明流急流泄洪洞的起挑流量

对明流、急流流态的泄洪洞，尤其是采用挑流消能工的明流、急流泄洪洞工程，在水流起挑之前形成洞内的水跃现象；如果所设计工程的起挑流量值过大，洞内形成的水跃高度即跃后水深可能造成隧洞封顶，形成明满流流态。本文介绍了采用挑流式消能工的明流、急流泄洪洞起挑流量的确定方法，供设计人员参考使用，以确保泄洪洞工程流态的单一性。     

非对称平行水跃水力特性研究

通过两孔平底泄洪闸物理模型试验,对比研究了非对称平行水跃和传统水跃的水跃特性,揭示了非对称平行水跃的消能机理,探究了其能量耗散、共轭水深比、水跃旋滚长度与闸门开度比之间的关系。结果表明,非对称平行水跃中水流横向扩散增大了平行射流面积,除形成大幅度横轴旋滚外,还激起局部立轴旋滚,增强了相邻水股剪切紊动,加剧了能量耗散;相较于传统水跃,非对称平行水跃能显著降低跃后水深及缩短水跃长度;结合试验数据提出共轭水深比、水跃旋滚长度计算经验公式,经验公式拟合效果较好,精度较高,可为同类工程设计提供参考依据。     

折坡扩散消力池水跃共轭水深计算方法及水跃长度、消能率分析

为了解折坡扩散消力池的水跃特性及相关参数、判别其消能效果,通过模型试验的方法对折坡扩散消力池水跃进行了研究,提出了共轭水深计算公式,分析了水跃长度、共轭水深比、消能率等相关水力参数及其变化规律。结果表明,在试验条件下,公式计算结果与实测值相比误差较小,精度较高;水跃长度与共轭水深比、佛劳德数均遵循正比例变化规律;水跃消能率与佛劳德数呈正比。     

瑞士金字塔型消力墩的拖泄力系数

在喷射急流下,泄水口下游端金字塔型消力墩上的力取决于许多因素、例如流速和墩高等等.这里将介绍一些经验成果.众所周知,消力槛和消力墩通常都是用以稳定水跃并消散各种水工结构例如溢洪道、水闸、泄水底孔、或跌水下游的剩余动能.通常将此种水跃,称为强迫水跃.和传统的自由水跃的特性大为不同.强迫水跃的特性在于不仅是分离水流和形成墩后涡流,而且在消力墩上     

低佛氏数水跃消能问题的近代研究评述

在很多水电站中,不论河床式水电站的溢流坝、泄水闸或者是引水道,底流水跃常被用来作为下游消能的一种有效措施.而这种水跃往往是低佛氏数的,例如引水闸或泄水闸的低堰上,或者大单宽中等高度的溢流坝下游的水跃均是跃前佛氏数小于4.5的低佛氏数水跃.对水跃的研究已有一个多世纪的历史,尤其是对于平底矩形水槽内的二元自由水跃,已取得了大量的试验资料和比较完整的可靠的水力设计方法.但对于低佛氏数水跃的消能机理研究还是从本世纪50年代开始的.低佛氏数水跃消能的显著特点是来流的泄水功率高而水跃消能率低,例如当Fr=2～5时,其时均消能率只有20～45%,这说明在水跃下游的水流中,还有大量地未被消散掉的余能(即紊动能和波动能)将造成跃后水流强烈的紊动和波动,需要流经一段距离后才能消失,给下游消能防冲带来较大的困难.因此,近年来国内外     

公明水库进库闸环形溢流消力池水力特性研究

底流消能型式在水利工程中被广泛应用,但随着现代工程技术的发展,现有的矩形消力池、梯形消力池已不能完全满足工程需要,根据重力相似准则设计几何比尺为1∶10的水工模型,采用模型试验与Flow-3D数值模拟相结合的研究方法,以公明水库进库闸消力池为例,对环形溢流消力池的流态、泄流能力、流速、压强与消能率等水力特性进行研究。研究表明,溢流竖井内水流呈漩涡上升,溢流跌水呈贴壁流,消力池内无法形成完全水跃;环形溢流竖井泄流能力较等宽度等堰高的宽顶堰略小;溢流跌水在约11.80m的落差内迅速增大至12.60m/s,但水流跌入消力池后流速迅速减小,出池流速在1.70m/s内;消力池底板脉动压强最大值不会超过水流自身水位落差;环形溢流消力池综合消能率可达80.38%。由此可见,环形溢流消力池虽然在流态、流速分布、压强分布上不同于常规消力池,但同样能达到较好的消能效果,可供类似工程参考。     

阳江抽水蓄能电站上库溢流坝消能试验研究

针对阳江抽水蓄能电站上库溢流坝具有高水头、坝址河床狭窄、坡度陡峭等特点,通过水力模型试验研究优化了溢流坝及其消能工体型,解决了溢流坝的消能问题。试验表明:①溢流坝采用“坝面削角阶梯 底流消力池”的联合消能方案后,增大了溢流坝面水流的消能率,解决了溢流坝泄流与下游消力池衔接的问题;②消力池内设置T型消力墩,缩短了水跃长度和池长;③消力池下游采用阶梯状的二道坝与下游河床连接,减轻了泄流对下游河床的冲刷。     

低弗劳德数水跃的水跃长度计算方法

低弗劳德数水跃具有消能率低、稳定差等特点,其水跃长度除了需考虑首部旋滚区外,还需要考虑后部波动区长度。基于12个适用于低弗劳德数水跃长度的计算公式,利用Hughes的模型试验结果对比各公式的差异性,分析获得产生差异的主要原因在于是否考虑跃后波动区长度和波动区长度判断标准。然后以Fr1为2.5～4.5作为控制边界,进行了7组水槽试验并提出波动区长度的判定方法。研究表明,朱荣林公式与水槽试验结果符合较好,可用于计算水跃长度;得出了考虑波动区后水跃长度与旋滚区长度之间的函数关系,为实际工程设计提供了指导。     

吉布洛电站上游调蓄水库泄水建筑物水工模型试验研究

摘要： 针对吉布洛电站上游调蓄水库泄水建筑物底孔位置低、泄量大、下游仅用防冲护坦作消能工等特点,采用1∶40几何比尺建立了正态整体物理模型,通过模型试验分析了泄水建筑物过流能力、水流流态及流速、进出口体型等。试验发现泄流时,出现了排漂泄流下游水横向流入表孔下游、主流侧流左右岸裹头水流现象明显、底孔下游水跃有水拱及二级水跃现象发生等问题。为此,提出了边墩进口体型优化方案,同时疏浚下游河道,改善水流流态。结果表明,措施有效,横向流消失,水拱及水跃现象基本消除,为工程设计和施工提供依据。     

金王寺水库共用消力池水工模型试验

针对金王寺水库共用消力池原方案中进口的中隔墙长度偏短,导致泄洪洞出流受溢洪道水跃影响,出口存在回水拍打洞顶的现象,根据模型试验提出延长中隔墙和泄洪洞出口段的措施,以减小二者出口流态的相互干扰,消除水跃回水拍打洞顶的威胁。结果表明,该措施有效可行,说明共用消力池水力设计重点是要处理好进口汇流处水流的相互影响,联合泄洪时应尽量使消力池内主流处于中轴线上,以充分发挥消力池的消能作用。     

海潮影响下低水头水闸消能结构优化研究

低水头水闸下游消能属于低弗劳德数水跃消能,容易发生波状水跃、消能不充分等消能问题,尤其在海潮影响下,水位变幅大,消能问题更加突出。为此,结合晋江滨海新区填海造地工程~#1水闸模型试验,针对原设计一级消力池容易形成波状水跃和消能率低的问题,提出了二级消力池的消能结构,并对消力池池长、池深、尾坎高程和辅助消能措施进行了综合优化。结果表明,优化后的二级消力池消能结构,改善了水流流态,提高了消能率,研究结果可为类似工程借鉴参考。     

消力池渐变段体型对消能效果的影响

针对黄金坪泄洪洞消力池受地形地质条件的限制,消力池长度明显不足、水跃跃首流态较差、消能效果不理想的问题,通过水力学模型试验,调整优化了泄洪洞出口跌坎高度、挑角及坡度体型,并观测了消力池水流流态、水面线、临底流速、底板压强、出口流态和流速等水力特性指标。结果表明,与原设计方案相比,调整体型后的消力池流态得到了很好地控制、消能效果增强,消力池出池水面跌落和流速均有所减小,各项水力学参数指标满足设计要求,通过体型优化实现了在原有消力池长度条件下改善流态和增强消能的目的。     

跌坎底流消力池在某高水头闸坝工程中的应用

针对高水头、大单宽流量闸坝工程消能问题,在分析传统底流消力池体型的基础上,提出将跌坎型底流消力池应用于高水头闸坝工程,并结合实际工程进行了水工整体模型试验,研究了消力池及下游河道水流流态、流速分布、下游河道水面线、河床冲刷情况。结果表明,跌坎底流消力池不仅体型简单、施工难度小,且在各种运行工况下均能获得稳定的流态及较高的消能率,可较好地解决高水头闸坝泄洪消能问题。     

反弧鼻坎起挑流量和终挑流量挑距拟合分析

小流量挑射情况下,起挑流量、终挑流量出坎水流的水舌均较分散,在空气阻力的影响下,出坎水流流速系数明显小于现行规范推荐的经验公式计算值。对此,在水工模型试验基础上,基于小流量水面线分析并应用规范推荐公式计算挑距。同时,应用数学回归法拟合高水头泄水建筑物起挑流量、终挑流量经验公式中的流速系数,进而计算挑距。结果表明,两种算法得到的小流量挑距计算值和实际工程吻合良好,均可直接用于挑流消能反弧鼻坎下游的防护设计。研究成果可为工程设计提供参考。     

起挑流量和终挑流量的拟合分析

贴坎水流在泄水建筑物挑流消能中客观存在,起挑流量和终挑流量的确定直接影响到鼻坎及下游的安全性和防护设计。通过水工模型试验,研究高水头泄水建筑物在一定泄槽底坡条件下,不同反弧半径、挑射角度对起挑流量和终挑流量的影响。并在试验成果的基础上,通过数学回归分析,分别拟合得到起挑流量、终挑流量的计算公式。经实例验证,拟合公式可直接应用于实际工程,可为工程设计提供参考。     

坎控底射混合流在新集水工模型中的试验研究

结合新集水利枢纽模型试验,针对其泄洪时水流佛氏数低且发生二次水跃的特点,在消力池尾部设置一定高度的跌坎后,水流过坎形成跌水与二次水跃的联合流态,即坎控底射混合流。通过对跌坎高度（共轭比）的试验比较研究了坎控底混流的运动规律、消能特性及其控制因素。试验结果表明,一次水跃后产生的坎控底混流能有效地改善下游流态及河床流速分布、提高消能效率,且在上下游水位差很小且佛氏数很低的条件下,共轭比对底射混合流的消能率大小起控制作用。     

高落差水闸消能工优化设计

以辽宁省高落差水闸——清河闸为例,水闸消能防冲设计应根据闸基地质、水力条件、闸门控制 运用方式和工程投资等因素进行综合分析确定,比较了单级消力池、多级消力池、单级跌水不同方案消 能工的设计、工程投资和消能效率等,讨论并推导了二级消力池消能计算的理论和方法。结果表明,优 选单级跌水方案较经济合理。     

角木塘水电站消能措施优化研究

以角木塘水电站的泄水建筑物（溢流堰和消力池）为研究对象,对原设计尺寸下溢流堰发生严重淹没水跃、消力池消能效率低下的问题,采用水工模型试验观测流态、测量流速、水深等特征值,计算水流收缩断面处的佛氏数和消力池的消能效率。据此提出修改泄水建筑物体型、调整消力池长度和增设辅助消能工等优化措施,从而提高了泄水建筑物的消能效率     

Experimental investigation on the relationship between sluice caisson shape of tidal power plant and the water discharge capability

The change of water discharge capability of the sluice caisson of tidal power plant according to the change of geometrical shape of the sluice caisson was investigated by performing laboratory experiments. The major design parameters that constitute general shape of the sluice caisson were deduced and a total of 32 different shapes of sluice caisson models were subjected to the hydraulic experiments. For every sluice caisson model, the water discharge capability was estimated with five different flow rates and three different water level conditions. The experiments were carried out in an open channel flume with a great care to measure flow rate and water level accurately, which are key physical quantities in estimating the water discharge capability of the sluice caisson models. By analyzing the experimental results, influence of the respective design parameters on the performance of the sluice caisson was examined and the general guidelines to enhance the water discharge capability were suggested. The discharge coefficient of the best sluice caisson model ranged from 2.3 to 3.1 depending on the experimental conditions, which is far higher than the values that were adopted in the past feasibility studies in Korea.