淺談引水式水電站隧洞壓力前池社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益

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　　摘要：壓力前池多見(jiàn)于引水式電站，形式多為露天式。本文論在臨滄滄源某水電站的設(shè)計(jì)實(shí)施中的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。利用無(wú)壓隧洞末端的一部分作為壓力前池。從經(jīng)濟(jì)效益看上減少了開(kāi)挖了工程量，節(jié)約了大量的資金。從社會(huì)效益看減少了占地、植被破壞、水土流失。更有利于環(huán)境保護(hù)。

　　關(guān)鍵詞：隧洞;前池;壓力管道;連接

　　引言

　　引水式水電站是自河流坡降較陡、落差比較集中的河段，以及河灣或相鄰兩河河床高程相差較大的地方，利用坡降平緩的引水道引水而與天然水面形成符合要求的落差(水頭)發(fā)電的水電站。引水式水電站能夠提高電站的經(jīng)濟(jì)效益，保證投資者的利益，并使水力資源得到較充分的利用。

　　一、工程概況

　　該水電站滄源縣勐來(lái)鄉(xiāng)境內(nèi)，處于勐懂河流。本電站屬引水式電站，裝機(jī)18900KW，壩址以上流域面積397.8km2，水電站廠房至壩址全長(zhǎng)5589m，天然高差188m,設(shè)計(jì)最大引用流量13.8m3/s。隧洞斷面我城門(mén)洞型，寬3.2m，高3.8m，水深3.2m,(故可以采用洞內(nèi)壓力前池)。

　　二、壓力前池設(shè)計(jì)計(jì)算

　　(一) 取前室結(jié)構(gòu)尺寸

　　1、進(jìn)水室尺寸

　　進(jìn)水室寬度B進(jìn)=91.5～1.80D=4.8～5.96m

　　取B進(jìn)=5.2

　　長(zhǎng)度一般為2～5m，取3.5m.

　　2、前池結(jié)構(gòu)尺寸

　　B=(1～1.50B進(jìn)由于隧洞長(zhǎng)度較長(zhǎng)，有足夠水量。且為減少開(kāi)挖工作難度及襯砌工程量取B=1.0B=5.2m

　　3、前池長(zhǎng)度：L=(2.5～3.00B.取較大值L=3.0B=3×5.2=15.6m

　　(二) 壓力前池控制水位：近似取無(wú)壓隧洞末端正常水位。

　　(三) 前池水位波動(dòng)計(jì)算

　　1、取池水位最大下降

　　該情況在發(fā)生于電站突然增負(fù)荷(按開(kāi)全荷，最不利情況)已知：起始流速V。=0，起始水深h。=3.2+1。5-0.8=4.179m(現(xiàn)在實(shí)際建筑為4,5m)，寬度B=5.2m，流量Q由0增至13m3。

　　G=9.81m2/s

　　增加負(fù)荷后V=Q、A=13.8、(5.2h),代入下式

　　V=V。—2〔(gh)0.5-(gh。)0.5〕

　　13.8/(4.2h)=0.2〔(9.81h)0.5(9.81*4.179)0.5〕

　　整理得: 3.05、h+6.2462(h)0.5-11.379=0

　　故 h=2.671m

　　最大水位下降△h=h。-h=0.629m

　　相應(yīng)水深2.671m﹥2m(孔口)

　　2、前池最大水位升高

　　該情況發(fā)生于電站突然棄負(fù)荷時(shí)。(按甩全荷，最不利情況)

　　已知：B=5.2m, Qmax=13.8m3/s

　　水深：h。=4.179m

　　單寬流量：q= Qmax/B=2.46m3/s

　　初始流速：v。=q/B=0.469m/s

　　g=9.81m2/s

　　由：V=V。—2〔(gh)0.5-(gh。)0.5〕

　　壓洞末端洞底高程為1190.00m

　　Z正常水位1190.00+3.8=1193.8(m)

　　進(jìn)水室最低水位：為了保證不形成漩渦，及不使空氣進(jìn)入壓力管道，一般規(guī)定進(jìn)水室的最低水位應(yīng)高出引水管進(jìn)口頂部?jī)杀端苤械牧魉偎^，以a代表這一高度，計(jì)算如下：

　　Q=13.8 m3/s，A=3.1416×2×2/4，D=2.0，欄沙坎高度，h′=0.8m

　　引水管頂高程Z=1192.00m

　　壓力管中流速V=Q/A=4.388(m/s)

　　最低水位

　　Z最低=Z管頂=a+h′=1190+4.388+0.8=1195188(m)

　　3、前池水深度

　　0=0.469-2〔(9.81h)0.5-(9.81×3.2)0.5〕

　　整理得：h=4.179

　　△h=4.179-3.2=0.97

　　三、前池段隧洞面及襯砌形式擬定

　　根據(jù)前池水位計(jì)算所得的最高水位，考慮水面以上15%凈空面積、水面以上凈高不小于95㎝(非恒定流條件下，計(jì)算中已考慮涌波時(shí)上述值可適當(dāng)減小)，確定斷面。

　　四、提高引水式電站經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的措施

　　(一)擴(kuò)機(jī)增容，提高電站來(lái)水利用率

　　由于一些早期建成的水電站集雨面積較大，而原設(shè)計(jì)利用小時(shí)較高，裝機(jī)偏小，造成豐水期棄水較多，影響了電站效益。針對(duì)這一問(wèn)題，可以擴(kuò)機(jī)增容，提高來(lái)水利用率的方法來(lái)增加電站發(fā)電量，提高經(jīng)濟(jì)效益。

　　(二)跨流域引水，提高年均發(fā)電量

　　引水式徑流電站，來(lái)多少水發(fā)多少電，豐水期雨量充沛，機(jī)組都可以滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，而枯水期來(lái)水少，一般只能發(fā)到機(jī)組額定容量的1/2甚至1/3。低負(fù)荷運(yùn)行不但工況差，機(jī)組損耗大，而且效率低，單位電能水耗大。針對(duì)這一問(wèn)題，為提高徑流電站枯水期來(lái)水量，可以采用跨流域引水的辦法來(lái)增加枯水期來(lái)水量，從而提高電站經(jīng)濟(jì)效益，并改善機(jī)組運(yùn)行工況，延長(zhǎng)機(jī)組使用時(shí)間。

　　(四)選擇合適位置，增建渠旁電站，提高來(lái)水利用率

　　對(duì)于利用上級(jí)電站尾水發(fā)電，上級(jí)下泄流量大，本級(jí)引用流量小，棄水多，而引水渠道長(zhǎng)，利用引水渠途中落差興建渠旁電站的辦法來(lái)減少棄水，提高來(lái)水利用率。

　　(五)加大管理力度，向管理要效益

　　除了采取工程技術(shù)措施提高引水式電站經(jīng)濟(jì)效益外，還要向管理要效益�！　〔⒓哟髮�(duì)電站運(yùn)行的監(jiān)督力度，減少無(wú)謂棄水現(xiàn)象。由股東單位聯(lián)合組成檢查組，平時(shí)采用不定期抽查的辦法，來(lái)減少棄水現(xiàn)象的發(fā)生。如發(fā)現(xiàn)某電站發(fā)生無(wú)謂棄水，則對(duì)該電站當(dāng)值運(yùn)行工采取每發(fā)生一次扣罰100元的處罰措施。發(fā)揮廣大股民的積極性，如發(fā)現(xiàn)電站無(wú)謂棄水，及時(shí)向電站董事會(huì)或管理小組舉報(bào)，以及時(shí)制止和糾正此類(lèi)現(xiàn)象，減少電站發(fā)電損失。

　　提高人員技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)，確保電站高效、安全、可靠運(yùn)行。任何工作的好壞，都和人的素質(zhì)有密切的關(guān)系，而且是重要的因素之一。因此，需要努力提高運(yùn)行工的技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)，使他們能不斷提高運(yùn)行操作、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，保證電站能高效、可靠運(yùn)行，提高電站經(jīng)濟(jì)效益。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　在工程地質(zhì)條件好的情況下、采用洞內(nèi)壓力前池社會(huì)效益大一經(jīng)濟(jì)效益。以本工程為例：

　　1、經(jīng)濟(jì)效益：具有投資省、見(jiàn)效快、工程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，減少了開(kāi)挖工程量、提前了工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2、社會(huì)效益：減少占地3000多平方米，減少棄渣20000余立方米，減少植被破壞20余畝，避免了不可避免的水土流失，取得了較好的水土保持效果!

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]天津大學(xué)水利系主編.小型水電站(M).北京：中國(guó)水利電力出版社，1979.

　　水利期刊推薦：

　　《浙江水利科技》

　　期刊周期：雙月刊

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