南水北调中线京石段排洪渡槽结构布置分析

南水北调排洪渡槽由于受地形限制，进出口布置比较复杂．通过对南水北调中线应急供水工程排洪渡槽设计，对进出口渐变段(喇叭口)布置、排洪渡槽纵坡确定和槽身多纵梁、多侧墙结构型式的适用条件等分析，为同类建筑物设计提供参考．     

水工建筑物异形曲面的涂抹成型

1965年以来,我们在总结预制构件模壳施工经验的基础上,试用推广了钢丝网水泥涂抹成型的新工艺,逐步应用在水电站和水轮泵站的蜗室及尾水管、闸坝的导流胸墙,溢流坝面、闸墩鱼咀,薄壳闸门、隧洞、渡槽和倒虹吸管的进出口扭曲面渐变段等造型复杂、抗冲     

西淝河闸站工程开孔导流墩整流试验研究

针对西淝河闸站工程在闸、站单独运行时存在的回旋和斜流问题,采用整体正态模型对闸站工程进行水工模型试验研究。在抽排水工况下,设计了不同导流墩长度,不同导流墩开孔尺寸包括开孔宽度、开孔间距、开孔高度等7种导流墩整流方案;其中对仅25 m长导流墩方案和导流墩最优开孔尺寸方案进行了自排工况下自排闸的过流流态及流速分布研究。通过对比各方案下导流墩侧回旋区面积大小及各孔流速均匀度,建议导流墩长25 m,开孔宽4.5 m,相邻的孔口间距6.25 m,开孔高度5 m。5#和6#流道中间加设1 m短隔墩的方案可减小泵站前池及闸前水流回旋区域,改善水流流态,提高各孔流速均匀度,为泵站机组及水闸运行提供良好的水力条件。试验研究结果可为闸站结合工程选择导流墩整流方案提供技术参考。     

曲里渡槽的新型连接渐变段

进出口连接渐变段是渡槽工程的重要组成部分。传统的直线扭曲面或八字墙形式边界处存在折点(拐点),水流易折冲或脱壁,会对工程造成危害。渐变段采用新型的反向双抛物线扭曲面或反向双圆弧扭曲面,边界处消灭了拐点,能较好地与水流流线吻合,是一种理想的连接形式。本文结合洛惠渠曲里渡槽水工模型试验,对渡槽新型连接渐变段的体型及水力设计进行了探讨。     

扩建旗岭水闸入闸流态优化试验研究

旗岭水闸扩建后，流态发生了较大变化，扩建段存在回流等不良流态。另外，旗岭水闸上游的东深供水工程渡槽部分墩位于河道主槽内，对河道水流有一定的阻滞影响。通过对旗岭水闸扩建方案进行水工模型试验，提出了合理的上游清淤方案及东深供水渡槽墩防护优化方案，改善了水闸的入闸流态，可为同类工程设计及科研提供参考。     

输水渡槽水位异常波动原因分析与改善措施研究 ——以南水北调中线工程澧河渡槽为例

南水北调中线工程自2020年开始正式启动大流量输水,在此期间部分输水渡槽进出口流态紊乱,槽内水位异常波动,过流能力降低.以澧河渡槽为研究对象,通过高精度三维水动力学数值模型模拟复演了澧河渡槽现状流态异常现象,探究了渡槽水位异常波动的原因,即由于渡槽出口中墩体型宽平导致水流急剧绕流形成"卡门涡街"现象,墩尾水流出现周期性...     

闸坝型水库新型泄洪调度方法研究

传统的泄洪调度试验,通常针对单个流量级进行闸门调度优化研究,而没有考虑闸门开启或关闭的连续性。在实际洪水调度过程中,可能存在闸门升降反复运行,管理较复杂。以汉江孤山航电枢纽泄洪调度试验研究成果为依托,在模型试验中,需要在不同的流量之间反复调整闸门的开启组合方式,确保小流量已经开启的闸孔,大流量要继续开启,不够再开别的闸孔,且出闸底缘水流尽量为自由出流,避免淹没闸门底缘,以减轻水流波动引起的闸门振动,另外冲坑深度等指标也需要满足要求,提出了流量由小到大或由大到小闸门单向性连续开启或关闭的新型调度方式。该方法具有闸门操作简单、运行安全的特点。     

闸墩绕流影响因素及其作用规律分析

为探究某水利工程渡槽附近不平稳水面的形成原因并为制定消除措施提供参考,使用COMSOL Multiphysics软件对高雷诺数( Re =5×106)条件下,不同宽度的顺直流道、收缩渐变段和弯曲流道下游的圆柱绕流和不同形态的闸墩绕流进行了数值模拟研究,分析了流道布局和闸墩形状尺寸等因素对绕流流场和结构受力特性的影响。圆柱绕流分析结果表明:在计算参数范围内,随着顺直流道宽度的减小,圆柱的升阻力系数均逐渐增大;流道渐变段的截面收缩对圆柱绕流产生的影响不大;流道弯曲导致的来流偏流系数越大,圆柱受力的非对称性越明显,升阻力系数均值越大。闸墩绕流计算结果表明:无墩尾闸墩的绕流流场和受力特性与圆柱绕流类似,随着墩身长度增加,闸墩的平均阻力系数减小;带墩尾的闸墩呈流线型,其升阻力系数与尺寸相当的圆柱和无墩尾闸墩相比均显著减小;给闸墩设置合适的墩尾是解决闸墩绕流脱涡的有效措施。     

芙蓉江角木塘水电站表孔预应力闸墩设计浅析

结合角木塘水电站表孔闸墩设计情况,对其结构尺寸、应力分布以及锚索布置和用量的合理性进行分析,通过闸墩三维有限元实体模型进行辅助验算。结果表明,该闸墩采用预应力结构可改善闸墩的应力状态和变形,同时降低了工程造价,并保证工程安全运行。     

基于模型试验的导流墩对闸站合建工程通航水流条件的影响研究

闸站合建工程在闸行使通航功能时,导流墩附近出现回旋区、斜流等复杂水力现象,影响着船只通航安全性。采用物理模型试验方法对不同方案下的导流墩进行试验,并对试验结果进行分析。试验在自排工况下,设计了6种不同长度、不同开孔参数的导流墩方案对通航口门区水力特性进行研究。试验结果表明:方案4中导流墩适宜长度及开孔参数,可减小导流墩附近回旋区范围及墩头前斜流区,改善口门区水流流态,为通航提供了良好的水流条件,为类似闸站工程通航口门区整流方案提供参考。     

彭水水电站大尺寸弧门预应力闸墩设计

彭水水电站表孔工作弧门具有孔口尺寸大、水推力大等特点。为改善闸墩受力状态，确保泄洪消能安全，闸墩设计采用预应力锚固技术。介绍了彭水水电站表孔预应力闸墩的锚束布置、张拉力设计、锚固体系选择，运用三维有限元法比较了预应力闸墩和常规混凝土闸墩的应力分布及大小和钢筋布置。     

新疆某水利枢纽工程引水闸水工模型试验研究

新疆某拦河引水枢纽工程等别为Ⅰ等大(1)型,引水闸规模为2孔闸、每孔净宽5 m,通过水工模型试验对各工况下引水闸的引水能力及水流流态的综合研究,对引水闸冲砂效果进行评价。结果表明:在不同工况下的不同调度方式中,均能满足过流要求,水流平稳,引水闸能充分发挥拦砂作用,且消能效果良好,消能段之后的弯道处水流平稳,水流能平顺地进入引水隧洞,可为今后制定工程设计及调度运行计划提供依据。     

水闸闸墩动力有限单元分析

当把闸墩横水流向振动视作悬臂薄板的弯曲振动,尤其是对于闸墩本身不很规则或其上部结构的布置影响到不宜按平面形变问题来处理时,应考虑整个闸墩的振动状态。可用有限单元法计算悬臂薄板的弯曲振动。对设有如胸墙等结构的水闸,计算中采用联结点处线位移的连续条件,考虑胸墙等的影响。以合适的地震波输入时,可以给出闸墩各结点在有关时刻的位移响应及各单元中心处在有关时刻的应力值。计算表明,有胸墙时,闸墩的地震应力最大值不一定在闸墩底部,地震位移最大值也不一定在闸墩的顶部。     

南水北调中线京石段左岸排水渡槽设计中几个问题的分析

通过对南水北调中线京石段左岸排水渡槽特点的分析,提出渡槽进出口渐变段(喇叭口)导墙适宜的收缩角和扩散角、排水渡槽纵坡的确定方法和槽身多纵梁、多侧墙支撑结构的适用条件。     

南水北调中线工程槐河(二)渡槽水力特性试验研究

南水北调中线总干渠上渡槽等建筑物上的分配水头有严格要求.为选取经济合理的渐变段型式和管理调度运用方式,需通过水工模型试验对原设计渡槽的进出口连接型式和渡槽的运用方式进行优化.该试验通过对渡槽进、出口不同墩头形状和上、下游渐变段不同型式的研究比较,认为在缓流状态下,流线型墩头和圆型墩头的水头损失基本相同.设计流量下进口直线扭曲面型渐变段的水头损失系数小于反弯扭曲面型渐变段的水头损失系数,出口直线扭曲面型渐变段的水头损失系数与反弯扭曲面型渐变段的水头损失系数基本相同.渡槽单联过水时过流量不宜太大,闸门开启时第一开度不宜过大.试验成果可供同类工程设计参考.     

大型输水渡槽水流超常波动成因分析与对策

南水北调中线总干渠十二里河渡槽在大流量输水时出现波幅达1.0 m的超常大波动现象,总干渠输水能力受到影响,对相关建筑物构成危害。通过水力学模型试验,复演了原型渡槽大流量输水时的超常大波动现象;分析揭示了渡槽产生超常大波动的成因是渡槽出口的“卡门涡街”及由此引发的渡槽进口左右两槽进流量的周期性变化。从消除渡槽出口墩尾“卡门涡街”波源、阻止渡槽进口前左右两槽进流量发生周期性变化等方面,分别提出了消减渡槽超常大波动的工程措施及闸门调度运行方案。研究结果表明:渡槽内的最大波幅均降至0.2 m以下。闸门调度运行方案在工程现场运用后,渡槽及渠道内的大波浪均得到了有效控制。     

深尾水河床式电站宽尾墩体型优化试验研究

该文采用模型试验重点针对具有深尾水、低水头和大单宽流量的泄洪闸体型进行了研究。以某在建河床式水电站为研究对象,基于该水电站实际运行方式,以出闸水流衔接流态、消力池流态、出池流速和下游冲刷作为控制指标,分别比较了Y型宽尾墩、常规宽尾墩及常规宽尾墩+底部贴角等泄洪闸体型,最终确定常规宽尾墩+底部贴角方案相对较优。该方案通过采用底部贴角减小了宽尾墩下部过流面积,继而增大了泄洪表孔出口水深,使水体在消力池内的波动和流速都相对减小,消能率相对提高,进而满足工程泄洪消能要求。     

瓯飞一期围垦工程通航孔设计研究

常规通航建筑物在设计中多半采用船闸、升船机。而作为直接可以平水通航的出海通航水闸,其水流特性、布置形式等研究在浙江省乃至全国也不多。以瓯飞一期围垦工程为背景,结合通航孔模型试验以及数模计算成果,主要从水力学角度对通航孔平面位置、口门形式、导航墩墩头形式、泄洪时的水力学特征、水闸对通航孔布置的影响等方面进行探讨,并参考已建东海塘通航孔和金清新闸通航孔,提出导航墩长度和结构的设计优化,分析出通航孔设计的一些基本原则。     

基于模型试验的水电站闸墩结构有限元分析

重力坝坝身泄水孔闸墩三维有限元模拟的难点在于准确量化高速水流对闸墩结构作用荷载的大小，文中针对某水电站中孔异形闸墩结构，开展了单体水工模型试验，获得不同泄水工况下闸墩水面线以及时均压力的分布成果；在对试验成果进行分析后，根据试验成果对闸墩进行有限元数值仿真计算，获得闸墩应力变形计算成果，解决了高速水流下异形闸墩结构应力变形计算难题；文中提出的分析方法，在工程设计及应用方面具有一定的实用价值，可为类似工程提供参考。     

深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性试验研究

闸门小开度运行时，在闸前水头、闸门槽的影响作用下，闸后水流流态较全开时不同，流态较为复杂。通过物理模型试验与理论分析相结合的方法对深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性进行了研究，结果表明：小开度平板闸门后水流容易出现水流射顶等不良流态现象，流态沿程变化可划分为“收缩段、扩散段及破碎段”3个阶段；闸后水流水舌高度与水舌长度均随闸门开度的增加而减小，随流量的增加而增加；时均压强压力峰值与流量同步增减且压力峰值靠后，闸后底板有负压出现，容易产生空化空蚀破坏。因此在实际工程中，需要采取一定的工程措施来改善小开度平板闸门后水流流态，避免闸后出现水流射顶等不良流态现象。研究成果可为深孔平板闸门小开度的运行与防护提供借鉴。