拦河闸枢纽电站上游进水渠研究和应用.pdf
《拦河闸枢纽电站上游进水渠研究和应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《拦河闸枢纽电站上游进水渠研究和应用.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、在总结广东省已开展的部分拦河闸水利枢纽电站上游进水渠水力模型试验研究成果的基础上,对电站上游进水渠布置和体型的优化进行分析,重点介绍了上游进水渠的导流墙开孔、阶梯状导流墙、拦污栅闸导流墙等优化和应用成果。该成果可供类似工程设计和运行参考。关键词:拦河闸枢纽;电站;上游进水渠;布置;试验研究中图分类号:T V 7 3 2 文献标识码:B 文章编号:1 0 0 8-0 1 1 2(2 0 2 3)0 8-0 0 0 1-0 5 收稿日期:2 0 2 3-0 2-0 3;修回日期:2 0 2 3-0 3-0 7作者简介:黄智敏(1 9 5 7-),男,硕士,教授级高级工程师,主要从事水工水力学及河流
2、动力学研究。1 概述拦河闸水利枢纽工程通常由泄水闸、通航船闸、电站、拦河坝等建筑物组成,其电站厂房通常布置在枢纽工程河道左、右岸的一侧,电站厂房与水闸闸室连接处的上、下游分别采用导流墙分隔,在电站上游进口和下游出口分别形成上游进水渠和下游尾水渠。电站上游进水渠和下游尾水渠等建筑物布置是否合理,对电站运行流态、发电效益等有明显的影响1-6。电站上游进水渠布置和体型通常为:在电站进水口底板处(即进水渠下游末端),以坡度i=131 5斜坡段与上游河床面连接,使拦河闸上游河道水流较均匀呈减速状进入电站进水口;电站进水口与闸室连接处的导流墩往上游河床延伸修筑导流墙,为了兼顾进水渠发电入流和水闸泄洪运行流
3、态,进水渠导流墙长度L与其斜坡段相同或略长,墙顶高程比水闸上游正常蓄水位高0.51.0 m;在上游导流墙上游末端(即进水渠进口断面)设置与导流墙垂直拦沙坎或斜向延伸至上游岸坡的拦沙坎,拦沙坎高度通常高于上游河床面0.5 1.2 m(见图1)。电站单独发电运行时,水闸前沿上游水域的水流需绕过进水渠上游导流墙末端墩头、斜向进入进水渠内,在渠内导流墙近壁区域易形成较大范围的回流区,由此压缩进水渠内的主流区,增大进水渠段的水头损失,降低电站机组的发电效益。此外,若枢纽坝址布置在弯曲河道上,在电站停机、水闸单独泄洪运行时,电站进水渠导流墙易对该侧河岸区域水流进入导流墙邻近闸孔产生不同程度的阻水影响(见图
4、1)。如韩江高陂水利枢纽工程电站布置在弯曲河道的右侧凸岸处,电站厂房左侧与闸室段(鱼道、排漂闸孔、水闸等)连接,其上游进水渠设计初拟方案为7:进水渠宽度为8 8 m,渠内进水口上游斜坡段坡度i=15;上游进水渠左侧实体导流墙长度L为1 0 7 m、顶高程3 9.0 0 m;拦沙坎布置在进水渠的进口断面处、与导流墙呈9 0 角垂直布置,坎顶高程2 7.2 0 m(见图1)。图1 电站进水渠布置和运行流态示意在电站4台机组单独满发运行时(闸上游正常蓄水位Z=3 8.0 0 m、发电流量Q=1 3 6 1.8 m3/s),上游河道及拦河闸前沿上游区域来流受进水渠左导流墙阻1水的影响,水流绕导流墙上游
5、末端墩头、斜向进入进水渠内,渠内左侧靠导流墙约1/3宽度的过水断面为回流区(回流流速v约1 1.5 m/s),主流偏于进水渠右侧,进水渠入流不平顺,测试的进水渠上游河道至电站进水口前沿的水位落差为0.4 7 m,水头损失值较大。在水闸单独泄洪运行时(闸泄流量Qp 6 7 0 0 m3/s,电站停机),水闸上游右岸区域来流受进水渠左导流墙的阻水影响,邻近导流墙的右端3个闸孔前沿上游区域形成较明显的回流区,该区域闸孔入流流速约为其他闸孔入流平均流速的4 0%7 0%,降低了水闸的泄流能力。因此,为了改善电站上游进水渠的运行流态、减小其水头损失,在满足工程(水闸、电站、船闸等)正常运行的条件下,应尽
6、量缩短进水渠导流墙长度和降低其高度,增大上游进水渠的入流断面,并减小进水渠内的行进流速。2 上游进水渠优化布置试验和应用电站上游进水渠布置和体型优化措施主要有:拓宽进水渠宽度和减小渠内斜坡段坡度i等,以减小进水渠的单宽流量和行进流速;优化导流墙布置,采用缩短导流墙长度和降低其高度、导流墙开孔、阶梯状(高低)导流墙、拦污栅闸导流墙等,尽量增大进水渠的入流断面;合理布置拦沙坎等。本文重点介绍进水渠导流墙布置优化工程措施的试验研究成果及应用。2.1 导流墙开孔和阶梯状导墙布置2.1.1 潮州供水枢纽东溪电站电站布置在韩江东溪河道的右岸,安装2台9 MW发电机组,满发流量为4 4 0 m3/s。初设方
7、案的电站上游进水渠宽3 2 m、进水口斜坡段坡度i=1 5.5,左导流墙长度L=5 6.8 m、顶高程1 1.0 0 m;上游拦沙坎布置在进水渠进口断面、与导流墙呈直角连接,坎顶高程4.5 0 m(见图2)。图2 东溪电站进水渠平面布置示意(单位:m)试验表明8,在闸上游正常蓄水位(1 0.5 0 m)、2台机组满发运行时,上游进水渠入流受左导流墙阻水的影响,引水渠内形成明显的回流和偏流,渠内回流流速达约1 2 m/s,库水位(1 0.5 0 m)与电站进水口处水位差(即水头损失,下同)达约0.3 7 m。经多方案试验比较之后,上游进水渠优化方案布置为(见图3):在左导流墙高程9.2 0 m处
8、设置8个直径为2.0 m(圆心距3.0 m)导流孔;将导流墙上游端往上游顺延一长1 0 m、顶高程为6.0 0 m的导流墙,形成阶梯状导流墙;拦沙坎移至低导流墙(顶高程6.0 0 m)上游端,与导流墙呈4 5 角连接。优化方案明显改善了进水渠运行流态,2台机组满发运行渠内回流流速v 1.0 m/s,进水渠段水头损失降低至约0.1 6 m。该方案已被工程建设采用。图3 东溪电站进水渠优化方案布置示意(单位:m)2.1.2 武江长安水电站枢纽工程位于广东省乐昌市武江河段,由泄水闸、船闸、电站等主要建筑物组成。电站布置在坝址的左岸侧,其左、右端分别与船闸(左岸)和泄水闸连接。电站安装3台4.4 MW
9、发电机组,满发流量31 2 3.9 m3/s。电站上游进水渠设计初拟方案为:进水渠进水口斜坡段坡度i=1 4,右导流墙长度L=3 8.4 8 m、顶高程8 1.5 0 m;上游拦沙坎与导流墙呈3 0 角连接、坎顶高程7 6.5 0 m(见图4)。试验表明9,在闸上游正常蓄水位(8 1.0 0 m)、3台机组满发运行时,库区水流绕右导流墙上游墩头斜向进入进水渠内,渠内出现大范围的顺时针回流,回流流速较大值约1 1.5 m/s,流态较差。经多方案试验比较之后,上游进水渠布置的推荐22 0 2 3年8月 第8期黄智敏,等:拦河闸枢纽电站上游进水渠研究和应用N o.8 A u g.2 0 2 3方案为
10、:设计初拟方案的进水渠布置不变,在其右导流墙高程8 0.1 0 m和7 7.7 0 m处分别设置两排各1 5个直径为1.6 m(圆心距2.4 m)的导流孔(见图4)。试验表明,3台机组满发运行时,库区水流沿导流墙导流孔和拦沙坎较均匀入流,渠内回流范围和流速明显减小,回流流速v0.5 m/s,进水渠内水面坡降较小。该方案已被工程建设采用。图4 长安电站进水渠布置示意(单位:m)2.1.3 莫湖水电站莫湖水电站位于广东省怀集县境内的绥江中上游河段,为等水利枢纽工程。枢纽工程由挡水闸坝、电站、船闸等主要建筑物组成。电站安装2台8.5 MW的贯流式机组,发电流量为21 4 1.3 1 m3/s;电站右
11、端布置7孔泄水闸,单孔闸净宽1 4 m。电站上游进水渠布置为(见图5):电站进水口上游斜坡段坡度i=16,电站进水口前缘两侧的左侧扭曲面导墙和右导流墙分别以1 5 角往进水渠上游扩散,斜坡段上游末端渠宽为4 6.3 2 m;右导流墙呈阶梯状布置,总长度为5 4.8 7 m,其下游段导流墙长度2 9.3 9 m、顶高程4 7.2 0 m,上游段导流墙长度2 5.4 8 m、顶高程3 8.0 0 m;右导流墙上游端接圆弧形拦沙坎,拦沙坎曲率半径R=1 0 0 m、顶高程3 7.0 0 m,其上游末端与左岸坡连接。水工模型试验表明1 0:在水闸上游正常蓄水位(4 4.4 5 m)、2台机组满发运行时
12、,进水渠入流较平顺,渠内水面出现弱回流,回流流速v0.6 m/s;拦沙坎断面入流流速分布较均匀,坎顶流速v11.0 m/s,拦沙效果较好;闸上游水位至电站进水口处的水面坡降较小,可增加电站的发电效益;在电站停机、水闸泄洪运行时,水闸各闸孔入流较均匀,运行流态良好。电站上游进水渠布置得到工程建设的采用,工程运行状况良好。图5 莫湖电站上游进水渠布置示意(单位:m)2.1.4 红桥水电站红桥水电站枢纽位于北江水系一级支流的滃江中游河段,由拦河闸、电站等组成,为等中型工程。电站布置在河道左岸侧,安装2台贯流式机组(23.5 MW),满发流量1 5 5 m3/s。设计方案的电站进水渠进水口上游斜坡段坡
13、度i=14.7 2,进水渠右导流墙长度3 8.3 9 m、顶高程降低至7 6.5 0 m;上游拦沙坎与右导流墙呈4 3.5 角连接,坎顶高程与右导流墙相同;水闸闸室前沿上游河床面高程约7 4.0 07 4.5 0 m(见图6)。试验表明1 1,在闸上游正常蓄水位(8 1.0 0 m)、2台机组满发运行时,上游进水渠入流较平顺,渠内水面回流较弱,流态良好。图6 红桥电站进水渠设计平面布置示意(单位:m)为了更有效地拦截上游河道来沙、漂浮物,便于施工,优化方案将折线布置的拦沙坎修改为顺直右导流墙布置的形式(拦沙坎与右导流墙夹角为0),其他32 0 2 3年8月 第8期广东水利水电N o.8 A u
14、 g.2 0 2 3布置不变。试验表明:优化方案进水渠运行流态与设计方案相近,闸上游水流较平顺,沿拦沙坎和导流墙进入进水渠内,渠内水面回流较弱,测试的进水渠段水头损失为0.0 7 m;在电站停机、水闸泄洪运行时,水闸入流较平顺。该方案得到工程建设的采用,工程建成运行情况良好。2.2 拦污栅闸导流墙 近年来,经过水工模型试验论证之后,广东省的北江清远水利枢纽1 2、韩江高陂水利枢纽7、连州龙船厂航电枢纽1 3和韶关塘头水利枢纽等电站上游进水渠取消了实体导流墙1 4,采用拦污栅闸孔代替传统的导流墙和拦沙坎,其优点为:明显增大了进水渠入流断面,入渠水流较均匀和平顺,进水渠段水头损失明显减小;拦污、拦
15、漂浮物和拦沙效果较显著;对邻近的水闸闸孔泄流影响较小。2.2.1 韩江高陂水利枢纽电站高陂水利枢纽工程为等大(2)型工程,坝址处河道弯曲。电站布置在河道的右岸侧,安装4台2 5 MW贯流式灯泡机组,满发流量1 3 6 1.8 m3/s。电站进水渠设计初拟方案布置和运行流态见前述的“1 概述”。为了改善进水渠运行流态,水工模型试验最终推荐的上游进水渠布置方案为(见图7)7:1)将进水渠斜坡段坡度由1 5修改为18,电站进水口处右侧墙以4.7 2 角往上游扩宽,以增大进水渠的过流断面,降低渠内行进流速。2)为了兼顾进水渠入流、水闸右端闸孔泄流和拦沙等,进水渠左侧布置7孔拦污栅闸孔,将拦沙坎移至左侧
16、7孔拦污栅闸的上游,其轴线与左侧拦污栅闸孔轴线的夹角为2 5,拦沙坎顶布置1 4孔拦污栅闸孔;各拦污栅闸孔净宽为1 0 m,1#9#闸孔底高程为2 9.0 0 m,其余闸孔(1 0#2 1#)底高程为2 7.0 0 m。图7 高陂电站进水渠推荐方案平面布置示意(单位:m)在电站4台机组满发(Z=3 8.0 0 m,Q=1 3 6 1.8 m3/s)运行时,进水渠1#7#拦污栅闸孔入流流速约1.1 1.2 m/s,8#2 1#闸孔入流流速约1.00.4 m/s;渠内各断面流速分布较均匀,回流流速v0.5 m/s,测试的上游进水渠段水头损失为0.0 8 m。在电站停机、水闸泄洪运行时,各闸孔入流较
17、均匀。电站上游进水渠推荐方案被采用。2.2.2 韶关塘头水利枢纽电站 塘头水电站位于广东省乳源县武水的中下游河段,为等大(1)型枢纽工程。枢纽的船闸、电站均布置在坝址的左岸,电站左侧与船闸连接、右侧与9孔拦河水闸相 接,电 站 安 装3台 贯 流 式 灯 泡 机 组(32 0 MW)。电站上游进水渠设计方案(见图8):进水渠进水口上游斜坡段坡度i=1 3(进水口底板高程4 9.6 0 m,进水渠上游水平段渠底高程5 8.0 0 m);取消进水渠右导流墙,采用8孔斜向布置的拦污栅闸孔代替(单孔闸净宽1 4.5 m),拦污栅闸孔段长度1 2 7 m,其轴线与闸孔中心线(顺水流方向)呈 2 0 夹角
18、;拦污栅闸孔内设置挡水胸墙(胸墙底缘高程 6 8.5 0 m),闸底板兼作拦沙坎(坎顶高程6 2.0 0 m),内设高6.5 m的拦污栅。图8 塘头电站进水渠设计平面布置示意(单位:m)水工模型试验表明1 4,在闸上游正常蓄水位(6 8.0 0 m)、3台机组满发(32 0 1.7 m3/s)运行时,拦污栅闸各闸孔入流流速约0.61.4 m/s(由下游端1#闸孔往上游8#闸孔递减),由于进水渠斜坡段坡度较陡(i=1 3),斜坡段内流速较大,电站2#3#机组进水口前沿水面出现局部回流区,回流流速约0.5 0.6 m/s;测试的电站进水口处水位,较闸上游河道水位降低0.2 2 m,进水渠段水头损失
19、较大。优化方案将进水渠斜坡段坡度修改为1 8,以降低进水渠内行进流速,减小进水渠段水头损失。试验42 0 2 3年8月 第8期黄智敏,等:拦河闸枢纽电站上游进水渠研究和应用N o.8 A u g.2 0 2 3表明,在闸上游正常蓄水位的3台机组满发运行时,拦污栅各闸孔入流流速约0.8 1.3 m/s,较设计方案拦污栅闸孔入流流速分布均匀;进水渠斜坡段流速减小,电站进水口前沿水面回流基本消失,测试的进水渠段水头损失值约0.1 m。优化方案成果被采用,工程运行情况良好。3 成果分析拦河闸水利枢纽电站上游进水渠布置要充分兼顾电站运行和水闸运行的要求。通过多个电站上游进水渠水工模型试验研究成果的分析,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 拦河闸 枢纽 电站 游进 水渠 研究 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。