引水式水电站
Conduit Type Hydroelectric Station
在河流中上游或坡度较陡的山区河流上,常利用修建坡度平缓的引水道(渠道、隧洞或管道),把开发河段的坡降集中起来,形成水电站的水头,这种开发方式称为引水式开发。用引水道集中水头的水电站,称为引水式水电站。引水式水电站按引水的水流状态分为有压引水式水电站与无压引水式水电站。

   有压引水式水电站

为了方便对有压引水式水电站的理解,设定一个假想的地理模型,图1就是该有压引水式水电站的平面布置图。这是一节坡降较陡峻的迂回流动的河段,从上游取水点到下游电站出水点的河道长达40km,但两点间直线距离只有5km,而且两点间落差达到500m,两点间山体不太厚。电站工程主要是在上游取水点建一拦河坝形成水库,从水库挖隧洞与铺管道连接到下游电站。

有压引水式水电站平面布置图

图1--有压引水式水电站平面布置图

图2是该引水式水电站的垂直剖面示意图,因为高山上的水库与山下的发电厂房距离远无法在图中全面表示,把高山上的水库与山下的发电厂房分两块绘制,中间的蓝色箭头线表示上方压力管道与下方压力管道是同一根管道。从水库挖3km隧洞穿过山体,再铺设3km压力管道通向下游电厂厂房。

有压引水式水电站垂直剖面示意图

图2--有压引水式水电站垂直剖面示意图

由于该引水式水电站的引水道(压力隧洞、压力管道)内是充满有压力的水流,称为有压引水式水电站。

图3是某小型引水式水电站长达数百米的引水管道与发电厂房。

引水式水电站的引水管道与厂房

图3--引水式水电站的引水管道与厂房(照片来自网络)

一些大型引水式水电站的引水道全部由压力隧洞组成。

   无压引水式水电站

为了方便对无压引水式水电站的理解,也设定一个假想的地理模型,图4该有压引水式水电站的平面布置图。这也是一节坡降较陡峻的迂回流动的河段,从上游取水点到下游电站出水点的河道长达50km,但两点间直线距离为8km,而且两点间落差达到500m。其地理构造上另一特点是从上游取水点到下游电站方向有一段较平缓的地带通向下游电站出水点的附近。

无压引水式水电站平面布置图

图4--无压引水式水电站平面布置图

电站工程主要是在上游取水点建一低坝进行分水,开凿7km引水渠把水引到离下游电站不太远的蓄水池(日调节池),再从蓄水池用2km长的压力管道把水引进水电站。由于引水渠建在较平缓的地区,蓄水池与上游进水口落差仅50m,仍有450m高水头。

图5是该引水式水电站的垂直剖面示意图,因为高山上的水库与山下的发电厂房距离远无法在图中全面表示,把高山上的水库与山下的发电厂房分两块绘制,中间的蓝色箭头线表示上方压力管道与下方压力管道是同一根管道。

无压引水式水电站垂直剖面示意图

图5--无压引水式水电站垂直剖面示意图

这种引水式水电站的主要引水部分是明渠,故称为无压引水式水电站。

由于坡降陡峻迂回流动的河流一般流量较小,故引水式水电站多属高水头小流量水电站。我国广西天湖水电站水头高达1074m,奥地利的莱塞克水电站水头高达1767m。

引水式水电站由于在上游建河坝通过引水道直接到了下游电站,使水坝到电站间的河道水流减少,特别是枯水季节可能会使该段河道断水,而破坏该段河道地区的生态环境,这是特别要注意的。

我国有不少引水式水电站,下面介绍两个装机容量较大的引水式水电站。

   雅砻江锦屏二级水电站
雅砻江锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州的雅砻江干流锦屏大河湾上。电站利用雅砻江150km长的锦屏大河湾的310m天然落差,截弯取直开挖隧洞引水发电,图6是锦屏大河湾地理图,图中标示了上游拦河闸与下游厂房的位置,在两地之间挖掘引水隧洞(绿色线所示)。

锦屏大河湾地理图

图6--锦屏大河湾地理图 (图片来自网络)

首部拦河闸位于西雅砻江的猫猫滩,最大闸高37m,闸顶长162m,拦河闸共设5个闸孔,每孔宽12m,见图7。

锦屏二级水电站拦河闸

图7--锦屏二级水电站拦河闸 (照片来自网络)

引水系统采用一洞两机布置,引水隧洞共四条,开挖洞径12m,衬砌后洞径11m,隧洞洞线平均长度为16.60km,隧洞一般埋深为1500-2000m,最大埋深达2525m,设计额定水头288m。

电站厂房建在下游河边山体下面,位于东雅砻江的大水沟,主副厂房、主变室,尾水闸门室三大洞室平行布置,4根引水隧洞穿过山体到4个上游调压室,从每个调压室分为2路通到8台水轮机,8台水轮机的尾水管通往下游的雅砻江。除此还有进厂交通洞、通风洞、排水洞、出线洞、母线洞、安全兼施工洞等。图8是下游地下电站厂房布置立体图,在假设剖开的山体中显示厂房的布置,本照片来自网络仅供参考。

上游调压室在主厂房不远的上方,是有一定容量的垂直洞室,内有部分压缩空气,能缓冲因闸门启闭或水轮机负载变化或其他原因造成的水压突变或冲击,保护机组安全,这在长引水管道中是必有的设施。

锦屏二级水电站地下厂房布置图

图8--锦屏二级水电站地下厂房布置图(图片来自网络)

在主厂房洞室安装8台550MW的水轮发电机组,总装机容量4400MW。

   天生桥二级水电站

天生桥二级水电站位于广西壮族自治区隆林县和贵州省安龙县交界处的红水河南盘江上游,在14.5km的河段上集中落差181m。

水电站首部枢纽布置在天生桥峡谷出口的坝索,上游枢纽由左、右岸非溢流重力坝、溢流坝、冲沙闸及进水口组成,坝轴线全长470m。大坝为碾压混凝土重力坝,最大坝高60.7m,坝顶长471m。中部布置9孔宽9m的表孔溢洪道,右侧布置冲沙闸和进水口。图9是从水库看水电站首部的大坝。

天生桥二级水电站拦河坝

图9--天生桥二级水电站拦河坝(照片来自网络)

引水系统由进水口、引水隧洞、调压井及高压管道等组成。3条引水隧洞,每条长9776.21m,内径9.8m。 电站厂房布置于下山包脚下河边,厂房后为高达380m的人工边坡,采用了抗滑桩、钢筋桩、锚索、框架等进行综合处理。图10是从下游山时鸟瞰水电站厂房。

天生桥二级水电站发电厂房

图10--天生桥二级水电站发电厂房(照片来自网络)

电站厂房安装6台22万kW的水轮发电机组,总装机容量为1320MW。
 
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