抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)設(shè)計

摘?要：本文以A市的的某抽水蓄能電站為例，該抽水蓄能電站的下水庫已經(jīng)建成，上水庫是一塊山間洼地。電站樞紐建筑物的組成包括輸水系統(tǒng)、地下廠房、主壩、副壩等。電站的裝機容量為1200MW，上水庫的總庫容量是1160×104m3。由于該抽水蓄能電站的下水庫已經(jīng)建成使用了，所以電站的下水庫進水口和出水口205.00m高程之下的地方在之前已經(jīng)施工完成了。

關(guān)鍵詞：輸水蓄能電站;輸水系統(tǒng);設(shè)計

一、布置輸水系統(tǒng)

該抽水蓄能電池輸水系統(tǒng)由尾水系統(tǒng)和引水系統(tǒng)組成，供水方式用的是兩洞四機。其中引水系統(tǒng)包括上水庫進水口、上水庫出水口、高壓隧洞、引水低壓隧洞、引水洞岔管、引水調(diào)壓井和引水支洞。尾水系統(tǒng)包括尾水支洞、尾水隧洞、下水庫進水口、下水庫出水口、尾水洞岔管、尾水調(diào)壓井。上水庫進/出水口是豎井式的結(jié)構(gòu)，在主壩的上游的右側(cè)，一共是兩個進/出水口。引水隧洞的長度是660.35m，內(nèi)徑長度為6.7m，用的是鋼筋混凝土的襯砌方式。引水調(diào)壓井在引水隧道的末尾，左右對稱在引水隧洞的兩邊，是升管阻抗式的調(diào)壓井。有兩條高壓隧洞，其中心間距是67.49m，每條洞長度是831.26m。引水洞的岔管呈現(xiàn)卜型狀，分岔角呈60度，岔管主管直徑是6.6m，支管直徑是4.6m。引水支洞是從引水洞岔管到廠房蝸殼進口，每條長288.19。尾水支洞是從機組尾水管出口到尾水岔管，其內(nèi)徑是4.7m，洞長176.89m。尾水岔管是正Y型，核查角度是50度。尾水調(diào)壓井離機組中心線的長度是212.59m，在尾水隧洞兩邊對稱分布，調(diào)壓井是阻抗式的，尾水調(diào)壓井頂部裝設(shè)了補氣洞和廠房通風(fēng)洞，二者之間和相通的。尾水隧洞總長度1046.79，內(nèi)徑是6.7m，用的是鋼筋混凝土的襯砌方式。下水庫的進/出水口是岸塔式的。每一個進、出水口建四扇仿污欄和一扇檢修閘門。

二、輸水建筑物的設(shè)計

（一）進/出水口的設(shè)計

由于抽水蓄能電站的水流是雙向流動，所以在設(shè)計上、下水庫的進/出水口時，要充分考慮雙向水流的特性，進水的時候要設(shè)計成逐漸收縮的形式，出水的時候應(yīng)逐漸擴散。全斷面上流速度要均勻，不要出現(xiàn)產(chǎn)生回流、漩渦和脫離的情況。

上水庫進/出水口一共是兩座，是豎井式進水口，包含了擴散段、防渦梁段、明渠段、標準段、攔污柵段、漸變段和閘門井段。在明渠段的周圍都設(shè)置擋沙坎，高度為631.9m，并在擋沙坎前10m平段，以1：3的斜坡連上632.00回填高程。進水口和出水口防渦梁段長度是10.00m，一共設(shè)4處防渦梁，斷面尺寸是12m×1.5m，間距為1.0m。攔污柵段長5.9m，每個進/出水口設(shè)置4個活動攔污柵，孔口寬5.5m，高10.0m，擴散段長40m，用的是雙向擴散的形式。閘門井段長7.9m，檢修閘門寬高都是670m，底坎高617.00m.閘門井式矩形的鋼筋混凝土的制成，通氣孔在閘門井筒內(nèi)。漸變段在閘門井之后，長度是1495m，由長寬都是6.7m的方形斷面慢慢變成直徑6.7m的圓形的斷面，漸變段襯砌混凝土的厚度是2.0m。上水庫的進/出水口與對外公路來進行連接的橋梁是閘門井檢修平臺交通橋。

下水庫的進/出水口呈岸塔式，組成包括明渠段、擴散段、防渦梁段、過渡段、攔污柵段、漸變段和閘門井段。明渠段是60m長，前沿段59.2m，前沿有擋沙坎。防渦梁端順水方向長度是12.0m，間距為1.2m。防污柵段順水方向是6m，共有4個攔污柵，攔污柵孔口寬5.5m，高10.0m，擴散段順水方向是353m，有3個分水墩;擴散段用11.74m的過渡段與閘門井段隔開，閘門井段長8.23m，設(shè)平板檢修門。閘后漸變段長14.9m，首段方型斷面長寬都是7.6m，末端圓形斷面內(nèi)徑是6.6m。

（二）隧洞設(shè)計

輸水隧洞的襯砌用的是大部分用的是鋼筋混凝土，包括了高壓隧洞、尾水隧洞和低壓引水隧洞等。引水支洞的鋼板襯砌段長250m，是設(shè)計水頭的0.61倍，鋼襯段內(nèi)徑是4.6m，最大可承受6.7MPa的內(nèi)水壓力。設(shè)計中廠房上游墻30m內(nèi)做明管設(shè)計，因為巖石會受地下廠房開挖爆破的影響，剩下的220m設(shè)計為高壓管按埋藏管，為了減少岔管和鋼襯段的外水壓力，設(shè)了3個排水廊道在4條壓力管上。

尾水支洞從出口到閘室前漸變段用了鋼板襯砌，段長7169m，洞段圍巖是Ⅱ類巖層，穩(wěn)定性較好。尾水支洞最大只能承受1.25MPa的內(nèi)水壓力，鋼管內(nèi)徑長度4.6m，在其外側(cè)回填0.7m的素混凝土。鋼板襯砌段挨著廠房下游30m內(nèi)，作明管的設(shè)計，其余用的是埋藏管的方式。計算得出，尾水支洞鋼管材厚度為15mm，加勁環(huán)厚19mm，高20cm，間距58cm。

（三）岔管設(shè)計

引水洞岔管和尾水岔管都是新鮮的白花崗巖，參照目前國內(nèi)高壓鋼筋混凝土岔管實際經(jīng)驗，由于岔管所處的地質(zhì)條件比較好，巖層沒有較大斷層，均屬于Ⅱ類巖層，由于尾水岔管最大只能承受1.00MPa的內(nèi)水壓力，引水洞岔管最大只能承受575MPa的內(nèi)水壓力，所以引水洞岔管和尾水岔管都選擇用鋼筋混凝土，用的是雙層配筋，襯砌厚0.8m。

（四）調(diào)壓井設(shè)計

引水調(diào)壓井處在引水隧洞末尾，在引水隧洞左右兩邊對稱分布，是升管阻抗式調(diào)壓井。引水調(diào)壓井大部分處于微風(fēng)化白崗巖內(nèi)，穩(wěn)定性比較好，屬于Ⅱ類巖層，調(diào)壓井升管半徑是2.25m，面積是引水隧道的44%，調(diào)壓井大井直徑是9.0m，高52.9m，為了確保大井穩(wěn)定的開挖，設(shè)了一個系統(tǒng)錨桿，為了防止內(nèi)水滲出內(nèi)層設(shè)了防滲涂料。

尾水調(diào)壓井和機組中心線是212.58m，在尾水隧洞兩邊對稱分布，調(diào)壓井是阻抗式的，處在新鮮的白花崗巖中，屬于Ⅱ類巖層，尾水調(diào)壓井也是用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂拱用的是噴錨支護作襯砌，頂部設(shè)置了補氣洞使之與廠房的通風(fēng)洞相通。

三、結(jié)語

該抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)在可研究階段進行了多方對比和分析，選擇的是更安全、可行并且經(jīng)濟的布置和結(jié)構(gòu)型式設(shè)計。隨著后期設(shè)計一步步深入，可以依據(jù)實際的地質(zhì)條件和開挖的情況，對該輸水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計做進一步地優(yōu)化。

參考文獻：

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作者簡介：劉寅（1987-），男，漢族，陜西西安人，碩士，工程師。