某抽水蓄能电站狭窄河道挑流鼻坎优化及下游防冲设计试验研究

针对某抽水蓄能电站下游的狭窄河道斜交挑流消能问题,对连续坎、窄缝坎和异型坎等不同类型鼻坎进行对比研究,推荐挑流水舌落点优、冲坑深度小的折线型贴角斜鼻坎为设计方案。为确保工程安全,对设计方案下游河道的水流流态和动床冲刷开展试验研究,结果表明,下游河道左岸岸坡附近流速较大,坝下0+260.00下游100m范围内冲刷严重,应对两岸和基础进行防护。研究成果可为类似工程的挑流消能鼻坎的选型和防冲设计提供参考。     

石板水电站泄洪消能试验研究

通过石板水电站溢流坝面三种挑流消能形式的试验比较，优选出宽尾墩结合挑流鼻坎的一次成流的消能防冲形式。它具有反弧段内不形成水跃、挑射距离适当，水舌入水面积较大，下游冲坑范围较小、且冲刷坑深较浅的特点。这一消能形式已被工程采用。     

挑流消能预留冲刷坑的数值模拟研究

为探究预留冲刷坑对挑流水舌在下游水垫塘中消杀能量的效果,运用RNG k-ε双方程紊流模型和VOF法对工程实例中的连续式挑流鼻坎进行预留半圆形冲刷坑数值模拟。结果表明:虽然预留的冲坑深度增加了水舌竖直方向的下落距离,水舌入水速度和湍动能略有增加,但同时增大水舌长度。且下游河水的气相体积分数与湍动能耗散率均增加。     

温泉水利枢纽溢洪洞挑流鼻坎优化模型试验研究

挑流鼻坎是比较常见的水力消能设施,其合理的体形结构是确保减小下游冲刷坑深度、改善水流条件、减小下游雾化影响的先决条件,通过模型试验对比分析是验证挑流鼻坎结构体形的有效手段之一.笔者通过模型试验验证挑流鼻坎原设计体形,观测水流流态及下游冲刷坑深度,逐步调整挑流鼻坎的结构体形,统计分析下游冲刷坑范围及深度,最终确定推荐采用...     

溢洪道差动式挑流鼻坎挑距和冲深特性探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可明显增加挑射水流在空中的碰撞、紊动和掺气,大大减轻下游河床的冲刷.根据部分溢洪道工程的水工模型试验资料,对差动式挑流鼻坎挑射水舌挑距及其下游河床冲刷坑深度的估算方法进行分析和探讨,可供类似工程设计和运行参考.     

岸边并联泄洪洞下游河道冲坑预测

挑流水舌对下游河道的冲刷关系到工程安全。根据动量方程推导了射流在下游水垫中的扩散规律,分析了下游水垫流速对射流扩散的影响,提出了动水垫下射流的临底流速计算方法。研究结果表明:动水流速增加了射流在水中的扩散距离,促进了射流扩散及射流流速衰减,降低了射流临底流速。将研究结果应用于白鹤滩岸边泄洪洞下游河道的冲坑深度预测。模型试验结果表明:在鼻坎水流参数相同的情况下,河道中水流为动水时的冲坑深度较静水时冲坑深度减小约10%,且位于河道下游侧的挑流水舌形成的冲坑深度小于上游侧挑流水舌形成的冲坑深度。与常规预测公式相比,该方法能准确预测不同位置挑流水舌的冲坑深度,研究结果可为泄洪设施下游河道消能防冲设计提供依据。     

挑流鼻坎合理宽度探讨

挑流消能在消能工中有着广泛的应用,挑流原则要求获得最大的挑距和最小的冲坑.挑流鼻坎的几何尺寸对其起决定性作用,鼻坎挑角、反弧半径可根据规范选取,挑坎顶高程可根据下游最高水位确定,而挑坎宽度没有具体的要求,本文通过假设计算法找出合理的鼻坎宽度,使得挑距最大,冲坑最小.最后还说明了入射水股面积对冲坑的影响.     

楼庄子水库溢洪洞体型优化试验研究

针对楼庄子水库工程溢洪洞原方案存在的问题,采用物理水工模型试验方法,对原挑流鼻坎提出了横向扩散和竖向扩散两种消能方案,通过对比分析挑坎水舌形态和下游河道冲淤形态,最终认为横向扩散消能方案优于竖向扩散方案。进一步分析了挑坎横向扩散方案的扩散角、挑距、冲淤形态等特性规律,确定适度扩散角舌形鼻坎方案为推荐方案。试验结果表明:舌形挑流鼻坎形成的水舌连续光滑、扩散充分,入水范围增大而单宽流量减小,下游河道冲淤明显减轻。试验结果可为同类工程优化结构形式及设计应用提供参考。     

高陡槽溢洪道挑流鼻坎体形研究

结合紫坪铺水利枢纽工程的溢洪道挑坎特性,采用模型试验的研究方法,根据挑流鼻坎体型设计理论和它灵活性特点,应用CFX软件对挑流鼻坎体型进行了改进优化,以使挑流水舌分布更均匀、挑距更大和冲刷更小,并通过对水舌和冲坑特性的观测来验证改进结果。     

太湖水库溢洪道挑流鼻坎优化设计研究

该文阐述了通过对太湖水库溢洪道进行模型试验,复核原设计方案的合理性,并提出优化设计方案.由模型试验结果可知溢洪道泄流能力满足设计要求,但鼻坎挑流挑距过短,水舌空中消能不充分,冲坑尺寸大,对下游产生严重冲刷.通过对挑流鼻坎挑角、反弧半径等体型优化设计,挑流形态明显改善,坝体及岸坡稳定不受影响,说明设计合理,对类似工程有一定借鉴意义.     

中小型泄水工程利用附着混合流消能问题的探讨

几十年来稳定附着混合流没有作为独立的消能流态加以利用,只注意利用了自由挑流,尾水位必须低于鼻坎1m或者1m以上。通过鼻坎高低于或接近于尾水位的几个工程的试验,发现其消能效果较好,本文将加以介绍,此型消能的水舌挑距大于自由挑流,冲坑深小于自由挑流。过去由于中小型工程落差小,尾水位低于鼻坎高的这一要求不易满足,但允许其尾水位高于鼻坎许多工程就可能采用挑流消能,因为挑流消能是经济的。     

鼻坎型式对挑流局部冲刷影响的数值模拟

挑流消能为高水头水利枢纽主要泄洪方式,耗散能量的同时会对下游产生剧烈冲刷。为分析冲刷坑形成原因,探究鼻坎型式对于冲刷的影响,针对某一具体工程,采用自编程序以临界起动切应力作为泥沙起动条件进行数值模拟,结果表明：差动式鼻坎挑流水舌集中,单宽流量大,冲刷深度深,河床冲刷严重;舌型鼻坎挑流水舌横向扩散较大,单宽流量小,冲刷深度较浅。将计算结果与物理模型试验结果对照,两者基本吻合。证明通过用户自定义编程方法进行数值模拟能够较为准确的预测冲刷坑范围与深度,合理的鼻坎型式对于削弱下游冲刷效果显著。     

斜鼻坎挑流消能水力特性试验研究

特殊地形地质条件下,高水头泄水建筑物连续式挑流鼻坎出射水流水股集中,下游所形成的冲坑可能威胁到河岸山体稳定性及相邻建筑物的安全。在不过多改变原设计体型的情况下,将连续式鼻坎优化为斜鼻坎,迫使出坎水舌在平面上转向沿竖向大幅拉开,既能够使水流平顺归河,也能有效降低水股对落点的冲刷。试验研究表明,异型斜鼻坎反弧范围的水流流速和压力分布,较之连续式鼻坎未见明显变化,采用斜鼻坎挑流消能,发现较之连续式鼻坎挑流消能并不必然增加空蚀破坏可能性。     

泄洪冲沙洞出口挑坎导流期体型优化试验

通过对新疆托帕水库工程泄洪冲沙洞出口挑坎模型试验研究,得出在原设计体型下,由于出口挑流鼻坎坎顶高程高,导流期10年一遇以下洪水时,在工作闸门下游明流挑坎段形成壅水,泄洪冲沙洞出口不能形成完整的挑射水流。从调整挑坎的纵坡、尾坎高度及下游尾水渠开挖形式等不同角度出发,设计了泄洪冲沙洞出口挑坎修改方案。修改方案一和修改方案二虽解决了洞内壅水问题,但存在出口水流冲砸下游护坦的问题。修改方案三有效解决了原设计方案洞内壅水的问题,避免了修改方案一和修改方案二挑流水舌冲砸护坦的问题,此方案尾水渠底板开挖高程抬高,减少了土石方开挖工程量,为工程节省投资。最终确定泄洪冲沙洞出口挑坎修改方案三为导流期最优方案,为泄水建筑物出口挑流消能结构设计和运用提供参考。     

岩基挑流冲刷原型观测与模型试验比较分析

通过将若干已建成工程鼻坎挑流岩基冲刷的原型观测资料与模型试验成果作对比分析,探讨了冲刷深度、水舌抛距、冲坑形状及堆丘等方面原、模型之间的相似程度及缩尺效应。提出了关于岩基冲刷的试验方法及计算冲刷深度的经验公式。     

岩基挑流冲刷原型观测与模型试验比较分析

通过将若干已建工程鼻坎挑流岩基冲刷的原型观测资料与模型试验成果作对比分析，探讨了冲刷深度、水舌抛距、冲坑形状及堆丘等方面原、模型之间的相似程度及缩尺效应。提出了关于岩基冲刷的试验方法及计算冲刷深度的经验公式。     

雷州市溪南水库溢洪道消能试验研究

通过水工模型试验,针对溪南水库溢洪道原方案存在的问题,采用圆弧段导墙解决了溢洪道进口段导墙头部的绕流问题,改善了下游河道缩窄段流态;采用差动式挑流鼻坎,提高了消能率,减小了冲刷坑深度;对下游边墙扩宽,避免了挑射水舌的冲刷破坏。以上成果可为类似工程提供参考。     

高水头泄洪隧洞消能防冲试验研究

对高水头水电站泄洪洞出口挑坎水力特性和下游河道冲刷特性进行了试验研究,对比分析不同挑坎形式对冲坑位置、范围及深度的影响,指出:对称斜切挑坎水舌纵向扩散充分,落水区呈窄长条状,可以充分利用下游河道的纵向空间,特别适合应用于狭窄河谷中的高拱坝工程泄洪。     

福建省洋口水库溢洪道模型试验和挑流鼻坎优化研究

为验证福建省洋口水库水工溢洪道设计参数指标及布置的合理性，对该水库的泄流能力、水流流态、消流防冲、冲坑形态、河道冲刷等方面进行模型试验，并对挑流鼻坎体型参数进行优化，增加差动鼻坎，从而减轻下游河床冲刷。结果表明：溢洪道泄流能力达到设计要求，溢洪道流态稳定，鼻坎优化方案明显改善了消能效果，研究成果对类似工程结构设计优化有一定借鉴意义。     

泄洪洞窄缝燕尾组合挑坎试验研究

采用物理模型试验的方法,在综合考虑燕尾挑坎、窄缝挑坎2种消能工各自特点的基础上,针对长河坝水电站2^#泄洪洞挑流水舌所必须达到的挑射效果,进行了窄缝燕尾新型组合挑坎的试验研究。从挑坎内部水流流态、出挑水舌形态以及下游消能防冲效果3个方面进行了燕尾挑坎、窄缝挑坎以及新型组合挑坎之间的对比试验。研究结果表明新型的组合体型兼有燕尾挑坎与窄缝挑坎的优点,它在改善坎内水流流态、水舌形态、减轻下游河道冲刷方面起到了重要作用,同时也满足2^#泄洪洞出挑水舌的限制要求。试验的研究成果可供类似工程参考。