水电站明满流尾水系统技术方案

本发明专利技术提供了一种水电站明满流尾水系统，由尾水管、连接段、明满流尾水洞依次相连构成；或者由尾水管、连接段、下游调压室、明满流尾水洞依次相连。本发明专利技术水电站明满流尾水系统是一种尾水管进口断面最小绝对压强更易满足规范要求、且可避免机组装机高程过低造成的机组补气困难的水电站尾水系统。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种水电站明满流尾水系统，由尾水管、连接段、明满流尾水洞依次相连构成；或者由尾水管、连接段、下游调压室、明满流尾水洞依次相连。本专利技术水电站明满流尾水系统是一种尾水管进口断面最小绝对压强更易满足规范要求、且可避免机组装机高程过低造成的机组补气困难的水电站尾水系统。【专利说明】水电站明满流尾水系统
本专利技术属于水力发电工程
，具体涉及一种水电站明满流尾水系统。
技术介绍
随着我国西南水力资源的开发，许多正在规划、设计和施工的巨型、大型水电站所处河段地形陡峻，河谷狭窄，河床仅能用于布置挡水和泄洪建筑物，而输水发电建筑物、导流和部分泄洪建筑物须布置在两岸山体中，这是较为典型的一种枢纽总体布置格局。 当水电站尾水系统较长时，一般需设置下游调压室来满足水电站尾水管进口断面最小绝对压强满足规范和设计的要求。而工程实际中往往会由于地形、地质条件的限制，不能满足设置规模较大的调压室；另外，为了使尾水管进口断面最小绝对压强满足规范和设计的要求，需降低机组的安装高程，但过低的安装高程将会给机组的补气带来一定难度。 地下水电站采用首部式和中部式开发方式时，为减少尾水出口边坡和尾水隧洞的工程量，避免人工高陡边坡的开挖支护和稳定问题，减轻对地表植被和环境的破坏影响，往往需要考虑“永临结合”，即充分利用施工期的临时建筑物，与永久建筑物相结合，进行统一的布置和设计，将水电站尾水洞与导流洞结合，可能就成为一种更有优势的布置方案。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种尾水管进口断面最小绝对压强更易满足规范要求、且可避免机组装机高程过低造成的机组补气困难的水电站明满流尾水系统。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案:第一种水电站明满流尾水系统，包括尾水管、连接段和明满流尾水洞，尾水管、连接段、明满流尾水洞依次相连。 作为优选，当为多机一洞尾水系统时，尾水管出口处设置机组检修闸门和机组检修闸门井。若为一机一洞尾水系统时，基于经济原则，确定在尾水管出口处是否设置机组检修闸门和机组检修闸门井。 作为优选，明满流尾水洞顶坡为坡度不小于3%的倒坡，其底坡为坡度不大于顶坡坡度的倒坡。 作为优选，连接段洞顶的纵剖面呈抛物线型或直线型。 在尾水系统长度为150m?600m时采用第一种水电站明满流尾水系统，其中明满流尾水洞可确保尾水管进口断面最小绝对压强满足规范和设计的要求，避免设置规模巨大的下游调压室，简化地下洞室群的布置，减小洞室群的规模。 第二种水电站明满流尾水系统，包括尾水管、连接段、下游调压室和明满流尾水洞，尾水管、连接段、下游调压室、明满流尾水洞依次相连。 作为优选，明满流尾水洞斜段顶坡为坡度不小于3%的倒坡，其底坡为坡度不大于顶坡坡度的倒坡。 作为一种【具体实施方式】，明满流尾水洞包括非尾导结合洞段、明满流尾水洞连接段和尾导结合洞段，非尾导结合洞段出口和尾导结合洞段入口通过明满流尾水洞连接段连接，下游调压室连接非尾导结合洞段入口，尾导结合洞段出口连接尾水出口和尾水渠。 作为优选，尾导结合洞段为平洞。 作为优选，非尾导结合洞段顶坡为坡度不小于3%的倒坡，其底坡为坡度不大于顶坡坡度的倒坡。 作为优选，尾导结合洞段上设有通气孔。 在尾水系统长度大于600m时或水电站尾水洞与导流洞结合布置时采用第二种水电站明满流尾水系统，即采用明满流尾水洞辅助下游调压室确保尾水管进口断面最小绝对压强满足规范和设计要求，避免过度降低水轮机安装高程，有利于机组运行中补气，并且降低反向水击压力过大造成抬机的风险，同时还可减小上游压力管道的设计内水压力值。 当应用于水电站尾水洞与导流洞结合布置时，尾导结合洞段结构需兼顾水电站尾水洞与导流洞的功能要求，使尾水洞与导流洞能更好地发挥各自的功能和作用。 明满流尾水洞的工作状态有别于常规的有压尾水洞和无压尾水洞，在不同下游水位时明满流尾水洞内呈现明流、明满流或满流的水流状态。本专利技术水电站明满流尾水系统可解决水电站尾水管进口断面最小绝对压强不能满足规范要求的问题，且可避免由于机组装机高程过低时造成的机组补气困难。 当尾水洞和尾水管总长度为150m?600m时，可采用第一种水电站明满流尾水系统，即单独采用明满流尾水洞解决上述问题。避免设置规模巨大的下游调压室，减小地下水电站洞室群的数量和规模，有利于地下水电站洞室群的布置和稳定，节约工程投资；并且由于水头损失小，可获得长期的电量效益。在下游尾水位变幅较大时，与下游调压室方案相比明满流尾水洞优势更为明显，即尾水位变幅较大时对下游调压室的高度影响较大，而对明满流尾水洞的尺寸影响不大。 当尾水洞和尾水管长度大于600m时，可采用第二种水电站明满流尾水系统，即采用下游调压室和明满流尾水洞的联合布置型式，避免由于机组装机高程过低造成的机组补气困难。这种联合布置型式尤其适用于水电站尾水洞与导流洞结合布置的情况，可充分利用施工期的临时建筑物，与永久建筑物相结合，进行统一的布置和设计，减少尾水出口边坡和尾水隧洞的工程量，避免人工高陡边坡的开挖支护和稳定问题，节约工程投资，减轻对地表植被和环境的破坏影响。 【专利附图】【附图说明】 图1为应用于尾水系统长度较短时明满流尾水系统纵剖面示意图；图2为应用于尾水系统长度较长时明满流尾水系统纵剖面示意图；图3为应用于尾导结合时明满流尾水系统纵剖面示意图；图4为后期利用导流洞作为尾水洞的明满流尾水系统纵剖面示意图。 其中，1-地下厂房，2-主变洞，3-下游调压室，4-尾水管进口断面，5-尾水管，6-连接段，7-明满流尾水洞斜段，8-明满流尾水洞连接段，9-明满流尾水洞平段，9’-明满流尾水洞顺坡段，10-尾水出口，11-下游低水位，12-下游中水位，13-下游高水位，14-明满流交界面，15-有压满流段，16-无压明流段，17-通气孔，18-机组检修闸门井。 【具体实施方式】 下面将结合附图进一步说明本专利技术技术方案。 (I)应用于尾水系统长度为150m?600m时的明满流尾水系统当明满流尾水系统长度为150m?600m时,可单独采用明满流尾水洞来确保尾水管进口最小绝对压强(或真空度)满足规范和设计要求，这种情况下，明满流尾水洞纵剖面见图1。该情况下的尾水系统包括尾水管(5)、连接段(6)和明满流尾水洞，尾水管(5)通过连接段(6)连通明满流尾水洞。若为多机一洞尾水系统时，尾水管(5)出口处需设机组检修闸门井(18)，以满足一台机组检修时，不影响同一水力单元的其它机组的正常运行；若为一机一洞尾水系统时，基于经济原则，确定在尾水管出口处是否设置机组检修闸门和机组检修闸门井，以缩短机组检修时流道抽排水的时间和水量。本具体实施中，明满流尾水洞即图1中的明满流尾水洞斜段(7)。 该情况下尾水系统的工作原理为:下游水位处于下游低水位(11)时，设置于主厂房内的水轮机淹没水深较小，明满流交界面(14)更靠近尾水管(5)出口，此时无压明流段 (16)较长，有压满流段(15)较短，设置于主厂房内的水轮发电机组丢弃负荷产生的负水击压强小，尾水管进口断面(4)的最小绝对压强不会超过规范要求。随着下游水位升高，由下游低水位(11)至下游本文档来自技高网...

【技术保护点】
第一种水电站明满流尾水系统，其特征在于，包括：尾水管、连接段和明满流尾水洞，尾水管、连接段、明满流尾水洞依次连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建东，钮新强，王煌，周述达，王超，陈冬波，李玲，郭文成，桂绍波，安华，
申请(专利权)人：武汉大学，长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42