文登抽水蓄能电站地下洞室群复杂渗流场的数值模拟分析 - 长江科学院.PDF

　 第３０卷第４期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．４　　 　　２０１３年４月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ａｐｒ．２０１３　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１３．０４．０１６ ２０１３，３０（０４）：７３－７８ 文登抽水蓄能电站地下洞室群 复杂渗流场的数值模拟分析 １ ２ ３ ３ 刘昌军 ，王小卫 ，徐甲存 ，唐　波 （１．中国水利水电科学研究院，北京　１０００３８；２．江苏省建苑岩土工程勘测有限公司，南京　２１００２９； ３．南京市水利规划设计院有限责任公司，南京　２１００２２） 摘要：文登抽水蓄能电站由引水系统、地下厂房系统和尾水系统以及上下库组成。复杂地下厂房洞室群、上下库大 坝防渗系统以及压力管道上方的平洞和密集排水孔幕构成了文登抽水蓄能电站复杂的防渗排水系统。采用ＧＷＳＳ （ＧｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）软件对文登抽水蓄能电站工程区复杂的渗流场进行了数值模拟分析，重点研究了 抽水蓄能电站正常运行后工程区复杂渗流场特性、引水系统管道的外水压力和上水库防渗效果。研究结果表明： 在高压隧洞下水平段上部设置排水洞和排水孔幕的排渗方案，对引水管道和岔管具有显著排水降压作用，使该区 域的渗控效果满足要求。 关　键　词：三维渗流场；地下隧洞；改进截止负压法；排水子结构法；有限元 中图分类号：ＴＶ１３９．１４　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１３）０４－００７３－０６ 法，对文登抽水蓄能电站复杂引水系统管道和尾水 １　研究背景 系统管道、平洞和交通洞以及地下厂房系统等复杂 结构的渗流场分布进行了精细模拟研究。重点研究 抽水蓄能电站一般由引水系统、地下厂房系统 了抽水蓄能电站正常运行后工程区复杂渗流场的分 和尾水系统以及上下库组成。数量众多的地下隧 布及渗流特性，引水系统管道的外水压力和上水库 洞、引水和尾水管道、密集的排水孔幕以及上下库复 防渗效果。工程案例表明，利用该方法可以解决计 杂的防渗系统形成了抽水蓄能电站工程区复杂的渗 算复杂渗流场的精细求解问题，且网格剖分简单，计 ［１－７］ 流场分布 。抽水蓄能电站工程区复杂渗流场的 算速度快，精度较高。 精细求解有以下几个难点：一方面地下厂房洞室群、 高压隧洞和排水洞以及密集排水孔等渗控措施控制 着渗流场的渗流水头分布，在排水降压中起主导作 ２　工程概况 用，需要精细建模；另一方面地下高压隧洞和排水 文登抽水蓄能电站位于山东省胶东地区文登市 洞、交通洞等设计尺寸一般较小，空间分布复杂，且 界石镇境内，工程区距文登市公路里程约３５ｋｍ。文 衬砌前后对地下水渗流场分布影响较大，对这些复 登抽水蓄能电站枢纽工程由上水库、下水库、水道系 杂排水系统的边界条件难以精确确定；再者，对众多 统、地下厂房、开关站及出线场等部分组成，装机容量 的高压隧洞的有限元网格通常采用局部加密网格方 １８００ＭＷ。电站枢纽工程为一等大（１）型工程，主要 法进行网格剖分