三峡地下电站变顶高尾水洞技术研究与应用

在三峡地下电站可行性研究和初步设计中,针对尾水系统设计进行了不设调压室、设调压室方案和变顶高尾水洞方案的比较,其中又分别进行了一机一洞和两机一洞方案布置型式的研究。首次在三峡地下电站进行了带模型机组的引水发电系统整体模型试验,通过大量的计算分析和模型试验,不断优化尾水系统的布置,最终采用了一机一洞变顶高尾水洞方案,并已付诸实施。对变顶高尾水洞系统的深入研究,开拓了创新思路并取得了设计经验,可为类似电站工程设计借鉴。     

地下厂房尾水系统的设计

通过对江垭、鱼潭两地下厂房尾水系统的设计总结，解决了尾水管、调压室、尾水隧洞之间的技术经济问题。     

水电站变顶高尾水洞体型研究

在阐明水电站变顶高尾水洞工作原理的基础上，从工程实际出发，提出了体型设计的基本思路和具体步骤，并着重探讨了这种新型尾水道的适用范围和设计与研究中应重视的问题。     

三峡地下电站变顶高尾水洞水动力特性

 在国内首次应用模型水轮发电机组对三峡地下电站变顶高尾水洞方案进行水力过渡过程试验研究。对水轮机导叶实行分段关闭,并求出了二段关闭的最佳拐点,试验证实了二段关闭对减小尾水管进口的负压和机组转速上升有明显的作用。通过有关水力参数的测试,认为变顶高尾水洞可以满足各项技术要求,是一个减少山体开挖、节省投资的新型设计方案。在地下电站中具有广泛的应用前景。     

三峡地下电站变顶高尾水洞水动力特性

在国内首次应用模型水轮发电机组对三峡地下电站变顶高尾水洞方案进行水力过渡过程试验研究。对水轮机导叶实行分段关闭 ,并求出了二段关闭的最佳拐点 ,试验证实了二段关闭对减小尾水管进口的负压和机组转速上升有明显的作用。通过有关水力参数的测试 ,认为变顶高尾水洞可以满足各项技术要求 ,是一个减少山体开挖、节省投资的新型设计方案。在地下电站中具有广泛的应用前景     

变顶高尾水洞的顶坡及体形设计方法

基于机组甩负荷工况下变顶高尾水系统尾水管进口处真空度的计算公式,推导出保证尾水管进口满足真空度要求的顶坡计算分析公式。在机组甩负荷后明渠最大负涌浪以及安全顶坡分析公式的基础上,提出了变顶高尾水洞体形设计的程序性定量化方法,从而可对变顶高尾水洞的体形进行定量化的分析设计。由顶坡坡度分析公式所获得的计算结果与物理模型实验结果进行了比较,表明该公式是合理的。这些结果和方法可以方便地应用于工程初步设计。     

向家坝水电站右岸变顶高尾水洞的水力计算

向家坝水电站尾水下接金沙江,江水位变幅大,尾水隧洞选用变顶高尾水洞方案时可不建尾水调压室,但洞内压力和明满交界面会随水流过渡过程变化。经建立包含引水系统、机组和调速器在内的计算机仿真程序的水力过渡过程计算表明,变顶高尾水隧洞方案在明满交替流工况下,未产生气囊,洞顶内水压力变幅不大,对机组没有产生不利影响,电站调节系统能满足大、小波动稳定的要求。     

彭水地下电站变顶高尾水隧洞设计

彭水水电站是国内首座采用变顶高尾水隧洞的大型地下厂房,建于地质条件复杂的岩溶地区.电站具有引用流量大、发电水头相对较低、尾水位变幅大等山区河流电站的特点.在前期充分详实的科研攻关及设计研究成果基础上,彭水地下电站在国内首先采用了"变顶高尾水隧洞"这一新型的尾水流道体形并付诸实施,克服了按常规设计的尾水调压井工程规模巨大以及不利地质条件等的制约,在更好满足机组调保及稳定运行的前提下,极大地减少了地下电站洞室群的规模及施工难度,具有较高的社会及经济效益,对其它地下电站的建设也有较好的参考作用.     

电站变顶高尾水洞水力过渡过程现场监测分析

阻尼井+变顶高尾水洞是一种新型的水电站尾水压力管道体型,国内尚无单机容量700 MW巨型机组的运行实践经验。为进一步了解大型机组变顶高尾水系统的水力特性,验证工程设计和水工模型试验成果,确保工程安全稳定运行,结合启动试运行和正常蓄水位机组调试安排,对三峡地下电站进行了2个特征库水位(152.3 m,175.0 m)和4个负荷量级(25%,50%,75%,100%)的机组甩负荷水力过渡过程进行现场监测。重点监测了蜗壳和尾水管进口部位水锤压力、阻尼井涌浪、变顶高尾水洞明满流交替和机组转速升高值等内容。监测成果表明:三峡地下电站变顶高尾水洞各项水力参数指标均满足设计要求,并有一定安全裕度,监测成果可为今后变顶高尾水洞工程设计和运行提供参考。     

双机共变顶高尾水洞系统小波动稳定性研究

双机共尾水管路布置是一种典型的首部／中部开发水电站输水系统布置方案．考虑尾水道较短时,除尾水调压室方案以外,可采用变顸高尾水洞方案．不同于传统的特征分析法,采用基于有压管道特征线法、跟踪明满流分界点的明渠改进狭缝法和状态方程数值计算的联合算法,结合相应的边界条件,研究负荷扰动情况下变顶高尾水洞方案的小波动稳定性和调节品质,并与相应的尾水调压室方案作进一步的比较分析,结果表明：变顸高尾水洞方案小波动稳定性明显优于尾水调压室方案,为变顶高尾水洞的应用提供可靠的比选依据．     

向家坝水电站地下厂房变顶高尾水系统研究

为了满足电站的调节保证要求,减小地下洞室群的规模,向家坝水电站地下厂房采用了特殊的尾水系统布置方案,即变顶高尾水洞方案,取消了尾水调压室。在研究水电站变顶高尾水洞基本工作原理的基础上,提出了向家坝水电站右岸地下厂房变顶高尾水洞布置方案研究的基本思路和具体步骤,论证了采用变顶高尾水洞方案的可行性和合理性。     

基于Hopf分岔的变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统稳定性研究

运用Hopf分岔理论对变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性进行研究。首先建立水轮机调节系统非线性数学模型,其中改进的引水系统动力方程可更准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动特性,据此模型进行非线性动力系统Hopf分岔的存在性、分岔方向等的分析,推导得到系统发生Hopf分岔的代数判据;然后利用代数判据绘制了系统的稳定域,并分析了系统在不同状态参数下的稳定特性;最后利用稳定域分析了变顶高尾水洞在机组负荷调整下的稳定性工作原理。结果表明:变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的Hopf分岔是超临界的;明满流引起的水流惯性变化在机组减负荷时对系统的稳定性有利、增负荷时对系统的稳定性不利,明流段水位波动的作用对于系统的稳定性在增、减负荷下都是有利的。     

变顶高尾水隧洞混凝土先拱后墙法方案论证

彭水水电站地下厂房系统建于地质条件复杂的岩溶地区,在国内首先采用了"变顶高尾水隧洞"这一新型的尾水流道体形,首次在大型洞室混凝土施工中采用先拱后墙法施工程序.经过理论和实践论证了该方案的可行性,对其它类似工程施工有借鉴作用.     

变顶高尾水隧洞混凝土先拱后墙法方案论证

彭水地下电站建于地质条件复杂的岩溶地区,在国内首先采用了“变项高尾水隧洞”这一新型的尾水流道体形,首次在大型洞室混凝土施工中采用先拱后墙法施工程序。本文经过理论和实践论证了该方案的可行性。该方案具有较高的社会及经济效益,对其他类似工程的施工具有较好的借鉴作用。     

变顶高尾水隧洞挂顶混凝土浇筑施工技术

向家坝水电站变顶高尾水隧洞体型巨大,地质条件复杂,实施挂顶混凝土浇筑,有效地抑制了洞顶围岩的变形,同时也降低了后期钢模台车的施工难度,使施工的安全、质量和进度得到了保障。     

彭水水电站变顶高尾水隧洞出口塔体混凝土温控技术

针对大体积混凝土裂缝产生的原因及温控施工技术的难点,通过优化混凝土配合比、分块分层浇筑、埋设冷却水管和加强混凝土养生等温控措施,有效降低了大体积混凝土内部温升和内外温差,防止结构出现温度裂缝,取得了比较理想的效果,保障了塔体结构的安全度。     

变顶高尾水隧洞施工技术研究及应用

针对变顶高尾水隧洞群及隧洞断面大,间隔小、管线长,施工难度大,以及施工工期紧的特点,施工技术通过方案比选研究,确定采用多条尾水隧洞平行分层跳洞开挖与支护、隧洞混凝土衬砌采用了以部分侧墙代替拱座的先拱后墙法、通过30 m近距离爆破对固结灌浆质量影响的试验与分析,验证了开挖与支护、固结灌浆立体交叉作业的可行性。为大断面洞室混凝土衬砌、固结灌浆、开挖支护同步施工积累了成功的经验。     

三峡地下厂房尾水隧洞变顶高段衬砌混凝土施工

三峡地下厂房尾水洞变顶高段坡度大、截面渐变、断面高大,衬砌混凝土施工难度较大.根据变顶高段形体结构,采用先底板、后边顶拱钢模台车混凝土衬砌方式.施工中,对钢模台车进行了特殊设计、特殊配置,施工工艺也进行了改进,经检测,衬砌混凝上体形尺寸控制良好,接缝平顺,表面光滑.     

变顶高尾水系统小波动过渡过程中水流运动理论研究

 推导了变顶高尾水系统小波动过渡过程水流运动的基本方程，对基本方程进行分析与求解，并以某电站为例，探讨了变顶高尾水系统小波动过渡过程的基本规律。通过小波动过程计算分析结果表明：当水流时间惯性常数 T W0 为某一固定值时，改变坡度 i 值， i 到一定值后对小波动过程稳定性影响甚微，这与试验现象一致；若 i 固定，变化 TW0 ，当 T W0 ≥ 4.5 时，小波动过渡过程为等幅振荡至发散，因此，此值宜小于 4.0 ，这与工程规定相符；当其它水力参数变小时， i 应增大，才能使系统达到良好的动态品质。这些说明所建立的方程组及数学模型是合理的。且此变顶高尾水系统的结构方案能节约较大工程投资