新疆小型水电站发展现状及技木改造方法浅议

回顾新疆现有小型水电站的发展现状,在分析运行中存在的问题基础上,总结出了7个方面的普遍性问题.针对这些问题,提出小型水电站技术改造的新方法和措施.特别是对建在多泥沙河流上的径流式水电站,提出了用"排沙漏斗"这一新技术来彻底解决泥沙磨损危害的思路,并重点介绍了"排沙漏斗"这一新技术的主要技术指标和在工程实践中的运用效果.     

水电站水库排沙漏斗排沙措施研究

腊寨水电站具有水头较高,水库含沙量较大,冲沙底孔距电站取水口较远,底孔泄流量较小等特点,采用目前常规冲沙底孔排沙措施是不可行的。利用导流洞进口天然地形条件,在大坝上游增设丁坝,导流隧洞改建成泄洪冲沙洞,构成了一个完整的排沙流漏斗。通过排沙漏斗理论计算和模型试验,结果表明:排沙漏斗纵横坡理论计算值与模型试验值基本接近,横向坡度比纵向漏斗坡度陡。丁坝顶部高程大于排沙漏斗顶部高程,丁坝有效地切断上游泥沙。河床上形成直径约为92 m的排沙漏斗,贯穿于库河两岸,左右岸内的泥沙通道被切断,泥沙被直接导入漏斗内,并通过泄洪冲沙洞排放至大坝下游,保持有效库容,保证进水口达到"门前清"和电站正常发电。泄洪冲沙洞前流量、泄水流速、孔前淤积厚度、冲刷漏斗纵坡、横坡等指标均基本处于11个冲刷漏斗的实测资料范围内。     

水电站排沙漏斗水沙运动规律

以燕子崖水电站为例,采用流体体积模型(VOF)方法耦合、雷诺应力模型(RSM)、离散控制方程、五阶Runge-Kutta变步长积分法模拟排沙漏斗水沙运动规律,并通过物理模型试验论证数学模型计算合理性.结果表明:排沙漏斗切向流速总体呈现中间小、两头大的特点,在排沙底孔位置产生空气漏斗,空气漏斗周围产生强迫涡流;径向流速随径向位置半径增大而先小后大,方向由内到外,在漏斗排沙底孔位置存在向内的、较大的径向流速;轴向速度值随径向位置半径增大作上下波动而波幅逐渐减小,轴向流速波动变化较为强烈并形成一个势涡;含沙量垂向分布为上小、下大分布,含泥沙量在近底部附近较高,底部附近形成较高含泥沙水流;在漏斗圆形边壁的约束下水体产生一个强迫涡流,强迫涡流具有高排沙能力,将漏斗排沙底孔附近的泥沙快速带入排沙底孔,通过与排沙底孔连接的排沙廊道排走泥沙.切向、轴向、径向流速以及含泥量的模型试验值与数学模型计算值相差较小.     

排沙漏斗的流场特性及输沙机理

排沙漏斗的工作原理是利用漏斗涡流排除进入渠道的推移质及悬移质泥沙。介绍了利用激光测速仪对排沙漏斗的三维流场的测试成果,分析了排沙漏斗的时均流特性和紊流特性及输沙机理。     

正态漏斗附近水沙数值模拟

针对水库淤积问题,设计了一种正态漏斗排沙装置,在水槽中开展水流试验。对正态漏斗附近水流-泥沙进行欧拉两相流模拟,用水流试验数据对数值模型进行验证,进而分析了不同边界条件下流速、涡量和相浓度场。结果表明,漏斗内部流速梯度较大,泥沙相浓度等值线呈V型不对称分布,漏斗前缘、左后侧和右后侧出现大涡量区。与锥形漏斗对比,正态漏斗近壁面流速大,水流阻力小,3种边界条件下平均涡量减小25.8%～27.2%,出口泥沙相浓度增大15.2%～16.5%,具有降低能量耗散、显著提高排沙效率的作用。     

悬板在低水头引水防沙工程中的应用

为了推广悬板在低水头引水防沙工程中的应用，概括介绍了悬板在悬板分层式引水和排沙漏斗中的成功应用经验：将皮氏堰改为流线堰后，在悬板下断面平均流速减小不多的情况下，悬板上水面形状更为简单，可改善枢纽的引水防沙效果：将悬板应用于排沙漏斗中，可将排除的泥沙粒径减小到0.1mm，同时减小排沙耗小量，提高排沙率。     

介绍一种水力排沙装置

介绍一种水力排沙装置本装置是一种结构简单、排沙效果好的装置设计，以实现减少过机泥沙、延长水轮机大修周期和使用寿命的目的。优点：造价低（制造一套中小型水电站用的装置成本约５～１０万元），排沙范围大，耗水量仅为沉沙池排沙的５０％。结构特点：利用虹吸作用将...     

小水电站群综合自动化的探讨

针对小型水电站比较集中的地区，结合小水电自身的特点，论述了目前小水电站自动化改造中存在的问题，提出了小型水电站群实现综合自动化的结构模式和管理方法，从而实现小水电站的“无人值班”(少人值守)运行。     

水电站引水渠道上的涡管排沙工程

当渠道中的水流切向冲入涡管时产生的螺旋流会把落入涡管中的推移质泥沙颗粒卷扬起来，形成悬移质，而水流输送悬移质的能力远大于输送推移质的能力。作者利用此原理进行了水电站引水渠道上的涡管排沙设计，实践证明，该方法简单可行，排沙率高，造价低廉，有推广价值。文章介绍了涡管排沙的原理、实验结果、设计要点以及实例。     

水电站水库泥沙淤积的二维数学模型

通过二维数学模型模拟水电站水库泥沙淤积情况,模拟河段起于大坝上游约600 m,止于大坝下游约400 m.计算断面在1∶2 000地形图上剖分20个库区大断面,断面平均间距500 m,并通过模型试验论证数学模型模拟水库泥沙淤积变化可行性.结果表明:水库泥沙淤积形态为三角洲淤积形态,水库运行历时1 a,三角洲洲头不断地向下游前进,最终到达坝前,坝前泥沙淤积高程达1 347 m,而水库泥沙淤积则向库尾高边滩发展,“翘尾巴”现象明显.水库运行1 a后,排沙比均稳定在90%以上,水库冲淤达到平衡后,采用“蓄清排浑”的运行调度方式冲沙,在泄洪冲沙底孔前形成冲刷漏斗,漏斗为三维形态,漏斗顺水流方向坡降约为1∶5.0~1∶7.0,侧向边坡约为1∶3.5~1∶4.5.取水口基本在冲刷漏斗范围内,能保持取水“门前清”.泥沙淤积的数学模型与模型试验成果基本吻合,数学模型模拟水库泥沙淤积变化可行的.     

金沟河渠首电站泥沙处理的几点经验

为了解决金沟河渠首电站的泥沙处理问题，在电站泥沙处理设计中，充分考虑金沟河的泥沙特点，吸取金沟河上一梯级电站建设和运行的经验教训，对各种技术方案进行对比讨论，最后，采用3级泥沙处理方式，达到了预期目标。在此种泥沙处理方式中，采用了涡管排沙式沉沙池处理悬移质泥沙；采用了具有良好抗磨性能的硅粉混凝土新型材料，采用废旧轮胎同时解决水工建筑物的抗砸和抗磨损问题。     

应用涡管漏斗集成处理干渠泥沙

通过多年的实践和取得的成果，在单项涡管漏斗处理干渠泥沙的基础上，介绍了应用涡管漏斗集成处理进入干渠的泥沙。通过测验取得好的效果，对涡管漏斗主要参数的设计进行了确定，对解决多泥沙干渠泥沙有一定的借鉴作用。     

大流量漏斗沉沙池体型优化研究

为处理好大流量漏斗式沉沙池的沉沙与排沙问题,研究较合适的沉沙及排沙体型,以大盈江漏斗沉沙池为例,研究了沉沙池整体流场,通过整流墩使工作段达到"静水"沉沙的流态.沉沙及冲沙的实验表明:有害粒组的沉降保证率大于80%.排沙孔口进一步优化后,排沙量与沉沙量达到平衡时,池内淤沙不影响沉沙池正常运行.漏斗式沉沙配合8条廊道冲沙的体型满足大流量沉沙池的要求.研发了一个基本解决大流量沉沙池的沉沙排沙问题的体型,为后续的体型研发工作提供了一条思路.     

Powerbase系统在小型水电站的应用

进行水电站技术改造 ,实现“无人值班”(少人值守 ) ,是水电站发展的必然趋势。水电站实现“无人值班”(少人值守 )可带动整个水电站生产管理的改革 ,促进电站的技术进步 ,提高水电站的安全经济运行 ,可达到提高“经济效益和社会效益”的目的。虽然 ,目前我国一些大中型水电站已不同程度地实现了“无人值班”(少人值守 ) ,但小型水电站在这方面仍比较落后 ,尤其是微机监控在我省小型水电站的应用和推广还处于起步阶段。基于这种情况 ,本文介绍一种首次在我省成功应用 ,适用于小型水电站的无人值守 (班 )自动控制保护系统。1　电站技术改造概…     

异重流排沙是解决水库泥沙淤积中

水库泥沙淤积大部分是由汛期浑水造成，本文从浑水运动特征—异重流出发，来分析异重流的发生和持续条件、异重流孔口的出流及排沙，从而总结得出异重流特性，找到利用异重流排沙来减少水库泥沙淤积的途径。     

双室式压力前池在小型水电站中的应用

小型水电站压力前池一般都是单室式的。这种压力前池在一些河流沙含量较大的电站，沉沙效果往往达不到要求，致使汛期大量悬移质泥沙涌入压力水管，磨损水轮机，降低水轮机使用效率，缩短水轮机使用寿命。针对这一问题，推荐一种有前、后两室的压力前池双室式压力前池，这种压力前池可使电站运行工况转好，费用降低。     

关口水电站双室式压力前池设计

山区性河流上修建径流引水式水电站，面临泥沙问题，泥沙对水工建筑物的影响和对水轮机的严重磨损，使汽蚀现象加剧。该文着重以关口水电站压力前池的设计为例，讨论了如何有效地防止泥沙进入压力管，从而减少因泥沙而造成的损失。     

小型水电站机组综合自动化装置研究

针对目前国内小型水电站设备陈旧、技术落后、运行安全性差等实际情况，提出了一种集控制、保护、操作、通信于一体的综合自动控制装置方案。这种控制装置结构简洁、高可靠、易维护，有效地提高电站运行效率，确保安全，减少运行维护成本，实现了小水电站“无人值班”和“信息化管理”。该控制装置的问世将改变我国小水电站现有运行现状，对提高电厂的经济运行具有特别重要的意义，有利于推动我国农村小水电站的自动化水平。     

大库盘水库自吸式管道排沙系统研究

大库盘水库是指那些库面宽阔且横向泥沙淤积严重,通过传统的排沙方式不仅费用高,而且只能清除局部淤积泥沙的水库,对于大库盘水库,研究高效、节能的清淤方式非常有意义.通过自吸式管道排沙模型试验,得出了管道含沙量不仅与水库有效水头、泥沙粒径而且和管道长度与管径有关的结论;通过水力计算确定了管道的临界不淤流速和管道的摩阻损失,进而计算了管道排沙系统的年排沙量.从试验和计算结果可以看出管道排沙系统的优越性,高效、节水、耗能低的优点也为管道排沙系统应用于工程实践提供了前期研究基础.     

关口水电站双室式压力前池设计

山区性河流上修建径流引水式水电站，面临泥沙问题，泥沙对水工建筑物的影响和对水轮机的严重磨损，使汽蚀现象加剧，该文着重以关口水电站压力前池的设计为例，讨论了如何有效地防止泥沙进行坟力管，从而减少因泥沙而造成的损失。