水電站輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與工程實(shí)踐

水電站輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐第二章水電站輸水系統(tǒng)體型設(shè)計(jì)三方面的功能：按照水電站機(jī)組引用流量的需要向輸入口。對(duì)于有壓輸水系統(tǒng)，進(jìn)水口還應(yīng)設(shè)置充水孔和通氣上的進(jìn)水口應(yīng)設(shè)置防沙、防污和防凍等附屬設(shè)施。進(jìn)水口位置和引水管道布置分為壩式進(jìn)水口、河岸式進(jìn)水進(jìn)水口(包括河床式電站的壩式進(jìn)水口)兩類。而每一種進(jìn)水口又可根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分 (二)河岸式進(jìn)水口 (三)塔式進(jìn)水口定，進(jìn)水口位置就基本確定。因接取水。若通過(guò)引水渠取水，要求小水頭損失和避免不穩(wěn)定流影響；進(jìn)水口應(yīng)置于整體穩(wěn)高邊坡開(kāi)挖量，以降低工程造價(jià)。直接從挾沙河流中取充分利用河流彎道的環(huán)流作用，將進(jìn)水口選在凹岸；在具有足夠承載力的巖基征、水庫(kù)門(mén)結(jié)構(gòu)及啟閉機(jī)能力也是確定進(jìn)水口設(shè)置口最小淹沒(méi)深度可由下式計(jì)算：S=K(1+G2g12g22g32gV2V道動(dòng)能之和。其中K是不小于的安全系數(shù)；1進(jìn)水口后接管道均勻段的平均2g2V2V2水頭損失系數(shù)，2柵前平均流速水頭；G門(mén)槽水頭損失系數(shù)，一般取~，32g32g頭損失。喇叭口通常按接近流線的式中a是橢圓的長(zhǎng)軸，其值常取(~)D，D為進(jìn)水口后接引水道的直徑；b還是結(jié)構(gòu)受力條件，過(guò)流斷面常設(shè)計(jì)成圓形，矩形閘室與圓形引水道之間采用漸變段銜接，漸變段長(zhǎng)度一般采用~倍管(洞)，一般稱上游調(diào)壓室前和尾水調(diào)壓室后的輸水隧洞為低壓隧洞，而把上游調(diào)壓室至廠房之間的管道稱為高壓隧洞或壓力管道(包括豎井、斜井和明管)。工支洞。隧洞通常采用鋼筋混凝土襯砌或不襯砌兩種方式。采用鋼筋混凝土襯根據(jù)水電站的開(kāi)發(fā)方式和調(diào)壓室與廠房的相對(duì)位置，調(diào)壓室有四種基本布①上游調(diào)壓室：水電站采用尾部開(kāi)發(fā)，有壓引水隧洞較長(zhǎng)，在其末端布置②下游調(diào)壓室：水電站采用首部開(kāi)發(fā)，有壓尾水隧洞較長(zhǎng)，在其首端布置③上、下游雙調(diào)壓室：水電站采用中部開(kāi)發(fā)，有壓引水隧洞和有壓尾水隧洞都較長(zhǎng)，在廠房上、下游均設(shè)置調(diào)壓室；①簡(jiǎn)單式：包括無(wú)連接管與有連接管二種型式，連接管的斷面面積應(yīng)不小于調(diào)壓室處壓力水道斷面面積[圖2－15〔a〕、〔b〕]；②阻抗式：阻抗孔口斷面面積應(yīng)小于調(diào)壓室處壓力水道斷面面積[圖2－15〔c〕、〔d〕]；③水室式：由豎井和上室、下室共同或分別組成[圖2－15〔e〕、〔f〕]；④溢流式：設(shè)溢流堰泄水[圖2－15〔g〕]；⑤差動(dòng)式：由帶溢流堰的升管、大室與阻抗孔組成[圖2－15〔h〕、〔i〕]；⑥氣墊式：水面氣壓大于大氣壓力[圖2－15〔j〕]。bcdef①簡(jiǎn)單式：斷面為園形或長(zhǎng)方形的水井，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反射性能好；但正常運(yùn)行時(shí)，底部突擴(kuò)，水頭損失大；波動(dòng)過(guò)程中振幅較大，衰減慢。一般用于低。。室的容積用來(lái)限制水位進(jìn)一步升高或下降。這種形式要充分利用地地分合考站)，也有可能分開(kāi)布置(如小灣水電站)。朝山水電站)室外交匯(官地水電站)兩種方式。兩者優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比分析。形成立軸漩渦和漏斗，大量氣體進(jìn)入尾水洞。工程上應(yīng)避免該現(xiàn)象發(fā)生。a型實(shí)驗(yàn)b.速度分布圖cd.湍動(dòng)能圖abdabdabd室序號(hào)1站FFLfLfFThLfHaaLfLfFLfHTh0w0w0wm0w0wmLLfF=KF=KTh2g(a+1)(H一2h)hwmhw0hwm2g1wmihw0hwmafV=FdZihw0hwmafV=FdZ+QfFVZQFE=E+h+LdVABwABdtAVLdVgdtTPTPwVLdVgdtTPTPwgdtwTPdtYDYDTPRPMPRPMPQ=FRPQ=FMPZQYDYDTPRPMPRPMPQ=FRPQ=FMPRPSGdtMPDJdtLdVLdVwgdtTPTPwRPRPRPRPYDMPYDCCRPYDRPYDMPYDC12Q=FdZRPQ+Q=FdZMPVZQTPQRPQMPQCPZRPZMPHgCPSGdtMPCPDJdtTPTPgwdtTPndF1dtF1RPYD一LdV=MPdZ1(m根A2g(Z一Z))=f(t,Z,Z,V)(Z>Z)(2－dtF1CRPMP2RPMPRPMPDJdtF2CMPRP2RPMPRPMPdtF2CMPRP2RPMPRPMPDJ該常微分方程組未知數(shù)是Z，Z和V。RPMP (2)升管頂部有溢流(Z>Z.or.Z>Z)RPYDMPYDRPMPRPYDMPYDMPRP1CMPRP1CMPRPYDMPYDF2g(Z-Z))-RPMP2g(Z-Z))-RPMPCRP=F1MPCMP=FDJRPMPMPYDRPYDRP=1MP=dtFDJ ③(Z<FF1DJ1DJMPRP1C ④(Z<④(Z<FFMPRP2C MP=dtFMPRP2C MP=dtFDJRPMP氣墊式調(diào)壓室VdtnCg3gg由方程組(10－23)~(10－31)可知，簡(jiǎn)單式、阻抗式調(diào)壓室為二維一微分方程，差動(dòng)式調(diào)壓室是三維一階常微分方程，氣墊式調(diào)壓室是四維一階常微分方程?？煞謩e采用經(jīng)典的四級(jí)四階龍格－庫(kù)塔方法求解如下：簡(jiǎn)單式、阻抗式調(diào)壓室水位波動(dòng)過(guò)程的龍格－庫(kù)塔數(shù)值計(jì)算 水位波動(dòng)過(guò)程的龍格－庫(kù)塔數(shù)值計(jì)算 k=1|||||||kk=|f1()ftZtVtHgtVt 計(jì)算精度控制問(wèn)題時(shí)間步長(zhǎng)編t的選取直接關(guān)系到計(jì)算結(jié)果收斂性、穩(wěn)定性和精度，以阻抗式?f2=_2g飛f2V(fV_Q>0時(shí))，?f2=2g飛f2V(fV_Q<0時(shí))?VL?VL當(dāng)fV_Q>0時(shí)，該常微分方程組的雅可比(Jacobi矩陣)為：2當(dāng)fV_Q<0時(shí)，該常微分方程組的雅可比(Jacobi矩陣)為：2262624域?yàn)椋? 初步選取時(shí)間步長(zhǎng)h=t時(shí)，將初始時(shí)刻的Z和V代入式(2－35)中，求得初始時(shí)刻的入，若入為實(shí)數(shù)，則該其代入式(2－37)中即可得到時(shí)間步長(zhǎng)1,21,2為復(fù)數(shù)，則將該h和入值代入式(2－38)中來(lái)判別所選取的步長(zhǎng)是否正確。因此每一時(shí)刻所求得的Z和V都要代入式(2－36)中，求解該時(shí)刻的入，再將該時(shí)刻的入值代入式(2－37)或(2－38)中判斷初始時(shí)刻選取的h=t是t (三)調(diào)壓室涌浪水位的計(jì)算工況上庫(kù)正常蓄水位，共用同一調(diào)壓室的(以下簡(jiǎn)稱共調(diào)壓室)全部機(jī)組(n臺(tái))滿載運(yùn)行，同時(shí)丟棄全部負(fù)荷，導(dǎo)葉緊急關(guān)閉，作為設(shè)計(jì)工況。位和上庫(kù)最高發(fā)電水位，以可能出現(xiàn)的涌波疊加不利組合工共調(diào)壓室的全部機(jī)組同時(shí)丟棄全負(fù)荷，調(diào)壓室涌波的第二振合工況可考慮上庫(kù)死水位，共調(diào)壓室的全部機(jī)組瞬時(shí)丟棄全負(fù)荷，在流 值；組同時(shí)丟棄全負(fù)荷，調(diào)壓室涌波的第二振幅，壓力尾水道的機(jī)組同時(shí)