浅谈引水式水电站隧洞压力前池社会效益和经济效益

所属栏目：水利论文
发布时间：2014-10-08 17:46:16  更新时间：2014-10-08 17:08:12

　　摘要：压力前池多见于引水式电站，形式多为露天式。本文论在临沧沧源某水电站的设计实施中的社会效益和经济效益。利用无压隧洞末端的一部分作为压力前池。从经济效益看上减少了开挖了工程量，节约了大量的资金。从社会效益看减少了占地、植被破坏、水土流失。更有利于环境保护。

　　关键词：隧洞;前池;压力管道;连接

　　引言

　　引水式水电站是自河流坡降较陡、落差比较集中的河段，以及河湾或相邻两河河床高程相差较大的地方，利用坡降平缓的引水道引水而与天然水面形成符合要求的落差(水头)发电的水电站。引水式水电站能够提高电站的经济效益，保证投资者的利益，并使水力资源得到较充分的利用。

　　一、 工程概况

　　该水电站沧源县勐来乡境内，处于勐懂河流。本电站属引水式电站，装机18900KW，坝址以上流域面积397.8km2，水电站厂房至坝址全长5589m，天然高差188m,设计最大引用流量13.8m3/s。隧洞断面我城门洞型，宽3.2m，高3.8m，水深3.2m,(故可以采用洞内压力前池)。

　　二、压力前池设计计算

　　(一) 取前室结构尺寸

　　1、 进水室尺寸

　　进水室宽度B进=91.5～1.80D=4.8～5.96m

　　取B进=5.2

　　长度一般为2～5m，取3.5m.

　　2、 前池结构尺寸

　　B=(1～1.50B进由于隧洞长度较长，有足够水量。且为减少开挖工作难度及衬砌工程量取B=1.0B=5.2m

　　3、 前池长度：L=(2.5～3.00B.取较大值L=3.0B=3×5.2=15.6m

　　(二) 压力前池控制水位：近似取无压隧洞末端正常水位。

　　(三) 前池水位波动计算

　　1、取池水位最大下降

　　该情况在发生于电站突然增负荷(按开全荷，最不利情况)已知：起始流速V。=0，起始水深h。=3.2+1。5-0.8=4.179m(现在实际建筑为4,5m)，宽度B=5.2m，流量Q由0增至13m3。

　　G=9.81m2/s

　　增加负荷后V=Q、A=13.8、(5.2h),代入下式

　　V=V。—2〔(gh)0.5-(gh。)0.5〕

　　13.8/(4.2h)=0.2〔(9.81h)0.5(9.81*4.179)0.5〕

　　整理得: 3.05、h+6.2462(h)0.5-11.379=0

　　故 h=2.671m

　　最大水位下降△h=h。-h=0.629m

　　相应水深2.671m﹥2m(孔口)

　　2、前池最大水位升高

　　该情况发生于电站突然弃负荷时。(按甩全荷，最不利情况)

　　已知：B=5.2m, Qmax=13.8m3/s

　　水深：h。=4.179m

　　单宽流量：q= Qmax/B=2.46m3/s

　　初始流速：v。=q/B=0.469m/s

　　g=9.81m2/s

　　由：V=V。—2〔(gh)0.5-(gh。)0.5〕

　　压洞末端洞底高程为1190.00m

　　Z正常水位1190.00+3.8=1193.8(m)

　　进水室最低水位：为了保证不形成漩涡，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：

　　Q=13.8 m3/s，A=3.1416×2×2/4，D=2.0，栏沙坎高度，h′=0.8m

　　引水管顶高程Z=1192.00m

　　压力管中流速V=Q/A=4.388(m/s)

　　最低水位

　　Z最低=Z管顶=a+h′=1190+4.388+0.8=1195188(m)

　　3、前池水深度

　　0=0.469-2〔(9.81h)0.5-(9.81×3.2)0.5〕

　　整理得：h=4.179

　　△h=4.179-3.2=0.97

　　三、前池段隧洞面及衬砌形式拟定

　　根据前池水位计算所得的最高水位，考虑水面以上15%净空面积、水面以上净高不小于95㎝(非恒定流条件下，计算中已考虑涌波时上述值可适当减小)，确定断面。

　　四、提高引水式电站经济效益和社会效益的措施

　　(一)扩机增容，提高电站来水利用率

　　由于一些早期建成的水电站集雨面积较大，而原设计利用小时较高，装机偏小，造成丰水期弃水较多，影响了电站效益。针对这一问题，可以扩机增容，提高来水利用率的方法来增加电站发电量，提高经济效益。

　　(二)跨流域引水，提高年均发电量

　　引水式径流电站，来多少水发多少电，丰水期雨量充沛，机组都可以满负荷运行，而枯水期来水少，一般只能发到机组额定容量的1/2甚至1/3。低负荷运行不但工况差，机组损耗大，而且效率低，单位电能水耗大。针对这一问题，为提高径流电站枯水期来水量，可以采用跨流域引水的办法来增加枯水期来水量，从而提高电站经济效益，并改善机组运行工况，延长机组使用时间。

　　(四)选择合适位置，增建渠旁电站，提高来水利用率

　　对于利用上级电站尾水发电，上级下泄流量大，本级引用流量小，弃水多，而引水渠道长，利用引水渠途中落差兴建渠旁电站的办法来减少弃水，提高来水利用率。

　　(五)加大管理力度，向管理要效益

　　除了采取工程技术措施提高引水式电站经济效益外，还要向管理要效益。　　并加大对电站运行的监督力度，减少无谓弃水现象。由股东单位联合组成检查组，平时采用不定期抽查的办法，来减少弃水现象的发生。如发现某电站发生无谓弃水，则对该电站当值运行工采取每发生一次扣罚100元的处罚措施。发挥广大股民的积极性，如发现电站无谓弃水，及时向电站董事会或管理小组举报，以及时制止和纠正此类现象，减少电站发电损失。

　　提高人员技术业务素质，确保电站高效、安全、可靠运行。任何工作的好坏，都和人的素质有密切的关系，而且是重要的因素之一。因此，需要努力提高运行工的技术业务素质，使他们能不断提高运行操作、发现问题和解决问题的能力，保证电站能高效、可靠运行，提高电站经济效益。

　　五、结束语

　　在工程地质条件好的情况下、采用洞内压力前池社会效益大一经济效益。以本工程为例：

　　1、经济效益：具有投资省、见效快、工程简单的特点，减少了开挖工程量、提前了工期，取得了良好的经济效益。

　　2、社会效益：减少占地3000多平方米，减少弃渣20000余立方米，减少植被破坏20余亩，避免了不可避免的水土流失，取得了较好的水土保持效果!

　　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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