1.2.4糙率
当冰盖下满流输水时,综合糙率按下式计算:
n=n1〔1+a(n2/n1)2/(1+a)〕1/2
a=x2/x1
式中n-冰盖综合糙率系数;
x1-渠道湿周长度,m;
x2-冰盖湿周长度,m;
n1-渠底及边坡的糙率系数;
n2-冰盖下表面的糙率系数,可按下表选用。
冰盖下表面糙率系数n2
结冰期平均流速v(m/s) | 糙率系数n2 | |
无冰凌,冰有裂缝 | 有冰凌,冰有裂缝 | |
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纵坡
结冰盖运行时,纵坡设计要根据地形条件、水能设计和工程造价,综合考虑选定,要以流速进行控制。
输排冰运行时,纵坡采用前段陡些,以满足输冰流速要求,后段应在排冰闸前取20~40m的缓流段,以满足浮冰、排冰流速的要求
1.3前池
冬季安全运行,前池容积应适当加大,容积应计入冬季正常水位运行时冰盖所占有的容积,这样一是可以避免漫顶失事,二是可以降低流速,使上游所进冰凌均浮于水面之上,便于排除。前池一般需设置1~2条导凌筏,将渠道来冰导至排冰闸前集中排走,导凌筏与水流夹角不大于30o为宜。前池以正面排冰,侧面取水形式为佳,因为这种形式排冰和来水方向一致,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。排冰闸应与引水渠中心线布置在一条直线上,这样可使闸前水流平稳,闸前无回流和旋涡。排冰闸闸前渠内流速一般在0.7m/s左右,过闸流速一般要求大于1.5m/s,过闸排冰水深要大于最大冰块厚度,闸孔宽度要大于最大冰块宽度,出口应与陡坡平顺连接,陡坡宽度不小于排冰闸闸孔宽度。
从我区几个水电站来看,前池闸室应设在室内,拦污栅的布置一般设在检修闸门与工作闸门之间为好,且布置在前池闸房中,闸房用电热或汽暖采暖,冬季室温应始终保持在0以上。为了使水道与前池闸房之间形成封闭,压力前池上游承重梁的高度应与前池正常水位相齐,目的在于水电站冬季运行时,使冰盖结在前池正常水位以上,此承重梁与冰盖封冻在一起,从而使冷空气进入不到闸房中。
1.4压力管道和尾水室
对于压力管道防冻,一般采用深埋式(大于冻土深)或加盖暖棚的办法进行压力管防冻。北屯一、二、三级电站利用利用下半夜甩负荷时的余电对压力管进行电力加热,有效地防止了冰冻问题。
尾水室以淹没式为优,非淹没式圆锥钢尾水管,管内极易冰冻,对正常运行不利。
2对引水式电站运行管理上的要求
2.1流冰期应注意的问题
阿勒泰地区一般每年10月下旬至11月中旬为流冰期,大河引进的冰凌加上渠道的再生冰,极易发生堵塞。流冰期要特别加强巡渠和各站点的值班监视工作,及时清除闸前和渠边挂凌和冰塞,以保持水流稳定,畅通无阻。若在此期间又遇上大雪,应特别注意。其它还应注意:
a.使进水流量保持稳定,可适当加大,但不宜减少;
b.要充分发挥排冰闸的作用,排除冰凌冰块;
c.若遇堵塞,应自下游向上游进行排除,可用一小瓶内盛100g左右的炸药,点着投入冰塞处进行爆破,效果很好。
2.2引水渠道结冰盖运行
渠道在每年11月下旬,随着气温逐渐降低,特别是遇上寒流,气温骤降,渠道浮冰连在一起形成冰盖,冰盖一般呈拱形,即冰盖表面为水平,岸边较厚,形成以渠边为拱座的拱形体,岸边冰厚达30cm以上,渠中心较薄。为了保持冰盖的稳定,必须保持高水位运行,有时宁可少发电保持水位不下降。同时还要在各电站准备好水电阻,调节保持发电机的出力稳定,以防外网突然甩负荷,使渠道水位上升,当渠道中心冰盖厚度达到20cm左右时,即可在冰盖上每隔100~150m打一直径为30cm的冰洞,这样当渠中水位变化时,冰洞可起调压作用,当水位降落时,冰洞进气消除负压,避免垮冰;当水位升高时,水就从冰洞溢出来,漫流在冰盖上的水,遇冷空气又结成冰,可以使冰盖加厚,一般后半夜负荷较轻,这时候可减少泄水道的排水,有控制地增高渠道水位,使水流不断从冰洞溢出来,结成70~80cm的理想冰盖,进入冰盖运行期。
春季化冰期一般在4月初到4月下旬,这期间主要是防止冰盖下塌结成冰坝而堵塞渠道。这就要求加强渠道巡视,疏通退水渠和尾水渠,打掉泄水道上的冰盖,从下游往上游排冰,如遇堵塞处或发现有冰盖下塌,尽量用人工疏通,打碎的冰块不宜太大,防止因疏冰而造成新的堵塞;或采用人工定位爆破,将冰块炸碎,再用人工进行疏通。
3结语
我区冬季严寒,负温历时长,冰害严重,但只要根据气象、水温、冰情、工程条件等,制定符合实际情况的电站设计和运行管理制度,妥善解决冰冻问题,严寒地区水电站的冬季运行是完全有保障的。