特高拱坝通水冷却管网智能联控原型试验研究

林 鹏，宁泽宇，李 明，樊启祥，汪志林，陈文夫

（1.清华大学水利水电工程系，北京 100084；2.中国三峡建设管理有限公司，四川成都 610041）

1 研究背景

作为混凝土的换热媒介，冷却水的温度、流量、流向等参数需满足特高拱坝换热防裂的适应条件：（1）水温的适应性。为降低因冷却水管周围温度梯度过大造成的局部缺陷，冷却水与混凝土之间的温差一般按小于20 ℃控制［10］，考虑不同龄期不同控温阶段混凝土温控需求，通常配备有8～10 ℃和14～16 ℃两套水温供应系统［11］，两套水温在供水包的位置通过三通阀门进行手动切换。（2）流量的适应性。通水流量需要基于混凝土目标温度和实际温度动态调整［12］，且研究表明管内水流呈紊流状态时冷却效果较好［10］。（3）流向的适应性。随着冷却水的流动，因与混凝土持续换热，冷却水沿程水温会逐渐升高，流量也会因水头损失而降低，故混凝土进水侧的冷却效应始终大于出水侧，因此为降低混凝土顺水流方向的温度梯度，需对冷却水进行定期换向［10-12］。

为提供混凝土温控所需的冷却水，需对制冷水站和通水冷却管网进行科学的设计、布置与监控，如在修筑胡佛拱坝时，美国垦务局提出了按气候及施工最不利条件下进行供水设备容量设计的思想［3］，我国修建小湾［13-15］、溪洛渡［16］、锦屏一级［17］也基本沿用了此方法，基于浇筑、温控与灌浆计划，计算冷却水的温度与流量供应计划，基于峰值需求确定冷却机组的配置与选型。制冷水站与通水冷却管网一般布置在岸坡和坝后栈桥上［18］，为了便于随施工进度进行管网的转移与重复利用，移动式制冷水站被广泛应用［19］。……