浅谈水能开发与引水工程管理.doc

1、1浅谈水能开发与引水工程管理摘 要：古尔图河具有防洪、灌溉、发电、旅游、人蓄供水、水库蓄水等综合功能的山区中小型河流；对于水利工程而言，建设是基础，管理是关键，使用是目的， “三分建、七分管” ，工程管理的好坏，直接影响效益的高低。 关键词：多泥沙河流；水能开发；工程管理 中图分类号：TL372+.3 文献标识码：A 文章编号： 1 水能开发概况 近年来，随着农业节水灌溉技术的大力推广，高峰期缺电 36.83MW，年缺电量 1.57 亿 KW h，预计到 2010 年需电量将达到 8.1 亿 KWh，最大负荷将达到 215.8MW，电力负荷缺口达 163.3MW，电源建设任务艰巨。某河河源-新

2、渠首河段水力资源丰富，集水面积 1053km ，水能蕴藏为88.9MW，水能密度 2.06MW/km；新渠首-下游 22+500 河段水能蕴藏量43.1MW，水能密度 1.7MW/km 且古尔图河坡降较陡、地形平坦、已建水利工程设施运行状况良好、水能开发单位造价较低、经济效益相对较高，很适合开发梯级水电站。某工程于当年 6 月正式启动，总装机容量56.8MW，年发电量 2.3 亿 KW h；截止 2009 年 8 月 3、6、7 级电站已运行发电，总装机容量 3.05 万 KW，年发电量 1.06 亿 KW h，是多沙河流水能开发效益较高的水电工程；4、5 级电站将于今年 8 月竣工投产；1、

3、2 级电站属坝式水电站，由于工程规模大，投资大，故工期较长，但是该两2级电站综合利用效益高，可同时满足防洪、发电、供水等兴利要求。 2 某河引水工程运行管理 2.1 引水干渠的主要特点 （1）水利工程多是依山傍水而筑，堤线多靠近河岸，对渠堤土质没有选择的余地，大多数渠段没有做基础处理。 （2）引水干渠修筑历史悠久，受地形、地势的影响，冲淤破坏轻重程度各异。 （3）汛期来水携带的砾石和泥沙进入干渠，对渠道的破坏较严重。 （4）随着需水量的不断增加，引水率逐年提高，导致河床淤砂逐年抬高，汛期高水位时，渠堤边坡将产生较高的承压水头，一旦超过了浆砌石间的粘接抵抗能力，就会被顶穿，形成垮渠事故。 2.2

4、 引水干渠的检查和维护 （1）引水前检查：即春季大修阶段，主要检查引水工程是否有冲刷、淤积、沉陷、滑坡、裂缝、洞穴、缺口和影响过水的堆积物及杂草等。 （2）引水期间的检查：主要检查是否有漏水、冲刷、阻水、坍坡、人为损坏、有无漂浮物冲击渠边坡及风浪影响、堤顶超高是否安全等。 （3）暴雨时期检查：主要检查泥石流入渠、排洪建筑物泄水、渠堤挡水建筑物过水情况，及时处理因暴雨山洪引发的毁渠事故，暴雨后，及时做好清淤和整修工作。 2.3 引水干渠的维修和加固 （1）渠道冲刷防治措施：渠底纵坡大，流速超过防冲流速，造成局部冲刷，采用衬砌护面。渠道与建筑物衔接处及渠道与下级渠道连3接处，因流态改变造成局部冲刷

5、，采取合理的连接形式，对冲刷部位进行衬砌。渠首进、泄水闸调节方法不当造成冲刷；应根据河源来水携带推、悬移质含量，及时调节进水闸起闸高度，尽量减少推、悬移质入渠量，同时加强渠道排砂措施，水量调配时避免猛增猛减。 （2）渠道淤积防治措施：在有泥石流进入的渠段设置截泥堤或过流涵洞。对渠岸山坡的崩塌、滑坡，采取砌筑挡土墙或截泥沟等措施。（3）沉陷处理措施：垫方渠段、新建渠段、渠堤内存在蚁穴、兽洞等易造成渠道局部沉陷现象，沉陷将引起渠道裂缝、脱坡、溃堤和决口等危害；预防措施，查明原因，及时采取灌浆堵塞或翻修夯实等方法处理。 （4）冻害防治措施：换填法：对于易吸收水分，冻胀性强的土质，采用换填砂砾料，换填

6、深度在冻结深度的 2/3。隔热保温法：将隔热保温材料铺设在衬砌体背后，同时注意排水，一般采用泡沫聚苯乙烯。板模结合防冻法：在混凝土板下铺设隔水膜，膜下设 3040cm 厚隔壁垫层，使板膜联合防渗，从而有效 减轻冻害。 3 水能开发运行管理 山区多沙河流梯级水电站的开发利用，在新疆北疆严寒地区是首例，打破了 往水利工程管理模式和引水方式，无论是工程建设、运行管理，还是操作技术都在探索阶段，根据古尔图河 3 级电站运行近两年的实践经验，管理上有以下几点心得： （1）春季运行管理：春季是枯水期，河源 基本保持在 4.5m /s 左4右，水电站应按满足电力系统可靠性要求的方式，使机组在峰荷位置工作，且

7、使峰荷曲线所围面积符合水电站所能提供的电量。4 月上、中旬是水利工程大修期间，电站可利用此期对机组进行全面检修和保养，为汛期满负荷发电奠定基础。 （2）汛期运行管理：由于山区径流受气温、降雨影响较明显，径流日内变化较大，具体操作：电站应根据河源来水情况实时调整进水闸启闭高度，使引进流量保持均匀流状态。前池水位应控制在设计水头范围内，多余水量及时从泄水陡坡排除。由于汛期河源来水携带的推、悬移质含量较多，电站沉砂池应做好排沙工作，避免因推移质进入水轮机中造成卡阻、磨损和毁坏现象。上一级电站遇突发情况需要甩负荷泄水时，应及时通知下一级电 站，并逐步将水量退入下游干渠，以下游干渠形成的叠加水不超过设计

8、最大流量为原则。渠首在停水冲沙检修期间，电站检修人员应及时对调压室、压力管道、发电机、水轮机、蝶阀等进行检查，由于引水干渠纵坡大 在渠首引水时，电站应控制进水闸，逐步将干渠水引入，避免水流直接进入造成危害。 （3）秋季运行管理：此期为引水发电黄金时期，河源来水推、悬移质含量较少，流量日内变化较小，可发挥日调节池作用。 （4）冬季运行管理：由于北方寒冷，在做好排冰工作的同时，还要积极防止冰洪危害。 4 技术路线 根据水力通风换热机的整体性能进行参数间的理论分析和实验验证,5形成了一套完整的理论体系和实验方案“研究的整体技术路线，总结矿井降温研究现状,完成装置设计建造高温模拟实验空间需冷量计算对流

9、换热系数影响因素通通风量计算算深井工作面热计算水轮机与扇风机动力转换研究气液对流换热效率研究对流换热数学模型冷水量与冰量计算性能参数影响因素换热过程参数确定动力转换关键参数数学模型实验与数值计算动力转换效率与换热效率 4.1 空气运动状态的影响 流体的流动状态有层流和湍流之分“这两种流态的换热规律有着本质的不同“流体层流时,流体沿平行于流道轴心线的流线流动,没有跨越流线的分速度;在壁面法线方向的热量传递只能依靠流体分子的扩散作用的导热方式“而在流体湍流时,流体质点运动的流线是杂乱无章的,不仅在平行于流道壁面方向有对流,在壁面法线方向也有对流“因此,湍流时的热量传递除了导热方式外,更主要的是靠涡

10、旋流动“湍流脉动传递能量的能力比分子扩散强得多,它使管道中心部分速(温)度分布均匀,因而层流底层温度梯度较大“因此,无论从贴壁导热增强或远离壁面处热对流加强的角度看,湍流换热的强度要比层流大得多“流体力学早已证明,流动状态和边界层厚度可由 Re 来决定“Re 反映流体所受惯性力和粘性力之比,前者对扰动起助长作用及其湍流,后者对扰动起抑制作用阻止湍流,故 Re 越大,越容易激起湍流,层流底层越薄“流速 u 对换热效果的影响是通过 Re 表现出来的,对于一定特征尺寸流道中流动的流体,流速越高,Re 越大,对流换热越强“空气和冷水在换热室内的流动状态已湍流为主“ 4.2 流体流动起因的影响 6根据驱

11、使流体以某一流速在壁面上流动的起因不同,对流换热可分为自然对流和强制对流两大类“由于流体内部冷!热各部分密度不同所产生的浮升力作用而引起的流动称为自然流动“强制对流是流体受迫对流,即流体在泵!风机或水压头等作用下产生的流动“强制对流速度决定于外力所产生的压差!流道阻力和流体性质等,因而换热强度与决定流动状态的雷诺数 Re 以及无因次物性准数普朗特数 Pr 密切相关;自然对流速度除与物性有关外,与温差!空间大小! 5 结束语 水力通风换热机是集通风，换热，除尘等多种功能为一体的新型装置,对通风和换热两大功能进行了深入的研究,而除尘功能并没有过多述及，除尘是气液接触时,由于沉降及离心作用来实现的，

12、研究装置除尘效果不仅可以为职业卫生防护提供依据还可以为装置自身的设计提供改良建议,因此,水力通风换热机对空气的净化效果有待进一步的实验研究，水力通风换热机的零件,应具有足够的强度和刚度,以保证机器的运行安全和使用寿命“特别是水轮机等受力部分,承受压力大,水侵蚀严重,需要较强的强度和抗腐蚀性“而论文是在零件可完全承受任何强度和刚度的情况下开展研究的,并没有进行详细计算，因此,为使机器设计合理可靠,应在考虑经济合算的基础上,对水力通风机各零件的强度计算和材料性能等方面进行深入的研究,以确定换热机零件合理的尺寸和材料，高压水流冲击水轮机叶片,射流与水斗之间以及射流相互之间的作用关系非常复杂,其对转速的影响难以确定“这为动力转换机制和水流动力转换效率的确定带来一定困难，随着计算机模拟流态的分析及计算方法在水斗式水轮机7上的应用,这一技术瓶颈可以得到有效解决，因而,水力通风换热机射流冲击水轮机的具体形态的计算机模拟是一项值得研究的工作,它可以为提高转速及更准确的动力转换效率等方面的研究提供有力的保证