两机一洞尾水调压室阻抗损失系数模型试验研究

水电站引水发电系统中调压室的阻抗损失系数是影响机组过渡过程计算结果的重要因素,目前阻抗损失系数一般在行业规范推荐的范围内进行取值,往往与试验值有所偏差,不利于调压室体型的优化设计。通过采用大比尺的调压室水工模型,对两机一洞型式的水电站阻抗式尾水调压室进行大流量条件下的水力学试验,研究不同水流流态和分流比对调压室阻抗损失系数的影响,分析控制工况下调压室的流入和流出阻抗损失系数,给出了调压室阻抗损失系数与分流比的拟合公式和关系曲线。研究结果填补了两机一洞型式的水电站尾水调压室阻抗损失系数试验的空白,可为此类调压室的水力计算分析提供依据。     

基于FLAC3D的泸定泄洪洞出口边坡稳定分析

采用FLAC3D对泸定水电站#3泄洪洞出口高边坡进行了开挖稳定性分析。结果表明,边坡在无支护工况下分步开挖时,前二级开挖边坡的应力和变形均较小,但开挖至最后一级时变形较大,需对边坡进行及时支护以约束其不利变形。采取加固措施后,边坡处于整体稳定状态,能满足工程要求。     

土质洞开挖及支护施工技术的研究与应用

以新疆温泉水电站对外交通工程A标段交通洞开挖过程中进洞段出现的风积黄土不良地质围岩的开挖支护方法及施工工艺为依据,详细介绍了交通洞短进尺台阶开挖、超前注浆小导管结合钢拱架支护措施等特殊的开挖支护方法及施工工艺。     

乌东德水电站导流洞不良地质段开挖支护数值分析

乌东德水电站是综合效益显著的大型水电工程,左右岸5条导流洞呈"左2右3、4大1小、4低1高"的格局布置,其中右岸#3、#4导流洞上游Ⅳ类围岩洞段占比较大且变形和应力相对较大,为分析#3、#4导流洞Ⅳ类围岩洞段第Ⅳ层开挖支护方案下围岩变形、破坏区分布及锚杆受力情况,采用三维弹塑性损伤有限元程序,选择#4导流洞典型断面进行数值分析。结果表明,按目前开挖支护方案施工,洞室全部开挖完成后,洞周围岩最大变形满足设计要求,洞周围岩开裂区总体在系统锚杆及预应力锚杆支护范围内,洞室全部开挖完成时锚杆平均受力在200 MPa以上,少量锚杆达310 MPa,研究成果可为#3、#4导流洞不良地质段第Ⅳ层开挖支护及现场安全施工提供依据。     

喜河水电站右岸边坡稳定分析

喜河水电站坝址区右岸地形较缓,风化程度较大,风化裂隙对边坡稳定以及坝肩断层对坝基都有影响。文中介绍了喜河水电站基本地质条件、右岸开挖边坡稳定分析和右岸开挖边坡设计和支护设计。     

甘岔河水电站工程引水隧洞塌方冒顶段的处理

甘岔河水电站发电引水洞穿越一宽11m的断层破碎带,在开挖过程中,发生了较大范围的塌方。文中介绍了采用超前砂浆锚杆和型钢支护的方法,较好的解决了隧洞开挖支护问题,可供工程实践参考。     

长连接管和分流调压室的波动稳定和衰减特性

为研究长连接管和分流作用对调压室稳定断面和水位波动衰减特性的影响,推导了长连接管与分流调压室稳定断面计算公式,采用MathCAD数值验证理论推导结果,并分析了连接管和分流作用对调压室水位波动幅值、周期和衰减速度的影响规律,以实际水电站为例进行对比计算。结果表明,设置长连接管对调压室稳定断面无影响,但不利于调压室水位波动衰减,而分流作用可减小调压室稳定断面,使调压室水位波动迅速衰减。     

带长连接管的水电站调压室上下阻抗特性研究

对于带长连接管的调压室,为了方便施工,往往将阻抗孔口下置到连接管与输水隧洞相接处,但针对阻抗孔口在连接管内的位置对水电站水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响缺乏专门的研究。因此,通过理论分析和数值模拟方法研究了带长连接管调压室的阻抗孔口位置对水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响。结果表明,对于带长连接管的水电站调压室,阻抗孔口应上置在连接管与调压室大井相接处,且连接管直径越大,阻抗孔口上置对改善水电站的调节保证设计参数越有利,水击穿室系数越小。此外,还可在长连接管内装设阀门,增加连接管摩阻损失,通过优化阀门关闭规律实现调压室内涌浪的快速衰减。     

调压室结构有限元应力分析及配筋设计

针对黄金坪水电站阻抗长廊式调压室空间结构受力条件复杂的问题,采用FLAC3D软件对调压室结构及其外部围岩进行了数值模拟,分析了不同工况下调压室衬砌结构的受力状况,并依据三维数值分析结果对调压室衬砌结构进行了配筋设计。结果表明,该调压室结构配筋设计应将最高涌浪水位工况作为控制工况,阻抗板为调压室衬砌受力最大的部位,为结构配筋的重点。     

气垫调压室研究进展

结合我国首例含气垫调压室水电站－青海大干沟水电站引水系统的水力计算及模型试验研究成果,对气垫调压室的气体漏损及其防治对策、气体特性及其数值模拟、水力性能及稳定断面、模型试验和运行监控等方面的国内外研究进展进行综述,并探讨了今后的研究方向。     

白鹤滩水电站输水发电系统水工模型试验研究

白鹤滩水电站单机容量目前居世界之首,输水发电系统规模巨大,尾水隧洞存在明满流现象,尾水调压室存在上室明流,水力学条件复杂,有必要深入研究输水系统水力学问题。采用整体模型试验方法,研究尾水隧洞出口结构布置形式的影响和输水系统整体布置的合理性。结果表明,尾水隧洞出口设置逆坡堰,可明显改善尾水隧洞明满流流态,减小尾水连接管进口负压,抬高尾水调压室最低涌浪水位,水力学条件更优。大波动工况下,输水系统各部位压力和涌浪极值满足设计要求,输水系统布置合理。研究结果可为白鹤滩工程设计提供技术支撑,也可为类似工程提供借鉴。     

输水洞径对调压室最佳位置的影响

鉴于在输水管道上移动调压室位置可使涌浪压力与水锤压力彼此相互消长,当两者相等即对应了调压室最佳位置。以原输水洞径不变对应的最佳位置为前提,采用电站水力过渡过程的数学模型,模拟研究了引水隧洞及压力管道直径的改变对调压室最佳位置的影响。结果表明,随着引水隧洞直径的减小,调压室需左移远离厂房以恢复到最佳位置,且移动前后蜗壳末端压力差值呈增长趋势,但变幅较小;而随着压力管道直径的减小,调压室需右移靠近厂房以恢复平衡,且压力差值较前者更为明显。     

小波动状况下简单式调压室水位波动分析

计算电站微小负荷变化导致水位小幅波动时,由于调压室水位波动情况复杂,需编制相应体型非恒定流计算程序来解决。根据简单式调压室基本方程推导出了解析法,应用泰勒展开式将引水道和调压室的动量方程的摩阻损失线性简化,通过求解常微分方程即可得出流量瞬时改变或流量随时间改变时调压室中的水位波动方程,进而可分析水位波动振幅的衰减并验证了调压室的稳定性。     

带引水调压室水轮机调节系统稳定性及动态品质研究

为了研究小波动过渡过程中,调压室水位波动对水力发电系统动态稳定性及调节品质的影响,从水力耦合的角度,确定了调压室水位与机组流量之间的函数关系,建立了带引水调压室的水力发电系统数学模型,并基于Simulink对系统进行仿真研究。结果表明,调压室水位波动对机组转速的主波影响较小,对机组转速的尾波影响显著;调压室时间常数及引水系统的水力阻尼是影响调压室水位波动稳定的重要因素,机组转速的主波稳定不能表明系统稳定,还必须考虑调压室水位波动稳定性。     

CCS水电站地下厂房施工过程中围岩稳定性分析

CCS水电站地下厂房由主厂房和主变室组成,为超大断面地下洞室,其开挖过程中围岩应力、变形等特征决定着地下厂房施工和运营过程中的安全性和可靠性。通过分析工程地质条件,选取#8机组剖面建立地质概化模型,采用有限元程序Phase 2建立数值分析模型,基于弹塑性本构关系对施工开挖和支护进行数值模拟,研究开挖过程中围岩变形场、应力场及塑性区的分布及变化特征。结果表明,洞室顶拱的变形和应力集中主要产生在当层开挖,后续开挖对其影响较小,围岩趋于稳定;主厂房、主变室洞周岩体均呈现出向岩体内延伸的塑性区,塑性区岩体的破坏以剪切破坏为主;锚杆和喷混凝土支护对围岩的变形影响较小,对围岩的应力集中、拉应力区和塑性区有一定程度的改善。该研究结论和方法为地下厂房的施工开挖和支护设计提供了参考。     

阻抗上室式调压室突弃全负荷时涌浪的解析解

针对目前对阻抗上室式调压室突弃全负荷时涌浪的研究主要为数值解法和图解法而无解析解法,从调压室基本微分方程和调压室水位波动的规律出发,并结合断面不变的阻抗式调压室的涌浪计算的显式公式,分别推导了阻抗上室式调压室最高涌浪和水位波动的第二振幅的精确隐式公式和显式公式.通过实例验证了这两种解析解法简单方便、有效.     

调压室连接管尺寸对水位波动和水击压力的影响分析

由于调压室涌浪和水击压力受连接管尺寸影响较大,针对水库—调压室—阀门引水系统,推导了计入连接管长度与直径情况下阀门瞬间关闭时调压室波动的解析公式,利用特征线法计入斜坡项进行数值计算,验证了公式推导结果,并分析了不同连接管长度和直径下调压室水位波动幅值、周期和阀门端水击压力上升值的变化规律。对比分析结果表明,在管径较小时调压室涌浪相对值随连接管长度变化较快;连接管长一定时,阀门端水击压力在某一管径比下上升较快,应加以重视。