长江科学院-获奖成果详情长江委科学技术奖

获奖名称: 三峡工程电站进水口水工模型试验研究技术成果和进水口型式论证

获奖等级: 一等奖

获奖类别: 长江委科学技术奖

授奖单位: 长江水利委员会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院、长江水利委员会长江勘测规划设计研究院

获奖年度: 1998

获奖人员: 朱光淬、陆德源、王友亮、陈万阳、徐诗银、谢红兵、王鹏飞、刘然心、杨淳、梅开志、刘如铎、李麟祯、刘宁、焦春文、陈健

成果简介:项目背景情况三峡工程电站进水口优化设计直接关系到电站稳定运行和发电经济效益，项目组在工程可行性论文和初步设计阶段进行了大量的工作，使其设计突破了常规的坝式进水口的设计思想，并结合三峡电站的特点，采用了“小进口”的水力设计新概念。为了论证单孔“小进口”的技术可靠性和优越性，在工程单项技术设计中，又进行了多次大比尺水工模型试验研究，达到了减少水头损失、流态稳定、结构简单、投资节省的预期效果。主要技术创新（1）选型技术成果 1994年前，长江科学院对水平1进口、水平2进口、小斜1小进口和小斜2大进口4个方案进行了比尺1:52.4~1:53.4的模型试验。经比选，在初设和技设报告中均推荐小型单孔上翘式斜进水口方案。 1994 年4月，厂房技设审查专家组同意机组进水口选用小进口方案，认为小进口方案有闸门尺寸小、孔口应力条件好、配筋量省等优点。1995年1月在技设报告审查中，建议通过水工模型试验，进一步论证带中墩的双孔进水口方案的可行性和合理性。考虑到三峡水电站的重要性和发电效益，对两种方案进行比选和研究，为此，三峡总公司委托长科院和清华大学平行进行了单、双孔进水口方案的大比尺模型试验研究。模型比尺由专家组确定为1:30。 1995年开始，右岸机组进水口体形经过单孔小进水口4 种不同体形和双孔大进口的对比优化试验研究。对于进水口段的水头损失得出：小进口小于大进口, 单孔进水口小于双孔进水口, 水平进水孔小于倾斜进水孔。进水口流态, 由于双孔口或大进口的进口流速比单进口或小进口小40%，因此双孔口或大进口的进口流态较好；小进口的水平孔口在最低水位 135 m（淹没深度 13.8 m）时, 仍具有较好的流态, 对机组的正常运行不会产生不利影响。研究成果表明：这种小进口型式进水口流态较好, 体形设计合理, 可将检修闸门布置在喇叭口进口断面，进口段的水头损失比大进口有所减小, 坝体应力也得到了改善。这表明在大容量机组进水口设计中, 采用小进口型式是可行的, 是对传统大进口型式的突破。（2）水工模型试验研究技术成果长江科学院从1995年1999 年对三峡右岸电厂、左岸1# ~ 5#机组和右岸地下电站进水口进行了小进口的大量试验研究。试验研究得出的主要成果结论为： ①三峡电站进水口将进口底缘与顶面布置成对称状，让水流很均匀地从四面体喇叭口进入流道,这与流线更加吻合，主流位于喇叭口的中心位置,这是较理想的流速分布，有效地改善了进口流态，减小了水头损失。并且边界条件要平顺光滑，避免产生突变。 ②采用双圆弧曲线，两个圆弧半径可灵活变化,与压坡段相切衔接；进口下缘也容易与顶面布置成对称状，可适应复杂的边界条件。本项目成果经专家鉴定，一直认为，具有国际先进水平，其中对体型优化改善进水口前流态研究部分达到国际领先水平。推广应用情况三峡工程电站自 2003年 7 月首批机组投产发电以来，至 2008 年 12 月左岸和右岸电站共26台机组已全部安装完毕并通过验收，电站进水口经历了最低水位135m（最不利工况）的运行，目前电站进水口和机组运行情况良好。本项目对其它类似工程电站进水口体形的试验研究和设计具有较大的参考价值。