用于抽水蓄能电站的生态流量泄放设施的制作方法

本实用新型涉及用于抽水蓄能电站的生态流量泄放设施，适用于抽水蓄能电站或其他类似水利水电工程的水环境及水生生态保护领域。

背景技术：

抽水蓄能电站的库区淹没、大坝阻隔、运行调度等导致坝下游水文情势改变，进而对水环境及鱼类栖息生境将会产生一定影响，需采取一定设施下泄生态流量，确保下游水生生境得以维持。采取切实可行、操作便利的方式实现生态流量的下泄是需要解决的问题。

目前，常规水电站生态流量下泄的常见方式有在坝身设置生态流量机组、设置生态流量泄放孔、通过泄洪闸门开启下泄生态流量等，但对于抽水蓄能电站，其集雨面积常较小，需要下泄的生态流量也较小，设置生态机组、生态泄放孔投资过大，经济效益差，因此，如何通过简便的方式实现抽水蓄能电站初期蓄水期和运行期的生态流量下泄，是需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有技术中的常规水电站生态流量下泄技术方案的不足之处，提供一种建设占地省、投资低、永临结合、便于监控和管理，同时可较好地满足下游生态流量需求的用于抽水蓄能电站的生态流量泄放设施。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种用于抽水蓄能电站的生态流量泄放设施，包括隧洞上部覆盖层、导流隧洞和隧洞围堰，所述导流隧洞设置在隧洞上部覆盖层下方，所述隧洞上部覆盖层面向水库一侧为斜坡，所述隧洞围堰设置在隧洞上部覆盖层设置斜坡的一侧，还包括永久进水头部、生态流量泄放管、自动流量控制阀、生态流量监控装置、临时进水头部、浮动抽水装置，所述永久进水头部设置在隧洞上部覆盖层的斜坡上；生态流量泄放管上端连接所述永久进水头部，生态流量泄放管下端穿过导流隧洞；所述临时进水头部自隧洞围堰延伸至生态流量泄放管下端并与生态流量泄放管连接；所述自动流量控制阀和生态流量监控装置设置于生态流量泄放管穿过导流隧洞的一端；浮动抽水装置布置于导流隧洞和隧洞围堰之间，浮动抽水装置连接永久进水部。

流量自动控制阀，通过预先设置需要的流量值，自动控制阀门的开度相应调整，从而控制相应的出水量。

生态流量监控装置，出口端配置在线监控设施，用于实际下泄流量的采集，可分为生态流量数字监控装置和生态流量视频监控装置，分别用于将下泄流量实时监测数据和视频影像传输至电站的集中管理平台以及监管部门的监管平台。

作为优选，所述永久进水头部包括永久进水口、竖向拦污栅和反梯形的进水口顶盖，永久进水口竖直设置在隧洞上部覆盖层的斜坡上，永久进水口上端设置竖向拦污栅，竖向烂污栅顶端设置进水口顶盖。

作为优选，所述永久进水口的顶部高于水库的最大泥沙淤积线，低于水库的死水位。

作为优选，所述导流隧洞内设置导流隧洞堵头，所述生态流量泄放管穿过所述导流隧洞堵头。

作为优选，所述生态流量泄放管包括坡向生态流量泄放管、竖向生态流量泄放管、生态流量泄放管堵头前段、堵头预埋管、生态流量泄放管堵头后段，所述坡向生态流量泄放管沿着隧洞上部覆盖层的斜坡设置，坡向生态流量泄放管上端连接永久进水头部，竖向生态流量泄放管连接坡向生态流量泄放管的下端并竖直设置于导流隧洞靠近隧洞围堰一端，堵头预埋管穿过所述导流隧洞堵头，生态流量泄放管堵头前段设置于竖向生态流量泄放管和堵头预埋管之间，生态流量泄放管堵头后段连接堵头预埋管远离隧洞围堰一端，所述自动流量控制阀和生态流量监控装置设置于生态流量泄放管堵头后段的末端。

生态流量泄放管堵头堵头前段生态流量泄放管堵头后段的主体利用已开凿的导流隧洞进行布设安置，上游侧延伸至库内，并适当高于最大泥沙淤积线，确保在长期运行过程中不被泥沙堵塞，在导流隧洞内的泄放管下方设置支墩进行支撑，便于生态流量泄放管的固定、维护和更换，上游进口段通过在山体设置坡向支墩，坡向支墩通过锚杆等嵌入下方岩体，确保生态流量泄放管稳定。导流隧洞堵头(一种用于导流隧洞封堵的水工构筑物)上游侧的生态流量泄放管堵头前段的上游侧端设置临时泄水接口，用于导流隧洞堵头施工期间，生态流量泄放管堵头前段、堵头预埋管、生态流量泄放管堵头后段具备过水条件后，临时泄水管接入临时泄水接口下泄流量。

作为优选，堵头预埋管和生态流量泄放管堵头后段连接处设置有检修阀和减压阀。

检修阀和减压阀，在堵头预埋管下游侧设置检修阀，用于后端泄放管及监控设施临时检修时关闭；检修阀后设置减压阀，用于降低出水水压，减轻后续设备的承压度。

作为优选，临时进水头部包括围堰预埋管和临时泄水管，所述围堰预埋管穿过隧洞围堰，围堰预埋管通过临时泄水管连接生态流量泄放管。

临时泄水管与生态流量泄放管连接，用于导流隧洞封堵期间(即堵头施工期间)的生态流量泄放。

作为优选，所述浮动抽水装置包括悬浮机构、潜水泵、抽水软管、浮球开关控制机构、临时储水箱和出水软管，所述临时储水箱通过抽水软管连接潜水泵，临时储水箱布置高度高于永久进水头部，临时储水箱底部设置出水软管，所述出水软管连接永久进水头部，临时储水箱中设置浮球开关控制机构，所述浮球开关控制机构电连接潜水泵，所述潜水泵设置悬浮机构。

作为优选，所述悬浮机构包括浮筒、锚固绳、锚盘和锚固滑轮，所述潜水泵悬置于浮筒底部，锚固滑轮设置于浮筒上，锚固绳穿过所述锚固滑轮连接锚盘。

作为优选，浮球开关控制机构包括浮球、浮球控制开关和水泵电缆，所述浮球悬置于临时储水箱内，浮球控制开关连接浮球，浮球控制开关通过水泵电缆连接潜水泵。

为满足初期蓄水期间坝下河道持续保持一定的生态流量，在蓄水水位尚未淹没永久进水口一定高度时，设置浮动抽水装置，既满足抽水需要，又可降低蓄水过程中的抽水成本。该装置主要由潜水泵、浮筒、抽水软管、锚固绳、锚固滑轮、临时储水箱组成，潜水泵吊装于浮筒下方，垂向锚绳下方为具有相当自重的铁质锚盘，放入库底用于稳固浮筒，锚绳通过锚固滑轮后，引向岸边进行固定，以便该装置的检修及稳定运行；抽水软管一端连接潜水泵出口，另一端连接至临时储水箱，临时储水箱内通过浮球液位开关与水泵电缆及电源侧连接，用于控制潜水泵的开闭，临时储水箱侧面靠下的部位设置临时储水箱阀门，临时储水箱阀门后接出水软管，最终接入永久进水口。当项目需要下泄流量较大时，可将多个高度接近的临时储水箱进行串联连接，各储水箱底部基本持平，浮球液位开关设置在距离永久进水口最远的一个临时储水箱，各临时储水箱通过侧面靠下的部位设置的进出水口相连，满足蓄水过程中生态流量持续下泄的需求。

本实用新型的技术方案采用永久泄放装置与临时泄放装置相结合的方式，导流隧洞封堵过程中，通过在导流隧洞围堰底部预埋的临时泄水管进行泄水；在导流隧洞封堵完成并开始初期蓄水的过程中，通过浮动抽水装置将库区水体抽至永久生态流量泄放管内进行生态流量泄放；当蓄水位上升并没过永久生态流量泄放管的进水口，且下泄流量满足要求后，浮动抽水装置停运，实现自流下泄。在初期蓄水及电站正常运行过程中，可通过生态流量监控设施(含数字监控设施和视频监控设施)实时监控下泄流量，以满足下游生态用水监控需要。

附图说明

图1为本实用新型的用于抽水蓄能电站的生态流量泄放设施的结构示意图。

图2为本实用新型的用于抽水蓄能电站的生态流量泄放设施的局部放大结构示意图。

图3为本实用新型的永久进水头部的结构示意图。

图4为本实用新型的导流隧洞堵头的横剖面图。

图5为本实用新型的浮动抽水装置的结构示意图。

图中：1隧洞上部覆盖层；101斜坡；2导流隧洞；201导流隧洞堵头；3隧洞围堰；4永久进水头部；401永久进水口；402竖向拦污栅；403进水口顶盖；5生态流量泄放管；501坡向生态流量泄放管；502竖向生态流量泄放管；503生态流量泄放管堵头前段；504堵头预埋管；505生态流量泄放管堵头后段；506坡向支墩；507横向支墩；6自动流量控制阀；701生态流量数字监控装置；702生态流量视频监控装置；8临时进水头部；801围堰预埋管；802临时泄水管；9检修阀；10减压阀；11浮动抽水装置；1101潜水泵；1102抽水软管；1103临时储水箱；1104出水软管；1105浮筒；1106锚固绳；1107锚盘；1108锚固滑轮；1109浮球；1110浮球控制开关；1111水泵电缆；1112临时储水箱阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步描述。

如图1、图2所示，本实用新型的一种用于抽水蓄能电站的生态流量泄放设施，包括隧洞上部覆盖层1、导流隧洞2和隧洞围堰3，所述导流隧洞2设置在隧洞上部覆盖层1下方，所述隧洞上部覆盖层1面向水库一侧为斜坡101，所述隧洞围堰3设置在隧洞上部覆盖层1设置斜坡101的一侧，还包括永久进水头部4、生态流量泄放管5、自动流量控制阀6、生态流量监控装置、临时进水头部8、浮动抽水装置11，所述永久进水头部4设置在隧洞上部覆盖层1的斜坡101上；生态流量泄放管5上端连接所述永久进水头部4，生态流量泄放管5下端穿过导流隧洞2；所述临时进水头部8自隧洞围堰3延伸至生态流量泄放管5下端并与生态流量泄放管5连接；所述自动流量控制阀6和生态流量监控装置设置于生态流量泄放管5穿过导流隧洞2的一端；浮动抽水装置11布置于导流隧洞2和隧洞围堰3之间地形低洼处，浮动抽水装置11连接永久进水部4。

如图3所示，所述永久进水头部4包括永久进水口401、竖向拦污栅402和反梯形的进水口顶盖403，永久进水口401竖直设置在隧洞上部覆盖层1的斜坡101上，永久进水口401上端设置竖向拦污栅402，竖向烂污栅顶端设置进水口顶盖403。所述永久进水口401的顶部高于水库的最大泥沙淤积线，低于水库的死水位。

如图1、图2所示，所述导流隧洞2内设置导流隧洞堵头201，所述生态流量泄放管5穿过所述导流隧洞堵头201。所述生态流量泄放管5包括坡向生态流量泄放管501、竖向生态流量泄放管502、生态流量泄放管堵头前段503、堵头预埋管504、生态流量泄放管堵头后段505，所述坡向生态流量泄放管501通过坡向支墩506沿着隧洞上部覆盖层1的斜坡101设置，坡向生态流量泄放管501上端连接永久进水头部4，竖向生态流量泄放管502连接坡向生态流量泄放管501的下端并竖直设置于导流隧洞2靠近隧洞围堰3一端，堵头预埋管504穿过所述导流隧洞堵头201，生态流量泄放管堵头前段503设置于竖向生态流量泄放管502和堵头预埋管504之间，生态流量泄放管堵头后段505连接堵头预埋管504远离隧洞围堰3一端，所述自动流量控制阀6和生态流量监控装置设置于生态流量泄放管堵头后段505的末端。生态流量泄放管堵头前段503和生态流量泄放管堵头后段505都通过横向支墩507安装于导流隧洞2底部。

生态流量泄放管5堵头堵头前段生态流量泄放管堵头后段505的主体利用已开凿的导流隧洞2进行布设安置，上游侧延伸至库内，并适当高于最大泥沙淤积线，确保在长期运行过程中不被泥沙堵塞，在导流隧洞2内的泄放管下方设置支墩进行支撑，便于生态流量泄放管5的固定、维护和更换，上游进口段通过在山体设置坡向支墩506，坡向支墩506通过锚杆等嵌入下方岩体，确保生态流量泄放管5稳定。导流隧洞堵头201(一种用于导流隧洞2封堵的水工构筑物)上游侧的生态流量泄放管堵头前段503的上游侧端设置临时泄水接口，用于导流隧洞堵头201施工期间，生态流量泄放管堵头前段503、堵头预埋管504、生态流量泄放管堵头后段505具备过水条件后，临时泄水管802接入临时泄水接口下泄流量。

堵头预埋管504和生态流量泄放管堵头后段505连接处设置有检修阀9和减压阀10。

检修阀9和减压阀10，在堵头预埋管504下游侧设置检修阀9，用于后端泄放管及监控设施临时检修时关闭；检修阀9后设置减压阀10，用于降低出水水压，减轻后续设备的承压度。

临时进水头部8包括围堰预埋管801和临时泄水管802，所述围堰预埋管801穿过隧洞围堰3，围堰预埋管801通过临时泄水管802连接生态流量泄放管5。临时泄水管802与生态流量泄放管5连接，用于导流隧洞2封堵期间(即堵头施工期间)的生态流量泄放。

如图5所示，所述浮动抽水装置11包括悬浮机构、潜水泵1101、抽水软管1102、浮球开关控制机构、临时储水箱1103和出水软管1104，所述临时储水箱1103通过抽水软管1102连接潜水泵1101，临时储水箱布置高度高于永久进水头部，临时储水箱底部设置出水软管1104和临时储水箱阀门1112，所述出水软管1104连接永久进水头部，临时储水箱1103中设置浮球1109开关控制机构，所述浮球1109开关控制机构电连接潜水泵1101，所述潜水泵1101设置悬浮机构。

所述悬浮机构包括浮筒1105、锚固绳1106、锚盘1107和锚固滑轮1108，所述潜水泵1101悬置于浮筒1105底部，锚固滑轮1108设置于浮筒1105上，锚固绳1106穿过所述锚固滑轮1108连接锚盘1107。锚固绳1106可以设置于水库沿岸等可固定表面。锚盘1107固定于水库水体底部。浮球开关控制机构包括浮球1109、浮球控制开关1110和水泵电缆1111，所述浮球1109悬置于临时储水箱1103内，浮球控制开关1110连接浮球1109，浮球控制开关1110通过水泵电缆1111连接潜水泵1101。

为满足初期蓄水期间坝下河道持续保持一定的生态流量，在蓄水水位尚未淹没永久进水口401一定高度时，设置该装置，既满足抽水需要，又可降低蓄水过程中的抽水成本。该装置主要由潜水泵1101、浮筒1105、抽水软管1102、锚固绳1106、锚固滑轮1108、临时储水箱1103组成，潜水泵1101吊装于浮筒1105下方，垂向锚绳下方为具有相当自重的铁质锚盘1107，放入库底用于稳固浮筒1105，锚绳通过锚固滑轮1108后，引向岸边进行固定，以便该装置的检修及稳定运行；抽水软管1102一端连接潜水泵1101出口，另一端连接至临时储水箱1103，临时储水箱1103内通过浮球控制开关1110与水泵电缆1111及电源侧连接，用于控制潜水泵1101的开闭，临时储水箱1103侧面靠下的部位设置临时储水箱阀门1112，临时储水箱阀门1112后接出水软管1104，最终接入永久进水口401。当项目需要下泄流量较大时，可将多个高度接近的临时储水箱1103进行串联连接，各储水箱底部基本持平，浮球控制开关1110设置在距离永久进水口401最远的一个临时储水箱1103，各临时储水箱1103通过侧面靠下的部位设置的进出水口相连，满足蓄水过程中生态流量持续下泄的需求。

流量自动控制阀，通过预先设置需要的流量值，自动控制阀门的开度相应调整，从而控制相应的出水量。

生态流量监控装置，出口端配置在线监控设施，用于实际下泄流量的采集，可分为生态流量数字监控装置701和生态流量视频监控装置702，分别用于将下泄流量实时监测数据和视频影像传输至电站的集中管理平台以及监管部门的监管平台。生态流量数字监控装置701采用超声波流量仪等设备监测流量数据；生态流量视频监控装置702采用具备夜视功能的360度智能高速球摄像机等设备拍摄监控视频，便于随时查看泄放情况。

本实用新型的技术方案采用永久泄放装置与临时泄放装置相结合的方式，导流隧洞2封堵过程中，通过在导流隧洞2围堰底部预埋的临时泄水管802进行泄水；在导流隧洞2封堵完成并开始初期蓄水的过程中，通过浮动抽水装置11将库区水体抽至永久生态流量泄放管5内进行生态流量泄放；当蓄水位上升并没过永久生态流量泄放管5的进水口，且下泄流量满足要求后，浮动抽水装置11停运，实现自流下泄。在初期蓄水及电站正常运行过程中，可通过生态流量监控设施(含数字监控设施和视频监控设施)实时监控下泄流量，以满足下游生态用水监控需要。

本申请方案在具体施工时和泄放控制的具体方式如下：

在隧洞围堰3施工时，在隧洞围堰3施工时先将围堰预埋管801埋入隧洞围堰3下方，下游侧接临时泄水管802。临时进水头部8用于导流隧洞2封堵施工过程中的生态流量泄放，在导流隧洞堵头201施工时，通过临时泄水管802将上游的来水接至导流隧洞2，在导流隧洞堵头201建成前，通过临时泄水管802将水输送至导流隧洞堵头201后，并延伸至下游河道。

在导流隧洞堵头201、堵头预埋管504和生态流量泄放管堵头后段505建成后，通过堵头预埋管504和生态流量泄放管堵头后段505将上游的来水泄放至下游河道。

在生态流量泄放管堵头前段503建设完成后，临时泄水管802接至生态流量泄放管堵头前段503，通过生态流量泄放管堵头前段503、堵头预埋管504和生态流量泄放管堵头后段505下泄流量。

导流隧洞堵头201施工完毕后，隧洞围堰3拆除，电站开始初期蓄水，在此期间，通过浮动抽水装置11将库区的水抽至永久进水口401，通过生态流量泄放管5向下游泄放生态流量。

隧洞围堰3拆除时，临时进水头部8也同步拆除，临时泄水管802和生态流量泄放管堵头前段503原接口采用钢制堵头进行封堵，避免在隧洞围堰3拆除及水库运行过程中被泥沙堵住，影响生态流量的下泄。

浮动抽水装置在上游导流隧洞围堰拆除并开始蓄水时使用，在水位抬升的同时降低抽水扬程，减少电能消耗。启用该装置时，需将垂向锚固绳1106和锚盘1107放入水库底部，使锚盘1107始终位于水库底部，锚固绳1106通过锚固滑轮1108后另一端引向岸边，用于固定该装置。当水位上升时，浮筒1105及安装于浮筒1105上的锚固滑轮1108、潜水泵1101等会随着水位而逐渐上升，并且逐渐向岸边的锚固端靠近，适时拉动锚固绳1106，使锚盘1107脱离库底，待其距离岸边适当距离后重新沉于库底用于锚固浮筒1105，直至蓄水至永久进水口401高程以上0.5m左右。潜水泵1101在隧洞围堰3拆除后即启动，将水抽至临时储水箱1103，临时储水箱1103底部高度高于永久进水口401标高0.5m左右，正常使用时打开临时储水箱阀门1112，并将出水软管1104与永久进水口401(浮动抽水装置停用前暂不安装竖向拦污栅402和进水口顶盖403)保持密封，设置好临时储水箱1103内的浮球1109及配套的浮球液位开关1110，当临时储水箱1103内的水位降低至30cm左右时，设置浮球液位开关1110闭合，由水泵电缆1111供电启动潜水泵1101抽水，通过抽水软管31将库水抽至临时储水箱1103，当抽水至距临时储水箱1103最高水位时(不超过抽水软管1102的末端管口的高程，一般为距顶部约20cm)，设置浮球液位开关28断开，潜水泵1101停止抽水，下泄流量由生态流量泄放管5末端的自动流量控制阀6进行控制，并由701生态流量数字监控装置；702生态流量视频监控装置进行监控。在蓄水至永久进水口以上0.5m左右，出水软管1104与永久进水口401断开，永久进水口401的下泄流量来自库区水体，同时安装竖向拦污栅402和进水口顶盖403，拆除浮动抽水装置11。