[发明专利]一种抽水蓄能电站输水系统

说明书

本发明公开了一种抽水蓄能电站输水系统，包括上游进/出水口、输水管道、下游进/出水口；上游进/出水口、下游进/出水口通过所述输水管道连通，所述输水管道包括与上游进/出水口连通的引水隧洞；所述引水隧洞通过平面转弯段与直线段连通；所述直线段通过扩散段与下游进/出水口连通；所述扩散段包括多个分流墩；所述直线段通过偏转段与平面转弯段连通；所述偏转段的偏转角度θ即平面转弯段弦线与水平线的夹角。本发明有效的解决了侧式进/出水口输水管弯道引起的偏流问题。

技术领域

本发明涉及水力发电工程水力学领域，特别是一种抽水蓄能电站输水系统。

背景技术

进出水口是抽水蓄能电站的咽喉，是连接库区与电站机组的重要水工建筑物，目前我国抽水蓄能电站多采用侧式进出水口，具有双向过流的特点，对上库而言，发电时作为出水口，处于收缩流状态；抽水时作为进水口，处于扩散流状态。侧式进出水口通常采用横向扩散为主的布置型式，进水口段内采用分流墩形成二隔墩三流道或三隔墩四流道的布置格局，衡量侧式进出水口水力特性优劣的主要指标包括拦污栅平均流速、流道分流比、水头损失系数等。《抽水蓄能电站设计导则》(DL/T5208-2005抽水蓄能电站设计导则[S].北京：中国电力出版社，2005，38-41.)规定，抽水蓄能电站进/出水口平均过栅流速宜为0.8～1.0m/s，同时建议相邻流道边、中孔流道的流量不均匀程度不宜超过10％，但研究表明该推荐值难于满足，而小于20％更符合工程实际(高学平，李建国，孙博闻，等.利用多岛遗传算法的侧式进/出水口体型优化研究[J].水利学报,2018,49(2):9.)。

抽水蓄能电站输水系统通常由上游进/出水口、输水管道、下游进/出水口三部分组成。由于受到工程地质条件、枢纽建筑物总体布置、施工条件及工程投资等方面的限制，引水隧洞通常需要平面转弯连接上下游输水管道。当输水管道存在弯管时，流道外侧/凹岸流速显著高于内侧/凸岸流速，弯道断面流速分布不均匀，进而造成相邻流道流量分配比、拦污栅断面流速等设计指标不能满足规程规范的要求。扩散段内各流道分流不均，会增大拦污栅运行的风险，增大扩散段的水头损失，甚至导致出口底部或库岸被淘刷。

当明渠存在弯道时，通常在弯道处设置调整池，以改变弯道水流流态，但对于有压输水系统，调整池很难改变其流态分布。同时在电站抽水和发电运行状态下，由于调整池的存在大大增加了水头损失，影响电站的运行效益。因此当侧式进/出水口输水管道存在弯管时，如何设计侧式电站进/出水口结构体型解决弯管偏流问题，保证进/出流平顺，分流均匀，同时尽量减小水头损失，是抽水蓄能电站进/出水口设计中需要解决的主要技术问题。

发明专利申请CN111666618A公开了一种侧式进/出水口扩散段体型的设计方法，在现有导则和规范的基础上引入了宽裕度系数K_Li、过流面积分配系数K_A两个新的设计参数，并对参数的取值进行了规定。然而，该设计过程对引水隧洞存在平面转弯无法适用，无法解决弯道引起的偏流问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种抽水蓄能电站输水系统，保证进/出流平顺，分流均匀的同时，尽量减小水头损失，解决弯管偏流问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种抽水蓄能电站输水系统，包括上游进/出水口、输水管道、下游进/出水口；上游进/出水口、下游进/出水口通过所述输水管道连通，所述输水管道包括与上游进/出水口连通的引水隧洞；所述引水隧洞通过平面转弯段与直线段连通；所述直线段通过扩散段与下游进/出水口连通；所述扩散段包括多个分流墩；所述直线段通过偏转段与平面转弯段连通；所述偏转段的偏转角度θ即平面转弯段弦线与水平线的夹角。