某水库台阶式溢洪道优化试验研究

台阶式溢洪道广泛应用于工程中,基于模型试验对某水库溢洪道除险加固工程台阶式溢洪道方案进行研究,试验结果表明,设计方案基本满足溢洪道常遇洪水的泄洪消能要求,但当下泄流量高于消能防冲流量时溢洪道泄槽局部出现不良水力现象,并且消力池长度不足。为此在设计方案的基础上,对溢洪道闸室出口泄槽连接段、泄槽掺气设施及消力池消力墩进行不同方案优化布置。通过模型试验最终选定相对较优方案作为某水库溢洪道除险加固方案,优化后泄槽内水翅现象消除,消力池内流态改善,总消能率有所提高。     

台阶式溢洪道消能率影响因素分析

台阶式溢洪道利用台阶改变水流方向,导致水流动能耗散,对提高溢洪道消能效果具有重要意义。与光滑溢洪道相比,台阶式溢洪道的消能率更高,因此在水利工程中得到广泛应用。台阶式溢洪道消能效果主要用消能率衡量,与光滑溢洪道比,台阶式溢洪道的水力参数更加复杂。采用室内试验与理论分析耦合方法,分析了台阶式溢洪道台阶高度、流量、坡度对消能率的影响。研究表明:其它参数相同时,台阶式溢洪道长度增加,消能率增加;单宽流量增加,消能率减小;台阶高度增加,消能率增加。     

基于SPH的台阶式溢洪道最优消能率参数研究

为研究台阶式溢洪道的消能规律,明确台阶式溢洪道的最优消能率参数,利用DualSPHysics对台阶式溢洪道水流特征进行模拟,并通过与典型案例的对比分析验证了SPH方法对台阶式溢洪道水流模拟的适用性与准确性,模拟结果表明SPH方法可以较好地模拟台阶式溢洪道上的水流特征。通过建立不同单宽流量、台阶段坡度和台阶数目的共计288种工况对台阶式溢洪道消能规律及其影响因素进行了研究。结果表明：在其他条件一定的情况下,台阶式溢洪道的消能率与单宽流量呈负相关关系;台阶数目对台阶式溢洪道消能率的影响并不显著,但是存在一个台阶数目能使台阶式溢洪道的消能率达到最大值,该最优消能率对应的台阶数目在78~81阶范围内,此结论对指导实际工程应用有一定的参考价值。     

某山区溢洪道流态优化和消能试验研究

某山地溢洪道入流角度过大,且水流受圆弧段弯道离心力的影响,溢洪道外侧水体壅高明显,严重影响下游的衔接消能。在不改变原平面布置情况下,采用物理模型试验方法对溢洪道进行了优化设计,上游入水口及弯道衔接段设导流墩,下游陡槽段采用台阶式溢洪道的防冲消能体形,并对水流流态及消能率等方面进行了试验研究。结果表明:上游进口段水流分布均匀,衔接段水面线明显降低,台阶段呈现稳定的滑行流。实测台阶式溢洪道消能效率达到了87%,消能效果良好,流态稳定。     

台阶式溢洪道的消能及其应用价值的探讨

作者总结了溢洪道消能率的计算公式、消能率的影响因素、台阶式溢洪道的适用范围;对某水库的台阶式溢洪道和光滑面溢洪道的两个方案在消能效果、消力池长度等方面进行比较,分析了这两种方案各自的特点。结果表明,台阶式溢洪道消能主要集中在台阶段,而且相对于光滑面溢洪道,大大缩短了消力池的长度,降低了投资。     

台阶式溢洪道的消能及其应用价值的探讨

文中总结了溢洪道消能率的计算公式、消能率的影响因素、台阶式溢洪道的适用范围；对某水库的台阶式溢洪道和光滑面溢洪道的两个方案在效能效果、消力池长度等方面进行比较，分析了这两种方案各自的特点。结果表明，台阶式溢洪道消能主要集中在台阶段，而且相对于光滑面溢洪道，大大缩短了消力池的长度，降低了投资。     

阿克肖水库溢洪道台阶式消能工水力学特征

为了验证阿克肖水库工程所设计的台阶式溢洪道的可行性,通过水工模型试验,验证了8种不同工况的水力学特征。结果:台阶水面呈现破碎的水面流态,但各工况水面均在台阶边墙高度内,没有出现大量溅出边墙的现象;消力池体型至少还有15%的富裕量,消力池完全满足消能要求,消力池内流态较好;各个工况下没有出现负压强,说明驼峰堰曲线体型良好;该溢洪道台阶段各个运行工况中,校核洪水位工况的消能率最小也达到78.74%,其它工况均高于此值,台阶消能效果明显。结论:本溢洪道设计方案体型合理,各工况水流流态较好,可以满足工程泄洪及消能要求且减小工程量。     

台阶式溢洪道滑行水流消能特性研究

台阶式溢洪道的消能特性是研究的热点方向,而单纯的台阶式溢洪道消能率并不能有效反映台阶在消能方面的价值。将台阶式溢洪道和同体形光滑溢洪道的消能规律进行对比,可以准确反映出台阶结构对水流消能的贡献。通过对26.56°、38.66°、51.30°三组坡度,0.5、1.0、2.0 m三种台阶高度的台阶式溢洪道进行水工模型试验研究,探讨了不同台阶高度(d)、单宽流量(q)、坡度(θ)下相对消能率(Δη)和台阶流程长度与水深比(L/h)的关系。结果表明:台阶水流为滑行流态时,在非均匀流段上相对消能率和台阶流程长度与水深比呈线性关系,复相关系数R~2在0.984 6~0.996 2之间,直线斜率随单宽流量、台阶高度、坡度的增大而增大。试验分析证实了研究相对消能率的必要性,Δη和L/h的线性关系为进一步探究台阶的消能特性提供了依据。     

台阶式溢洪道各流况的消能特性

在斜坡角度θ=19°的台阶式溢洪道上,变化其来流量、台阶高度及相对坝高等条件,对跌落水流、过渡水流及滑行水流,下游消力池形成临界水跃的跃前、跃后消能率进行了对比试验研究。试验结果表明,在试验条件范围内,以上三种流态的消能率差别甚小,总消能率最大可达95%左右,其中跃前的消能率占85%以上。     

吴堂水库除险加固工程设计

吴堂水库为均质土坝,此次除险加固针对水库现状及安全评价中存在的主要问题,上游坝坡采用混凝土衬砌,坝体设置深层水泥土搅拌桩防渗墙的加固方案,解决了坝体渗漏安全问题,溢洪道浇筑混凝土宽顶堰控制水流,并增设消力墩等消能工,解决了泄洪安全问题,输水洞进口重建竖井式闸室,解决引水灌溉问题,除险加固后,消除了多年的安全隐患,水库发挥了工程效益。     

鸭河口水库除险加固工程溢洪道水工模型试验

为了验证鸭河口水库除险加固工程溢洪道设计布置方案的合理性,根据重力相似准则,采用比尺1:55的整体正态模型对溢洪道进出口体形、泄流能力、水流流态、流速分布、压力分布、消能防冲、空化气蚀等进行了系统研究.不同方案的对比试验结果表明:方案二优于方案一,同时建议加高溢洪道进口圆弧翼墙及墩头的高度,并注意加强下游回流区对两岸岸...     

消能工在白杨河水库的联合应用

针对白杨河水库枢纽工程原设计方案消力池尺寸不足,下游护坦流态不良、冲刷严重的问题,进行了四种不同修改方案的试验研究。通过对原方案及修改方案水流流态的观察,水深、流速、消能率等方面的测量计算,推荐采用“阶梯式溢洪道＋消力墩”的联合消能方案。试验表明,阶梯式消能工可以消除水流的大部分能量,减小消力池及下游护坦的消能负荷。将...     

多级连续消力池的布置与水力计算方法

某些中小型水库工程由于地形或地质条件的限制,既不适合采取挑流式消能,又不宜采用底流式消能,在这种情况下,采取多级连续消力池消能也许是不错的选择。本文结合湖北省丹江口市金岗水库溢洪道的除险加固设计,系统地介绍了多级连续消力池的布置方案和水力计算方法。结果表明多级消力池消能方案,提高了工程消能率,降低了水流流速,提高了河床...     

阶梯式消能工在大河口水库溢洪道中的应用

大河口水库工程除险加固中,将溢洪道原来的光滑陡槽改为阶梯式消能工后,下泄水流在消力池内均能够形成水跃,有效地降低了泄洪对左侧公路的安全影响.     

台阶消能掺气试验优化设计研究

台阶式溢洪道掺气效果直接影响其消能率。文章对台阶式溢洪道掺气设施进行水工模型试验,从掺气坎水流流态、空腔长度、空腔稳定性、通气井风速及台阶段掺气情况看,掺气坎体型是合理的,通气井风速满足规范要求。掺气设施的布置,以期为类似工程提供参考。     

某水库岸边溢洪道体型优化试验研究

结合某中低水头水库工程的岸边溢洪道,以水流流态衔接、减小消力池规模为控制指标,采用物理模型试验比较了采用"光滑溢洪道+底流消力池"与"前置掺气坎式阶梯溢洪道+底流消力池"两种消能方案的优劣,对不同布置方案在不同运行工况下的水流流态、入池流速与消能率等水力学指标进行详细对比分析。研究成果表明:采用前置掺气坎式阶梯溢洪道后,消力池长度能缩短57.1%,入池流速减小最大达51.18%,综合消能率大于84%。同时,前置掺气坎式阶梯溢洪道使阶梯泄槽内掺气更充分,继而可减小发生空蚀破坏的可能性。研究成果可为类似工程设计提供一定的参考。     

浅谈台阶式溢洪道的应用原理及应用前景

本文分别对梯阶式溢洪道的发展现状、消能原理、水流流态、消能效率及适用工程等方面的研究成果做了归纳与总结,提出了台阶式溢洪道在中小型水库中的运用优势.但是鉴于其研究的不统一性,台阶式溢洪道的应用还有待于今后更深入的研究.     

诸暨青山水库除险加固工程溢洪道优化布置研究

在除险加固工程中,由于受各方面客观条件的限制,溢洪道一般由现状溢洪道改造而成。存在弯道的溢洪道,由于水力条件非常复杂,因此优化布置是设计过程中的难题。针对诸暨青山水库溢洪道存在的主要问题,利用水工模型试验,对溢洪道的水流流态、消能防冲等水力学问题进行了分析研究,为设计提供了技术依据。     

花凉亭水库溢洪道泄流冲刷破坏特性分析与治理方案

通过对溢洪道及下游泄流流态的观察与分析,揭示了右岸凸出的山嘴造成主流折冲并减小河道过水面积,同时下游水垫厚度不够和河道陡纵坡及横向大高差形成的水流能量聚集、消能不充分是花凉亭水库溢洪道下游在2016年和2020年洪水过程中发生冲刷破坏的主要原因。提出了以加固防护、平顺流态和二次消能为主要方式消减溢洪道下游冲刷与破坏的治理措施,为类似水库溢洪道下游整治和除险加固设计提供参考。     

沟水坡水库溢洪道弯道水流数值模拟

溢洪道是确保水库安全的“太平门”,水库工程的关键组成部分，其设计和布置合理与否，直接影响到水工建筑物的安全。为了验证沟水坡水库溢洪道除险加固方案设计合理性和优化的可能性，基于沟水坡水库溢洪道模型试验水面线实测数据，采用CFD数值仿真方法，结合VOF水气两相流模型和RNG湍流模型，对不同工况洪水下沟水坡水库溢洪道水面线进行模拟，模拟结果与沟水坡水库溢洪道模型试验实测数据吻合较好，验证了数值仿真具有较高的精度。在此基础上，对不同工况下沟水坡水库两级跌水消能段的水位流量关系、水流流态等水力特性进行模拟，分析原设计方案存在的问题，进一步提出优化方案，为后期工程除险加固提供了重要参考。