前置挡墙对董箐水库下泄水温的影响

为明确前置挡墙对水库下泄水温及坝前水温分布的影响,以董箐水库为例,构建三维水温-水动力数学模型。模拟不同挡墙高程下的下泄水温和坝前水温分布,分析前置挡墙高程与下泄水温、坝前水温分布间的变化规律。结果表明,下泄水温的改善效果与挡墙高程密切相关:挡墙高程低于取水口高程时,挡墙高程的变化对下泄水温几乎无影响;挡墙高程高于取水口高程一定高度时,挡墙高程越高,下泄水温越高;挡墙高程480 m时,4月下泄水温最大升温1.11 ℃。下泄水温的提高度与挡墙和取水口位置对应的坝前垂向水温差线性相关。坝前垂向水温分布也受挡墙的影响,挡墙高程高于取水口高程一定高度时,随着挡墙高程的增加,分层期温跃层厚度增加位置上升。下泄水温的改善效果与挡墙高程的关系较为复杂,下泄水温提高度增长较快位置分别出现在挡墙高程471 m和475 m处。考虑方案的工程可行性,挡墙高程471 m为改善下泄水温的最优选择。研究可为前置挡墙的设计及工程优化提供方法和参考。     

隔水幕布改善深水水库下泄低温水效果研究

深水水库的低温水效应明显,以往常采用叠梁门、多层取水口等结构解决下泄低温水问题,但此类方案需在水库投入运行前完成且会造成一定的发电损失。针对已投入运行但未设计建设分层取水设施的水库水温问题,本文提出了在电站进水口前设置隔水幕布的新型水库低温水治理方案,建立三维水动力水温数值模拟模型,模拟分析了隔水幕布改善水库下泄低温水的效果及其主要影响因素。模拟结果表明,隔水幕布可使春夏季水库下泄水温提高2~8℃,幕布型式、淹没水深和坝前水温分布是影响改善效果的主要因素;并基于上述结论提出了隔水幕布方案的下泄水温预测公式。隔水幕布改善水库低温水的效果良好,具有广泛的推广应用前景。     

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。     

典型工程叠梁门分层取水方案优化分析

水库下泄低温水将影响库区下游水生生态系统,而采用叠梁门分层取水则是解决电站引起的下泄水温问题的有效手段。依托实际工程,本研究建立了三维水温-水动力数学模型,对进水口水力特性与下泄水温进行了数值模拟,分别论证了不同取水高程条件下叠梁门分层取水运行的可行性及下游取水水温规律,分析了分层取水对下游灌区作物的影响。结果表明：叠梁门取水高程是影响分层取水效果的关键因素,而取水高程的确定又与进水口水动力特性密不可分,相比于叠梁门门顶水头,中小型工程进水口结构体型对分层取水进水口系统水动力特性影响更甚;增大叠梁门与门库前置墙间距是改善进水口水力特性的有效措施之一;结合叠梁门分层取水水力特性及取水效果,提出了叠梁门运行方式。     

光照水电站进水口分层取水设计

大中型水电站水库建成后，运行下泄低温水会改变原河道的天然水温分布，使下游河道的水温下降，对水生生物产生一定的不利影响。光照水电站是我国第1座进水口采取分层取水措施以减轻下泄低温水对环境产生不利影响的大型水电站，其经验可供类似水电水利工程建设借鉴。     

深水水库隔水幕布透水率对下泄水温影响研究

隔水幕布作为分层取水设施可有效缓解由深水水库温度分层导致的低温水下泄影响。为探究幕布材料透水率对下泄水温及幕布总体受力的影响,依据一深水水库实测水文水温资料,建立并验证了该水库的三维水动力水温数值模拟模型,对比分析了不同工况下的流场、温度场及幕布总体受力结果。研究结果表明:随着幕布材料透水率增至7%,下泄水温逐渐降低,较未采用幕布时下泄水温提升幅度由2.31℃降至0.33℃。随着材料透水,幕布总体受力减小,不透水幕布所受总水平推力为1242 t,满足下泄水温需求的透水率为2%的幕布所受总力为293t。在工程应用中应根据水温提升需求,综合考虑幕布受力及经济性等因素选用幕布材料,对于该工程幕布材料平均透水率不应超过2%。     

嘉陵江亭子口水电站进水口分层取水设计

水电站下泄的低温水可能对下游河道生态环境如农业灌溉、鱼类繁殖等造成较大影响,若在水电站进水口采用分层取水设施,有望解决水电站低温水下泄的问题。亭子口水电站为国内首例将分层取水设施应用于坝式进水口的电站。对分层取水结构布置、叠梁门调度运行方案、水库水温分布及采用分层取水后的下泄水温过程等技术问题进行了研究。详细介绍了设计过程,可为国内同类水电站分层取水设施设计提供借鉴。     

黄石盘水库地表水环境中水温影响预测评价

黄石盘水库工程是一座近期建设的大(Ⅱ)型防洪控制性水库工程。预测评价黄石盘水库地表水环境的影响,其中包括对水温的影响研究。采用立面二维水温模型对水温进行预测,计算坝前垂向水温分布、下泄水温、坝下河道水温。预测结果表明,该水库水温结构为过渡型,且在丰、平、枯典型水文年运行时均对下游水温存在明显的低温水效应。结合库区流场分析,提出本工程采用分层取水措施来减缓下泄低温水的影响。经过分层取水后可满足作物要求温度,基本不影响作物正常生长。     

分层取水结构型式对取水水温影响的试验研究

本文采用水温分层物理模型,针对传统叠梁门、叠梁门+水平帷幕、进水口前置帷幕三种结构的分层取水特性进行了对比试验研究,研究了分层取水结构型式对取水水温的影响,并分析了出现差异的原因。研究结果表明,取水结构上游拖曳层的厚度、垂向位置、水温及流速分布,是影响分层取水效果的重要因素:传统的叠梁门由于受门顶以下拖曳层的影响,底部冷水进入,取水效果相对较低;通过在门顶设置水平帷幕,阻挡下部低温水爬升,有助于提高取水效率;通过在进水口上游库区设置隔水帷幕,该取水断面表层温水拖曳流速增大,底层冷水拖曳流速减小,使取水效果得到进一步提升。上述试验结果为分层取水建筑物结构布置的优化改进提供了新的努力方向。     

山口岩水利枢纽工程双竖井分层进水口设计

大型水利枢纽建成后,水电站发电运行时下泄低温水会改变原河道的天然水温分布,降低下游河道水温,对水生生物和灌溉用水等产生很大的不利影响。通过研究设计,在江西省山口岩水利枢纽中第一次采用双竖井分层进水口,是江西省第一座成功实现了减轻下泄低温水对环境产生不利影响,满足下游供水水质要求的大型水利枢纽,其成功设计经验可供其他类似水利工程建设借鉴采用。     

溢洪道安设橡胶坝对其水力特性影响的试验研究

针对溢洪道无消能工和防洪能力不足等问题,修建橡胶坝可以提高其潜在效益。为了研究溢洪道控制段内修建橡胶坝对溢洪道水力特性的影响,结合工程实例,从溢洪道的泄流能力、水流特性以及出口消能防冲效果3个方面进行了对比分析。分析成果表明:安设橡胶坝的溢洪道泄流能力减小,但仍大于工程设计要求,可保障溢洪道安全运行;橡胶坝对溢洪道流速有较小影响,坝前流速变化幅度比坝后流速大;橡胶坝塌坝和充水2种工况下的溢洪道水面线变化趋势相近,突变点发生在坡度变化点附近和橡胶坝附近;溢洪道消能防冲能力几乎不受橡胶坝的影响。因此,有条件的溢洪道控制段内建设橡胶坝是可行的。研究成果可为类似工程的设计和中小型水库的除险加固提供参考依据。     

丰满水电站重建工程叠梁门分层取水进水口取水效果研究

为研究丰满水电站重建工程分层取水进水口的取水效果,开展了水温物理模型试验与三维数值模拟计算分析。研究结果表明,采用叠梁门分层取水进水口不能取得预期效果;一方面,旧坝距新坝仅120 m,未拆除部分形成前置挡墙,对新旧坝之间的水温分布产生了影响,表底层水温温差大幅减小,从而抑制了叠梁门的运行效果;另一方面,由于新旧坝间距120 m,水电站运行时对旧坝缺口处的热通量影响甚微,旧坝的存在形成了前置挡墙,实际上已经起到了叠梁门的作用。基于上述结果,建议采用常规进水口布置方式替代叠梁门分层取水进水口布置方案。研究所得结果为工程设计优化提供了依据。     

蛟河市池水橡胶坝工程复核计算分析

池水橡胶坝工程是池水灌区渠首工程,位于蛟河市蛟西大桥下游272米处,在蛟河支流拉法河下游,流域面积995平方公里。橡胶坝原设计标准为50年一遇洪水,设计洪水流量980立方米/秒,灌溉面积700公顷。橡胶坝岸墙断裂、错位,充水系统报废,坝袋老化达不到设计要求,配电线路老化失修,交通桥破坏达不到设计标准,存在安全隐患,金属设备锈蚀老化,橡胶坝上下游淤积较严重等问题,针对上述等问题建议对该橡胶坝做以下工作:进行闸室的整体稳定性、抗渗稳定性、橡胶坝过水能力、消能防冲和结构强度等复核计算.     

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。     

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。     

电厂循环水流道进口水力优化研究

为减少占地、节省工程量,某电厂循环水流道初步设计选择平面弯曲、总体长度相对较短的曲线形布置形式。应用二维紊流模型进行数值模拟,分析了流道曲线引水段弯道环流运动所产生的不利影响,为遏制弯道环流运动、调整水流流速分布,对流道进口进行水力优化,将进口前沿冷却塔人字柱支墩改造成导流墩,用以控导引水段水流运动。模型试验表明,该项措施能够有效梳理弯道段水流流向,均化流速分布,控导效果可以满足要求。     

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。     

高桥水电站取水口防沙设计

高桥水电站取水口防沙设计，在原束水墙结合冲沙槽设计的基础上，进行了水工、泥沙模型试验。根据模型试验成果，先后进行了沉沙池方案、潜堰方案、潜堰＋丁坝方案、圆弧形挡墙方案等的综合比较，最终选定了圆弧形挡墙方案，基本上解决了水电站取水口“门前清”和粗颗粒进入水电站取水口的问题，大坝泄洪冲沙底孔排沙效果也较好。     

溢洪道泄槽弯道设置导流墙试验研究

通过对实际工程的模型试验,验证了在溢洪道泄槽弯道段上设置导流墙工程措施的合理性,介绍了该工程措施的设计方法:导流墙一般布置在弯道轴线上,起始位置与弯道开始位置相同;导流墙长度可等于或略大于弯道轴线长度,高度可按抬高泄槽底高度Δh的1.0~1.1倍取值;导流墙一般应采用钢筋混凝土结构;导流墙断面形式可采用矩形,因导流墙顶部可以过水,顶部宜做成梯形或半圆形.