低水头水闸下游消力池长度优化研究

低水头水闸下游消力池的水流条件较复杂,水闸出流条件(自由出流、淹没出流)对闸下游的流态和水跃长度影响较大。通过水力模型试验研究,提出了水闸闸门全开敞泄、宣泄最大流量运行条件的下游消力池长度的计算方法:水闸出流为自由出流时,可按现有的水闸设计规范的方法计算消力池长度;水闸出流为淹没出流时,闸下游水跃长度较短或呈无水跃状态,此时,可采用水闸上游为正常蓄水位、闸门控制下泄最大开度泄量计算消力池长度。研究成果可合理地计算和选取低水头水闸下游消力池长度,在确保工程安全运行的前提下,大大节省工程投资。     

高坝泄流诱发底流消能泄水建筑物振动特性试验研究

通过研究高坝泄流诱发底流消能泄水建筑物振动特性与主要影响因素,建立某中表孔交叠底流消能水电站1:80水力学模型,模拟了其实际泄洪工况。通过控制单一变量原则,研究上游水位、下游水位、中表孔开度等因素对场地振动的影响,得出结论:(1)泄流诱发各泄水建筑物振动具有明显的规律性,上游水位一定时,随下游水位的升高,中孔处振幅增大,消力池底板处振动减小;(2)当上游水位升高,各结构振动有所增强,但与流量增幅相比,振动强度增幅可忽略;(3)中孔泄流存在明显的不利运行区,孔口局开6 m时振动最为剧烈,在工程应用中应避开明显的不利运行区,可通过适当控制下游水位,抬高上游水位,以达到减振目的。     

东山水闸下游消能工出险初步分析和度汛研究

东山水闸于2013年汛期前期泄洪造成部分闸孔下游消能工遭受破坏,在出险闸孔下游消能工初步修复之后,水闸面临汛期度汛的问题。在水闸下游消能工出险原因初步分析的基础上,通过对枢纽电站运行的闸下游水位的分析和水闸下游消力池运行水力条件的计算,提出了水闸各类闸孔和闸门开度合理调度运行的度汛方案,得到了水闸调度运行的采用。研究成果可供类似工程运行参考。     

地面沉降对西河闸流态的影响

天津滨海平原区地面沉降十分严重,对这一区域的水闸产生多种影响,最为明显的是水闸挡水时水压荷载的加大,影响闸体稳定;其次是闸下水流的流态发生变化,容易形成下游河道冲刷。采用VOF(The Volume of Fluid)法,研究了地面沉降对西河闸闸下水流流态的影响。因地面沉降使闸前水深加大,造成闸下表层水流旋滚不够充分,消能效果变差;底层水流流速增加,水跃位置下移,急速水流跃出消力池。随着水闸泄流量的加大,这一影响表现得更为明显。     

三汊河河口闸泄流特性与整流措施

针对外秦淮河入江口的三汊河河口闸大流量泄洪时过闸水流不均的问题,建立了江-河-水闸大范围水深平均二维数学模型来研究河口闸的泄流特性,并利用河工模型试验结果率定模型参数。对长江不同水位流量组合及河口闸上游河床地形修整工况下河口闸大流量泄流特性模拟计算结果表明,导致过闸水流不均的主要因素是河势及河道深泓位置;河口闸上游阻水建筑物的拆除对过闸偏流的改善作用有限;37 m墙长结合5°偏角的导流墙可有效改善过闸水流不均的现状。     

中桥水库泄水建筑物泄洪消能设计

中桥水库工程岸边开敞式溢洪道设计,采用分流墩消除闸墩尾部水翅、泄槽末端设分流趾、消力池内设消力墩的综合消能方式,使溢洪道水流平顺,消力池内形成稳定水跃,出泄水流与下游水位衔接良好,避免了对下游河床的冲刷。     

小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞消能工优化试验

通过新疆库马拉克河小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞原设计方案的消能工试验,发现消力池内发生淹没水跃,水跃旋滚区与闸后射流相叠加,使陡坡段水流剧烈脉动。为了防止护坦段在较大的动水荷载下发生振动和破坏,采用在消力池内设置不同于传统布置方式的悬栅式消能工的方式,即从闸后陡坡末端起布置悬栅,悬栅的安装高度随水跃跃高逐渐抬高,呈台阶式布置。试验表明,台阶式布置悬栅起到了破碎水跃上部剧烈回旋运动的表面旋滚的作用,增大了回流的阻力,从而使水跃向下游移动,由淹没式水跃转化成稍有淹没水跃;在悬栅作用下,陡坡段和消力池内水流脉动明显减弱,浪花溅起高度明显小于加悬栅前的高度,这种悬栅布置方式可为其他同类工程提供参考。     

苏州河河口水闸下卧式闸门消能防冲水力学问题

针对苏州河河口局部流速大、流态复杂、水流对河床的冲刷力大等特点,采用解析计算、数值模拟与物理模型试验相对照的方法,对苏州河河口水闸的消能防冲水动力学问题进行研究,揭示不同运行工况下水闸运行对上下河床的冲刷及工程区的局部流动规律,研究最大流速及其出现的位置,确定消能防冲的保护范围。研究结果表明,苏州河河口水闸闸门运行时不仅要控制上下游水位差.而且需要严格控制闸门的启闭速度,以防止护坦外河床冲刷。     

浑河闸下游消能工破坏原因及处理

浑河闸系平原区多用途水闸，已运行３０几年。其间因几次洪水局部遭到破坏。由于运行管理、砂场任意开采等多种原因造成下游河道受冲刷而粗化，河道水位降低。下游水位无法形成有效的水跃，致使水跃发生在护坦末端或护坦以外，使闸下游受严重淘刷。根据下游河道比降自然状况的变化，经复核计算后采取加长海漫，重设梯形防冲槽方案。同时加强工程及河道管理，工程修复后运行情况良好。     

下游水位下降对白石窑水利枢纽泄洪消能影响试验研究

针对白石窑水利枢纽下游水位降低可能影响水闸泄洪消能的问题,分下游河床下切前、后两种情况,选取典型工况进行了断面模型试验研究。试验表明,枢纽下游水位降低基本不会改变水闸下泄水流原有消能流态,下泄水流的主要消能条件变化不明显。但局开控泄、电站甩负荷工况及流量低于500m3/s时,下游水位下降导致下游河床流速增加且水深较小,可能对河床造成冲刷,建议适当增加开启孔数,减小下泄单宽流量,确保泄洪安全。     

滨海水闸闸下冲刷特征及机理研究

滨海水闸冲刷条件较差,不仅存在常规水闸低Fr数消能难的特点,还存在闸下基础稳定性及抗冲能力较差,闸下水位随潮涨潮落变动等特点,且其下游水域开阔,冲刷特性较常规水闸更为复杂。根据多年来模型试验成果,针对滨海水闸冲刷特征,从水流流态、扩散角及紊动切应力等多方面系统分析了闸下冲刷机理。研究表明:滨海水闸出闸水流平面上存在主流和副流两部分,在冲刷特征上可分为主流冲刷及副流冲刷,其中副流冲刷是引起滨海水闸冲刷破坏的主要因素。主流冲刷可分为缓流冲刷与急流冲刷,符合二元冲刷基本特征。副流冲刷则以回流淘刷为主,冲刷形态受水流扩散角、回流及回流挤压、紊动切应力三方面影响。相关研究成果可为制定闸下防冲对策提供理论依据。     

黄浦江河口建闸挡潮效果初步分析

在探讨计算水情和水闸调度运行方案的基础上,采用3种尺度的河网模型对黄浦江河口建闸的挡潮效果进行定量分析,并研究了不同调度参数(起关潮位和关闸历时)对挡潮效果的影响。研究结果表明,在遭遇千年一遇风暴潮时通过合理调度黄浦江河口闸门可将进潮量减少约80%,闸内干流段高潮位降低1.7~2.4m,能有效提高上海市区的防汛能力。     

水闸消能防冲设计条件的确定

闸下冲刷破坏较普遍,消能防冲设计条件选择不当是原因之一.水闸消能防冲设计条件一般选用最大单宽能量E=ρgΔHq作为控制条件.由于水闸的上下游水位及泄量是随闸门开度的大小和下游河道充水时间的长短而变化的,为确定符合单宽能量最大这一点的工况,只能通过将闸门分级开启的方法,用恒定流的公式逐级试算寻求.通过水工模型试验,并经原型观测资料验证,证明闸门开启过程中的水流是符合圣维南方程的非恒定流,并找到确定满足单宽能量E=ρgΔHq最大时的下游水深ht的途径.     

平面二维悬沙数学模型计算河口闸下淤积的缺陷及弥补方法

分析了感潮河段闸下淤积机理及用平面二维悬沙数学模型模拟闸下淤积存在的缺陷．提出采用分析模式预测近闸段的泥沙平均淤厚，其余河段由平面二维悬沙数学模型预测淤积分布相结合的方法．实例分析表明，该方法可为河口建闸可行性研究提供依据．     

麻桥水闸排涝分析计算

以麻桥水闸为例,对闸上游10年一遇洪峰过程遭遇闸下游不同时刻5年一遇水位过程进行调洪演算,分为7种工况计算围内的最高涝水位和水闸最大过流能力,计算结果显示,采用上游洪峰遭遇下游最高水位前1h进行调洪演算得到的内涝水位最高,过流流量最大,为水闸安全鉴定和除险加固提供相应的依据。     

曹娥江大闸工程建设关键技术研究与实践

曹娥江大闸枢纽工程地处钱塘江河口,建闸面临闸下淤积、强涌潮、海水侵蚀,软土地基沉降等一系列关键技术问题。本文从如何开展科技创新工作,解决上述问题进行了探索,旨在为强涌潮、多泥沙河口建闸提供借鉴。     

南京三汊河口人行桥修建对上游河口闸泄流的影响

针对南京三汊河口人行桥修建对上游河口闸泄流的影响,应用河工模型进行了研究。根据2014年1月实测的地形资料,建立了水平比尺100、垂直比尺50的三汊河口河工模型。试验数据在与数值计算数据对比的基础上,研究了人行桥建设前后闸下水位、流速等水力要素的变化情况。结果表明,人行桥修建后桥墩上游水位有所升高,流速有所降低,河道主流线向左略有偏移,但影响较小,不会产生河口闸泄流、行洪的安全问题。     

胖头泡蓄滞洪区老龙口分洪闸泄洪能力分析

胖头泡蓄滞洪区位于哈尔滨市上游嫩江干流、松花江干流及第二松花江交汇处,可减轻三江洪水对哈尔滨市的防洪压力。采用数学模型计算和实体模型试验相结合的方法研究老龙口分洪闸的泄流能力及其影响因素,数学模型主要用于分析嫩江干流河道的冲淤演变及水位变化,同时为实体模型提供上下游边界条件;实体模型用于研究不同方案下分洪闸的过流能力。结果表明,老龙口分洪闸的泄流能力主要取决于嫩江干流水位和分洪通道的水位,而且对二者水位差的变化非常敏感。分洪闸过流能力的影响因素主要包括嫩江干流河道冲淤变化、分洪流量、洪水类型及行洪流路走向等。嫩江干流河道冲淤变化幅度很小,对干流水位基本不产生影响;分洪流量对嫩江干流水位影响比较明显,最大分洪流量时水位降幅达0.70 m。嫩江干流与第二松花江共发型洪水分洪对蓄滞洪区水位的减小幅度大于嫩江干流型洪水;蓄滞洪区内地形地貌复杂,不同分洪通道对分洪闸闸下水位影响显著,是泄洪闸过流能力的关键影响因素。因此,在蓄滞洪区内设置能快速分散蓄滞洪水的分洪通道非常必要。     

新孟河感潮河段支流口门闸下极限冲刷试验研究

感潮河段支流口门外江侧水流受涨落潮牵制作用明显,水流流态复杂,为保证河道堤防安全,避免在大流量引、排水时河道严重冲刷,危害临近建筑物,对闸下冲刷展开研究十分必要。以新孟河延伸拓浚工程界牌水利枢杻为例,构建1:50物理模型开展试验,结果表明:若新开河被开挖至粉砂层,由于粉砂起动流速较小,极易被水流冲起造成河道严重冲刷;由于水流在软硬介质边缘处会产生漩涡,不停的淘刷坑底,使冲刷坑不断加深,所以在进行建筑物护底设计时,应全河段宽度范围内进行防护;根据感潮河段水流受涨落潮牵制作用的水动力特征,可以有针对性的对主流路上冲刷较为严重的区域建筑物进行防护。     

正交试验法在感潮河口水闸闸下冲淤试验中的应用

河口水闸闸下淤积问题非常普遍,需通过水力冲淤来解决。影响水力冲淤效率的因素主要有闸上水位、下游潮位、下泄流量、闸下淤积高度、潮沟情况等。通过温州殴飞滩南2#闸水工模型实例,介绍使用正交试验法研究这5个因素对水力冲淤效率的影响,得到影响水沙比的主要因素以及各个因素之间的主次关系,为河口水闸的运行调度、冲淤等提供技术依据。