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向家坝水电站是金沙江下游河段水电开发的最下游梯级,为多目标综合利用工程,工程开发任务以发电为主,同时改善通航条件,兼顾防洪、灌溉,并具有对溪洛渡水电站进行反调节等作用。水轮机在高含沙水流中运行时,常遭受泥沙磨损和磨蚀的破坏,致使水轮机的机械效率下降,影响着电站的稳定运行和发电效率,是关乎水电站防护方面的重大问题。 本论文以向家坝工程为背景,以向家坝电站过机泥沙为主要研究对象,确定针对性的研究技术路线。通过分析过机水流泥沙特性,建立二维水沙运动数学模型,选取屏山水文站~向家坝坝址间水域范围并对坝区水流泥沙运动进行了模拟,其主要工作与成果如下。 本文根据向家坝水电站过机泥沙的特点,对向家坝水电站典型机组展开相关的检测工作,吸收新理论、新方法,结合传统的研究方法,形成了一套研究电站过机水流泥沙的检测技术方法体系。 通过对过机水流泥沙在各项指标(泥沙含量,悬移质颗粒级配,泥沙矿物成分,泥沙硬度;水温、PH值、浊度,电导率,溶解氧)的检测,本文比较系统的分析研究了特征机组过机泥沙检测资料,重点归纳了过机水流泥沙的各项指标随时间的变化规律以及随空间的分布规律。 本文根据向家坝水库实测的断面地形资料以及水位高程数据,绘制出了坝前模拟区域的平面地形图,运用非结构化三角形网格系统对模拟区域进行网格划分,采用MIKE21建立向家坝水库坝前的二维水沙输移模型。选择合适的边界条件,通过实测的含沙量、径流量、水位以及其它水文资料对计算结果进行率定和验证,证明本文采用的平面二维水沙数学模型是可行的,能够较为准确地对向家坝水库进行数值模拟计算。并依据水库调度的原则,模拟向家坝库区近坝区悬移质泥沙在不同工况条件下的泥沙输移,得到水库悬沙的分布特性,通过分析水库的动力场及悬沙场数值模拟结果,研究不种条件下的坝前泥沙分布特性规律,为电站科学运行提供依据。