水電工程防火設計規范

開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水電工程防火設計規范，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。

第1篇

關鍵詞：水利樞紐 混合式抽水蓄能電站 寬尾墩式溢流壩 變速運行 碾壓混凝土

1 設計中的幾個重大技術問題

1.1 樞紐布置

樞紐布置是整個樞紐設計的關鍵技術問題之一。

在初步設計批準后，我院在清華大學及本院科研所進行了6個水工模型、5個方案的試驗研究，驗證了初步設計所推薦的樞紐布置是最優方案，即右岸壩后式水電站的樞紐布置具有布置緊湊、管理運行方便、施工簡單、投資省、上下游流態可基本滿足運行要求。該方案又經長期的、大量的整體及斷面水工模型試驗研究后，進一步完善了樞紐布置：

主壩泄洪建筑物由表孔和底孔組成，最大泄洪流量為56200m3／ s，表孔共18孔，孔寬15m，挑流消能。4個泄洪底孔為深式一短管、明流槽以及挑流消能。由于施工的需要，將底孔由電站左側遷移至表孔中部，表孔則分兩段布置即右7孔、左11孔，兩段中間布置泄洪底孔。

溢流壩閘墩由流線型改為平尾墩、左3孔又改為寬尾墩、通過試驗將挑流鼻坎高程抬高了3m，增加挑射角至30°等措施，達到了充分消能的目的，改善了左岸回流淘刷壩趾和下游沖刷。溢洪道右端導墻加設了導向墩，電站左導墻加長80m，加長部分左折20°。這些措施避免了對廠房的沖擊，改善對尾水渠左導墻的沖刷，并大大減少了尾水渠出口淤積，為電站運行提供可靠的保證。

潘家口電站是一座混合式抽水蓄能電站，裝機4臺，其中1臺150MW常規機組、3臺90MW抽水蓄能機組。這座電站是我國目前最大的混合式抽水蓄能電站，其特點：一是電站水頭變幅巨大；二是常機組布置在同一個廠房內；三是蓄能機組需要安裝在一期工程形成在廠房內；四是設備多、且某些設備還有特殊的要求。這些特點和要求，給機組制造與廠房布置帶來復雜性。經過周密的布置和詳細研究，并與廠家協商，對機組的結構做了修正和調整，才滿了運行和設計要求。

保壩措施經技術經濟比較，選擇了加高大壩2.5m，樞紐泄流能力提高15％，最大泄量為56200m3/s。而樞紐增加投資僅占總投資的2％。因此該方案是經濟合理的、也是可靠的。

1.2 關于水庫誘發地震的研究

潘家口壩址與庫區有東西向、北東向及弧形構造會入，構造復雜，又有歷史地震的記錄。根據聯合國教科文組織的規定，我院開展了關于水庫誘發地震的研究，通過擴大的地質測繪、遙感、精密水準測量、地應力測試、地震臺網的監測，10余年來還未觀測到水庫誘發地震的跡象。但根據國內外工程經驗，今后還應加強監測工作。

1.3 關于堿活性骨料的研究

本料場的混凝土天然骨料，通過調查發現有燧石、凝灰巖、流紋巖、粗石巖、蛋白石、安山巖等活性骨料，約占總量的30％，誦過巖相鑒定及化學法試驗確定，屬有害的堿活性反應的材料。為此，又進行了長度法試驗。試驗結果證明砂、骨料均不產生過量的膨脹，可評價為非活性骨料。由于缺乏骨料在混凝土中使用的經驗，為安全可靠，設計仍用撫順低堿大壩水泥及摻粉煤灰等抑制措施。經近20年的運行均未見異常。

1.4 下池庫內往返水流

混合式抽水蓄能電站下池布置在灤河干流上，因此需滿足泄洪要求，即建筑物應能抗御大洪水沖淤的作用。下池工程為三級建筑物，要求抵御28000m3／s的大洪水沖擊以及淤積造成的不利影響。為此電站左導墻按折線布置，挖除左岸灘地約100萬m3砂石，大大改善了尾水渠出口淤積問題。經包括上下池整體水工模型試驗，證明大洪水過后，下池有效庫容損失約10％左右，而實際設計已留有足夠的余地，因此運行是可靠的，設計也是成功的。

1.5 水資源開發與經濟效益。

由于京津唐地區缺水嚴重，因此水資源開發與利用成為當時的一個核心問題，引起各方面的關注。在審查潘家口初設時，華北電管局明確提出在原供水、防洪及季節性電站的基礎上，在可能條件下，增設3×90MW抽水蓄能機組擴大裝機容量，使季節性電站變為混合式抽水蓄能電站。其優點：（1）結合供水發電，發電不降低供水的效益；（2）可避免在枯水時段或不需要供水時出力受阻甚至停機；（3）常蓄機組互補，可增加尖峰發電量，減少輸入電量，提高機組的綜合效率；（4）由于增設抽水蓄能機組，大大改善了電站在系統中的地位和作用。提高對系統的調節能力，具有明顯的調頻效應，為系統提供了一個可靠的調峰電源。量增加了3.87倍，總峰荷電量達4.838億kW·h.峰荷電量大幅度增長的原因：抽水發電2.307億kW·h，另外在系統中填谷210～270MW，解放了火電機組調峰500MW。這種混合式水電資源開發的經濟效益是十分明顯的。 　2 設計中采用的新技術

2.1 壩型

主壩采用了低寬縫重力壩，這種壩型是由寬縫重力壩發展而來的。為了區別，可視一般寬縫重力壩為高寬縫重力壩。高寬縫為壩高的1／2。低寬縫重力壩縫腔高為壩高的1／3。其次是縫腔的體形不同，低寬縫盡量避免倒模板，將上下游縫腔的坡度改為豎直坡。這種壩型的優點是：（1）較實體重力壩節省工程量10％；（2）保留了高寬縫重力壩的優點如降低揚壓力，便于檢修、壩體冷卻，便于基礎排水和排水設施的布置，便于使用預制模板等；（3）封腔早，便于機械施工、提高工效、加快進度。

2.2 寬尾墩式溢流壩

寬尾墩式溢流壩是由一般帶挑流鼻坎消能工的溢流壩發展而來的。即由一般溢流壩加寬尾墩形成寬尾墩式溢流壩。這是我院科技人員在國內外首創的一種消能工。在閘室內寬尾墩強迫水流收縮成水冠，過閘室后水冠擴散，在反弧段內，寬尾墩兩側高速水流相撞，充分摻氣，形成高低坎消能效果，增大入水角和擴散面，減弱沖刷能力，達到充分消能的目的，采用寬尾墩后當泄5000年一遇洪水時，壩下沖刷變淤積，消能效果明顯，保證了大壩泄洪時安全運行。

2.3 裸露式具有抗凍性的碾壓混凝土重力壩

下池左岸擋水壩段經過技術經濟比較，以碾壓混凝土重力壩代替了常態混凝土重力壩，取消了常態混凝土保護層。碾壓混凝土直接接觸空氣和水，并且要與常態混凝土壩一樣，要經受一切大自然如陽光、溫度、水的作用等。由于下池處于寒冷區，水位日變幅5.5m，因此要求壩體水位變動區應達到150次凍融循環，其它部位也應達到50次抗凍要求。設計采取了以下措施：（1）總膠凝材料用量177～145kg／m3，水泥用量122～94kg／m3。（2）混凝土內摻用復合外加劑，使碾壓混凝土含氣量達到4～6％。（3）施工過程中在上下游壩面噴灑膠凝劑，加強了層間結合，使壩體達到一定的抗滲性。

另外簡化了斷面，取消了廊道、上游直坡、下游階梯狀斜坡等，以適應碾壓要求。

這座裸露式具有抗凍性碾壓混凝土重力壩，最大壩高24.5m，壩頂長275m，橫縫間距57m。該壩已建成5年，運行正常，是國內外首例，對碾壓混凝土筑壩技術的發展具有一定的開創性。

2.4 機組變速運行

為了適應水頭變幅巨大的運行要求，在引進蓄能機組的過程中，經與廠家研究，采用變極雙速機組，起動變頻器擴大容量為60MW，串連在機組與主變之間，即可實現水泵起動和變速運行，這種定子接線60MW變速運行機組在國內外是首例。60MW變頻器能保證蓄能機組在發電工況（36～53m），水泵工況（36～79m）內以最佳轉速在高效區運行。機組效率提高：發電工況12％，水泵工況19.2％。機組綜合效率由60％提高到80％，替代容量增加15％，氣蝕振動大人減輕，提高了機組的壽命。

2.5 碾壓混凝土路面

潘家口水利樞紐對外交通7.2km，其中5.9km路段采用碾壓混凝土筑路技術。經過試驗研究，將干砂漿（無坍落度砂漿）應用于碾壓混凝土路面，保證了路面平整不露石子，提高了路面力學強度和耐磨性，成為國內外首創筑路新工藝。全碾壓式一級配混凝土、表面鋪干砂漿厚5～10mm，一次碾壓成高級路面。

2.6 水電站主廠房防火的改進措施

電站防火設計經過唐山市消防支隊的審查，設計符合國家、部頒設計規范的要求，并有所創新，國內外首次采用的改進措施：

（1）常開門式封閉樓梯。（2）擋煙垂壁，在機組段之間橫梁（梁高0.6m）下設輕鋼龍骨，外側固定石膏板，擋煙垂高0.9m，總壁高1.5m，保護電纜效果明顯；（3）自動報警與手動報警相結合；（4）電纜夾層采用固定式鹵代烷滅火系統。以上四項措施對廠房結構改動很小、投資少、易實施、效果明顯，提高了防火安全性和可靠性。

3 提高效益的設想

3.1 為了進一步發揮混合式抽水蓄能電站的效益，建議再引進兩臺60MW變頻器。

3.2 抬高運行水位

由于在大壩設計中已適當留有余地，可考慮抬高水位運行，每抬高1m，即可增加5000萬m3的有效庫容。這一措施，效益很高，可在適當時機在不影響大壩安全運行的前提下，予以實施。

3.3 在引灤供水系統中，除潘家口之外，還有大黑汀、于橋、邱莊、陡河水庫等，已形成一個關系密切的供水網絡，建議在不增加投資的條件下，加強調度與管理，即可達到多蓄水，提高供水效益的目的。如潘家口與大黑汀水庫聯合運用可多調節水量1.2億m3，如五庫聯合運用，其效益更為可觀。

3.4 進一步發揮水庫排沙對下游入海口沖刷的作用

潘家口水庫有4個底孔，這4個底孔泄量尚不能滿足現行規范的要求，應該充分發揮現有底孔排沙作用。經過科學計算和研究后在汛期低水位時，在有準備的條件下，泄水拉沙，隔幾年進行一次以提高水庫壽命。這一措施帶來的另一個好處是：利用人造洪峰對入海口進行沖刷，防止海口淤積。

參考文獻

1 潘家口混合式抽水蓄能電站、曹楚生.1990年4月國際抽水蓄能會議論集。

2 一期工程概述.曾楚生.李成乾，水利水電工程.1986年2期

3 混合式抽水蓄能電站布置.魏恒德.李啟業.水利水電工程.1986年2期