CN203947449U - 一种阻抗上室式调压室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阻抗上室式调压室。为了有效降低调压室竖井高度，降低施工难度，节省投资，所述阻抗上室式调压室包括通过阻抗孔与压力引水道连通的调压室竖井和施工支洞；所述调压室竖井与施工支洞连通，该施工支洞内设有封堵体，兼作调压室上室的所述施工支洞封堵体处的底板高程Z_s低于调压室竖井内最高涌浪高程Z_max。本实用新型从利用调压室顶部施工支洞容积方面考虑，将施工支洞兼做调压室上室，从而大大降低了调压室竖井的高度，节省了投资。

Description

一种阻抗上室式调压室

技术领域

本实用新型涉及一种阻抗上室式调压室，主要用于引水式开发电站全地下布置调压室。

背景技术

长引水式开发电站中为满足调节保证计算要求，一般均需设置调压室，阻抗式调压室具有结构简单、容积小、正常运行时底部水头损失小、水位波动幅值小、波动衰减较快等优点，因而得到广泛应用。通常情况下，机组突然甩负荷室产生的涌波全部由调压室竖井容积来容纳，造成竖井高度过高、投资大的现象。

从施工方法及施工进度方面考虑，调压室施工过程中均需布设施工支洞。

实用新型内容

为了有效降低调压室竖井高度，降低施工难度，节省投资，本实用新型旨在提供一种阻抗上室式调压室，该调压室从利用调压室顶部施工支洞容积方面考虑，将施工支洞兼做调压室上室，从而大大降低了调压室竖井的高度，节省了投资。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种阻抗上室式调压室，包括通过阻抗孔与压力引水道连通的调压室竖井和施工支洞；其结构特点是，所述调压室竖井与施工支洞连通，该施工支洞内设有封堵体；兼作调压室上室的所述施工支洞封堵体处底板高程Z_s低于调压室竖井内最高涌浪高程Z_max；所述调压室竖井的最高涌浪高程Z_max与调压室竖井顶壁之间距离为0.5m～1.5m。

本实用新型在设计时充分考虑施工支洞封堵体处底板高程与调压室涌浪高程关系，使施工支洞封堵体处底板高程低于最高涌浪；调压室完工后将调压室顶部施工支洞端头封堵，兼做调压室上室，与竖井一同容纳机组甩负荷时所产生的涌波，封堵体顶部高程距施工支洞顶部高程应有0.5～0.8m的通气空间。这样不仅可以降低竖井高度，也有效的利用了施工支洞，由于支洞底板高程降低，因此通往施工支洞的道路也将缩短。

以下为本实用新型的进一步改进的技术方案：

优选地，所述调压室竖井内最高涌浪高程Z_max由如下公式确定：

${\mathrm{\λ}}^{\′}=\frac{2\mathrm{gA}(h_{w0}+h_{c0})}{{\mathrm{LA}}_1{v}_0^2}$

1)、当λ′h_c0＜1时：

(1+λ′|Z_a|)-ln(1+λ′|Z_a|)＝(1+λ′h_w0)-ln(1-λ′h_c0)

2)、当λ′h_c0>1时：

(λ′|Z_a|-1)+ln(λ′|Z_a|-1)＝ln(λ′h_c0-1)-(λ′h_w0+1)

$Z_{\max }=\frac{Z_{a}A+(H-Z_s)L_{s}B}{L_s+A}$

以上各式中：Z_max—带上室时调压室最高涌浪；

Z_a—不带上室时调压室最高涌浪；

Z_s—上室封堵体处底板高程；

B—上室宽度；

H—最高涌浪计算工况对应的水库水位高程；

L_s—上室有效长度；

L—压力引水道长度；

A—调压室竖井断面积；

A₁—压力引水道断面面积；

h_w0—流量为Q₀时，上游库水位与调压室水位之差；

h_c0—阻抗孔的水头损失值；

Q—通过阻抗孔的流量；

v₀—对应于Q₀时压力引水道流速；

Q₀—最高涌浪计算工况对应的发电引用流量；

S—阻抗孔面积；

—阻抗孔流量系数；

g—重力加速度。

为了保证通气，所述调压室竖井的最高涌浪高程与调压室竖井顶壁之间距离为0.8m～1.1m。

所述施工支洞封堵体处的顶部高程距施工支洞的顶部高程具有0.5m～0.8m的通气空间。

兼作上室的所述施工支洞的底板相对于调压室竖井方向的纵坡坡度为1：1000～1：200。

上室断面的确定以满足施工要求为依据，在最高涌波最高涌浪Z_max条件下，最高涌波最高涌浪水面离上室顶部应保证有0.8～1.0m的安全距离用以通气；上室底板相对于调压室方向的纵坡以平坡为宜；上室容积依据施工支洞断面、长度及最高涌波最高涌浪高程确定，施工支洞断面越大、长度越长，调压室竖井高度降低的幅度越大。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型主要用于引水式开发电站全地下布置调压室，大大降低了调压室竖井高度，节省了大量投资。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构原理图；

图2是本实用新型阻抗上室式调压室剖面图。

在图中

1-压力引水道；2-调压室；3-压力钢管；4-蝶阀室；5-施工支洞；6-接支洞道路；7-调压室竖井；8-阻抗孔；9-施工支洞封堵体。

具体实施方式

1、基本概况

中国西南某水电站为三等中型工程，其开发任务为发电，总装机容量90MW。枢纽建筑物主要由混凝土闸坝、左岸引水系统和岸边式地面厂房组成。

引水建筑物布置于定曲河左岸，由进水口、引水隧洞、调压室及压力管道等组成。引水隧洞从进水口末端至调压室中心全长约14398m，调压室采用带上室的圆筒型阻抗式，调压室竖井内径12.5m，阻抗孔内径2.4m，井高71.34m，顶部施工支洞兼调压室上室，其断面尺寸为4.5m×5.0m(宽×高)，长100m。

2、结构设计

根据调压室水力计算成果，随着调压室上室底板高程降低，调压室最高涌浪相应降低，但上室底板高程过低，所需的上室断面高度也会相应增大，工程代价较大。综合考虑，将最高涌浪距离底板高程控制在2.5m以内，最终确定全地下布置的阻抗上室式调压室圆筒内径12.5m，阻抗孔内径2.4m，上室长90m、宽4m，底板高程为2292.5m。最高涌浪为2294.900m，最低涌波为2240.570m，调压室顶部高程2305.340m，调压室底部高程2234.00m，竖井高度71.34m。比未考虑上室的调压室竖井高度降低9.21m。

3、调压室水力计算

${\mathrm{\λ}}^{\′}=\frac{2\mathrm{gA}(h_{w0}+h_{c0})}{{\mathrm{LA}}_1{v}_0^2}$

当λ′h_c0＜1时：

(1+λ′|Z_a|)-ln(1+λ′|Z_a|)＝(1+λ′h_w0)-ln(1-λ′h_c0)

当λ′h_c0>1时：

(λ′|Z_a|-1)+ln(λ′|Z_a|-1)＝ln(λ′h_c0-1)-(λ′h_w0+1)

$Z_{\max }=\frac{Z_{a}A+(H-Z_s)L_{s}B}{L_{s}B+A}$

式中：

Z_s＝2291.500m；B＝4.5m；H＝2270.00m；L_s＝120.00m；L＝14423.445m；A＝122.66m²；A₁＝24.62m²；h_w0＝18.42m；Q＝77.8m³/s；v₀＝3.16m/s；Q₀＝77.8m³/s；S＝4.522m²；g＝9.81m/s²。

${\mathrm{\λ}}^{\′}=\frac{2\mathrm{gA}(h_{w0}+h_{c0})}{{\mathrm{LA}}_1{v}_0^2}=0.03$

因为λ′h_c0＝0.9228＜1，按下式计算：

(1+λ′|Z_a|)-ln(1+λ′|Z_a|)＝(1+λ′h_w0)-ln(1-λ′h_c0)

解得Z_a＝32.49m。

将上述参数代入下式：

$Z_{\max }=\frac{Z_{a}A+(H-Z_s)L_{s}B}{L_s+A}$

解得Z_max＝23.208m

从以上数据可以看出，带上室调压室竖井高度较不带上室调压室竖井高度减小Z_a-Z_max＝32.49-23.208＝9.21m。

4、工程量及投资比较

若采用常规阻抗式调压室，该水电站调压室竖井内径为12.5m，竖井高79.44m。若采用新型阻抗上室式调压室，竖井高度可降低9.21m，石方井挖减少2225m³，混凝土减少627m³，钢筋减少97t，节省投资约200万元。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种阻抗上室式调压室，包括通过阻抗孔(8)与压力引水道(1)连通的调压室竖井(7)和施工支洞(5)；其特征在于，所述调压室竖井(7)与施工支洞(5)连通，该施工支洞(5)内设有封堵体(9)；兼作调压室上室的所述施工支洞(5)封堵体(9)处的底板高程Z_s低于调压室竖井(7)内最高涌浪高程Z_max；所述调压室竖井(7)的最高涌浪高程Z_max与调压室竖井(7)顶壁之间距离为0.5m～1.5m。

2.根据权利要求1所述的阻抗上室式调压室，其特征在于，调压室竖井(7)内最高涌浪高程Z_max由如下公式确定：

${\mathrm{\λ}}^{\′}=\frac{2\mathrm{gA}(h_{w0}+h_{c0})}{{\mathrm{LA}}_1{v}_0^2}$

1)、当λ′h_c0＜1时：

(1+λ′|Z_a|)-ln(1+λ′|Z_a|)＝(1+λ′h_w0)-ln(1-λ′h_c0)

2)、当λ′h_c0>1时：

(λ′|Z_a|-1)+ln(λ′|Z_a|-1)＝ln(λ′h_c0-1)-(λ′h_w0+1)

$Z_{\max }=\frac{Z_{a}A+(H-Z_s)L_{s}B}{L_s+A}$

以上各式中：Z_max—带上室时调压室最高涌浪；

Z_a—不带上室时调压室最高涌浪；

Z_s—上室封堵体处底板高程；

B—上室宽度；

H—最高涌浪计算工况对应的水库水位高程；

L_s—上室有效长度；

L—压力引水道长度；

A—调压室竖井断面积；

A₁—压力引水道断面面积；

h_w0—流量为Q₀时，上游库水位与调压室水位之差；

h_c0—阻抗孔的水头损失值；

Q—通过阻抗孔的流量；

v₀—对应于Q₀时压力引水道流速；

Q₀—最高涌浪计算工况对应的发电引用流量；

S—阻抗孔面积；

—阻抗孔流量系数；

g—重力加速度。

3.根据权利要求1或2所述的阻抗上室式调压室，其特征在于，所述调压室竖井(7)的最高涌浪高程与调压室竖井(7)顶壁之间距离为0.8m～1m。

4.根据权利要求1或2所述的阻抗上室式调压室，其特征在于，兼作上室的所述施工支洞(5)的底板相对于调压室竖井(7)方向的纵坡坡度为1：1000～1：200。

5.根据权利要求1或2所述的阻抗上室式调压室，其特征在于，所述施工支洞(5)封堵体(9)处的顶部高程距施工支洞(5)的顶部高程具有0.5m～0.8m的通气空间。