叠梁门分层取水效果评估及预测方法技术

本发明专利技术涉及水利水电工程技术领域，为了便于对叠梁门分层取水效果进行评估及预测，提供了一种叠梁门分层取水效果评估及预测方法，采取“有无对比”的方法，将启用叠梁门后的下泄水温实测数据与同时刻无叠梁门的下泄水温实测数据进行对比，并以有叠梁门尾水水温和无叠梁门尾水水温平均温差来表征叠梁门分层取水效果，消除了系统误差的影响，测得的叠梁门分层取水效果更为准确。在进行预测时采用多元回归分析法获取相关数据与取水效果间的关系公式，操作简便，可实施性强，可应用于工程实际运行。可应用于工程实际运行。可应用于工程实际运行。

【技术实现步骤摘要】
叠梁门分层取水效果评估及预测方法


[0001]本专利技术涉及水利水电工程
，具体是一种叠梁门分层取水效果评估及预测方法。

技术介绍

[0002]大型深水库蓄水后，下泄低温水将对下游河道水生生态及生产生活造成不利影响。采取分层取水措施可以减缓水库下游水温变化对水生生态和供水的影响，对保护流域生态环境具有重要意义。叠梁门作为主要的分层取水工程措施，在国内大型水电工程中得到了较为广泛的应用。
[0003]叠梁门一般在3～6月鱼类产卵期启用，以减轻下泄低温水对鱼类产卵的不利影响。在此期间，叠梁门的分层取水效果是评价叠梁门运行是否有效的主要指标。
[0004]现有技术一般采用启用叠梁门后的下泄水温实测数据与无叠梁门的数值模拟下泄水温、或坝址天然水温进行对比，分析两者的温差，作为叠梁门的效果，但因下泄水温受库区垂向水温结构、取水深度、流量等因素影响，且随时间变化较大，上述分析方法不能准确反映叠梁门分层取水效果。其次，在进行叠梁门分层取水效果预测时采用最多的是数值模拟法，该方法需要构建库区水温
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水动力耦合模型，对启用叠梁门后不同取水高程的下泄水温进行数值模拟，并与不启用叠梁门的下泄水温进行对比。上述方法理论性强，但数值模型构建过程复杂，需要基础资料较多，实操性差，难以指导工程运行。

技术实现思路

[0005]为了便于对叠梁门分层取水效果进行评估及预测，提供了一种叠梁门分层取水效果评估及预测方法。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0007]叠梁门分层取水效果评估及预测方法，包括：
[0008]步骤1、根据水电站至少两个尾水口对应的叠梁门启闭状态设置试验组及对照组；
[0009]步骤2、根据叠梁门层数或高度设置试验工况；
[0010]步骤3、对试验组及对照组尾水及坝前安装水温监测设备；
[0011]步骤4、根据试验工况进行取水试验，获取试验组及对照组尾水水温，并获取相关数据，所述相关数据包括：叠梁门高度、叠梁门门顶水头、坝前叠梁门门顶水温与进水口底板水温温差及发电流量；
[0012]步骤5、计算每个试验工况内试验组和对照组尾水水温的平均温差，并将尾水水温平均温差作为该工况下的叠梁门分层取水效果；
[0013]步骤6、以相关数据为自变量，同时刻的尾水水温温差为因变量，进行多元回归分析以获取尾水水温温差与相关数据的定量关系公式；
[0014]步骤7、根据定量关系公式进行取水效果预测。
[0015]进一步地，坝前水温监测设备采用坝前垂向水温监测设备。
[0016]进一步地，所述坝前垂向水温监测设备安装在坝前进水口预定距离内或中泓处。
[0017]进一步地，尾水水温监测设备设置深度为0.5m，坝前垂向水温监测设备设置深度为1～Nm，N大于进水口底板深度。
[0018]进一步地，坝前垂向水温监测设备具体布设方式为：当N≤20m时，每隔1m设置1个温度传感器；当N>20m时，水深1～20m每隔1m设置1个温度传感器，20～Nm每隔2m设置1个温度传感器。
[0019]进一步地，所述步骤4具体为：
[0020]将试验组对应的叠梁门设定于设计工况指定的层数，对照组对应的叠梁门不启用；
[0021]各工况试验时期以叠梁门调度至指定位置时起，至下一个工况开始调度叠梁门时止；
[0022]试验期间，试验组及对照组同步采集尾水水温、坝前垂向水温、坝前水位及各机组发电流量；
[0023]试验期间不泄洪，下泄流量均通过发电尾水泄放；且试验组尾水对应机组与对照组尾水对应机组发电流量处于误差范围内；
[0024]各工况试验持续时间≥24h，每个工况试验完成后，将试验组叠梁门调度至下一个工况继续进行试验，直至所有工况试验完成。
[0025]进一步地，尾水水温数据每15～30min采集1次，坝前垂向水温每1～2h采集一次。
[0026]进一步地，所述步骤5在计算每个工况内试验组和对照组尾水水温平均温差前还包括对水温监测数据进行预处理。
[0027]进一步地，所述预处理为：删除工况开始及末尾各一段时间的尾水水温监测数据；计算有效监测时间内试验组和对照组尾水水温差值的平均值。
[0028]进一步地，当定量关系公式中包含坝前叠梁门门顶水温与进水口底板水温温差时，预测采用的坝前叠梁门门顶水温与进水口底板水温温差采用坝前垂向水温监测数据计算得出或采用数值模拟的方式计算得出。
[0029]本专利技术相比于现有技术具有的有益效果是：
[0030]本专利技术采取“有无对比”的方法，将启用叠梁门后的下泄水温实测数据与同时刻无叠梁门的下泄水温实测数据进行对比，并以有叠梁门尾水水温和无叠梁门尾水水温平均温差来表征叠梁门分层取水效果，消除了系统误差的影响，测得的叠梁门分层取水效果更为准确。
[0031]在进行预测时采用多元回归分析法获取相关数据与取水效果间的关系公式，操作简便，可实施性强，可应用于工程实际运行。
附图说明
[0032]图1为叠梁门分层取水效果评估及预测方法流程图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于
限定本专利技术。
[0034]叠梁门分层取水效果评估及预测方法主要应用于水电工程叠梁门分层取水效果评估、预测及优化调度。其应用的水利水电工程需满足以下条件：(1)建设了叠梁门分层取水设施；(2)有两个或两个以上的尾水出口；(3)每个尾水出口对应的叠梁门可分别控制。如图1所示，叠梁门分层取水效果评估及预测方法具体包括：
[0035]步骤1、根据水电站至少两个尾水口对应的叠梁门启闭状态设置试验组及对照组：试验开始前，将参与试验的尾水出口及对应叠梁门分为试验组和对照组。
[0036]步骤2、根据叠梁门层数或高度设置试验工况。
[0037]步骤3、对试验组及对照组尾水及坝前安装水温监测设备；在试验组和对照组尾水出口处分别安装水温在线监测装置，监测尾水水温，传感器深度为水下0.5m。在坝前进水口附近或中泓处安装温度链，监测坝前垂向水温，传感器最大深度应大于进水口底板深度。监测精度：尾水水温≤0.1℃，坝前垂向水温≤0.2℃，传感器深度及监测精度也可根据实际需要进行设置。
[0038]步骤4、根据试验工况进行取水试验，获取试验组及对照组尾水水温，并获取相关数据，所述相关数据包括：叠梁门高度、叠梁门门顶水头、坝前叠梁门门顶水温与进水口底板水温温差及发电流量等：
[0039]将试验组对应的叠梁门设定于设计工况指定的层数，对照组对应的叠梁门不启用。各工况试验时期以叠梁门调度至指定位置时起，至下一个工况开始调度叠梁门时止。各工况试验期间，进行试验组和对照组尾水水温对比监测，试验期间不进行叠梁门调度。
[0040]试验本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.叠梁门分层取水效果评估及预测方法，其特征在于，包括：步骤1、根据水电站至少两个尾水口对应的叠梁门启闭状态设置试验组及对照组；步骤2、根据叠梁门层数或高度设置试验工况；步骤3、对试验组及对照组尾水及坝前安装水温监测设备；步骤4、根据试验工况进行取水试验，获取试验组及对照组尾水水温，并获取相关数据，所述相关数据包括：叠梁门高度、叠梁门门顶水头、坝前叠梁门门顶水温与进水口底板水温温差及发电流量；步骤5、计算每个试验工况内试验组和对照组尾水水温的平均温差，并将尾水水温平均温差作为该工况下的叠梁门分层取水效果；步骤6、以相关数据为自变量，同时刻的尾水水温温差为因变量，进行多元回归分析以获取尾水水温温差与相关数据的定量关系公式；步骤7、根据定量关系公式进行取水效果预测。2.根据权利要求1所述的叠梁门分层取水效果评估及预测方法，其特征在于，坝前水温监测设备采用坝前垂向水温监测设备。3.根据权利要求2所述的叠梁门分层取水效果评估及预测方法，其特征在于，所述坝前垂向水温监测设备安装在坝前进水口预定距离内或中泓处。4.根据权利要求3所述的叠梁门分层取水效果评估及预测方法，其特征在于，尾水水温监测设备设置深度为0.5m，坝前垂向水温监测设备设置深度为1～Nm，N大于进水口底板深度。5.根据权利要求4所述的叠梁门分层取水效果评估及预测方法，其特征在于，坝前垂向水温监测设备具体布设方式为：当N≤20m时，每隔1m设置1个温度传感器；当N>20m时，水深1～20m每隔1m设置1个温度传感器，20～Nm每隔2m设置1个温度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐劲草，何涛，郎若语，张磊，李秋水，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：