徐 爽，王培杰，張軼輝，馬棟和

（1.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130061；2.遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧丹東118216）

抽水蓄能電站冬季結(jié)冰對(duì)上水庫(kù)影響分析

徐 爽1，王培杰2，張軼輝1，馬棟和1

（1.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130061；2.遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧丹東118216）

文章主要介紹抽水蓄能電站冬季上庫(kù)冰壓力監(jiān)測(cè)及其對(duì)水工建筑物的影響分析，內(nèi)容包括庫(kù)區(qū)冰壓力布置與觀測(cè)方法、冰凍對(duì)混凝土面板的影響、冰凍對(duì)閘門井的影響等。目的是通過(guò)抽水蓄能電站冬季上庫(kù)冰壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析出冰凍對(duì)混凝土面板的影響、冰凍對(duì)閘門井的影響。

抽水蓄能電站；冰壓力；冰凍；閘門井；蒲石河；遼寧

1　工程概況

蒲石河抽水蓄能電站，位于遼寧省寬甸滿族自治縣境內(nèi)，距丹東市約60km，該電站是我國(guó)東北第一座大型抽水蓄能電站，共4臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量為1200MW。上水庫(kù)擋水建筑物為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高78.5m，壩頂長(zhǎng)714m，上水庫(kù)總庫(kù)容為1135×104m3，有效庫(kù)容為1040× 104m3，死庫(kù)容95×104m3。蒲石河抽水蓄能電站的地理位置大約為北緯40.70°，從緯度劃分來(lái)看，該地區(qū)冬季封凍時(shí)間較長(zhǎng)，一年內(nèi)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間段上、下庫(kù)會(huì)產(chǎn)生冰凍。

2　上水庫(kù)冰壓力特征

為研究上水庫(kù)結(jié)冰后所產(chǎn)生冰推力大小，分別在大壩樁號(hào)0+268，0+510，右岸、左岸（進(jìn)水口）、1和2號(hào)閘門井處各布置1個(gè)壓力計(jì)，共6個(gè)壓力計(jì)斷面。冰壓力觀測(cè)共進(jìn)行2個(gè)年度，第1個(gè)年度是自2012年1月17日至2012年1月28日；第2個(gè)年度是自2013年1月13日至2013年2月28日。兩個(gè)觀測(cè)年度各測(cè)點(diǎn)測(cè)得的冰壓力與時(shí)間過(guò)程線和最大冰壓力值，見(jiàn)表1。

表1　觀測(cè)期各斷面冰壓力最大值

3　冰凍對(duì)混凝土面板的影響

抽水蓄能電站上水庫(kù)由于庫(kù)水位頻繁變動(dòng)，大壩面板混凝土的凍融次數(shù)要比一般水庫(kù)的凍融次數(shù)增多。為檢測(cè)冰凍對(duì)本水庫(kù)大壩面板混凝土的影響，于2013年2月25日，采用超聲回彈綜合法（單面平測(cè)），利用NM-4A型非金屬超聲波儀、ZC3-A型回彈儀，對(duì)大壩面板樁號(hào)為0+268和0+410水位上下的面板混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)時(shí)，考慮到構(gòu)件尺寸以及相鄰兩測(cè)區(qū)間距不宜大于2m，在每個(gè)趾板上均勻布置10個(gè)測(cè)區(qū)，測(cè)點(diǎn)間測(cè)距均為400mm，超聲波檢測(cè)時(shí)，先將超聲儀系統(tǒng)調(diào)零，然后用黃油作為耦合劑，逐點(diǎn)測(cè)試每個(gè)測(cè)區(qū)的聲時(shí)值，每個(gè)測(cè)區(qū)彈擊16點(diǎn)。剔除3個(gè)較大值和3個(gè)較小值，進(jìn)行角度修正和澆筑面修正后，其余10個(gè)有效回彈值作為測(cè)區(qū)的平均回彈值。各測(cè)區(qū)的平測(cè)聲速VP=（l1/t1+l2/t2+l3/t3）/3。再選擇若干測(cè)區(qū)，以測(cè)距L=200，250，300，350，400，450，500mm，逐點(diǎn)測(cè)讀相應(yīng)的聲時(shí)t，用回歸分析的方法求出直線方程l=a+bt，以回歸系數(shù)b與該測(cè)區(qū)的平測(cè)聲速VP之比求得修正系數(shù)對(duì)平測(cè)聲速進(jìn)行修正?；炷翉?qiáng)度檢測(cè)值見(jiàn)表2。

表2　混凝土強(qiáng)度檢測(cè)值　MPa

檢測(cè)結(jié)果表明，冰蓋活動(dòng)區(qū)上部和冰蓋活動(dòng)區(qū)的面板混凝土強(qiáng)度相差不大，均滿足C30設(shè)計(jì)要求。由于受冰凍時(shí)間較短，冰凍對(duì)混凝土強(qiáng)度影響目前較小。

4　冰凍對(duì)閘門井的影響

在1號(hào)，2號(hào)閘門井安裝2支壓力計(jì)，測(cè)試閘門井的冰壓力，最大冰壓力出現(xiàn)在氣溫上升過(guò)程中，實(shí)測(cè)冰壓力為13.969～20.968kPa，數(shù)值較小，由于閘門井內(nèi)水位上下浮動(dòng)，影響閘門井結(jié)冰，當(dāng)電站停止發(fā)電時(shí)，上庫(kù)水位靜止，水面結(jié)成冰塊，實(shí)測(cè)冰塊厚度為12.5cm，數(shù)值不大，在水位升降期間閘門井內(nèi)冰層能破碎?？傮w來(lái)說(shuō)，冰壓力對(duì)閘門井無(wú)明顯影響。

5　結(jié)論

1）由觀測(cè)結(jié)果，大壩樁號(hào)0+268m處最大冰壓力10.867kPa，大壩樁號(hào)0+510m處最大冰壓力11.4kPa，右岸最大冰壓力4.468kPa，左岸（進(jìn)水口）最大冰壓力3.7kPa，1號(hào)閘門井最大冰壓力13.969kPa，2號(hào)閘門井最大冰壓力20.968kPa，通過(guò)2年觀測(cè)，由于庫(kù)周冰厚較?。ê?.2cm），總體來(lái)說(shuō)冰壓力較小，對(duì)大壩與庫(kù)岸不致構(gòu)成破壞作用。

2）冰凍對(duì)閘門井影響不大。實(shí)測(cè)冰壓力為13.969～20.968kPa，冰塊厚度為12.5cm，數(shù)值不大，在水位升降期間冰塊可以破碎，冰壓力對(duì)閘門井影響較小。

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