丰满三期工程发电引水系统水力学优化设计与研究

作     者：唐政生 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董毓新;刘文灏

授予年度：2002年

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：丰满水电站 引水系统 调压井 水力学 试验 优化 

摘      要：本文结合丰满水电站三期引水发电工程的建设，开展了引水发电输水系统的水力学优化设计研究，主要研究内容和试验成果归纳如下。 本项优化试验研究的目的主要在于，通过泄洪系统整体水力学试验，校核泄洪洞的泄流能力;通过发电引水系统整体水力学试验，研究调压井内水流流态和水位波动情况、调压井内拦污栅前流速分布情况;确定快速闸门井内水位波动幅度;试验确定压力管道水击压力穿井系数以及泄洪洞弧形门处的水压力。根据试验成果，验证泄洪及引水发电系统布置的合理性，并对其布置及型式、尺寸进行优化设计。 试验研究分两个阶段，第一阶段进行试验研究的为简单圆筒式调压井方案和阻抗圆弧式调压井方案。研究认为：调压井适当加设阻抗对减少调压井的断面面积效果显著，阻抗式方案有利;该工程的压力管道进口拦污栅布置在调压井的井底洞处，试验成果表明，增大拦污栅高度，达不到控制平均流速、减少水头损失的目的，相反使井底洞内流态不佳，结构型式复杂，增加施工难度。圆弧式断面受力条件不良，从结构强度和配筋方面考虑不宜推荐。 第二阶段的工作是在上述试验成果的基础上，提出了阻抗升管式调压井型式，并对分流墩型式进行了试验研究。研究认为：阻抗升管式调压井的主要技术指标在三个方案中最优，长分流墩方案与短分流墩方案在水流条件上无本质上的差别。该方案最为突出之点是解决了调压井井底洞段水头损失过大的问题， 优化设计成果已被吸收应用于丰满三期引水发电输水系统的设计中，为工程建设节省了巨大的工程量和投资，实现了良好的社会和经济效益。工程运用的实践证明，优化设计成功，系统运行安全平稳，达到了预想的目标。本文的研究和技术成果也可以为类似工程的设计提供有益的参考和成功经验。