景洪-橄榄坝枢纽二维非恒定流数学模型研究

景洪-橄榄坝枢纽作为澜沧江国际通航河流的最后两级电站,其联合日调节运行方式对自身发电及下游航运具有重要影响。针对该发电、航运等多目标梯级运行问题,制定了景洪-橄榄坝联合运行的七个调度方案,并以景洪电站运行调度产生的日调节非恒定流为研究对象,建立平面二维非恒定流水力数学模型。该模型采用混合非结构网格（四边形和三角形）离散计算区域,采用Roe格式的近似Riemann解来计算通过界面处的法向通量。通过该模型模拟计算,在保证橄榄坝出境流量满足要求的前提条件下,合理协调景洪-橄榄坝两坝间通航与景洪调峰发电目标,最终得到景洪-橄榄坝联合运行具有实际应用价值的推荐方案。     

梯级水电系统中续建水库坝高的确定

在河流上游已建有调节库容的水电站,在下游续建二级电站时,总是希望二级电站的设计流量和已建电站相同,落差尽可能高,装机容量尽可能大,以适应外来电源或火电电源为基荷的小电网调峰需要.但在实际上往往受到各种条件的限制,达不到理想的目的.在开发二级电站时,更多的情况是选出机组的设计流量略大于一级电站设计流量.这样一来,电网高峰期两级电站同时发电上网     

浯溪口水利枢纽动床模型试验研究

河工动床模型为江河治理做出过巨大贡献,它是解决重大工程泥沙问题的主要手段。结合库区泥沙试验,观测不同流量情况下浯溪口水电站取水口附近河道及拦沙坎内的流速流态情况,分析电站进口的引水防沙条件,研究电站取水口防沙设施设计布置的合理性,提出改善电站进口引水防沙条件的工程措施。观测不同流量情况下电站厂房尾水渠的水沙条件,包括尾水渠的流速流态和坝下游河床冲淤形态及对电站尾水出流的影响等。     

景洪水电站典型日运行对下游河道

介绍了景洪水电站所在地区及澜沧江流域的自然、经济条件，明确了景洪水电站以发电为主，航电结合并兼有其它综合利用效益的开发任务。以Saint-Venant方程组为基础，用Newton-Raphson方法直接求解按Preiss-mann加权四点隐式格式进行离散所得的非线性代数方程组，建立一维河网非恒定流水动力学模型。利用景洪水电站坝址至关累滩段河网枯、平、丰季的水文数据分别对模型进行了率定和验证，结果表明计算值和实测值吻合较好。对景洪水电站七种典型日运行发电方案进行非恒定流计算，得出了下游河道各断面的水位、流量过程线，为确保防洪、航运安全提供依据。     

小型水轮机控制设备的更新改造

小型水轮机控制设备的更新改造周金木（浙江省建德市大溪边水电站３２１６００）关键词小水电，调速器，改造，并网带基荷大溪边水电站位于浙江省西北地区，座落在富春江畔胜利水库下游，属无调节性能的引水式电站。发电水头为３８．３８ｍ，发电流量为３．５ｍ３／ｓ，装...     

基于物理栖息地模型的梯级水库优化调度研究

为实现梯级水库生态调度,利用物理栖息地模型给出水生生物良好生存所需的生态流量,并构建了梯级水库中长期优化调度模型。模型借助POA算法进行优化求解。将生态调度结果与常规调度结果进行对比分析,发现基于生态流量调度的梯级水库运行模式利于保护流域内典型特有生物。选取西南地区某流域为典型进行生态调度计算,结果表明:实施生态调度后适于鱼类A、B生存的栖息地面积有较大增加,实现梯级水库的社会效益最大化。     

丁坝布置形式对中小河流栖息地影响的数值模拟研究

丁坝是广泛使用的河道整治和维护建筑物。同时,丁坝又具有保护水生态多样性和改善河流栖息地的功能。丁坝周围水流具有较强的紊动特性,不同的丁坝布置形式对河流流态、水沙结构影响较大,进而影响河流水生生物的栖息地演变。为摸清何种丁坝布置形式对栖息地改善最为有利,基于IFIM理论,将二维浅水模型、泥沙运动和河床演变模型与栖息地加权可用面积计算模型耦合,探讨了不同丁坝布置形式对中小河流典型鱼类栖息地的改善作用。结果表明,采用对口丁坝布置形式时流场对称性强、流态较好,可得到较优的栖息地可用面积WUA,研究成果也可为河流水生态修复与管理提供一定参考。     

黄河大河家水电站建成后水生生物变化分析

以大河家水电站水域为研究对象,在野外调查和室内实验的基础上,结合历史数据,分析大河家水电站建成前后(2014和2018年)水生生物的变化情况,探讨水电站建设对河流生态系统中鱼类、浮游生物和底栖动物的影响。研究结果发现:水电站建成后(2018年),调查发现的鱼类种类较建设前(2014年)减少约40%,且外来物种有增加的趋势;浮游植物种类较电站建设前减少52.7%,平均密度增加约22.3%,平均生物量减少约21.1%;浮游动物种类减少30.4%,平均密度增加约58.2%,平均生物量增加约64.4%。大河家水电站建成后,水生生物发生了较为明显的变化,水电站对水生生态的影响,还需要长期监测和研究,期望本次研究能为水电建设的水生态保护提供依据。     

双溶滩水电站尾水位问题使机组出力受阻的对策

1　概况双溶滩水电站位于保靖县西乡河 (花垣河 )下游 ,是花垣河流域梯级开发的最末一级小水电工程 ,其正常蓄水位与上游狮子桥电站尾水衔接 ,下游尾水位与凤滩水电站水库回水位衔接 ,枢纽距上游狮子桥水电站 8.5 km ,离保靖县城 17km ,于 1992年初动工兴建 ,1996年 5月投产发电。双溶滩水电站是一座低水头大流量的径流式电站 ,其坝址多年平均流量 74 .8m3 / s,水库正常蓄水位 2 16 .8m,其库容为 72 1万 m3 ,有日调节能力 ;电站装机 2× 4 MW,设计水头 11.1m,单机引用流量 4 4.8m3 / s,设计多年平均发电量 4 185万 k W·h,工程总投资 4 80…     

贺江都平电站下游河岸崩塌原因分析

通过水工物理模型试验，对贺江都平河段修建电站前后的水流流态、流速分布和坝下游水面波动进行比较；以及土工试验成果，对岸坡的稳定性和电站蓄泄调度对下游岸坡的影响进行分析，从水力学及土力学方面对都平电站下游河岸崩塌原因进行较为客观的剖析，提出了山区河流上中小型水电站设计与运行时应注意的问题。     

CFD在调压室涌浪水位模拟中的应用

对某水电站的尾水隧洞及下游调压室过渡过程中的非恒定流流态进行三维数值模拟,着重观测调压室内涌浪波动及调压室内底板压差变化过程。采用3种湍流模型对下游调压室及尾水隧洞进行了模拟,将调压室涌浪波动过程与调压室底板压差变化过程的三维计算结果与物理模型实验、一维数值计算的相应结果予以对比分析,阐明了不同湍流模型对过渡过程模拟的影响。结合三维模拟能捕捉流场内部流态的优势,探讨了涌浪波动过程中调压室水面波动过程及水流流态。     

电站尾水防洪特征水位探析

清河水库是一座以防洪、灌溉为主,兼顾工业供水、养鱼、旅游等综合利用的大型水利枢纽工程.肩负起辽河生态补水、高效农业供水等多项供水任务.清河水库水电站属清河水库水资源综合利用开发项目,该水电站的引用流量受清河水库水量调度的控制.为了充分利用当地水能资源,提高电站的利用率,对电站尾水的特征水位进行分析,有利于在保证水库补水任务的前提下,合理安排供水时段和放流量,以增加电站出力,提高电站发电效益.     

混流式水泵水轮机驼峰区压力脉动特性

为了研究混流式水泵水轮机在峰区内部流动的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站模型水泵水轮机为研究对象,对模型机组进行了全流道非定常数值计算.结合试验数据,分析了泵工况下驼峰区流道内不同位置处压力脉动特征和流态特征,讨论了流量变化对机组压力脉动特性的影响.结果表明:驼峰区工况下,蜗壳出口的压力脉动主要受到其内部流动特性的影响,同时受到上游双列叶栅作用的影响,在驼峰区极小值工况点处其压力时域变化周期性被扰动;导叶后转轮前的压力脉动主频为低频,第2主频为9倍转频和18倍转频,压力脉动幅值随着流量减小而增大;锥管内压力脉动都属于低频压力脉动,在驼峰区极小值工况点处,锥管上游压力脉动受下游转轮-尾水管动静干涉作用影响较大,出现了高频成份的压力脉动.     

超低水头竖井贯流式水轮机转轮数值模拟优化

结合江苏苏北某电站,研究开发了一种设计水头为2 m左右的超低水头竖井贯流式水轮机．基于Navier-Stokes方程,采用SIMPLEC算法对该竖井贯流式水轮机全流道三维定常不可压湍流流场进行了数值模拟,分析了超低水头转轮叶片翼形、直径及安放角对水轮机性能的影响．分析了多个方案的水力性能,选出了最佳的水轮机转轮．结果表明:在满足电站设计要求的情况下,翼型优化后,转轮直径为175 m、叶片安放角为23°时的水轮机,在效率、水力损失等方面都表现出最佳的性能:该超低水头竖井贯流式水轮机在导叶开度为65°,设计水头为21 m时,数值模拟出的流量为1005 m3／s,效率最高为876％．以GD-WS-35水轮机模型试验研究该水轮机的能量性能,在设计工况下,对数值模拟效率最高的水轮机方案试验的结果:模型装置的流量为0398 m3／s,效率为8334％;按原模型转换规律转换为原型装置数据,则流量为996 m3／s,效率为8514％;数值模拟效率比模型试验效率的结果略高,误差范围为±3％．     

混流式模型水轮机空化流动分析与试验研究

采用基于气泡动力学的两相流方法,对白鹤滩水电站百万千瓦级混流式模型水轮机进行定常、非定常空化流动分析,并与模型水轮机的空化试验结果进行比较.定常空化流动计算中采取降低尾水管出口绝对压力、减小装置空化系数的方式模拟模型水轮机空化试验过程,流道内压力、速度矢量、气体体积分布分析能够较好地预测水轮机流道内空化的发展特性、叶片空穴区域和尾水涡带空腔的发展过程.非定常空化流动分析能够准确地预测叶片空化和涡带空腔随时间的变化规律以及尾水压力脉动频率,其计算出的振动频率和振幅与试验结果比较相一致,结果显示尾水管空腔涡带随空化发展对压力脉动和机组不稳定运行的影响显著增大,压力脉动也对空化较为敏感,空化越为严重,压力脉动越严重,空化的产生加剧了水轮机内部流场的水力不稳定性.     

超低比转数离心泵的内部流动及非定常特性

为全面地研究超低比转数离心泵的内部流动和非定常特性,以一台比转数n_s=25的超低比转数离心泵为研究对象,对其进行三维非定常数值计算,并与试验结果进行对比,进而对内部流场、叶轮上的径向力和蜗壳各断面的压力脉动进行分析.研究结果表明:在不同流量工况下,叶轮流道内存在数量不等、大小不一的旋涡;靠近隔舌的2个相邻流道内,在叶轮出口边工作面的位置存在高流速区域,随着流量的增大,此处高流速区域逐渐消失;在大流量工况下,低速区面积逐渐减小,旋涡区的范围和数量逐渐减少,叶轮内相对速度分布逐渐变均匀;叶轮上的径向力大小和方向时刻变化,呈现六角星型分布,径向力脉动的主要激励频率均为叶频及其整数倍频;蜗壳各断面内压力脉动峰值随着断面变化逐渐增大,蜗壳各断面内压力脉动的主要激励频率均为叶频及其整数倍频,说明叶轮出口与蜗壳的耦合作用是蜗壳内压力脉动的主要影响因素.研究结果可为超低比转数离心泵的水力优化设计和合理运行区间的选择提供一定参考.     

机组过速试验中转速升高影响因素

研究了水电站过速试验中机组转速升高的影响因素，着重从模型机组飞逸特性曲线及机组转动惯量两方面分析。在水电站过速试验中，由于机组不带负荷，水轮机工作点必然在飞逸曲线上，通过理论分析与模型机组过速试验结果，证明了影响转速升高的最主要因素是模型机组飞逸特性曲线，转动惯量对转速升高的影响不大。同时文中以某一水电站机组过速试验中转速高于设计值为例，分析了设计值与试验值差别的原因所在，为该电站的设计及安全稳定运行提供了技术依据，且对类似工程也有一定的参考价值。     

葛洲坝大江泄流对中华鲟产卵场空间分布特征的影响

葛洲坝的修建阻隔了中华鲟上溯到上游产卵场的洄游通道,使其被迫在葛洲坝坝下4 km范围内形成新的产卵场,葛洲坝泄流对中华鲟产卵场的空间分布造成了一定影响.为了探明葛洲坝小出库流量且仅开启大江电厂发电泄流状况下,大江电厂发电泄流量的改变对坝下中华鲟产卵场产卵栖息适合度以及产卵场空间分布特性的影响,在构建中华鲟产卵场三维水动力数学模型及栖息地评价模型的基础上,对葛洲坝大江不同发电泄流量及不同机组泄流量工况下中华鲟产卵栖息地空间分布特征进行深入分析.结果表明,大江电厂单机泄流量增量小于200m^3/s时,可增加坝下中华鲟产卵栖息地适宜值,有利于中华鲟产卵繁殖;增加大江各机组的发电泄流量对坝下中华鲟产卵场空间分布具有一定的影响,各机组流量增量小于200m^3/s时,中华鲟产卵场面积增大,产卵场位置自右岸向左岸扩展,中华鲟获得更为广阔的产卵空间.     

梯级水电站日调度优化Tabu搜索方法

Tabu搜索(Tabu Search，TS)是一种高效的全局性搜索方法。本文尝试将Tabu搜索用于梯级水电站日调度优化中。在TS算法中分别采用二进制和十进制2种编码方案进行优化计算。与经典的遗传算法调度优化相比较，Tabu搜索方法具有更强的全局寻优能力和更少的计算机成本消耗(内存和机时消耗)，因此是一种很有应用前景的梯级水电站日调度优化方法。     

中小水电站增效扩容改造的主要问题及解决方案

我国早期建设的农村中小型水电站,很多存在着技术水平落后、设备设施老化严重、发电效能逐年降低等问题,不仅造成了水能资源的极大浪费,还存在着很多安全隐患。本文通过总结中国水科院近二十年来完成的水电站增效扩容改造项目,将中小型水电站的改造工作按照具体问题进行了分类研究,分析了不同改造类型中存在的问题并给出相应的解决方案。改造实例表明,通过对水轮机的合理技术改造,可以有效改进水轮机的运行,达到提高效率、增加出力、减少或消除空蚀、减轻泥沙磨损以及提高运行稳定性等目的,具有显著的经济效益和社会效益。