专利名称：一种增大水头落差的水电站结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及水电站领域，特别是一种增大水头落差的水电站结构及其施工方法。
背景技术：
一条河流按照水电规划开发，常常因为一些限制因素致使部分水头无法通过建坝或引水开发。目前水电站现有水头利用主要存在二个问题:一是一条河流规划数个电站水头已经很好的衔接；二是一条河流规划数个电站水头局部不能很好的衔接，还存在可利用的水头。通过本发明的开挖尾水增大水头落差可以很好利用水头获得效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种增大水头落差的水电站结构及其施工方法，布置了该结构的水电站可以增大装机容量，显著提高经济效益。本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种增大水头落差的水电站结构及其施工方法，其特征是:在水电站的厂房机组下游尾水渠的末端开始设置有尾水增加区域，尾水增加区域的开挖深度是0.5 15m。所述的尾水增加区域的长度是350 10000m。所述的尾水增加区域的底部的开挖坡降是0% 1%。所述的尾水增加区域的开挖底部为平缓降坡结构。所述的尾水增加区域的施工方法步骤分为前期分析步骤以及后期实施施工步骤。所述的前期分析包括如下步骤:
(1)对水电站库尾河段进行勘测工作；
(2)结合水电站库尾河段具体的地形地质条件、社会环境条件初步拟定比选方案；
(3)对初步拟定的各比选方案按0.5 15m的不同尾水增加区域3进行数值分析计算，得出各方案电站尾水断面水位 流量关系曲线，并与该断面天然水位 流量关系曲线进行比较，各初选方案中选定合理的尾水增加区域3 ;
(4)结合电站尾水河段具体的地形地质条件、对周围设施的影响、施工条件、运行维护管理、项目实施难度、水资源合理利用，对各尾水河道的尾水增加区域3开挖初选方案进行综合比较，最终拟定电站尾水河道开挖比较方案；
(5)结合各比较方案电站尾水断面水位 流量关系，确定装机容量参数，从枢纽布置、机电设备、施工组织设计、环境影响、工程占地、工程投资、水能利用方面进行综合经济技术比较，确定尾水河道开挖方案。所述的后期的实施施工步骤是采用挖泥船或挖掘机进行水下开挖。所述的泥船水下开挖是采用挖泥船或挖掘机在设计范围内按照设计底坡进行开挖。所述的泥船水下开挖与水电站主体工程同步施工或者水电站建成以后进行开挖清淤。
本发明的有益效果是:水电站的布置型式虽然有很多种类型，但本发明结构是在厂房机组下游的尾水渠末端的区域进行开挖，所以适用于各种利用水力发电的河道水电站结构。通过采用挖泥船水下开挖尾水河道，降低电站尾水水位，从而可多利用水头，增加装机容量，增加发电量。
下面结合实施例附图对本发明进一步说明。图1是本发明结构示意 图中:1、厂房机组；2、尾水渠；3、尾水增加区域；4、第一开挖结构线；5、第二开挖结构线；6、水头位置。
具体实施例方式实施例1
本发明的增大水头落差的水电站结构及其设计方法，如图1所示，在水电站的厂房机组I下游尾水渠2的末端开始设置有尾水增加区域3，通过采用挖泥船水下开挖尾水河道，尾水增加区域3的深度是0.5 15m，长度是350 10000m，尾水增加区域3的底部的开挖
坡降是0% 1%。如图1所示，厂房机组I下游侧的尾水渠2末端的第一开挖结构线4是原先的尾水区域深度位置，因此原先的水头差为水头位置6至第一开挖结构线4之间的高度差H1，本发明在第一开挖结构线4的位置基础上向下开挖0.5 15m至第二开挖结构线5的深度位置，此时的水头差为水头位置6至第二开挖结构线5之间的高度差H2，从而增加了水头差Λ H。水电站的布置型式虽然有很多种类型，但本发明结构是在厂房机组I下游的尾水渠2末端的区域进行开挖，所以适用于各种利用水力发电的河道水电站结构。其原理是:在厂房机组I安装高程不变的情况下，由于尾水水位降低，增大了上下游水位差，达到了充分利用水头的目的。实施例2
尾水增加区域3的开挖底部一般为平缓降坡结构，该结构不影响电站其它结构的布置，适合于规划中电站或者已建成电站需要进行尾水开挖增大水头的发明利用方案。其中尾水增加区域3的施工方法步骤分为前期分析步骤以及后期实施施工步骤。前期分析包括如下步骤:
(1)对水电站库尾河段进行勘测工作；
(2)结合水电站库尾河段具体的地形地质条件、社会环境条件初步拟定比选方案；
(3)对初步拟定的各比选方案按0.5 15m的不同尾水增加区域3进行数值分析计算，得出各方案电站尾水断面水位 流量关系曲线，并与该断面天然水位 流量关系曲线进行比较，各初选方案中选定合理的尾水增加区域3 ;
(4)结合电站尾水河段具体的地形地质条件、对周围设施的影响、施工条件、运行维护管理、项目实施难度、水资源合理利用，对各尾水河道的尾水增加区域3开挖初选方案进行综合比较，最终拟定电站尾水河道开挖比较方案；(5)结合各比较方案电站尾水断面水位 流量关系，确定装机容量参数，从枢纽布置、机电设备、施工组织设计、环境影响、工程占地、工程投资、水能利用方面进行综合经济技术比较，确定尾水河道开挖方案。后期的实施施工步骤是采用挖泥船进行水下开挖，挖泥船为链斗式挖泥船从上游至下游开挖。采用链斗式挖泥船开挖河槽规则、平整，误差极小，最适合航道、水工建筑物基槽的工程施工。开挖时间没有限制，可以与水电站主体工程同步施工，不占直线工期；或者水电站建成以后进行开挖清淤。实施例3
经过建模运算，根据各开挖深度、长度、坡降结构例子参见下表:
权利要求
1.一种增大水头落差的水电站，其特征是:在水电站的厂房机组(I)下游尾水渠(2)的末端开始设置有尾水增加区域(3)，尾水增加区域(3)的开挖深度是0.5 15m。
2.根据权利要求1所述的一种增大水头落差的水电站，其特征是:所述的尾水增加区域(3)的长度是350 10000m。
3.根据权利要求1所述的一种增大水头落差的水电站，其特征是:所述的尾水增加区域(3)的底部的开挖坡降是0% 1%。
4.根据权利要求1所述的一种增大水头落差的水电站，其特征是:所述的尾水增加区域(3)的开挖底部为平缓降坡结构。
5.根据权利要求1所述的一种增大水头落差的水电站的尾水增加区域的施工方法，其特征是:分为前期分析步骤以及后期实施施工步骤。
6.根据权利要求5所述的一种增大水头落差的水电站的尾水增加区域施工方法，其特征是:所述的前期分析包括如下步骤: (1)对水电站库尾河段进行勘测工作； (2)结合水电站库尾河段具体的地形地质条件、社会环境条件初步拟定比选方案； (3)对初步拟定的各比选方案按0.5 15m的不同尾水增加区域3进行数值分析计算，得出各方案电站尾水断面水位 流量关系曲线，并与该断面天然水位 流量关系曲线进行比较，各初选方案中选定合理的尾水增加区域3 ; (4)结合电站尾水河段具体的地形地质条件、对周围设施的影响、施工条件、运行维护管理、项目实施难度、水资源合理利用，对各尾水河道的尾水增加区域3开挖初选方案进行综合比较，最终拟定电站尾水河道开挖比较方案； (5)结合各比较方案电站尾水断面水位 流量关系，确定装机容量参数，从枢纽布置、机电设备、施工组织设计、环境影响、工程占地、工程投资、水能利用方面进行综合经济技术比较，确定尾水河道开挖方案。
7.根据权利要求5所述的一种增大水头落差的水电站的尾水增加区域施工方法，其特征是:所述的后期实施施工步骤是采用挖泥船或挖掘机进行水下开挖。
8.根据权利要求7所述的一种增大水头落差的水电站的尾水增加区域施工方法，其特征是:所述的水下开挖是采用挖泥船或挖掘机在设计范围内按照设计底坡进行开挖。
9.根据权利要求7所述的一种增大水头落差的水电站的尾水增加区域施工方法，其特征是:所述的挖泥船或挖掘机水下开挖与水电站主体工程同步施工或者水电站建成以后进行开挖清淤。
全文摘要
本发明涉及水电站领域，特别是一种增大水头落差的水电站结构及其施工方法。一种增大水头落差的水电站结构，其特征是在水电站的厂房机组(1)下游尾水渠(2)的末端开始增加尾水增加区域(3)，尾水增加区域(3)的开挖深度是0.5～15m。本发明结构是在厂房机组下游的尾水渠末端的区域进行开挖，所以适用于各种利用水力发电的河道水电站结构。通过采用挖泥船或挖掘机水下开挖尾水河道，降低电站尾水水位，从而可多利用水头，增加装机容量，增加发电量。
文档编号E02B9/00GK103195031SQ20131012482
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者焦健, 吴峻峰, 费秉宏, 王凡, 甄燕, 王卫国 申请人:中国水电顾问集团西北勘测设计研究院