小型水電站使用調(diào)壓管替代壓力前池的探討

雷安

【摘要】一小型水電站因施工條件發(fā)生意外變化，將引水工程的壓力前池改為調(diào)壓管，該電站已發(fā)電數(shù)年，運行良好。調(diào)壓管方案替代前池方案不僅解決了問題，還減少了投資，增加了發(fā)電量。本文根據(jù)這個個案，發(fā)起對這種方案可行性探討。

【關(guān)鍵詞】小型水電站；前池；調(diào)壓管；替代

1、調(diào)壓管方案在某工程中的應(yīng)用

一小型水電站因施工條件限制，將引水工程的壓力前池方案改為調(diào)壓管方案，這種方案為水電站工程中的單獨案例，本文將對這種方案的可行性進(jìn)行探討。

1.1 工程概況

該小型水電站為引水式電站，電站裝機容量為4000kW，取水樞紐最大壩高6.0m，引水長度2.7km，工程規(guī)模屬Ⅴ等?。?）型工程，水工建筑物級別均為5級。

1.2 使用調(diào)壓管替代壓力前池的原由

該水電站引水工程原設(shè)計為無壓隧洞、明渠和前池的引水方案。在施工過程中，溢流堰后的泄水隧洞垮塌，恢復(fù)開挖施工難度很大，且下邊是廠房和集鎮(zhèn)公路，人員流量大，前池溢流問題無法解決。原方案無法實施的情況下，業(yè)主根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦螚l件將明渠和前池方案改為調(diào)壓管方案，埋設(shè)水平壓力鋼管替代引水明渠，壓力鋼管直接與隧洞出口相接，水平壓力鋼管末端設(shè)三通，分岔管沿山坡面鋪設(shè)長30m鋼管作為溢流式調(diào)壓室，并采用混凝土襯護(hù)10m高，以增加調(diào)壓管的穩(wěn)定性，同時將退水隧洞封堵。業(yè)主的自行改動部分沒有正式的施工圖紙，后經(jīng)過專業(yè)機構(gòu)復(fù)核，認(rèn)為基本安全可行。在通過了甩荷實驗，運行一切正常后，該電站已發(fā)電數(shù)年，運行良好。

2、調(diào)壓管水力計算

2.1 調(diào)壓管水力計算數(shù)據(jù)依據(jù)

收集到該電站調(diào)壓室水力計算所需數(shù)據(jù)如下：引水隧洞的長度2751.4km、比降1.50‰、開挖斷面為城門洞形，洞底寬2.0m，洞高2.62m，隧洞僅對底板進(jìn)行找平襯砌。調(diào)壓管設(shè)在水平管段末端，取底板高程為隧洞末端底板高程859.500m，管沿山坡布設(shè)，調(diào)壓管頂高程為883.5m。調(diào)壓管管徑與引水壓力鋼管等直徑，管徑1.3m。

2.2 計算條件

計算條件：調(diào)壓管按簡單式調(diào)壓室計算，電站設(shè)計引用流量4.216m3/s，壓力引水道斷面積為4.730 m2，壓力引水道長度2751.4km，調(diào)壓室斷面積1.327m2，水庫校核洪水位870.2m，正常擋水位866.0m，計算最高涌浪時引水道糙率綜合糙率為0.027。

2.3 計算方法

計算方法：采用《D-9調(diào)壓室水力學(xué)計算程序》電算程序進(jìn)行計算。調(diào)壓管最高涌浪水位控制工況為電站在正常水位運行時，三臺機組同時丟棄全部負(fù)荷。

2.4 計算結(jié)果

計算結(jié)果：調(diào)壓管最高涌浪水位895.91m。調(diào)壓管最高涌浪水位895.91m高于調(diào)壓管頂高程883.5m，電站在正常水位運行時，三臺機組同時丟棄全部負(fù)荷，調(diào)壓管頂會發(fā)生溢流。

3、調(diào)壓管方案的可行性探討

由上述計算水力計算結(jié)果可知，調(diào)壓管發(fā)生最高涌浪時，會發(fā)生溢流，出現(xiàn)調(diào)壓管頂溢流，調(diào)壓管的管頂已升到了山頂水溝，通過水溝使溢流水量安全排入天然河道。因此調(diào)壓管方案可行的。

這種由調(diào)壓管替代前池的工程方案優(yōu)點很明顯，去掉了前池，調(diào)壓管方案造價要少于前池的投資，泄水方案變的更靈活。沒有了前池平時的泄水，相應(yīng)增加了發(fā)電水量和水頭，前池泄水部分轉(zhuǎn)為大壩泄水，增加下游河道流量，有利于對下游河道生態(tài)的保護(hù)。

這個替代方案適用于小型水電站的設(shè)計，電站建成后需實驗運行，確定最優(yōu)運行方案，避免出現(xiàn)不利工況。

本文根據(jù)個案，發(fā)起對這種方案可行性的探討，希望有專家提出更優(yōu)的方案和建議，最終可以推廣應(yīng)用于小型水電站的開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《水工設(shè)計手冊》，水利電力出版社，1989年5月。

[2]《D-9調(diào)壓室水力學(xué)計算程序》， 水利水電工程PC-1500程序集，1990年7月。