糯扎渡水电站水库坝前垂向水温预测与实测数据对比分析

糯扎渡水电站水库总库容237.03亿m~3,蓄水后形成澜沧江流域最大水库,使上下游水体水温较天然河道发生改变。根据环评批复要求,糯扎渡水电在建设期通过电站进水口分层取水研究,预测了水库水温结构和分布,在电站投运后开展了水库垂向水温的持续监测,验证了水库水温数值预测结果。对比分析了水库坝前垂向水温预测与实测数据,为进一步修订和完善电站进水口分层取水叠梁门运行调度方式奠定了基础。     

二滩水库水温结构及其影响因素研究

采用三维水温模型，对二滩水库水温结构进行数值模拟，模拟了二滩水库水温结构特征，发现二滩水库水温垂向分布呈现单温跃层和双温跃层两种型式。研究了水库水温结构变化的影响因素，表明影响二滩水库水温结构的因素主要有气象要素、库区来水流量和水体温度、水库出流位置及流量大小等。夏季二滩水库随着上游来水水温的增大，水库水温相应增加，但在温度异重流和紊流扩散的双重作用下，仅是水库中层均温层水体温度同步增加。随着二滩水库大坝出水位置的改变，库区流态发生变化，随着出水口位置的下移，水库来水和出流形成的纵向水流随之向库底下潜，水库中层均温层垂向厚度增加，对库底水温的干扰增强。     

宋家湾水库水环境影响分析

以宋家湾水库为例,利用一维水质完全混合模型、水温预测经验公式、库区两岸浸没范围计算方程预测了水库建设对水质、水温及库区两岸地下水位的影响。结果表明:丰水年、平水年、枯水年水库年平均下泄流量16.35、6.68、2.83 m~3/s时,下游河段污染物经水体自净作用均满足水功能区水质标准限值要求;随水深增大库区水温逐渐降低,水温垂向分层强弱差异较大;2-4月份库区水温温差较大,库底水温8.28℃为全年最低水温,与库区表层平均水温相差4.42℃;10月份库底水温与表层平均水温温差较小,库区水温基本稳定,呈水体同温;预测得知水库修建30 a后库区两岸浸润长度为15.27 km,库岸地下水位升高0.0~0.43m,对地下水影响较小。由此可为宋家湾水库水环境影响防治措施的提出及水库合理运行调度提供科学依据。     

基于EFDC的西南地区某水库水温结构模拟研究

为预测西南地区某水库的水温分布规律,本文以EFDC模型为基础,参考二滩水库、三峡水库和阿海水库等算例的模型参数取值,建立了该水库二维水温模型,对该水库典型平水年水温分布进行预测,分析了该水库水温分层及下泄水温的变化规律。模拟结果表明:(1)典型平水年夏季该水库会出现水温垂向分层现象,其中6月份垂向温差最大达到10℃;(2)水库表层水体温度呈现出季节性的变化规律,日间变化也十分明显,底层水体温度比较稳定,仅随季节更替稍有变化;(3)水库取水口底板高程620 m时,下泄水温与天然水温比较,下降幅度小于0.5℃。     

二滩水库多年泥沙淤积特征分析

根据二滩水库蓄水运行以来实测水文和泥沙断面测量资料,对水库泥沙淤积特征进行了分析,结果表明:二滩水库1998~2011年泥沙淤积量约6.25亿m3,淤积大部分在死库容以下,调节库容损失率6.18%;1998~2000年蓄水初期年均淤积量约0.76亿m3,2000~2011年年均淤积量近0.36亿m3。水库泥沙淤积以三角洲形态逐渐向坝前推进,从泥沙淤积纵向分布看,干流泥沙淤积主要分布于库中段;从横向分布看,淤积主要集中在主槽。实测三角洲淤积洲头距坝约66.0 km,坝前平均淤积高程为1 030.0 m,远低于泄洪建筑物进口和机组进水口底高程,不会出现坝前泥沙淤积问题。     

二滩水库水温结构及其影响因素研究

应用MIKE 3建立三维水温模型,对二滩水库水温结构进行数值模拟,发现该水库水温垂向分布呈现单温跃层和双温跃层两种型式。 气象要素、库区来水流量和水体温度、水库出流位置及流量大小等是影响水温结构的主要因素。夏季二滩水库随着上游来水水温的升高,水库水温相应升高,但在温度异重流和紊流扩散的双重作用下,是水库中层均温层水体温度同步升高。大坝出水位置的改变,将使库区流态发生变化,随着出水口位置的下移,水库来水和出流形成的纵向水流随之向库底下潜,水库中层均温层垂向厚度增加,对库底水温的干扰增强。     

安徽白莲崖水库库区水温结构及影响分析

1 引言白莲崖水库工程以防洪为主,兼有发电、灌溉、供水等综合利用效益,水库水体水温为稳定分层型,水库工程运行中,发电用水的温度变化给其下游地区的生态环境等带来了一定的影响.了解库内水温分层情况,能为制定影响减缓措施及水库运行管理提供依据.2 白莲崖水库库内水温结构采用人工方法,应用DBW6-5型多路温度巡回监测器进行观测.共布设了坝前、库中两条观测垂线,库尾选择不受水库回水影响的断面监测表层水温.选取8月20日(不发电)、9月10日(满负荷发电)、10月15日(高水位、不发电)三个典型日进行观测.坝前观测成果.     

气候变暖趋势下龙羊峡水库水温结构模拟研究

在气候变暖与高海拔水库建设运行的共同作用下,区域性气候环境对河道水温的年内变化作用明显。以黄河上游多年调节水库龙羊峡水库为研究对象,在入库水温与气温相关性分析的基础上,采取原型观测方法研究坝前水温变化与天然河道水温和气温变化的相关性,通过建立三维水温模型对库区水温结构的季节性变化进行模拟。结果表明:坝前水温的年内变化滞后于气温的,龙羊峡水库的兴建改变了库区水体的热量分配,6—9月水库表层水体吸收了大量热量,和底层水体之间存在较大的温度梯度并形成温度分层,10月至次年3月上下层水体水温近乎等温状态;龙羊峡水库地处高寒地区,在蓄水期形成水温分层时,除在气温最高的月份形成较大斜温层梯度外,没有形成明显温跃层。     

高坝大库分层取水措施比选研究

为了合理选择大型水库分层取水措施并进行下泄水温对生态环境的影响评估,采用MIKE3数学模型方法,模拟某高坝大库分别采用单层进水口、两层进水口、叠梁门多层取水等3种不同电站取水方案的水库水温结构及下泄水温,对比分析不同分层取水措施对下泄水温的调节作用和对下游生态环境的影响。结果表明分层取水措施能有效提高水库泄水温度,减缓水库下泄低温水的影响;叠梁门结构能够实现表层取水,对水库低温水的改善效果要优于多层进水口结构。     

澜沧江小湾水电站坝前水温垂向分布特征

水温是水生态系统中关键的环境因子,对水生生物的生存繁殖和水环境系统生态平衡具有重要作用。大型水库建成蓄水后改变原有河道水温结构,垂向上会出现水温分层现象。以澜沧江小湾水电站为研究对象,获取坝前1～200m水深不间断高密度水温数据,开展小湾水电站坝前垂向水温分布特征研究。结果表明:小湾水库为典型分层型水库,坝前水温存在全年分层现象,夏季分层现象最明显,冬季分层现象最弱;表底层水温年平均温差达8.14℃,水温相对水深年变化率为0.05℃/m;坝前表层水温与气温呈正相关关系,水温最值出现时间较气温滞后;温跃层厚度变化趋势与深度相反,温跃层深度随季节发生变化,春季温跃层深度下降,冬季上升,夏秋两季处于稳定状态。     

无级调节溢流式进水口结构优化设计

前置挡墙是改善水库下泄低温水的重要工程措施,但对坝前水位变动适应性差,限制了其应用范围。为设计更优化的进水口结构,以贵州董箐水电站为例,利用ANSYS Workbench仿真平台,建立二维数值模型,分析了进水口前无工程措施和设置直立挡墙、弧形挡板和橡胶坝等4种进水口结构的下泄水温、进水口附近的流速分布和结构受力。结果表明:设置工程措施后,较无工程措施下泄水温均有明显改善,且改善效果相近;进水口附近的流速分布以设置橡胶坝工况最优,弧形挡板工况较好,直立挡墙工况最差;结构受力以橡胶坝应力分布最均匀,结构最为稳定,直立挡墙结构受力最大。通过对比分析,优化了结构设计,确定了一种新型无级调节溢流挡板结构形式,为改善下泄低温水的影响提供了技术支撑。     

控制幕作用下水库温流场特征初步研究

大型水库建成后由于库区水动力学特性、光混特性、热量特性等发生了改变,水库垂向水温将呈现出明显的分层现象,对库区及其下游河道的生态环境造成显著影响,常通过采用分层取水措施加以改善。针对控制幕分层取水方法,通过温分层水槽试验,研究了分层水体中设置水温控制幕后,控制幕前水温、流速分布特征以及下泄水温的变化情况。试验考虑了不同热冷水流量比、控制幕距取水口距离、取水口位置和控制幕遮挡率等因素的影响。试验结果表明:控制幕设置后,控制幕上游近幕布区域温跃层厚度减小,温跃层强度增大,水体掺混受到抑制;控制幕下游温跃层厚度增大明显,控制幕促进了控制幕下游水体的垂向扩散,破坏了原水体分层现象;控制幕上游近幕布区域,热冷水流量比越小取水口位置越低,控制幕遮挡率越小温跃层厚度越厚,温跃层强度越小。热冷水流量比增大,取水口位置提高以及控制幕遮挡率增加均会使下泄水温升高。     

糯扎渡水电站叠梁门试运行期实测水温与数值模拟水温对比分析

为尽量发挥分层取水措施的生态效益和电站的经济效益,将糯扎渡水电站叠梁门试运行期实测水温与数值模拟水温进行对比,发现:(1)2015年、2016年4—8月坝前库区实测的表层水温与数值模拟的表层水温有-16%~29%的偏差;(2)糯扎渡电站坝前库区实测水温分层状况和数值模拟结果一致,属全年分层型,但试运行期间水温分两层的时段约为4个月,水温分层厚度与数值模拟的分层厚度存在差异,而且4—8月中、上层的实测水温高于数值模拟水温;(3)数值模拟预测过高地预判了电站汛期水库蓄水位,从而过高地估计了4—8月的下泄水温影响,过低地预测了分层取水措施的升温效果;(4)设计推荐的叠梁门运行调度方案总体可行,但可能偏保守。根据上述对比分析结果,建议充分利用实测水温数据,对叠梁门设计进行效果评估,进一步优化分层取水措施设计并完善叠梁门运行调度方案。     

分层型水库取水水温量纲分析及其影响因素研究

水温分层作为影响库区水生生态系统的重要因素逐渐成为研究热点。影响下泄水温的主要因素包括:坝前水温梯度、取水水头、取水流量、取水口宽度、温跃层厚度、重力加速度等。通过量纲分析法,基于π定理尝试建立了溢流式分层取水下泄水温估算模型。采用SAS 9.3统计软件对实验数据进行了回归分析,提出了下泄水温估算方程,相关系数达到95.6%。研究结果表明,水温梯度项为下泄水温估算的最主要因素,其次为取水水头项,最后为流量项;随着坝前水温温跃层强度增大,下泄水温升高,且强度越大,对下泄水温的影响越显著;下泄水温随取水水头的增加而降低,下泄水温降低幅度明显小于取水水头变幅;当取水流量逐渐增大时,下泄水温逐渐升高,但取水流量大于临界值时,下泄水温转而表现出缓慢下降趋势;在本文研究范围内,估算方程可以用于较好地预测下泄水温,预测结果与实验数据的相关系数为99.4%。     

马来西亚巴贡水电站进水口设计

马来西亚巴贡水电站进水口设计存在水位变幅大,库水温度分层等特殊问题,下泄库水质量满足下游河道生态要求,因此要求进入引水隧洞的水流来自水库表层。根据这一要求,在进水口拦污栅上游侧设置了一个特殊结构,即导水叠梁,通过改变导水叠梁高度,可以满足要求。     

水库水温分层对浮式取水口前流速分布的影响

由于目前缺乏对浮式取水口前流场变化规律的研究,以分析水库水温分层对取水口前各断面流速分布影响为目标,依据某水库水温资料,采用k-ε紊流模型对浮式取水口前流场进行三维数值模拟,针对水库水温均一和水温分层的两种情况,研究取水口前流速分布,分析水库水温分层对取水口前各断面流速分布的影响。研究结果表明,在浮式取水口附近,水温均一和水温分层的流速分布存在着差异,这种差距随着取水流量和淹没深度的增大而减小。研究成果可为浮式管型取水设施的应用和运行提供技术支持,为取水水温预测提供理论依据。     

大型分层型水库下泄水温对取水高程敏感性分析研究

为分析下泄水温随取水高程变化规律,探讨分层型水库下泄水温的敏感性,结合丰满水电站,建立了全三维水动力-水温耦合数学模型,并同时开展了物理模型实验,计算结果与实验结果进行了相互验证。对取水水头16.0~25.0 m下取水水温进行预测研究,结果表明:大型分层型水库下泄水温不仅与上游取水高程有关,还取决于坝前库区取水层水温垂向分布;随着取水水头的降低,下泄水温逐渐升高,而增幅表现出逐渐减小,且该变化规律与坝前取水层水温垂向梯度无关;当老坝缺口拆除高程大于240.0 m时,下泄水温受老坝缺口拆除高程影响有限;大型分层型水库取水水头建议取16.0~18.0 m,但该结论仅根据单一工程研究得出,其通用性尚需要根据其他工程进一步研究验证。     

高碾压混凝土坝裂缝成因及防治措施研究

碾压混凝土坝不同程度存在裂缝,降低了混凝土坝的安全度。以某碾压混凝土坝为例,根据实测的裂缝资料就该坝的裂缝成因进行了系统分析,并提出了防治措施。研究表明:施工时层面长间歇和汛期过流冷激是该坝产生裂缝的主要原因。因此,施工过程中应避免长间歇,若不可避免应加强长间歇层面的温控措施,如加强保温、控制层厚等。过流缺口由于冷激产生的裂缝,可通过表面流水或中期冷却提前将过流面以下一定高程混凝土冷却至某一目标温度值,以减小由于冷激造成的温差过大。     

乌江梯级开发对东风水库水温分布影响分析

为探讨梯级电站联合运行对下游水库水温影响,以乌江梯级开发电站中的东风水库为研究对象,根据东风水库2002年及2006年实测水温数据,分析了东风上游水库建成前后东风水库水温的变化过程,同时运用EFDC模型计算了东风水库上游引子渡和洪家渡水电站下泄低温水对东风库区表层水温及坝前垂向水温的影响。结果表明:梯级水库运行对天然河道水温的累积性影响程度跟主要支流水体温度及流量均有关,入库流量越大,东风库区相同位置库表水温越低,与天然水温的温差越大;下泄低温水温度越低,相同位置库表水温越低,与天然水温的温差越大;入库流量越大、入流温度与天然水温温差越大,低温水影响越大,上游下泄低温水对库区累积性作用越明显。     

基于下泄水温控制考虑的水库分层取水建筑物设计

水库分层取水建筑物主要有两大类，即竖井式和斜涵卧管式。斜涵卧管式只能适用于取水深度、流量较小的水库，竖井式可用于取水流量较大的深水水库。通过设置不同高程进水口或竖向流道，由闸门控制实现表层取水，提高下泄水温。结合江坪河水电站工程分层取水建筑物设计实践，对竖向流道型和分层进水口型分层取水建筑物进行了方案比选，对选定的竖向流道型分层取水建筑物，从结构布置、流道设计、金属结构、操作运行等方面进行了探讨，并给出了江坪河水电站设计实例。