低水位運行對水工建筑物和機(jī)組運行的影響分析

【摘要】為保證我國相關(guān)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(jìn)行簡單地描述分析，發(fā)現(xiàn)造成水庫低水位運行的相關(guān)原因。接著，通過對低水位運行對水工建筑物和機(jī)組運行的影響進(jìn)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(jìn)行有效地安全控制，給出自己的建議。借此平臺，與各位相關(guān)研究人員進(jìn)行交流探討。

【關(guān)鍵詞】低水位運行；水工建筑物；機(jī)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(jìn)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(jī)組運行造成一系列嚴(yán)重的影響。針對這一現(xiàn)象，進(jìn)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(yán)重偏離了設(shè)計師所設(shè)計的運行水位，比所設(shè)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(jī)組運行帶來一系列嚴(yán)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(dá)到正常水位的情況下，就不得不對其進(jìn)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(dǎo)致入庫的水資源較少，從而導(dǎo)致水庫水位的下降。但是，在這種情況下，相關(guān)設(shè)備仍需運行，以維持我國居民的生產(chǎn)生活。3.當(dāng)庫區(qū)設(shè)備出現(xiàn)故障的時候，需要對其進(jìn)行仔細(xì)地檢查與修復(fù)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(jìn)行底孔泄水的方法，在導(dǎo)致電量損失的基礎(chǔ)上，還會導(dǎo)致庫底淤積物的下泄，給水庫周圍相關(guān)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(jī)組運行的影響

在對水利工程進(jìn)行設(shè)計的過程中，設(shè)計師一般是以一系列相關(guān)的模擬實驗為依據(jù)而進(jìn)行設(shè)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(jī)組運行帶來一系列嚴(yán)重的影響。主要包括：1.當(dāng)工程庫水位降至一定程度時，容易導(dǎo)致上游進(jìn)水口出現(xiàn)漩渦。漩渦的形成會致使氣團(tuán)的形成，引發(fā)水工建筑物和機(jī)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(shè)計的情形，從而導(dǎo)致水輪機(jī)的無撞擊進(jìn)口與出口的水流狀態(tài)遭受到一定程度地破壞，使機(jī)組的運行受到阻礙。3.在低水位的運行狀態(tài)下，上游進(jìn)水口處的漂浮物會增多，從而導(dǎo)致進(jìn)水口水力損失的增大，甚至?xí)霈F(xiàn)停機(jī)的現(xiàn)象，必須對其進(jìn)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(jìn)入到引水系統(tǒng)，將會磨損相關(guān)設(shè)施設(shè)備。4.對機(jī)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(yīng)的變化。這一現(xiàn)象的發(fā)生容易導(dǎo)致水工建筑物和機(jī)組運行設(shè)施設(shè)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(zhuǎn)輪出口的水流環(huán)量增加，致使水流旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)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(shè)計概況，給水工建筑物和機(jī)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(jī)組運行的影響，相關(guān)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(yán)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(jī)組與全部機(jī)組的最大出力值進(jìn)行限制。3.根據(jù)機(jī)組的實際運行情況，按照相關(guān)規(guī)定對機(jī)組負(fù)荷的速度進(jìn)行增減操作，以確保水流穩(wěn)定。4.在對工程的負(fù)荷進(jìn)行增減操作時，應(yīng)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(shè)施設(shè)備進(jìn)行檢修與維護(hù)，保證機(jī)組能夠安全穩(wěn)定地運行。6.重視上游進(jìn)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(jìn)水口進(jìn)行清潔的過程中，要注意清潔人員的人身安全，因此，應(yīng)根據(jù)水利工程的實際運行情況做好停機(jī)或者將機(jī)組導(dǎo)水葉關(guān)閉的工作。7.水利工程部門相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對其運行過程的監(jiān)視與控制。并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)低水位運行的實際情況不斷完善其機(jī)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(jié)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(jìn)行運行工作，這會給其工程項目的水工建筑物和機(jī)組運行帶來極大的影響。為減少其影響，相關(guān)人員應(yīng)在低水位的運行狀態(tài)下，對工程項目的發(fā)電流量和機(jī)組出力狀況進(jìn)行控制。同時，還應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定采用手動操作的方式對工程負(fù)荷進(jìn)行增減操作，以確保水流資源的穩(wěn)定。然后，在此基礎(chǔ)上，派遣專業(yè)人士定期對工程的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行檢修與維護(hù)，并對其上游進(jìn)水口進(jìn)行清潔。相關(guān)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(hù)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(chǔ)上，有效減少低水位運行對水工建筑物和機(jī)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。