导流洞复合式出口消能体型的研究与应用

狭窄河谷中高水头、大流量、复杂地质条件的工程前期导流工程面临高速水流泄洪问题,对消能体型要求较高。基于水工物理模型试验对某水利枢纽导流洞出口消能体型进行优化探索,先后提出右岸导向、洞线偏移、左岸分流、强迫消能+左岸分流4种布置方案,通过对水流流态、流速和冲刷特性等水力参数进行测定和比选,最终推荐强迫消能+左岸分流的复合式消能体型,并对推荐体型对大小流量工况的适应性进行导流全过程试验分析。结果表明：复合式消能体型在各工况下消能效率较高,围堰及左岸近岸流速明显降低,分散水流能有效封堵回流,水面波动强度减弱,主流顺利归槽,冲淤情况良好,保护左岸免受冲刷。该复合式消能体型能够满足工程消能及安全稳定要求,可为具有类似特点的导流洞工程的出口设计提供参考。     

高陂水利枢纽工程二期施工导流水力模型试验研究

通过建立施工导流水力学定床和动床物理模型,研究与分析了高陂水利枢纽工程二期施工导流设计方案布置的合理性,优化了二期导流明渠的泄流能力、流态与流速分布、船只通航水流条件、及围堰的冲刷特性等,提出了较优的二期导流明渠围堰布置形式以及围堰坡脚带的工程防护措施,试验研究成果可供工程设计参考。     

凤仪场航电枢纽工程施工导流二期纵向围堰结构型式比选

凤仪场航电枢纽工程主要泄洪建筑物由3孔冲沙闸和19孔泄洪闸组成，坝轴线长度约657m，河床覆盖层厚度10-16m，工程施工分两期三段进行，一二期导流标准均为10a，围堰挡水时段为枯水期，经计算和2次导流模型试验，汛期围堰表面最大水流流速4.6-7.4m/s，基本为钢筋笼、铅丝笼的抗冲刷流速，因此风仪场二期纵向围堰采用砂砾石填筑，根据围堰表面流速大小，分部位用大块石和钢筋笼防护。     

低水头大流量泄洪消能设计几点体会

结合太平湾电站泄洪消能研究与设计，分析了水利水电工程实际运行中泄流能力不足的主要原因是堰前进水段沿程及局部水头损失、溢流坝堰体高度及溢流坝两端水流侧收缩影响等。在消能方式的选择上，一般认为面流消能方式由于水流主流区在水股上部就可少冲刷或不冲刷河床，实际并非如此。分析认为，对较大的泄洪工程，影响面流消能因素较多，如脉动及振动等都可造成河床及岸坡冲刷。因此，采用面流消能，除应具备完整、坚硬、抗冲能力强     

透空潜坝附近水流特性的数值模拟

透空式潜坝是一种兼顾生态和环境的新型整治建筑物。为深入了解透空潜坝附近水流特性,基于N-S方程和不可压缩气液两相流理论建立三维数值水槽,对梯形透空式潜坝附近水流特性进行数值模拟,研究了透空率、水深和流速对潜坝附近流场、紊动能和涡量等水流特性的影响规律。结果表明:相同水流条件下,随着透空率的增大,坝后回流流速减小,坝后根部紊动强度逐渐增大,而坝后1~4倍坝高范围内紊动强度逐渐减小,涡量先增大后减小。透空率不变情况下,在相同断面平均流速条件下随着水深增大,透水率逐渐减小,潜坝附近紊动强度整体减小,但紊动范围变化不大,坝顶强涡量区面积减小。在相同水深条件下随着断面平均流速增大,涡旋回流强度逐渐增大,潜坝附近高紊动区紊动强度整体也增大, 坝体顶侧和透水圆孔附近正负涡量间隔分布,强度逐渐增大。     

基于复式断面河道水力特性的分区 防护设计研究

本文建立三维紊流数学模型，通过算例验证了其合理性。根据复式断面河道水力特性计算结果，从流速梯度和紊动能等方面分析了河道横向各区域水流冲刷特性。研究表明各区壁面附近冲刷强度存在明显差异，指出复式断面河道内，受主流影响较大的河道主槽区域和坡坎拐角等壁面区域是重点防护区域，进而提出复式断面河道分区防护的观点。     

除险加固水闸的消能防冲措施

基于某除险加固工程水力学模型试验,通过对闸下水流流态、流速分布、特征断面垂向最大平均流速以及冲刷特性的观测,分析了设计方案条件闸下水流流态恶化及冲刷严重的原因,即下游翼墙加固改变了水流的边界条件,导致出闸水流受到边界挤压而主流集中,局部流速增大,冲刷加剧。通过不同消能防冲方案的试验比较,提出了利用分隔墩消除出闸水流集中的现象;分隔墩消除了主流受边界挤压现象,起到了改善闸下水流流态,均化闸下水流流速分布,降低河床最大流速,减轻闸下冲刷的作用,且体型结构简单,易于施工。     

Y型河道水流交汇对溢流坝泄洪影响的数值模拟研究

Y型河道是一种特殊形式的河道,由于地形地质的原因避免不了在Y河道下游修建溢流坝。本文主要根据Y型河道下游溢流坝水力学研究模型为例,采用数值计算软件Flow-3D建立数学模型进行计算。对溢流坝泄洪进行数值模拟,主要分析溢流坝泄洪流态、闸孔流速、下游挑距、下游河道流速等。结果表明:水舌挑流均匀的分布在河道中央,对两岸河道冲刷影响较小,1#、2#闸孔流速分布规律相同且最大流速为8.8 m/s,而下游河道最大流速为28.0 m/s且集中在河道中央,受Y型河道水流交汇的影响,水流在交汇处能量巨大,对下游河道中央冲刷影响较大,建议在此类河道中设置消能坎。     

黑龙江孙吴江段岸滩防护治理数学模型计算分析

黑龙江孙吴江段受水流剧烈冲刷严重危害沿岸安全。通过构建孙吴江段三维非结构网格水流泥沙数值模型，研究不同频率洪水条件下，孙吴江段岸滩防护工程对水力特性的影响，预测江段冲淤演变趋势及其防护前后的变化。研究结果表明，防护工程对孙吴江段水位与流速的影响随着洪水流量的增加而减小，二十年一遇洪水条件下，防护工程附近区域水位抬升普遍不超过2 cm,主河道内流速变化不超过0.1 m/s。修建防护工程后，孙吴江段内的中方滩、岛边岸受到保护的位置稳定性更好，综合治理技术发挥了明显的防护作用。     

向家坝水电站泄洪消能建筑物施工质量控制

向家坝水电站泄洪消能建筑物施工条件复杂,且泄洪消能过程具有流量大、流速高等特点。针对重力坝较少采用的底流消能方式,对泄洪消能形式的选择、建筑物设计与施工难点及对策、质量控制效果评价和运行检验等几个方面作了全面阐述。从质量检测及汛期泄洪运行的情况看,向家坝水电站泄洪消能建筑物结构合理,质量有保证。其设计与施工经验可资其它类似工程借鉴。     

水布垭枢纽泄洪消能试验研究

对水布垭水利枢纽泄洪消能布置进行了整体水工模型试验,研究分析溢洪道入口、消能区及坝址下游水流特性,观测了窄缝挑坎挑流特性、消能区的冲淤情况和防淘墙的脉动压力和频率,从而解决了水布垭工程泄洪消能问题。     

深覆盖层河流土石过水围堰体型研究

在深覆盖层河流上采用土石过水围堰度汛方案存在一定风险,但采用合理围堰体型和过流保护措施,能够实现围堰安全度汛。以猴子岩电站土石过水围堰体型为研究对象,通过模型试验,分别对单梯型围堰和面流消能型围堰进行了研究。试验结果表明,对于深覆盖层河流,围堰堰脚的防护尤为重要,采用面流消能型围堰过流效果优于单梯型围堰。     

阿海水电站溢流表孔消能技术优化研究

阿海水电站可研阶段溢流表孔采用Y型传统宽尾墩＋底流消能方式,通过类比国内已建成并成功运行的水电站消能工设计经验,结合阿海水电站泄洪消能特点,基于水力学试验及研究成果,通过消能技术优化和比选,技施阶段拟定了表孔X型宽尾墩＋台阶面＋消力池的泄洪建筑物消能布置形式。在消能技术上,对阿海水电站在龙头水库尚未建成的情况下汛期小流量频繁泄洪、水舌冲击消力池底板、下游河道消能防冲等问题得到了协调解决。     

过水围堰挑压坎楔形护板水力特性

该文基于过水围堰混凝土楔形护板溢洪分析,提出在尾部设置平台形成挑压坎楔形护板。采用紊流数值模拟方法,对挑压坎楔形护板水力特性进行了研究,并与一般楔形护板对比分析。研究表明:挑射流可以提高堰面的消能效果,特别在小洪水工况时改善较为明显;冲入消能平台的流速有所降低,可减小水流对堰脚的冲刷;水流经挑压坎以平抛射流的形式向下弯曲,能增加水体作用于下一级护板的稳定力。一般楔形护板只在首部附近出现一个压力最大值,挑压坎楔形护板首、尾各有一个压力峰值,可以改善护板的受力条件,有利于过水围堰的整体稳定。     

桥巩水电站过水土石围堰与橡胶坝组合围堰设计

桥巩水电站二期上游围堰采用过水土石围堰加堰顶橡胶坝的组合形式,汛期大洪水来临时,橡胶坝坍坝增大河道行洪断面行洪,消除了施工期淹没赔偿问题;枯水期及汛期一般流量情况下,橡胶坝升坝维持较高的上游水位进行通航和发电,获取了较大的经济效益。     

水工建筑新技术在左江水利枢纽工程中的应用

简介左江水利枢纽工程几种水工建筑新技术及应用情况 .①首次在左江干流大 (Ⅱ )型水利工程成功应用草土围堰技术 ,其渗透系数为 1× 10 - 5cm/s ,内外坡比 1∶1,抗冲流速 3～ 3 5m/s ,寿命可达 2a ;②采用水坡过坝建筑物 ,坡槽为钢筋混凝土“U”型断面 ,整体结构 ,全长 12 35m ,纵向坡率 3%,可比船闸方案减少投资 90 0万元 ;③在国内首次将消力戽应用于较低Fr数水流的较大工程 ,解决了低Fr数水跃摆动问题 ,且在较短的下游水流表面消除了波动 ,减轻了冲刷 ,提高了消能效果 ,经 5个洪水期的考验 ,运行情况良好 .     

我国特高拱坝坝身泄洪消能技术研究与应用

高坝泄洪伴随着能量的传递和释放,时至今日泄水建筑物遭受破坏的实例仍屡见不鲜,高坝泄洪消能是坝工建设与运行的关键技术之一。以2000年以来国内新建的11座特高拱坝(坝高≥200 m)为主要考察对象,其泄洪消能布置和水力指标均居世界前列。在系统总结探讨水垫塘消能评价指标、孔口体型、泄洪消能布置和水力特性的基础上,重点阐明坝身消能的3种典型创新模式:水舌碰撞的二滩模式、水舌不碰撞的锦屏一级模式、水舌碰撞与不碰撞结合的旭龙模式。研究思路和工程应用逐渐从“泄洪消能工程安全”向“泄洪消能工程安全与减轻岸坡泄洪雾化并重”转变,且水垫塘冲击动水压力均<15×9.81 kPa(标准限值)。近20 a特高拱坝建设快速发展极大地推动了该领域的技术进步和泄洪消能模式创新。建议开展复杂边界数值模拟研发、高坝泄洪TDG(总溶解气体)生成与释放过程研究等。     

红石大坝泄洪消能工改造工程混凝土施工管理

红石水电站下游尾水偏低,中、小流量宣泄频繁,对消力戽及纵向围堰基础冲刷严重。2005年5月汛期安全检查发现下游围堰已处于严重不稳定状态,消力戽挑坎破坏严重,因此需对消能设施进行改造。混凝土施工是所有工序中最为关键的一环,工程中严格控制了混凝土施工的安全、质量和进度,圆满地完成了本次改造任务。     

黄金峡水利枢纽工程泄洪消能设计研究

黄金峡水利枢纽工程具有洪峰流量大、泄洪消能建筑物规模大、运行条件复杂、水库调蓄能力小、河床宽度有限、下游水位变幅大等特点,泄洪消能及下游河岸防冲刷问题突出。为尽量减少溢流前缘宽度以及考虑到排沙、施工导流等,经多方案比较,最终确定采用表、底孔结合布置方式。由于泄洪表孔下游单宽流量大、下游水位高,经多方案分析比较和模型试验研究,表孔采用宽尾墩加戽式消力池消能型式,底孔采用底流消能型式,泄流能力满足要求。泄洪消能建筑物分二区布置,各工况下消能效果良好。研究所得成果为类似水利枢纽工程泄洪消能设计提供参考。     

乐昌峡水利枢纽施工期超标洪水度汛方案探讨

乐昌峡水利枢纽工程正处于建设施工期，由于施工围堰及在建大坝或其它水工建筑物的挡水作用，对正在实施搬迁移民的库区来说，施工期若发生超标准洪水，将产生不同程度的淹没损失。笔者根据施工期洪水特点，探讨相应逃洪对策和库区临时度汛方案。