水電站進(jìn)水口攔污柵的局部水頭損失及其研究現(xiàn)狀

本文簡(jiǎn)要介紹國(guó)內(nèi)外水電站攔污柵清污機(jī)械的分類、特點(diǎn)及其應(yīng)用。

燈泡貫流式水電站進(jìn)水口攔污柵的設(shè)計(jì)研究 倪建潮(浙江水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院　浙江杭州　310002) 王穎玉(浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院　浙江杭州　310032) 　　燈泡貫流式水電站低水頭大流量的特性決定了 進(jìn)水口攔污柵跨度大、高度高,從而與引水式高水 頭電站的進(jìn)水口攔污柵在設(shè)計(jì)上有所區(qū)別;跨度大 則主梁截面大,高度高則柵體須分節(jié),主梁根數(shù) 多?？梢哉f,對(duì)燈泡貫流式水電站進(jìn)水口攔污柵的 合理設(shè)計(jì),應(yīng)該從工程的總體布置來考慮。本文通 過以導(dǎo)流板代替常規(guī)攔污柵主梁的模型對(duì)比,從改 善流態(tài)、減小水頭損失、有效提高攔污柵凈面積和 降低工程造價(jià)等多個(gè)角度來分析設(shè)計(jì)的合理性。 1　改善流態(tài) 燈泡貫流式機(jī)組的進(jìn)水流道短且平直,進(jìn)水口 動(dòng)能差相對(duì)較大,從水庫到進(jìn)水喇叭口的水流流態(tài) 較為雜亂。若水流通過無傾角的焊接實(shí)腹式攔污柵 主梁,水流被割裂,攔污柵主梁腹

水電站進(jìn)水口攔污柵柵條斷裂,關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行。從大朝山水電站進(jìn)水口攔污柵斷裂的原因著手,對(duì)攔污柵斷裂的原因進(jìn)行分析,采取裂紋焊接、格柵條加強(qiáng)筋板、由穿心園鋼改為鋼板和盡量?jī)?yōu)化運(yùn)行調(diào)度等的防范措施。以保證進(jìn)水口攔污柵安全穩(wěn)定運(yùn)行。

萬安水電站進(jìn)水口攔污設(shè)備的布置采取雙槽式攔污結(jié)構(gòu)型式。在考慮到起吊設(shè)備的起吊能力以后，將電站進(jìn)水口分隔成７個(gè)分流口，然后在每個(gè)分流口內(nèi)設(shè)置兩道柵槽，前為檢修柵槽，后為工作柵槽。攔污柵這樣布置既有利于清污，又有利于檢修，避免了許多事故的發(fā)生。萬安水電站進(jìn)水口攔污設(shè)備運(yùn)行５年以來，取得了明顯的效益。

錦屏二級(jí)水電站電站進(jìn)水口攔污柵混凝土工程因工期緊、施工強(qiáng)度高難以達(dá)到節(jié)點(diǎn)工期，為此將攔污柵門槽由原設(shè)計(jì)的預(yù)埋插筋優(yōu)化為預(yù)埋鋼板。簡(jiǎn)化了門槽施工程序，大大的提高了攔污柵門槽混凝土施工質(zhì)量和進(jìn)度。

積石峽水電站在進(jìn)水口攔污柵施工過程中,為控制施工成本和施工工期,采取了一系列的措施,如柵墩采用定型模板施工,聯(lián)系梁采用鋼管柱支撐和吊模方式施工,聯(lián)系板采用吊模、鋼管及腳手架立柱支撐方式施工等,最終節(jié)約了施工成本,并滿足了工期要求,攔污柵施工質(zhì)量達(dá)到了清水混凝土標(biāo)準(zhǔn)。

江邊水電站為九龍河流域梯級(jí)引水式電站,根據(jù)水電站地形地質(zhì)條件、取水取防沙功能需要,設(shè)計(jì)選擇岸塔式進(jìn)水口布置形式,有效解決進(jìn)口泥沙以及基礎(chǔ)穩(wěn)定問題。本文較系統(tǒng)地介紹了江邊水電站進(jìn)水口設(shè)計(jì)情況。

王甫洲水電站進(jìn)水口設(shè)計(jì)——王甫洲電站進(jìn)水口設(shè)計(jì)考慮了兩種布置型式(攔污柵在橙修閘門前和在檢修閘門后)，其流遭設(shè)計(jì)依據(jù)流場(chǎng)分析優(yōu)化流道設(shè)計(jì)。攔污柵導(dǎo)井依據(jù)勢(shì)流理論流網(wǎng)圖確定導(dǎo)葉導(dǎo)向。進(jìn)口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)三堆有限元和平面框架計(jì)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)上采取在邊墩加...

——1 第六章水電站進(jìn)水口建筑物 第一節(jié)進(jìn)水口的功用和要求 水電站進(jìn)水口位于引水系統(tǒng)的首部。其功用是按照發(fā)電要求將水引入水電站的引 水道。進(jìn)水口應(yīng)滿足下述基本要求： (1)要有足夠的進(jìn)水能力 在任何工作水位下，進(jìn)水口都能引進(jìn)必須的流量。因此在樞紐布置中必須合理安排 進(jìn)水口的位置和高程；進(jìn)水口要求水流平順并有足夠的斷面尺寸，一般按水電站的最 大引用流量qmax設(shè)計(jì)。 (2)水質(zhì)要符合要求 不允許有害泥沙和各種有害污物進(jìn)入引水道和水輪機(jī)。因此進(jìn)水口要設(shè)置攔污、防 冰、攔沙、沉沙及沖沙等設(shè)備。 (3)水頭損失要小 進(jìn)水口位置要合理，進(jìn)口輪廓平順，流速較小，盡可能減小水頭損失。 (4)可控制流量 進(jìn)水口須設(shè)置閘門，以便在事故時(shí)緊急關(guān)閉，截?cái)嗨鳎苊馐鹿蕯U(kuò)大，也為引水 系統(tǒng)的檢修創(chuàng)造條件。對(duì)于無壓引水式電站，引用流量的大小也由進(jìn)口閘門控制。 (5)滿足水工建筑物的

水電站進(jìn)水口建筑物 第一節(jié)進(jìn)水口的功用和要求 水電站進(jìn)水口位于引水系統(tǒng)的首部。其功用是按照發(fā)電要求將水引入水電站的引水道。進(jìn)水口應(yīng)滿足下述基本要 求： (1)要有足夠的進(jìn)水能力 在任何工作水位下，進(jìn)水口都能引進(jìn)必須的流量。因此在樞紐布置中必須合理安排進(jìn)水口的位置和高程；進(jìn)水口 要求水流平順并有足夠的斷面尺寸，一般按水電站的最大引用流量qmax設(shè)計(jì)。 (2)水質(zhì)要符合要求 不允許有害泥沙和各種有害污物進(jìn)入引水道和水輪機(jī)。因此進(jìn)水口要設(shè)置攔污、防冰、攔沙、沉沙及沖沙等設(shè)備。 (3)水頭損失要小 進(jìn)水口位置要合理，進(jìn)口輪廓平順，流速較小，盡可能減小水頭損失。 (4)可控制流量 進(jìn)水口須設(shè)置閘門，以便在事故時(shí)緊急關(guān)閉，截?cái)嗨鳎苊馐鹿蕯U(kuò)大，也為引水系統(tǒng)的檢修創(chuàng)造條件。對(duì)于無 壓引水式電站，引用流量的大小也由進(jìn)口閘門控制。 (5)滿足水工建筑物的一般要求 進(jìn)水口要有足夠的強(qiáng)度

甲巖水電站進(jìn)水口地形較陡,巖體較完整,可研階段確定采用岸塔式進(jìn)水口。施工圖階段,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形和地質(zhì)條件,對(duì)進(jìn)水口進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)整,進(jìn)水口閘門部分改為井挖,采用豎井式進(jìn)水口。優(yōu)化調(diào)整后的進(jìn)水口體型更符合工程實(shí)際,結(jié)構(gòu)更安全合理,并節(jié)約工程投資。已于2014年6月底全部機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電,至今運(yùn)行正常。

分析了水電站攔污柵水頭損失的機(jī)理,攔污柵水頭損失與發(fā)電水頭的關(guān)系;介紹了國(guó)內(nèi)外水電站清污機(jī)械的種類、特點(diǎn)及應(yīng)用情況。建議開展對(duì)已建大中型水電站攔污柵銹蝕、堵塞狀況的調(diào)查研究,為清污機(jī)的制造和適時(shí)清污提供水力學(xué)依據(jù),以保證水電站的安全和高效運(yùn)行

本文介紹了大型水電站進(jìn)水口處移動(dòng)臺(tái)車格柵除污機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其工作原理。

通過對(duì)龔嘴水電站地上地下廠房攔污柵運(yùn)行及破壞的對(duì)比分析，總結(jié)了運(yùn)行維護(hù)的主要經(jīng)驗(yàn)，提出了后期的改進(jìn)和設(shè)想。

本文介紹了大型水電站進(jìn)水口處移動(dòng)臺(tái)車格柵除污機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其工作原理。

為有效地減小低溫水對(duì)下游水生生態(tài)及農(nóng)業(yè)灌溉產(chǎn)生不利影響,結(jié)合工程設(shè)計(jì),從生態(tài)要求、結(jié)構(gòu)布置、運(yùn)行管理、施工和投資等方面對(duì)疊梁門和多層取水口等不同取水方案進(jìn)行比選,疊梁門方案適應(yīng)強(qiáng)、工程量小、投資省、運(yùn)行操作靈活,能夠?qū)崿F(xiàn)表層取水,對(duì)水庫低溫水的改善效果優(yōu)于多層孔口進(jìn)水口結(jié)構(gòu)。

　以豐滿水電站為工程背景,應(yīng)用水工水力學(xué)模型試驗(yàn)方法研究了攔污柵銹蝕程度和堵塞狀態(tài)與水頭損失增量的關(guān)系.結(jié)果表明:攔污柵柵條銹蝕對(duì)水頭損失的影響很大,銹蝕后水頭損失增量可達(dá)原進(jìn)水口損失的60%;攔污柵堵塞后,其對(duì)水流的阻力要比本身銹蝕對(duì)水流的阻力大的多,局部水頭損失隨堵塞率的增加而急劇加大.應(yīng)用本試驗(yàn)結(jié)果對(duì)布爾可夫及丘金娜公式進(jìn)行了修正,建議水電站攔污柵設(shè)計(jì)水頭損失取值3～5m.

在高壩水電站工程建設(shè)快速發(fā)展的同時(shí),電站下泄的低溫水體對(duì)下游河道生態(tài)系統(tǒng)所造成的破壞性影響已不容忽視;在電站進(jìn)水口前放置一定高度的疊梁門,使電站從水庫表層取水發(fā)電,從而減輕對(duì)下游河道生態(tài)系統(tǒng)的"冷害"侵蝕,是目前緩解高壩水電工程建設(shè)與保護(hù)水生態(tài)環(huán)境之間矛盾的一種措施;而分層取水疊梁門的設(shè)置,將改變電站進(jìn)水口的水流條件,使其相關(guān)水力特性發(fā)生變化。本文結(jié)合某大型水電站進(jìn)水口分層取水水工模型試驗(yàn),對(duì)各庫水位條件下的疊梁門放置高度、進(jìn)口漩渦特性、疊梁門上的動(dòng)水壓力特性、疊梁門對(duì)電站進(jìn)水口段的局部水頭損失及壓力分布特性影響等進(jìn)行了研究;另外,針對(duì)疊梁門這種薄而高的輕型結(jié)構(gòu),還進(jìn)行了機(jī)組甩負(fù)荷對(duì)其產(chǎn)生的水擊附加壓力特性研究;得出了一些規(guī)律性的認(rèn)識(shí),可供采用類似分層取水設(shè)施的進(jìn)水口工程參考。

為減免水電站下泄低溫水對(duì)下游河段生態(tài)環(huán)境的影響,糯扎渡水電站進(jìn)水口擬采用分層取水方案。結(jié)合糯扎渡水電站進(jìn)水口兩種取水方案(雙層取水方案和多層取水疊梁門方案),采用k-ε紊流模型對(duì)不同形式進(jìn)水口的水力學(xué)特性進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,在進(jìn)水口水頭損失、流速分布以及流態(tài)等方面進(jìn)行了分析和比較,從水力學(xué)方面論證了分層取水方案的可行性。數(shù)值模擬結(jié)果得到了物理模型試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。

邦朗水電站是緬甸最大的水電工程，共裝機(jī)四臺(tái)70mw的機(jī)組，壩高130m，發(fā)電進(jìn)水口上部為旁通洞，旁通洞進(jìn)水口設(shè)置一扇事故檢修閘門，與電站進(jìn)水口檢修門共用，旁通洞最大泄量為440m3／s，攔污柵過柵最大流速為4．23m／s，大于設(shè)計(jì)手冊(cè)中推薦的1．0m／sl．2m／s。本文通過對(duì)電站進(jìn)水口攔污柵及進(jìn)水口體型的試驗(yàn)研究，推薦了可行的進(jìn)水口體型，解決了工程實(shí)際問題。

西藏果多水電站進(jìn)水口頂部因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及門機(jī)布置、運(yùn)行需求,需在兩側(cè)端部向上游各懸挑7.35m的大型牛腿。對(duì)于該類型大體積牛腿,按照現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算,計(jì)算所得配筋很小,不滿足最小配筋率;但若按最小配筋率選筋,則往往配筋量較大、布置密集,影響混凝土的澆筑施工和振搗密實(shí),而西藏高寒地區(qū)對(duì)于混凝土施工質(zhì)量控制要求嚴(yán)格。結(jié)合果多水電站工程,采用多種方法對(duì)大體積混凝土進(jìn)行配筋計(jì)算,并運(yùn)用有限元法進(jìn)行配筋驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)論證,得到較為合理、經(jīng)濟(jì)的配筋結(jié)果。在滿足結(jié)構(gòu)功能需求的前提下,建議盡可能減小牛腿結(jié)構(gòu)尺寸,另外在設(shè)計(jì)過程應(yīng)盡可能避免該類型大體積懸挑結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。

透過2009年8月17日俄羅斯薩揚(yáng).舒申斯克水電站機(jī)電事故,分析了目前國(guó)內(nèi)水電站機(jī)組進(jìn)水口事故快速門控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀,分析了存在的問題,給出了提高水電站機(jī)組進(jìn)水口事故快速門控制系統(tǒng)的策略建議?？晒┧娬緳C(jī)電設(shè)計(jì)、設(shè)備或系統(tǒng)研制單位、運(yùn)行維護(hù)等相關(guān)技術(shù)人員參考。