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水电站叠梁门进水口水力特性数值模拟研究

人民黄河 2023年第1期45卷 140-144,150页

作者：戴杰戴启璠李晗玫河海大学水利水电学院江苏南京210098 江苏省灌溉总渠管理处江苏淮安223200

为研究水电站叠梁门分层取水进水口水力特性,探讨叠梁门运行、布设方案,以某实际工程为例,采用三维水动力数学模型,对不同叠梁门开启工况下的流速分布及水头损失等水力特性开展模拟研究。结果表明:随着叠梁门层数的增加,门顶过流空间不... 详细信息

为研究水电站叠梁门分层取水进水口水力特性,探讨叠梁门运行、布设方案,以某实际工程为例,采用三维水动力数学模型,对不同叠梁门开启工况下的流速分布及水头损失等水力特性开展模拟研究。结果表明:随着叠梁门层数的增加,门顶过流空间不断压缩,加剧了进水口水流的紊乱程度,导致进水口处涡旋的发生;水头损失则随着叠梁门层数的增加先急剧增大再缓慢增大。同时,结合库区垂向水温分布特征,在垂向温差较小的季节,可以选择较少叠梁门层数引水以减少水头损失;在垂向温差较大的季节,可根据目标水温灵活选择叠梁门层数。

关键词：水电站叠梁门分层取水水力特性数值模拟

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叠梁门分层取水对下泄水温的改善效果

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2014年第7期47卷 589-595页

作者：傅菁菁李嘉芮建良汤优敏四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065 中国电建华东勘测设计研究院有限公司杭州310014

水库升温期泄放低温水现象是大中型水电工程普遍面临的环境问题.叠梁门分层取水是提高水库下泄水温的有效工程措施,也是水电工程生态环境保护尤其是水生态保护的重要手段.以滩坑水电站叠梁门分层取水设施投入运行前后的水温观测为基础,... 详细信息

水库升温期泄放低温水现象是大中型水电工程普遍面临的环境问题.叠梁门分层取水是提高水库下泄水温的有效工程措施,也是水电工程生态环境保护尤其是水生态保护的重要手段.以滩坑水电站叠梁门分层取水设施投入运行前后的水温观测为基础,从水库调度过程和不同取水口形式等方面分析了叠梁门运行对下泄水温的改善效果.针对库区坝前水温和发电下泄水温对分层取水措施的响应规律,探讨了通过调整门顶水深进一步改善下泄水温的可行性.认为滩坑水库较大的垂向温差是形成下泄低温水的主要原因,叠梁门门顶水深对下泄水温具有决定性影响,应尽可能降低门顶水深以提高下泄水温.提出了优化叠梁门设计及运行管理的建议.

关键词：叠梁门分层取水低温水水库叠梁门门顶水深

叠梁门分层取水水温-水动力动态过程模拟及分析

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水利学报 2020年第3期51卷 305-314页

作者：郑铁刚孙双科柳海涛王岑李广宁中国水利水电科学研究院流域水循环模拟及调控国家重点实验室北京100038

水温分层作为影响库区水生生态系统的重要因素逐渐成为研究热点。为全面了解叠梁门运行方案改变对取水近区水温-水动力及取水层的影响,进一步优化叠梁门运行调度,本文结合动网格模拟技术对叠梁门运行调度过程进行了模拟,并结合物理模型... 详细信息

水温分层作为影响库区水生生态系统的重要因素逐渐成为研究热点。为全面了解叠梁门运行方案改变对取水近区水温-水动力及取水层的影响,进一步优化叠梁门运行调度,本文结合动网格模拟技术对叠梁门运行调度过程进行了模拟,并结合物理模型试验对计算结果进行了验证,分析探讨了水温-水动力耦合作用机理及取水层范围和厚度变化规律等。分析表明:数值模拟方法可行,计算结果可信;分层取水最大流速发生在取水底高程以上15 m左右;相比取水流量,取水高程是影响取水层内流速及水温分布的主要因素;相同边界条件下,随取水水头的增加,上部取水层厚度逐渐增加,下部取水层厚度呈现先增大后减小的现象;取水层厚度与叠梁门顶的流速分布、水温分布及水深有关。

关键词：叠梁门分层取水动态模拟水温-水动力取水层

大型电站叠梁门分层取水进水口水力特性数值模拟研究

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大型电站叠梁门分层取水进水口水力特性数值模拟研究

作者：黄锋西安理工大学

学位级别：硕士

为解决高坝深库下泄水温过低的问题,大中型水电站通常在进水口布置叠梁门分层取水结构提取表层水来提高大坝下游的水温。相比于常规进水口,叠梁门分层取水进水口的结构及其水流条件更加复杂,因此,合理的进水口体型设计及叠梁门布置方案... 详细信息

为解决高坝深库下泄水温过低的问题,大中型水电站通常在进水口布置叠梁门分层取水结构提取表层水来提高大坝下游的水温。相比于常规进水口,叠梁门分层取水进水口的结构及其水流条件更加复杂,因此,合理的进水口体型设计及叠梁门布置方案对有效汲取表层水、进水口不发生有害吸气漩涡以及减少水头损失具有重要的意义。本文以某大型工程水电站叠梁门式进水口为背景,采用RNG k-ε湍流模型及自由面VOF模拟技术对大机组和生态机组的过流情况进行精细的三维数值模拟,研究该水电站叠梁门式进水口的基本水力特性和水位及进水室尺度改变对进水口漩涡形成的影响。主要研究内容及成果如下:（1）在设计引水流量下,分析大机组进水口在最低运行水位下的流速分布和压强分布情况,发现进水室水流存在主流区和非主流区,进水口压强遵循静水压强分布,流道内水流压强沿程降低,明晰了大机组叠梁门进水口不同取水状态的基本流场结构。（2）当叠梁门顶高程、门顶淹没水深或进水流量改变时,大机组和生态机组的叠梁门顶垂向流速分布规律相同,呈现中部流速大、上下部流速小的特点,能够充分利用水库表层水来满足生态要求。大机组叠梁门孔道的垂向流速大小接近,孔道流量配比差值在10%之内,说明孔道过流较均匀,符合工程要求。不同变量对叠梁门孔道流量配比的影响很小。（3）在不同叠梁门顶高程下,大机组进水口的水头损失及其系数随门顶高程增大逐渐减小,而生态机组随门顶高程的增大而增大,大机组和生态机组多对一及一对一进水口结构导致速度分布的差异及其形成的紊动区域、紊动范围和紊动强度不同是水头损失存在差异的主要原因。门顶淹没水深减小或进水流量增大时,进水口水头损失随之增大,说明选取适合的运行水位范围能够有效减小水头损失。而采用大流量运行时,需对进水口水头损失进行校核。（4）探究水位变化或进水室尺度改变对叠梁门式进水口漩涡产生的影响。当水位低于最低运行水位时,进水室表面会产生不同强度的漩涡,表明拟定的最低运行水位合理。水位降低或进水室宽度减小时,叠梁门隔墩后产生的大尺度漩涡数量越多、强度越大、多圈螺旋运动向下延伸的深度越大、最大漩涡的尺度越大,表明合理确定的进水室宽度可抑制进水处的涡流,进一步降低最低运行水位,便于分层取水。

关键词：叠梁门基本水力特性漩涡涡识别方法

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叠梁门分层取水效果评估分析

水利规划与设计 2022年第1期 107-112页

作者：杨海林甘肃省民乐县海潮坝河水利管理处甘肃张掖734500

分层取水措施对于维护库区下游生态环境具有十分重要的作用,一直是河库水生态研究的重点与难点。文章通过建立三维水温水动力数学模型,对不同分层取水调度方案下取水效果进行了评估,提出了叠梁门运行建议。结果显示,叠梁门分层取水较底... 详细信息

分层取水措施对于维护库区下游生态环境具有十分重要的作用,一直是河库水生态研究的重点与难点。文章通过建立三维水温水动力数学模型,对不同分层取水调度方案下取水效果进行了评估,提出了叠梁门运行建议。结果显示,叠梁门分层取水较底孔下泄水温升高明显,最大升温达2.69~2.79℃;下泄水温较天然河道水温仍普遍较低,但下游河道段水温恢复后能够满足鱼类产卵所需水温条件,同时基本满足灌溉水温需求。研究方法与结论对工程建设具有较好的指导意义。

关键词：分层取水取水效果评估分析叠梁门进水室

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水电站叠梁门分层取水流动规律及取水效果

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第10期46卷 895-900页

作者：高学平陈弘李妍徐茂杰天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津农学院水利工程系天津300384 天津普泽工程咨询有限责任公司天津300204

对于温度成层型水库,水电站进水口分层取水方式正逐步被采用,目的是尽量取用水库不同层水体,减轻下泄低温水对下游河段环境的负面影响.目前缺乏分层取水流动规律及取水效果的研究.以糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水方案为例,通过数值... 详细信息

对于温度成层型水库,水电站进水口分层取水方式正逐步被采用,目的是尽量取用水库不同层水体,减轻下泄低温水对下游河段环境的负面影响.目前缺乏分层取水流动规律及取水效果的研究.以糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水方案为例,通过数值模拟方法,研究叠梁门分层取水的流动规律,在水库水温分布已知的条件下,探讨叠梁门取水控制下泄水温的效果.研究成果对水电站进水口分层取水设计及运行管理具有重要意义.

关键词：温度成层型水库分层取水叠梁门流动规律下泄水温数值模拟

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大型水电站分层取水叠梁门的脉动压力特性

天津大学学报 2011年第1期44卷 57-63页

作者：宋慧芳高学平张磊天津大学建筑工程学院天津300072

为减少下泄低温水对下游生态环境的影响,某水电站进水口拟采取叠梁门分层取水方式.由于过流方式不同,叠梁门与普通平板闸门在荷载特性上存在明显差别.通过模型试验对进水口叠梁门的脉动压力进行测量,结合数值模拟结果,分析了叠梁门上脉... 详细信息

为减少下泄低温水对下游生态环境的影响,某水电站进水口拟采取叠梁门分层取水方式.由于过流方式不同,叠梁门与普通平板闸门在荷载特性上存在明显差别.通过模型试验对进水口叠梁门的脉动压力进行测量,结合数值模拟结果,分析了叠梁门上脉动压力的分布规律及荷载特性.结果表明:在所有工况下,作用在叠梁门不同部位的脉动压力特性不同,但均在叠梁门下游侧底部出现了较大的脉动压力;叠梁门下游侧底部大漩涡产生的脉动压力是诱发叠梁门流激振动的主要激振力.提出了一种针对叠梁门顶部过流计算激振力的简易方法,可供工程设计参考使用.

关键词：分层取水叠梁门脉动压力模型试验数值模拟

叠梁门分层取水对下泄水温影响的分析方法研究

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水力发电 2023年第1期49卷 6-9,57页

作者：严忠銮卢晶莹王小明徐火清常訸匡亮黄膺翰中国三峡建工(集团)有限公司四川成都610065 水电水利规划设计总院北京100120 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014

通过监测数据分析,叠梁门运行对下泄水温影响会受边界条件年际变化和仪器误差等同量级因素干扰,难以准确得出叠梁门的实际运行效果。针对该问题,研究提出了通过分析叠梁门调度前后机组水温变化的方法来分析叠梁门运行效果,以溪洛渡水电... 详细信息

通过监测数据分析,叠梁门运行对下泄水温影响会受边界条件年际变化和仪器误差等同量级因素干扰,难以准确得出叠梁门的实际运行效果。针对该问题,研究提出了通过分析叠梁门调度前后机组水温变化的方法来分析叠梁门运行效果,以溪洛渡水电站为研究对象进行方法论证。结果表明,该方法的有效性在溪洛渡水电站上得到了合理验证,可为叠梁门实施效果评估引入新角度和新方法。

关键词：分析方法下泄水温影响分析水温结构叠梁门分层取水水库溪洛渡水电站

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梯级水库叠梁门分层取水水温改善效果的衰减

长江流域资源与环境 2019年第5期28卷 1244-1251页

作者：匡亮张鹏杨洪雨梁瑞峰王远铭李克锋四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 贵州三策工程设计咨询有限公司贵州贵阳550081

分层取水是国内目前改善水库下泄低温水不利影响的重要工程措施。为明确叠梁门分层取水措施在梯级水库开发河段的衰减效果,以金沙江下游4个梯级水库为研究对象,采用宽度平均的立面二维水温数学模型,定量研究梯级水库联合调度条件下上游... 详细信息

分层取水是国内目前改善水库下泄低温水不利影响的重要工程措施。为明确叠梁门分层取水措施在梯级水库开发河段的衰减效果,以金沙江下游4个梯级水库为研究对象,采用宽度平均的立面二维水温数学模型,定量研究梯级水库联合调度条件下上游水库采取分层取水措施后对下游水库水温的影响。结果表明:乌东德水库采用叠梁门取水对改善低温水效果有限,白鹤滩水库采用叠梁门取水后下泄低温水现象得到明显缓解;对于白鹤滩下游溪洛渡和向家坝的下泄低温水,受白鹤滩分层取水影响的改善效果略有减弱,其中向家坝4、5月下泄水温可升高0.8℃和1.0℃。乌东德采用叠梁门取水对改善溪洛渡和向家坝下泄水温几乎没有影响;在梯级水电开发中,分层取水措施应尽可能实施在强调节能力水库上。

关键词：金沙江下游梯级水库叠梁门水温累积影响