溢洪道挑流鼻坎水气二相流数值模拟研究

针对某溢洪道挑流消能存在的问题,采用VOF方法、立方体网格和k-ε紊流模型对溢洪道整体水力特性进行了三维数值模拟,对挑射水流流态、水舌掺气、水垫塘底板压强、下游河道流速等方面进行了分析。将某溢洪道由原高低式挑流鼻坎修改为差动式后,增大了下泄水流入水范围,提高了挑流消能的消能效率,减小了水垫塘底板压强,降低了下游河道水流流速。优化方案数值模拟结果得到了模型试验结果的验证。     

环境压力对高拱坝水垫塘水力特性的影响

本研究在常压和减压不同的环境压力下，研究了水垫塘内水流的流态特征、入水射流垫塘底板的冲击压力和脉动压力强度以及拱坝下游坝面的紊流脉动压力强度的特性，给出了不同环境压力下动水冲击压力的沿程分布、脉动压力强度沿程分布以及空间相关曲线。由试验成果发现，减压使水垫塘内水流流态及水力要素均发生变化，本文就这一现象作了初步的讨论分析     

水垫塘设计问题探讨

全混凝土衬砌的水垫塘造价较高,后期维护量大,因此有必要进一步探讨水垫塘的其它可能的结构方式。本文对无底板水垫塘、局部衬砌水垫塘以及二道坝采用过水堆石坝等问题的可行性进行了探讨。     

水垫塘底板冲击压强和流速分布研究

雅砻江干流梯级水电站大坝具有高水头、大流量、河谷狭窄的特点，消能问题突出。研究选定水垫塘内流态、底板冲击压强作为优化指标，通过改变坝身孔口尺寸、二道坝高程等手段，达到在控制水垫塘底板冲击压强的同时，使得在各种、工况下泄洪水股纵向拉升、横向归槽并避免对下游河道的冲刷。     

水垫塘结构形式问题探讨

全混凝土衬砌水垫塘造价较高,后期维护工作量大,因此有必要进一步探讨水垫塘其他可能的结构形式。水垫塘在泄洪工况时,底板各处所受的冲击动水压力和上举力是不同的,水舌冲击点下游侧(水跃漩滚区)的底板受力最大,上游侧底板受力很小,可考虑采用部分混凝土衬砌水垫塘方案;另外在地质条件较好的情况下,还可考虑不衬砌水垫塘预挖冲刷坑加二道坝的消能防冲布置方案。对以上两种方案可行性的初步探讨,可供相关工程参考。     

水电七局中标叶巴滩水电站大坝工程

正近日,中国电建水电七局中标金沙江上游叶巴滩水电站大坝工程。叶巴滩水电站位于四川与西藏界河金沙江上游河段上,系金沙江上游13个梯级水电站的第7级,上游为波罗水电站,下游与拉哇水电站衔接。水电七局主要承担该电站围堰工程,大坝工程,水垫塘和二道坝工程,危岩体及堆积体处理工程,开关站及电站进水口开挖支护工程,下游河道     

窄缝消能工水力特性对比分析研究

以某大型水电站为例,基于RNG κ-ε和VOF相结合的数值模拟方法,对不同方案的窄缝消能工下游水垫塘内流态进行了对比分析研究,并与试验结果进行了对比,吻合较好。研究结果指出:(1)体型Ⅰ(3股纵向水舌消能方案)和体型Ⅱ(2股横向水舌+1股纵向水舌消能方案)条件下水垫塘内流态具有一定差异,但对水垫塘底板的冲刷效果基本一致;(2)两种体型条件下底板冲刷均由2~#表孔泄洪导致,而1~#和3~#表孔泄洪主流受到两侧回流及水体顶托作用下潜深度较小;(3)水垫塘首部基本为静压区,水垫塘桩号0+280 m下游底板压力较大,为主流冲刷区,2~#表孔下游为冲刷重点防护区域,而1~#和3~#表孔泄流方式对水垫塘底板冲刷较小。研究结果可为窄缝消能工的设计方案对比提供借鉴。     

乌东德水电站工程二道坝喜封“金顶”

<正>6月3日,乌东德水电站工程二道坝2号坝段最后一仓混凝土浇筑完成。至此,乌东德水电站工程二道坝碾压混凝土浇筑完成,喜封"金顶"。乌东德水电站工程二道坝为梯形断面,建基面高程735m,坝高90.5m,坝顶长163m,宽9m,底宽59.08m,位于大坝坝轴线下游约363m处。二道坝与水垫塘一起构成大坝的泄洪消能建筑物。其功能主要是     

高重力坝防冲建筑物体型参数对水力特性的影响

高重力坝防冲建筑物体型参数的选取决定了泄洪消能水流的水力特性,从而影响水电站的安全运行。采用水工模型试验的方法,研究了防冲建筑物体型参数对水流的水力特性影响规律。研究结果表明：水垫塘长度的减小,使塘内淹没冲击射流的扩散空间减小、冲击区的紊动增强,导致塘内底板时均压强谷值减小、脉动压强均方根峰值增大、底板安全风险增大;二级消力池池长的减小,使出池临底流速增大、下游冲刷风险增大;二道坝高度的降低,导致水垫塘底板沿程时均压强减小、脉动压力均方根峰值增大、底板安全风险增大,同时导致二级消力池内水跃收缩断面水深增加、跃首区临底流速降低、紊动强度降低、脉动压力均方根峰值减小,但出池临底流速增大。     

高拱坝大流量全坝身孔口泄洪消能布置设计方案研究

本文以叶巴滩工程为例,结合同类工程经验,对泄洪消能布置格局、坝身孔口布置、空中消能方式、水垫塘衬护方式及二道坝设置必要性等方面进行研究和综合比选,推荐采用"全坝身孔口泄洪(坝身布置5个表孔+4个深孔)、坝身分层出流、水舌空中无碰撞、坝后设水垫塘及二道坝"方案,满足工程安全性及经济性要求。     

水垫塘的水流特征及其综合评价指标

 高坝下游挑跌水流在水垫塘内的流态是相当复杂的。定性上可看作为淹没冲击射流和淹没水跃流的混合流态。一方面射流入水后沿程不断扩散，在冲击区对水垫塘底部产生巨大的冲击压力，具有淹没冲击射流的特征；另一方面在冲击区下游，高速主流贴近床底并沿程扩散和迅速跃起，同时在主流区的顶部形成较大的表面漩滚区，流态特征类似于淹没水跃流。针对这种混合流态，提出一个综合评价水垫塘消能效率的新指标，以便为水垫塘设计提供科学依据。     

低水头、大单宽流量泄洪消能方式研究

对于具有低水头、大单宽流量、低佛氏数、深尾水以及下游水位落差变幅大等特点的泄洪消能问题,其过流特点是:由于闸下跃前水流的佛汝德数较低,消力池内水垫较深,水流下泄后下游水位对闸室水流和消力池内水流流态影响较大。通过水工模型试验研究,提出了采用淹没式宽尾墩消力池联合消能方式。在闸室末端采用宽尾墩后,水舌沿纵向拉伸扩散,消除和抵消了常规的等宽闸墩情况下出现水跃的来回震荡现象,水流经宽尾墩收缩后,以淹没射流形式进入消力池,池内水流具有三维射流特性,消力池内产生横、纵向扩散和剪切、掺混,加强了消能效果,达到了稳定水跃、分散水流、加强紊动剪切和掺混的目的,较好地解决了下游河床的消能防冲问题。     

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。     

水垫塘冲击区掺气浓度对脉动压强作用的试验研究

采用水工模型试验,研究泄流进入水垫塘后在水垫塘底板冲击区内掺气浓度对脉动压强的作用。通过改变掺气量,使水垫塘内水体的掺气浓度发生变化,开展不同的掺气浓度对水垫塘冲击区底板脉动压强影响的研究。结果表明:在保持水垫深度和泄流流量不变的情况下,增加掺气量,水垫塘冲击区同一测点水体掺气浓度值随掺气量的增加而增加。水垫塘冲击区内掺气浓度分布规律为在冲击点处达到最大值,由冲击点向上、下游递减;冲击区底板总动水压强的峰值随掺气量的增加而降低;脉动压强的方差值随掺气量的增加而减小,即脉动变幅减小。脉动压强的概率密度分布为正态分布,分布曲线随掺气量的增加而变陡、变窄,脉动强度系数分布集中,即方差变小,压强峰值减小,脉动强度减小。同一测点脉动压强的频谱分布规律一致,其优势频率集中在低频范围,随掺气量的增加,脉动幅值降低,即脉动压强降低。     

周宁抽水蓄能电站下水库挑流消能方案研究

周宁抽水蓄能电站下水库大坝下游河道具有河道狭窄、边坡高陡、天然水深浅的特点,消能建筑物布置条件比较差,且大坝紧靠已建的龙溪二级电站地面厂房,泄洪对其存在不利影响。可行性研究阶段,为研究挑流消能方案的可行性,采用水工模型试验对设计方案进行优化,并对外部影响进行试验分析。通过采取底孔扭曲鼻坎、表孔俯角、下游二道坝+预挖冲坑等多种工程措施成功解决了上述技术难题。试验成果表明,挑流消能造成的下游冲刷、雾化等影响均在合理范围之内,满足本工程要求。     

小湾水电站坝身泄洪消能布置优化研究

攻关课题主要研讨小湾水电站拱坝泄洪消能布置。通过量测分析衬护水垫塘底板的时均动水压力和冲击压力、水流脉动压力、电站尾水波动等来优选坝身泄水孔口听体形和布置，同时注意避免水垫塘内形成强回流而产生低压区和挑流水股搭接、入水角太大所导致的水垫塘底板冲击压力过大等问题。体形布置优化后，各项指标均能很好地满足设计要求。     

三里坪水利水电枢纽工程泄洪消能设计

三里坪水利水电枢纽工程泄洪消能设计采用坝身表、中孔集中泄洪和坝下天然水垫塘消能方案。泄洪布置实现了“最大限度地使落水点在横向、纵向上拉开”的设计原则,坝下天然水垫塘消能指标适中,两岸简单防护,消能设施布置简洁。水工模型试验显示,三里坪大坝坝身泄洪建筑物总体布局合理,表、中孔体型布置满足要求,坝下天然水垫塘防护方案可行。     

宽尾墩射流作用下消力池底板的稳定

在模型试验基础上 ,论述了溢流坝宽尾墩下游消力池的水流特性 ,池底板动水荷载分布 ,底板失稳过程和机理 ,并在一定的假定条件下推导出底板稳定厚度和水垫深度之间的关系 ,为池底板的分区厚度设计提供了科学依据     

多层水股射流在水垫塘内的流动-特征与动水垫效应分析

多层水股在水垫塘内的流动特征及其各水股间的干扰、碰撞和动水垫效应等对探明水垫塘的消能机理和体型优化设计具有重要的意义．本文利用激光片光源和荧光染色液技术，对静水和动水垫中的射流进行了流场显示试验，并通过射流在动水中的流动特征和淹没冲击射流理论，分析了多层水股在水垫塘内的流动机理和动水垫效应，导出的有关公式得到了试验资料的验证