寒区引水渠道抽水融冰过程的数值模拟分析

抽水融冰可以有效解决寒区引水渠道冬季运行冰害问题,为了认识不同边界条件下抽水融冰过程中水温的变化规律,为实际工程的设计和管理等提供技术依据,本文以玛纳斯河流域红山嘴电站的引水渠道为研究对象,采用FLUENT软件建立了引水渠道和抽水融冰井的数学模型,并以此为模型工具对不同研究工况下引水渠沿程水温进行了数值模拟分析,并将计算结果与实测数据进行比较验证,结果显示:混合水温和井水流量、井水水温、渠道原始水温均呈正相关关系,渠道原始流量和混合水温呈负相关关系。根据上述模拟结果,在实际工程中采取增加井水流量可更容易、更有效地解决渠道冰害问题。     

高寒区引水渠道水温变化规律的试验研究

在高寒地区,抽水融冰是引水式水电站冬季运行除冰害的一种有效措施。为了更好地研究抽水融冰过程中引水渠道水温变化规律,本研究结合新疆红山嘴水电站工程的实际应用,对抽水融冰过程进行了室外水槽模拟试验。试验在实际大气温度下分别分析了相同渠水流量、不同井水流量和相同井水流量、不同渠水流量条件下,引水渠水温沿程的变化规律,结果表明:各种加井水条件下的渠水水温都比不加井水时要高,渠水水温先升高后降低,并有一峰值,峰值出现在加水点4-8 m处,说明冬季抽取地下水注入引水渠的方法是可行的;当渠水流量确定的情况下,随着井水流量的增大,渠水温度升高幅度也显著增大,增幅明显,从井水流量0.06 L/s时的0.5-1.25℃增大到井水流量0.14 L/s时的0.35-0.77℃,增幅为0.15-0.48℃左右;当井水流量确定的情况下,随着渠水流量的增大,渠水水温升高幅度减小,从渠水流量1.5 L/s时升高的0.77-1.9℃减小到渠水流量7.5 L/s时升高的0.26-0.45℃,减小幅度为0.51-1.45℃。该试验结果可为抽水融冰运行机理提供科学依据并为实际工程提供借鉴意义。     

架空输电线路覆冰和融冰仿真研究

为了辅助运行人员在冬季不同气象条件下对输电线路的覆冰危害进行定量分析,以及合理选择直流融冰电流和融冰时间,对架空线路的覆冰和融冰仿真软件进行了研究,提出了一种便于使用的考虑导线所处微地形环境和风向等综合因素的覆冰增长计算方法,并分析了覆冰仿真软件程序框图;利用载流导线的热平衡方程,选择导线最高允许运行温度为70℃,计算了导线的最大融冰电流并对计算误差进行了分析;利用覆冰导线表面冰融化时的热平衡方程,分析了覆冰导线融冰时间的计算方法,并分析了融冰仿真软件的程序框图。     

新疆引水式水电站冬季运行防治冰害的技术措施

分析讨论了新疆引水式水电站在冬季运行中冰、冰冻造成的危害及其产生的原因，提出了解决冰冻危害的技术措施。     

考虑气温变化影响的引水渠道水内冰演变数值模拟

高寒地区冰害问题是关系到引水式水电站能否正常运行的关键问题.为此,建立了三维非稳态Euler-Euler两相流k-ε紊流模型,在动量方程中考虑了相间曳力、升力、虚拟质量力,在热量传递方程中考虑了冰水之间的热量传递以及太阳辐射、有效辐射、蒸发热损失和水面对流热损失等.以新疆某水电站引水渠道为例,模拟分析了气温变化条件下流速、水温、冰温及冰体积分数的沿程分布.结果表明:水温沿程先降低后增大,沿程出现最低点,冰温沿程逐渐增大;冰体积分数沿程存在突变点,且突变点在水温最低点附近;随着气温降低,最终的产冰量和冰体积分数逐渐增大.讨论了太阳辐射、有效辐射和蒸发热损失对水内冰分布的影响,并通过与吴剑疆等的黄河上游河道中水内冰演变计算结果及经验公式计算产冰量的对比分析,验证了模型的可靠性.     

径流式梯级引水式电站防治冰，泥沙，洪水危害技术措施的探讨

1994－1998年红山咀电厂采取“抽水融冰技术”,“漏斗式全沙排沙技术”和扩建二级电站渠道枢纽泄洪工程等技术措施,在防治冰,沙,洪水危害方面取得了成功,改善了发电生产运行条件,生产技术有了很大进步,获得了显著的经济效益和社会效益。     

计及电网停电风险的输电线路动态融冰决策方法

电网发生大面积冰灾情况时,多条输电线路存在覆冰故障隐患,电网稳定运行受到严重威胁,需要提前制定输电线路融冰方案,合理安排融冰顺序。针对此问题,分析输电线路覆冰继续运行给电网带来的停电风险,将与待融冰输电线路相关联的变电站的电气主接线展开,将传统削负荷模型改进后应用于输电网与变电站主接线的组合网络,建立断路器可靠性模型,计算靠后融冰线路因继续运行的电网停电风险;利用计及风速及降雨影响的输电线路覆冰增长预测模型,计算输电线路的覆冰率,根据覆冰率门槛值确定待融冰线路集,基于覆冰严重度模型构建系统全局的覆冰指数指标;综合考虑电网停电风险及系统全局覆冰指数建立输电线路融冰紧迫度指标,动态更新待融冰线路并决策融冰顺序。最后,以IEEE RBTS系统进行算例分析,验证了所提方法的可行性与合理性。     

冬季冻区混凝土输水渠道冻胀特性的数值模拟

根据新疆玛纳斯河流域红山嘴四级电站引水渠道的气温观测资料以及衬砌渠道冻胀破坏特征,利用对流传热公式并采用有限元软件按稳态热分析计算温度场,对冬季输水混凝土衬砌渠道冻胀过程进行了数值模拟,研究了渠道在冬季输水状态下的土体冻胀变形规律。计算结果表明:冬季输水渠道渠坡板的法向冻胀力峰值要比冬季停水渠道渠坡板法向冻胀力峰值高,且距离水位面1/3~1/2以上的渠坡板处易发生冻胀破坏,而现有渠道设计中过水断面的形式和结构设计均未考虑冬季输水状态下渠道法向冻胀力与切向冻胀力与停水渠道受力之间的差异,以及破坏位置的上移,这是不符合实际的。     

新型板式蓄冰设备蓄冰融冰规律研究

以一新型板式蓄冰设备为研究对象,建立其有限元数值模型,利用现有的实验数据对模型进行了验证．利用模型模拟分析了相变融冰与蓄冰规律,结果表明融冰与蓄冰过程都是在一定的温度范围内完成的,且靠近板内壁面处水或冰的温度比其余各点变化更快．在此基础上提出了间歇蓄冰方式,并与连续蓄冰方式进行了对比分析．研究发现,采用间歇蓄冰方式可减少冷水机组和泵的实际运行时间,降低纯蓄冰过程的能耗．     

水工建筑物在寒冷地区的抗冻技术研究

我国寒冷地区，特别是北方地区的水工建筑物，由于冬季气候寒冷，在冬季运行过程中均存在冰、冻融、地基土冻胀作用的问题，本文对水工建筑物在寒冷地区的抗冻技术进行了研究。     

南水北调中线输水渠道中分水口的影响

为研究南水北调中线输水渠道中分水口流量变化对干渠的影响特征,选取天津分水口为例,采用一维Saint-Venant数学模型模拟计算该分水口各种分水状态下干渠中的水流过渡过程。采用虚拟渠道等效糙率法来模拟渠道中各类型的输水建筑物的影响。得出该分水口关闭时间超过33.6 h会导致紧邻下游端的西黑山节制闸前水位出现漫顶,分水口前水位下降速度与分水口流量变率呈线性变化关系,并给出了其拟合公式。     

南水北调中线输水渠道中分水口的影响

为研究南水北调中线输水渠道中分水口流量变化对干渠的影响特征,选取天津分水口为例,采用一维Saint-Venant数学模型模拟计算了该分水口各种分水状态下干渠中的水流过渡过程。提出采用虚拟渠道等效糙率法来模拟渠道中各类型的输水建筑物的影响。得出该分水口关闭时间超过33.6h会导致紧邻下游端的西黑山节制闸前水位出现漫顶。分水口前水位下降速度与分水口流量变率呈线性变化关系,并给出了其拟合公式。     

走马塘拓竣延伸工程对长江水环境影响研究

走马塘拓竣延伸工程是2008年5月国务院批复的《太湖流域水环境综合治理总体方案》安排实施的重要引排工程之一。工程主要是解决望虞河引江济太期间西岸地区的排水出路问题：在望虞河引江济太期间,望虞河西岸地区涝水不入望虞河改由走马塘拓浚延伸工程北排长江。笔者重点分析了走马塘排水对长江水环境的影响。     

闽江福州河段防洪整治研究

研究了闽江下游福州河段近年来河床变化对城市防洪安全的影响。根据历年大量水文、泥沙及河床地形及近两年大范围地形测量和水文测验资料进行数学、物理模型试验及演变分析,对福州河段南北港河床演变有了较全面的认识。北港窄深,分流比逐年增大。南港河床宽浅,从稳定性指标来看,具有游荡特性,枯水时断流。提出了闽江福州河段综合治理的原则,规划了能承受２００年一遇洪水的防洪岸线,以及控制北港分流的方案,为全面治理该河段     

扇三角洲平原河道对湖平面下降响应的水槽实验

分流河道的发育演化对扇三角洲整体的发育演化有重要影响,水体深度影响着分流河道的发育,因此研究水体深度变化对分流河道的影响并进一步探究扇三角洲整体的发育演化有很重要的意义。利用物理模拟的方法,通过水槽实验探究,表明湖平面下降促进分流河道的聚流,并使河道数目急剧下降,进而使扇三角洲向湖生长速度明显加快,而沿岸生长速度明显降低,同时垂向加积基本停止。     

引江济太措施对望虞河西部污染物滞留和转移风险分析

引水调控措施是改善太湖流域区域性水环境的应急措施,多年试验研究成果证明了引水措施的有效性。由于调水工程的复杂性以及受到诸多不确定性因素的影响,引水调控措施在改善区域水环境的同时,也会对引水沿线周边区域水环境带来一定的影响,尤其是望虞河西部区域,河网水流受阻,存在武锡澄虞河网区污水滞留或向其他地方转移的风险。针对4个引排水方案,分析了引水对河网水动力条件的变化,比较了引水对望虞河西部河网地区水质影响,分析了河网河道污水滞流时间、强度及迁移长度,评价了污水滞留风险,提出了相应的应急对策。     

中线南水北调运河路线战略分析

中线南水北调主要是为了解决黄潍海平原广泛缺水的问题,需北调的水量很大,汉江水量有限,解决不了问题,只有从长江的三峡水库调水,由于三峡水库海拔低,而现在设计的汉水北调运河海拔高,所以汉水北调运河不能延伸到三峡水库,只有再开凿一条海拔较低的从三峡水库取水的江水北调运河,向北京地区调水,不应从汉江或长江调取,而应就近从黄河调取,可以兼顾引黄入晋,水量不成问题,以系统工程的观点综合考试中线调水工程,经济效益好。     

基于SD模型的崇明岛水资源承载力评价与预测

以上海崇明岛为例,运用水资源承载力多幕景系统动力学仿真模型,以不同引水量（本地地表水资源量、现状引水量、10%最大理论引水量、20%最大理论引水量、30%最大理论引水量和50%最大理论引水量）以及不同水资源策略（现状用水策略、节水治污及污水回用策略、产业结构调整策略和综合策略）为幕景,以人口和GDP为表征,动态模拟了水资源对经济社会的承载能力,得出不同水平年崇明岛水资源承载能力;通过动态模拟得出的COD浓度值,分析水环境对经济社会发展的响应;结合崇明岛2010年、2015年和2020年经济社会发展目标,计算崇明岛水资源对经济社会发展目标的承载力指数,得到提高崇明岛水资源承载力的优化策略.     

大化水电站二期导流工程导流明渠泥沙运动与冲淤

大化水电站二期导流工程截流前，导流明渠基本堵塞，靠人力及机械清淤无法按时实现截流。经过分析研究，采用主河槽预抛方案提高上游水位，使导流明渠水流速由１．０ｍ／ｓ逐渐增大到３．２５ｍ／ｓ，在１７天内冲走２５．２万ｍ３淤积泥砂，实现了按计划截流。     

直眼掏槽在隧洞软岩施工中的应用及爆破参数优化

引细入汤工程隧洞出口岩段长度2293m为二云片岩,强度较低,属较软岩。施工中爆破效果较差,欠挖补炮,进度缓慢。经过改变掏槽方式及对爆破参数的优化调整,基本达到了设计和进度要求,保证了进度和质量。