一种基于高水头、大削落深度条件下的水利枢纽系统的制作方法

1.本发明涉及一种基于高水头、大削落深度条件下的水利枢纽系统。


背景技术：

2.对于库容大、库水深，死水位低，库内水温成垂直分布，表面温度高，底部温度低的水利水电枢纽工程，为了满足工程发电、灌溉、供水等主要功能需要，考虑到发电和灌溉供水的不同需水量要求及放水时序要求，以及考虑减缓发电和灌溉供水下泄低温水对下游生态环境产生的不利影响，一般分别设置单独的分层取水发电进水口和分层取水灌溉供水进水口。但是目前该种常规布置，往往造成首部枢纽坝轴线增长，结构建筑物布置困难，主体工程量及两岸开挖工程量增加，最终导致工程总投资的增加和施工工期的增长，不利于工程建设及工程投资经济性。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于高水头、大削落深度条件下的水利枢纽系统，该基于高水头、大削落深度条件下的水利枢纽系统能够有效的解决对于库容大、库水深，死水位低，库内水温成垂直分布，表面温度高，底部温度低的水利水电枢纽工程，因功能需要，而面临的独立设计分层取水发电进水口和分层取水灌溉供水进水口而导致的首部枢纽坝轴线增长，结构建筑物布置困难，主体工程量及两岸开挖工程量增加，工程总投资增加和施工工期增长等一系列问题，从而达到既能满足主体工程功能需要，又能节约投资及工期的要求。
4.本发明通过以下技术方案得以实现。
5.本发明提供的一种基于高水头、大削落深度条件下的水利枢纽系统，包括重力坝上的进水口；所述进水口上前后并排安装有叠梁门和引水发电管道检修闸门，叠梁门和引水发电管道检修闸门分别通过顶部的第一门机和第二门机控制开合；叠梁门底部位于水库底部，引水发电管道检修闸门底部位于重力坝底部；重力坝底部通过引水发电管道和生态流量管道连通至厂房，水库底部通过供水管道检修廊道连通至厂房。
6.所述厂房装有生态发电机组和引水发电机组，下游为尾水渠，通过尾水闸门限流排水，尾水闸门通过尾水闸门门机控制；引水发电管道和生态流量管道分别接至引水发电机组和生态发电机组。
7.所述引水发电管道检修闸门下游面并排安装有引水发电管道事故闸门；引水发电管道事故闸门通过第二门机控制开合。
8.所述引水发电管道检修闸门在水库水位低于正常蓄水位且高于发电限制水位时开启，此时叠梁门由顶部向下开启至表层水面之下。
9.所述引水发电管道检修闸门在水库水位低于发电限制水位且高于死水位时关闭，此时叠梁门由顶部向下开启至表层水面之下。
10.所述供水管道检修廊道内还装有供水管道事故检修阀门。
11.所述叠梁门顶部有灌溉供水管道连通至尾水渠，灌溉供水管道中装有供水管道锥形阀，供水管道锥形阀位于锥形阀室中。
12.通过控制叠梁门和引水发电管道检修闸门控制发电限制水位在最大发电水位和最小发电水位之间。
13.所述最大发电水位为：
14.h
max
＝h
1-(h
1-h2)
×
p
min
15.所述最小发电水位为：
16.h
min
＝h
1-(h
1-h2)
×
p
max
17.其中，h1为正常蓄水位，h2为厂房安装高程，p
max
为40％，p
min
为30％。
18.本发明的有益效果在于：能够有效的解决对于库容大、库水深，死水位低，库内水温成垂直分布，表面温度高，底部温度低的水利水电枢纽工程，因功能需要，而面临的独立设计分层取水发电进水口和分层取水灌溉供水进水口而导致的首部枢纽坝轴线增长，结构建筑物布置困难，主体工程量及两岸开挖工程量增加，工程总投资增加和施工工期增长等一系列问题，从而达到既能满足主体工程功能需要，又能节约投资及工期的要求。
附图说明
19.图1是本发明的结构示意图；
20.图2是图1的正视示意图，为表示清楚，图中仅显示灌溉供水管道的上下级管路；
21.图3是图1的正视示意图，为表示清楚，图中仅显示生态流量管道的上下级管路；
22.图4是图2中进水口的结构示意图；
23.图5是图3中进水口的结构示意图。
24.图中：1-进水口，101-正常蓄水位，102-发电限制水位，103-死水位，104-第一门机，105-第二门机，106-引水发电管道检修闸门，107-引水发电管道事故闸门，108-引水发电管道，109-生态流量管道事故检修闸门，110-生态流量管道，111-叠梁门，112-叠梁门库，113-供水管道检修廊道，114-供水管道事故检修阀门，115-灌溉供水管道，116-供水管道锥形阀，117-锥形阀室，118-拦污栅，2-重力坝，21-非溢流坝段，22-溢流坝段，3-厂房，31-生态发电机组，32-引水发电机组，33-尾水渠，34-尾水闸门门机，35-尾水闸门。
具体实施方式
25.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
26.实施例1
27.如图1至图5所示的一种基于高水头、大削落深度条件下的水利枢纽系统，包括重力坝2上的进水口1；所述进水口1上前后并排安装有叠梁门111和引水发电管道检修闸门106，叠梁门111和引水发电管道检修闸门106分别通过顶部的第一门机104和第二门机105控制开合；叠梁门111底部位于水库底部，引水发电管道检修闸门106底部位于重力坝2底部；重力坝2底部通过引水发电管道108和生态流量管道110连通至厂房3，水库底部通过供水管道检修廊道113连通至厂房3。
28.一般的，在叠梁门111侧面有叠梁门库112。
29.实施例2
30.基于实施例1，厂房3装有生态发电机组31和引水发电机组32，下游为尾水渠33，通过尾水闸门35限流排水，尾水闸门35通过尾水闸门门机34控制；引水发电管道108和生态流量管道110分别接至引水发电机组32和生态发电机组31。
31.实施例3
32.基于实施例1，引水发电管道检修闸门106下游面并排安装有引水发电管道事故闸门107；引水发电管道事故闸门107通过第二门机105控制开合。
33.实施例4
34.基于实施例1，叠梁门111上游面安装有重力坝118。
35.实施例5
36.基于实施例1，引水发电管道检修闸门106在水库水位低于正常蓄水位101且高于发电限制水位102时开启，此时叠梁门111由顶部向下开启至表层水面之下。
37.实施例6
38.基于实施例1，引水发电管道检修闸门106在水库水位低于发电限制水位102且高于死水位103时关闭，此时叠梁门111由顶部向下开启至表层水面之下。
39.实施例7
40.基于实施例1，供水管道检修廊道113内还装有供水管道事故检修阀门114。
41.实施例8
42.基于实施例1，叠梁门111顶部有灌溉供水管道115连通至尾水渠33，灌溉供水管道115中装有供水管道锥形阀116，供水管道锥形阀116位于锥形阀室117中。
43.实施例9
44.基于实施例1，通过控制叠梁门和引水发电管道检修闸门控制发电限制水位102在最大发电水位和最小发电水位之间。
45.实施例10
46.基于实施例9，最大发电水位为：
47.h
max
＝h
1-(h
1-h2)
×
p
min
48.最小发电水位为：
49.h
min
＝h
1-(h
1-h2)
×
p
max
50.其中，h1为正常蓄水位，h2为厂房安装高程，p
max
为40％，p
min
为30％。
51.实施例11
52.基于上述实施例，进水口1布置于非溢流坝段21；进水口1顶部布置有第一门机104，用以启闭拦污栅118，叠梁门111；进水口1顶部布置有第二门机105，用以启闭引水发电管道检修闸门106、引水发电管道事故闸门107，进水口1下端布置有供水管道检修廊道113、供水管道事故检修阀门114、供水管道115。进水口1后接引水发电管道108、生态流量管道事故检修闸门109、生态流量管道110。
53.当坝前水位处于正常蓄水位101、发电限制水位102之间时，开启引水发电管道检修闸门106，引水发电管道事故闸门107、生态流量管道事故检修闸门109，关闭供水管道事故检修阀门114。此时，调整叠梁门顶部高度111，引取水库表层水，通过引水发电管道108，连接厂房3中的引水发电机组32，通过110生态流量管道，连接厂房3中的生态发电机组31。
54.当坝前水位处于发电限制水位102、死水位103之间时，关闭引水发电管道检修闸
门106，引水发电管道事故闸门107、生态流量管道事故检修闸门109，开启供水管道事故检修阀门114、供水管道锥形阀116。此时，调整叠梁门111顶部高度，引取水库表层水，通过供水管道115向下游供水。
55.实施例12
56.基于上述实施例，在高水头(坝前水深超过100m)、大削落深度(水头削落超过50m)条件下，引水发电管道108与生态流量管道110、灌溉供水管道115，共用进水口1。
57.发电限制水位102的确定，主要从两个方面来考虑，一是水轮机运行水头范围的适应性，二是水库在发电限制水位以下运行的发电效益。基于以上两个方面发电限制水位102取为
58.h
正常蓄水位-(h
正常蓄水位-h
厂房机组安装高程
)
×
(30％～40％)。
59.当坝前水位处于正常蓄水位101、发电限制水位102之间时，水位满足机组发电所需水头，开启引水发电管道106检修闸门，引水发电管道事故闸门107、生态流量管道109事故检修闸门，关闭供水管道事故检修阀门114。此时，根据坝前水位变化情况，调整叠梁门111顶部高度，使其距离坝前水位约3～5m，能够始终引取水库表层水，通过引水发电管道108，连接厂房3中的引水发电机组32，同时满足机组发电、以及下游灌溉、供水需要。通过生态流量管道110，连接厂房3中的生态发电机组31，满足下泄生态流量以及生态流量发电需要。
60.当坝前水位处于发电限制水位102、死水位103之间时，水位已经不再满足机组发电所需水头，但是仍需向下游放水，以满足生态流量、灌溉、供水需求。此时关闭引水发电管道检修闸门106，引水发电管道事故闸门107、生态流量管道事故检修闸门109，开启供水管道事故检修阀门114、供水管道锥形阀116。根据坝前水位变化情况，调整叠梁门111顶部高度，使其距离坝前水位约3～5m，仍能够始终引取水库表层水，通过供水管道115向下游供水，满足下游生态流量、灌溉、供水需要。
61.进水口1通过第一门机104调整叠梁门111高度，通过第二门机105起吊引水发电管道检修闸门106，引水发电管道事故闸门107，生态流量管道事故检修闸门109。
62.通过在重力坝2坝体内设置供水管道检修廊道113，以满足供水管道事故检修阀门114启闭及检修需要。
63.通过锥形阀室117内供水管道锥形阀116，对灌溉供水管道115进行流量调节及减压。
64.当需要满足引水发电功能时，需通过尾水闸门门机34打开尾水闸门35；当需要满足灌溉供水功能时，需要通过尾水闸门门机34关闭尾水闸门35。
65.重力坝2由非溢流坝段21和溢流坝段22组成。
66.厂房3由生态发电机组31、引水发电机组32、尾水渠33、尾水闸门门机34、尾水闸门35组成。