[发明专利]一种中小型水电站厂房输水从无压输水到有压输水的转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中小型水电站厂房输水从无压输水到有压输水的转换方法，属于水电站建筑物技术领域。

背景技术

目前，水电站整体布置由上游取水建筑物、引水压力隧洞、调压室（调压井）、压力钢管、厂房及下游河道等组成。引水压力隧洞在过水时洞内充满水流，洞顶承受一定的水压力。有压隧洞内没有自由水面，水流流态较好。但是，洞内水压力高，需要坚硬的岩石来抵抗水压力，否则不经济。有压隧洞适用于地质条件好的情况。但由于水工高压引水隧洞的环境条件和工作机理复杂，在隧洞衬砌开裂后的裂缝间距与宽度、高压内水外渗及水荷载、计算分析方法等方面，仍然存在不少问题没有得到很好的解决。同时，隧洞属于地下工程，其施工过程也非常复杂并且需要投入大量的人力和物力。可见，对于一些压力隧洞较长、开挖难度较大或由于地质复杂根本无法开挖压力隧洞的水电站来说，现有的引水—调压系统在工程中是不能满要求的。若能把传统的压力引水隧洞输水方式改为无压明渠输水，将会避免压力隧洞较长、开挖难度较大或由于地质复杂根本无法开挖压力隧洞等难题。但水电站厂房需要的是有压水头，把传统的有压隧洞输水改为无压明渠输水不能满足水电站厂房需要有压水头的要求，由此需要给出一种解决水电站输水-调压系统无压输水到有压输水的转换问题的方法。

发明内容

本发明提供了一种中小型水电站厂房输水从无压输水到有压输水的转换方法，以用于解决水电站输水-调压系统无压输水到有压输水的转换问题。

本发明的技术方案是：一种中小型水电站厂房输水从无压输水到有压输水的转换方法，所述方法的具体步骤如下：

A、首先根据上游取水建筑物1所在地形、地质条件，避开复杂地形和不利地质，在上游取水建筑物1下游平缓的位置建立水电站厂房9；

B、当水电站厂房9位置确定后，在靠近水电站厂房9的位置建立转换室4；

C、在转换室4能保证水电站厂房9正常工作所需蓄水量时转换室4的有效高程H₁处设立溢水口11，溢水口11处用排水管道5链接至附近水渠或溢洪道12；

D、在转换室4底部设置接口Ⅰ8，用以连接转换室4和下游输水压力钢管6；

E、水电站厂房9中的水轮机组通过接口Ⅱ10与输水压力钢管6连接；

F、无压引水道3可以沿山体边缘开挖以用于避开压力隧洞的开挖，开挖成型后，无压引水道3两岸用浆砌石护坡；

G、无压引水道3上端与取水建筑物1自身设置的闸门2或者取水建筑物1侧面开挖溢水口设置的闸门2连接；

H、转换室4顶端设置转换室进水口7，当水电站厂房9需要工作时，打开上游取水建筑物1的闸门2，水流从上游取水建筑物1经过无压引水道3从转换室进水口7流入转换室4。

所述上游取水建筑物1为大坝、湖泊或无坝取水建筑物。

所述闸门2为平板钢板闸门或弧形闸门。

所述转换室4的结构可以是钢筋混凝土结构或钢结构，其高程和断面面积由水力计算来确定，其内容应包括：

转换室4的高程：H₁由伯努利方程确定，A-A断面C-C断面的伯努利方程为                                               ；其中：A-A断面表示溢水口11中心点的横断面；C-C断面表示输水压力钢管6进入水电站厂房9的竖直断面；H₁为保证水电站厂房9正常工作所需蓄水量时转换室4的有效高程（m）；为水电站厂房9与转换室4之间的高程差（m）；，分别为动能修正系数；v_s为转换室4的断面流速（m/s)；g为重力加速度（m/s²）；H₀为水电站厂房4所需有效水头（m）；n为输水压力钢管6的数量；v₁为输水压力钢管6流速（m/s）；h_f为输水压力钢管6的沿程水头损失（m）；为接口Ⅰ8处的局部水头损失（m）；