制氣式調(diào)壓室在帶有長尾水隧洞的水電站中的應用

龍灘水電站尾水系統(tǒng)設置敞開式尾水調(diào)壓井。本文對改用氣勢式調(diào)壓室的穩(wěn)定斷面、漏氣充氣、沿群布置、洞群布置、運行安全等問題做了探討，認為：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。

2014年3月28日．由水利水電第十四工程局擔負施工的四川長河壩水電站引水發(fā)電系統(tǒng)重要地下工程尾水調(diào)壓室開挖順利結束．實現(xiàn)了關鍵的節(jié)點目標。

采用瞬變流計算方法,論證了博瓦水電站不良地質(zhì)條件下采用尾閘室替代尾水調(diào)壓室設計方案的可行性,給出了水力計算原理和計算內(nèi)容。博瓦水電站尾閘室替代尾水調(diào)壓室后電站調(diào)節(jié)保證計算滿足設計規(guī)范要求,機組丟棄負荷后的尾水管最大真空度3.30m,電站輸水系統(tǒng)小波動是穩(wěn)定的。尾閘室替代尾水調(diào)壓室可以避免不良地質(zhì)條件下大尺寸尾水調(diào)壓室開挖帶來的施工風險。

概述了國內(nèi)外水電站氣墊式調(diào)壓室的發(fā)展和應用現(xiàn)狀,對氣墊式調(diào)壓室的工程地質(zhì)、氣體動態(tài)特性、模型試驗、安全水深和運行控制等方面的研究成果進行綜述,指出了需進一步研究的方向和應用前景。

結合設置上下游雙調(diào)壓室的長引水式水電站輸水系統(tǒng)的水力特性,探討了上下游調(diào)壓室的共振分析、引水道和尾水道內(nèi)水體的共振分析以及水力干擾穩(wěn)定性分析等特殊水力學問題,指出在合適的條件下采用取消尾水調(diào)壓室的方案,可以有效改善水力—機械系統(tǒng)的振動特性和穩(wěn)定性。進一步結合實際算例進行了取消尾水調(diào)壓室的優(yōu)化分析,結果表明在合適的條件下長引水式水電站中取消尾水調(diào)壓室的可行性和優(yōu)越性。

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置的水幕來防止氣室漏氣。但據(jù)國內(nèi)外的工程實踐,即使對巖體采取了復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,實現(xiàn)了工期省、投資省、調(diào)壓室運行可靠的目標。鋼罩式氣墊調(diào)壓室在金康電站的成功應用,將對引水式電站具有較大的推廣價值。

二灘水電站尾水調(diào)壓室是典型的高邊墻、大跨度、特大斷面地下洞室，施工中采取了合理的開挖施工方案，如施工道路的布置以及施工支洞的設置等。根據(jù)高大洞室結構特點采用了有效的綜合性支護方式，尤其是在開挖支護施工階段跟蹤進行圍巖應力應受監(jiān)測，及時調(diào)整施工方案，確保了整體圍巖穩(wěn)定和結構安全，在進度和質(zhì)量方面都達到了預期的目的。對于施工中出現(xiàn)的各種不利情況，如巖爆、邊墻頂拱局部變形大等，采取了一系列處理措施，取得了良好的效果，為類似的高大洞室開挖支護施工提供了可資借鑒的經(jīng)驗。

目前，水電站的尾水調(diào)壓室大多采用簡單式型式，為了比較它與差動式和阻抗式尾水調(diào)壓室的優(yōu)劣，作者對三種型式的尾水調(diào)壓室從水擊波的反射特性、調(diào)壓室的涌浪高低、水頭損失的大小，以及工程結構的難易等方面進行了對比試驗．本文通過對試驗結果的分析和研究，評述了選用至動式或阻抗式尾水調(diào)壓室比選用簡單式尾水調(diào)壓定更為經(jīng)濟適用，文中并有舉例計算．

目前,水電站的尾水調(diào)壓室大多采用簡單式形式,為了比較它與差動式和阻抗式尾水調(diào)壓室的優(yōu)劣。作者對三種形式的尾水調(diào)壓室從水擊波的反射特性,調(diào)壓室的涌浪高低,水頭損失的大小,以及工程結構的難易等方面進行了對比試驗,本文通過對試驗結果的分析和研究,評述了選用差動式或阻抗式尾水調(diào)壓室比選用簡單式尾水調(diào)壓室更為經(jīng)濟適用,文中并有舉例計算。

地下水電站的氣墊式調(diào)壓室 [挪威]d．c．戈達爾h．葛霍特t．特克爾e．布羅赫 [提要]在挪威，自7o年代開始采用氣墊式調(diào)壓室以來t目前已有9處投入運行，其中有6址質(zhì)量奇人浦意．右 2址為醯步空氣扳失曾進行垃修補處理．車文舟紹了這類謂壓室的幾何形狀、動力特性、運行情況等t并對硐室 中的空氣撮失計算．氣處理方法及設計打案等作了簡要探討． 一 、 一般特性和布置 表l列出了挪威現(xiàn)有帶氣墊式謂壓室水電站的 特性數(shù)據(jù)和投入運行的年份，其中托爾帕電站正在施 據(jù)弓f水隧嗣通過區(qū)域的地質(zhì)條件確定．奧薩電站由 于緊靠廠房的巖石滲透性強．故只能在距廠房上游 1100m處布置謂壓室。這樣，弓f水道的值與水輪 機制造廠要求的限制值十分接近。從表2可以看出， 工中。除2十電站外．其余電站從水輪機到謂壓室的距離都 氣墊式謂壓室可更靠近廠房上游側

超長引水隧洞水電站設置氣墊式調(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雜。本文通過數(shù)值計算方法，分析了設氣墊式調(diào)壓室超長引水隧洞水電站大波動過渡過程中，導葉關閉時間、引水隧洞水流慣性、壓力管道水流慣性及調(diào)壓室參數(shù)∥等因素對蝸殼最大動水壓力的影響；并與常規(guī)調(diào)壓室進行對比，討論了氣墊式調(diào)壓室對超長引水隧洞水電站甩負荷過渡過程中反射水擊波特性的作用。結果表明：氣墊式調(diào)壓室對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)生蝸殼最大動水壓力，此壓力由調(diào)壓室壓力極值決定、不受導葉關閉規(guī)律控制的影響。

構皮灘水電站5臺水輪發(fā)電機組中有4臺機組采用2臺機組共用一尾水調(diào)壓室的布置方式,鑒于尾水調(diào)壓室底部原設計采用矩形交匯的體型致使水流狀態(tài)紊亂,導致水頭損失較大。為此,應用最新的cfd技術對岔管體型進行優(yōu)化先確定設計方案,然后進行了模型試驗,并對數(shù)值計算和模型試驗結果進行了對比分析,為工程設計提供了科學的依據(jù)。

大朝山水電站尾水系統(tǒng)采用長尾水隧洞，需設置尾水調(diào)壓室。經(jīng)可研、初設、招標、技施設計，對于尾調(diào)的形式、水力穩(wěn)定面積、阻抗孔口尺寸和體形、水力過渡形態(tài)、橫向水流和立軸漩渦、疏流墩、最高最低滲浪水位及確定的尾水調(diào)壓室總體高度、洞室襯砌形式、洞室圍巖穩(wěn)定、圍巖開挖和支護、結構分析諸問題，逐步深入分析、隨設計階段進展、施工的進程，不斷根據(jù)新出現(xiàn)的問題，不斷根據(jù)新出現(xiàn)的問題，跟蹤進行修改、優(yōu)化，做了有益的探索

糯扎渡水電站整個尾水系統(tǒng)開挖過程中,五岔口部位是開挖的重點又是難點。由于五岔口部位開挖掏空率高達52%,圍巖應力分布發(fā)生變化,導致圍巖變形,如果應力應變過大,超過圍巖允許的范圍,就會影響正常施工,所以五岔口部位開挖施工程序、施工方法及爆破參數(shù)的確定,直接影響施工進度及圍巖的穩(wěn)定。

目前水電站的調(diào)節(jié)品質(zhì)已成為水電界所關注的一個重要問題。本文從基本方程出發(fā),分析了帶尾水調(diào)壓室水電站負荷擾動下調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì),得出了機組頻率尾波波動過程調(diào)節(jié)時間的計算方法。最后通過計算實例,研究了調(diào)速器參數(shù)、調(diào)壓室面積及尾水隧洞水流慣性對調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的影響。

利用1:40比尺模型,模擬了烏江構皮灘地下電站1號和2號機組共用的調(diào)壓室和尾水隧洞,并通過控制錐形閥開度來模擬通過水輪機的流量過程.通過恒定流試驗測量每一種阻抗孔型式下流入和流出調(diào)壓室的流量系數(shù),并對阻抗孔口大小、形狀進行優(yōu)化；通過非恒定流試驗測量不同工況時調(diào)壓室阻抗孔口不同大小、形狀時調(diào)壓室內(nèi)的最高最低涌浪、阻抗孔板正反向壓差、尾水洞沿程測點的壓力變化過程等參數(shù),探討了不同阻抗孔口尺寸、形狀對調(diào)壓室內(nèi)水力參數(shù)的影響.

基于超長引水隧洞水電站調(diào)壓室最高涌浪限制值取決于蝸殼壓力控制值這一前提,根據(jù)阻抗式、阻抗上室式和簡單上室式調(diào)壓室在機組甩負荷時水位波動的顯示計算公式,分別推導了這3種型式調(diào)壓室水力設計相關參數(shù)之間的關聯(lián)表達式,同時引入臨界值的概念,明確了上述3種型式調(diào)壓室的適用條件.且將關聯(lián)表達式應用于工程實例,進行了調(diào)壓室型式的選擇與水力設計參數(shù)的優(yōu)化選取,探討了超長引水隧洞水電站調(diào)壓室水力設計的方法,得到了不同調(diào)壓室在滿足最高涌浪限制值要求時各自體型參數(shù)的選取依據(jù).

調(diào)壓室是一種修建在水電站壓力引水隧洞與高壓水道之前或長的壓力引水管道之間的建筑物。根據(jù)其布置形式,可以分為調(diào)壓井或調(diào)壓塔,調(diào)壓井為利用地形從山中開挖出的井筒式,調(diào)壓塔為在地面上修建的塔式。當水輪發(fā)電機突然增加或丟棄負荷時,水輪機的導葉將會關閉,在此時壓力水道中將產(chǎn)生水錘,水錘波在壓力水道中往返傳播,引起壓力的升降,在正水錘時,由于水錘波引起水壓力增加,此時就需要加強整個壓力引水道的結構和水輪機的強度,在負水錘時,為了防止產(chǎn)生真空,可能要求降低引水道的高程,從而加大設計水壓力。過大的水錘壓力不僅增加水工建筑物和水輪發(fā)電機組的造價,同時也給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定產(chǎn)生影響,因此需要修建調(diào)壓室來改善水錘壓力波。

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計中采用了氣墊式調(diào)壓室方案。氣墊式調(diào)壓室的主要設計問題包括設計準則、布置設計、氣體體積及尺寸的估算、水幕設計、防滲處理等方面內(nèi)容。

由中國水利水電第十四工程局承建的大朝山水電站長尾水隧洞工程，開挖設備先進，施工措施合理，上層開挖順利通過了那戈河底，開挖質(zhì)量達到國內(nèi)領先水平，混凝土拌和樓實行微機控制，直徑１５ｍ的圓形洞室采用針梁鋼模和鋼模臺車兩次澆筑成形，為爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程打下了堅實的基礎。

(粕_jl蕩能站·氣趄戔誦 、 ，夼 ／水電站設有尾水氣墊調(diào)壓室時 谷兆祺陳明中曹普發(fā)周建平 ～一 7j、 摘要：某些水電站的尾水位變化范圍很大，如果使用較小的尾水氣墊調(diào)壓室米代替普通調(diào)壓室，具有很多優(yōu) 點．—般來說，使用氣墊調(diào)壓室可以提i~'tn周lyl巖體的靛性，鰭短隨工期和降低施工費用并可改善機組的 運行狀況．調(diào)壓室的漏氣和充氣以及運用不方便則是其受到普遍關注的問韙．咀是在采取適當?shù)墓こ檀胧┮?后，道些問題可以得到解決． 關鍵詞：氣墊調(diào)壓室孔口周圍巖悼的穩(wěn)定性漏氣充氣 1．普通尾水調(diào)壓室 目前，國內(nèi)大約有1o0座大、中型電站在進行勘測、規(guī)劃、設計和施工，全部裝機容量約為 1．1億kw，其中。5000~6000萬kw將在2000年前投入運行。1．1億kw中有42將建成地 下電站，其絕大多數(shù)位于我國西南、西北遙遠山區(qū)和河流深谷

中國水利水電第十工程局有限公司·1· 一、工程概況 某水電站調(diào)壓井布置于水洛河左岸，該調(diào)壓室為埋藏式，井筒為圓形斷面，開挖 內(nèi)徑23m，調(diào)壓井井身最小水平埋深100~120m，穹頂上覆巖體厚約120m。由招投標 文件可知：井筒圍巖風化微弱，一般屬微風化~新鮮，完整性較好，圍巖以ⅲ類為主， 少量ⅱ類，具備較好的成井條件。 調(diào)壓井穹頂高程1892.17m，井筒底部高程為1827.60m，底板厚3.0m，井高64.57m， 井筒采用鋼筋混凝土襯砌，襯厚1.5～2.0m。設計最高涌浪水位1874.571m，最低涌浪 水位1834.151m，水位最大變幅40.42m。初期支護按設圖紙：系統(tǒng)錨桿采用φ28/25mm 鋼筋，錨桿長度8/4m，間排距4m，鋼筋網(wǎng)采用φ8mm，鋼筋網(wǎng)間距20×20布置。 二、施工進度計劃 根據(jù)總進度計劃，各施工工序進度安排如下： 1