抽水蓄能电站冬季结冰对上水库影响分析

２０１５年第１Ｏ期　东北水利水电　规　【文章编号］１００２－－０６２４（２０１５）１０－－００１７－－０２　抽水蓄能电站冬季结冰对上水库影响分析　徐爽１，王培杰２，张轶辉１，马栋和１　（１．中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春１３００６１；　２．辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司，辽宁丹东１１８２１６）　【摘要】文章主要介绍抽水蓄能电站冬季上库冰压力监测及其对水工建筑物的影响分析。内　容包括库区冰压力布置与观测方法、冰冻对混凝土面板的影响、冰冻对闸门井的影响等。目的　是通过抽水蓄能电站冬季上库冰压力监测数据分析出冰冻对混凝土面板的影响、冰冻对闸门　井的影响。　【关键词】抽水蓄能电站；冰压力；冰冻；闸门井；蒲石河；辽宁　【中图分类号】ＴＶ４３　［文献标识码】Ｂ　１工程概况　表１观测期各断面冰压力最大值　蒲石河抽水蓄能电站，位于辽宁省宽甸满族　自治县境内，距丹东市约６０　ｋｍ，该电站是我国东　日期　／ｄ胁０＋２６８　。右　’ｔ荣，　北第一座大型抽水蓄能电站，共４台机组，总装机　２０ｌ２．．０卜２８　ｌ１．１　１０．８６７　４．８５４　３．０　容量为１　２００　Ｍｗ。上水库挡水建筑物为钢筋混凝　２ｏ１３—舵—仍２４舯　５．６６７　ｌ１．３５９　４’４６８　３－６６２　１３－９６９　２０脚　土面板堆石坝，最大坝高７８．５　ｍ，坝顶长７１４　ｍ，　３冰冻对混凝土面板的影响　上水库总库容为１　１３５￣１０￣ｍ３，有效库容为１　０４０ｘ　抽水蓄能电站上水库由于库水位频繁变动，　１０＋ｍ３，死库容９５ｘ１０＇ｍ３。蒲石河抽水蓄能电站的　大坝面板混凝土的冻融次数要比一般水库的冻融　地理位置大约为北纬４０．７０￣，从纬度划分来看，该　次数增多。为检测冰冻对本水库大坝面板混凝土　地区冬季封冻时间较长，一年内有相当长的时间　的影响，于２０１３年２月２５日，采用超声回弹综合　段上、下库会产生冰冻。　法（单面平测），利用ＮＭ一４Ａ型非金属超声波仪、　２上水库冰压力特征　ＺＣ３一Ａ型回弹仪，对大坝面板桩号为０＋２６８和　为研究上水库结冰后所产生冰推力大小，分　０＋４１０水位上下的面板混凝土强度进行检测。　别在大坝桩号０＋２６８，０＋５１０，右岸、左岸（进水口）、　检测时，考虑到构件尺寸以及相邻两测区间　１和２号闸门井处各布置１个压力计，共６个压力　距不宜大于２　ｍ，在每个趾板上均匀布置１０个测　计断面。冰压力观测共进行２个年度，第１个年度　区，测点间测距均为４００　Ｉｎｍ，超声波检测时，先将　是自２０１２年１月１７日至２０１２年１月２８日；第２　超声仪系统调零，然后用黄油作为耦合剂，逐点测　个年度是自２０１３年１月１３日至２０１３年２月２８　试每个测区的声时值，每个测区弹击１６点。剔除３　日。两个观测年度各测点测得的冰压力与时间过　个较大值和３个较小值，进行角度修正和浇筑面　程线和最大冰压力值，见表１。　修正后，其余１Ｏ个有效回弹值作为测区的平均回　・１７・　规划｛　东北水利水电　２０１５年第ｌＯ期　弹值。各测区的平测声速Ｖｖ＝（Ｚ　／Ｉ　＋１２／ｔ２＋ｌＪｔ３）／３。　再选择若干测区，以测距Ｌ＝２００，２５０，３００，３５０，４００，　电站停止发电时，上库水位静止，水面结成冰块，　实测冰块厚度为１２．５　ｃｍ，数值不大，在水位升降　期间闸门井内冰层能破碎。总体来说，冰压力对闸　门井无明显影响。　４５０，５００蚴，逐点测读相应的声时ｔ，用回归分析　的方法求出直线方程ｌ＝ａ＋ｂｔ，以回归系数ｂ与该　测区的平测声速　之比求得修正系数对平测声　速进行修正。混凝土强度检测值见表２。　裹２混凝土强度检测值　ＭＰａ　５结论　１）由观测结果，大坝桩号０＋２６８　ｍ处最大冰　压力１０．８６７　ｋＰａ，大坝桩号０＋５１０　ｍ处最大冰压　力１１．４　ｋＰａ，右岸最大冰压力４．４６８　ｋＰａ，左岸（进　水口）最大冰压力３．７　ｋＰａ，１号闸门井最大冰压力　１３。９６９　ｋＰａ，２号闸门井最大冰压力２０．９６８　ｋＰａ，通过　检测结果表明，冰盖活动区上部和冰盖活动　２年观测，由于库周冰厚较薄（厚３．２　ｃｍ），总体来说　冰压力较小，对大坝与库岸不致构成破坏作用。　区的面板混凝土强度相差不大，均满足Ｃ３０设计　要求。由于受冰冻时间较短，冰冻对混凝土强度影　２）冰冻对闸门井影响不大。实测冰压力为　１３。９６９￣２０．９６８　ｋＰａ，冰块厚度为１２．５　ｃｍ，数值不　响目前较小。　４冰冻对闸门井的影晌　在１号，２号闸门井安装２支压力计，测试闸　门井的冰压力，最大冰压力出现在气温上升过程　中，实测冰压力为１３．９６９￣２０．９６８　ｋＰａ，数值较小，　由于闸门井内水位上下浮动，影响闸门井结冰，当　大，在水位升降期间冰块可以破碎，冰压力对闸门　井影响较小。　【收稿日期】２０１５—０４—２２　１Ｅｃ１　●　１Ｅｃ＇　１　１Ｅｃ●∈（＇　１　＇　１　１Ｅｃ＇Ｅｃ１　＇　．｜Ｅｃ＇Ｅｃ１　一．　１　１Ｅ（１擎—∈（１　１Ｅｃ｜．Ｅ（１　《：１∈ｃ１　１　１Ｅ（１　＾｜Ｅ（１　１Ｅｃ嘲｝１Ｅ（＇　—｝．．　１　１　啊Ｅ（　（上接第１２页）　３）护岸工程设计　寒冷地区河道护岸应尽量采用抗冻涨性能好　５）文化提升设计　按照河流所在地域文化特色建设不同的主题　空间，充分体现寒冷地区的人文化、水文化、雪文　化。将河流打造成城市的名片，从而提升城市居民　生活质量，拉动地区经济。　的生态护岸技术，在流速较大的河岸可采用孔隙　较多的格宾石笼、铁网石箱、堆石等适应变形能力　强的结构，这种结构不仅能在冻胀变形后随着冻　胀力的降低而逐渐恢复变形，提高护岸的安全性，　同时覆表土后能够生长绿色植物，有效地了恢复　４结语　了自然生态属性；在流速较低的区域可采用插柳、　植草等植物措施防护，利用植物的根系固土，抵抗　洪水冲刷河岸。　河流是人类赖以生存和繁衍的根本，河流的生　态治理也是为了让河流更好地为人类服务，国内外　河流生态治理成功的案例很多，治理措施也是各有　４）绿化设计　绿化植物的选择应以本土适生植物为主，植物　搭配遵循乔＋灌＋草相结合的原则，从河流水面向　河岸按照天际线原则布置，寒冷地区冬季漫长，植　物的选择还应充分考虑形成冬季景观效果的需求。　千秋，应因地制宜，充分考虑寒冷地区河流的特　点，采用适合本区域的措施，使寒冷地区的城市河　流生态治理更加有效，使河流更好地发挥作用。　【收稿日期】２０１５－０４－１７　・１８・