一種阻抗上室式調(diào)壓室的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種阻抗上室式調(diào)壓室。為了有效降低調(diào)壓室豎井高度，降低施工難度，節(jié)省投資，所述阻抗上室式調(diào)壓室包括通過(guò)阻抗孔與壓力引水道連通的調(diào)壓室豎井和施工支洞；所述調(diào)壓室豎井與施工支洞連通，該施工支洞內(nèi)設(shè)有封堵體，兼作調(diào)壓室上室的所述施工支洞封堵體處的底板高程Zs低于調(diào)壓室豎井內(nèi)最高涌浪高程Zmax。本實(shí)用新型從利用調(diào)壓室頂部施工支洞容積方面考慮，將施工支洞兼做調(diào)壓室上室，從而大大降低了調(diào)壓室豎井的高度，節(jié)省了投資。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種阻抗上室式調(diào)壓室

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種阻抗上室式調(diào)壓室，主要用于引水式開(kāi)發(fā)電站全地下布置調(diào)壓室。

【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)引水式開(kāi)發(fā)電站中為滿足調(diào)節(jié)保證計(jì)算要求，一般均需設(shè)置調(diào)壓室，阻抗式調(diào)壓室具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容積小、正常運(yùn)行時(shí)底部水頭損失小、水位波動(dòng)幅值小、波動(dòng)衰減較快等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。通常情況下，機(jī)組突然甩負(fù)荷室產(chǎn)生的涌波全部由調(diào)壓室豎井容積來(lái)容納，造成豎井高度過(guò)高、投資大的現(xiàn)象。
[0003]從施工方法及施工進(jìn)度方面考慮，調(diào)壓室施工過(guò)程中均需布設(shè)施工支洞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了有效降低調(diào)壓室豎井高度，降低施工難度，節(jié)省投資，本實(shí)用新型旨在提供一種阻抗上室式調(diào)壓室，該調(diào)壓室從利用調(diào)壓室頂部施工支洞容積方面考慮，將施工支洞兼做調(diào)壓室上室，從而大大降低了調(diào)壓室豎井的高度，節(jié)省了投資。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種阻抗上室式調(diào)壓室，包括通過(guò)阻抗孔與壓力引水道連通的調(diào)壓室豎井和施工支洞；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述調(diào)壓室豎井與施工支洞連通，該施工支洞內(nèi)設(shè)有封堵體；兼作調(diào)壓室上室的所述施工支洞封堵體處底板高程Zs低于調(diào)壓室豎井內(nèi)最高涌浪高程Zmax ;所述調(diào)壓室豎井的最高涌浪高程Zmax與調(diào)壓室豎井頂壁之間距離為0.5m?1.5m。
[0007]本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮施工支洞封堵體處底板高程與調(diào)壓室涌浪高程關(guān)系，使施工支洞封堵體處底板高程低于最高涌浪；調(diào)壓室完工后將調(diào)壓室頂部施工支洞端頭封堵，兼做調(diào)壓室上室，與豎井一同容納機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)所產(chǎn)生的涌波，封堵體頂部高程距施工支洞頂部高程應(yīng)有0.5?0.Sm的通氣空間。這樣不僅可以降低豎井高度，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將縮短。
[0008]以下為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案:
[0009]優(yōu)選地，所述調(diào)壓室豎井內(nèi)最高涌浪高程Zmax由如下公式確定:

I? ρ V
[001 O]——
CU /-%

^gKfS )
Γηη((?2g執(zhí) 0+象0)
[0011 ] ^ —7?—? —

LA}\%
[0012]I)、當(dāng) λ ' hc0 < I 時(shí):
[0013](1+入丨 I Za I)-1n (1+入丨 I Za|) = (1+入'hw0)-ln(l_ 入丨 hc0)
[0014]2)、當(dāng) λ' hc0>l 時(shí):
[0015](入丨I Za 1-1)+In (入丨 I Za| -1) = In ( λ ' hc0_l)-(入丨 hw0+l)
I ZaA + (H-Z )LB
[0016]Znas =-——-


Ldg + Ja
[0017]以上各式中:Zmax—帶上室時(shí)調(diào)壓室最高涌浪；
[0018]Za—不帶上室時(shí)調(diào)壓室最高涌浪；
[0019]Zs—上室封堵體處底板高程；
[0020]B—上室寬度；
[0021]H—最高涌浪計(jì)算工況對(duì)應(yīng)的水庫(kù)水位高程；
[0022]Ls一上室有效長(zhǎng)度；
[0023]L 一壓力引水道長(zhǎng)度；
[0024]A—調(diào)壓室豎井?dāng)嗝娣e；
[0025]A1+壓力引水道斷面面積；
[0026]hw(l—流量為Qtl時(shí),上游庫(kù)水位與調(diào)壓室水位之差；
[0027]阻抗孔的水頭損失值；
[0028]Q—通過(guò)阻抗孔的流量；
[0029]V。一對(duì)應(yīng)于Q。時(shí)壓力弓丨水道流速；
[0030]Qtl—最高涌浪計(jì)算工況對(duì)應(yīng)的發(fā)電引用流量；
[0031]S一阻抗孔面積；
[0032]-一阻抗孔流量系數(shù)；
[0033]g—重力加速度。
[0034]為了保證通氣，所述調(diào)壓室豎井的最高涌浪高程與調(diào)壓室豎井頂壁之間距離為
0.8m ?1.1m0
[0035]所述施工支洞封堵體處的頂部高程距施工支洞的頂部高程具有0.5m?0.Sm的通氣空間。
[0036]兼作上室的所述施工支洞的底板相對(duì)于調(diào)壓室豎井方向的縱坡坡度為1:1000?1:200。
[0037]上室斷面的確定以滿足施工要求為依據(jù)，在最高涌波最高涌浪Zmax條件下，最高涌波最高涌浪水面離上室頂部應(yīng)保證有0.8?1.0m的安全距離用以通氣；上室底板相對(duì)于調(diào)壓室方向的縱坡以平坡為宜；上室容積依據(jù)施工支洞斷面、長(zhǎng)度及最高涌波最高涌浪高程確定，施工支洞斷面越大、長(zhǎng)度越長(zhǎng)，調(diào)壓室豎井高度降低的幅度越大。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型主要用于引水式開(kāi)發(fā)電站全地下布置調(diào)壓室，大大降低了調(diào)壓室豎井高度，節(jié)省了大量投資。
[0039]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0041]圖2是本實(shí)用新型阻抗上室式調(diào)壓室剖面圖。
[0042]在圖中
[0043]1-壓力引水道；2_調(diào)壓室；3_壓力鋼管；4_蝶閥室；5_施工支洞；6_接支洞道路；7-調(diào)壓室豎井；8_阻抗孔；9_施工支洞封堵體。

【具體實(shí)施方式】
[0044]1、基本概況
[0045]中國(guó)西南某水電站為三等中型工程，其開(kāi)發(fā)任務(wù)為發(fā)電，總裝機(jī)容量90MW。樞紐建筑物主要由混凝土閘壩、左岸引水系統(tǒng)和岸邊式地面廠房組成。
[0046]引水建筑物布置于定曲河左岸，由進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓室及壓力管道等組成。引水隧洞從進(jìn)水口末端至調(diào)壓室中心全長(zhǎng)約14398m，調(diào)壓室采用帶上室的圓筒型阻抗式，調(diào)壓室豎井內(nèi)徑12.5m,阻抗孔內(nèi)徑2.4m，井高71.34m，頂部施工支洞兼調(diào)壓室上室，其斷面尺寸為4.5mX5.0m(寬X高)，長(zhǎng)100m。
[0047]2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
[0048]根據(jù)調(diào)壓室水力計(jì)算成果，隨著調(diào)壓室上室底板高程降低，調(diào)壓室最高涌浪相應(yīng)降低，但上室底板高程過(guò)低，所需的上室斷面高度也會(huì)相應(yīng)增大，工程代價(jià)較大。綜合考慮，將最高涌浪距離底板高程控制在2.5m以?xún)?nèi)，最終確定全地下布置的阻抗上室式調(diào)壓室圓筒內(nèi)徑12.5m，阻抗孔內(nèi)徑2.4m，上室長(zhǎng)90m、寬4m，底板高程為2292.5m。最高涌浪為2294.900m,最低涌波為2240.570m,調(diào)壓室頂部高程2305.340m,調(diào)壓室底部高程2234.0Om,豎井高度71.34m。比未考慮上室的調(diào)壓室豎井高度降低9.21m。
[0049]3、調(diào)壓室水力計(jì)算
A — 1 ?! 丫Ι.υυου」-'― ~~~3
2g\9S JΓηηΓ-- 2g-4(H)
[0051]兒=-r—5-

LAlVft
[0052]當(dāng)λ ' hc(l < I 時(shí):
[0053](1+ λ 1 Za I) -1n (1+ λ 1 Za |) = (1+ λ 1 hw0) -1n (1- λ 1 hc0)
[0054]當(dāng)λ ' hc0>l 時(shí):
[0055](λ 1 I Za 1-1)+In (λ 1 I Za 1-1) = In (λ 1 hc0-l) - ( λ 1 hw0+l)
, ΖαΑ^(Η-ZMsB
r ^ ^ ^ -1" fH、A /A
則^^^
[0057]式中:
[0058]Zs = 2291.500m ；Β = 4.5m ；Η = 2270.0Om ；LS = 120.0Om ；L = 14423.445m ；A =122.66m2 ；AX = 24.62m2 ；hw0 = 18.42m ；Q = 77.8m3/s ；v0 = 3.16m/s ；Q0 = 77.8m3/s ；S =
4.522m2 ；,=賴(lài) $ g = 9.81m/S20
I ( Q Y
[0059]h " = — ~— = 30.76/11
’ 2ζ\φ^)
r n ” 2gA(hwi)+h{n) M
[0060]^ =-3-= UiIii
[0061]因?yàn)棣?' h。。= 0.9228 < 1，按下式計(jì)算:
[0062](1+入丨 I Za I)-1n (1+入丨 \ Za |) = (1+入'hw0)-ln(l_ 入丨 hc0)
[0063]解得Za = 32.49mο
[0064]將上述參數(shù)代入下式:
7 ^ZaA-(H-Zs)LsB
L0065J 心max 一r _ 4

Ls jT A
[0066]解得Zmax = 23.208m
[0067]從以上數(shù)據(jù)可以看出，帶上室調(diào)壓室豎井高度較不帶上室調(diào)壓室豎井高度減小Z-Zmax = 32.49-23.208 = 9.21m。
α ΠΙαΧ
[0068]4、工程量及投資比較
[0069]若采用常規(guī)阻抗式調(diào)壓室，該水電站調(diào)壓室豎井內(nèi)徑為12.5m,豎井高79.44m。若采用新型阻抗上室式調(diào)壓室，豎井高度可降低9.21m，石方井挖減少2225m3，混凝土減少627m3，鋼筋減少97t，節(jié)省投資約200萬(wàn)元。
[0070]上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型，而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種阻抗上室式調(diào)壓室，包括通過(guò)阻抗孔(8)與壓力引水道(I)連通的調(diào)壓室豎井(7)和施工支洞(5);其特征在于，所述調(diào)壓室豎井(7)與施工支洞(5)連通，該施工支洞(5)內(nèi)設(shè)有封堵體(9);兼作調(diào)壓室上室的所述施工支洞(5)封堵體(9)處的底板高程&低于調(diào)壓室豎井(7)內(nèi)最高涌浪高程Zmax ;所述調(diào)壓室豎井(7)的最高涌浪高程Zmax與調(diào)壓室豎井(7)頂壁之間距離為0.5m?1.5m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗上室式調(diào)壓室，其特征在于，調(diào)壓室豎井(7)內(nèi)最高涌浪高程Zniax由如下公式確定: , I (
2gKfS)
2gA(kin+h(l!) Λ.、兩 1)、當(dāng)λ ' hc。< I 時(shí):
(1+入! I Za I)-1n (1+入! I Za|) = (1+入! hw0) -1n (1- λ ! hc0)
2)、當(dāng)λ ' hc0>l 時(shí):
(入! |Za|—1)+1η(λ ! I Za| -1) = In(入'hc0—I) —(λ ! hw0+l) 7 一 ZXE-ZJLsM _ —r 4~ 4

'*T* 以上各式中:zmax—帶上室時(shí)調(diào)壓室最高涌浪； za—不帶上室時(shí)調(diào)壓室最高涌浪； Zs—上室封堵體處底板高程； B—上室寬度； H—最高涌浪計(jì)算工況對(duì)應(yīng)的水庫(kù)水位高程； Ls—上室有效長(zhǎng)度； L一壓力引水道長(zhǎng)度； A—調(diào)壓室豎井?dāng)嗝娣e； A1—壓力引水道斷面面積； hw(l—流量為Qtl時(shí),上游庫(kù)水位與調(diào)壓室水位之差； hco一阻抗孔的水頭損失值； Q—通過(guò)阻抗孔的流量； V。一對(duì)應(yīng)于Qtl時(shí)壓力引水道流速； Qtl—最高涌浪計(jì)算工況對(duì)應(yīng)的發(fā)電引用流量； S—阻抗孔面積； -一阻抗孔流量系數(shù)； g 一重力加速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的阻抗上室式調(diào)壓室，其特征在于，所述調(diào)壓室豎井(7)的最高涌浪高程與調(diào)壓室豎井(7)頂壁之間距離為0.Sm?lm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的阻抗上室式調(diào)壓室，其特征在于，兼作上室的所述施工支洞(5)的底板相對(duì)于調(diào)壓室豎井(7)方向的縱坡坡度為1:1000?1:200。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的阻抗上室式調(diào)壓室，其特征在于，所述施工支洞(5)封堵體(9)處的頂部高程距施工支洞(5)的頂部高程具有0.5m?0.Sm的通氣空間。
【文檔編號(hào)】E02B9/06GK203947449SQ201420389828
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】高宇, 黃小春, 尹浩, 梁劍 申請(qǐng)人:中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司