水电站混合式调压井设计研究.pdf

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1、第３７卷第１２期人民黄河Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１２２０１５年１２月ＹＥＬＬＯＷＲＩＶＥＲＤｅｃ．，２０１５【工程勘测设计】水电站混合式调压井设计研究洪振国，刘浩林，黄立群（云南省水利水电勘测设计研究院，云南昆明６５００２１）摘要：针对大流量、高水头、长引水隧洞的水电站，其调压井布置受地形、地质条件限制常规型式不能满足设计要求的问题，以丹达河水电站为例，对比了各种调压井型式，通过数学模型水力计算和模型试验论证了混合式调压井设计的合理性。结果表明：混合式调压井结合水室式和阻抗孔式调压井的优点，水位波动最小，高度最低，容积最小，工程量最少，同时波动衰减快，在正常运行时，经过调压井与压力水道连接处

2、的水头损失较小，结构简单，施工方便；混合式调压井数学模型水力计算结果与模型试验结果十分接近，调压井的最高涌浪水位低于调压井上室直墙顶高程，最低涌浪水位高于调压井底板高程，因此选用混合式调压井可行。关键词：混合式调压井；特征线法；模型试验；涌浪水位；阻抗孔中图分类号：ＴＶ２２２文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１５．１２．０２９引水式水电站中的调压井是利用自由水面反射水水性相对较弱，岩块强度高，岩体稳定性较好，因此调击波，缩短压力管道的长度，减小管道中的水流惯性，压井应采用全部埋于地下的布置形式。限制水锤波进入引水道，减少压力管道及水轮机的水击压力

3、，改善水轮机在负荷变化时的运行条件及系统２调压井型式比选供电质量的调压设施［１－２］。对于大流量、高水头、长距调压井的选型应根据水电站的工作特点，结合地离引水隧洞的水电站，调压井布置受地形、地质条件限形、地质条件全面分析，并进行技术经济比较后确定。制其常规型式不能满足设计要求，由水室式和阻抗孔调压井选型的基本原则如下：①能有效地反射有压管式调压井结合成的混合式调压井具有水室式和阻抗孔道的水击波；②在无限小负荷变化时，能保持稳定；式调压井的优点，因此有必要对混合型调压井设计进③大负荷变化时，水面振幅小，波动衰减快；④在正常行研究。笔者以丹达河水电站调压井结构为例，对比运行时，经过调压井与压

4、力水道连接处的水头损失较了简单圆筒式、阻抗式、水室式、混合式４种调压井型小；⑤结构简单，经济合理，施工方便。式，通过数学模型水力学计算和模型试验论证了混合受地形条件限制无法布置泄水道，所以没有布置式调压井设计的合理性。溢流式调压井的地形条件。调压井稳定断面较小，差动式调压井结构较为复杂，施工难度大，不适宜布置差１工程概况动式调压井。丹达河水电站是以发电为单一任务、具有季调节对简单式、水室式、阻抗式、混合式调压井进行水作用的混合式电站。电站装机容量２×５０ＭＷ，设计力计算，不同型式调压井水力计算结果见表１。水头３５０ｍ，设计发电引用流量３３．５ｍ３／ｓ。电站枢纽表１不同型式调压井水力计算结

5、果由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽组成，其中引水系统调型压式井稳面定积断面２最位低／ｍ水最位高／ｍ水上室容３下室容３直阻径抗孔／ｍ由进水口、有压引水隧洞、调压井、压力管道等组／ｍ积／ｍ积／ｍ简单式３８．４８２５９２．０５２６８３．４１成［３－７］。工程规模为中型，主要建筑物级别为３级，次水室式３８．４８２５９６．３５２６５３．１２２９５１７１４阻抗式３８．４８２５９５．４２２６６８．０７２要建筑物为４级。混合式３８．４８２５９６．２６２６５３．１２２７７４２结合该工程选址及厂区枢纽总布置，调压井只能型式比选分析如下：①简单式调压井结构型式简选择在金沙江与丹达河交汇处丹达河上游７００ｍ左右单

6、，反射水击波效果好，但由表１可知，该调压井中水陡壁中，考虑到该处山高坡陡，海拔最高在４０００ｍ以位波动幅度最大，所需调压的容积最大，工程量最大，上，相对高差在１０００ｍ以上，且山坡地形受岩石组成不经济。同时，其水位波动衰减较慢，正常运行时压力及流水侵蚀影响，地形陡峻，地形坡度４０°～７０°，从地形条件上讲，没有布置露顶调压井的地形条件。调压收稿日期：２０１５０２０９井基岩层为厚层状石英沙岩，岩石呈弱风化，岩质坚作者简介：洪振国（１９７６—），男，云南洱源人，高级工程师，主要从事水工建筑物设计及研究工作。硬，总体为Ｅｍａｉｌ：４０２８９７６９４＠ｑｑ．ｃｏｍⅢ类，地下水水位远低于井筒底板

7、，岩体透·１１１·人民黄河２０１５年第１２期水道与调压井连接处水头损失较大。对于大流量、高式中：Ｈ为压力水头；Ｖ为流速；α为水击波在管道中水头、长距离引水隧洞的水电站不宜采用简单式调压传播的速度；ｘ为距管段起点的距离；ｇ为重力加速度；井。②水室式调压井由竖井、上室、下室组成，当丢弃ｆ为沿程损失系数；Ｄ为管径；ａ为水锤波速；ｔ为时间。负荷时，竖井中水位迅速上升，一旦进入断面较大的上由式（１）、式（２）可得普遍应用的特征线方程为室，水位