CN204715314U - 水电站地下厂房尾水系统及水电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水电站地下厂房尾水系统及水电站，所述水电站地下厂房尾水系统包括尾水主洞以及并排设置的第一尾水支洞、第二尾水支洞、第三尾水支洞和第四尾水支洞，所述第一尾水支洞的出口端、所述第二尾水支洞的出口端、所述第三尾水支洞的出口端和所述第四尾水支洞的出口端分别与所述尾水主洞连通。本实用新型提供的水电站地下厂房尾水系统，采用四合一的方式布置，即将并排设置的第一尾水支洞、第二尾水支洞、第三尾水支洞和第四尾水支洞合并为一个尾水主洞，尾水系统占用的空间大大降低，降低了水电站地下厂房尾水系统受地形、地质条件的限制总体布置的影响，降低工程直接工程造价投资，缩短水利枢纽施工工期，发挥枢纽工程效益。

Description

水电站地下厂房尾水系统及水电站

技术领域

本实用新型涉及水电站技术领域，尤其是涉及一种水电站地下厂房尾水系统及水电站。

背景技术

水电站是将水能转换为电能的综合工程设施，一般由进水系统、发电厂房和尾水系统组成。发电厂房中布置有水轮发电机组，水轮发电机组的上游部分为进水系统，有单机单管型式，也有多机共用管型式；水轮发电机组的下游部分为尾水系统，一般为单机单管。其中，尾水系统单机单管要求水电站总体布置地形平坦，地质条件好，地面占地面积大，以满足尾水水流流态要求。

然而，由于多数水电站地下厂房地质条件复杂，仅辉绿岩地质条件较好，两侧沉积岩地质条件很差，但由于辉绿岩体较狭窄，因此对地下厂房布置造成很大影响。如果采用常规的单机单管型式的尾水系统势必要将布置在下游地质条件很差的沉积岩中，布置占地面积较大，边坡高度较大，会增加较大的工程量和较多的工程投资。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水电站地下厂房尾水系统及水电站，以解决现有技术中的单机单管型式的尾水系统耗用的工程量大、工程投资多的技术问题。

本实用新型提供的水电站地下厂房尾水系统，包括尾水主洞以及并排设置的第一尾水支洞、第二尾水支洞、第三尾水支洞和第四尾水支洞，所述第一尾水支洞的出口端、所述第二尾水支洞的出口端、所述第三尾水支洞的出口端和所述第四尾水支洞的出口端依次与所述尾水主洞连通。

优选地，所述尾水主洞的进口端与所述第一尾水支洞的出口端连通，所述尾水主洞的出口端连接尾水渠，所述尾水主洞的横截面积从所述尾水主洞的进口端向所述尾水主洞的出口端逐渐变大。

优选地，所述尾水主洞位于所述第一尾水支洞出口端和所述第四尾水支洞出口端之间的部分以及从所述第四尾水支洞的出口端延伸至所述尾水渠的部分均为弧形。

优选地，所述第一尾水支洞、所述第二尾水支洞、所述第三尾水支洞、所述第四尾水支洞和所述尾水主洞的横截面形状彼此相同。

优选地，所述尾水主洞的横截面为矩形或者城门洞型。

优选地，所述尾水主洞的横截面积大于所述第一尾水支洞、所述第二尾水支洞、所述第三尾水支洞和所述第四尾水支洞中任意一者的横截面积。

本实用新型还提供一种水电站，包括发电厂房以及根据本实用新型所述的水电站地下厂房尾水系统，所述发电厂房中设有第一水轮发电机组、第二水轮发电机组、第三水轮发电机组和第四水轮发电机组，所述第一尾水支洞为第一水轮发电机组的尾水管；所述第二尾水支洞为第二水轮发电机组的尾水管；所述第三尾水支洞为第三水轮发电机组的尾水管；第四尾水支洞为所述第四水轮发电机组的尾水管。

优选地，所述水电站包括主变压器洞，所述主变压器洞设置在所述发电厂房与所述尾水主洞之间。

优选地，所述水电站包括进水系统，所述进水系统包括并排设置的第一进水管、第二进水管、第三进水管和第四进水管，所述第一进水管的出口端、第二进水管的出口端、第三进水管的出口端和第四进水管的出口端依次分别与所述第一水轮发电机组、第二水轮发电机组、第三水轮发电机组和第四水轮发电机组连接。

优选地，所述水电站包括进水塔，所述第一进水管的进口端、第二进水管的进口端、第三进水管的进口端和第四进水管的进口端分别与所述进水塔连接。

本实用新型提供的水电站地下厂房尾水系统，采用四合一的方式布置水电站地下厂房尾水系统，即将并排设置的第一尾水支洞、第二尾水支洞、第三尾水支洞和第四尾水支洞合并为一个尾水主洞，尾水系统占用的空间大大降低，能够在较窄的岩体中布置，降低了水电站地下厂房尾水系统受地形、地质条件的限制总体布置的影响，避免布置造价昂贵的尾水调压井，缩小尾水系统布置的占地面积，降低尾水系统布置的开挖高边坡的高度，减少尾水系统的开挖与回填土石方和浇筑钢筋混凝土工程量，降低工程直接工程造价投资，缩短水利枢纽施工工期，发挥枢纽工程效益，解决了现有技术中单机单管型式的尾水系统耗用的工程量大、工程投资多的技术问题。

此外，在本实用新型提供的水电站地下厂房尾水系统中，尾水主洞的横截面积从所述尾水主洞的进口端向所述尾水主洞的出口端逐渐变大过渡的，这种渐变体形的尾水主洞，不仅解决了尾水系统中明满交替流对建筑物安全的影响，还解决了水力过渡过程和调节过渡过程对水轮机乃至整个水电站安全的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的水电站的结构示意图(其中包含了本实用新型的水电站地下厂房尾水系统)。

附图标记：

1000-尾水主洞；      2001-第一尾水支洞；

2002-第二尾水支洞；  2003-第三尾水支洞；

2004-第四尾水支洞；  3000-发电厂房；

4000-主变压器洞；    5001-第一进水管；

5002-第二进水管；    5003-第三进水管；

5004-第四进水管；    6000-进水塔；

7000-进厂洞。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的水电站的结构示意图(其中包含了本实用新型的水电站地下厂房尾水系统)。

根据本实用新型的一个方面，提供一种水电站地下厂房尾水系统，如图1所示，该水电站地下厂房尾水系统包括尾水主洞1000以及并排设置的第一尾水支洞2001、第二尾水支洞2002、第三尾水支洞2003和第四尾水支洞2004，所述第一尾水支洞2001的出口端、所述第二尾水支洞2002的出口端、所述第三尾水支洞2003的出口端和所述第四尾水支洞2004的出口端依次与所述尾水主洞1000连通。也就是说，第一尾水支洞2001、第二尾水支洞2002、第三尾水支洞2003和第四尾水支洞2004这四个尾水分洞合并为一个尾水主洞1000。

本实用新型提供的水电站地下厂房尾水系统，采用四合一的方式布置水电站地下厂房尾水系统，即将并排设置的第一尾水支洞2001、第二尾水支洞2002、第三尾水支洞2003和第四尾水支洞2004合并为一个尾水主洞1000，尾水系统占用的空间大大降低，能够在较窄的岩体中布置，降低了水电站地下厂房尾水系统受地形、地质条件的限制总体布置的影响，避免布置造价昂贵的尾水调压井，缩小尾水系统布置的占地面积，降低尾水系统布置的开挖高边坡的高度，减少尾水系统的开挖与回填土石方和浇筑钢筋混凝土工程量，降低工程直接工程造价投资，缩短水利枢纽施工工期，发挥枢纽工程效益，解决了现有技术中单机单管型式的尾水系统耗用的工程量大、工程投资多的技术问题。

如图1所示，所述尾水主洞1000的进口端与所述第一尾水支洞的出口端连通，所述尾水主洞1000的出口端连接尾水渠(图未示)，优选地，所述尾水主洞1000的横截面积从所述尾水主洞的进口端向所述尾水主洞的出口端逐渐变大过渡的，这种渐变体形的尾水主洞1000，不仅解决了尾水系统中明满交替流对建筑物安全的影响，还解决了水力过渡过程和调节过渡过程对水轮机乃至整个水电站安全的影响。

所述第一尾水支洞2001、所述第二尾水支洞2002、所述第三尾水支洞2003和所述第四尾水支洞2004的长度可以相等也可以不相等，只要能够将所述第一尾水支洞2001、所述第二尾水支洞2002、所述第三尾水支洞2003和所述第四尾水支洞2004合并成一个尾水主洞1000即可。

如图1所示，所述第一尾水支洞2001、所述第二尾水支洞2002、所述第三尾水支洞2003和所述第四尾水支洞2004的长度依次增大。也就是说，尾水主洞1000是从第一尾水支洞2001向所述第四尾水支洞2004逐渐过渡的，这种渐变体形的尾水主洞1000，不仅解决了尾水系统中明满交替流对建筑物安全的影响，还解决了水力过渡过程和调节过渡过程对水轮机乃至整个水电站安全的影响。

本实施例中提供的水电站地下厂房尾水系统，如图1所示，所述尾水主洞1000位于所述第一尾水支洞2001的出口端和所述第四尾水支洞2004的出口端之间的部分以及从所述第四尾水支洞的出口端延伸至所述尾水渠的部分均为弧形。也就是说，尾水主洞1000是从第一尾水支洞2001向所述第四尾水支洞2004圆滑过渡的，这种弧形结构的尾水主洞1000方便第一尾水支洞2001、第二尾水支洞2002、第三尾水支洞2003和第四尾水支洞2004中的尾水流入尾水主洞1000中，尾水流动的阻力小，能够保证尾水顺畅流动。

进步一地，为了方便将所述尾水主洞1000与所述第一尾水支洞2001、所述第二尾水支洞2002、所述第三尾水支洞2003、所述第四尾水支洞2004连接，优选地，所述第一尾水支洞2001、所述第二尾水支洞2002、所述第三尾水支洞2003、所述第四尾水支洞2004和所述尾水主洞1000的横截面形状彼此相同，截面形状相同使所述第一尾水支洞2001、所述第二尾水支洞2002、所述第三尾水支洞2003、所述第四尾水支洞2004安全流畅稳定地过渡到至尾水主洞1000。在图1所示的实施方式中，所述第一尾水支洞2001、所述第二尾水支洞2002、所述第三尾水支洞2003、所述第四尾水支洞2004和所述尾水主洞1000的横截面形状为矩形或渐变的城门洞型。

本实施例中提供的水电站地下厂房尾水系统，所述尾水主洞1000的横截面为矩形或者城门洞型。城门洞型是上部为拱形并且下部为矩形的一种通道截面形状。城门洞型的尾水主洞1000的好处是：城门洞型的顶拱部分受力条件较好，施工期开挖时不容易塌陷，降低了顶拱支护、结构设计的难度，减少了工程量并节省了工程投资。

在图1所示的实施方式中，尾水主洞1000的横截面为渐变的城门洞型，也就是说，尾水主洞1000为横街面积逐渐增大的城门洞型。

在本实施例中提供的水电站地下厂房尾水系统中，所述尾水主洞1000的横截面积大于所述第一尾水支洞2001、所述第二尾水支洞2002、所述第三尾水支洞2003和所述第四尾水支洞2004中任意一者的横截面积。这种方式解决了尾水系统中明满交替流对建筑物安全的影响，还解决了水力过渡过程和调节过渡过程对水轮机乃至整个水电站安全的影响。

具体地，所述尾水主洞1000的横截面积可以略小于所述第一尾水支洞2001的横截面积、所述第二尾水支洞2002的横截面积、所述第三尾水支洞2003的横截面积与所述第四尾水支洞2004的横截面积之和，避免尾水系统对水电站运行的安全、稳定性和调节过渡过程带来复杂的不利影响。

图1为本实用新型实施例提供的水电站的结构示意图。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种水电站，如图1所示，所述水电站包括发电厂房3000以及根据本实用新型所述的水电站地下厂房尾水系统，所述发电厂房3000中设有第一水轮发电机组、第二水轮发电机组、第三水轮发电机组和第四水轮发电机组，所述第一尾水支洞2001为第一水轮发电机组的尾水管；所述第二尾水支洞2002为第二水轮发电机组的尾水管；所述第三尾水支洞2003为第三水轮发电机组的尾水管；第四尾水支洞2004为所述第四水轮发电机组的尾水管。

本实用新型提供的水电站，利用“四合一”方式布置的尾水系统，将四套水轮发电机组的尾水管会合成一条尾水主洞。“四合一”尾水系统解决水利枢纽工程受地形、地质条件限制总体布置的影响，避免设置布置造价昂贵的尾水调压井，缩小尾水系统布置的占地面积，降低尾水系统布置的开挖高边坡的高度，减少尾水系统的开挖与回填土石方和浇筑钢筋混凝土工程量，可降低工程直接工程造价投资，缩短水利枢纽施工工期，发挥枢纽工程效益。

第一水轮发电机组、第二水轮发电机组、第三水轮发电机组和第四水轮发电机组分别包括水轮机和发电机。其中，水轮机将水流的能量(包括动能和势能)转换为旋转机械能，发电机再将旋转机械能转换为电能。

水的落差在重力作用下形成动能，从河流或水库等高位水源处向低位处进水，利用水的压力或者流速冲击水轮机，使水轮机旋转，从而将水能转化为机械能，然后再由水轮机带动发电机旋转，切割磁力线产生交流电。而低位水通过吸收阳光进行水循环分布在地球各处，从而回复高位水源。

具体地，所述水电站包括主变压器洞4000，所述主变压器洞4000设置在所述发电厂房3000与所述尾水主洞1000之间。水电站包括挡水、泄水建筑物形成的水库、水电站进水系统、发电厂房3000和机电设备等，水库的高水位水经进水系统流入发电厂房3000中推动水轮发电机组发出电能，再在主变压器洞4000中经过升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

其中，所述水电站包括进水系统，所述进水系统包括并排设置的第一进水管5001、第二进水管5002、第三进水管5003和第四进水管5004，所述第一进水管5001的出口端、第二进水管5002的出口端、第三进水管5003的出口端和第四进水管5004的出口端依次分别与所述第一水轮发电机组、第二水轮发电机组、第三水轮发电机组和第四水轮发电机组连接。四个进水管与四个水轮发电机组一一对应连接。

其中，所述水电站包括进水塔6000，所述第一进水管5001的进口端、第二进水管5002的进口端、第三进水管5003的进口端和第四进水管5004的进口端分别与所述进水塔6000连接。

如图1所示，所述发电厂房3000还连接进厂洞7000。进厂洞7000是水电站值班运行、检修维护人员进出、运输车辆和发电设备材料进出的主要通道；同时还是水电站部分通风通道。

对本实用新型提供的“四合一”式的发电站地方厂房尾水系统的运行，须建立合理可行、收敛性好并具有较高精度的明满交替流动数学模型。采用一种新的计算方法——特征隐式格式法，将动量方程和连续方程转化为双曲型方程组的标准形式进行差分，并通过尾水隧洞水力学模型试验进行验证，表明该计算方法应用于“四合一”尾水系统是合适的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种水电站地下厂房尾水系统，其特征在于，包括尾水主洞以及并排设置的第一尾水支洞、第二尾水支洞、第三尾水支洞和第四尾水支洞，所述第一尾水支洞的出口端、所述第二尾水支洞的出口端、所述第三尾水支洞的出口端和所述第四尾水支洞的出口端依次与所述尾水主洞连通。

2.根据权利要求1所述的水电站地下厂房尾水系统，其特征在于，所述尾水主洞的进口端与所述第一尾水支洞的出口端连通，所述尾水主洞的出口端连接尾水渠，所述尾水主洞的横截面积从所述尾水主洞的进口端向所述尾水主洞的出口端逐渐变大。

3.根据权利要求2所述的水电站地下厂房尾水系统，其特征在于，所述尾水主洞位于所述第一尾水支洞的出口端和所述第四尾水支洞的出口端之间的部分以及从所述第四尾水支洞的出口端延伸至所述尾水渠的部分均为弧形。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的水电站地下厂房尾水系统，其特征在于，所述第一尾水支洞、所述第二尾水支洞、所述第三尾水支洞、所述第四尾水支洞和所述尾水主洞的横截面形状彼此相同。

5.根据权利要求4所述的水电站地下厂房尾水系统，其特征在于，所述尾水主洞的横截面为矩形或者城门洞型。

6.根据权利要求1所述的水电站地下厂房尾水系统，其特征在于，所述尾水主洞的横截面积大于所述第一尾水支洞、所述第二尾水支洞、所述第三尾水支洞和所述第四尾水支洞中任意一者的横截面积。

7.一种水电站，其特征在于，包括发电厂房以及根据权利要求1-6中任一项所述的水电站地下厂房尾水系统，所述发电厂房中设有第一水轮发电机组、第二水轮发电机组、第三水轮发电机组和第四水轮发电机组，所述第一尾水支洞为第一水轮发电机组的尾水管；所述第二尾水支洞为第二水轮发电机组的尾水管；所述第三尾水支洞为第三水轮发电机组的尾水管；第四尾水支洞为所述第四水轮发电机组的尾水管。

8.根据权利要求7所述的水电站，其特征在于，包括主变压器洞，所述主变压器洞设置在所述发电厂房与所述尾水主洞之间。

9.根据权利要求7或8所述的水电站，其特征在于，包括进水系统，所述进水系统包括并排设置的第一进水管、第二进水管、第三进水管和第四进水管，所述第一进水管的出口端、第二进水管的出口端、第三进水管的出口端和第四进水管的出口端依次分别与所述 第一水轮发电机组、第二水轮发电机组、第三水轮发电机组和第四水轮发电机组连接。

10.根据权利要求9所述的水电站，其特征在于，包括进水塔，所述第一进水管的进口端、第二进水管的进口端、第三进水管的进口端和第四进水管的进口端分别与所述进水塔连接。