摘要:随着经济和各行各业的快速发展，本文以某抽水蓄能电站为例，该抽水蓄能电站的下水库已经建成，上水库是一块山间洼地。电站枢纽建筑物的组成包括输水系统、地下厂房、主坝、副坝等。电站的装机容量为1200MW，上水库的总库容量是1160×104m3。由于该抽水蓄能电站的下水库已经建成使用了，所以电站的下水库进水口和出水口205．00m高程之下的地方在之前已经施工完成了。
关键词:输水蓄能电站;输水系统;设计
引言
随着经济的快速发展，能源需求和峰谷负荷不断增加，发展抽水蓄能电站对于电网的电源结构调整和安全稳定运行具有重要意义。介绍了当前抽水蓄能电站的作用、特征和国内外发展状况，基于此提出抽水蓄能电站综合评价研究的重要性和意义，对当前研究现状所出现的问题提出对策分析。
1 抽水蓄能电站的作用和特征
抽水蓄能电站作为电网综合辅助管理工具，以水能转换为载体，通过提供系统储能服务和多工况调度运行，在电网中承担调峰填谷、调频、调相、备用、黑启动等任务，是现代电力系统重要的稳压器、调节器和存储器，在电网安全、稳定和经济运行中发挥重要作用。1)在技术方面。抽水蓄能电站既是负载又是电源，可在泵和发电机之间随时转换，抽水蓄能电站是负载调节的最佳工具，具有灵活的操作模式;抽水蓄能电站是电力转换和储备的工具，也是目前储能的最佳工具，可以有效地调节电力系统在发电和利用中的动态平衡。2)在经济方面。电站的运行可以使电网的所有参与者受益，例如发电公司，输电和配电公司以及电力客户;没有实行峰谷和辅助服务价格，无法准确测量抽水蓄能电站带来的经济价值，因此需要正确反映电站提供服务的成本，并给予合理的经济补偿。
2 布置输水系统
该抽水蓄能电池输水系统由尾水系统和引水系统组成，供水方式用的是两洞四机。其中引水系统包括上水库进水口、上水库出水口、高压隧洞、引水低压隧洞、引水洞岔管、引水调压井和引水支洞。尾水系统包括尾水支洞、尾水隧洞、下水库进水口、下水库出水口、尾水洞岔管、尾水调压井。上水库进/出水口是竖井式的结构，在主坝的上游的右侧，一共是两个进/出水口。引水隧洞的长度是660．35m，内径长度为6．7m，用的是钢筋混凝土的衬砌方式。引水调压井在引水隧道的末尾，左右对称在引水隧洞的两边，是升管阻抗式的调压井。有两条高压隧洞，其中心间距是67．49m，每条洞长度是831．26m。引水洞的岔管呈现卜型状，分岔角呈60度，岔管主管直径是6．6m，支管直径是4．6m。引水支洞是从引水洞岔管到厂房蜗壳进口，每条长288．19。尾水支洞是从机组尾水管出口到尾水岔管，其内径是4．7m，洞长176．89m。尾水岔管是正Y型，核查角度是50度。尾水调压井离机组中心线的长度是212．59m，在尾水隧洞两边对称分布，调压井是阻抗式的，尾水调压井顶部装设了补气洞和厂房通风洞，二者之间和相通的。尾水隧洞总长度1046．79，内径是6．7m，用的是钢筋混凝土的衬砌方式。
3 输水建筑物的设计
3.1 进/出水口的设计
由于抽水蓄能电站的水流是双向流动，所以在设计上、下水库的进/出水口时，要充分考虑双向水流的特性，进水的时候要设计成逐渐收缩的形式，出水的时候应逐渐扩散。全断面上流速度要均匀，不要出现产生回流、漩涡和脱离的情况。上水库进/出水口一共是两座，是竖井式进水口，包含了扩散段、防涡梁段、明渠段、标准段、拦污栅段、渐变段和闸门井段。在明渠段的周围都设置挡沙坎，高度为631．9m，并在挡沙坎前10m平段，以1:3的斜坡连上632．00回填高程。
进水口和出水口防涡梁段长度是10．00m，一共设4处防涡梁，断面尺寸是1.2m×1．5m，间距为1．0m。拦污栅段长5．9m，每个进/出水口设置4个活动拦污栅，孔口宽5．5m，高10．0m，扩散段长40m，用的是双向扩散的形式。闸门井段长7．9m，检修闸门宽高都是6.70m，底坎高617．00m．闸门井式矩形的钢筋混凝土的制成，通气孔在闸门井筒内。渐变段在闸门井之后，长度是14.95m，由长宽都是6．7m的方形断面慢慢变成直径6．7m的圆形的断面，渐变段衬砌混凝土的厚度是2．0m。上水库的进/出水口与对外公路来进行连接的桥梁是闸门井检修平台交通桥。下水库的进/出水口呈岸塔式，组成包括明渠段、扩散段、防涡梁段、过渡段、拦污栅段、渐变段和闸门井段。明渠段是60m长，前沿段59．2m，前沿有挡沙坎。防涡梁端顺水方向长度是12．0m，间距为1．2m。防污栅段顺水方向是6m，共有4个拦污栅，拦污栅孔口宽5．5m，高10．0m，扩散段顺水方向是35.3m，有3个分水墩;扩散段用11．74m的过渡段与闸门井段隔开，闸门井段长8．23m，设平板检修门。闸后渐变段长14．9m，首段方型断面长宽都是7．6m，末端圆形断面内径是6．6m。
3.2 隧洞设计
输水隧洞的衬砌用的是大部分用的是钢筋混凝土，包括了高压隧洞、尾水隧洞和低压引水隧洞等。引水支洞的钢板衬砌段长250m，是设计水头的0．61倍，钢衬段内径是4．6m，最大可承受6．7MPa的内水压力。设计中厂房上游墙30m内做明管设计，因为岩石会受地下厂房开挖爆破的影响，剩下的220m设计为高压管按埋藏管，为了减少岔管和钢衬段的外水压力，设了3个排水廊道在4条压力管上。尾水支洞从出口到闸室前渐变段用了钢板衬砌，段长71.69m，洞段围岩是Ⅱ类岩层，稳定性较好。尾水支洞最大只能承受1．25MPa的内水压力，钢管内径长度4．6m，在其外侧回填0．7m的素混凝土。钢板衬砌段挨着厂房下游30m内，作明管的设计，其余用的是埋藏管的方式。计算得出，尾水支洞钢管材厚度为15mm，加劲环厚19mm，高20cm，间距58cm。
4 岔管设计
引水洞岔管和尾水岔管都是新鲜的白花岗岩，参照目前国内高压钢筋混凝土岔管实际经验，由于岔管所处的地质条件比较好，岩层没有较大断层，均属于Ⅱ类岩层，由于尾水岔管最大只能承受1．00MPa的内水压力，引水洞岔管最大只能承受5.75MPa的内水压力，所以引水洞岔管和尾水岔管都选择用钢筋混凝土，用的是双层配筋，衬砌厚0．8m。
5 调压井设计
引水调压井处在引水隧洞末尾，在引水隧洞左右两边对称分布，是升管阻抗式调压井。引水调压井大部分处于微风化白岗岩内，稳定性比较好，属于Ⅱ类岩层，调压井升管半径是2．25m，面积是引水隧道的44%，调压井大井直径是9．0m，高52．9m，为了确保大井稳定的开挖，设了一个系统锚杆，为了防止内水渗出内层设了防渗涂料。尾水调压井和机组中心线是212．58m，在尾水隧洞两边对称分布，调压井是阻抗式的，处在新鲜的白花岗岩中，属于Ⅱ类岩层，尾水调压井也是用的钢筋混凝土结构，顶拱用的是喷锚支护作衬砌，顶部设置了补气洞使之与厂房的通风洞相通。
6 结语
该抽水蓄能电站输水系统在可研究阶段进行了多方对比和分析，选择的是更安全、可行并且经济的布置和结构型式设计。随着后期设计一步步深入，可以依据实际的地质条件和开挖的情况，对该输水系统的结构设计做进一步地优化。
参考文献:
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［2］刘紫蕊，杨峰，程永光，王其．抽水蓄能电站输水系统水力振荡可能性分析［J］．水力发电学报，2019，38(09):111-120．