專利名稱：一種增大水頭落差的水電站結(jié)構(gòu)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水電站領(lǐng)域，特別是一種增大水頭落差的水電站結(jié)構(gòu)及其施工方法。
背景技術(shù)：
一條河流按照水電規(guī)劃開發(fā)，常常因為一些限制因素致使部分水頭無法通過建壩或引水開發(fā)。目前水電站現(xiàn)有水頭利用主要存在二個問題:一是一條河流規(guī)劃數(shù)個電站水頭已經(jīng)很好的銜接；二是一條河流規(guī)劃數(shù)個電站水頭局部不能很好的銜接，還存在可利用的水頭。通過本發(fā)明的開挖尾水增大水頭落差可以很好利用水頭獲得效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種增大水頭落差的水電站結(jié)構(gòu)及其施工方法，布置了該結(jié)構(gòu)的水電站可以增大裝機容量，顯著提高經(jīng)濟效益。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種增大水頭落差的水電站結(jié)構(gòu)及其施工方法，其特征是:在水電站的廠房機組下游尾水渠的末端開始設(shè)置有尾水增加區(qū)域，尾水增加區(qū)域的開挖深度是0.5 15m。所述的尾水增加區(qū)域的長度是350 10000m。所述的尾水增加區(qū)域的底部的開挖坡降是0% 1%。所述的尾水增加區(qū)域的開挖底部為平緩降坡結(jié)構(gòu)。所述的尾水增加區(qū)域的施工方法步驟分為前期分析步驟以及后期實施施工步驟。所述的前期分析包括如下步驟:
(1)對水電站庫尾河段進行勘測工作；
(2)結(jié)合水電站庫尾河段具體的地形地質(zhì)條件、社會環(huán)境條件初步擬定比選方案；
(3)對初步擬定的各比選方案按0.5 15m的不同尾水增加區(qū)域3進行數(shù)值分析計算，得出各方案電站尾水斷面水位 流量關(guān)系曲線，并與該斷面天然水位 流量關(guān)系曲線進行比較，各初選方案中選定合理的尾水增加區(qū)域3 ;
(4)結(jié)合電站尾水河段具體的地形地質(zhì)條件、對周圍設(shè)施的影響、施工條件、運行維護管理、項目實施難度、水資源合理利用，對各尾水河道的尾水增加區(qū)域3開挖初選方案進行綜合比較，最終擬定電站尾水河道開挖比較方案；
(5)結(jié)合各比較方案電站尾水斷面水位 流量關(guān)系，確定裝機容量參數(shù)，從樞紐布置、機電設(shè)備、施工組織設(shè)計、環(huán)境影響、工程占地、工程投資、水能利用方面進行綜合經(jīng)濟技術(shù)比較，確定尾水河道開挖方案。所述的后期的實施施工步驟是采用挖泥船或挖掘機進行水下開挖。所述的泥船水下開挖是采用挖泥船或挖掘機在設(shè)計范圍內(nèi)按照設(shè)計底坡進行開挖。所述的泥船水下開挖與水電站主體工程同步施工或者水電站建成以后進行開挖清淤。
本發(fā)明的有益效果是:水電站的布置型式雖然有很多種類型，但本發(fā)明結(jié)構(gòu)是在廠房機組下游的尾水渠末端的區(qū)域進行開挖，所以適用于各種利用水力發(fā)電的河道水電站結(jié)構(gòu)。通過采用挖泥船水下開挖尾水河道，降低電站尾水水位，從而可多利用水頭，增加裝機容量，增加發(fā)電量。


下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意 圖中:1、廠房機組；2、尾水渠；3、尾水增加區(qū)域；4、第一開挖結(jié)構(gòu)線；5、第二開挖結(jié)構(gòu)線；6、水頭位置。
具體實施例方式實施例1
本發(fā)明的增大水頭落差的水電站結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法，如圖1所示，在水電站的廠房機組I下游尾水渠2的末端開始設(shè)置有尾水增加區(qū)域3，通過采用挖泥船水下開挖尾水河道，尾水增加區(qū)域3的深度是0.5 15m，長度是350 10000m，尾水增加區(qū)域3的底部的開挖
坡降是0% 1%。如圖1所示，廠房機組I下游側(cè)的尾水渠2末端的第一開挖結(jié)構(gòu)線4是原先的尾水區(qū)域深度位置，因此原先的水頭差為水頭位置6至第一開挖結(jié)構(gòu)線4之間的高度差H1，本發(fā)明在第一開挖結(jié)構(gòu)線4的位置基礎(chǔ)上向下開挖0.5 15m至第二開挖結(jié)構(gòu)線5的深度位置，此時的水頭差為水頭位置6至第二開挖結(jié)構(gòu)線5之間的高度差H2，從而增加了水頭差Λ H。水電站的布置型式雖然有很多種類型，但本發(fā)明結(jié)構(gòu)是在廠房機組I下游的尾水渠2末端的區(qū)域進行開挖，所以適用于各種利用水力發(fā)電的河道水電站結(jié)構(gòu)。其原理是:在廠房機組I安裝高程不變的情況下，由于尾水水位降低，增大了上下游水位差，達到了充分利用水頭的目的。實施例2
尾水增加區(qū)域3的開挖底部一般為平緩降坡結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不影響電站其它結(jié)構(gòu)的布置，適合于規(guī)劃中電站或者已建成電站需要進行尾水開挖增大水頭的發(fā)明利用方案。其中尾水增加區(qū)域3的施工方法步驟分為前期分析步驟以及后期實施施工步驟。前期分析包括如下步驟:
(1)對水電站庫尾河段進行勘測工作；
(2)結(jié)合水電站庫尾河段具體的地形地質(zhì)條件、社會環(huán)境條件初步擬定比選方案；
(3)對初步擬定的各比選方案按0.5 15m的不同尾水增加區(qū)域3進行數(shù)值分析計算，得出各方案電站尾水斷面水位 流量關(guān)系曲線，并與該斷面天然水位 流量關(guān)系曲線進行比較，各初選方案中選定合理的尾水增加區(qū)域3 ;
(4)結(jié)合電站尾水河段具體的地形地質(zhì)條件、對周圍設(shè)施的影響、施工條件、運行維護管理、項目實施難度、水資源合理利用，對各尾水河道的尾水增加區(qū)域3開挖初選方案進行綜合比較，最終擬定電站尾水河道開挖比較方案；(5)結(jié)合各比較方案電站尾水斷面水位 流量關(guān)系，確定裝機容量參數(shù)，從樞紐布置、機電設(shè)備、施工組織設(shè)計、環(huán)境影響、工程占地、工程投資、水能利用方面進行綜合經(jīng)濟技術(shù)比較，確定尾水河道開挖方案。后期的實施施工步驟是采用挖泥船進行水下開挖，挖泥船為鏈斗式挖泥船從上游至下游開挖。采用鏈斗式挖泥船開挖河槽規(guī)則、平整，誤差極小，最適合航道、水工建筑物基槽的工程施工。開挖時間沒有限制，可以與水電站主體工程同步施工，不占直線工期；或者水電站建成以后進行開挖清淤。實施例3
經(jīng)過建模運算，根據(jù)各開挖深度、長度、坡降結(jié)構(gòu)例子參見下表:
權(quán)利要求
1.一種增大水頭落差的水電站，其特征是:在水電站的廠房機組(I)下游尾水渠(2)的末端開始設(shè)置有尾水增加區(qū)域(3)，尾水增加區(qū)域(3)的開挖深度是0.5 15m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增大水頭落差的水電站，其特征是:所述的尾水增加區(qū)域(3)的長度是350 10000m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增大水頭落差的水電站，其特征是:所述的尾水增加區(qū)域(3)的底部的開挖坡降是0% 1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增大水頭落差的水電站，其特征是:所述的尾水增加區(qū)域(3)的開挖底部為平緩降坡結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增大水頭落差的水電站的尾水增加區(qū)域的施工方法，其特征是:分為前期分析步驟以及后期實施施工步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種增大水頭落差的水電站的尾水增加區(qū)域施工方法，其特征是:所述的前期分析包括如下步驟: (1)對水電站庫尾河段進行勘測工作； (2)結(jié)合水電站庫尾河段具體的地形地質(zhì)條件、社會環(huán)境條件初步擬定比選方案； (3)對初步擬定的各比選方案按0.5 15m的不同尾水增加區(qū)域3進行數(shù)值分析計算，得出各方案電站尾水斷面水位 流量關(guān)系曲線，并與該斷面天然水位 流量關(guān)系曲線進行比較，各初選方案中選定合理的尾水增加區(qū)域3 ; (4)結(jié)合電站尾水河段具體的地形地質(zhì)條件、對周圍設(shè)施的影響、施工條件、運行維護管理、項目實施難度、水資源合理利用，對各尾水河道的尾水增加區(qū)域3開挖初選方案進行綜合比較，最終擬定電站尾水河道開挖比較方案； (5)結(jié)合各比較方案電站尾水斷面水位 流量關(guān)系，確定裝機容量參數(shù)，從樞紐布置、機電設(shè)備、施工組織設(shè)計、環(huán)境影響、工程占地、工程投資、水能利用方面進行綜合經(jīng)濟技術(shù)比較，確定尾水河道開挖方案。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種增大水頭落差的水電站的尾水增加區(qū)域施工方法，其特征是:所述的后期實施施工步驟是采用挖泥船或挖掘機進行水下開挖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種增大水頭落差的水電站的尾水增加區(qū)域施工方法，其特征是:所述的水下開挖是采用挖泥船或挖掘機在設(shè)計范圍內(nèi)按照設(shè)計底坡進行開挖。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種增大水頭落差的水電站的尾水增加區(qū)域施工方法，其特征是:所述的挖泥船或挖掘機水下開挖與水電站主體工程同步施工或者水電站建成以后進行開挖清淤。
全文摘要
本發(fā)明涉及水電站領(lǐng)域，特別是一種增大水頭落差的水電站結(jié)構(gòu)及其施工方法。一種增大水頭落差的水電站結(jié)構(gòu)，其特征是在水電站的廠房機組(1)下游尾水渠(2)的末端開始增加尾水增加區(qū)域(3)，尾水增加區(qū)域(3)的開挖深度是0.5～15m。本發(fā)明結(jié)構(gòu)是在廠房機組下游的尾水渠末端的區(qū)域進行開挖，所以適用于各種利用水力發(fā)電的河道水電站結(jié)構(gòu)。通過采用挖泥船或挖掘機水下開挖尾水河道，降低電站尾水水位，從而可多利用水頭，增加裝機容量，增加發(fā)電量。
文檔編號E02B9/00GK103195031SQ20131012482
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者焦健, 吳峻峰, 費秉宏, 王凡, 甄燕, 王衛(wèi)國 申請人:中國水電顧問集團西北勘測設(shè)計研究院