水电站进水口分层取水水力特性模型试验研究

第32卷第5期2013年10月水力发电学报JOUＲNALOFHYDＲOELECTＲICENGINEEＲINGVol．32No．5Oct．，2013水电站进水口分层取水水力特性模型试验研究王才欢，段文刚，聂艳华，刘毅(长江水利委员会长江科学院，武汉430010)摘要:在高坝水电站工程建设快速发展的同时，电站下泄的低温水体对下游河道生态系统所造成的破坏性影响已不容忽视;在电站进水口前放置一定高度的叠梁门，使电站从水库表层取水发电，从而减轻对下游河道生态系统的“冷害”侵蚀，是目前缓解高坝水电工程建设与保护水生态环境之间矛盾的一种措施;而分层取水叠梁门的设置，将改变电站进水口的水流条件，使其相关水力特性发生变化。本文结合某大型水电站进水口分层取水水工模型试验，对各库水位条件下的叠梁门放置高度、进口漩涡特性、叠梁门上的动水压力特性、叠梁门对电站进水口段的局部水头损失及压力分布特性影响等进行了研究;另外，针对叠梁门这种薄而高的轻型结构，还进行了机组甩负荷对其产生的水击附加压力特性研究;得出了一些规律性的认识，可供采用类似分层取水设施的进水口工程参考。关键词:水力学;分层取水设施;模型试验;水力特性中图分类号:TV131.61文献标识码:AThemodelteststudyonthemulti-levelintakestructureofhydropowerstationWANGCaihuan，DUANWengang，NIEYanhua，LIUYi(ChangjiangＲiverScientificInstitute，CWＲC，Wuhan430010)Abstract:Alongwithrapiddevelopmentofhighdamhydropowerstation，thedestructiveeffectscausedbycoldwaterreleasebecomenotnegligibletoday．Multi-levelintakestructure(MLIS)isaspecialstructureplacedinfrontofthestationinlettotakethewarmersurfacewaterinthereservoir，sotoreducethenegativeeffectofcoldwaterreleaseonthedownstreamecologicalenvironments．Currentlyitisaneffectivemeasuretoreconciletheconflictbetweenprojectconstructionandenvironmentprotection．However，thisstructurechangestheinletflowconditionandsomehydrauliccharacteristics．Inthiswork，modeltestsoftheintakestructurewereconductedtostudytheheightofstoploggateunderdifferentreservoirlevels，theswirlintheinlet，thefluctuatingpressureonthestoploggate，andtheeffectofstoploggateontheheadlossandpressuredistributionoftheinlet．Thecharacteristicofwaterhammerpressurecausedbygeneratorshutdownwasalsoexamined．Ｒesultsandsomeunderstandingsoftheflowarepresentedandtheycouldbeusefultoothersimilarprojects．Keywords:hydraulics;multi-levelintakestructure;modeltest;hydrauliccharacteristics收稿日期:2012-03-01作者简介:王才欢(1962－)，男，教授级高级工程师．E-mail:wangch@mail．crsri．cn0前言水利水电工程运行实践表明，调节性能好的水库在坝前水深方向均呈现不同程度的水温分层，一般表现为:冬季坝前库区水体趋于等温分布，而春、夏季水库表层水体温度高于库底。由于水电站进水口不出现有害漩涡的淹没深度与机组引水流量及引水管径成正比，因此高坝大容量机组电站的进水口位置一般较低;水电站高水位运行且表层泄水孔很少有机会弃水的情况下，通过电站下泄的水体温度就会低于建坝前的天然河道水温，从而对下游河道的生态系统造成影响。一些发达国家根据水电站下游河流环境保护要求和水库