电站调度运行产生的非恒定流对下游航道通航条件的影响研究

摘要

向家坝水电站建成后，为满足电力调峰需要，电站下泄流量在日内将随时发生变化，同时电站机组事及大坝开闸泄洪故等也将使得泄流出现突变，从而产生明显的非恒定流，改变坝下河段天然水流特征，对坝下游航道、港口等通航设施的正常使用及船舶航行带来重要影响。因此，研究非恒定流对下游航道通航条件的影响，对船舶安全航行和作业有很重要的作用。
　　本文以向家坝下游水富河段为研究对象，首先根据实测资料，建立了该河段的物理模型，并对模型的相似性进行了验证，验证结果表明模型与原型基本吻合，能够满足试验需要。接下来进行了非恒定流试验，充分考虑实际情况和需要，分别拟定了18种电站日调节工况及5种机组事故工况，对水位日变幅，水位变率，日最高与最低水位，流速与比降变化，流态变化进行了测定。此外，本文还进行了简单的船模试验。
　　通过对所测得的试验数据进行综合与分析，得到了各工况下非恒定流对下游通航条件的影响。结果表明，设计拟定的18个日调节工况对下游航道通航条件和港口码头靠泊作业条件均有不同程度的影响。相对而言，工况1、7、13的水位日变幅及短时间变率较小，其对下游航道、码头的影响较小;而工况6、12、18的水位日变幅及短时间变率最大，其对下游航道、码头的影响也最大。对于电站事故工况，下泄流量较低时或水位下降较多时，将明显减小下游航道尺度，影响船舶的正常航行。事故时的流量突降，将在下游近坝河段形成陡峭的落水波，波峰所经之处水面波动剧烈，易引起船舶的晃动，对船舶的正常航行有短暂影响。水波在经过码头时，可能导致缆绳断裂、船舶倾覆事故，严重影响船舶作业安全。本文也提出了相应的改善通航条件的措施与建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 研究背景和意义

1．3 国内外研究现状

1．4 研究内容

1．5 研究方法

1．6 依托工程概况

1．6．1 航道及航运概况

1．6．2 向家坝水电站工程概况

第二章 模型设计与验证

2．1 模型范围

2．2 模型比尺

2．3 模型制作与相似性验证

2．3．1 模型制作及几何相似性检验

2．3．2 瞬时水面线验证试验

2．3．3 表面流速流向验证试验

2．3．4 断面流速验证

第三章 电站非恒定流物理模型试验

3．1 试验方法

3．1．1 模型进出口边界条件

3．1．2 试验控制与测量

3．1．3 测站布置

3．2 向家坝水电站下游河段非恒定流试验

3．2．1 电站日调节及机组事故工况的拟定

3．2．2 电站日调节非恒定流

3．2．3 电站机组事故工况

第四章 非恒定流对枢纽下游近坝河段通航条件影响分析

4．1 对升船机下引航道通航条件影响

4．1．1 电站日调节过程

4．1．2 事故工况

4．2 对坝下近坝河段航行条件的影响分析

4．2．1 事故工况对下游河段通航条件的影响

4．2．2 电站日调节对下游河道通航条件的影响分析

4．2．3 船模试验主要成果

4．3 非恒定流对下游港口码头停靠及装卸作业的影响

4．3．1 电站日调节

4．3．2 机组事故工况

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．1．1 电站日调节非恒定流及影响分析

5．1．2 电站事故工况及影响分析

5．2 电站运行限制条件

5．3 建议

致谢

参考文献