低水头径流式小水电站外置式拦污栅的优势及设

[12-11 16:59:52]   来源:http://www.tmgc8.com  水利水电   阅读:3680

—通过拦污栅的流量,A—水面以下的拦污栅面积,需要扣除拦污栅的主次梁框架面积(可按孔口的15%计算),但栅片的面积不扣除。过栅流速太大,则水头损失较大,漂浮物的冲击力也比较大;过栅流速太小,水头损失很小,但栅面积就较大,造价较高。www.tmgc8.com

笔者通过对设计过程中理论上的不同流速的经济比较,及建成后实际运行效果比较,认为过栅流速V=0.6~0.8m/s较为合适。通过调整拦污栅的底坎高程,改变拦污栅高度,或调整拦污栅平面轴线与电站进水方向的夹角,改变拦污栅总长,都可以调整过栅流速的大小。

2、拦污栅设计水头的选择。

拦污栅设计水头是指电站满发,拦污栅正常工作时,拦污栅前后可能出现的最大的水位差。这个参数目前没有可靠的计算方法,它是随时都会变化的,与水位、流量及栅上的垃圾附着量等多种因素有关。一些设计手册认为拦污栅的设计水头取2~4m较合适,但目前不少低水头电站,设计水头在5m以下,最低的只有2m多,故拦污栅设计水头取2~4m,显然太高了,据此设计的拦污栅造价必然很高,故应该具体问题具体分析。

笔者认为根据过栅水深及河流垃圾情况,来确定拦污栅的设计水头较为合理。据实际经验,低水头电站过栅流速的拦污栅设计水头取0.5~0.8m已足够了。通过计算可以知道:当拦污栅实际水头达0.5m时,在此水头作用下的过栅流速为2.3m,在过流量不变的前提下,此时拦污栅被堵的面积约2/3。而这种情况在实际运行时是不会出现的,原因是:河面垃圾是以漂浮物为主,当过栅流速较小时,拦污栅前垃圾会积成片,上部是堵住了,但中下部是畅通的。故选择拦污栅设计水头时,过栅水深大、垃圾多的取大值,过栅水深小、垃圾少的取小值,垃圾多少可大致按电站上游流域面积来判断。

3、栅座抗倾稳定系数K的计算。

栅座抗倾稳定系数K,是栅座的抵抗转动弯矩MG与转动弯矩www.tmgc8.comMF的比值,即K=MG/MF,是衡量栅座抗倾稳定性的参数。栅座承受的荷载来自于拦污栅,拦污栅的主要的荷载是动水压力,这是一个均布的面积力,其大小为p=γh,γ是水容重,大小为9.8kN/m2h是拦污栅的设计水头,按上面的分析进行选择。代入h计算可以知道,拦污栅的荷载并不大,只有5~8kN/m2,故栅座的结构强度和抗滑稳定性容易满足要求。正是由于荷载小,栅座的结构尺寸比较小,这使得抗倾稳定成了栅座是否安全的控制条件。实际设计中要考虑到计算误差和不可预见的不利因素,要求达到K2,同时,为了保证栅座结构的经济性,K值也不宜取太大,以K<3为好。

K值计算中要注意的两个易出错的地方:一是转动中心的确定,计算假设基础承载力是足够的,故当栅座发生转动时,一定是绕着底板下游立面最低点转动的,这点就是弯矩计算的转动中心点;二是计算结构自重时,水下部分结构要用浮容重计算。注意了这些易出错的地方, K值就计算准确了。

三、外置式拦污栅的优点

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