CN116497775A - 用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构及应用方法，属于水电工程技术领域。用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构，包括上水库、下水库以及连接两者的输水发电系统，下水库设于河道内，河道具有呈相对布置的A侧河岸和B侧河岸，河道内设置有挡水隔墙，挡水隔墙的上游端与河道的A侧河岸接抵形成封闭结构；挡水隔墙的下游端位于河道内，并与河道的A侧河岸下游形成开口结构；在挡水隔墙与河道的A侧河岸之间形成的区域为下水库，输水发电系统位于下水库这一端的进出水口设置于挡水隔墙的上游端。本发明应用实施时，既能够适应多泥沙河道，又能解决工程运行期补水问题，同时还能减小挡水建筑物体型，降低工程投资。

Description

用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构及应用方法

技术领域

本发明涉及一种用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构及应用方法，属于水电工程技术领域。

背景技术

随着风电、光伏等新能源大规模开发，逐步构建以新能源为主体的新型电力系统，这对灵活性调节电源的需求更加迫切。抽水蓄能电站具有调峰、调频等作用，能够保障电力系统安全、促进系能源大规模发展和消纳。

抽水蓄能电站一般包括上水库、下水库、输水隧洞、发电厂房等。上、下水库一般需要约几百万或上千万立方米的库容，可新建筑坝或挖填成库，一般有条件的情况下，优先选择天然湖泊或已建水库作为抽水蓄能电站的上、下水库。然而，对于多泥沙河道或已建水库，由于抽水蓄能电站对过机泥沙含量要求较高，因此无法直接将进/出水口修建在天然河道或已建水库内，这对抽水蓄能电站的布置提出了新的挑战。为解决上述问题，一般的做法是修建独立库，即在天然河道或已建水库岸边通过开挖或筑坝围栏形成一个供抽水蓄能电站专用的水库，这样做虽然能够解决泥沙含量高的问题，但需要通过新建专门设施从河道或已建水库中抽水来解决工程运行期补水问题，且只能在泥沙含量少的时段内抽水，以便对抽蓄电站水库进行补给，补水时段受限；同时，新建挡水建筑物需承受水库内外水压差，需较大体型来维持结构稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构及应用方法，既能够适应多泥沙河道，又能解决工程运行期补水问题，同时还能减小挡水建筑物体型，降低工程投资。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构，包括上水库、下水库以及连接两者的输水发电系统，下水库设于河道内，河道具有呈相对布置的A侧河岸和B侧河岸，河道内设置有挡水隔墙，挡水隔墙的上游端与河道的A侧河岸接抵形成封闭结构；挡水隔墙的下游端位于河道内，并与河道的A侧河岸下游形成开口结构；在挡水隔墙与河道的A侧河岸之间形成的区域为下水库，输水发电系统位于下水库这一端的进出水口设置于挡水隔墙的上游端。

进一步的是：挡水隔墙由自上游往下游依次布置的斜向段、弧形过渡段及顺流段构成，斜向段的远端相对于A侧河岸朝靠近下游的方向倾斜设置，顺流段与A侧河岸相平行，弧形过渡段的一端与斜向段平滑相接、另一端与顺流段平滑相接。

对于采用上述的用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构建成的抽水蓄能电站，其应用方法如下：当抽水蓄能电站处于停机工况时，河道内的水流通过挡水隔墙与B侧河岸之间的区域正常流至下游，此时下水库处于静水状态，下水库内的泥沙通过沉淀后，库水形成清水，其含沙量满足过机泥沙要求，具备抽水条件。

当抽水蓄能电站处于抽水工况时，水泵机组首先抽取下水库内的清水，在含泥沙河水流尚未流至输水发电系统位于下水库这一端的进出水口之前，输水发电系统的水泵机组停止抽水，此后，下水库内水流静止，下水库内泥沙通过沉淀后，库水再次形成清水。

当抽水蓄能电站处于发电工况时，输水发电系统的发电机组泄放清水至水库内，并流向河道下游。

本发明的有益效果是：本发明在天然河道内修建挡水隔墙，形成下游开放式结构的抽蓄专用库(类似抽蓄专用库，但不是专用库)，挡水隔墙与河岸之间形成的水库库容以能够满足抽水蓄能电站用水需求进行相应设计。水库上游端与河岸形成封闭结构，能有效地阻隔天然河道来沙。水库下游段与河岸形成开口结构，能够将水库与天然河道联系起来，天然河道水流能流向水库内，满足抽水蓄能电站用水和补水需求；由于水库与天然河道水流互通，隔墙内外侧不会形成水位差，因此隔墙稳定性好，可有效减小隔墙体型，降低工程投资。

附图说明

图1为本发明的抽水蓄能电站处于停机工况的平面示意图。

图2为本发明的抽水蓄能电站处于抽水工况的平面示意图。

图3为本发明的抽水蓄能电站处于发电工况的平面示意图。

图4为挡水隔墙典型断面图(混凝土结构)。

图5为另一实施例的挡水隔墙典型断面图(钢板桩结构)。

图中零部件标记：1-下水库、2-输水发电系统、3-河道、4-挡水隔墙、41-斜向段、42-弧形过渡段、43-顺流段、5-进出水口。

图1至图3中所示箭头为水流方向。

具体实施方式

为便于理解和实施本发明，选本发明的优选实施例结合附图作进一步说明。

如图1至图3所示，用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构包括上水库(图中未示出，按照常规方案布置即可)、下水库1以及连接两者的输水发电系统2，下水库1设于河道3内，河道3具有呈相对布置的A侧河岸和B侧河岸，河道3内设置有挡水隔墙4，挡水隔墙4的上游端与河道3的A侧河岸接抵形成封闭结构；挡水隔墙4的下游端位于河道3内，并与河道3的A侧河岸下游形成开口结构；在挡水隔墙4与河道3的A侧河岸之间形成的区域为下水库1，输水发电系统2位于下水库1这一端的进出水口5设置于挡水隔墙4的上游端(即是指该进出水口5设置于下水库1内靠近挡水隔墙4上游端的区域)。具体实施时，挡水隔墙4与河岸之间形成的水库库容以能够满足抽水蓄能电站用水需求进行相应设计(以河道3的最低水位进行参考计算)。

为使得具有更好的水流条件，挡水隔墙4由自上游往下游依次布置的斜向段41、弧形过渡段42及顺流段43构成，斜向段41的远端相对于A侧河岸朝靠近下游的方向倾斜设置，顺流段43与A侧河岸相平行，弧形过渡段42的一端与斜向段41平滑相接、另一端与顺流段43平滑相接。

挡水隔墙4具备两侧挡水功能即可，可以是混凝土结构或土石类结构(坡面需做好防护)，也可以是钢板桩结构，具体根据地形地质条件及水位变幅情况等确定。挡水隔墙4的典型断面图可参阅图4及图5。

对于采用上述的用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构建成的抽水蓄能电站，其应用方法如下：如图1所示，当抽水蓄能电站处于停机工况时，河道3内的水流通过挡水隔墙4与B侧河岸之间的区域正常流至下游，此时下水库1处于静水状态，下水库1内的泥沙通过沉淀后，库水形成清水，其含沙量满足过机泥沙要求，具备抽水条件。

如图2所示，当抽水蓄能电站处于抽水工况时，水泵机组首先抽取下水库1内的清水，在含泥沙河水流尚未流至输水发电系统2位于下水库1这一端的进出水口5之前，输水发电系统2的水泵机组停止抽水，此后，下水库1内水流静止，下水库1内泥沙通过沉淀后，库水再次形成清水。可以理解的是，挡水隔墙4与河岸之间形成的水库库容是以满足该技术要求进行设计计算。

如图3所示，当抽水蓄能电站处于发电工况时，输水发电系统2的发电机组泄放清水至水库内，并流向河道3下游。

可以理解的是，下水库1所在区域的下游段会存在一定的泥沙淤积问题，但在发电的时候，发电机的尾水会流经这个区域，它也可以冲走一部分泥沙，泥沙淤积问题影响有限，另外一方面，下水库1的库容在做设计方案时，会预留一定死库容的，这里有个设计年限，比如50年或100年，因此，少量淤积的泥沙对整个工程没影响，不会影响抽水蓄能电站的正常运行。

Claims (3)

1.用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构，包括上水库、下水库(1)以及连接两者的输水发电系统(2)，下水库(1)设于河道(3)内，河道(3)具有呈相对布置的A侧河岸和B侧河岸，其特征在于：河道(3)内设置有挡水隔墙(4)，挡水隔墙(4)的上游端与河道(3)的A侧河岸接抵形成封闭结构；挡水隔墙(4)的下游端位于河道(3)内，并与河道(3)的A侧河岸下游形成开口结构；在挡水隔墙(4)与河道(3)的A侧河岸之间形成的区域为下水库(1)，输水发电系统(2)位于下水库(1)这一端的进出水口(5)设置于挡水隔墙(4)的上游端。

2.如权利要求1所述的用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构，其特征在于：挡水隔墙(4)由自上游往下游依次布置的斜向段(41)、弧形过渡段(42)及顺流段(43)构成，斜向段(41)的远端相对于A侧河岸朝靠近下游的方向倾斜设置，顺流段(43)与A侧河岸相平行，弧形过渡段(42)的一端与斜向段(41)平滑相接、另一端与顺流段(43)平滑相接。

3.如权利要求1或2所述的用于多泥沙河道的抽水蓄能电站水库布置结构的应用方法，其特征在于：当抽水蓄能电站处于停机工况时，河道(3)内的水流通过挡水隔墙(4)与B侧河岸之间的区域正常流至下游，此时下水库(1)处于静水状态，下水库(1)内的泥沙通过沉淀后，库水形成清水，其含沙量满足过机泥沙要求，具备抽水条件；

当抽水蓄能电站处于抽水工况时，水泵机组首先抽取下水库(1)内的清水，在含泥沙河水流尚未流至输水发电系统(2)位于下水库(1)这一端的进出水口(5)之前，输水发电系统(2)的水泵机组停止抽水，此后，下水库(1)内水流静止，下水库(1)内泥沙通过沉淀后，库水再次形成清水；

当抽水蓄能电站处于发电工况时，输水发电系统(2)的发电机组泄放清水至水库内，并流向河道(3)下游。