水电站叠梁门分层取水流动规律及取水效果

对于温度成层型水库,水电站进水口分层取水方式正逐步被采用,目的是尽量取用水库不同层水体,减轻下泄低温水对下游河段环境的负面影响。目前缺乏分层取水流动规律及取水效果的研究。以糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水方案为例,通过数值模拟方法,研究叠梁门分层取水的流动规律,在水库水温分布已知的条件下,探讨叠梁门取水控制下泄水温的效果。研究成果对水电站进水口分层取水设计及运行管理具有重要意义。     

河道水温模型及糯扎渡水库下游河道水温预测

分析总结了影响河道水温的多种因素，建立了一种河道水温预测模型，并以待建的云南糯扎渡水电站为例，预测分析了大坝建成后其下游河道水温随时间、空间变化的规律，以及水温变化对下游流域周围环境产生的有利影响及不利影响。预测结果表明，该模型具备模拟河道纵向水温变化的功能；水库的下泄水温是影响其下游河道水温变化规律和水温预测精度的重要参数。     

不同取水口高程对阿海水库水温分布的影响

大型水库由于水深大流速小,水体易出现垂向温度分层,对库区及其下游河道的生态环境造成明显的影响.为了减弱水温分布的不利影响,常采用分层取水.本文采用三维水温数值模型对阿海水库两种取水口高程下的水温分布进行预测,重点分析了取水口高程对库首水体的温跃层强度、均温层的位置和下泄水温的影响,为阿海水库的设计和生态调度提供了一定的参考依据.     

叠梁门分层取水对下泄水温的改善效果

水库升温期泄放低温水现象是大中型水电工程普遍面临的环境问题.叠梁门分层取水是提高水库下泄水温的有效工程措施,也是水电工程生态环境保护尤其是水生态保护的重要手段.以滩坑水电站叠梁门分层取水设施投入运行前后的水温观测为基础,从水库调度过程和不同取水口形式等方面分析了叠梁门运行对下泄水温的改善效果.针对库区坝前水温和发电下泄水温对分层取水措施的响应规律,探讨了通过调整门顶水深进一步改善下泄水温的可行性.认为滩坑水库较大的垂向温差是形成下泄低温水的主要原因,叠梁门门顶水深对下泄水温具有决定性影响,应尽可能降低门顶水深以提高下泄水温.提出了优化叠梁门设计及运行管理的建议.     

基于三维水动力-水温耦合模型的水库水温预测及影响研究

为了研究水库建成后库区水温的结构分布特征,以及下泄水温的变化,以云南省澜沧江拖巴水电站水库为研究对象,根据水电站库区丰、平和枯水年三种典型年的各项基础资料,运用EFDC三维水动力-水温耦合数学模型模拟计算库区水温分布及下泄水温,对比分析了下泄水温与天然河道水温的变化.结果表明,水库建成后,3月前后库区垂向形成双温跃层结构,9月后第二温跃层逐渐下移至库底并消失;下泄水温与天然河道水温存在差异,全年水温温差减小.库区及下泄水温的变化将对水库周边及下游生态、农业灌溉等产生影响.     

乌东德-白鹤滩枢纽间河段通航流态的三维数值模拟

采用数值模拟方法,对金沙江乌东德、白鹤滩枢纽建成后,乌东德-白鹤滩河段的通航问题进行了初步研究.基于ELCIRC模型,采用非结构网格,选取不同的下泄流量和水位控制条件,进行了水库联合调度条件下航道水流条件的三维数值模拟.分析了满足航深的条件下两坝间河段可能出现的局部碍航流态.计算结果表明,当乌东德水电站下泄流量为10,059,m3/s时,两坝间的航深基本能够满足四级航道标准;当下泄流量为1,830,m3/s和6,178,m3/s时,局部可能出现碍航流态,如金沙江与小江的汇流口处水流将呈现立轴环流.研究结果可为乌东德、白鹤滩枢纽的联合调度提供参考依据.     

大型水库水温分层影响及防治措施

大型水库的建成与投产,为我国的现代化建设提供了巨大的经济效益和社会效益.同时,大型水库特别是调节性能好的水库由于大量水体的蓄积,使水库在沿水深方向出现了有规律的水温分层现象.这种水温分层现象使库区内水生生物结构发生变化,影响库区的水质.又由于水电站泄水设施因发电要求而使泄水口高程较低,因此水库的水温分层使冬季下泄水温较天然情况高,而春、夏季下泄水温较天然情况低.下泄低温水可使鱼类在产卵、生长及捕食方面受到极不利的影响,造成鱼类资源的减产甚至某些鱼种的灭绝.下泄低温水还会对农作物产生＂冷害＂影响,造成减产甚至绝产.因此,在进行大型水电工程规划、设计、运行的同时应积极开展水库水温结构及下泄水温计算和研究,及时采取有效减缓低温水下泄的各项措施,以实现水资源开发利用和生态保护的＂双赢＂.     

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。     

植被护坡技术在糯扎渡水电站应用分析

本文论述了植被护坡技术在糯扎渡水电站工程中应用的意义、条件、护坡机理及护坡方式,对糯扎渡水电站环境保护具有较大的参考价值。     

澜沧江下游梯级水库浮游动物群落结构与环境因子关系

澜沧江是世界著名河流，也是我国13个水电基地之一.为了解本区域梯级电站对下游水生态的影响，2021年3月、6月和9月对澜沧江下游糯扎渡和景洪水库进行调查，采用水质综合指数法(WQI)、主坐标分析(PCoA)和典范对应分析(CCA)等方法研究澜沧江下游梯级水库浮游动物群落特征及其与环境因子的关系.结果显示糯扎渡和景洪水库水质为Ⅱ～Ⅲ类，水体营养状态为贫营养～中营养；浮游动物密度组成以原生动物和轮虫为主，生物量构成以桡足类和轮虫为主.糯扎渡和景洪库区上游的浮游动物组成与坝下和坝前均差异明显，TN和Chl.a显著影响了糯扎渡水库浮游动物的群落结构，WT、TN和DO显著影响了景洪水库浮游动物的群落结构.     

澜沧江不同中游水库分层对溶解氧垂向分布的影响研究

弱水动力情势下的水体水温分层是普遍的自然现象.为了研究澜沧江不同水深水库的水温分层与溶解氧垂向分布的关系,于2017年6月(丰水期)、2018年1月(枯水期)对小湾、漫湾、大朝山和糯扎渡4个中游水库(样点实测水深172 m、46 m、53 m、105 m)相关环境因子进行监测.结果表明,小湾和糯扎渡水体出现分层,深度大、水体滞留时间长(142.66 d、158.58 d)所表征的表底能量输入差异大、水体更新慢为分层主要成因;而漫湾和大朝山水体深度小,水体滞留时间短(8.66 d、8.18 d),水体未出现分层.因分层明显,空气对底层水体的复氧受阻导致小湾水库、糯扎渡水库溶解氧浓度垂向差异较大,甚至呈现先下降后上升的"倒V"分布模式,在温跃层区域出现温跃层溶解氧极小值(MOM)现象;而漫湾、大朝山等混合型水库因无分层,物质垂向交换频繁,溶解氧垂向差异不大.MOM区域的溶解氧和浮力频率N~2呈显著负相关.大浮力频率表征的密度分层可能导致沉降有机物质停留时间较长,同时对溶解氧扩散的阻隔都是MOM现象产生的重要原因.     

黄河上游班多一级水库水流水质预测研究

针对河道型水库地区有关参量的垂向变化比横向变化大的特点，建立垂向二维水流数学模型，采用算子分裂法、交错网格法、有限差分法求解。以50％频率年为例，在拟定发电洞引水流量和泄洪洞泄流量的基础上，模拟了黄河上游班多一级水电站的非恒定流动，结果是合理的。建立了一维动态水质模型，采用preissmann四点偏心隐格式求解，模拟了班多一级库区的BOD和氨氮浓度的时空分布。预测结果对于环境保护和工程的建设度运行有重要意义。     

澜沧江糯扎渡水库消落带土壤侵蚀特征研究

澜沧江干流梯级水电开发形成大面积的水库消落带,该区土壤侵蚀极其严重,对水库安全运行构成严重威胁.文章利用ArcGIS空间分析功能,结合遥感影像判识、野外调查及侵蚀针技术等,查明澜沧江流域规模最大的糯扎渡水库消落带空间分布特征和土壤侵蚀过程的关键驱动因子.结果表明:(1)糯扎渡水库消落带总面积129.95 km~2,其中干流57.29 km~2、支流72.66 km~2;消落带面积随高程的降低逐渐减小;不同坡度消落带面积分布不均,15°～25°坡度上分布最广,大于35°的急陡边坡分布最少.(2)糯扎渡水库消落带土壤侵蚀营力多样,最常见的侵蚀形式为涌浪侵蚀和崩塌,涌浪侵蚀是消落带特有的水力侵蚀形式.(3)糯扎渡水库消落带土壤侵蚀异常强烈. 2016—2018年干流消落带平均土壤侵蚀速率38.50 mm/a,而库湾平均土壤侵蚀速率17.00 mm/a,干流消落带土壤侵蚀速率是库湾的2.30倍.(4)消落带坡度、植被和土壤水分变化对土壤侵蚀的影响显著.坡度与消落带年均侵蚀深度呈现显著的线性相关;植被可以减缓消落带土壤侵蚀;随着土壤含水率的增加,土壤抗剪强度随之降低,土壤侵蚀加剧.     

无压输水系统水流过渡时间的影响因素探究

为探究进口闸门开启时间和无压引水隧洞长度对无压输水系统水流过渡时间的影响,基于一维明渠非恒定流特征线法,并结合隐式差分法,建立"水库+无压引水隧洞+沉沙池"数值仿真分析模型,对含有沉沙池的无压输水系统的瞬变流过程进行了数值模拟.结果表明,进口闸门开启时间与无压引水隧洞长度均为影响系统水流过渡时间的敏感性因素.     

测流孔板数值模拟及流量系数的分析

孔板用于压力管道中测量流量,其特点是过流量小、流速低,而资料介绍的孔板流量系数都由模型实验得出.格鲁吉亚卡杜里电站采用跨流域引水方式,其引水道模型实验中采用此测流方法经济实用.本文采用标准k?ε湍流模型对孔板流场进行数值模拟,得到流速分布和流量系数,通过模型实验对低流速孔板的流量系数进行了验证,两者结果完全一致.在上述电站引水道模型试验中采用孔板测流的流量系数,试验结果完全满足精度要求.     

糯扎渡水电站截流模型试验研究

通过水力学模型试验,验证了糯扎渡水电站设计的戗堤位置布置,研究确定了截流流量、预进占长度,并对在截流流量1220m3/s下,戗堤进占各区段的龙口水力特性和抛投材料的使用情况进行了分析,为截流施工方案的决策和施工组织的实施提供了依据.     

密云水库水温分布特征

为了分析密云水库近10年来水温分布规律,尤其是1999年以来入流减少对于水温结构的影响,该文在CE-QUAL-R1模型的基础上建立了适用于密云水库的垂向一维水温模型。利用1991和2006年的实测数据对模型进行参数率定和验证,进而模拟1998—2007年水库水温的时空分布。结果表明:在来流减少、水位大幅下降的情况下,密云水库的水温分层现象仍然存在,分层从春夏之交持续到秋季,最大温差超过10℃;当有较大的流量入库时,水库将出现双斜分层的水温结构;随着水位的下降,表层水温变化很小、中层水温上升幅度较大、底层水温上升幅度较小;取水口出流水温随着水位的下降而升高,高水位时最大值出现在秋季,低水位时最大值出现在夏季。     

龙头水库方案变化对下游梯级开发的水温累积影响

梯级开发将引起河段水温累积影响,为研究龙头水库方案调整而引起的水温累积影响的新变化,以黄河上游某河段为例,基于河段上各水文站的观测资料和龙羊峡、刘家峡的实测资料,采用三维水温模型预测各梯级水库的水温分布,对比各梯级的水温累积影响.研究结果表明:龙头水库兴建使下游水温呈现冬季升高和夏季降低的均化过程,较天然状况存在滞后性;水电站B和D对水温累积影响呈现协同增大效应,水电站F呈现削弱减小效应;在暖季龙头水库方案变化对梯级末端仍有影响.研究结果可为河段梯级规划环境影响评价提供科学依据.     

隧洞进出口顶拱悬吊锚筋桩受力特征研究

悬吊锚筋桩是隧洞进出口顶拱加固的一种特殊方式,其受力特征对加固方案的设计有重要指导作用.首先,对悬吊锚筋桩的数值计算原理进行分析并给出了一简单算例,分析表明:灌浆环的合理模拟与否对计算结果影响很大.随着灌浆环周长和内摩擦角的增大,悬吊锚筋桩的受力不断增大;悬吊锚筋桩间排距越小,加固效果越明显.然后,对糯扎渡水电站2#导流隧洞进口的开挖支护进行三维数值模拟分析,计算结果表明:悬吊锚筋桩的受力随着分段开挖的进行而不断增大,随着分层开挖的进行受到其它支护措施的影响比较明显.悬吊锚筋桩受力沿隧洞轴向先增大后减小;沿中轴面对称分布,且最大受力位于中轴线附近.     

调节阀内三维流动与启闭过程的数值模拟及分析

运用计算流体力学方法（CFD）对调节阀的定常与非定常水力特性进行了数值模拟．定常模拟得到各种开度下的三维流场分布以及压降与流量的特性曲线,特性曲线与试验结果相吻合．非定常计算模拟了阀门开启和关闭过程中流动特性的变化,得到流量和阀芯轴向力随时间变化曲线,并对启闭速度的影响进行了分析．