低水位運行對水工建筑物和機組運行的影響分析

【摘要】為保證我國相關居民的正常生產(chǎn)生活，水庫有時不得不在低水位的狀態(tài)下運行。通過對低水位運行狀態(tài)進行簡單地描述分析，發(fā)現(xiàn)造成水庫低水位運行的相關原因。接著，通過對低水位運行對水工建筑物和機組運行的影響進行一系列的研究分析，得知其異常性與破壞性。針對這一現(xiàn)象，對在低水位運行狀態(tài)下如何對其進行有效地安全控制，給出自己的建議。借此平臺，與各位相關研究人員進行交流探討。

【關鍵詞】低水位運行；水工建筑物；機組運行

1、引言

由于氣候等一系列外界環(huán)境的影響，水庫每年都會經(jīng)歷水量充沛、枯竭等季節(jié)性水位波動。但是，水庫周圍居民的生產(chǎn)生活卻不會由于季節(jié)的變化或者水庫水位的變化而發(fā)生停止或者延遲等現(xiàn)象。因此，在某些特殊狀況下，需要對其進行低水位運行。但是，由于低水位運行狀態(tài)屬于異常的運行狀態(tài)，因此會對水工建筑物和機組運行造成一系列嚴重的影響。針對這一現(xiàn)象，進行分析與討論。

2、簡述低水位運行

低水位是指河流或者湖泊等水位較淺的現(xiàn)象。一般情況下，此種現(xiàn)象主要發(fā)生在河流、湖泊等的枯水期。低水位運行是指水利工程的運行庫水位嚴重偏離了設計師所設計的運行水位，比所設計的運行水位低。因此，低水位運行狀態(tài)在水利水電的運行過程中是一種不正常的運行方式，會給水工建筑物和機組運行帶來一系列嚴重的影響。在水利工程實際運行的過程中，造成低水位運行狀況的原因多種多樣。一般包括以下幾個方面：1.為滿足我國居民生產(chǎn)生活的需要，有時會在水庫水位尚未達到正常水位的情況下，就不得不對其進行運行。2.氣候因素的影響。有時由于天氣干旱，雨水缺乏，從而導致入庫的水資源較少，從而導致水庫水位的下降。但是，在這種情況下，相關設備仍需運行，以維持我國居民的生產(chǎn)生活。3.當庫區(qū)設備出現(xiàn)故障的時候，需要對其進行仔細地檢查與修復工作。為保證這一工作的順利完成，需要將庫區(qū)騰空。此時，若采用對庫區(qū)進行底孔泄水的方法，在導致電量損失的基礎上，還會導致庫底淤積物的下泄，給水庫周圍相關居民帶來一系列的麻煩。因此，為避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，通常會采用低水位運行的方式來保證我國居民的生產(chǎn)生活。

3、低水位運行對水工建筑物和機組運行的影響

在對水利工程進行設計的過程中，設計師一般是以一系列相關的模擬實驗為依據(jù)而進行設計工作的。但是，在實際的運行過程中，常常會由于種種原因的限制，不得不使其在低水位狀態(tài)下運行。這種現(xiàn)象的發(fā)生，一般會給水工建筑物和機組運行帶來一系列嚴重的影響。主要包括：1.當工程庫水位降至一定程度時，容易導致上游進水口出現(xiàn)漩渦。漩渦的形成會致使氣團的形成，引發(fā)水工建筑物和機組的振蕩。2.由于低水位運行狀態(tài)是一種異常的運行狀態(tài)。其偏離了工程所設計的情形，從而導致水輪機的無撞擊進口與出口的水流狀態(tài)遭受到一定程度地破壞，使機組的運行受到阻礙。3.在低水位的運行狀態(tài)下，上游進水口處的漂浮物會增多，從而導致進水口水力損失的增大，甚至會出現(xiàn)停機的現(xiàn)象，必須對其進行定期地清理工作。如果部分漂浮物由于未能得到及時地清理而進入到引水系統(tǒng)，將會磨損相關設施設備。4.對機組運行有重大影響的參量振動與擺度在低水位運行的時候，其穩(wěn)定性會因水利條件的改變而發(fā)生相應的變化。這一現(xiàn)象的發(fā)生容易導致水工建筑物和機組運行設施設備因長時期處于低水位運行狀態(tài)而出現(xiàn)不同程度的松動，給水庫的運行帶來一系列的不便。5.低水位運行狀態(tài)下，轉輪出口的水流環(huán)量增加，致使水流旋轉，從而形成漩渦。漩渦的出現(xiàn)又加劇了水流的汽化，增加了轉輪葉片的空腔汽蝕，從而加劇了汽輪的損壞，降低其使用壽命。

4、低水位運行的安全運行控制措施

由于低水位運行狀態(tài)已偏離了工程的設計概況，給水工建筑物和機組運行帶來了一系列的影響。為減少該工程狀況對水工建筑物和機組運行的影響，相關人員可以采用以下幾個方法：1.在低水位的運行狀態(tài)下，要嚴格控制其工程的發(fā)電流量。2.在水位與工程發(fā)電流量確定的情況下，對工程的單個機組與全部機組的最大出力值進行限制。3.根據(jù)機組的實際運行情況，按照相關規(guī)定對機組負荷的速度進行增減操作，以確保水流穩(wěn)定。4.在對工程的負荷進行增減操作時，應盡量采取手動操作的方式。并且在每一步操作完成后，需要留出一定的時間，以使水流能夠處于穩(wěn)定狀態(tài)。5.派遣專業(yè)人士定期對工程的設施設備進行檢修與維護，保證機組能夠安全穩(wěn)定地運行。6.重視上游進水口的清潔工作，及時清理雜物。特別需要注意的是：工作人員在對上游進水口進行清潔的過程中，要注意清潔人員的人身安全，因此，應根據(jù)水利工程的實際運行情況做好停機或者將機組導水葉關閉的工作。7.水利工程部門相關人員應加強對其運行過程的監(jiān)視與控制。并在此基礎上，根據(jù)低水位運行的實際情況不斷完善其機組低水位運行部門規(guī)章，為以后低水位運行狀態(tài)提供參考。

5、結束語

為保證水庫周圍居民的正常生產(chǎn)生活，有時水庫會不可避免地在低水位狀態(tài)下進行運行工作，這會給其工程項目的水工建筑物和機組運行帶來極大的影響。為減少其影響，相關人員應在低水位的運行狀態(tài)下，對工程項目的發(fā)電流量和機組出力狀況進行控制。同時，還應按照相關規(guī)定采用手動操作的方式對工程負荷進行增減操作，以確保水流資源的穩(wěn)定。然后，在此基礎上，派遣專業(yè)人士定期對工程的設施設備進行檢修與維護，并對其上游進水口進行清潔。相關人員還可以根據(jù)對水庫低水位運行的日常觀測、檢修、維護等一系列工作，編制低水位運行的條文規(guī)定與部門規(guī)章，為之后的工作提供合理的依據(jù)與參考。這樣，才能在保證水庫周圍居民正常生產(chǎn)生活的基礎上，有效減少低水位運行對水工建筑物和機組運行的影響。

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作者簡介：浦 健，男，1978-10，籍貫：貴州盤縣，本科，工程師，工作崗位：盤縣防汛辦。