CN104074174A - 一种减缓水库工程低温水环境影响的方法及水坝结构 - Google Patents

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陈国柱
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常理
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本发明公开了一种减缓水库工程低温水环境影响的方法及水坝结构，其方法是在引水隧洞的进水口前方设置一道挡墙，在不影响引水系统整体运行的稳定与安全性的前提下有效拦挡水库深水区低温水体流入下游河道或灌区，在鱼类繁殖及农作物生长期可保持向下游下泄及灌区供水水温在18℃以上，满足了鱼类、繁殖及农作物生长的要求；通过在挡墙的背水面设置挡墙扶臂提高挡墙的强度；通过在挡墙与挡墙基础之间水平设置一组预充水孔，平衡挡墙两侧水压确保水库蓄水初期挡墙的稳定。本发明在各水位工况下均能正常运行，前库水位平静，无明显漩涡，引水系统运行平稳。本发明还具有施工条件简单、水头及结构稳定安全、工程投资较小、控制运行灵活等特点，提高了工程的整体技术、经济指标。

Description

一种减缓水库工程低温水环境影响的方法及水坝结构
技术领域
本发明涉及一种减缓水库工程低温水环境影响的方法及水坝结构，属于水库工程环境保护技术领域。
背景技术
一般来说，水库工程尤其是高坝大库内侧的垂向水温普遍存在分层现象，库表水温高、库底水温低，且一年内大部分时间段不同水深水体温度还存在较大差别，特别是在鱼类繁殖旺盛期及农作物生长期，水库深水区进水口处下泄或取用的低温水体对鱼类、农作物的不利影响较为突出。
为减缓水库工程低温水对鱼类或农作物产生造成的不利环境影响，目前的做法大多是在进水口处采用分层取水的方法，尽量取用水库表层水体发电或灌溉。目前进水口分层取水的方法较多，按外形结构分为斜卧式、塔（井）式、套筒式、管状式等，按水力学特性分为堰流式和孔流式，按启闭方式和动作原理分为人工启闭式、电动启闭式、浮式和自动翻板式等，按对分层取水设施的控制分为水力自动控制式和机械控制式。大中型工程中运用较多的有叠梁门型式和多层取水口型式。上述方法存在施工条件复杂、影响水头及结构稳定安全、工程投资较大、控制运行不灵活等问题，影响了工程整体的技术、经济指标。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种减缓水库工程低温水环境影响的方法及水坝结构，既能确保系统运行的稳定性和安全性，又能有效解决水库低温水对下游河道及灌区生态环境产生不利影响，有利于提高工程整体的技术、经济指标，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案： 
一种减缓水库工程低温水环境影响的方法，该方法是在水库工程引水隧洞的进水口前方10-15米处设置一道高度为14-16米的挡墙，用以拦挡水库深水区低温水体、取用水库表层水体发电或灌溉；以满足水库下游河道鱼类及灌区农作物生长、繁殖的要求；且不影响引水系统整体运行的稳定与安全。
前述方法中，所述挡墙采用π型扶臂式钢筋混凝土挡墙，所述π型扶臂式钢筋混凝土挡墙是在挡墙的背水面设置一组间距为4-6米的挡墙扶臂，以抵御水库深水对挡墙的压力。
前述方法中，所述挡墙底部设有挡墙基础，在挡墙与挡墙基础之间水平设置3-5个Φ100～300mm的预充水孔，以平衡挡墙两侧水压确保水库蓄水初期挡墙的稳定。
按前述的方法构建的水坝结构，包括一组为水轮机组或供水管道引流的引水隧洞，引水隧洞内设有引水洞闸板，一组引水隧洞的进水口前方设有总闸板；在距引水隧洞的进水口迎水面一侧10-15米处设有一道高度为14-16米的挡墙，挡墙底部设有挡墙基础，挡墙两端与塔式进水口边墩连接。
前述结构中，所述挡墙的背水面设有一组间距为4-6米的挡墙扶臂；挡墙扶臂的形状为直角三角形，挡墙扶臂的两条直角边分别与挡墙的背水面和挡墙基础连接。
前述结构中，所述挡墙扶臂与挡墙垂直设置，挡墙扶臂的厚度不小于2米。
前述结构中，所述挡墙基础为厚度不小于3米的钢筋混凝土。
前述结构中，所述挡墙与挡墙基础之间水平设有3-5个Φ100～300mm的预充水孔。
与现有技术相比，本发明通过在引水隧洞的进水口前方10-15米处设置一道挡墙，在不影响引水系统整体运行的稳定与安全性的前提下有效拦挡水库深水区低温水体，在鱼类繁殖期及农作物生长期可保持下泄或供水水温在18℃以上，满足了下游河道鱼类及灌区农作物生长、繁殖的要求；通过在挡墙的背水面设置挡墙扶臂提高挡墙的强度；通过在挡墙与挡墙基础之间水平设置一组预充水孔，平衡挡墙两侧水压确保水库蓄水初期挡墙的稳定。本发明在各水位工况下均能正常运行，前库水位平静，无明显漩涡，引水系统运行平稳。本发明还具有施工条件简单、水头及结构稳定安全、工程投资较小、控制运行灵活等特点，提高了工程的整体技术、经济指标。
附图说明
图1是本发明的平面结构示意图；
图2是本发明的三维结构示意图。
附图中的标记为：1-进水口、2-引水隧洞、3-挡墙、4-塔式进水口边墩、5-挡墙扶臂、6-挡墙基础、7-预充水孔、8-总闸板、9-引水洞闸板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
一种减缓水库工程低温水环境影响的方法，如图1和图2所示，图1是本发明的平面结构示意图，图2是本发明的三维结构示意图，图中箭头表示水流方向；为了方便看清楚本发明的主要结构，图2中未画总闸板8和引水洞闸板9。由图1和图2可见，该方法是在水库工程引水隧洞的进水口前方10-15米处设置一道高度为14-16米的挡墙，用以拦挡水库深水区低温水体、取用水库表层水体发电或灌溉；以满足水库下游河道鱼类及灌区农作物生长、繁殖的要求；且不影响引水系统整体运行的稳定与安全。所述挡墙采用π型扶臂式钢筋混凝土挡墙，所述π型扶臂式钢筋混凝土挡墙是在挡墙的背水面设置一组间距为4-6米的挡墙扶臂，以抵御水库深水对挡墙的压力。所述挡墙底部设有挡墙基础，在挡墙与挡墙基础之间水平设置3-5个Φ100～300mm的预充水孔，以平衡挡墙两侧水压确保水库蓄水初期挡墙的稳定。
按前述的方法构建的水坝结构，如图1和图2所示，包括一组用于为水轮机组或供水管道引流的引水隧洞2，引水隧洞2内设有引水洞闸板9，引水隧洞2的进水口1前方设有总闸板8；在距引水隧洞的进水口1迎水面一侧10-15米处设有一道高度为14-16米的挡墙3，挡墙3底部设有挡墙基础6，挡墙3两端与塔式进水口边墩4连接。所述挡墙3的背水面设有一组间距为4-6米的挡墙扶臂5；挡墙扶臂5的形状为直角三角形，挡墙扶臂5的两条直角边分别与挡墙3的背水面和挡墙基础6连接。所述挡墙扶臂5与挡墙3垂直设置，挡墙扶臂5的厚度不小于2米。所述挡墙基础6为厚度不小于3米的钢筋混凝土。
实施例
以下结合附图与贵州省北盘江董箐水电站为例对本发明作进一步详细说明。但不作为对本发明的任何限制。
董箐水电站水库正常蓄水位490米，死水位483米，发电极限水位475米，引水发电系统布置在河床右岸，由塔式进水口1、引水隧洞2等组成。塔式进水口1的塔身底板高程455米，塔顶高程494.5米，塔高39.5米，进水口前沿宽度89.2米。董箐水库为日调节，水温结构为过渡型，其塔式进水口1底板距离正常蓄水位有35米高差，若不考虑分层取水则发电下泄流量大部分来自进水口前455～470米高程内的深水低温区，会对下游河道产生一定不利影响。为减轻董箐水电站发电下泄低温水不利影响，同时考虑董箐水库为日调节，库水位变幅相对频繁，确定在其塔式进水口1前13米处设置π型扶臂式钢筋混凝土挡墙3以拦挡挡墙外侧水库深水区低温水体、取用水库表层水体发电。
董箐水电站π型扶臂式钢筋混凝土前置挡墙3距塔式进水口1前13米，挡墙两侧与塔式进水口边墩4相接；挡墙墙高15米，墙厚3米，挡墙扶臂5间距5米，臂厚2米；挡墙顶部高程470米，挡墙底部为3米厚钢筋混凝土基础6；在挡墙下部高程457.0m处共设置4个Φ200mm的预充水孔7，用以保证水库蓄水初期挡墙的稳定。
董箐水电站试运行期间引水发电系统塔式进水口1在各水位工况下均运行正常，塔式进水口1前库水位平静，无明显漩涡，各台机组运行平稳。
根据水温系统观测，董箐水电站所在河段的鱼类繁殖期（4月～9月）引水系统下泄水体水温恢复效果较好，基本在18℃以上，满足了董箐水电站下游河段鱼类繁殖要求（18℃～25℃），减缓电站发电下泄低温水对下游鱼类生长、繁殖的不利影响效果较明显。

Claims (8)

1. 一种减缓水库工程低温水环境影响的方法，其特征在于：该方法是在水库工程引水隧洞的进水口前方10-15米处设置一道高度为14-16米的挡墙，用以拦挡水库深水区低温水体、取用水库表层水体发电或灌溉；以满足水库下游河道鱼类及灌区农作物生长、繁殖的要求；且不影响引水系统整体运行的稳定与安全。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述挡墙采用π型扶臂式钢筋混凝土挡墙，所述π型扶臂式钢筋混凝土挡墙是在挡墙的背水面设置一组间距为4-6米的挡墙扶臂，以抵御水库深水对挡墙的压力。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述挡墙底部设有挡墙基础，在挡墙与挡墙基础之间水平设置3-5个Φ100～300mm的预充水孔，以平衡挡墙两侧水压确保水库蓄水初期挡墙的稳定。
4.一种按权利要求1～3任一权利要求所述的方法构建的水坝结构，包括一组为水轮机组或供水管道引流的引水隧洞（2），引水隧洞（2）内设有引水洞闸板（9），引水隧洞（2）的进水口（1）前方设有总闸板（8）；其特征在于：在距引水隧洞的进水口（1）迎水面一侧10-15米处设有一道高度为14-16米的挡墙（3），挡墙（3）底部设有挡墙基础（6），挡墙（3）两端与塔式进水口边墩（4）连接。
5.根据权利要求4所述结构，其特征在于：所述挡墙（3）的背水面设有一组间距为4-6米的挡墙扶臂（5）；挡墙扶臂（5）的形状为直角三角形，挡墙扶臂（5）的两条直角边分别与挡墙（3）的背水面和挡墙基础（6）连接。
6.根据权利要求5所述结构，其特征在于：所述挡墙扶臂（5）与挡墙（3）垂直设置，挡墙扶臂（5）的厚度不小于2米。
7.根据权利要求4所述结构，其特征在于：所述挡墙基础（6）为厚度不小于3米的钢筋混凝土。
8.根据权利要求4所述结构，其特征在于：所述挡墙与挡墙基础之间水平设有3-5个Φ100～300mm的预充水孔（7）。
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