水電站沉沙池水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律模擬

洪振國，劉俊華，高 嵐

(云南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650021)

0 引 言

在水利水電工程中，利用沉沙池降低含沙水流的流速、使泥沙沉降的有效措施，應(yīng)用十分廣泛。沉沙池沉沙的主要原理為：含沙水流進(jìn)入沉沙池后，流速顯著降低，挾沙能力降低，泥沙沉降，水流澄清，從而改變了原有水流泥沙運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，降低泥沙對水輪機(jī)的磨損[1]。因此，研究沉沙池的流場分布非常重要，沉沙池運(yùn)行效果的關(guān)鍵因素是沉沙池的流場分布。本文采用Fluent數(shù)值計(jì)算模擬沉沙池內(nèi)的水流流態(tài)和水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并采用物理模型試驗(yàn)論證Fluent數(shù)值計(jì)算模擬水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律可行性，對于其他工程有一定參考作用。

1 工程概況

綠水溏水電站位于紅河州開遠(yuǎn)市中和營鄉(xiāng)，是以發(fā)電為單一任務(wù)、徑流式開發(fā)的高水頭電站。主要建筑物由取水口、沉沙池、引水渠道、壓力前池及泄水道、壓力管道、電站廠房組成[2]。水電站裝機(jī)5 500 kW，引水流量1.72 m3/s，設(shè)計(jì)水頭410 m，河道多年平均泥沙總量2.31萬t，懸移質(zhì)沙量1.92萬t，推移質(zhì)沙量0.39萬t，沉沙池排除的泥沙最小危害粒徑為0.25 mm。河水泥沙資料見表1。

表1 河水泥沙資料

沉沙池由首部擴(kuò)散段、池身段、出水室及沖沙閘室、沖沙泄水道等部分組成[3]，沉沙池總長52 m。沉沙池首部擴(kuò)散段與引水明渠相連接，長12 m，渠道斷面寬度由2 m擴(kuò)散為7 m，底坡i=0.093 3，底板高程由1 346.942 m降至1 345.822 m。沉沙池池身長40 m，寬7 m，底坡i=1%。出水室及沖沙閘室長6.5 m，側(cè)向進(jìn)水，正向沖沙[4]。出水室底板高程346.804 m，沖砂閘室板高程1 345.3 m。由于沉沙池緊接取水口，故不設(shè)進(jìn)口工作閘門，僅在沖沙道入口設(shè)立一道1 m×1 m平板沖沙閘門。……