發(fā)電工況進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了進(jìn)/出水口段的水頭損失、進(jìn)/出水口段的流態(tài)和流速分布等。原方案在抽水工況下,存在擴(kuò)散段及調(diào)整段頂蓋板下部產(chǎn)生水流分離區(qū)、攔污柵斷面有反向流速、各孔口流速不均勻系數(shù)偏大等不利水力學(xué)現(xiàn)象?？紤]以上不利因素,需對(duì)原方案進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化方案計(jì)算結(jié)果表明,在擴(kuò)散段和防渦梁段之間增加調(diào)整段、壓低擴(kuò)散段蓋板擴(kuò)散角以及增加擴(kuò)散段長度等措施均能改善水流流態(tài)。

惠州抽水蓄能電站下庫采用側(cè)式進(jìn)出水口,一期尾水隧洞與進(jìn)出水口采用同軸線布置,二期尾水隧洞在平面上布置有一彎道。通過物理模型試驗(yàn)對(duì)下庫進(jìn)出水口水力特性進(jìn)行研究,測試包括發(fā)電和抽水兩種工況下進(jìn)出水口流速分布、各通道流量分配、進(jìn)出水口水頭損失及入流漩渦等水力參數(shù),通過多方案比較,解決了下庫出水口流速分布不均和出流偏流等問題。

引水隧洞是抽水蓄能電站工程的重要組成部分,連接上下水庫。引水隧洞進(jìn)/出水口方案的選擇是為了查明進(jìn)/出水口洞口地質(zhì)條件并建議進(jìn)洞點(diǎn)及閘門井的位置,為優(yōu)選進(jìn)洞位置及邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文以上水庫進(jìn)/出水口為例,淺要分析上水庫進(jìn)、出水口方案的優(yōu)化選擇,并提出洞口開挖支護(hù)建議及邊坡坡比建議值,以期提供洞口優(yōu)選的一點(diǎn)體會(huì)和思路

『c l椽?』路。水口．談?dòng)?jì) 廣州抽水蓄能電站二期工程 上庫進(jìn)出水口橋梁與公路設(shè)計(jì) ?． 7午 (廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院) 摘要 本文著重介紹二期工程上庫進(jìn)出水口閘門井啟閉機(jī)室工作橋，攔污柵啟閉機(jī)室交通橋及對(duì)外 交通公路的結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)． 1．前言 本文著重介紹二期工程上庫進(jìn)出水口工作橋、交通橋及公路的結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)。四個(gè)進(jìn)出水口 撟粱與公路結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)如表l示．從表l可知，二期工程上庫進(jìn)出水口的橋梁和公路工程規(guī)模最 大。這是因?yàn)槎诠こ淘O(shè)計(jì)在永久公路技麓設(shè)計(jì)完成之后，且二期上庫引水隧洞的洞線、進(jìn)嗣點(diǎn)受 所需地質(zhì)、地形條件的限制． 2．基本資料 2．1建筑物級(jí)別 工作橋、交通橋?qū)?級(jí)建筑物，交通公路屬山嶺重丘區(qū)四級(jí)公路． 2．2水位 寰2木庫木位寰 一飆工程二期工程 水位單位 上庫下庫上庫下庫 死水位7

江蘇宜興抽水蓄能電站工程的下進(jìn)/出水口布置在下水庫庫尾舌形山脊舌尖部位,以避開較不利地質(zhì)條件,開挖后形成高度約50m的人工邊坡。根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算分析,邊坡不穩(wěn)。為此確定采用抗滑樁加預(yù)應(yīng)力錨索為主的加固措施,確保邊坡穩(wěn)定。

通過物理模型試驗(yàn),測試了發(fā)電和抽水兩種工況下惠州抽水蓄能電站上庫進(jìn)出水口的流速分布、各通道流量分配、進(jìn)出水口水頭損失及入流漩渦等水力參數(shù),并對(duì)庫盆流態(tài)進(jìn)行了觀測.試驗(yàn)結(jié)果表明,惠州抽水蓄能電站上庫進(jìn)出水口及引水隧洞的體型布置是基本合理的,可供其他類似工程初步設(shè)計(jì)時(shí)參考.

抽水蓄能電站的一個(gè)顯著特點(diǎn)是上水庫的防滲要求很高。對(duì)于連接上進(jìn)出水口和引水隧洞的埋管段,如果采用鋼筋混凝土管很難滿足限裂要求,而僅采用鋼管也難以滿足抗外壓穩(wěn)定,因此江蘇宜興抽水蓄能電站埋管段采用了外包鋼筋混凝土鋼管結(jié)構(gòu),以滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和防滲的要求。

白山抽水蓄能電站為技術(shù)改造項(xiàng)目,其地下廠房及附屬洞室的布置受到白山一、二期工程及霧化防護(hù)工程的制約,同時(shí)要考慮施工時(shí)不能影響一、二期廠房的運(yùn)行,致使上庫進(jìn)/出水口底板高程布置亦受到了限制,上彎段產(chǎn)生了較小的負(fù)壓。分析了在引水洞上彎段產(chǎn)生較小負(fù)壓的情況下結(jié)構(gòu)的受力情況及運(yùn)行安全。

采用小孔擴(kuò)散方式所建立的軸對(duì)稱二維切片模型和二維軸對(duì)稱數(shù)值模型,對(duì)抽水工況的出流特性和尾流的水流擺向進(jìn)行了研究.試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果顯示,抽水工況下出流可視作射流,水流擺向與水位有一定關(guān)系,高水位時(shí)擺向河床,低水位時(shí)擺向水面;三維模型對(duì)比試驗(yàn)顯示,抽水工況下采用防渦板結(jié)構(gòu)時(shí)的進(jìn)/出水口水頭損失系數(shù)可達(dá)0.61,而無防渦梁、階梯防渦梁和水平防渦梁等3種結(jié)構(gòu)的水頭損失系數(shù)范圍為0.44~0.48;發(fā)電工況下水頭損失系數(shù)均接近0.40.試驗(yàn)結(jié)果顯示,豎向擴(kuò)散段的擴(kuò)散角小于9°時(shí)能保證配水均勻.采用2~3倍發(fā)電流量觀察發(fā)電工況時(shí)漩渦的形成,試驗(yàn)顯示漩渦的變化特征隨水位發(fā)生變化:高水位時(shí)在進(jìn)/出水口頂蓋上部形成單一的漩渦;當(dāng)水位降低到一定程度后,大環(huán)流轉(zhuǎn)化為若干個(gè)漩渦,漩渦數(shù)量與導(dǎo)流墩數(shù)量相同.兩個(gè)進(jìn)/出水口同時(shí)運(yùn)行時(shí),環(huán)流之間相互干擾,可能形成一順一逆環(huán)流.

針對(duì)江蘇宜興抽水蓄能電站上進(jìn)/出水口地形地質(zhì)條件及防滲要求高的特點(diǎn),結(jié)合工程實(shí)際,采用外包鋼筋混凝土鋼管結(jié)構(gòu),并簡要介紹該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

抽水蓄能電站的進(jìn)／出水口需要兼顧進(jìn)流和出流兩種工況，還要適應(yīng)水位變化頻繁、變幅較大的特點(diǎn)，所以水力學(xué)條件比較復(fù)雜。泰安工程通過進(jìn)行進(jìn)／出水口的水力學(xué)模型試驗(yàn)，分剮就防渦梁消渦結(jié)構(gòu)、擴(kuò)散段體型、分流墩布置形式進(jìn)行了試驗(yàn)分析和優(yōu)化研究工作，并提出了合理建議．可供其它抽水蓄能電站設(shè)計(jì)進(jìn)／出水口體型時(shí)參考。

抽水蓄能電站上水庫的防滲要求很高,連接上進(jìn)/出水口和引水隧洞的埋管段需承受較大回填塊石壓力,如果采用鋼筋混凝土管很難滿足防裂要求,而僅采用鋼管也難以滿足抗外壓穩(wěn)定,江蘇宜興抽水蓄能電站埋管段采用了外包鋼筋混凝土鋼管結(jié)構(gòu),以滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和防滲的要求。

本文以某抽水蓄能電站上水庫進(jìn)/出水口為例,通過水工模型試驗(yàn),研究了側(cè)式進(jìn)/出水口攔污柵斷面的流速分布規(guī)律,著重分析了擴(kuò)散段隔墩布置型式與過渡段體型對(duì)攔污柵斷面流速分布的影響。研究結(jié)果表明:上彎段后過渡段長度不足與圓變方段起始斷面處采用變坡布置是導(dǎo)致攔污柵斷面流速分布欠佳的主要原因,而三個(gè)分流隔墩的墩頭位置在擴(kuò)散段起始斷面處齊平、對(duì)水流流態(tài)的影響也是導(dǎo)致攔污柵斷面流速分布出現(xiàn)異常的原因之一。在上述研究成果的基礎(chǔ)上,提出了改善攔污柵斷面流速分布并有效消除負(fù)流速的工程措施。

側(cè)式進(jìn)/出水口作為目前抽水蓄能電站的主要形式,具有雙向水流的特點(diǎn)。本文采用雷諾應(yīng)力紊流模型(rsm)對(duì)側(cè)式進(jìn)/出水口進(jìn)行了三維紊流數(shù)值模擬,數(shù)值計(jì)算結(jié)果得到了物理模型試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證,并對(duì)三孔側(cè)式進(jìn)/出水口分流墩間距進(jìn)行了優(yōu)化,來流不均勻性對(duì)分流的影響進(jìn)行了定量描述,對(duì)彎道后水流的不均勻性進(jìn)行了探討。

白山抽水蓄能電站進(jìn)/出水口負(fù)壓問題的分析