水電站氣墊式調(diào)壓室水力特性及運(yùn)行控制

奄進(jìn)忒調(diào)壓復(fù)、t√ 穆新河水電站氣墊式調(diào)壓室的設(shè)計(jì)與運(yùn)行特性 愛穩(wěn)華h·斯圈爾特 美國土木工程師協(xié)一一設(shè)計(jì)工程師 會(huì)，哈扎工程公司詹姆斯西·多爾格 一高綴水力工程師 摘要，u 穆斯河水電工程位于紐約匕_郁，是一座裝機(jī)l2．5mw的電站．這 項(xiàng)工程獨(dú)特之處，在予它采用了一個(gè)地下氣墊式調(diào)壓室來保護(hù)機(jī)組和 發(fā)電進(jìn)承隧道盤愛電力負(fù)荷躉化時(shí)，由于永輪機(jī)閥門啟閂所弓i起的壓 力波動(dòng)．這個(gè)氣墊式調(diào)壓室還用來增強(qiáng)卡普蘭永輪機(jī)組運(yùn)行妁穩(wěn)定性． 瘁文論述了在美國的—個(gè)水電工程設(shè)計(jì)中采用史無前例的氣墊式 調(diào)壓室的情況．同時(shí)也討論了承力計(jì)算設(shè)計(jì)準(zhǔn)_剜，氣墊調(diào)壓室設(shè)計(jì)方 蒹和廷沂沒計(jì)壓力應(yīng)用哈禮公司的承力瞬態(tài)計(jì)算機(jī)模型計(jì)算等問題． 之后，在l987年l2月機(jī)組交付使用時(shí)又進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，以 檢驗(yàn)氣墊式調(diào)壓室的水力設(shè)計(jì)和運(yùn)行性能．現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明氣墊式

以四川康定某電站為例,探討了水電站氣墊式調(diào)壓室機(jī)電設(shè)備建設(shè)階段的安裝經(jīng)驗(yàn)及生產(chǎn)運(yùn)行階段的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。

龍灘水電站尾水系統(tǒng)設(shè)置敞開式尾水調(diào)壓井。本文對(duì)改用氣勢式調(diào)壓室的穩(wěn)定斷面、漏氣充氣、沿群布置、洞群布置、運(yùn)行安全等問題做了探討，認(rèn)為：由于水頭、流量、地質(zhì)、安全等因素所限，龍灘尾水調(diào)壓井不宜改用氣墊調(diào)壓室。

國內(nèi)外已建的氣墊調(diào)壓室都是利用經(jīng)過處理的圍巖自身或再輔以在其周邊設(shè)置的水幕來防止氣室漏氣。但據(jù)國內(nèi)外的工程實(shí)踐,即使對(duì)巖體采取了復(fù)雜而昂貴的工程處理措施,也難以確保氣室的氣密性。金康電站的地質(zhì)條件較差,氣墊室采用鋼板防止氣室漏氣,克服了氣室閉氣難的問題,實(shí)現(xiàn)了工期省、投資省、調(diào)壓室運(yùn)行可靠的目標(biāo)。鋼罩式氣墊調(diào)壓室在金康電站的成功應(yīng)用,將對(duì)引水式電站具有較大的推廣價(jià)值。

　自一里水電站采用氣墊式調(diào)壓室,通過對(duì)該工程基本條件的分析,計(jì)算了氣墊式調(diào)壓室的水力參數(shù),包括水和空氣壓力、最小水墊深度、管道滲水、漏氣等,對(duì)水力控制方法進(jìn)行了分析,確定了空氣壓力和水位檢測系統(tǒng).

金康水電站氣墊式調(diào)壓室鋼包方案,是依靠鋼筋砼夾一層薄鋼板封閉氣體。同時(shí),采用平壓系統(tǒng)平衡氣室鋼筋砼外側(cè)水壓力和氣室氣體壓力。通過對(duì)金康水電站鋼包氣墊式調(diào)壓室的施工后,著重把有關(guān)施工技術(shù)作一介紹。

世界上已建的10座地下氣墊式調(diào)壓室的水電站均位于挪威。近年來,為解決環(huán)保問題和節(jié)約工程投資,我國已在四川自一里、小天都兩座水電站設(shè)計(jì)中采用了氣墊式調(diào)壓室方案。氣墊式調(diào)壓室的主要設(shè)計(jì)問題包括設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、布置設(shè)計(jì)、氣體體積及尺寸的估算、水幕設(shè)計(jì)、防滲處理等方面內(nèi)容。

2009年8月31日～9月1日,中國水電工程顧問集團(tuán)公司在成都主持召開了《水電站氣墊式調(diào)壓室設(shè)計(jì)規(guī)范》(送審稿)審查會(huì)。會(huì)議聽取了中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院修編組關(guān)于《水電站氣墊式調(diào)壓室設(shè)計(jì)規(guī)范》編制工作情況的匯

與常規(guī)調(diào)壓室相比,氣墊式調(diào)壓室有其獨(dú)特的水力特性,其對(duì)過渡過程影響和常規(guī)調(diào)壓室也有所不同。本文分別從大波動(dòng)、小波動(dòng)以及水力干擾三方面入手,討論氣墊調(diào)壓室水力性能對(duì)水電站過渡過程的影響。

超長引水隧洞水電站設(shè)置氣墊式調(diào)壓室可以有效抑制過渡過程中調(diào)壓室涌浪振幅，但蝸殼壓力的變化規(guī)律也因氣墊式調(diào)壓室的影響變得更為復(fù)雜。本文通過數(shù)值計(jì)算方法，分析了設(shè)氣墊式調(diào)壓室超長引水隧洞水電站大波動(dòng)過渡過程中，導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間、引水隧洞水流慣性、壓力管道水流慣性及調(diào)壓室參數(shù)∥等因素對(duì)蝸殼最大動(dòng)水壓力的影響；并與常規(guī)調(diào)壓室進(jìn)行對(duì)比，討論了氣墊式調(diào)壓室對(duì)超長引水隧洞水電站甩負(fù)荷過渡過程中反射水擊波特性的作用。結(jié)果表明：氣墊式調(diào)壓室對(duì)水擊波的反射效果不如常規(guī)調(diào)壓室，且氣墊和涌浪壓力之和最大值大于常規(guī)凋壓室最大水壓力，更容易發(fā)生蝸殼最大動(dòng)水壓力，此壓力由調(diào)壓室壓力極值決定、不受導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律控制的影響。

錦屏二級(jí)水電站引水洞長１８７３８ｍ，最大埋深１０００ｍ～２５００ｍ，機(jī)組額定出力４００ｍｗ，是一個(gè)具有特長、深埋隧洞的大容量引水式地下廠房的水電站。在設(shè)計(jì)中，分別從結(jié)構(gòu)、水力條件、施工和運(yùn)行等方面，研究上下游調(diào)壓室的型式選擇，并對(duì)引水系統(tǒng)水力過渡過程進(jìn)行了分析計(jì)算，從而為引水系統(tǒng)的布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

結(jié)合自一里水電工程氣墊式調(diào)壓室設(shè)計(jì)廠房區(qū)巖體滲透性研究,提出了從定性分析到定量計(jì)算與評(píng)價(jià),系統(tǒng)刻畫巖體滲透性與分區(qū)評(píng)價(jià),以滿足氣墊式調(diào)壓室設(shè)計(jì)要求的實(shí)用方法.該方法以基礎(chǔ)地質(zhì)與水文地質(zhì)研究為背景,從系統(tǒng)全面的裂隙測量與統(tǒng)計(jì)分析中,獲取巖體裂隙空間發(fā)育規(guī)律和裂隙方向、隙寬、跡長、間距和裂隙率等統(tǒng)計(jì)特征值,運(yùn)用裂隙巖體滲透張量理論,得出分布式巖體滲透主值和綜合滲透系數(shù);在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行巖體滲透性分區(qū)與評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)得出:花崗巖夾變質(zhì)砂巖透鏡體的廠區(qū)巖體滲透性總體隨深度變化,受接觸帶影響局部滲透性呈強(qiáng)弱交替變化;區(qū)內(nèi)裂隙巖體的滲透性分3級(jí),近地表淺層巖體滲透性較強(qiáng),綜合滲透系數(shù)為n×100m/d～n×10-1m/d,調(diào)壓室區(qū)為中等～弱滲透性巖體,滲透系數(shù)為n×10-2m/d～n×10-4m/d.

結(jié)合自一里水電工程氣墊式調(diào)壓室設(shè)計(jì)廠房區(qū)巖體滲透性研究,提出了從定性分析到定量計(jì)算與評(píng)價(jià),系統(tǒng)刻畫巖體滲透性與分區(qū)評(píng)價(jià),以滿足氣墊式調(diào)壓室設(shè)計(jì)要求的實(shí)用方法.該方法以基礎(chǔ)地質(zhì)與水文地質(zhì)研究為背景,從系統(tǒng)全面的裂隙測量與統(tǒng)計(jì)分析中,獲取巖體裂隙空間發(fā)育規(guī)律和裂隙方向、隙寬、跡長、間距和裂隙率等統(tǒng)計(jì)特征值,運(yùn)用裂隙巖體滲透張量理論,得出分布式巖體滲透主值和綜合滲透系數(shù);在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行巖體滲透性分區(qū)與評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)得出：花崗巖夾變質(zhì)砂巖透鏡體的廠區(qū)巖體滲透性總體隨深度變化,受接觸帶影響局部滲透性呈強(qiáng)弱交替變化;區(qū)內(nèi)裂隙巖體的滲透性分3級(jí),近地表淺層巖體滲透性較強(qiáng),綜合滲透系數(shù)為n×10^0m/d～n×10^-1m/d,調(diào)壓室區(qū)為中等～弱滲透性巖體,滲透系數(shù)為n×10^-2m/d～n×10^-4m/d.

在詳細(xì)分析自一里水電站調(diào)壓室區(qū)地質(zhì)勘探及試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合挪威已建氣墊式調(diào)壓室的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了一套氣墊式調(diào)壓室工程地質(zhì)研究的方法和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,不僅適用于本工程氣墊式調(diào)壓室的位置選擇、洞軸線方向選擇和工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià),對(duì)其它類似工程也具有較好的指導(dǎo)意義

金平水電站氣墊式調(diào)壓室為布置在灰?guī)r及白云巖、小規(guī)模斷層及節(jié)理裂隙帶的地下洞室,在施工前通過無蓋重固結(jié)灌漿試驗(yàn)來驗(yàn)證洞室圍巖加固效果,驗(yàn)證固結(jié)灌漿施工的可行性.文章著重闡述通過試驗(yàn)確定灌漿工藝、灌漿壓力以及合理的施工程序,另外介紹了圍巖抬動(dòng)觀測情況,為該類洞段灌漿設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù).

氣墊式調(diào)壓室,是依靠鋼筋混凝土夾一層鋼板封閉氣體。同時(shí),采用平壓系統(tǒng)平衡氣室鋼筋混凝土外側(cè)水壓力和氣室氣體壓力。

-1- 某水電站尾水調(diào)壓室工期分析實(shí)例 李智勇 （四川二灘建設(shè)咨詢有限公司四川成都610051） 摘要：某水電站引水發(fā)電系統(tǒng)工程尾水調(diào)壓室在開挖施工過程中受各種因素影響 導(dǎo)致工期嚴(yán)重滯后。監(jiān)理工程師及時(shí)做好工期分析，既能分清各方責(zé)任，又對(duì)繼 續(xù)推動(dòng)工程進(jìn)展起到積極作用。 關(guān)鍵詞：工期分析；合同管理；進(jìn)度控制；水電站 1、工程概況 某水電站位于四川省雅礱江干流下游，共裝4臺(tái)單機(jī)容量600mw的水輪發(fā) 電機(jī)組，總裝機(jī)容量2400mw。水電站樞紐建筑物主要由左右岸擋水壩、中孔壩 段和溢流壩段、消力池、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)組成。 引水發(fā)電系統(tǒng)采用右岸地下廠房布置方案，由進(jìn)水口、引水洞、主、副廠房、 母線洞、主變室、出線洞、永久通排風(fēng)系統(tǒng)、進(jìn)廠交通洞、尾水管及連接洞、尾 水調(diào)壓室、尾水洞、廠房防排水滲設(shè)施及地面開關(guān)站等組成。 尾水調(diào)壓室最大開挖尺寸為221m×21.5m

通過對(duì)某水電站氣墊式調(diào)壓室的工程地質(zhì)條件分析論證,闡述該電站氣墊式調(diào)壓井方案的可行性,并對(duì)調(diào)壓井位置的最終選擇進(jìn)行了分析。

小天都水電站是我國較早采用氣墊式調(diào)壓室的工程之一,該工程氣墊式調(diào)壓室經(jīng)多方論證研究采用“以水幕防滲為主,圍巖防滲為輔,水幕上布置灌漿帷幕”的聯(lián)合防滲結(jié)構(gòu)型式。為更好地解決我國復(fù)雜地質(zhì)條件下氣墊式調(diào)壓室高壓氣體滲漏問題,小天都水電站率先在國內(nèi)氣墊式調(diào)壓室高壓氣體封堵中引入并成功應(yīng)用化學(xué)灌漿技術(shù),對(duì)化學(xué)灌漿技術(shù)的推廣及氣墊式調(diào)壓室的封堵技術(shù)研究具有重要意義。介紹了化學(xué)灌漿技術(shù)在小天都水電站氣墊式調(diào)壓室交通洞封堵防滲的應(yīng)用設(shè)計(jì),可供類似工程參考。

金康水電站氣墊式調(diào)壓室鋼包方案,是依靠鋼筋混凝土夾一層薄鋼板封閉氣體。同時(shí),采用平壓系統(tǒng)平衡氣室鋼筋混凝土外側(cè)水壓力和氣室氣體壓力。對(duì)金康水電站鋼包氣墊式調(diào)壓室的有關(guān)施工技術(shù)進(jìn)行了介紹。

介紹了氣墊式調(diào)壓室的作用原理、應(yīng)用現(xiàn)狀,闡述了其適用條件和主要特點(diǎn)。針對(duì)崗曲河二級(jí)水電站采用常規(guī)調(diào)壓井存在的困難,初步比較了氣墊式調(diào)壓室方案,它與無襯砌的高壓引水隧洞、地下廠房相結(jié)合,可縮短隧洞及鋼管長度,降低工程投資,與常規(guī)調(diào)壓井相比,在山體雄偉陡峻的情況下,可簡化施工道路,保護(hù)地表環(huán)境,具有明顯的優(yōu)越性。

陰坪水電站位于四川省平武縣境內(nèi)的涪江支流火溪河上,項(xiàng)目所在區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜,地下洞室群施工難度較大,氣墊式調(diào)壓室工程施工作為整個(gè)地下工程的核心部分,其洞室開挖支護(hù)和混凝土工程施工是整個(gè)工程的難點(diǎn)所在,文章結(jié)合施工實(shí)際,通過合理計(jì)劃,科學(xué)組織,最終對(duì)陰坪水電站氣墊式調(diào)壓室工程成功進(jìn)行了施工,對(duì)于類似復(fù)雜地質(zhì)條件下氣墊式調(diào)壓室工程施工具有一定借鑒作用。