抽水蓄能电站进出水口的水力学问题

抽水蓄能电站进(出)水口与常规水电站进水口不同。它必须具备双向水流的功能和良好的水力特性。抽水蓄能电站的进(出)水口在进流时要防止吸气旋涡产生,在出流时要使水流充分扩散,并使两种工况的水头损失最小。为了设计出水力特性良好的进(出)水口,必须进行水力模型试验。本文参考有关文献及我们进行的模型试验,探讨侧式进(出)水口的水力学问题。     

抽水蓄能电站库盆流态混交模型模拟

以深圳抽水蓄能电站上库为例,根据物理模型提供的边界条件,建立了一种进出水口模型试验和直角二维数学模型的混交模型.采用发电工况试验数据对建立的混交模型进行验证,模拟了抽水工况和发电工况运行下死水位、1/2工作水位和正常蓄水位对应的库盆流态.模拟结果表明,在抽水工况运行下受地形影响,库盆和进出水口附近会产生环流区,两种工况下库盆水流流速与库水位成反比关系.该模型对同类抽水蓄能电站进出水口的设计与研究提供了参考.     

抽水蓄能电站进（出）水口设计的几个要点

抽水蓄能电站的进水口和出水口是合一的，即若在发电时为进水口，抽水时变为出水口，故简称进（出）水口。它的构造与设计和常规电站又有所不同，在设计中应加以注意。     

日本神流川抽水蓄能电站上游进／出水口体形尺寸的优化

抽水蓄能电站进／出水口是一种具有发电工况时能向下游引水、抽水工况时又能向上游抽水双重功能的混凝土结构。为了对神流川抽水蓄能电站上游进／出水口的形体尺寸进行优化，对结构渐扩段长度尺寸具有决定性意义务件的发电工况时的平均流速通过水力学模型试验作了由1．0m/s改为1．7m/s再论证。本文介绍了根据水力学模型试验缩减上游进／出水口形体尺寸、降低造价的有关情况。     

抽水蓄能电站进/出水口体型优化数值模拟

利用三维紊流数学模型,对某抽水蓄能电站上水库进/出水口原方案及其优化方案抽水和发电工况进行数值模拟,分析了进/出水口段的水头损失、进/出水口段的流态和流速分布等。原方案在抽水工况下,存在扩散段及调整段顶盖板下部产生水流分离区、拦污栅断面有反向流速、各孔口流速不均匀系数偏大等不利水力学现象。考虑以上不利因素,需对原方案进行优化。优化方案计算结果表明,在扩散段和防涡梁段之间增加调整段、压低扩散段盖板扩散角以及增加扩散段长度等措施均能改善水流流态。     

乌龙山抽水蓄能电站上库进水口水力特性实验研究

乌龙山抽水蓄能电站上库采用侧式进水口,在进水口后较近的位置布置了两个对称的立面弯道。结合物理模型实验对上库进水口水力特性进行了研究,包括发电和抽水两种工况下进出水口流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数。实验结果对于其他类似工程设计具有一定的参考价值。     

扩散段长度对侧式进/出水口水力特性的影响

以某上水库无调整段侧式进/出水口为研究对象,采用雷诺应力湍流模型探究了扩散段长度对进/出水口水力特性的影响规律,并从水力学的角度给出了扩散段长度建议值。结果表明：扩散段长度对侧式进/出水口水流运动存在显著影响,扩散段不宜过长或过短;对于进/出水口沿程流速分布,只有在抽水工况下扩散段长度才会对其产生影响,发电工况下基本不存在影响;对于水头损失、各孔口流量配比等其他水力指标,扩散段长度在双向过流时均会对其产生较大影响,随着扩散段长度的增加,各水力指标均先变好再变差;对于无调整段侧式进/出水口体型,当扩散段长度为隧洞直径的5.7～6.0倍时,各水力指标满足规范要求;当扩散段长度为隧洞直径的5.8倍时,进/出水口水力特性得到较大改善,且具有较好的水流流态。     

佛子岭抽水蓄能电站上库进出水口水力实验研究

佛子岭抽水蓄能电站上库采用侧式进出水口,本文通过物理模型试验,测试了发电和抽水2种工况下佛子岭抽水蓄能电站上库进出水口的流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数,并对库盆流态进行了观测。试验结果表明,佛子岭抽水蓄能电站上库进出水口及引水隧洞的体型布置是基本合理的,可供其他类似相关工程初步设计时参考。     

抽水蓄能电站侧式进/出水口隔墩布置对水力特性的影响

运用标准k-ε湍流模型和VOF两相流模型,对抽水蓄能电站侧式进/出水口、输水管道和部分上库进行了数值计算,分析了死水位条件下抽水和发电工况的进/出水口隔墩位置对进/出水口流速分布、流道分流系数、水头损失、墩头附近流速分布等水力特性的影响。结果表明:中隔墩后移对发电工况下各流道流速分布、分流系数、进/出口的水头损失几乎无影响;中隔墩后移可改善抽水工况下中隔墩两侧流道的过流流速均匀性和各流道流量分配的均匀性,降低进/出水口的水头损失,但中隔墩后移距离超过进/出水口扩散段起始断面宽度的0.3倍时,改善效果不明显;中隔墩后移进/出水口扩散段起始断面宽度的0.44～0.52倍,边隔墩后移进/出水口扩散段起始断面宽度的0.1倍,可实现墩头附近局部流速的相对均匀化;中隔墩后移扩散段起始断面宽度的0.5倍,边隔墩后移扩散段起始断面宽度的0.1倍,可实现抽水蓄能电站进/出水口水力特性的最优化目标。     

惠州抽水蓄能电站上库进出水口水力学模型试验

通过物理模型试验,测试了发电和抽水两种工况下惠州抽水蓄能电站上库进出水口的流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数,并对库盆流态进行了观测.试验结果表明,惠州抽水蓄能电站上库进出水口及引水隧洞的体型布置是基本合理的,可供其他类似工程初步设计时参考.     

荒沟抽水蓄能电站上池侧式进口和出口水力学试验研究

影响抽水蓄能电站进、出水口水流特性的主要因素之一是进口水流的波涡问题，故侧式进、出水口上方常采用矩形或百叶窗式斜染进行防涡．但就荒沟抽水蓄能电站上池而言，采用这种消涡措施，经试验测得进水目前平均流速达1．60m／s左右，在各级发电工况运行时，防涡梁上方均产生吸气漩涡．依此对原防涡方案进行了修改和研究，提出了阶梯立式防涡梁防涡和消涡方案，取得了较好的防涡和消涡效果，从而为防涡工程提供了一种新的措施．     

某抽水蓄能电站下库侧式进/出水口数值模拟

抽水蓄能电站进/出水口有进流和出流两种工况,进/出水口水流呈双向流动,水力条件较复杂,对水流流态要求较高。因此,为观测各工况水流流态和水头损失大小,进一步完善进/出水口的结构布置和尺寸,对下库进/出水口进行了数值模拟计算。根据隧洞中水流的运动为有压流这一特点,建立了隧洞压力驱动三维水动力模型,考虑了进/出水口上游一定长度隧洞在内的三维空间计算域,采用k-ε紊流模型,通过对隧洞内压力流的数值模拟,分析研究了各工况下流道分离比、流速、流态及水头损失等水力特性。研究表明:将中边孔导流隔墩尾部位置进行调整能有效改善中、边孔分流比,流速不均匀系数也有所改善,水头损失无明显变化。     

岔管水流水头损失的三维数值分析

抽水蓄能电站岔管系统进水口中的水流结合Ｓｍａｇｏｒｉｎｇｓｋｅｙ的局部管网比尺紊流模型，已用三维可压缩水动力方程求解完成了数值分析。本文叙述在发电和抽水二种工况下，岔管系统中水流的详细特性。     

某抽水蓄能电站下库进出水口水沙运动特性试验研究

利用河工模型对某抽水蓄能电站下库区进行了特征洪水过程及电站运行的联合模拟试验。试验表明在输沙槽与拦沙潜堰共同作用下,电站进出水口的含沙量得到有效控制。在来水含沙量低于3kg/m3时,进出水口含沙量都满足电站运行要求,但是在含沙量较高的洪水期,底部浑水会逆行至电站进出水口附近,导致过机含沙量较高,因此提出了增设非封闭式拦沙潜坝的修改方案。修改方案改善了进出水口前的水流结构,起到了良好的拦沙截淤作用,进出水口前含沙量及泥沙淤积大幅减少,蓄能期过机含沙量降低13%~22%。在含沙量较大的洪水期,电站不宜抽水运用,但适时采用发电运行有助于减轻下库进出水口前的泥沙淤积。     

惠州抽水蓄能电站下库进出水口水工模型试验研究

惠州抽水蓄能电站下库采用侧式进出水口，一期尾水隧洞与进出水口采用同轴线布置，二期尾水隧洞在平面上布置有一弯道。通过物理模型试验对下库进出水口水力特性进行研究，测试包括发电和抽水两种工况下进出水口流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数，通过多方案比较，解决了下库出水口流速分布不均和出流偏流等问题。     

天荒坪抽水蓄能电站上、下库进／出水口拦污栅设计

抽水蓄能电站运行的特点是具有发电和抽水两种工况，不论上水库还是下水库的进／出水口拦污栅都处于双向过流状态，水力条件比较复杂，上水库拦污栅在抽水工况和下水库拦污栅在发电工况流态较差，易诱发拦污栅的受迫振动，因此，我们除进行结构静力设计外，还进行了结构动力分析。     

天荒坪抽水蓄能电站上,下库进／出水口拦污栅设计

抽水蓄能电站运行的特点是具有发电和抽水两种工况，不论上水库还是下水库的进／出水口拦污栅都处于双向过流状态，水力条件比较复杂，上水库拦污栅在抽水工况和下水库拦污栅在发电工况流态较态，易诱发拦污栅的受迫振动，因此，我们除进行结构静力设计外，还进行了结构动力分析。     

西龙池抽水蓄能电站竖井式进/出水口体型研究

西龙池抽水蓄能电站上库拟采用设盖板的竖井式进／出水口，通过物理模型试验对这种竖井式进／出水口的水力特性进行了研究，包括发电和抽水两种工况下进／出水口的流速分布、水头损失等．针对试验中发现的问题，改进了竖井式进／出水口的体型，指出弯道段体型对出流均匀性起重要作用。     

闭门速度对事故闸门门体水力荷载影响研究

抽水蓄能电站引水洞水流边界条件复杂,研究在事故工况下事故闸门动水闭门可靠性以及闭门速度对事故闸门闭门持住力的影响十分必要。以响水涧抽水蓄能电站下库进水口事故闸门为研究对象,按重力相似准则建立比尺为1∶22的水力相似模型,通过模型试验,对响水涧抽水蓄能电站下库进水口事故闸门在不同闭门速度工况动水闭门过程中门体水力荷载及通气孔风速进行了研究。测量分析结果表明:闭门速度在1.126~2.835 m/min范围内时,事故闸门均能依靠门顶形成的水柱动水关闭,闭门速度对事故闸门动水闭门过程中的门体水力荷载及通气孔的风速影响较小。研究成果对抽水蓄能电站进水口事故闸门的设计和运行具有重要参考价值。     

张河湾抽水蓄能电站386m深竖井开挖施工技术

1工程概况张河湾抽水蓄能电站位于河北省井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上,电站总装机容量1 000 MW。电站枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统及地面出线场、下水库拦河坝和拦排沙工程等组成。水道系统由上水库进/出水口、压力管道、尾水隧洞、下水库进/出水口组成。1#、2