抽水蓄能電站輸水隧洞設(shè)計的初期階段,隧洞半徑是關(guān)鍵參數(shù)之一,其取值大小直接影響電站經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)引水發(fā)電隧洞經(jīng)濟洞徑選取常采用經(jīng)驗公式法、工程類比法和費用現(xiàn)值最小法,《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》（DL/T5195-2004）中提出根據(jù)經(jīng)驗公式初步擬定洞徑數(shù)值,其中經(jīng)濟流速根據(jù)經(jīng)驗一般取值范圍為4～5m/s,再進行動能經(jīng)濟比較選取最優(yōu)值。但應(yīng)當(dāng)注意,抽水蓄能電站比引水式輸水隧洞洞身長,上下游高差大,運行工況復(fù)雜,且單位時間隧洞流量更大,故單位過水面積條件下流速增加,水頭損失變大導(dǎo)致經(jīng)濟效益減小,直接采用原水電站設(shè)計規(guī)范洞徑范圍理論依據(jù)不足,針對抽水蓄能電站洞徑范圍需進一步研究。針對現(xiàn)有計算方法中存在的問題,本文結(jié)合經(jīng)濟流速法和最小年費用值法,建立洞徑費用—效益損失現(xiàn)值模型。研究適用于抽水蓄能電站洞徑范圍時,先在經(jīng)濟流速法計算洞徑結(jié)果基礎(chǔ)上擴大其范圍,比較隧洞施工成本及水頭損失引起的經(jīng)濟效益變化,對費用—效益損失現(xiàn)值公式求最優(yōu)解,總結(jié)歸納多個工程案例經(jīng)濟洞徑范圍,研究結(jié)果如下:（1）洞徑方案設(shè)計具有經(jīng)驗性,本文以經(jīng)驗公式為基礎(chǔ),結(jié)合力學(xué)、結(jié)構(gòu)、材料等因素進行數(shù)理模型研究,建立洞徑成本-效益損失現(xiàn)值... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖3-1洞徑影響因素分析圖Figure3-1AnalysisofFactorsaffectingTheCaveDiameter單個指標(biāo)隨隧洞洞徑變化對總費用影響作用如下：（1）隧洞建設(shè)成本本與隧洞洞徑變化呈正相關(guān)。首先隧洞洞徑擴大時，開挖體積和運輸工程量變大，且開挖難度加大，導(dǎo)致開挖工程量和單位開挖成本均增大。其次隧洞洞徑擴大時，開挖斷面面積增加，懸空部位結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，且抗?jié)B性減弱，支護和襯砌強度應(yīng)隨之加強，除襯砌厚度增加外，襯砌材料強度也要進一步加強，必要時需加設(shè)鋼襯，襯砌成本上升。因此單獨考慮襯砌成本與總費用指標(biāo)時，隧洞洞徑越小，總費用越低。（2）水頭損失引起的發(fā)電經(jīng)濟效益變化與隧洞洞經(jīng)變化呈負(fù)相關(guān)。隧洞洞徑擴大時，過流量相同條件下，根據(jù)流量－流速變化關(guān)系可知流速隨之降低，而水頭損失與流速呈負(fù)相關(guān)，故洞徑增大時水頭損失降低，發(fā)電經(jīng)濟效益增加。因此單獨考慮開挖成本與總費用指標(biāo)時，隧洞洞徑越大，總費用越低。3.2.2建設(shè)成本費用模型（1）開挖運輸成本費用模型隧洞開挖是輸水隧洞第一道施工工序，也是影響施工成本的關(guān)鍵因素。影響開挖成本的因素諸多，包括超挖量，開挖方式的選擇，開挖機械，施工人員安排，市場材料單價等等。開挖成本費用現(xiàn)值模型以單項工程為單位，建立項集合xk:xk=(x1、x2、x3、…、xm)（3-8）式中：xk—分項工程開挖費用現(xiàn)值集合；x1、x2、x3、…、xm—開挖費用現(xiàn)值矢量。

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文14圖3-2襯砌應(yīng)力分布圖Fig.3-2StressDistributionDiagramofLiningunderUniformInternalWaterPressure假設(shè)襯砌為無限彈性介質(zhì)，則其和圍巖徑向位移一致，應(yīng)用彈性理論計算彈性抗力p0、內(nèi)外環(huán)向應(yīng)力σi、σe:(3-13)(3-14)(3-15)式中：t—襯砌外半徑與內(nèi)半徑比值；A—無因次彈性特征因素；i、L—襯砌內(nèi)外環(huán)向應(yīng)力，MPa；p0—圍巖的彈性抗力，N/m2。因為t>1，所以i>e。將h=1+hri代入式（3-13），且i=L，可得襯砌厚度公式為：(3-16)式中：hc—襯砌厚度，m；—混凝土結(jié)構(gòu)中的允許抗拉強度，MPa，蕀；RL—混凝土設(shè)計抗拉強度，MPa；K—抗拉安全系數(shù)。故襯砌成本-費用模型為：f2=C2×V2（3-17）式中：021APPtA22tAiPtA21AePtA12LcLDPhAP

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于混合微粒群算法的工程項目多目標(biāo)優(yōu)化[D]. 馮艷超.天津大學(xué) 2008



本文編號：3616831