CN117211238A - 一种调蓄水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调蓄水系统，属于水利工程技术领域，能够解决现有系统中设备和土建工程投资较大，运行管理费用高的问题。所述系统包括：蓄水库，设置在地面上；岔洞模块，设置在地下，用于向受水区供水和向蓄水库输水；尾水洞，其洞壁上设有上开口、第一侧开口和第二侧开口，岔洞模块与上开口连通；水泵水轮机模块，一端与第一侧开口连通，另一端与蓄水库连通，用于在尾水洞和蓄水库之间进行抽水或者供水发电的双向运行；水轮发电机模块，一端与第二侧开口连通，另一端与蓄水库连通，用于将蓄水库中的水通过尾水洞供水并兼顾发电。本发明用于供水调蓄控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种调蓄水系统，属于水利工程技术领域。
背景技术
在大型的调水、供水工程中，满足受水区用水需求是工程任务目标。中间控制节点的调蓄水库作为供水工程的中枢控制关键部位，要满足抽水(向水库补水)与向受水区供水(兼顾发电)两种功能。常规做法采用泵站和电站分开布置，分设各自流道系统，分别满足其工况需求。常规技术设备和土建工程占地面积大，施工面多、对环境影响大，投资较大，运行管理费用高，设备利用率低，不经济，不节能。
发明内容
本发明提供了一种调蓄水系统，能够解决现有系统中设备和土建工程投资较大，运行管理费用高的问题。
本发明提供了一种调蓄水系统，所述系统包括：
蓄水库，设置在地面上；
岔洞模块，设置在地下，用于向受水区供水或向蓄水库输水；
尾水洞，其洞壁上设有上开口、第一侧开口和第二侧开口；所述岔洞模块与所述上开口连通；
水泵水轮模块，一端与所述第一侧开口连通，另一端与所述蓄水库连通，用于在所述尾水洞和所述蓄水库之间进行抽水或者供水发电的双向运行；
水轮发电模块，一端与所述第二侧开口连通，另一端与所述蓄水库连通；用于将所述蓄水库中的水通过所述尾水洞供水并兼顾发电。
可选的，所述系统还包括：
压力管道；所述水泵水轮模块和所述水轮发电模块均通过所述压力管道与所述蓄水库连通。
可选的，所述水泵水轮模块包括：
水泵水轮机组，与所述压力管道连通；
第一供水支管，一端与所述第一侧开口连通，另一端与所述水泵水轮机组连通。
可选的，所述水轮发电模块包括：
水轮发电机组，与所述压力管道连通；
第二供水支管，一端与所述第二侧开口连通，另一端与所述水轮发电机组连通。
可选的，所述尾水洞的洞壁上还设有第三侧开口；
所述系统还包括：
供水阀，与所述压力管道连通；
第三供水支管，一端与所述第三侧开口连通，另一端与所述供水阀连通。
可选的，所述岔洞模块包括：
三岔洞，其上具有第一洞口、第二洞口和第三洞口；
供水洞，与所述第一洞口连接，用于向所述第一洞口处供水；
输水洞，与所述第二洞口连接，用于将所述第二洞口处的水输出至受水区；
连接洞，一端与所述第三洞口连接，另一端与所述上开口连通。
可选的，所述系统还包括：
尾水池，连接在所述连接洞远离所述三岔洞的一端；
竖井，设置在所述尾水池下方；所述尾水池的底部通过所述竖井与所述尾水洞连通。
可选的，所述系统还包括：
过渡池，连接在所述尾水池远离所述连接洞的一端；
两个第一溢流堰，分别设置在所述过渡池的两端。
可选的，所述系统还包括：
3个控制闸，分别设置在所述三岔洞的三个洞口水路上，用于控制洞口水路的水流量；
环形交通洞，设置在所述3个控制闸之间，用于连通所述3个控制闸；
对外交通洞，一端与所述环形交通洞连通，另一端通向外部地面。
可选的，所述尾水洞上还设置有退水闸和第二溢流堰，所述第二溢流堰位于所述退水闸远离所述上开口的一侧。
可选的，所述三岔洞为Y型岔洞。
本发明能产生的有益效果包括：
本发明提供的调蓄水系统，利用抽水蓄能水泵水轮机组技术，将电站和泵站合并，将供水工程调蓄水库作为上库，尾水系统尾水池、连接洞作为下池，能满足工程抽水调蓄、供水发电等需求。这样减少了设备和土建投资、降低了工程运行管理费用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的调蓄水系统总体布置示意图；
图2为本发明实施例提供的水泵水轮模块和水轮发电模块结构示意图；
图3为本发明实施例提供的控制闸布置示意图；
图4为本发明实施例提供的控制闸剖面示意图；
图5为本发明实施例提供的尾水系统布置示意图；
图6为本发明实施例提供的尾水洞结构示意图；
图7为本发明实施例提供的尾水池和过渡池布置示意图。
部件和附图标记列表：
1、三岔洞；2、供水洞；3、输水洞；4、过水闸；5、对外交通洞；6、连接洞；7、竖井；8、尾水池；9、压力管道；10、尾水洞；11、退水闸；12、第二溢流堰；13、第一供水支管；14、第二供水支管；15、供水阀；16、第三供水支管；17、水轮发电机组；18、水泵水轮机组；19、供水闸；20、输水闸；21、环形交通洞；22、闸门；23、出口段；24、过渡池；25、第一溢流堰。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
在进行大型调水、供水工程时，将一个流域的水量，调入另一个流域，引调水过程中暂时不需要的水量在中间控制节点抽水至调蓄水库中调蓄。当调入水量不满足供水需要时，通过调蓄水库放水，进入供水流道，联合供水。本发明采用了适用于工程特点的抽水蓄能水泵水轮机组技术，并对供水流道系统及控制系统进行创新，解决了工程难题，实现了工程任务，减少了工程投资，并增加了工程运行的灵活性。
供水工程运行方式为：(一)从一个水域调水至受水区(另一水域)，长距离，深埋隧洞输水。当调水水量大于受水区的需求水量时，一部分水量直接送至受水区，满足供水需求，一部分水量抽水至调蓄水库。(二)从一个流域调水，当水量不满足供水需求，需要调蓄水库发电放水补充水量，联合供水至受水区。一般的常规的水力发电厂、常规泵站及流道的布置型式会造成占地面积大、投资增加等问题。
基于此，本发明实施例提供了一种调蓄水系统，如图1至图7所示，所述系统包括：
蓄水库，设置在地面上。
岔洞模块，设置在地下，用于向受水区供水或向蓄水库输水。
尾水洞10，其洞壁上设有上开口、第一侧开口和第二侧开口；岔洞模块与上开口连通。
具体的，岔洞模块包括：
三岔洞1，其上具有第一洞口、第二洞口和第三洞口；
供水洞2，与第一洞口连接，用于向第一洞口处供水；
输水洞3，与第二洞口连接，用于将第二洞口处的水输出到受水区；
连接洞6，一端与第三洞口连接，另一端与上开口连通。
进一步的，所述系统还包括：
3个控制闸，分别设置在三岔洞1的三个洞口水路上，用于控制洞口水路的水流量；
环形交通洞21，设置在3个控制闸之间，用于连通3个控制闸；
对外交通洞5，一端与环形交通洞21连通，另一端通向外部地面。
其中，设置在第一洞口与供水洞2水路上的控制闸记为供水闸19；设置在第二洞口与输水洞3水路上的控制闸记为输水闸20；设置在第三洞口与连接洞6水路上的控制闸记为过水闸4。3个控制闸均设有闸门22，对应闸门22可控制对应水路的水流量。
在供水工程中，供水流道的平稳、顺利、可行性衔接至为关键。本发明采用地下控制闸结构，设计三岔洞结构，对于控制闸的“Y”型布置与“T”型布置进行方案比选，最终，“Y”型布置经济性、结构性最好，因此三岔洞1采用Y型岔洞。这种“Y”型布置，水流在控制闸处可进行分流或汇流。将中枢节点的位置确定后，控制区域可分单元划分出来。
供水洞2和输水洞3的水流方向只有一个方向，即供水方向，两洞均为带坡比设计。连接洞6为连接机组尾水与控制闸的衔接洞，双向过流隧洞，平底设计，根据水位差确定水流方向。连接洞6连接了控制闸与中枢调蓄水库的尾水系统，可双向过水，满足抽水与发电的过流要求。
对控制闸进行各工况分析，每个控制闸设置检修或工作用的闸门22，以控制不同工况的需求。
根据水工模型试验与水力计算，可以确定各工况下控制闸处的分流比。具体的，通过对尾水系统结构的水工模型试验，以及抽水的要求，确定控制闸的运行方式。
参考图6所示，尾水洞10上还设置有退水闸11和第二溢流堰12，第二溢流堰12位于退水闸11远离上开口的一侧。第二溢流堰12远离所述退水闸11的一侧还连接有尾水洞10的出口段23，该出口段23用于引导溢过第二溢流堰12的水流的流向。
退水闸11由尾水洞10出口改建，并在退水闸11末端修建溢流堰，对工程运行初期的只发电，不供水的工况保证尾水系统的发电水位，充分利用引水发电系统，增加工程效益。对原设计的工况进行了补充，提高了工程运行的灵活性，增加了工程效益。
水泵水轮模块，一端与第一侧开口连通，另一端与蓄水库连通，用于在尾水洞10和蓄水库之间进行抽水或者供水发电的双向运行。
水轮发电模块，一端与第二侧开口连通，另一端与蓄水库连通；用于将蓄水库中的水通过尾水洞10供水并兼顾发电。
进一步的，所述系统还包括：
压力管道9；水泵水轮模块和水轮发电模块均通过压力管道9与蓄水库连通。
参考图2所示，具体的，水泵水轮模块包括：
水泵水轮机组18，与压力管道9连通；
第一供水支管13，一端与第一侧开口连通，另一端与水泵水轮机组18连通。
水轮发电模块包括：
水轮发电机组17，与压力管道9连通；
第二供水支管14，一端与第二侧开口连通，另一端与水轮发电机组17连通。
本发明实施例对于第一供水支管13和第二供水支管14的设置数量不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定。示例的，第一供水支管13和第二供水支管14可以分别设置1根、2根或多根等；需要说明的是，第一供水支管13的设置数量与第一侧开口的设置数量相同；第二供水支管14的设置数量与第二侧开口的设置数量相同。
在进行抽水时，水泵水轮机组18工作，供水洞2中多余的水经连接洞6、尾水池8、竖井7、尾水洞10到第一供水支管13，经水泵水轮机组18抽至压力管道9最终到达蓄水库；在进行供水时，水泵水轮机组18和水轮发电机组17同时工作，蓄水库中的水经压力管道9到达第一供水支管13和第二供水支管14中，再经尾水洞10、竖井7、尾水池8、连接洞6到达输水洞3中，向受水区供水。
运用抽水蓄能技术，采用水泵水轮机组18，满足抽水调蓄、发电、供水等各工况需求，并且水泵水轮机组18与常规的水轮发电机组17布置于同一厂房内，厂房结构及尾水系统需要满足两种不同机型的需求，属于国内首创。
在本发明实施例中，尾水洞10的洞壁上还设有第三侧开口；
所述系统还包括：
供水阀15，与压力管道9连通；
第三供水支管16，一端与第三侧开口连通，另一端与供水阀15连通。
本发明实施例对于第三供水支管16的设置数量不做限定，示例的，第三供水支管16可以设置1根、2根或多根等；需要说明的是，第三供水支管16的设置数量与第三侧开口的设置数量相同。
当供水时水头或流量受到限制，不符合水泵水轮机组18和水轮发电机组17的运行工况时，供水阀15被打开，蓄水库中的水经压力管道9到达第三供水支管16中，再经尾水洞10、竖井7、尾水池8、连接洞6到达输水洞3中，向受水区供水。
参考图7所示，所述系统还包括：
尾水池8，连接在连接洞6远离三岔洞1的一端；
竖井7，设置在尾水池8下方；尾水池8的底部通过竖井7与尾水洞10连通。
尾水系统包含尾水池8、竖井7、尾水洞10、6条供水支管，远端为退水闸11。其中一部分尾水系统结构是由导流洞完成其功能后，改建为永久建筑物。本发明充分利用导流洞，将导流洞作为尾水系统一部分，上与尾水池8、竖井7连接，下与6条供水支管连接，远端出口改造为退水闸11。
进一步的，所述系统还包括：
过渡池24，连接在尾水池8远离连接洞6的一端；
两个第一溢流堰25，分别设置在过渡池24的两端。
根据整体工程布置进行了水力过渡计算，小波动抽蓄机组与常规机组稳定性很好，具有良好的调节品质。大波动的最不利工况下提出了尾水系统的最高涌浪水位。涌浪可能从尾水池8平台溢出，造成安全隐患。根据多方案比较，对尾水池8末端进行优化设计，尾水池8出口增加两个第一溢流堰25、过渡池24，形成溢流式调压池，在最高涌浪时溢流，消减流道压力，过渡池24容纳水量，后经排水管缓排至厂区排水系统。模型纳入水力过渡计算中再进行深入分析，最高涌浪满足要求，合理的解决了工程问题。
对此整体流道控制结构进行水工模型试验，验证其结构合理性以及各工况下是否流态平稳。根据水工模型试验，对抽水运行工况提出最低运行水位要求，以满足抽水工况流道的流态稳定。
本发明利用抽水蓄能水泵水轮机技术，将电站和泵站合并，将供水工程调蓄水库作为上库，尾水系统尾水池8、连接洞6作为下池，能满足工程抽水调蓄、发电、供水等需求。减少设备和土建投资、降低工程运行管理费用。
本发明的这种布置型式，对整个工程的成败起到了决定性作用。作为大型调水(供水)工程，两库联调，常规系统布置很难满足工程需求。
本发明的这种供水节点控制闸地下埋藏式布置，与整个流道结构紧密衔接，起到中枢节点的关键性作用。利用抽水蓄能技术，将水泵水轮机组18运用于本调水工程中，并将两种机型布置于同一厂房内，尾水系统、供水流道均满足结构要求，属于国内首创。对整个系统进行水工模型试验、水力过渡计算等手段验证其合理可行性。并根据工程实际需求，对尾水洞10、尾水池8出口、退水闸11出口进行节能、增效、精细优化设计，即满足工程需求，又节能增效。
作为国内大型调水、供水工程中，本发明控制运行结构布置属于创新结构。本系统结构已经投入发电、供水运行，运行状态良好。对复杂的大型调水、供水工程具有一定的参考及借鉴意义。
以上所述，仅是本申请的一个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种调蓄水系统，其特征在于，所述系统包括：
蓄水库，设置在地面上；
岔洞模块，设置在地下，用于向受水区供水或向所述蓄水库输水；
尾水洞，其洞壁上设有上开口、第一侧开口和第二侧开口；所述岔洞模块与所述上开口连通；
水泵水轮模块，一端与所述第一侧开口连通，另一端与所述蓄水库连通，用于在所述尾水洞和所述蓄水库之间进行抽水或者供水发电的双向运行；
水轮发电模块，一端与所述第二侧开口连通，另一端与所述蓄水库连通；用于将所述蓄水库中的水通过所述尾水洞供水并兼顾发电。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
压力管道；所述水泵水轮机模块和所述水轮发电机模块均通过所述压力管道与所述蓄水库连通。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水泵水轮模块包括：
水泵水轮机组，与所述压力管道连通；
第一供水支管，一端与所述第一侧开口连通，另一端与所述水泵水轮机组连通。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水轮发电模块包括：
水轮发电机组，与所述压力管道连通；
第二供水支管，一端与所述第二侧开口连通，另一端与所述水轮发电机组连通。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述尾水洞的洞壁上还设有第三侧开口；
所述系统还包括：
供水阀，与所述压力管道连通；
第三供水支管，一端与所述第三侧开口连通，另一端与所述供水阀连通。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述岔洞模块包括：
三岔洞，其上具有第一洞口、第二洞口和第三洞口；
供水洞，与所述第一洞口连接，用于向所述第一洞口处供水；
输水洞，与所述第二洞口连接，用于将所述第二洞口处的水输出至受水区；
连接洞，一端与所述第三洞口连接，另一端与所述上开口连通。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
尾水池，连接在所述连接洞远离所述三岔洞的一端；
竖井，设置在所述尾水池下方；所述尾水池的底部通过所述竖井与所述尾水洞连通。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
过渡池，连接在所述尾水池远离所述连接洞的一端；
两个第一溢流堰，分别设置在所述过渡池的两端。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
3个控制闸，分别设置在所述三岔洞的三个洞口水路上，用于控制洞口水路的水流量；
环形交通洞，设置在所述3个控制闸之间，用于连通所述3个控制闸；
对外交通洞，一端与所述环形交通洞连通，另一端通向外部地面。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述尾水洞上还设置有退水闸和第二溢流堰，所述第二溢流堰位于所述退水闸远离所述上开口的一侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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