CN109284559B - 一种叠梁门运行状态变更时对下泄水温影响的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠梁门运行状态变更时对下泄水温影响的分析方法，包括：1.依次选择每一台机组作为参照机组，执行步骤2～6；而后执行步骤7；2.依次选择对比机组，执行步骤3～6；3.获取两种机组的过流水体水温数据，计算二者之差作为相关关系值；4.将叠梁门运行状态变更阶段分成区间1、2和3；5.分别计算3个区间中相关关系值的均值；6.计算区间2均值与区间1均值之差A、区间2均值与区间3均值之差B、A与B的均值C；7.计算所有机组对应的C值之和的均值D，D值即为叠梁门运行状态变更时对电站下泄水温的影响值。本发明计算分析叠梁门运行状态变更时对下泄水温的影响程度，避免边界条件变化及水温测量仪器相对误差对分析造成的干扰和影响。

Description

一种叠梁门运行状态变更时对下泄水温影响的分析方法

技术领域

本发明特别涉及一种叠梁门运行状态变更时对下泄水温影响的分析方法。

背景技术

大型水库具有水温分层现象，电厂取水口高程较低时，会在春季、夏季下泄低温水，在下游引起一系列严重的生态问题。叠梁门是减缓高坝大库下泄低温水问题的工程措施之一，现在已应用于糯扎渡、锦屏一级、光照等巨型水电站。

叠梁门的运行原理为当水位升高后，通过下放一系列闸门拦挡在电站取水口前方一定范围内，使电站取水高程从取水口上移至叠梁门顶，使得在库区水温分层的情况下，取用上层温度较高的水体。

叠梁门修建后，通过水温监测数据计算分析叠梁门运行状态变更时对电站下泄水温的影响程度，评估叠梁门的运行效果，是研究叠梁门运行机理、指导叠梁门优化设计、设计电站生态调度方案的关键。但是由于以下三个问题，使得设计人员无法直接从监测数据的对比中得出叠梁门的运行状态变更效果：

1)气象、水文、电站调度等边界条件均会对下泄水温产生影响，且影响程度不亚于叠梁门，且上述边界条件均不具备可重复性，因此对于每一次运行叠梁门工况，无法进行另一次相同边界条件的、不运行叠梁门的重复试验，来直接对比出叠梁门的运行状态变更效果。

2)每一层的叠梁门提门和落门均需耗费数日甚至数十日的时间，在这个过程范围内，电站下泄水温在发生变化，且水温变化幅度不低于叠梁门运行对下泄水温的影响。而且对于天然水温的测量，受外在测量环境变化、水温测量仪器相对误差等诸多因素的影响，使得水温测量精度有限，无法直接从叠梁门落门或提门前后水温监测值中分析出水温变化是由叠梁门运行状态变更所致，还是由于下泄水温自然的变化过程，或是仪器误差引起的。

3)对于每一台机组，其叠梁门的落门或提门时间约为一日，在落门或提门期间，机组需暂停发电，使得机组的过流水体水温数据中断。也就是说，无法通过短期的单台机组过流水体水温数据，直接对比出叠梁门运行状态变更对下泄水温的影响。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种叠梁门运行状态变更时对下泄水温影响的分析方法，通过分析各机组过流水体水温相关关系的变化，计算分析叠梁门运行对下泄水温的影响程度，避免边界条件变化及水温测量仪器相对误差对分析造成的干扰和影响。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种叠梁门运行状态变更时对下泄水温影响的分析方法，其特点是包括以下步骤：

步骤1.在叠梁门运行状态变更阶段，依次选择电站的每一台机组作为参照机组，执行步骤2～步骤6；而后执行步骤7；其中叠梁门运行状态变更阶段为落门阶段或提门阶段；

步骤2.依次选择电站中除参考机组以外的机组作为对比机组，执行步骤3～步骤6；

步骤3.获取参照机组及由步骤2选出的对比机组这两台机组在叠梁门运行状态变更阶段同时开机的过流水体水温数据，计算参照机组与对比机组同时开机时的过流水体水温值之差作为该两台机组的相关关系值；

步骤4.将叠梁门运行状态变更阶段分成区间1、区间2和区间3：

若叠梁门运行状态变更阶段为落门阶段，则参照机组与对比机组均未落门的日期划分入区间1，参照机组已落门而对比机组未落门的日期划分入区间2，参照机组与对比机组均已落门的日期划分入区间3；

若叠梁门运行状态变更阶段为提门阶段，则参照机组与对比机组均未提门的日期划分入区间1，参照机组已提门而对比机组未提门的日期划分入区间2，参照机组与对比机组均已提门的日期划分入区间3；

步骤5.计算区间1中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间1均值，计算区间2中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间2均值，计算区间3中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间3均值；

步骤6.计算区间2均值与区间1均值之差A，计算区间2均值与区间3均值之差B，并计算A与B的均值C，其中C即为叠梁门运行状态变更时对比机组对参照机组下泄水温的影响值；

步骤7.计算所有机组对应的C值之和的均值D，D值即为叠梁门运行状态变更时对电站下泄水温的影响值。

对于一个电站，每个机组的叠梁门落门和提门有先后之分。那么在落门阶段(或提门阶段)，能找到某些机组落门(或提门)而某些机组未落门(或未提门)的若干时间点，在这些时间点上，已落门(或已提门)机组的过流水体水温与未落门(或未提门)水体的过流水体水温之间的差，仅为系统误差和叠梁门影响之和。从其中除去系统误差，即为叠梁门运行状态变更时对下泄水温的影响。

基于上述原理，本发明通过分析各机组过流水体水温相关关系的变化，计算分析叠叠梁门运行状态变更对下泄水温的影响程度，避免边界条件变化及水温测量仪器相对误差对分析造成的干扰和影响。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

在叠梁门落门阶段，叠梁门运行状态变更对下泄水温影响的分析方法包括以下步骤：

步骤1.在叠梁门落门阶段，依次选择电站的每一台机组作为参照机组，执行步骤2～步骤6；而后执行步骤7。

步骤2.依次选择电站中除参考机组以外的机组作为对比机组，执行步骤3～步骤6，对每台对比机组的计算结果(若有)求均值，得到叠梁门落门对该台参照机组下泄水温的影响。

步骤3.获取参照机组及由步骤2选出的对比机组这两台机组在叠梁门落门阶段同时开机的过流水体水温数据，计算参照机组与对比机组同时开机时的过流水体水温值之差作为该两台机组的相关关系值。

步骤4.将叠梁门落门阶段分成区间1、区间2和区间3：

参照机组与对比机组均未落门的日期划分入区间1。在区间1内，参照机组与对比机组均未落门，两机组叠梁门运行情况相同，因而相对于叠梁门运行效果的分析，两机组过流水体水温之差仅为系统误差。

参照机组已落门而对比机组未落门的日期划分入区间2。在区间2内，参照机组已落门而对比机组未落门。两机组叠梁门运行情况不同，两机组过流水体水温之差为系统误差和叠梁门运行对机组过流水体水温的影响之和。

参照机组与对比机组均已落门的日期划分入区间3。在区间3内，参照机组与对比机组均已落门，两机组叠梁门运行情况相同，因而相对于叠梁门运行效果的分析，两机组过流水体水温之差仅为系统误差。

步骤5.计算区间1中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间1均值，计算区间2中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间2均值，计算区间3中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间3均值；

步骤6.计算区间2均值与区间1均值之差A，计算区间2均值与区间3均值之差B，并计算A与B的均值C，其中C即为叠梁门运行状态变更时对比机组对参照机组下泄水温的影响值；

步骤7.计算所有机组对应的C值之和的均值D，D值即为叠梁门运行对电站下泄水温的影响值。

叠梁门落门对下泄水温影响的分析方法流程图如图1所示。

在叠梁门提门阶段，叠梁门运行状态变更对下泄水温的影响分析过程与落门阶段类似，叠梁门运行状态变更对下泄水温影响的分析方法包括以下步骤：

步骤1.在叠梁门提门阶段，依次选择电站的每一台机组作为参照机组，执行步骤2～步骤6；而后执行步骤7。

步骤2.依次选择电站中除参考机组以外的机组作为对比机组，执行步骤3～步骤6，对每台对比机组的计算结果(若有)求均值，得到叠梁门提门对该台参照机组下泄水温的影响。

步骤3.获取参照机组及由步骤2选出的对比机组这两台机组在叠梁门提门阶段同时开机的过流水体水温数据，计算参照机组与对比机组同时开机时的过流水体水温值之差作为该两台机组的相关关系值。

步骤4.将叠梁门提门阶段分成区间1、区间2和区间3：

参照机组与对比机组均未提门的日期划分入区间1。在区间1内，参照机组与对比机组均未提门，两机组叠梁门运行情况相同，因而相对于叠梁门运行效果的分析，两机组过流水体水温之差仅为系统误差。

参照机组已提门而对比机组未提门的日期划分入区间2。在区间2内，参照机组已提门而对比机组未提门。两机组叠梁门运行情况不同，两机组过流水体水温之差为系统误差和叠梁门运行对机组过流水体水温的影响之和。

参照机组与对比机组均已提门的日期划分入区间3。在区间3内，参照机组与对比机组均已提门，两机组叠梁门运行情况相同，因而相对于叠梁门运行效果的分析，两机组过流水体水温之差仅为系统误差。

步骤5.计算区间1中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间1均值，计算区间2中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间2均值，计算区间3中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间3均值；

步骤6.计算区间2均值与区间1均值之差A，计算区间2均值与区间3均值之差B，并计算A与B的均值C，其中C即为叠梁门运行状态变更时对比机组对参照机组下泄水温的影响值；

步骤7.计算所有机组对应的C值之和的均值D，D值即为叠梁门运行状态变更对电站下泄水温的影响值。

具体地，某电站共9台机组，叠梁门分层取水试验开展时间为2017年4月20日～5月9日。分层取水方案为：叠梁门运用计划进行第一层叠梁门的落提试验，待第一层叠梁门落下后，电站取水从第一层门顶(高程530m，即518m底板高程+12m叠梁门高)过水。

全过程共分为3个阶段：4月20日～28日为落门阶段，4月29日～5月1日为正常运行阶段，5月2日～9日为提门阶段。

由于提门阶段和落门阶段计算过程相似，因此本部分以落门阶段为例，提门阶段分析方法与之类似，不再赘述。落门阶段各机组过流水体水温变化见表1。

表1落门阶段各机组过流水体水温统计表单位：℃

对于落门阶段叠梁门落门对下泄水温的影响分析，本发明的计算步骤如下：

步骤1，将8#机组作为参照机组，执行步骤2～步骤6，其余机组作为参照机组时的计算过程与之类似，不再赘述，所有机组计算完毕后执行步骤7。

步骤2，选择1#机组作为参照机组的对比机组，执行步骤3～步骤6，其余机组作为对比机组时，计算过程与之类似，不再赘述。

步骤3，参照机组(8#机组)和对比机组(1#机组)，筛选出两台机组同时开机的数据，计算参照机组与对比机组过流水体水温之差作为两台机组的相关关系值，计算结果见表2。

表2参照机组和对比机组的相关关系及区间划分

步骤4，按照参照机组和对比机组的落门时间将二者机组过流水体水温之差分为3个区间(表2)：

①区间1：4月20日～4月24日，参照机组与对比机组均未落门

在该区间内，参照机组与对比机组均未落门，两机组叠梁门运行情况相同，相对于叠梁门运行效果的分析，其机组过流水体水温之差仅为系统误差；

②区间2：4月26日～4月27日，参照机组已落门而对比机组未落门

在该区间内，参照机组已落门，而对比机组未落门。两机组叠梁门运行情况不同，其机组过流水体水温之差为系统误差和叠梁门运行对机组过流水体水温的影响之和；

③区间3：4月29日～4月30日，参照机组与对比机组均已落门

在该区间内，参照机组与对比机组均已落门，两机组叠梁门运行情况相同，相对于叠梁门运行效果的分析，其机组过流水体水温之差仅为系统误差。

步骤5，根据步骤4查找出的区间1、区间2和区间3，分别计算3个区间对应的相关关系的均值，即区间1均值-0.18℃、区间2均值-0.05℃、区间3均值-0.15℃。

步骤6，计算区间2均值与区间1均值之差为0.13℃，区间2均值与区间3均值之差为0.1℃，计算二者均值为0.115℃，所得结果即为参照机组和对比机组分析所得的叠梁门落门对于该台机组下泄水温的影响。其余机组作为对比机组时计算过程类似，不再赘述，计算结果见表3，由于机组落门时间差异，表3中部分对比机组没有计算结果；计算所有计算结果的均值0.159℃，即为叠梁门落门对8#机组(参照机组)下泄水温的影响；其余机组作为参照机组的计算步骤类似，不再赘述，计算结果见表4。

机组编号

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

8#

9#

水温影响(℃)

0.115

0.02

0.28

0.22

表3 8#机组作为参照机组时各对比机组的分析结果单位：℃

机组编号

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

8#

9#

水温影响(℃)

0.108

0.239

0.158

0.159

0.197

表4叠梁门落门对各机组下泄水温的影响单位：℃

步骤7，计算叠梁门落门对每台机组下泄水温影响的均值0.17℃，即为叠梁门落门对电站下泄水温的影响。

对于提门阶段叠梁门提门对下泄水温的影响分析，与落门阶段类似，不再赘述，计算结果为0.20℃。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种叠梁门运行状态变更时对下泄水温影响的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.在叠梁门运行状态变更阶段，依次选择电站的每一台机组作为参照机组，执行步骤2～步骤6；而后执行步骤7；其中叠梁门运行状态变更阶段为落门阶段或提门阶段；

步骤2.依次选择电站中除参考机组以外的机组作为对比机组，执行步骤3～步骤6；

步骤3.获取参照机组及由步骤2选出的对比机组这两台机组在叠梁门运行状态变更阶段同时开机的过流水体水温数据，计算参照机组与对比机组同时开机时的过流水体水温值之差作为该两台机组的相关关系值；

步骤4.将叠梁门运行状态变更阶段分成区间1、区间2和区间3：

若叠梁门运行状态变更阶段为落门阶段，则参照机组与对比机组均未落门的时段划分入区间1，参照机组已落门而对比机组未落门的时段划分入区间2，参照机组与对比机组均已落门的时段划分入区间3；

若叠梁门运行状态变更阶段为提门阶段，则参照机组与对比机组均未提门的时段划分入区间1，参照机组已提门而对比机组未提门的时段划分入区间2，参照机组与对比机组均已提门的时段划分入区间3；

步骤5.计算区间1中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间1均值，计算区间2中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间2均值，计算区间3中参照机组与对比机组相关关系值的均值作为区间3均值；

步骤6.计算区间2均值与区间1均值之差A，计算区间2均值与区间3均值之差B，并计算A与B的均值C，其中C即为叠梁门运行状态变更时对比机组对参照机组下泄水温的影响值；

步骤7.计算所有机组对应的C值之和的均值D，D值即为叠梁门运行状态变更时对电站下泄水温的影响值。

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