一种叠梁门分层取水水库水温耦合模拟方法技术

一种叠梁门分层取水水库水温耦合模拟方法，将叠梁门调度运行过程建立模块，并耦合进立面二维水库水温数学模型中，建立叠梁门分层取水水库水温耦合数学模型，通过模型内部的迭代来实现叠梁门分层取水水库水温模拟，可根据水库水位变化，自动判断叠梁门门顶水深与最小淹没水深的关系，动态调整叠梁门数量及门顶高程，实现叠梁门调度运行随水库水位变化而变化，避免了采用分段计算需要不断手动更新边界条件的缺点，大大提高了模拟效率。本发明专利技术技术思路简洁、清晰，模型数据前后处理更加简单方便，适用于各种大中型水利水电工程。适用于各种大中型水利水电工程。适用于各种大中型水利水电工程。

【技术实现步骤摘要】
一种叠梁门分层取水水库水温耦合模拟方法


[0001]本专利技术属于水利水电工程
，涉及减缓水库下泄低温水的分层取水研究，尤其涉及一种叠梁门分层取水水库水温耦合模拟方法，具体是基于立面二维水库水温数学模型的叠梁门分层取水水库水温耦合模拟方法。

技术介绍

[0002]水电作为可再生清洁能源，是实现碳中和的重要途径之一，21世纪以来我国在各流域规划并修建了一大批水电工程，大型水电工程蓄水以后，水库在水深方向上形成温差较大的分层型水温结构，采用较深的进水口引水发电将导致春夏季下泄水温较天然水温低、秋冬季下泄水温较天然水温高，由此改变了天然河道原有的水温变化规律，进而对水库下游的水生生态系统尤其是重要鱼类产卵繁殖造成较大影响，其中下泄低温水的影响受到业界广泛关注。
[0003]叠梁门是水库分层取水中最常见的工程措施之一，通过在进水口上游设置数节叠置的钢闸门进行挡水，由进水塔顶部移动式启闭机控制自动抓梁增加或减少叠梁门数量，以阻挡水库中下层低温水体进入进水口，从而达到控制水库下泄水温的目的。叠梁门控制水温相对灵活，水流流态平稳，可有效减缓水电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠梁门分层取水水库水温耦合模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、给定水库水温模拟所需水库边界条件、初始条件以及相关参数；S2、利用叠梁门分层取水水库水温耦合数学模型中的水动力模块和水温模块获取当前时刻的水库水位、流场以及水温场分布，并根据水库水位更新计算网格；S3、进入叠梁门模块，判断当前时刻是否在设定的叠梁门分层取水运行时段内，若位于叠梁门分层取水运行时段内，则进入步骤S4；若位于叠梁门分层取水时段以外，则进入步骤S6；S4、获取当前时刻水库水位和叠梁门门顶高程，取水库水位与叠梁门门顶高程的差值，并根据差值调节叠梁门的门顶高程；S5、更新叠梁门所在的垂向网格编号，并将叠梁门所在垂向网格设置为不过水状态，其余垂向网格均设置为过水状态；S6、在当前时刻基础上，增加时间步长；若增加后的时间位于设定模拟时段内，则返回步骤S2；反之结束当前程序。2.如权利要求1所述的一种叠梁门分层取水水库水温耦合模拟方法，其特征在于：所述水动力模块用于模拟叠梁门分层取水库区的流场和水库水位变化，具体为立面二维水动力模型，包括连续方程、x方向动量方程、静水压力假定和自由水面方程；所述连续方程为：所述x方向动量方程为：所述静水压力假定为：所述自由水面方程为：其中：U为纵向(x方向)流速，m/s；W为垂向(z方向)流速，m/s；q为侧向单位体积净入库单宽流量，m3/s；B为河宽，m；α为河床坡度，rad；τ为湍流切应力，N/m2；η为水面高程，m；U
x
为支流流速的x方向分量，m/s；g为重力加速度，m/s2；ρ为水的密度，kg/m3；p为大气压，N/m2，η为水位，m；B
η
为水面宽度，m。3.如权利要求1所述的一种叠梁门分层取水水库水温耦合模拟方法，其特征在于：所述水温模块用于模拟叠梁门分层取水的水库水温场分布和下泄水温，方程为热量守恒方程；所述热量守恒方程为：
其中：T
w
为水温，℃；D
x
为纵向扩散系数，m2/s；D
z
为垂向扩散系数，m2/s；q为单元控制体侧向热通量出入流的速率，J/m3/s；S为源汇项，包括水面热交换和河床热交换，J/m3/s；下泄水温为进水口高程所对应矩形网格单元的流量加权平均水温，具体为：其中：Q
i
为进水口高程所对应的第i个网格单元的流量，m3/s；T
i
为第i个网格单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，赵再兴，夏豪，秦鑫，陈凡，董庆煊，聂威，周云，吴艳飞，王志光，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：