通過對廣蓄和惠蓄等工程進、出水口試驗研究資料的總結(jié)和分析,對抽水蓄能電站側(cè)式進、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,總裝機容量為1200mw(4×300mw),年發(fā)電量為18.05億kw.h,工程等級為ⅰ等。該抽水蓄能電站下水庫進、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,施工時從改進施工工藝著手,合理安排和部署施工。

佛子嶺抽水蓄能電站上庫采用側(cè)式進出水口,本文通過物理模型試驗,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出水口的流速分布、各通道流量分配、進出水口水頭損失及入流漩渦等水力參數(shù),并對庫盆流態(tài)進行了觀測。試驗結(jié)果表明,佛子嶺抽水蓄能電站上庫進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)計時參考。

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

結(jié)合某抽水蓄能電站的設(shè)計,對該側(cè)式進出水口在不同工況下的流速分布、水頭損失等水流特性進行了水力模型試驗與三維數(shù)值模擬,并對原設(shè)計體型成功地進行了優(yōu)化.數(shù)值計算采用rngκ-ε模型,應(yīng)用多子區(qū)域組合法求解,壓力耦合計算采用simplec.研究結(jié)果表明,計算與試驗結(jié)果吻合較好.通過對抽水蓄能電站側(cè)式短進出水口分流墩、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／出水口,通過物理模型試驗對這種豎井式進／出水口的水力特性進行了研究,包括發(fā)電和抽水兩種工況下進／出水口的流速分布、水頭損失等．針對試驗中發(fā)現(xiàn)的問題,改進了豎井式進／出水口的體型,指出彎道段體型對出流均勻性起重要作用．

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

利用三維紊流數(shù)學(xué)模型,對某抽水蓄能電站上水庫進/出水口原方案及其優(yōu)化方案抽水和發(fā)電工況進行數(shù)值模擬,分析了進/出水口段的水頭損失、進/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,需對原方案進行優(yōu)化。優(yōu)化方案計算結(jié)果表明,在擴散段和防渦梁段之間增加調(diào)整段、壓低擴散段蓋板擴散角以及增加擴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)式進出水口,一期尾水隧洞與進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。通過物理模型試驗對下庫進出水口水力特性進行研究,測試包括發(fā)電和抽水兩種工況下進出水口流速分布、各通道流量分配、進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/出水口方案的選擇是為了查明進/出水口洞口地質(zhì)條件并建議進洞點及閘門井的位置,為優(yōu)選進洞位置及邊坡支護設(shè)計提供依據(jù)。本文以上水庫進/出水口為例,淺要分析上水庫進、出水口方案的優(yōu)化選擇,并提出洞口開挖支護建議及邊坡坡比建議值,以期提供洞口優(yōu)選的一點體會和思路

『c l椽?』路。水口．談計 廣州抽水蓄能電站二期工程 上庫進出水口橋梁與公路設(shè)計 ?． 7午 (廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院) 摘要 本文著重介紹二期工程上庫進出水口閘門井啟閉機室工作橋，攔污柵啟閉機室交通橋及對外 交通公路的結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計． 1．前言 本文著重介紹二期工程上庫進出水口工作橋、交通橋及公路的結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計。四個進出水口 撟粱與公路結(jié)構(gòu)布置特點如表l示．從表l可知，二期工程上庫進出水口的橋梁和公路工程規(guī)模最 大。這是因為二期工程設(shè)計在永久公路技麓設(shè)計完成之后，且二期上庫引水隧洞的洞線、進嗣點受 所需地質(zhì)、地形條件的限制． 2．基本資料 2．1建筑物級別 工作橋、交通橋?qū)?級建筑物，交通公路屬山嶺重丘區(qū)四級公路． 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/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,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出水口的流速分布、各通道流量分配、進出水口水頭損失及入流漩渦等水力參數(shù),并對庫盆流態(tài)進行了觀測.試驗結(jié)果表明,惠州抽水蓄能電站上庫進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)計時參考.

抽水蓄能電站的一個顯著特點是上水庫的防滲要求很高。對于連接上進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工程的制約,同時要考慮施工時不能影響一、二期廠房的運行,致使上庫進/出水口底板高程布置亦受到了限制,上彎段產(chǎn)生了較小的負壓。分析了在引水洞上彎段產(chǎn)生較小負壓的情況下結(jié)構(gòu)的受力情況及運行安全。

采用小孔擴散方式所建立的軸對稱二維切片模型和二維軸對稱數(shù)值模型,對抽水工況的出流特性和尾流的水流擺向進行了研究.試驗與數(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,高水位時擺向河床,低水位時擺向水面;三維模型對比試驗顯示,抽水工況下采用防渦板結(jié)構(gòu)時的進/出水口水頭損失系數(shù)可達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.試驗結(jié)果顯示,豎向擴散段的擴散角小于9°時能保證配水均勻.采用2~3倍發(fā)電流量觀察發(fā)電工況時漩渦的形成,試驗顯示漩渦的變化特征隨水位發(fā)生變化:高水位時在進/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)化為若干個漩渦,漩渦數(shù)量與導(dǎo)流墩數(shù)量相同.兩個進/出水口同時運行時,環(huán)流之間相互干擾,可能形成一順一逆環(huán)流.

針對江蘇宜興抽水蓄能電站上進/出水口地形地質(zhì)條件及防滲要求高的特點,結(jié)合工程實際,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)計要點。

抽水蓄能電站的進／出水口需要兼顧進流和出流兩種工況，還要適應(yīng)水位變化頻繁、變幅較大的特點，所以水力學(xué)條件比較復(fù)雜。泰安工程通過進行進／出水口的水力學(xué)模型試驗，分剮就防渦梁消渦結(jié)構(gòu)、擴散段體型、分流墩布置形式進行了試驗分析和優(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)計進／出水口體型時參考。

抽水蓄能電站上水庫的防滲要求很高,連接上進/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/出水口為例,通過水工模型試驗,研究了側(cè)式進/出水口攔污柵斷面的流速分布規(guī)律,著重分析了擴散段隔墩布置型式與過渡段體型對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,而三個分流隔墩的墩頭位置在擴散段起始斷面處齊平、對水流流態(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流速的工程措施。

側(cè)式進/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。本文采用雷諾應(yīng)力紊流模型(rsm)對側(cè)式進/出水口進行了三維紊流數(shù)值模擬,數(shù)值計算結(jié)果得到了物理模型試驗結(jié)果的驗證,并對三孔側(cè)式進/出水口分流墩間距進行了優(yōu)化,來流不均勻性對分流的影響進行了定量描述,對彎道后水流的不均勻性進行了探討。

白山抽水蓄能電站進/出水口負壓問題的分析