基于水电站拦漂排的自动清污装置研究

目前水电站拦漂排前污物基本依靠人工通过划船或机动船进行清理,强度大且效率低,尤其汛期污物堆积易造成拦漂排断排或翻排,迫切需要一种基于水电站拦漂排的自动清污装置。回转式拦漂排因其结构限制,清理较大污物时效果较差。抓斗式拦漂排虽清污种类多,但工程投资大。自动集污拦漂排利用较低成本可实现自动清污多样化,通过图像识别系统、行走定位装置、集污装置和终端输送装置,结合电气控制系统,实现多模式下对漂浮污物的监测识别、精准定位、自动抓取和集中处理,显著提高了水电站运行的安全性和效率,对于促进水电站的安全运行和可持续发展具有重要意义。

葛洲坝枢纽二江电站进口拦漂排重建设计

根据葛洲坝二江电站水力条件,对拦漂排重建设计,采用固定锚固点结合浮动锚固点的布置方案,优化拦漂排受力体系,选用以“双层塑料浮筒+网衣+重锤+高强聚乙烯主绳”为主排的拦漂排结构,确定主绳、浮筒、网衣及重锤的规格、型号、技术参数等,均满足规范要求。拦漂排重建后运行至今状态良好,其布置方案及结构设计理念可作为同类型工程应用借鉴。

高流速拦漂系统的研究与实践——以桐子林水电站为例

水利水电工程传统拦漂排在高速水流环境下运行经常发生翻转和破坏,本研究探索出一种抗倾翻能力强、永不沉没并能进行过载自溃保护的新型拦漂系统。该研究首先建立了拦漂系统张力模型和浮箱水流冲击受力模型,对传统浮箱及新型浮箱的抗倾翻稳定性进行了分析比较,并介绍了拦漂排浮箱与钢丝绳采用回转铰接连接方式的工作原理。该新型拦漂系统具有抗倾翻能力强、永不沉没并能进行过载自溃保护等突出特点,尤其适合于以河床式水电站为代表的各种高流速水域的漂浮污物拦截,具有较为广阔的市场应用价值。

水电站斜坡导槽高深水位变幅水力自升降拦漂系统——以锦屏一级水电站为例

根据锦屏一级水电站拦漂系统项目水位变化大、两岸斜坡陡峭地形等特点,为运行安全、节省成本和技术可靠,研究出了一种两岸斜坡固定导槽水力自升降拦漂系统。采用比选方案,拦漂排两岸固定连接机构技术选用“岸坡固定导槽+拦漂排端部连接装置”方案,升降控制技术使用水力自升降控制方案。介绍了斜坡固定导槽水力自升降拦漂工程的组成,斜坡固定导槽稳定技术,端部连接装置水力自升降技术,以及浮箱防翻转、防沉没技术等。该拦漂工程自2014年运行以来,运行稳定,效果良好,达到了预期的设计效果。为在地形复杂的高山峡谷区、超深水位变幅、暴风气象条件情况下的水电站设置拦漂工程提供了可靠、高效的新技术,具有显著的经济效益与环境保护效益,对类似工程拦漂具有指导作用和市场推广价值。

拦漂排失事案例分析处理及思考

在对部分已建水电站工程拦漂排失事原因分析的基础上,提出相应的处理方案,并提出了拦漂排在布置设计及运行管理上应重点关注的几个方面,对今后的设计有一定的参考意义。

库面流场与拦漂排共同作用下漂浮物聚集规律研究

部分水库近坝区漂浮物堆积问题一直比较严重,为了方便漂浮物的清理,就有必要将其聚集在一个较小范围内。以非洲布桑加水电站为例,通过水工模型试验,对不同运行工况下库面流场和不同拦漂排布设位置下的漂浮物移动聚集规律进行了研究探索。研究发现:水库表孔泄流量维持在160~220 m3/s、电站为满发引水工况、拦漂排在电站引水口上游呈锐角形式布置时,可利用库面稳定的流场将漂浮物高效聚集在电站引水口上游岸与拦漂排形成的三角区域中。相关经验可供类似水库运行管理借鉴。

超大水位变幅水力自升降拦漂设施研究与应用

锦屏一级水电站水库死水位至正常蓄水位间水位变幅达80 m,且工程区两岸地形陡峭,地质灾害多发,气象条件复杂,旱季风大,传统形式的拦漂设施无法满足电站运行要求。结合工程现场实际情况,开展了斜坡固定导槽水力自升降拦漂技术研究,介绍了其工作原理和设备安装要点。实际运行效果表明,通过采用斜坡式水力自升降连接装置、防风力翻转破坏沉没的拦污浮箱等新技术,有效保障了拦漂系统运行的稳定性和安全性。

浅谈拦漂排的结构设计

拦漂排布置在水电站进水口,漂浮于水面上,随水位变化而升降,用于拦截大于一定尺寸规格漂浮物。通过介绍结构差异较大的2个拦漂排(浮式拦污栅)工程实例,提出了一种新的拦漂排浮箱结构设想。

水流和风对拦漂排的作用荷载计算

针对目前设计中计算水流和风对拦漂排的作用荷载存在漏项和阻力系数取值不统一的问题。将作用荷载进行分类,包括水流力、风荷载和漂浮物荷载,总结船舶、港口、浮桥及水电等工程的计算方法,得到浮箱摩擦阻力、格栅和浮箱涡流阻力、风荷载、漂浮物水流推力及风对漂浮物拖曳力的计算公式,并根据水力学明渠流知识推导得到水流对漂浮物的拖曳力计算公式,以上公式可对水流和风对拦漂排的作用荷载进行全面计算,避免漏项。其中,提出的浮箱涡流阻力系数计算公式解决了该系数取值随意的现状。通过实例分析,提出计算工况的荷载组合方式,明确漂浮物荷载计算的重要性,指出设计图纸应说明漂浮物的允许滞留长度,为后续水电水利工程拦漂排的设计提供帮助。

洪家渡水电站锚固式拦漂排布置与优化设计

洪家渡水电站库区水位变幅高、河道跨度大,增设拦漂排应结合选址、施工、投资、拦漂效果等因素综合考虑,通过对拦漂排布置型式进行方案论证和对比,确定了两端锚固型式为较优方案。基于对拦漂排各工况的运行条件和荷载组合分析计算,并对拦漂排结构型式进行优化设计。采用张拉绳作为主要受力部件,钢浮箱挂设于张拉绳上,在保证拦漂效果的同时,工程投资更省,施工更便利。对其他水位变幅大、河道较宽的水利水电工程具有借鉴意义。

某工程河道箱涵上游拦漂设施的设计研究

某工程所处的河流在汛期遭遇洪水,期间大量漂浮物随洪水涌入河道,污染水质,随河道湍急的洪水下泄,漂浮物壅堵在箱涵进口造成箱涵过流能力降低,涵前水位壅高,威胁下游的变电站和施工营地的安全。根据库区漂浮物的组成特点,结合汛后应急清理经验,提出应对措施,在涵洞进口上游安放拦漂设施,设置收集洪水漂浮物平台,防范或杜绝大型漂浮物在涵洞口壅堵,减小洪水和漂浮物对人员、财产安全的威胁,提高清漂效率。

基于CFD及FEM的某分水口拦漂导流设备性能分析

为了研究多孔板的流体动力性,借助多孔介质模型、Darcy定律和最小二乘法搭建了可计算的复杂透水导流板的CFD数值计算模型,并分析了多孔介质模型和实体孔板模型的异同,对比显示:采用多孔介质模型具有一定的合理性和可行性。在此基础上,构建了包含多孔介质模型的全尺寸分水口渠道流固耦合模型,数值计算结果表明:支撑桁架能够满足强度的要求;最大位移为3.25 mm,能够保证多孔透水导流板的平整性。分水口中回流区的存在,使该拦漂导流设备在阻拦一定体积的污物进入分水口的同时,还具有一定的自清洁能力。

再谈拦漂排的支承结构设计

介绍了几种拦漂排的支承结构形式,论述了这几种支承结构形式在实际工程中的应用效果。通过2个工程实例的对比,提出了过渡浮箱间接传力支承结构形式的改进措施。

水力式升船机航道拦污漂及拦污漂启闭装置改造

在水力枢纽中,拦污漂主要用于河道、水域的漂浮物拦截,其动作方向主要是随水位变化而在垂直方向进行升降。航道中聚集大量漂浮物不利于升船机长期安全稳定运行,对电厂环境形象也会产生不利影响。目前经常使用的方法为定期清理及加装拦污漂。对于有通航功能的水力枢纽,需要在无船只通行时将漂浮物拦截,在船只通行时打开,从而具有“航道门”的性质,因此普通的拦污漂并不能满足要求。对拦污漂进行改造,使其不仅可以随库水位垂直方向自适应,还可以根据工况要求在水平方向实现自动“启闭”,从而达成航道可用的新型自动拦污漂。

水利水电库区漂浮污物智能化综合治理技术进展

开展水利水电库区漂浮污物智能化综合治理技术研究和应用是至关重要。笔者团队经过多年的研究攻关,探索出了一套“估漂—拦漂—清漂—用漂”一体化智能化综合治理技术。研究结合水文、气象大数据信息及库区环境状况,对水面漂浮污物的来量提前进行预判;分析了行业内拦漂技术的痛点和难点,研发了适应水流速度大、水位变幅高、防翻转、防沉没的拦漂系统,实现了不同工况下水面漂浮污物的高效拦截;采用多传感系统与人工智能相融合的新一代信息技术,攻克了水面漂浮污物强识别、防误判的关键技术,研制了水面漂浮污物智能识别、自动打捞的高效清污机器人系列产品;开发了将漂浮污物快速制成有机肥、生物质燃料的资源化利用设备,解决了水面漂浮污物上岸后无害化处理的难题。相关研究突破了水面漂浮污物智能化治理的多项关键技术,从漂浮污物来量估计、高效拦截、智能打捞、无害化处理及循环利用多个方向全面开展研究工作,构建了水面漂浮污物一体化的综合解决方案,为水利水电工程的安全运行起到了积极作用。

引水枢纽旋转式浮筒拦排的研究及工程设计

引水枢纽首部的漂浮物影响水工建筑物和水质,漂浮物高效治理问题亟待解决。以拦、导、排为基本思路,对水库治漂浮槽进行了改造,设计出旋转式浮筒拦排。对旋转式浮筒拦排在不同来水流量、不同安装角度和不同漂浮物的情况进行了试验分析和讨论,结果表明:来水流量越大导排漂效果越好;合理的安装角度对驱动浮筒的转动起到一定作用;一定质量和运动速度的漂浮物对导漂效果起着积极作用。针对改扩建工程和新建工程分别提出导排漂设计方案。本研究可为引水枢纽漂浮物的治理起到积极推动作用,为其他类型建筑物的导排漂设计提供参考。

新型拦污漂在瑞丽江一级水电站的应用

阐述了瑞丽江一级电站进水口钢制拦污漂在日常运行和空库冲沙时存在的问题,对存在的问题提出了4种改造方案,为保证发电效益,结合电站的实际运行情况,选择1种新型的拦污漂进行改造,满足电站日常运行和空库冲沙所需。新型拦污漂安装完成后,经过2a的运行,开展了多个试验,拦污漂各部分运行正常,满足设计和电站实际所需,达到了目的,从根本上解决了原有钢制拦污漂运行过程中的所有问题,效果显著。

一种新型水面漂浮物拦截装置设计

针对水利供水工程中河道漂浮物清理不便的问题,设计一款新型水面漂浮物拦截装置,在不影响河道正常供水的前提下,实现了对浮生藻类、树叶、杂草等各类漂浮物的有效拦截,提升水生态质量,给类似河道工程清污提供参考。

水电厂自升降式拦漂设施简介

水电厂的进水口一般均设置栏污栅,它在机组运行时将漂浮物栏阻在进水口前,然而由于漂浮物过多来不及清除,往往堵塞栏污栅,轻者造成水头损失;严重的甚至将栏污栅压垮,引起全厂停机的重大事故。为了有效地防止漂浮物接近栏污栅,根据水电厂枢纽的布置情况,在进水口前适当位置设置一道漂浮式栏漂设施,远距离栏截漂浮物,不让其接近栏污栅,这对水电厂的安全和经济运行具有重大意义。

发挥河势水力作用 改进大型河道型水库清漂方式

大型水利工程库区清漂是常态任务。当前,三峡、丹江口等大型水利工程清漂主要利用人力船只在水面分散作业。大型工程漂浮物量大,水面环境复杂多变,人工打捞转运上岸各环节独立,管理困难,而且清漂措施对漂浮物运移规律适应不足,难以形成长期稳定效果。依据漂浮物特性规律发挥河道水力作用因势利导,水力一体拦导集收治理漂浮物,可避免在工程关键部位集漂清漂,减少人力机械操作,有利于提高安全性、实用性,解决大型河道型水库治漂短板难题。