抽水蓄能电站冬季结冰对上水库影响分析

徐 爽，王培杰，张轶辉，马栋和

（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）

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）

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。

抽水蓄能电站；冰压力；冰冻；闸门井；蒲石河；辽宁

1　工程概况

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60km，该电站是我国东北第一座大型抽水蓄能电站，共4台机组，总装机容量为1200MW。上水库挡水建筑物为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高78.5m，坝顶长714m，上水库总库容为1135×104m3，有效库容为1040× 104m3，死库容95×104m3。蒲石河抽水蓄能电站的地理位置大约为北纬40.70°，从纬度划分来看，该地区冬季封冻时间较长，一年内有相当长的时间段上、下库会产生冰冻。

2　上水库冰压力特征

为研究上水库结冰后所产生冰推力大小，分别在大坝桩号0+268，0+510，右岸、左岸（进水口）、1和2号闸门井处各布置1个压力计，共6个压力计断面。冰压力观测共进行2个年度，第1个年度是自2012年1月17日至2012年1月28日；第2个年度是自2013年1月13日至2013年2月28日。两个观测年度各测点测得的冰压力与时间过程线和最大冰压力值，见表1。

表1　观测期各断面冰压力最大值

3　冰冻对混凝土面板的影响

抽水蓄能电站上水库由于库水位频繁变动，大坝面板混凝土的冻融次数要比一般水库的冻融次数增多。为检测冰冻对本水库大坝面板混凝土的影响，于2013年2月25日，采用超声回弹综合法（单面平测），利用NM-4A型非金属超声波仪、ZC3-A型回弹仪，对大坝面板桩号为0+268和0+410水位上下的面板混凝土强度进行检测。

检测时，考虑到构件尺寸以及相邻两测区间距不宜大于2m，在每个趾板上均匀布置10个测区，测点间测距均为400mm，超声波检测时，先将超声仪系统调零，然后用黄油作为耦合剂，逐点测试每个测区的声时值，每个测区弹击16点。剔除3个较大值和3个较小值，进行角度修正和浇筑面修正后，其余10个有效回弹值作为测区的平均回弹值。各测区的平测声速VP=（l1/t1+l2/t2+l3/t3）/3。再选择若干测区，以测距L=200，250，300，350，400，450，500mm，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VP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。

表2　混凝土强度检测值　MPa

检测结果表明，冰盖活动区上部和冰盖活动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响目前较小。

4　冰冻对闸门井的影响

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13.969～20.968kPa，数值较小，由于闸门井内水位上下浮动，影响闸门井结冰，当电站停止发电时，上库水位静止，水面结成冰块，实测冰块厚度为12.5cm，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。

5　结论

1）由观测结果，大坝桩号0+268m处最大冰压力10.867kPa，大坝桩号0+510m处最大冰压力11.4kPa，右岸最大冰压力4.468kPa，左岸（进水口）最大冰压力3.7kPa，1号闸门井最大冰压力13.969kPa，2号闸门井最大冰压力20.968kPa，通过2年观测，由于库周冰厚较薄（厚3.2cm），总体来说冰压力较小，对大坝与库岸不致构成破坏作用。

2）冰冻对闸门井影响不大。实测冰压力为13.969～20.968kPa，冰块厚度为12.5cm，数值不大，在水位升降期间冰块可以破碎，冰压力对闸门井影响较小。

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2015-04-22