基于水利枢纽工程底流消力池水力特性试验探究

高水头泄洪建筑物具有较大的单宽流量,下泄水流的巨大能量将会对设施造成较大的破坏,为了能够有效地探寻出泄洪建筑物底流消力池的水力特性,根据实际工程建模分析的方式,对底流消力池不同的水流流态、水流速度、水流脉动压强进行对比,以探寻水利枢纽工程底流消力池的最佳构造方案.本次研究结果显示,底流消力池中水流速度与水流脉动压强和水流流量成正比关系;消力池增设跌坎后虽然能够降低水流流速,但将会增加水流对消力池底板的压强;通过抬升消力池后端底板高程形成二级消力池的方式可以显著优化水力的特性.     

新型管网埋式排水系统在阿海水电站消力池的应用

阿海水电站最大下泄总功率约10 616km;消力池内最大单宽流量为178m3/s·m,泄洪消能是该工程的关键技术问题之一。在分析了类似工程消力池破坏机理后,将消力池基础排水从廊道封闭排水形式改为设置在两层混凝土间的新型封闭管网排水形式。同时为保证底板的整体性,板块之间在顺水流方向以半搭接缝相接,在垂直水流方向以键槽相接且相邻板块结构缝错开等布置措施。既保证了底板排水孔的通透性,节约了投资,又提高了泄洪消能建筑物的结构安全。经历了2个汛期,消力池运行状况良好。     

台阶式溢流坝消力池压强特性试验研究

为研究台阶式溢流坝不设反弧段连接时消力池底板压强特性,结合某水库实际工程,采用物理模型试验方法,对台阶式溢流坝消力池底板时均压强、脉动压强强度和峰值等压强特性进行了研究。结果表明,消力池底板时均压强均为正值;在滑行水流和过渡水流时,时均压强在水流冲击区出现一个较大值,最大为0.926kPa,下游反弹区形成极小值;在跌落水流时,时均压强沿程变化较小,且随流量的增加而增大;脉动压强强度和峰值沿程变化规律基本一致,总体上随流量的增加而增大,最大值出现在水流冲击区,脉动压强最大为1.198kPa,随后沿下游方向逐渐减小,并趋于稳定;台阶尺寸对消力池底板时均压强和脉动压强影响不大;消力池内脉动优势频率为0.01~4 Hz,属低频振动,不会危害泄水建筑物的安全。研究成果可为台阶式溢流坝消力池的优化设计提供参考。     

宽尾墩对官地水电站底流消能影响的试验研究

针对官地水电站进行了有、无宽尾墩的局部模型试验研究,从堰面及消力池内流态、消力池内水面线、堰面和消力池底板时均压强和脉动压强的沿程分布、消力池内临底流速沿程分布等方面详细地分析了宽尾墩对底流消能的影响。试验结果表明:宽尾墩改善了官地水电站底流消力池内的水流流态,能降低消力池底板上的时均压强和脉动压强,改善了跌坎下的流速分布和流速梯度,有利于解决官地水电站大落差、高流速、大单宽流量的泄洪消能问题。     

岸边溢洪道水工模型试验与设计优化

笔者以江西四方井水利枢纽溢洪道为例,通过整体水工模型试验,研究溢洪道泄流能力、水流流态、沿程水深、时均压强及消能效果等;通过优化进水渠形式,调整宽顶堰为WES实用堰,同时增加消力池长度等措施,提出了优化布置方案.结果表明:原方案溢洪道泄流能力不足,控制段流态紊乱、消力池长度偏短;优化方案泄流能力满足设计要求,能够保证各...     

宽尾墩对跌坎底流消力池影响的试验研究

针对低水头、大单宽流量、下游水位变幅大的水电站中的泄洪消能问题,本文结合官地水电站工程进行了水工模型试验研究,从消力池的水流流态、临底流速以及底板时均动水压强对比几方面,分析了宽尾墩对跌坎底流消力池的影响。结果表明,宽尾墩改善了消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和时均压强,充分利用了宽尾墩技术优势,提高了泄洪设施的总消能率,有效解决了下游水位变幅较大的水电工程类泄洪消能问题。     

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。     

阿尔塔什水利枢纽工程底流消力池水力特性试验研究

为深入研究消力池内水力特性的分布规律,以新疆阿尔塔什水利枢纽1#深孔放空排沙洞为研究对象,通过1∶37.89水工模型对工程原设计方案以及体型优化方案中消力池内水流流态、临底流速以及脉动压强进行了试验对比分析。结果表明,随着入池水流流量的增大,临底流速及脉动压强均有增大的趋势;设置跌坎后临底流速减小,但是底板脉动压强有所增大;降低消力池底板高程可以改善水力特性。最后,试验对工程最终所选的消力池体型提出了建议。     

收缩墩与跌坎消力池水力特性的试验研究

为探究解决跌坎型消力池在大单宽、低弗劳德数条件下引起的振荡型水跃问题,进行了跌坎型消力池和收缩墩与跌坎型消力池两类消能工试验,对比分析了试验的流态、流速和压强分布规律。试验结果表明,加设收缩墩后,入池射流破坏了表面水流与水垫层剪切形成的大幅度振荡波动,有效地解决了振荡型水跃问题,降低了水流对底板的冲击压力。     

跌坎式底流消力池边墙突扩宽度对池长的影响研究

对于山区峡谷,底流消能工长度方向工程布置往往受限。通过水工模型试验,研究跌坎深度10cm,跌坎式底流消力池边墙突扩宽度变化时,池内水流流态、底板时均压强及脉动压强不均匀系数的变化对消力池池长的影响。成果表明:流量Q=12L/s,相对于传统的底流消力池,突扩宽度由5cm依次增加到10、15、20cm时,消力池池长缩短长度分别为24、27、29cm。     

跌坎深度对扩散式泄槽底流消能水力特性影响试验研究

对于高水头泄水建筑物而言,为了降低出口单宽流量,减轻下游消能压力,通常在出口设置扩散式泄槽。突扩式底流消力池增设跌坎,可避免水流直接冲击消力池底板,降低底板力学指标。通过水工模型试验,基于一定的边墙突扩宽度,研究突扩式消力池在不同跌坎深度下底板临底流速、时均压强、脉动压强的变化。成果表明:跌坎深度为5 cm时,消力池内水流流态介于临界水跃向远驱式水跃过渡区间,临底流速最大,时均压强最小;跌坎深度增加至10 cm时,消力池能够形成稳定的淹没水跃,临底流速明显减小,时均压强明显升高;跌坎深度进一步增加至15 cm时,消力池内淹没程度继续增加,临底流速继续减小,时均压强继续增加,但变幅均不大。     

不同跌扩组合对扩散式泄槽底流消能水力特性影响研究

通过水工模型试验,研究跌扩型底流消能工进口接扩散角为3°的扩散式泄槽,在不同跌坎深度、不同边墙突扩宽度的组合下,其消能工内临底流速、时均压强、脉动压强方差值以及尾水渠水流流态的变化情况。结果表明:当跌坎深度由0.05 m增加到0.10 m,边墙突扩宽度由0.30 m增加到0.35 m时,消力池内临底流速降低、时均压强逐渐回升,尾水渠水流较为平顺。进一步增大跌坎深度和边墙突扩宽度,消力池内水力特性和出口水流流态虽继续改善,但效果已不明显。     

贮灰场排洪系统消力池数值模拟

本文主要通过计算机数值模拟，对某贮灰场排洪系统消力池消能问题进行研究。消力池消能的关键是体型设计，经过分析设计了两个方案。通过对消力池内水流的数值模拟，得到两种方案的流态、水面线、流速、压强等参数，最终通过分析比较选出优化方案。     

宽尾墩跌坎消力池消能水力特性模拟研究

为探究宽尾墩跌坎消力池消能机理及其水力特性,采用RNGκ-ε湍流模型结合VOF两相流数值模拟方法,对宽尾墩联合平底消力池、无宽尾墩平底消力池和宽尾墩跌坎消力池三种方案进行了模拟研究,对比分析了这三种方案的流态及水面线、临底流速、压强分布。结果表明:宽尾墩跌坎消力池表现出掺气充分,水流紊动剧烈,临底流速小,压强小且分布均匀等特点。     

跌坎型底流消能试验研究

为了减小高坝泄洪雾化的影响,对比传统底流消能工,进行了水工模型试验。通过试验,对跌坎型底流消能工的水流流态、临底流速以及脉动压力分布进行了研究分析,结果表明：跌坎型底流消能工可大大降低临底流速,减小消力池底板上的脉动压强,消能效果较好;同时还可抬高消力池底板高程,缩短消力池长度,节省较多的工程量,经济效益明显。     

跌坎突扩型消力池脉动压力大涡模拟研究

针对跌坎突扩型消力池底板脉动压力分布较为复杂等问题,基于FLOW-3D软件,采用大涡模型和tru VOF法,模拟得出消力池底板的时均压强、脉动压强均方根、功率谱密度等时均量和脉动量特性,并将模拟结果与试验结果进行对比分析.结果表明:大涡模型能够较好模拟跌坎突扩型消力池底板的水流脉动压力,消力池内水跃区脉动压力主要受低频...     

巴基斯坦卡洛特水电站导流洞水工模型试验研究

为了研究巴基斯坦卡洛特水电站导流洞的泄流能力、水流流态及出口消力池消能效果，同时验证导流洞设计的合理性，运用导流洞水工模型试验，模拟了各种工况下导流洞进出口水流形态、流速分布等。试验结果表明：模型泄流能力值与计算值一致，进出口水流较平顺，洞身段均未出现负压，经过消力池后河床底部流速值显著降低。研究成果证明了导流洞各段体型设计合理有效，消力池消能效果显著。     

三湾水电站消力池优化设计研究

文中以辽宁省丹东凤城三湾水电站为例,以水工模型试验的方法对该电站泄洪洞消力池方案设计进行优化,结论显示消力池优化设计方案水流流态良好,在流速和底板压强方面完全满足工程设计和相关施工规范的要求,建议在工程设计中采用。     

跌坎型底流消能工冲击区时均动水压强计算与试验研究

应用平面紊动射流理论,对跌坎型底流消能工消力池内水流流态进行分区,并分析了冲击区水流结构。同时根据动能势能转化原理,采用坐标转换的数学方法,推导出跌坎型底流消能工冲击区时均压强的经验公式。最后,利用水力学模型试验,验证了该公式的合理性,并通过改变入池能量、入射角度、跌砍深度等条件,分析了跌坎型底流消能工冲击区时均压强的变化规律。     

基于低弗氏数水流下折坡渐扩式消力池的优化

底流消能中在遇坡度情况下通常采用折坡扩散型消力池,其消能效果较好,对地形适应性强,在同等水利条件下,需要的池深更小,更经济高效。折坡式消力池的优化及应用还存在难题,该体型在低弗氏数水流下的消能与具体工程的应用具有一定研究价值。本工程水流为低弗劳德数水流,通过模型试验,在不同工况下,对折坡扩散式消力池的水深、压强、消能率等水力特性做了研究,针对三种不同体型比较优化,最终得出加深消力池与在护坦加设消能墩的方式,其对下游水深的适应更好。