阻抗式调压室阻抗孔面积影响水力计算研究

采用非恒定流数值模拟计算方法,对某水电站工程的压力引水系统进行了仿真模拟计算研究。通过改变阻抗孔口面积与调压室底部引水管道面积的比值,探究蜗壳末端最大水锤压力、调压室涌波水位、调压室水位波动振幅和衰减度的变化规律,验证了水电站调压室设计规范要求阻抗孔口面积与调压室底部引水道面积之比不应小于15%的合理性。在满足设计规范的情况下,得出此工程阻抗孔口面积与调压室底部引水管道面积的合理比值为0.4～0.45。     

调压室对水电站输水系统小波动过渡过程的影响

为了减小水电站输水系统过渡过程中产生的水锤压力,常常会在输水系统中设置调压室。通过基于不考虑水体弹性的理论推导以及考虑水体弹性的数值模拟,对无调压室及有调压室两种方案下输水系统小波动的过渡过程进行比较分析,以便较为全面地对设置调压室或不设置调压室是否会对水电站输水系统小波动的过渡过程产生影响展开研究。研究结果表明：在相同布置条件下,无调压室及有调压室两种方案的输水系统的小波动过渡过程均是稳定的;设置有调压室的输水系统小波动的过渡过程要优于未设置调压室的输水系统小波动的过渡过程。从研究结果来看,设置调压室对水电站输水系统的小波动过渡过程具有改善作用。     

大渡河丹巴水电站上游调压室水力学研究

大渡河丹巴水电站调压室托马稳定断面面积大、涌波振幅大、波动衰减时间长、同一水力单元的相邻机组水力干扰情况严重。通过研究,明确了调压室小波动稳定性的控制标准、托马稳定断面的主要影响因素、研究了不同调压室布置方案在抑制涌波振幅、加速涌波衰减时间、相邻机组水力干扰程度等方面的差别,初步确定了调压室布置方案及机组运行方式。     

调压室涌波叠加计算研究

进行调压室涌波叠加计算是新《水电站调压室设计规范》提出的要求。本文介绍了调压室涌波叠加工况的计算方法,并给出了大桥水电站差动式调压室叠加工况涌波计算实例。     

组合工况下阻抗式调压室涌浪计算的显式公式

对组合工况下的调压室内水体涌波进行理论分析,采用非线性微分方程的渐近法求解组合工况条件下阻抗式调压室涌波非线性常微分方程,分别推导出先弃荷后增荷和先增荷后弃荷两种组合工况下调压室质体大波动最低和最高涌浪水位的分析公式,对理论分析公式所获得的涌浪与数值计算结果进行了比较,从而验证了理论分析公式。该公式可以方便地应用到带有调压室引水发电站的工程设计中去。     

新疆波波娜水电站调压井水力过渡过程计算

本文介绍了波波娜水电站水力过渡过程计算。通过对波波娜水电站的调压室涌波计算、调节保证计算,为电站及引水系统的设计提供了依据,为调压室相关体型结构参数取值提供参考。     

溪洛渡水电站尾水系统水力动态特性试验研究

结合溪洛渡水电站引水发电系统整体水工模型试验，揭示了水电站三机一室一洞典型尾水系统布置条件下的一些特殊的水力动态特性，试验表明，模型试验中所发现的一些动态水力特性，如调压室涌波的伴生振荡、明满流的发生条件、调压室不同连接型式对水锤波的反射等，对工程设计的影响是重要的，其研究成果可为工程设计提供更为可靠的设计依据。     

新疆下坂地水电站水力过渡过程计算

本文介绍利用程序进行水电站水力过渡过程计算。通过对下坂地水电站的调压室涌波计算、调节保证计算以及调节系统的稳定分析，为电站及引水系统的设计提供了依据。     

梅溪河渡口坝水电站调压室体型尺寸的优化研究

梅溪河渡口坝水电站是典型的超长引水隧洞高水头水电站。在对大波动过渡过程进行计算的基础上,对水室式调压室和阻抗加上室组合式调压室方案进行了论证分析,最终推荐采用阻抗加上室组合式调压室方案。因为该方案有利于降低水位波动振幅、加快水位波动衰减,且施工方便、节省投资。     

气垫式调压室参数选择及涌波计算

气垫式调压室是用于控制水电站水力过渡过程的新型调压室，具有布置灵活，适应水位变幅大和电站负荷变化后调压室水位波动小的优点，国外已应用于控制水电站引水系统和火电站供水系统水力地渡过程。本文介绍了气垫式调压室的工作原理，参数选择及涌波计算方法。     

长距离多泵联合运行输水系统停泵水锤防护措施

运用水锤理论和特征线法,结合工程实例,对采用缓闭式蝶阀、空气阀和单向调压塔等防护措施的长距离多泵联合运行输水系统停泵水锤进行计算和分析,得到了管道沿程的水头包络线以及泵端性能参数相对值的变化曲线。计算结果表明,无防护措施下最小水锤水头较低,泵端性能参数变化较大;泵端蝶阀防护可以有效地控制泵端性能参数流量和转速变化幅度,但水头的变化出现了振荡,最小水锤水头值降低;采用空气阀+泵端蝶阀防护可以有效地增加最小水锤水头值,只在管道局部出现负压,但与泵端蝶阀防护相比性能参数变化有所增大;单向调压塔+泵端蝶阀对停泵水锤防护效果最为明显。为了减小单向调压塔数目,最终选择单向调压塔+空气阀+泵端蝶阀的组合作为最终的防护措施,与无防护措施相比,组合防护下整个管道不出现负压,泵端水头虽出现了振荡,但幅度不大,流量最大变化幅度下降0.15,转速最大变化幅度下降0.7,转矩振荡时间变短。     

宏观根系吸水补偿模型研究进展

根系吸水模型是研究植被耗水规律的关键要素,尤其在干旱-半干旱地区,土壤经常出现水分胁迫状态,使得根系吸水过程更为复杂。为准确描述根系的吸水过程,吸水补偿模型在1989年被概念化并成为一个重要的研究方向,国外进行了大量的研究探索,而国内在该领域鲜有研究。虽然根系吸水补偿模型已取得一定的进展,但其模型本身仍然存在一定的物理缺陷,因此,总结并综合分析根系吸水补偿模型发展历程,指出补偿吸水模型忽视了水分胁迫抑制根系吸水的物理机制,以及植物胁迫指数判定是否进行吸水补偿有一定局限性。在此基础上,提出根系吸水补偿模型应考虑潜在蒸腾量和土壤可利用水量供需关系、植物根系生长环境,补偿模型应耦合植物胁迫函数、土壤水分分布及地下水动态特征。     

粒子追踪迹线长度的灵敏度分析及 地下水源地保护区划分 -以甘河子地下水水源地为例

地下水水源地的供水安全对保障居民安全用水和保护地下水具有重要意义,合理地划分地下水水源地保护区,对水源充分利用和水质保护有着重要作用。以甘河子地下水水源地为计算背景,采用数值模拟的方式建立水源地地下水流模型,基于Morris方法,对渗透系数和有效孔隙度对粒子追踪迹线长度的影响进行局部和全局灵敏度分析。利用ArcMap,分别对根据局部、全局灵敏度计算出的粒子追踪迹线长度进行一级、二级地下水源地保护区初步划分,作为日后根据当地实际情况进行多方协调、最终确认保护区范围的基础,并分析不同分析方法、不同影响因子对保护区面积的模拟结果的影响。结果显示,全局灵敏度与局部灵敏度并非简单线性关系,并且相同条件下,有效孔隙度对于粒子追踪迹线长度和地下水源地保护区范围的影响程度均大于渗透系数。根据局部、全局灵敏度划分的一级、二级地下水源地保护区面积大小关系均为:局部灵敏度(参数为渗透系数)全局灵敏度局部灵敏度(参数为有效孔隙度)。     

成都市水生态足迹的时间分布特征及其影响因素

为了加强对成都市水资源可持续利用的规划与管理,运用水生态足迹计算模型分析成都市2000-2016年水生态足迹变化,并基于LMDI分解法分析成都市水生态足迹影响因素。结果显示,成都市水资源总量生态足迹逐年增大,2012年以后略有下降;农业用水在整个用水结构中占比最高,生态足迹最高;其次为工业用水、生活用水、生态用水占比。成都市2000-2016年水生态承载力先增大后降低,水生态盈余(赤字)逐年增大,万元GDP水生态足迹逐年下降,水资源负载指数逐年提高。说明成都市水资源利用程度高、利用效率高,但开发潜力小,水资源供给压力依然巨大。从影响因素的结构性分析来看,经济因素发挥主导作用,结构因素的抑制作用还未显现,人口因素的促进作用不够显著,技术因素的抑制作用显著。     

天津市区雨水径流污染指标分类及污染源解析

在运用主成分分析方法的基础上,对天津市区降雨的屋面径流以及菜市场路面径流进行了采样分析。对样本的特征性指标SS、COD、氨氮、总氮和总磷进行分类分析,尝试分析出不同下垫面产生的雨水径流污染物的污染源,并分析各污染物初始冲刷效应。分析结果表明:屋面径流的特征性污染物中总氮、氨氮和COD组成为同一类指标,说明其潜在的第一类主要污染源为机动车尾气、大气干湿沉降以及屋面材料析出物。总磷和SS分别归为另两类指标,其潜在的第二类污染源为建筑工地污染以及机动车损耗。菜市场路面径流的特征性污染中SS、总磷和COD可组成同一类指标,说明其潜在主要污染源为机动车损耗以及生活垃圾污染。氨氮和总氮可归为另一类指标,说明大气干湿沉降和机动车尾气排放为第二类污染源。路面较屋面更易形成初始冲刷效应,并且氨氮的初始冲刷效应显著,存在污染源的持续输入。     

内蒙古准格尔旗地下水环境承载力评价

地下水环境承载力是水环境承载力研究的重要组成部分,是衡量人类社会经济发展与区域水环境协调程度的判别依据。以内蒙古自治区准格尔旗为研究区,建立地下水环境承载力评价体系,并利用层次分析法(AHP)判断矩阵确定各指标的权重值,进行研究区地下水环境承载力评价。结果表明,准格尔旗地区地下水环境承载力在0.308 3~0.731 1之间,平均为0.521 5,属于中等偏弱程度。评价结果与研究区水文地质条件和社会经济发展现状基本吻合,可为准格尔旗在未来工业化进程中地下水资源管理和地下水环境保护决策提供依据。     

水源地取水泵站水流流态数值模拟与改善

为解决取水泵站预沉池内水流流态紊乱、曝气池及前池存在大面积回流区及旋涡等问题, 针对某一具体水源 地取水泵站, 基于三维不可压缩流体的有限体积法和标准 k2E 湍流模型, 采用 ANSYS CFX 软件对该泵站预沉池、 曝气池及前池进行数值模拟计算。通过对计算结果进行后处理, 分析了取水泵站所选横断面水流流态、流速云图以 及压力云图。在原方案基础上通过对曝气池廊道转角处设置倒圆角、廊道转角内设置/ U0 形导流墙与 1/ 4 弧形导 流墙、前池内设置八字形导流墩及泵机组间设隔墩来对泵站进行优化。优化后改进方案与原方案相比, 廊道转角处 脱流、回流现象得到改善, 曝气池及前池内大范围回流区域消失, 泵站整体水流不存在明显的不良流态。该研究成 果对于优化内水流流态, 预防泥沙沉淀, 提高泵站运行稳定性、高效性、安全性有一定的指导意义。     

用于水厂微水头发电的灯泡贯流式水轮机开发

在自来水供水过程中,存在着一些依靠水位差进行自流供水的环节。随着常规水能资源逐渐被开发殆尽,利用这部分微水头进行发电受到了关注。由于水厂工况基本不变、装置场地复杂多样等原因,常规水轮机并不适用,因此,开发新型水轮机就势在必行。结合某自来水厂安装灯泡贯流式水轮机进行发电的案例,通过传统水轮机设计理论对其进行设计,并运用计算流体动力学软件,选择SIMPLEC算法,采用基于雷诺平均N-S方程的Spalart-Allmaras湍流模型对该水轮机进行数值模拟和优化,得出在不影响水厂原有水处理工艺的前提下,在水厂安装水轮发电机组利用微水头进行发电从而达到节能减排目的的较优方案。     

潮白河地下水调蓄区水岩作用过程模拟

南水北调中线工程通水后,将有部分结余水量用于补给潮白河地下水调蓄区。由于南方地表水(以下简称南水)与北京当地地下水的水质存在一定差异,回灌过程中很有可能发生水岩相互作用。研究以潮白河地下水回灌区为例,通过静态摇瓶实验和水文地球化学模拟等研究方法,对南水补给北京深层地下水过程中产生的水岩作用过程和水质影响程度进行分析评价。研究结果表明:南水回灌过程中,地下水的主要离子成分会受到硝化作用、阳离子交换作用及包气带矿物质溶解等作用的综合影响。两种水混合过程中,土壤矿物相中的方解石和白云石不断溶解,Ca2+、Mg2+浓度逐渐升高,反应过程中还伴随强烈的阳离子交换作用,主要为Na+与Ca2+、Mg2+的交换。南水比例越大,溶解氧促进硝化作用越明显;在硝化作用和碳酸平衡的共同影响下,地下水的pH值呈现先降低后升高的趋势。     

地下水水源地污染预警应用研究——以浑河冲洪积扇为例

地下水水源地污染预警是集中城镇供水的地下水资源保护和管理的重要依据。为了控制地下水污染,使地下水保护更具预见性和主动性,提出了基于水质现状和污染风险的地下水水源地污染预警思路。水质现状是预警基础,决定预警的起始状态;污染风险考虑了污染源载荷风险和污染危害性,反映人类活动对地下水的影响,决定区域污染状况的发展变化。以浑河冲洪积扇饮用水水源地为例,通过各因子的评价和叠加分析得到地下水水源地污染预警值,结果显示浑河冲洪积扇地区大部分水源地存在不同程度的污染警情。研究结果可为当地地下水水源地保护提供依据。