【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水生态保护领域，具体是指一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法及系统。
技术介绍
1、水电站可产生绿色电能，但发电的过程中由于水流的卷载作用，鱼类可能进入电站进水口，被水流和水轮机组损伤，造成鱼类资源损失，产生一定生态问题。
2、声、光、电等多种手段被用于鱼类卷载损失防控，但存在受水流作用易损毁、深水水体不适用、运行参数控制不精准，防控效果差，鱼类易损伤等问题。面对流域水生态保护工作，尚需解决水电站进水口卷载效应导致的鱼类资源损失这一瓶颈问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服
技术介绍
的不足，提供一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法及系统。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，包括以下步骤：
3、一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：构建电站进水口附近水体的三维水流数学模型，基于所述三维水流数学模型开展多种运行工况预测模拟，预测水电站特征运行工况下鱼类卷载损失防控系统布置水域的水流流速参数，鱼类卷载损失防控系统布置在电站进水口附近；
5、步骤s2：实时监测水电站特征运行工况下鱼类卷载损失防控系统布置水域的水体环境参数；
6、步骤s3：开展鱼类在脉冲电场中回避行为水槽试验，量化满足特征鱼类卷载损失防控需求的脉冲电场参数；
7、步骤s4：基于步骤s1所得水流流速参数、步骤s2所得水体环境参数、
8、步骤s5：基于所述水电站运行工况-水流环境参数-脉冲电源输出参数响应模型构建与水库运行调度协同的水电站进水口鱼类卷载损失防控系统。
9、进一步的，所述步骤s1具体包括：
10、构建三维水流数学模型采用k-ε模型闭合方程组，基于有限体积法求解：
11、连续性方程：
12、动量方程：
13、式中，ρ为密度；t为时间；ui为i方向的时均流速分量；xi为i方向的坐标分量；p为压力；μ为粘性系数；μt为紊动粘性系数；μt＝ρcμk2/ε；gi为i方向的重力加速度分量；
14、基于回归分析建立水电站运行工况-防控系统布置水域水流流速的响应模型：
15、velwl＝aqp(1+b)/qin (3)
16、式中，velwl为水库一定运行水位工况下防控系统布置水域水流流速；qin为一定水位模拟工况下水库入流流量；qp为一定水位模拟工况下水电站发电流量；a和b为回归系数；
17、根据所述响应模型预测水电站特征运行工况下鱼类卷载损失防控系统布置水域的水流流速参数。
18、进一步的，所述步骤s2利用水流环境参数传感器实时监测鱼类卷载损失防控系统布置水域的水体环境参数，所述水流环境参数传感器包括水温传感器、电导率传感器。
19、进一步的，所述步骤s3具体包括：
20、采用直流脉冲电源产生脉冲电场，改变输出电源参数，并通过柔性电极将不同工况电场条件导入水槽的水体中，其中输出电源参数包括电压、频率、占空比；
21、水槽水流条件由变频泵和电动阀门控制，营造不同来流流速和水位，水槽前端设置水流矫直器平顺水流，来流流速试验工况根据步骤s1中的式(1)拟定；
22、通过计量泵从浓缩钙钠离子溶液桶抽取不同体积浓缩液添加至水槽中，形成不同电导率试验水体；
23、设置多组试验工况，水槽上下游拦鱼网之间水体为试验观测区，采用高速摄像机记录鱼类行为，通过开源图像处理软件imagej解析鱼类行为路径轨迹，试验结束后观测试验鱼类健康程度，确定与电极规格、运行工况和水流环境参数对应的鱼类回避成功率最大且伤害最小的脉冲电场参数。
24、进一步的，所述步骤s4具体包括：基于步骤s3水槽试验获取的大量重复试验数据，包括水流流速、水温、电导率、鱼类回避成功率、鱼类健康，基于多元回归方法构建水电站运行工况-水流环境参数-脉冲电源输出参数响应模型：
25、ei＝max(mra+n(rh)|(i＝(velwl,tem,cond)) (4)
26、式中，ei为水库一定运行工况和水流环境参数下脉冲电源输出参数，包括电压、频率和脉冲宽度；i为对应水电站运行工况和水流环境参数组合，其中velwl为模型输入的水流流速，由步骤s1确定的式(3)确定，tem和cond为模型输入的水温和电导率水流环境参数，由步骤s2布置的水温、电导率传感器实时监测获得；ra为对应试验工况下鱼类回避成功率；rw为对应试验工况下鱼类健康度；m和n为回归系数。
27、进一步的，所述步骤s5构建的防控系统包括覆盖电站进水口前一定范围水体的多个柔性电极、位于柔性电极布置水域的水流环境参数传感器、布置于电站进水口顶部平台的主机、子机和脉冲电源，水流环境参数传感器和子机与主机连接，柔性电极与子机连接；
28、主机接收水电站运行数据，所述水电站运行数据包括来流流量、水位，基于式(3)预测柔性电极布置水域的水流流速，同时接收传感器实时监测水流环境参数数据，经由式(4)生成脉冲电源基础输出参数，每台子机接收主机发出的脉冲电源基础参数基础指令，根据基础指令设定一定脉冲周期和脉冲幅值的变动范围，形成半随机电源输出指令至脉冲电源，脉冲电源产生脉冲直流电源参数实际输出值，经过子机和柔性电极在电站进水口前产生半随机直流脉冲电场，避免鱼类学习效应对固定电场的适应，以实现鱼类卷载损失防控。
29、一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控系统，包括覆盖电站进水口前一定范围水体的多个柔性电极、位于柔性电极布置水域的水流环境参数传感器、布置于电站进水口顶部平台的主机、子机和脉冲电源，水流环境参数传感器和子机与主机连接，柔性电极与子机连接；
30、所述主机用于接收水电站运行数据，基于水电站运行工况-防控系统布置水域水流流速的响应模型预测柔性电极布置水域的水流流速，同时接收水流环境参数传感器实时监测水流环境参数数据，经由水电站运行工况-水流环境参数-脉冲电源输出参数响应模型生成脉冲电源基础输出参数；每台脉冲电源接收主机发出的脉冲电源基础参数基础指令，生成直流脉冲方波；每台子机在脉冲电源基础参数基础指令上设定一定脉冲周期和脉冲幅值的变动范围，形成半随机脉冲电实际输出值，经连接电缆和柔性电极在电站进水口前产生半随机直流脉冲电场，避免鱼类学习效应对固定电场的适应，以实现鱼类卷载损失防控；每台子机实时监控柔性电极的运行状态，经由通信线缆反馈输出脉冲电源参数和可能的故障信息至主机。
31、进一步的，所述柔性电极底部经由绝缘尼龙滑轮固定于底部锚固件，锚固件采用化学螺栓在拦沙坎平台上锁紧，所述柔性电极顶部经由绝缘尼龙滑轮转向，通过花篮螺栓固定于顶部锚固件，顶部锚固件在10cm范围内调整柔性电极的松紧度，顶部锚固件采用化学螺栓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤S2利用水流环境参数传感器实时监测鱼类卷载损失防控系统布置水域的水体环境参数，所述水流环境参数传感器包括水温传感器、电导率传感器。
4.根据权利要求2所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：
5.根据权利要求2所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤S5构建的防控系统包括覆盖电站进水口前一定范围水体的多个柔性电极、位于柔性电极布置水域的水流环境参数传感器、布置于电站进水口顶部平台的主机、子机和脉冲电源，水流环境参数传感器和子机与主机连接，柔性电极与子机连接；
7.一种大水
8.如权利要求7所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控系统，其特征在于：所述柔性电极底部经由绝缘尼龙滑轮固定于底部锚固件，锚固件采用化学螺栓在拦沙坎平台上锁紧，所述柔性电极顶部经由绝缘尼龙滑轮转向，通过花篮螺栓固定于顶部锚固件，顶部锚固件在10cm范围内调整柔性电极的松紧度，顶部锚固件采用化学螺栓在水电站进水口顶部的拦污栅平台上锁紧。
9.如权利要求7所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控系统，其特征在于：还包括设于拦污栅平台的线缆盘，所述部分柔性电极顶部经由绝缘尼龙滑轮转向后，通过线缆盘固定于顶部固定件，当线缆盘释放时，柔性电极自然垂入水下，方便工作船驶入电站进水口前水域作业。
10.如权利要求7所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控系统，其特征在于：所述水流环境参数传感器包括水温传感器、电导率传感器。
...【技术特征摘要】
1.一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤s1具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤s2利用水流环境参数传感器实时监测鱼类卷载损失防控系统布置水域的水体环境参数，所述水流环境参数传感器包括水温传感器、电导率传感器。
4.根据权利要求2所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤s3具体包括：
5.根据权利要求2所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤s4具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种大水深水电站进水口鱼类卷载损失防控方法，其特征在于：所述步骤s5构建的防控系统包括覆盖电站进水口前一定范围水体的多个柔性电极、位于柔性电极布置水域的水流环境参数传感器、布置于电站进水口顶部平台的主机、子机和脉冲电源，水流环境参数传感器和子机与主机连接，柔性电极与子机连接；
7.一种大水深水电站进...
【专利技术属性】
技术研发人员：林非，杨胜仪，林国帆，郭辉，刘志佳，李弘毅，陈端，毕胜，李婷，李松萍，
申请(专利权)人：福建华电福瑞能源发展有限公司池潭水力发电厂，
类型：发明
国别省市：
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