惠州抽水蓄能電站上庫進出水口水力學模型試驗

263 西龍池抽水蓄能電站上水庫進出水口施工 黃傳友 （中國葛洲壩集團第二工程有限公司） 【摘要】詳細敘述西龍池抽水蓄能電站上水庫豎井式進出水口結(jié)構(gòu)施工方法和經(jīng)驗。 【關(guān)鍵詞】西龍池抽水蓄能電站進出水口施工 1概述 由于地質(zhì)原因，西龍池抽水蓄能電站上水庫進出水口采用豎井式結(jié)構(gòu)，以使引水洞上 平段避讓軟弱破碎巖層。豎井采用鋼筋混凝土襯砌，壁厚2~3.15m，布置在庫底的西南角， 分別設(shè)1#進出水口和2#進出水口。豎井的平面尺寸為100×50m，垂直高度50.35m。豎井 從上至下結(jié)構(gòu)型式分別為八角形頂蓋板、八個分流支墩、八面形鋼結(jié)構(gòu)攔污柵、喇叭口段、 直筒段、轉(zhuǎn)彎段以及漸縮段。漸縮段與引水洞相接，引水洞采用壓力鋼管混凝土襯砌。 進出水口原投標工期為7個半月，由于洞挖工期滯后1個半月，實際有效工期為6個 月。由于豎井洞挖工期滯后，原投標方案無法保

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.

廣州抽水蓄能電站是我國興建的第一座大型抽水蓄能電站。對該電站下庫進出水口試驗資料進行分析和總結(jié),并介紹該電站下庫進出水口模型設(shè)計、水力參數(shù)和體形優(yōu)化等試驗研究成果

豎井式進出水口在抽水蓄能電站上庫的應用和研究情況在國內(nèi)較少。本文結(jié)合某抽水蓄能電站上庫模型試驗任務,利用模型試驗及數(shù)值計算方法,對某體型進出水口的發(fā)電和抽水各種工況下的進出水口流速分布、水頭損失、旋渦等水流特征進行了分析研究。從堰型和防渦梁角度進行了體型優(yōu)化,提出了階梯防渦梁的優(yōu)化體型。該研究內(nèi)容,對于雙向水流的流道研究,具有重要的參考價值。

南陽回龍抽水蓄能電站下庫進出水口為雙向流道,體型設(shè)計要求嚴格。為提高效率,減小水頭損失,進行了進出水口體型模型試驗,以改善進出水口體型水力條件。通過調(diào)整轉(zhuǎn)變角度和半徑、優(yōu)化進出水口箱涵體型等措施,使出流斷面流速基本均勻分布,有效提高了引水發(fā)電系統(tǒng)的總效率。

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。

惠州抽水蓄能電站下庫溢流壩水工模型試驗研究——對惠州抽水蓄能電站下庫溢流壩進行水力模型試驗研究，優(yōu)化了溢流壩體形，減輕了挑射水舌對右岸坡的沖刷?！　?/p>

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

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。

影響抽水蓄能電站進、出水口水流特性的主要因素之一是進口水流的波渦問題，故側(cè)式進、出水口上方常采用矩形或百葉窗式斜染進行防渦．但就荒溝抽水蓄能電站上池而言，采用這種消渦措施，經(jīng)試驗測得進水目前平均流速達1．60m／s左右，在各級發(fā)電工況運行時，防渦梁上方均產(chǎn)生吸氣漩渦．依此對原防渦方案進行了修改和研究，提出了階梯立式防渦梁防渦和消渦方案，取得了較好的防渦和消渦效果，從而為防渦工程提供了一種新的措施．

根據(jù)清遠抽水蓄能電站的實際施工條件,以方便電站運行維護為原則,提出了溜槽運輸、手拉葫蘆起吊的施工方案。該方案結(jié)合工程的實際情況,根據(jù)施工單位的能力設(shè)計出切實可行、并能使工程順利安全地進行,體現(xiàn)了設(shè)計、施工的創(chuàng)新以及共同為工程服務的宗旨。

本文結(jié)合大樹子抽水蓄能水電站下庫進出水口試驗任務,對側(cè)式短進出水口在不同工況下的流速分布、水頭損失、庫區(qū)流態(tài)等水流特性進行了水力模型試驗研究。對原設(shè)計體型成功進行了優(yōu)化,使各項水力參數(shù)達到比較理想的效果,解決了抽水蓄能電站側(cè)式短進出水口在出流時流態(tài)分布不均勻與水頭損失系數(shù)偏大的難題。

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。

樂昌峽水利樞紐工程壩址河道狹窄,電站尾水出水口靠近溢流壩,溢流壩泄洪對電站尾水出水口出水渠安全運行影響較大。該文在水力模型試驗的基礎(chǔ)上,對電站出水口出水渠布置進行改進和優(yōu)化,滿足了工程安全運行的要求。

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。

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。

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.

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。

由中國水力發(fā)電工程學會水工、水力學專業(yè)委員會和廣東省水力發(fā)電工程學會聯(lián)合召開的“抽水蓄能電站水工、水力學專題學術(shù)討論會”于1988年7月5～8日在廣州舉行。參加會議的有25個單位的50余名代表,收到論文31篇。會議重點介紹丁廣州抽水蓄能電站的設(shè)計情況和主要水工、水力學問題,交流了十三陵、天荒坪、潘家口、羊卓雍湖、青石山等抽水蓄能電站設(shè)計中的水工、水力學問題。代表們就抽水蓄能電站在電網(wǎng)中

仙游抽水蓄能電站上水庫填筑碾壓試驗大綱 1工程概況 1.1概述 仙游電站上水庫填筑施工按照填筑料的類型可分為：主堆石料填筑、下游堆 石填筑、過渡料填筑、墊層料填筑、特殊墊層料填筑、反濾料填筑。按照不同的 碾壓方式可分為：水平碾壓、斜坡碾壓兩種。 根據(jù)合同文件技術(shù)條款8.4款規(guī)定，上水庫填筑施工前必須進行碾壓施工試 驗，以確定合理的施工參數(shù)。為此，特制訂本試驗大綱。 1.2工程技術(shù)指標 上水庫主壩壩體填筑料設(shè)計指標，見表1-1。 表1-1上水庫主壩壩體填筑料設(shè)計指標 類別單位 特殊 墊層料 墊層料反濾料過渡料主堆石 下游 堆石料 干容重γdkn/m3≥22.6≥22.4≥22.6≥22.0≥20.6≥19.6 孔隙率n%≤18.0≤18.5≤18.0≤20.0≤23.0≤25.0 最大粒徑cm410330

本文詳細介紹了宜興抽水蓄能電站上水庫防滲面板砼現(xiàn)場施工配合比試驗研究的方法,可供同類工程參考。

利用三維紊流數(shù)學模型,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)偏大等不利水力學現(xiàn)象。考慮以上不利因素,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)。