水电站复杂输水系统恒定流的数值计算

结合实际工程,笔者就水电站技改工程中输水系统的设计,进行了详细的介绍,主要包括输水系统方案、进水口、引水隧洞、调压井、压力钢管的设计.

对气垫式调压室的电站输水系统的水力-机械微小波动稳定问题进行了初步分析,讨论了调速器参数、气体多变指数、气室高度、气室压力、运行水头对稳定性的影响,为气垫调压室的合理设计、安全运行提供了科学依据。

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。

途述了我国第一座采用槛下闸底廊道二区段出水的分散输水系统船闸———广西昭平电站船闸(水头20m,闸室有效尺寸为60m×8m×15m)1∶20输水系统水工整体模型及1∶16阀门段减压模型试验成果,并对闸室输水水力特性及船舶停泊条件、空腹式输水阀门廊道段的水力特性,包括阀门的阻力系数、收缩系数、阀门后水流收缩断面的最低压力以及阀门的空化特性和减免空蚀措施等方面作了介绍。原型运转表明,该船闸水力条件令人满意

目前水电站明钢管可靠度评估主要结合跨中管壁部位进行计算,但并未充分反映其他部位对结构可靠性的影响。为此需考虑钢材强度参数、静水压力、水锤和焊缝系数的随机特性,建立水电站明钢管跨中管壁、支承环近旁管壁边缘、加劲环及其近旁管壁、支承环及其近旁管壁4个基本部位的强度安全功能函数,给出了基于jc法的管道结构可靠度评估方法。按当前设计方法确定的明钢管结构,加劲环及其近旁管壁和支承环及其近旁管壁的可靠指标低于目标可靠指标,不能充分保障结构强度安全,存在局部失效的风险。

对于引水式电站来说，输水系统是整个工程的重要组成部分，在工程投资中占据极大的比重。常规输水系统包含引水隧洞、调压室以及压力管道三部分。一道桥水电站的特点为“高水头、小流量和长输水道”。对比分析了“低压输水”与“高压输水”方案的优劣，并阐述和论证了高压隧洞不衬砌与高压长输水系统取消调压室的可行性。一道桥水电站最终采用了“高压输水”方案，从而成为国内少有并具有特色的“高压长输水不衬砌隧洞并且无调压室”的高水头电站之一。

根据底流消能泄流雾化的机理,应用量纲分析方法,得到水雾雾源量的计算关系式;在雾源为连续线源和任意风向的条件下,利用高斯扩散方程,研究了水雾在峡谷内扩散规律;结合雾雨自动转换过程、碰并过程、雾滴的凝结和蒸发过程,得到雾源下游流场水雾浓度、温度、相对湿度和降水强度的分布;对湾塘水电站底流消能雾化进行了数值计算,计算结果与原型观测数据基本一致。

电站长输水系统排空需要较长的时间,承压隧洞在水压消失后,围岩内水压力变化可能导致失稳,压力钢管在无水状态下的热变形过大时可能导致其出现意外损伤。本文通过分析电站长输水系统排空检查的程序,期间可能出现的风险,论证这种检查的必要性,提出在项目建设阶段就针对检查检修做相应的布置,以确保电站输水系统稳定运行,为类似电站的规划、建设和运营提供经验。

　对两种不同的尾水系统布置方式进行了流态和水头损失的对比分析。在雷诺时均ns方程基础上,采用kε双方程紊流模型和刚盖假定,计算了尾水系统恒定流。计算结果与模型试验相一致,结果表明尾水岔管在调压井之后的阻抗式布置方式水头损失最小,为最佳方案。

本文介绍了五强溪船闸二闸首于１９９６年１２月１２日～１３日进行的原型观测成果与分析．着重从高水头船闸输水系统不恒定流压力瞬态变化和反向弧门流激振动两方面，分析输水廊道突扩体发生空化空蚀的可能性，以及反向弧门流激振动的危害程度，并对其安全运行作出评估．

输水系统是水电站工程重要的组成部分,尤其是对于高水头引水式电站,输水系统的水头损失计算显得更加重要。结合南德瑞瓦图水电站工程实例,探讨输水系统水头损失计算中应该注意的问题,对喷混凝土的糙率和马蹄形隧洞的水头损失计算进行了论述,为其他水电站输水系统的水头损失计算提供参考。

简要介绍射流泵技术在水电站技术供水中的应用前景。通过数值计算,确定各过流部件的几何尺寸,以保障效率达到最高值。并推导出效率、性能表达式,绘制不同面积比下射流泵运行特性与效率特性曲线。

玛依纳水电站引水发电系统无法满足gb/t9652.1—2007《水轮机控制系统技术条件》要求,系统稳定性较差。为此,在引水发电系统枢纽布置无法改变的情况下,在牺牲调速系统速动性,放宽对电站调节品质要求的前提下讨论其引水发电系统布置的可行性。目前,2台机组已经安全稳定运行多年,证明该电站引水发电系统布置是合理的。

采用目前广泛使用的面向对象程序设计方法,运用opengl技术,并结合计算机图形学理论,开发了水电站输水系统水力过渡过程的可视化仿真系统.应用该系统可以动态演示水电站输水系统水力瞬变过程压力、流量等物理量的变化,对实际工程应用有一定的参考价值.

为了研究尾水系统拓扑结构复杂的大型水电站尾水隧洞内可能出现的明满交替流动对电站水力瞬变过程的影响,采用特征隐式格式法计算明满交替流动,并根据该方法的特点建立了明满流特征隐格式矩阵方程自生成系统,实现了电站中各种布置方式尾水隧洞内明满交替流动的自适应计算。将该方法应用于电站的瞬变计算,分析了下游反射界面位置的设定对计算结果的影响,并得到了尾水隧洞中发生明满交替流动时出现最大压力的位置及相应的下游水位。

北溪水电站由之俊集团和永嘉县电力局合资建设，本文对引水系统工程施工进行了简单介绍。

经过对引黄工程输水系统在稳定流态下的有压隧洞、无压隧洞、渡槽、埋涵、压力埋管、分水闸、渐变段、转弯段等建筑物进行全面系统的水力学分析、计算,获得良好的水流形态。

对东深供水改造工程输水系统各工况稳定流态进行水力计算，在其始端和终端与已建工程衔接的条件下，保证输水系统各建筑物的过流能力和良好的水流流态。

斑竹水电站航运过坝采有船闸方案。船闸建筑物由上游趸船导航结构，下游混凝土重力式导墙上、下坞式结构闸首及坞式结构闸室组成。输水方式采用分散输水系统－闸墙长廓道短支出流。经计算分析，闸室水力指标及船舶泊稳条件好。闸首、闸室钢筋混凝土结构布置合理，受力明确。

以有压管道非恒定流微分方程组为基础,结合碗牛坝水电站具体边界条件,建立了基于特征线法的描述水电站突甩负荷过渡过程的数值模型,全面细致地模拟出了该电站突甩负荷过渡过程中任一时刻压力管道任一断面各水力要素和机组各工况参数的瞬变规律,为该电站的设计及安全稳定运行提供了技术依据,对类似工程也有一定的参考价值。

本文针对宽深比较小,有关参量(如流速、温度、浓度)的垂向变化比水平横向的变化为大的水库,建立垂向二维水流数学模型,水深随时、空而变,垂向做σ变换将可变域变为规则区域。采用算子分裂法、交错网格法、有限差分法进行计算。对糯扎渡水电站的非恒定流数值模拟结果是合理的,表明模型是有效的

某抽水蓄能电站在投入运行后改变了地下水的动态平衡,发现该电站输水系统施工支洞内大量存在析钙现象,且渗漏问题严重。对工程产生影响,因此要对此现象进行分析研究。本文通过对该抽水蓄能电站输水系统施工支洞观测孔的渗流量分类统计,并对施工支洞地下水动态的分析研究。同时根据水质资料和析出物成分来分析析钙形成机理以及估算析钙量,从而可以分析析钙现象对工程防渗的影响程度。通过以上分析研究得出以下结果:1.施工支洞内渗水流量和上库水位存在相关性,施工支洞内渗水的补给源主要是上库水。2.析钙的主要物质来源于堵头的灌浆物质,主要为水泥水化产物。3.析钙现象对堵头的防渗效果产生影响,需采取一定加固补强措施。本文为析钙现象在工程中的影响提供了理论的论证与实际的资料依据。