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水利工程论文-安溪翰苑水电站隧洞洞内前池的设计.doc

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水利工程论文-安溪翰苑水电站隧洞洞内前池的设计.doc

水利工程论文安溪翰苑水电站隧洞洞内前池的设计【摘要】前池多见于引水式水电站,型式多为露天式。文章论述了在福建安溪县翰苑水电站前池的设计当中,利用无压隧洞末端的一部分作为前池,减少了工程开挖量。【关键词】前池;隧洞;压力管道;连接一、工程概况翰苑水电站位于安溪县尚卿乡境内,处晋江西溪支流长坑溪的中上游。本电站属引水式电站,总装机8000KW,其坝址位于苦坑蓝田水电站厂房附近,坝址以上流域面积1796M2。电站厂房至坝址间河道长7KM,天然落差达80M,电站设计最大引用流量Q128M3/S。该工程建筑物主要有拦河闸、无压引水隧洞、有压隧洞、前池、发电厂房及升压开关站等。无压引水隧洞总长337061M,隧洞出口设有溢流堰及闸阀等。无压引水隧洞断面为城门型,净宽为27M,净高为3511M,设计正常水深260M,隧洞末端桩号3335~3340M间设置集石坑。有压隧洞洞径为26M,总长为3536M。无压隧洞末端与有压隧洞的高差为7172M。二、有利因素洞内前池位于桩号333453M~337061M之间,有压隧洞与无压隧洞斜交,其轴线交点位于桩号335061M处,距洞出口20M,洞口以上岩石覆盖层较厚。从隧洞所处地质情况来看,大部分围岩类别属Ⅲ类~Ⅰ类,围岩弹抗系数较高。而桩号3142~3350M段属Ⅱ类或Ⅰ类,岩石表现为微风化~新鲜,单位弹抗系数高达8000~11000N/CM3,岩石强度较高,局部裂隙可用喷锚处理;桩号3350~337061M段为Ⅲ类围岩,岩石表现为弱风化,单位弹抗系数高达5000N/CM3;有压隧洞除三十多米洞段属Ⅲ类围岩外,均属Ⅱ类或Ⅰ类。地质状况优良,为洞内前池的设计提供了非常有利的条件。其次,从压力管道调保计算情况来看,该工程∑LV15H,可不设调压井。若设置露天式前池,须将桩号333453M以上围岩挖除,这部分围岩覆盖层较厚,且为Ⅲ类围岩,挖除浪费,且开挖、爆破工作量较大,将延长工期,影响工程的竣工发电。三、水力计算隧洞设计引用最大流量为128M3/S,有压隧洞洞口周围设置拦沙坎,高80CM,以防止洞口漂进来的污物进入有压隧洞。(一)前池尺寸1进水室尺寸有压隧洞洞径D26M进水室宽度B进15~18D39~468M取B进42M长度一般为2~5M,取35M2前室尺寸B1~15B进考虑到隧洞长度较长,有足够水量,且为减小隧洞开挖难度及衬砌工作量,取B10B进42M3前室长度L25~30B,取较大值L30B342126M二前池控制水位1正常水位近似取无压隧洞末端正常水位无压隧洞末端洞底高程为32008MZ正常3200826032268M2进水室最低水位为保证不形成漩涡,及不使空气进入压力管道,一般规定进水室的最低水位,应高出引水管进口顶部两倍水管中的流速水头,以A代表这一高度,计算如下已知隧洞最大引用流量为Q128M3/S,AΠD2/4,D26M,拦沙坎高度,H08M引水管顶高程Z管顶31858M压力管道中流速VQ/A241M/S流速水头A10V2/G2412/98105925M最低水位Z最低Z管顶AH3185800592508319983M3前池的深度压力管道的顶部在最低负涌波水位以下不得少于2M。本工程自前池正常水位至拦沙坎顶面高度为H26150833M,大于上述值。(三)前池水位波动计算1前池水位最大下降该情况发生于电站突然增荷时按开全荷,最不利情况已知起始流速VO0,起始水深HO26150833M,宽B42M,流量Q由0增至128M3/S。G981M2/S增加负荷后VQ/A128/42H,代入下式VVO2GH05–GHO05128/42H02981H059813305整理得305/H62642H05113790经试算,H2671M最大水位下降ΔHHOH3326710629M此时水位为31858267108322051M319983M,满足。相应水深为2671M20M2前池最大水位升高该情况发生于电站突然弃荷时。按甩全荷,最不利情况已知B42M,QMAX128M3/S水深HO26150833M不计拦沙坎以下部分单宽流量QQMAX/B128/42305M3/S初始流速VOQ/HO305/3309242M/SG981M2/S由VVO2GH05GHO050092422981H059813305整理得H05330501475解得H3858MΔH385833M0558M四、前池段无压隧洞面及衬砌型式拟定根据前池水力计算所得最高水位,考虑水面以上15净空面积且水面以上净高不小于40CM非恒定流条件下,计算中已考虑涌波时上述值可适当减小,拟定断面。计算采用中南水利水电勘测设计研究院开发的隧洞CAD软件进行衬砌结构设计计算书略,为安全起见,分段采用衬砌型式如下桩号333453~334443M段,采用喷锚衬砌;桩号334443~337061M段,采用钢筋砼衬砌。其中,有压隧洞与无压隧洞连接段334443~335643M及无压隧洞出口桩号336561~337061M考虑开口及抗震,均采用了双筋衬砌。有压隧洞与无压隧洞连接部位为使水流平顺,均采用圆弧及椭圆曲线连接。五、结语由于本工程地质极好,围岩稳定,为采用洞内前池创造了有利条件。利用无压隧洞的一部分作为前池,一是减少了土石方的大量开挖,二则缩短了工期,取得了良好的经济效益。该工程已投入运行近十年,到目前为止,运行状态良好。【参考文献】1天津大学水利系主编.小型水电站M北京中国水利电力出版社,1979

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