峡江水利枢纽工程关键技术研究与应用
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前言

江西省峡江水利枢纽工程位于赣江中游峡江县老县城巴邱镇上游约6km处,是一座具有防洪、发电、航运、灌溉等综合效益的大(1)型水利枢纽工程,也是赣江干流梯级开发的骨干工程以及江西省大江大河治理的关键性工程。工程勘测设计单位——江西省水利规划设计研究院(以下简称“江西院”),2003年起开展峡江水利枢纽工程前期设计工作,国务院于2008年批准立项,2009年工程奠基,2015年7月工程基本建成,2017年12月24日工程竣工验收。江西院在峡江水利枢纽工程规划、勘测、设计中遇到了一系列技术难题,针对这些工程建设中的技术难题,江西院组织技术攻关,为工程设计提供了支持。

水库工程调度:赣江流域纬度跨度大,洪水地区组成复杂,本工程位于赣江中游干流河段的下段,库区河道平缓、地势开阔,水库淹没损失及影响大。工程为下游防洪时,水库须拦蓄洪水控制下泄流量;为减少库区淹没损失,则应降低库区的沿程水位,即降低坝前水位运行。为了保护肥沃的土地(耕地)资源,除了对人口密集、耕地集中、有地形条件的区域采取筑堤防护或抬田防护等工程措施外,还须研究和优化水库的洪水调度运行方式。

库区抬田工程设计:为最大程度保护耕地资源,解决库区移民故土难离的情结,节约工程建设投资,减少工程弃土对环境的影响,满足农田保水保肥要求,保障作物的正常生长发育,尽快地恢复或超过原有农业生产水平,江西院对抬田结构、工艺等进行了技术研究、现场实验并付诸大规模实施,抬田面积约2.4万亩,取得了显著经济效益、生态效益、社会效益,为我国大型水利工程建设提供了“峡江方案”和“峡江经验”。

过鱼设施:工程位于赣江中游,为保护鱼类资源、恢复河流生物多样性,需对峡江过鱼系统深入研究,从工程对鱼类的影响、鱼类保护、工程布置方案、鱼道结构及设计参数确定、诱鱼系统、补水系统、监测系统、运行管理及过鱼效果等方面进行研究。鱼道监测显示过鱼种类主要包含鳜、大眼鳜、银鲴、鳊鱼、黄颡鱼等,鱼道过鱼数量基数比较大,过鱼效果比较好。过鱼效果表明,峡江鱼道监测系统国内先进,设计合理,过鱼鱼道将工程建设对鱼类资源的不利影响程度降至最低。

低水头大流量机组选型:峡江水电站选定方案为单机容量40MW,转轮直径7.8m,额定流量524.8m3/s,目前是国内已运行的转轮直径最大的灯泡贯流机组(该方案所选定的水轮机转轮直径为当时世界最大的贯流式机组方案)。大型灯泡贯流式机组是开发低水头水力资源的首选技术,为了保证峡江水电站水轮发电机组整体结构的安全性,江西院进行了大量计算,包括对重要部件进行有限元分析;针对水轮机主要目标参数选择及水力设计、模型转轮的开发及验收、机组主要结构设计等关键技术的研究、实践;转轮采用缸动式双支点结构,转轮室叶片转角范围内采用整体不锈钢板模压,并对筋板进行加强;主轴密封采用了可靠的盘根径向密封;导水机构采用弹簧连杆结构、单作用接力器,在重锤重力作用下关机,保证机组的安全性。首台机组于2013年9月1日启动试运行,后续机组均一次投运成功。截至2017年年底,已累计发电超过30亿kW·h,9台机组运行一切正常,标志着峡江电站机组从模型参数的确定、转轮的开发等各环节取得了巨大成功,主要技术指标达到了世界先进水平。

为总结江西省峡江水利枢纽工程规划设计方面经验和教训,丰富水利水电工程建设宝库,并为水利水电规划设计人员提供参考,江西院组织编写了“峡江水利枢纽工程系列专著”,包括《峡江水利枢纽工程设计与实践》《峡江水利枢纽工程关键技术研究与应用》和《峡江水利枢纽工程经验总结与体会》。

本书是系列专著之一,是对峡江水利枢纽工程关键技术研究与应用的总结,主要由江西院从事该工程设计的相关人员参加编写。全书共9章,包括:绪论,水库调度运用方案研究,库区抬田工程关键技术研究与应用,水力机械关键技术研究与试验,厂房温度应力仿真与温控措施研究,泄水闸弧形工作闸门数值分析、水力学、流激振动模型试验研究,泄水闸深层抗滑稳定分析及加固措施研究,同赣隔堤三维渗流控制研究,鱼道布置研究。

本书引用了大量的峡江水利枢纽工程设计研究成果和相关研究文献资料。在此,向江西省峡江水利枢纽建设总指挥部以及指导、关心与参与研究的单位、专家和学者表示衷心的感谢!

限于编者水平,书中难免有不妥之处,敬请同仁和读者们批评指正。

编者

2018年1月