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大型水电站进水口水力特性研究

李妍  
【摘要】:由于过去对大坝与生态关系的认识与研究不够,电站进水口主要采用了常规深式进水口,其所引之水为水库深层水体。目前,对电站常规深式进水口水力特性方面的研究是较为丰富的,但其成果多以某一具体工程为研究对象,具有针对性和局限性,对类似工程的系统性和规律性的总结与分析较少。 近年来随着水电建设的发展,常规的进水口型式已不能满足保护下游生态环境的要求,分层取水进水口作为实际工程中提出的新型式,能够有选择的取用水库不同层水体,从而有效地控制水库下泄水流的水温和水质,减轻电站取水对下游生物及水环境造成的负面影响。因此,分层取水进水口已经被越来越多的工程设计所采纳。但采用分层取水方式后,电站进水口的水流条件更加复杂,其水流流动及水流特性较常规深式进水口都有了很大变化,目前国内外对其相关研究还不够成熟。 本文采用数值模拟方法,对水电站常规深式进水口、水电站双层进水口和水电站多层进水口的水力特性进行了系统研究。 (1)常规深式进水口水力特性研究。二滩水电站、小湾水电站、洪家渡水电站和天生桥一级水电站均采用了常规深式进水口设计,具有一定的代表性。以上述水电站为研究对象,采用三维k ε紊流模型对各体型进水口的流速分布、水流流态和水头损失等进行研究,分析各体型进水口处的流场特征,总结常规深式进水口处水流的运动规律。 (2)双层进水口水力特性研究。以糯扎渡水电站双层进水口为背景,研究各层取水口取水时进水口的水头损失和流速分布,探讨双层进水口的流场变化情况,分析取水位置的改变对库内流速分布的影响。 (3)多层进水口水力特性研究。以糯扎渡水电站叠梁门多层进水口为背景,研究不同叠梁门挡水高度下进水口的水头损失和流速分布,探讨各工况下水流经过叠梁门顶进入竖向流道的过流特性。分析门顶过流水深、进水室宽度的改变以及运行机组台数不同时,对进水口水力特性的影响。 (4)采用数值模拟的方法系统地研究水电站各型式进水口的水力特性,全面揭示各型式进水口处水流的运动规律。数值模拟成果均得到了模型试验结果的验证,说明本文计算方法正确有效,能应用于类似工程进水口水力特性的研究。


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