糯扎渡水电站不同调度下下泄低温水改善效果研究

【目的】大型水库下泄低温水影响及相应的减缓措施效果受到水库运行、取水方式等因素的影响,各因素之间彼此联系、相互作用。明晰水库运行方式对下泄水温的影响及其对叠梁门分层取水改善效果,可为大型水库的叠梁门分层取水效果评估及优化调度提供参考。【方法】以糯扎渡水电站为研究对象,建立糯扎渡立面二维水温数学模型,探讨水库运行方式对下泄水温及叠梁门分层取水效果的影响。【结果】结果显示:(1)水库修建后下泄水体存在明显的冬季高温水、夏季低温水现象,单独运行时,10月—次年2月水温较天然水温平均偏高2.0℃,4—6月偏低2.9℃。(2)与单独运行相比,糯扎渡水电站在梯级联合运行下的下泄水体升温效应更强,10月—次年2月水温平均升高2.5℃,3—8月水温平均升高1.4℃。(3)使用叠梁门后,4—8月下泄水温较单层取水时平均提高1.9℃,水温达到18℃的时间平均提前78 d。【结论】结果表明:澜沧江下游梯级联合运行对高温水产生叠加影响,对低温水表现出削弱影响;叠梁门抬高了取水流动层位置,对下泄水温有较好的改善作用,其改善效果与淹没水深、运行时段有明显的关系。

下泄低温水对下游水库水温的累积影响

以乌江水电梯级开发中的乌江渡水库作为研究对象,根据乌江渡水库下泄水温历年的实测资料,分析随着时间的推移以及上游梯级的建成,乌江渡下泄水温的变化过程,同时运用EFDC模型定量研究上游低温下泄水对下游水库下泄水温的累积性影响。结果表明:上游梯级水库下泄水温越低,下游水库坝前断面水温分层结构越明显,下泄低温水的累积性作用越强。

水库水温模拟研究综述

水库水温分层及其低温下泄水造成的"冷害"是水电工程建设生态环境影响的重点关注问题之一,水库水温研究对于库区的生态环境保护具有重要的现实意义。以水库水温模拟研究为线索,介绍了主要的水库水温结构判别方法和水库水温计算方法,回顾了国内外水温模型与软件的发展,重点分析了水库水温的生态环境影响及其缓解措施。最后,总结了我国水库水温研究的现状及存在问题,并提出了今后的发展趋势。

乌江干流中上游水电梯级开发水温累积效应

以乌江流域洪家渡库尾至乌江渡坝下的水电工程干扰典型段为研究区域,利用建坝前后的水温实测资料,采用建坝前天然水温和建坝后下泄水温比较法,对乌江干流梯级水库水温时空分布特征进行分析。研究结果表明:对天然水温改变最大的电站为洪家渡和乌江渡,前者是受水库水温结构自身影响,后者是梯级联合运行的结果;梯级联合运行使库区水温分层有所减弱,随着时间的推移或上游梯级电站的建成,电站下泄水温年变化过程趋于均化,与天然水温的延迟也越加明显;不同的水库水温结构对水温累积效应的影响也各不相同,稳定分层型水库对水温累积具有正效应,混合型水库具有负效应,过渡型水库处于两者之间,体现了梯级电站的水温累积影响,为研究减缓下泄低温水的对策措施提供依据和参考。

河流水电梯级开发水温累积影响研究

从流域开发对河流水温结构的影响方面进行分析,采用现场观测和数学模型计算相结合的方法,对水库水温结构进行研究,同时,对梯级电站下泄水温的累积影响进行数值模拟研究。研究结果表明,高坝大库对河流水温改变大,对水温累积影响的贡献大;流域开发程度越高,累积影响越大,5个梯级比3个梯级累积影响大。这一定量研究成果体现了梯级电站的水温累积影响和群体效应,可推进梯级水电站对河流水温影响的研究进程,并为研究大型电站运行减缓下泄低温水的对策措施提供依据和参考。

乌江梯级开发对东风水库水温分布影响分析

为探讨梯级电站联合运行对下游水库水温影响,以乌江梯级开发电站中的东风水库为研究对象,根据东风水库2002年及2006年实测水温数据,分析了东风上游水库建成前后东风水库水温的变化过程,同时运用EFDC模型计算了东风水库上游引子渡和洪家渡水电站下泄低温水对东风库区表层水温及坝前垂向水温的影响。结果表明:梯级水库运行对天然河道水温的累积性影响程度跟主要支流水体温度及流量均有关,入库流量越大,东风库区相同位置库表水温越低,与天然水温的温差越大;下泄低温水温度越低,相同位置库表水温越低,与天然水温的温差越大;入库流量越大、入流温度与天然水温温差越大,低温水影响越大,上游下泄低温水对库区累积性作用越明显。

无级调节溢流式进水口结构优化设计

前置挡墙是改善水库下泄低温水的重要工程措施,但对坝前水位变动适应性差,限制了其应用范围。为设计更优化的进水口结构,以贵州董箐水电站为例,利用ANSYS Workbench仿真平台,建立二维数值模型,分析了进水口前无工程措施和设置直立挡墙、弧形挡板和橡胶坝等4种进水口结构的下泄水温、进水口附近的流速分布和结构受力。结果表明:设置工程措施后,较无工程措施下泄水温均有明显改善,且改善效果相近;进水口附近的流速分布以设置橡胶坝工况最优,弧形挡板工况较好,直立挡墙工况最差;结构受力以橡胶坝应力分布最均匀,结构最为稳定,直立挡墙结构受力最大。通过对比分析,优化了结构设计,确定了一种新型无级调节溢流挡板结构形式,为改善下泄低温水的影响提供了技术支撑。

基于下游生境水温需求的水库分层取水调度研究

水库蓄水后,其下泄水温与天然水温存在明显的差异,会对下游河道水生生物特别是鱼类的生存繁殖产生直接影响,降低物种多样性,因此需要采取措施提高下泄水温。以浙江省滩坑水库为研究对象,建立了坝前三维水温模型,并利用实测垂向水温数据进行率定验证;然后,基于下游水生生物水温需求,探讨水库分层取水调度方案以改善河道水温。结果表明:水库各月份下泄水温与天然水温的温差在-8.3~0.2℃之间;通过一维水温模型对坝下游河段进行水温模拟,发现近坝段水温均不能满足土著鱼类特别是国家一级保护动物鼋产卵期水温需求;采用叠梁门分层取水措施,可使得鼋自然保护区处夏季各月下泄水温保持在18℃以上,可使国家一级保护动物鼋产卵期恢复到6~8月份。研究成果对水库生态调度具有参考价值。

岩滩水库水温结构分析

对岩滩水库库区的垂向水温及下游水温进行长期监测分析,发现库区垂向水温的变化规律,初步判定岩滩水库为过渡型水库,且其对下游未产生下泄低温水的影响。

隔水幕布改善深水水库下泄低温水效果研究

深水水库的低温水效应明显,以往常采用叠梁门、多层取水口等结构解决下泄低温水问题,但此类方案需在水库投入运行前完成且会造成一定的发电损失。针对已投入运行但未设计建设分层取水设施的水库水温问题,本文提出了在电站进水口前设置隔水幕布的新型水库低温水治理方案,建立三维水动力水温数值模拟模型,模拟分析了隔水幕布改善水库下泄低温水的效果及其主要影响因素。模拟结果表明,隔水幕布可使春夏季水库下泄水温提高2~8℃,幕布型式、淹没水深和坝前水温分布是影响改善效果的主要因素;并基于上述结论提出了隔水幕布方案的下泄水温预测公式。隔水幕布改善水库低温水的效果良好,具有广泛的推广应用前景。

深水水库下泄低温水治理挡水幕布受力研究

挡水幕布是一种提高深水水库下泄低温水温度的结构,其受力研究对工程实施具有至关重要的作用。根据深水水库地形和总体布置,建立挡水幕布数值计算模型,应用FLUENT软件对流场、温度场及幕布受力进行数值模拟,并与模型试验进行对比。研究结果表明:挡水幕布实施后可提高下泄水温,流量越大,流态越不稳定,且幕布背流面负压区偏向电站一侧。距离电站越远、流量越大、过水高度越小,则幕布受力越大,水位变化对幕布受力影响不大,洪水时下放幕布是一种有效减小受力的方法。