1.2.4糙率
當冰蓋下滿流輸水時,綜合糙率按下式計算:
n=n1〔1+a(n2/n1)2/(1+a)〕1/2
a=x2/x1
式中n-冰蓋綜合糙率系數(shù);
x1-渠道濕周長度,m;
x2-冰蓋濕周長度,m;
n1-渠底及邊坡的糙率系數(shù);
n2-冰蓋下表面的糙率系數(shù),可按下表選用。
冰蓋下表面糙率系數(shù)n2
結(jié)冰期平均流速v(m/s) | 糙率系數(shù)n2 | |
無冰凌,冰有裂縫 | 有冰凌,冰有裂縫 | |
0.4<v≤0.6 | 0.010~0.012 | 0.012~0.014 |
0.6<v≤0.7 | 0.014~0.017 | 0.017~0.020 |
1.2.5縱坡
結(jié)冰蓋運行時,縱坡設計要根據(jù)地形條件、水能設計和工程造價,綜合考慮選定,要以流速進行控制。
輸排冰運行時,縱坡采用前段陡些,以滿足輸冰流速要求,后段應在排冰閘前取20~40m的緩流段,以滿足浮冰、排冰流速的要求
1.3前池
冬季安全運行,前池容積應適當加大,容積應計入冬季正常水位運行時冰蓋所占有的容積,這樣一是可以避免漫頂失事,二是可以降低流速,使上游所進冰凌均浮于水面之上,便于排除。前池一般需設置1~2條導凌筏,將渠道來冰導至排冰閘前集中排走,導凌筏與水流夾角不大于30o為宜。前池以正面排冰,側(cè)面取水形式為佳,因為這種形式排冰和來水方向一致,可以充分利用水的表面流速,因而排冰耗水量小,排冰效果也好。排冰閘應與引水渠中心線布置在一條直線上,這樣可使閘前水流平穩(wěn),閘前無回流和旋渦。排冰閘閘前渠內(nèi)流速一般在0.7m/s左右,過閘流速一般要求大于1.5m/s,過閘排冰水深要大于最大冰塊厚度,閘孔寬度要大于最大冰塊寬度,出口應與陡坡平順連接,陡坡寬度不小于排冰閘閘孔寬度。
從我區(qū)幾個水電站來看,前池閘室應設在室內(nèi),攔污柵的布置一般設在檢修閘門與工作閘門之間為好,且布置在前池閘房中,閘房用電熱或汽暖采暖,冬季室溫應始終保持在0以上。為了使水道與前池閘房之間形成封閉,壓力前池上游承重梁的高度應與前池正常水位相齊,目的在于水電站冬季運行時,使冰蓋結(jié)在前池正常水位以上,此承重梁與冰蓋封凍在一起,從而使冷空氣進入不到閘房中。
1.4壓力管道和尾水室
對于壓力管道防凍,一般采用深埋式(大于凍土深)或加蓋暖棚的辦法進行壓力管防凍。北屯一、二、三級電站利用利用下半夜甩負荷時的余電對壓力管進行電力加熱,有效地防止了冰凍問題。
尾水室以淹沒式為優(yōu),非淹沒式圓錐鋼尾水管,管內(nèi)極易冰凍,對正常運行不利。
2對引水式電站運行管理上的要求
2.1流冰期應注意的問題
阿勒泰地區(qū)一般每年10月下旬至11月中旬為流冰期,大河引進的冰凌加上渠道的再生冰,極易發(fā)生堵塞。流冰期要特別加強巡渠和各站點的值班監(jiān)視工作,及時清除閘前和渠邊掛凌和冰塞,以保持水流穩(wěn)定,暢通無阻。若在此期間又遇上大雪,應特別注意。其它還應注意:
a.使進水流量保持穩(wěn)定,可適當加大,但不宜減少;
b.要充分發(fā)揮排冰閘的作用,排除冰凌冰塊;
c.若遇堵塞,應自下游向上游進行排除,可用一小瓶內(nèi)盛100g左右的炸藥,點著投入冰塞處進行爆破,效果很好。
2.2引水渠道結(jié)冰蓋運行
渠道在每年11月下旬,隨著氣溫逐漸降低,特別是遇上寒流,氣溫驟降,渠道浮冰連在一起形成冰蓋,冰蓋一般呈拱形,即冰蓋表面為水平,岸邊較厚,形成以渠邊為拱座的拱形體,岸邊冰厚達30cm以上,渠中心較薄。為了保持冰蓋的穩(wěn)定,必須保持高水位運行,有時寧可少發(fā)電保持水位不下降。同時還要在各電站準備好水電阻,調(diào)節(jié)保持發(fā)電機的出力穩(wěn)定,以防外網(wǎng)突然甩負荷,使渠道水位上升,當渠道中心冰蓋厚度達到20cm左右時,即可在冰蓋上每隔100~150m打一直徑為30cm的冰洞,這樣當渠中水位變化時,冰洞可起調(diào)壓作用,當水位降落時,冰洞進氣消除負壓,避免垮冰;當水位升高時,水就從冰洞溢出來,漫流在冰蓋上的水,遇冷空氣又結(jié)成冰,可以使冰蓋加厚,一般后半夜負荷較輕,這時候可減少泄水道的排水,有控制地增高渠道水位,使水流不斷從冰洞溢出來,結(jié)成70~80cm的理想冰蓋,進入冰蓋運行期。
春季化冰期一般在4月初到4月下旬,這期間主要是防止冰蓋下塌結(jié)成冰壩而堵塞渠道。這就要求加強渠道巡視,疏通退水渠和尾水渠,打掉泄水道上的冰蓋,從下游往上游排冰,如遇堵塞處或發(fā)現(xiàn)有冰蓋下塌,盡量用人工疏通,打碎的冰塊不宜太大,防止因疏冰而造成新的堵塞;或采用人工定位爆破,將冰塊炸碎,再用人工進行疏通。
3結(jié)語
我區(qū)冬季嚴寒,負溫歷時長,冰害嚴重,但只要根據(jù)氣象、水溫、冰情、工程條件等,制定符合實際情況的電站設計和運行管理制度,妥善解決冰凍問題,嚴寒地區(qū)水電站的冬季運行是完全有保障的。
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