潘家口水利枢纽的设计经验

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1、潘家口水利枢纽的设计经验摘要：文章总结了在潘家口枢纽设计中对枢纽布置、电站水头变幅巨大、下池库内往反水流、水资源开发方式等重大技术问题、处理措施以及所采用的新技术，加宽尾墩式溢流坝、裸露式碾压混凝土坝、变速运行等设计经验。关键词：水利枢纽混合式抽水蓄能电站宽尾墩式溢流坝变速运行碾压混凝土1设计中的几个重大技术问题　　1.1枢纽布置　　枢纽布置是整个枢纽设计的关键技术问题之一。　　在初步设计批准后，我院在清华大学及本院科研所进行了6个水工模型、5个方案的试验研究，验证了初步设计所推荐的枢纽布置是最优方案，即右岸坝后式水电站的枢纽布置具有布置

2、紧凑、管理运行方便、施工简单、投资省、上下游流态可基本满足运行要求。该方案又经长期的、大量的整体及断面水工模型试验研究后，进一步完善了枢纽布置：　　主坝泄洪建筑物由表孔和底孔组成，最大泄洪流量为56200m3／s，表孔共18孔，孔宽15m，挑流消能。4个泄洪底孔为深式一短管、明流槽以及挑流消能。由于施工的需要，将底孔由电站左侧迁移至表孔中部，表孔则分两段布置即右7孔、左11孔，两段中间布置泄洪底孔。　　溢流坝闸墩由流线型改为平尾墩、左3孔又改为宽尾墩、通过试验将挑流鼻坎高程抬高了3m，增加挑射角至30°等措施，达到了充分消能的目的，改善了

3、左岸回流淘刷坝趾和下游冲刷。溢洪道右端导墙加设了导向墩，电站左导墙加长80m，加长部分左折20°。这些措施避免了对厂房的冲击，改善对尾水渠左导墙的冲刷，并大大减少了尾水渠出口淤积，为电站运行提供可靠的保证。　　潘家口电站是一座混合式抽水蓄能电站，装机4台，其中1台150MW。这种混合式水电资源开发的经济效益是十分明显的。2设计中采用的新技术　　2.1坝型　　主坝采用了低宽缝重力坝，这种坝型是由宽缝重力坝发展而来的。为了区别，可视一般宽缝重力坝为高宽缝重力坝。高宽缝为坝高的1／2。低宽缝重力坝缝腔高为坝高的1／3。其次是缝腔的体形不同，低宽

4、缝尽量避免倒模板，将上下游缝腔的坡度改为竖直坡。这种坝型的优点是：（1）较实体重力坝节省工程量10％；（2）保留了高宽缝重力坝的优点如降低扬压力，便于检修、坝体冷却，便于基础排水和排水设施的布置，便于使用预制模板等；（3）封腔早，便于机械施工、提高工效、加快进度。　　2.2宽尾墩式溢流坝　　宽尾墩式溢流坝是由一般带挑流鼻坎消能工的溢流坝发展而来的。即由一般溢流坝加宽尾墩形成宽尾墩式溢流坝。这是我院科技人员在国内外首创的一种消能工。在闸室内宽尾墩强迫水流收缩成水冠，过闸室后水冠扩散，在反弧段内，宽尾墩两侧高速水流相撞，充分掺气，形成高低坎消

5、能效果，增大入水角和扩散面，减弱冲刷能力，达到充分消能的目的，采用宽尾墩后当泄5000年一遇洪水时，坝下冲刷变淤积，消能效果明显，保证了大坝泄洪时安全运行。　　2.3裸露式具有抗冻性的碾压混凝土重力坝　　下池左岸挡水坝段经过技术经济比较，以碾压混凝土重力坝代替了常态混凝土重力坝，取消了常态混凝土保护层。碾压混凝土直接接触空气和水，并且要与常态混凝土坝一样，要经受一切大自然如阳光、温度、水的作用等。由于下池处于寒冷区，水位日变幅5.5m，因此要求坝体水位变动区应达到150次冻融循环，其它部位也应达到50次抗冻要求。设计采取了以下措施：（1）

6、总胶凝材料用量177～145kg／m3，水泥用量122～94kg／m3。（2）混凝土内掺用复合外加剂，使碾压混凝土含气量达到4～6％。（3）施工过程中在上下游坝面喷洒胶凝剂，加强了层间结合，使坝体达到一定的抗渗性。　　另外简化了断面，取消了廊道、上游直坡、下游阶梯状斜坡等，以适应碾压要求。　　这座裸露式具有抗冻性碾压混凝土重力坝，最大坝高24.5m，坝顶长275m，横缝间距57m。该坝已建成5年，运行正常，是国内外首例，对碾压混凝土筑坝技术的发展具有一定的开创性。　　2.4机组变速运行　　为了适应水头变幅巨大的运行要求，在引进蓄能机组的过

7、程中，经与厂家研究，采用变极双速机组，起动变频器扩大容量为60M，即可增加5000万m3的有效库容。这一措施，效益很高，可在适当时机在不影响大坝安全运行的前提下，予以实施。　　3.3在引滦供水系统中，除潘家口之外，还有大黑汀、于桥、邱庄、陡河水库等，已形成一个关系密切的供水网络，建议在不增加投资的条件下，加强调度与管理，即可达到多蓄水，提高供水效益的目的。如潘家口与大黑汀水库联合运用可多调节水量1.2亿m3，如五库联合运用，其效益更为可观。　　3.4进一步发挥水库排沙对下游入海口冲刷的作用　　潘家口水库有4个底孔，这4个底孔泄量尚不能满足

8、现行规范的要求，应该充分发挥现有底孔排沙作用。经过科学计算和研究后在汛期低水位时，在有准备的条件下，泄水拉沙，隔几年进行一次以提高水库寿命。这一措施带来的另一个好处是：利用人造洪峰对入海口进行