水电站下游非恒定流特性及其对航运影响

发布时间：2020-03-25 02:17

【摘要】：随着我国对水电能源的大力开发,对水电站稳定运行的要求越来越高,电站既要满足电网需求量,又要满足正常运行及对库区水位调节,同时还有可能遇到机组故障而切机。由此产生的非恒定流可能会使下游河道水位发生陡涨陡落,流速变率大现象,导致流态恶化等问题,并对河道航运条件等产生不利影响,因此,对水电站下游非恒定流进行研究是非常有必要的。本次研究以某大型水利枢纽的水电站及其下游河道为研究对象,建立了几何比尺为1:100的正态物理模型,并在此基础上搭建了非恒定流测控系统,对了3组实况方案以及12组调峰、泄洪、调峰泄洪组合工况进行了物理模型试验,并针对典型工况对非恒定流特性进行了分析和讨论。通过本次研究,主要得到以下结论:首先通过实测资料整理与实况方案分析,发现梯级电站间河道中水位受下游电站水库回水区影响明显,且已蔓延至5#测站至11#测站之间;同时水电站下游各站水位、流速均与电站下泄流量保持性良好,电站下泄流量越大,沿程各站间水位差值越大,受回水区影响越小。其次,通过对不同工况下非恒定流特性的分析,得到沿程各站水位、流速均随着电站下泄流量的变化而变化,在非恒定流演进过程中,沿程坦化现象明显。水位、流速变幅沿程逐渐降低。同时发现,除电站调节流量变幅直接影响河道中水位和流速变幅的大小外,电站最小下泄流量也决定着水位及流速变幅的大小。另外针对河道断面地形分析了断面流速的分布状态及复式断面对流速的影响。然后,通过断面流量计算,并对其在断面间的传播和变化过程进行分析,发现流量在该河道下游传播速度较快,传播速度同时也受到下泄起始流量大小和流量变幅影响;最后,通过对模型河道进行表面流场的测量与分析,发现在调峰工况下,电站泄流起始流量为1600m~3/s时,整个河道表面流速均在3m/s以下,全河段满足通航条件;电站下泄起始流量由3000m~3/s开始变化时时,部分河段满足通航条件。在电站调峰泄洪组合工况及极端泄洪工况下,表面流速大,变化快,不良流态较多,下游河道航运存在危险。
【图文】：

技术路线图,非恒定流,航运条件,电站下游

河北工程大学硕士学位论文究：（1）根据工程概况和实测资料建立起该水电站坝址上游 500m、枢纽本以下约 15km 河段 1:100 的物理模型，在各种调峰、泄洪、切机等运行工试验，并对验数据进行整理分析。探究不同工况下水电站下游水位变幅非恒定流特性，，经典断面的流速分布，以及沿程水位、流量、流速规律同工况下非恒定流特性及传播，更加深入了解电站调节非恒定流的影响（2）针对允许通航的水力条件，在不同工况下对水电站下游河道各个河变幅、表面流速、水流流态进行研究分析。划定允许通航的范围同时划域，并给出航运条件允许的工况，探究水电站非恒定流对航运条件的影技术路线

水位变化,水电站,水文站

第 2 章工程概况与实测分析2.2.1.1 水位变化电站大坝下游沿程各断面水位站水位过程见图 2-2。由图可见，受向其下游蓄水运用影响，2017 年 6 月之前及 11 月以后 CS1 水位明显高于距其下游 27.33km处的 CS4 的水位，但落差在 1.5m 以内；CS4 与 CS5 的水位变化很小，基本在 10cm以内。而 2017 年 6 月至 10 月汛期期间，CS1 水位与 CS4 的水位落差明显加大，两站间平均水位落差达 3.24m，其中 8 月份水位落差平均为 5.35m，最大水位落差8.29m（8 月 24 日）；CS4 与 CS5 断面的水位落差较非汛期也明显增加，最大落差为 1.8m（7 月 12 日）。以上说明，非汛期受其下游电站水库蓄水运用影响，距坝里程约 4km 处断面（CS1）下游各站均位于其下游梯级电站水库回水影响范围内，水面比降较为平缓；汛期 6 月至 9 月，下游电站水库控制水位较低，CS4 以上河段水面存在明显比降，CS1 水位与较 CS4 明显抬高。CS1 CS4
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV133

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