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水电站进水口分层取水水力特性研究

董绍尧  
【摘要】: 近年来,随着对环保的重视,考虑库区水体温度随水深的变化,水电站分层取水方式(multi-level intake structure, MLIS)正逐渐被采用。采用分层式取水口方式的目的是允许运行时选择性地取引表层温水,以便有效地减轻电站取水对下游水环境造成的负面影响。然而,采用分层取水后,进水口的水流条件十分复杂,目前国内尚无水电站进水口分层取水的工程实例。因此,应对水电站进水口分层取水的水力学特性进行研究。 本文以某大型水电站为例,采用物理模型试验和数值模拟对其进水口分层取水的水力学特性进行研究。主要成果如下: (1)试验研究了进水口分层取水各工况下的水头损失、流速分布、最低运行水位、时均压强和脉动压强等。下层取水口取水时,进水口水头损失系数为0.307;上层取水口取水时,进水口水头损失系数为1.470。取水口前流速分布较均匀,最大流速约为1.0m/s。当上层取水口最低运行水位不低于798.0m、下层取水口最低运行水位不低于765.0m,均不会产生有害漩涡。进水口上层取水或下层取水正常运行情况下,下层工作闸门或上层工作闸门处均不会产生负压区。 (2)试验研究了进水口上下层取水转换运行时可能出现的水流现象。上下层工作闸门切换过程中,进水口水流流态比较平稳。 (3)数值模拟了进水口的水头损失,并与试验结果进行了比较。水头损失的计算值和试验值基本吻合,试验值和计算值的最大误差为4.2%。 (4)数值模拟了进水口前断面流速分布,并与试验结果进行了比较,流速分布的计算值与试验值基本吻合。同时,数值模拟了进水口内的流动特性。


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