基于泄洪隧洞的泄洪发电同步组合消能工制造技术

本发明专利技术公开了一种基于泄洪隧洞的泄洪发电同步组合消能工，包括顺次布置的进水塔、地下主厂房、联络洞、设有变压器的主变压器室、竖井、尾水管、尾水支洞和无压尾水洞；所述进水塔设有进水口，其通过有压水流隧洞将泄洪洞内的水引至地下主厂房中；所述地下主厂房中设有水轮发电机，水流通过水轮发电机发电并消能；其中，电流经联络洞、主变压器室和竖井引至地面升压变电站；水流通过尾水管、尾水支洞和无压尾水洞后注入下游河道。本发明专利技术可以将洞内泄洪水流能量转换为电能进行消能，充分利用弃水的能量，弃水发电后的尾水流速已经很低，大大减小了下游水体表面旋滚，能有效改善下游生态环境，可广泛应用于不同流量的洞内泄流。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于泄洪隧洞的泄洪发电同步组合消能工，包括顺次布置的进水塔、地下主厂房、联络洞、设有变压器的主变压器室、竖井、尾水管、尾水支洞和无压尾水洞；所述进水塔设有进水口，其通过有压水流隧洞将泄洪洞内的水引至地下主厂房中；所述地下主厂房中设有水轮发电机，水流通过水轮发电机发电并消能；其中，电流经联络洞、主变压器室和竖井引至地面升压变电站；水流通过尾水管、尾水支洞和无压尾水洞后注入下游河道。本专利技术可以将洞内泄洪水流能量转换为电能进行消能，充分利用弃水的能量，弃水发电后的尾水流速已经很低，大大减小了下游水体表面旋滚，能有效改善下游生态环境，可广泛应用于不同流量的洞内泄流。【专利说明】
本专利技术属于水利工程领域，尤其是一种消能结构。 基于泄洪隧洞的泄洪发电同步组合消能工
技术介绍
-般来说，洪水威胁通过设置溢洪道与泄洪隧洞或溢流坝与泄洪底孔予以解决， 而水资源的利用是通过设置常规地下厂房或地面式厂房予以利用，泄洪建筑物与发电建筑 物分开设置，互不影响，这就造成了洪水期巨大泄洪能量的浪费损失。 为了少泄洪、多发电，通常需要增加坝高和水库兴利库容，这也造成工程规模加 大，工程投资增加，难以满足经济评价要求。为了保持在工程规模不变、工程投资不增或少 增的情况下，能够充分利用水能发电，这就需要另寻思路，使得泄洪消能与发电组合，实行 一体化同时完成泄洪发电，以达到消能目的，泄洪结束则发电停止。 从传统来看，高水头的泄洪隧洞上游部分采取"龙抬头"与发电引水隧洞结合的形 式，早已在我国诸多工程中应用，主要是从泄洪隧洞中间某处分岔引出发电引水支洞，泄洪 消能和发电不是一体化同时完成，而是分别异步进行，泄洪消能时不发电，发电时不会泄洪 消能。低水头泄洪隧洞采取不设"龙抬头"的缓倾斜坡与发电引水隧洞结合的形式，泄洪消 能与发电也是不能同步一体化完成的实例。泄洪隧洞与发电引水隧洞这种部分结合的形 式，虽然可以减少部分引水隧洞的工程量及其投资，但是泄洪消能与发电不是同步一体化 完成，不仅需要设置消能工和辅助消能工，而且会出现泄洪雾化影响运行，还浪费了宝贵的 洪水能量资源。 如果泄洪消能和引水发电不能同时进行，那么泄洪时就需要设置专门的消能工和 辅助消能工，同时，要想充分利用水资源，就需要加大坝高和库容多蓄水用以发电，发电时 就需要专门设置引水道。这就造成了工程投资增加过多，这也落入了常规泄洪、发电引水的 开发思路中。 另外，还有一种现有技术是将表孔溢流坝或表孔溢洪道的结构改建而成的泄洪发 电结构，然而，这种泄洪发电消能水电站仅适用于将泄洪表孔溢流坝或泄洪表孔溢洪道改 造而成，不适用采用泄洪隧洞发电消能的结构形式。 因此，寻求一种泄洪隧洞泄洪组合发电消能的一体化同步完成的结构形式，既省 去了泄洪消能工和辅助消能工，又节省了工程投资，避免了泄洪雾化，也充分利用了洪水能 量资源，是十分必要的。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种基于泄洪隧洞的泄洪发电同步组合消能工，以解决现有技术 的上述问题。 技术方案：一种基于泄洪隧洞的泄洪发电同步组合消能工，包括顺次布置的进 水塔、地下主厂房、联络洞、设有变压器的主变压器室、坚井、尾水管、尾水支洞和无压尾水 洞； 所述进水塔设有进水口，其通过有压水流隧洞将泄洪洞内的水引至地下主厂房中；所 述地下主厂房中设有水轮发电机，水流通过水轮发电机发电并消能；其中，电流经联络洞、 主变压器室和坚井引至地面升压变电站；水流通过尾水管、尾水支洞和无压尾水洞后注入 下游河道。 所述地下主厂房设有通风交通洞。所述进水口处设有拦砂坎。 有益效果：本专利技术改变了传统泄洪弃水只能消能处理而不能发电的方式，通过将 洞内泄洪水流能量转换为电能进行消能，提高了消能效率，将弃水能量转化成了绿色电能， 弃水发电后的尾水流速已经很低，大大减小了下游水体表面旋滚，也大大降低下游气体过 饱和度，洞内流态稳定，基本无雾化现象，能有效改善下游生态环境，可广泛应用于不同流 量的洞内泄流。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的侧视图。 图2是本专利技术的立体图。 图3是本专利技术另一视角的立体图。 图4是本专利技术的俯视图。 图5是本专利技术的透视图。 【具体实施方式】 如图1至图5所示，本专利技术基于泄洪隧洞的泄洪发电同步组合消能工，主要包括顺 次布置的进水塔、地下主厂房、联络洞、设有变压器的主变压器室、坚井、尾水管、尾水支洞 和无压尾水洞。进水塔下方设置有进水口，并通过有压水流隧洞和引水支洞与地下主厂房 内的水轮发电机连通。上述各结构的位置关系和连通关系如图所示，其位置关系可以根据 实际情况进行调整。 进水塔2设有进水口 1，其通过有压水流隧洞3和引水支洞4将泄洪洞内的水引至 地下主厂房6中；地下主厂房中设有水轮发电机，水流通过水轮发电机发电并消能；其中， 电流经联络洞8、主变压器室9和坚井13引至地面升压变电站；水流通过尾水管5、尾水支 洞10和无压尾水洞11的尾水出口 12注入下游河道，地下主厂房设有通风交通洞7。进水 口处设有拦砂坎。 为了解决泄洪隧洞的泄洪消能成本大与泄洪弃水能量白白流失之间的矛盾，本发 明针对现有泄洪隧洞泄洪水流需要消能，未能发电利用，造成高速水流能量流失的问题，提 出了一种基于泄洪隧洞泄洪弃水能量利用的泄洪发电一体化同步组合消能工。 在保证不改变工程任务和规模，以及不影响泄洪隧洞泄洪功能的前提下，本专利技术 将泄洪隧洞改作泄洪发电消能系统的引洪道，泄洪水流通过进水口、引洪道、压力管道等进 入厂内装置的水轮发电机组进行发电并消能，发电电流从发电机输出端，经联络洞、主变压 器洞、升压出线坚井，送入地面升压变电站，发电尾水流经尾水管、下游尾水支洞、无压尾水 洞、尾水出口，注入下游河道，起到消能效果，避免雾化影响工程运行，实现的一体化同步完 成的泄洪组合发电消能工，达到消能目，亦即泄洪开始，则发电、消能，泄洪停，则发电止。避 免了泄洪洞弃水泄流时洞壁出现空化和空蚀现象，而且避免了隧洞出口和下游河床需要设 置消能设施，还避免了泄洪消能雾化对工程正常运行的影响。 本专利技术所述的隧洞泄洪弃水能量利用的泄洪发电一体化同步组合消能工是一种消能 效果很好的、生态友好型的新型消能工，减小或避免了传统泄洪消能对河床和岸坡的淘刷 与破坏，弱化或节省了消能工、辅助消能工以及河床、岸坡的加固处理，降低了工程投资。 本专利技术能够满足泄洪隧洞既定泄洪功能要求情况下，在洪水来临前腾空防洪库容 期间或泄洪期间，利用泄洪弃水能量进行发电消能，实现泄洪发电消能一体化在泄洪期间 同步完成，泄洪时则发电伴随消能，停泄时不发电不消能。泄洪隧洞泄洪时间较短，除了进 水口需要设置拦沙坎之外，检修排沙一般安排在时间较长的停泄期间，如枯水期停泄检修 排沙。 新建、在建和已建的泄洪隧洞可改建为地下式的泄洪发电一体化同步组合消能 工，也可改建为地面式的泄洪发电组合消能工，对于深式泄水孔可改建为坝后式发电厂房 进行消能，这将具有广阔的发展前景。 例如，对于混凝土面板堆石坝、土石坝等，将泄洪隧洞中段的弧形工作闸门处改建 为地下发电厂房6 (当然，也可根据具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于泄洪隧洞的泄洪发电同步组合消能工，其特征在于，包括顺次布置的进水塔、地下主厂房、联络洞、设有变压器的主变压器室、竖井、尾水管、尾水支洞和无压尾水洞；所述进水塔（2）设有进水口（1），其通过有压水流隧洞（3）将泄洪洞内的水引至地下主厂房（6）中；所述地下主厂房中设有水轮发电机，水流通过水轮发电机发电并消能；其中，电流经联络洞（8）、主变压器室（9）和竖井（13）引至地面升压变电站；水流通过尾水管（5）、尾水支洞（10）和无压尾水洞（11）后注入下游河道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘依松，任旭华，张继勋，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32