L形溢流堰侧槽溢洪道水力设计与试验研究

为给工程提供优化的设计方案,对L形溢流堰侧槽溢洪道进行水力设计及水工模型试验。该文结合某水库除险加固设计中L形堰侧槽溢洪道水工模型试验成果,对L形堰侧槽溢洪道的泄流能力、水面线推求方法进行了计算,并进行对比分析。结果表明,L形溢流堰泄流能力,低水位时计算值较水工模型试验值偏小5%~10%,高水位时与试验结果基本一致;槽首淹没度计算值较模型试验值高18%左右,槽首淹没度为0.7左右时泄流能力与自由出流时的泄流能力相差不大,下游淹没度计算值与试验结果基本一致。水工模型试验与水力设计的对比分析,可为工程提供最佳的设计方案。     

某水库溢洪道优化设计模型试验研究

泄流消能设施的合理设计对保证水利工程的安全运行具有重要意义.本文采用模型试验的方法对某水库溢洪道结构设计进行优化研究.试验结果显示,溢洪道原设计方案的泄流能力不能满足设计要求,一级泄槽和二级泄槽段边墙高度较低,富余度明显不足,迷宫堰的背坡面部位存在比较明显的负压区.针对原设计方案,提出了增加迷宫堰的总宽度,缩短泄槽段长度,增加溢洪道泄槽段边墙高度,减小泄槽进口的宽度以及增加挑流鼻坎长度的优化方案.优化方案条件下的过流能力和边墙高度满足过流要求,沿程基本无负压,空化影响可以忽略不计,下游冲刷不会对工程运行造成比较明显的负面影响,基本满足设计要求,建议在工程设计中采用.     

黄池沟配水枢纽分水池侧槽退水道水力特性试验研究

结合黄池沟配水枢纽对分水池侧槽退水道的设计要求,通过水工模型试验对侧槽退水道的水力特性进行了研究,测量了退水道水流流速、压强、水深等水力学参数,对侧堰过流能力、水面线、陡坡段水流空化及消力池流态进行了分析评价。结果表明：设计流量下侧堰满足过流能力要求,边墙高度满足过流水深要求;秦岭隧洞不会出现明满流交替现象;陡坡段受空化水流破坏的可能性较小;消力池流态差,大流量时不满足水跃消能要求,建议通过进一步的模型试验来重新设计消力池。     

水电站WES实用溢流堰泄流能力曲线推导

文章针对分堰流和闸孔出流两种工况进行了WES实用溢流堰泄流能力的理论推导,并以此为基础提出了实用堰泄流能力曲线的绘制方法,应用此方法进行了新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县境内的某二级水电站WES实用溢流堰行近流速检验及泄流能力曲线的推导,检验及推导结果均接近工程实际.文章为水工设计人员正确绘制有闸控制情况下WES实用溢流堰...     

水库正堰与侧堰联合泄流的三维数值模拟

结合某水库泄流水工模型试验研究成果,采用CFD软件对正堰与侧堰联合方式泄流进行数值模拟。对实际工程泄流流态、水位、流速等的模拟研究与物理模型试验结果进行对比,拟合较好。对不同侧堰堰顶高程的模拟分析表明,侧堰泄流对正堰泄流有影响。研究结果表明:当侧堰堰顶高程较低时,侧槽出口形成的冲击波较强。此研究成果可为实际工程提供参考。更多还原     

土谷塘航电枢纽泄水闸堰型比选试验研究

采用水工模型试验的方法,对土谷塘航电枢纽泄水闸WES堰和折线型堰进行了对比分析,综合考虑泄流能力、效能率及淤泥情况。研究表明,同一流量下,WES堰泄流能力稍优于折线型堰,两种堰型的效能率相差不大;对于WES堰,无论是洪水期敞泄还是正常运行期闸孔出流情况下,堰前底部流速都较小;泥沙容易在检修门槽附近淤积,不利于泄水闸的正常运行,推荐采用折线堰为设计方案．采用水工模型试验研究的方法能够为类似工程的泄水闸选型提供借鉴。     

白家河水库溢洪道侧槽水力设计

溢洪道宽度往往决定着水库坝顶高程。而侧槽式溢洪道既能减少坝顶高程,又能减少溢洪道工程量。根据白家河水库侧槽溢洪道的设计方案比选和总体布置情况,阐述了侧槽溢洪道的水力计算内容及步骤,给出了WES实用堰泄流能力、堰面曲线、泄槽临界水深、侧槽末端水深、侧槽末端底高程和侧槽水面线等水力计算方法和成果,为白家河水库侧槽溢洪道的设计提供了依据。     

基于溢流前缘长度变化的驼峰堰过流能力拟合

针对具体工程中驼峰堰泄流能力较大的实际情况,应以相关研究成果为依托,并结合过堰水流随流量增大时其流态会从薄壁堰过渡至实用堰流的客观实际,进行驼峰堰流量系数变化分析.在此基础上,得出基于溢流前缘长度变化的驼峰堰过流能力拟合公式,且其成果与驼峰堰溢流前缘长度及过流能力随水头增大而变化的情况基本吻合.分析结果表明,驼峰堰过堰...     

涧峪水库侧槽溢洪洞水工模型试验研究

涧峪水库溢洪洞设计完成后,通过试验验证设计所选溢流堰宽度,确定侧槽深度、泄流能力、流态及其泄流曲线,为优化溢洪洞设计提供科学依据.     

三溪浦水库组合结构型式溢洪道水工模型试验研究

浙江省鄞州区三溪浦水库为一座中型水库,溢洪道采用开敞式布置,溢流堰由正堰和侧堰组成,进口结构型式及水流条件复杂,理论计算较难把握。为验证维修加固工程溢洪道水力计算的合理性,按SL 253—2000《溢洪道设计规范》要求进行了模型试验研究。通过各工况下过流能力、水流流态、压力分布、流速分布、水流空化数等方面的综合分析研究,率定出了较为翔实可靠的流量系数、泄槽边墙高度、明渠底坡等设计参数,为优化调整设计和今后水库科学调度提供了可靠依据。     

迷宫堰及阶梯式泄水陡槽在六道河水电站中的应用

六道河水电站前池布置单侧溢流堰,由于前池长度较小,采用常规堰型不能满足泄流要求,迷宫堰可延长溢流长度,当堰上水头较低时,泄流能力较直线型堰明显增大,工程中采用了迷宫堰形式。迷宫堰后的泄水陡槽由于受到已有建筑物与当地地形条件的限制,采用常规泄水陡槽无法满足泄流消能要求,因此在空间有限的前提下采用了阶梯式泄水陡槽。本文介绍了六道河水电站中迷宫堰和阶梯式泄水陡槽的水力设计和结构设计方法,在阶梯式消能工的计算中采用了数值计算方法进行验证。     

低堰体型与泄流能力关系的初步研究

低堰广泛应用于平原闸坝枢纽,其泄流能力直接决定了低水头枢纽工程的建筑物布置形式和工程效益的大小 , 而实际工程中,影响低堰泄流能力的因素很多。通过对多种数据的整理、分析,从各种不同堰型、上下游堰高、上下游堰面坡度等方面,对低堰体型与泄流能力的关系进行了研究,并结合工程实例提出了实际工程运用过程中,不同条件下低堰选型和设计应注意的有关问题。     

琴键堰泄流能力影响因素与计算分析研究

近年来特大洪水和超标准洪水频繁发生,已建水利工程泄流能力不足问题日益突出。琴键堰在适当低水头条件下具有高效泄流效率。归纳了琴键堰主要结构参数对其泄流能力的影响及最佳取值,总结了琴键堰流态对泄流能力的影响,分析了琴键堰发生低水头行为的条件参数。通过对比现有琴键堰泄流能力估算公式,并结合国内外已有试验数据,采用遗传算法拟合推导了基于溢流堰轴线长度L、堰宽W、堰长B、堰高P、进出水宫室宽度比W_i/W_o及上下游倒悬长度比B_o/B_i流量系数计算式,整体误差小于6%。该式计算简单,适用于琴键堰整体泄流能力估算,可根据实际需求选取合适的估算公式。琴键堰主要结构参数的最佳取值及泄流能力的计算方法可为超标准洪水条件下泄流建筑物设计或改建提供估算依据。     

Z形薄壁堰过流能力试验

鉴于Z形堰的水流特性及过流能力尚未见到相关报道,为研究Z形堰的过流能力,采用概化水工模型,进行了6个堰型方案、12组流量的水工模型试验。结果表明,Z形堰的过流能力大于直线堰,且Z形堰的展宽比越大,流量扩大倍数越大;Z形堰的流量计算可采用通用的堰流公式,其综合流量系数与堰上水深、堰高、展长、前堰宽、后堰宽等因素有关,展宽比、前后堰宽比越大,流量系数越大;堰上水深与堰高之比越大,流量系数越小。利用试验数据给出了考虑堰上水深与堰高之比、展宽比、前后堰宽比等因素的Z形堰流量系数估算公式。     

琴键堰增设护墙对泄流能力影响的模型试验研究

为探究在堰顶增设护墙以及护墙高度对琴键堰泄流能力的影响,通过模型试验对比分析了8种不同高度护墙琴键堰的泄流能力,并通过数值模拟对5种不同高度护墙琴键堰各溢流前缘的泄流量、水面形态以及流速分布等特征进行了分析。结果表明:相较于基础体型,增设护墙提高了进口和出口宫室的泄流效率和泄流量占比,提高了侧堰泄流量,减少了侧堰溢流碰撞,提高了水流下泄流速,从而提升了琴键堰的泄流能力;增设护墙高度为堰高的13%时,泄流能力提升最大,当相对水头 H/P<0.20、0.20相似文献   

表孔溢流堰体型优化设计及模型试验验证

溢流表孔在水库汛期泄洪中作用显著,成功的表孔溢流堰体型设计是保证其功能有效发挥的重要前提。以浯溪口水利枢纽工程溢流表孔堰面为例,论述了堰面曲线设计及因结构布置需要对WES实用堰体型所作的一些改进,同时通过物理模型试验从泄流能力和堰面动水压力两方面验证了表孔溢流堰体型改进设计的合理性。研究成果对类似工程溢流堰体型优化设计具有一定的借鉴和参考价值。     

An iterative hydraulic design methodology based on numerical modeling for piano key weirs

Piano Key Weir (PKW) is a special type of overflow weir which provides an improved discharge capacity with its increased crest length. Increased discharge capacity makes this weir an attractive alternative in the rehabilitation of existing spillways. After the introduction of this new weir type, many experimental and numerical studies are conducted to understand the effect of the numerous geometrical parameters on the discharge capacity. However, empirical discharge formulas suggested by different researchers are not conforming to a unique expression mostly due to dependence on the experimental conditions from which they are derived. A numerical approach is used in the present study to investigate the dependence of discharge capacity of a PKW unit on several geometric parameters. Numerical models are developed and three-dimensional velocity fields are computed using FLOW-3D® software. Discharge efficiency of a PKW over an equivalent linear sharp-crested weir is evaluated within the practical range of parameters from 145 numerical solutions for 29 different PKW models. Numerically obtained data is used to form dimensionless expressions for the weir height and length as function of discharge efficiency which are proposed to facilitate an iterative numerical solution to meet the design requirements of a given project. This approach allows cost optimization while dimensioning the PKW for the required hydraulic capacity. The design procedure based on iterative numerical solutions is described and exemplified.     

改进型深筒式消力井过流能力的水力计算

为研究改进型深筒式消力井的过流能力,通过理论分析得到了影响改进型深筒式消力井流量系数的主要因素:多喷孔出水口的孔数、相对孔径比、距径比以及溢流堰相对高度。运用模型试验的方法探讨了各因素与流量之间的定量关系,通过测量试验相关数据,建立了改进型深筒式消力井流量系数和流量的计算公式,将不同相对开孔面积和不同相对溢流堰高度的流量系数实测值与计算值进行对比,结果表明二者吻合情况较好。因此,建立的改进型深筒式消力井的流量系数计算公式可以用来计算消力井工程的过流能力,能为改进型深筒式消力井开孔面积及溢流堰高度的设计提供依据。     

堰式进口溢洪洞设计与水力特性分析

云南晓街河水库工程泄水建筑物采用堰式进口溢洪洞,进口布置开敞式溢流堰,泄槽段采用隧洞型式。由于泄水建筑物结构较为特殊,且上、下游水头差高达79 m,水力特性较为复杂。通过泄流能力、流态、沿程水面线等水力计算分析,并结合模型试验,分析了堰式进口溢洪洞的布置、结构、尺寸等设计要求及水力特性。验证结果表明,设计方案中的溢洪洞泄流能力满足工程要求且流态较好。可为类似工程设计提供一定参考。     

Study of Flow Over Side Weirs Under Supercritical Conditions

The present study focuses on the application of momentum principle to the analysis of spatially varied flow under supercritical conditions. Experimental studies were conducted on rectangular side weirs of different lengths and sill heights fitted in the test section of a rectangular aluminium channel that was built in a tilting flume. Measurements of discharges in the main channel and through the side weir were done separately. A pitot tube with direction finder was used to determine the velocities and angle of spill flow with the side weir. Depths of flow were measured both in longitudinal and transverse directions at regular intervals and their profiles were studied. Experiments were conducted with different test plates and flow conditions in the main channel. Coefficients of discharge were computed using momentum principle for different Froude numbers (between 1.5 and 3). The variation of discharge coefficient of the side weir as a function of Froude number was found to exhibit a non-linear relationship. Discharges over side weirs were computed using the computed coefficients of discharge for different Froude numbers and it was verified with the observed discharges. Coefficients of discharge were also computed using energy principle for different Froude numbers. Chi-square test was done between observed discharges over side weirs and discharges computed using momentum and energy principles, it was found that momentum principle is fitting better. Variation of the ratios of longitudinal components of velocity vector of spill flow to the mean velocity of the main channel flow at upstream end of the side weir with Froude number was found to exhibit a non-linear relationship. Variation of the discharge ratios of spill flow and main channel discharges with Froude number was also studied.