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。     

闸孔出流的水力计算

一、前言泄水闸是用来控制泄量的水工建筑物。图1为水流经过无侧收缩平底闸门时的情形。当上游水深与闸门开度之比值较大时,下游为自由出流。而当此比值较小时,下游为淹没出流。当闸孔为自由出流时,水流很平稳;而当闸孔为淹没出流时,相应地水流紊动较剧烈。     

平底闸闸下水深hz诺模图及流态判别图的研制

水工建筑物测流（水力学公式法）普遍存在着以下问题，流态不易准确判别，淹没出流时闸下水深ｈｚ无法准确侧记；高淹没出流时淹没有度ｈｔ／Ｈ及相对开启ｅ／ｈ常常超出淹没参数αｓ的查读范围，导致无法和水力学公式计算过闸流量及泄量，作者通过柯阿罗斯金公式中闸下游水深ｈｔ与闸下水深ｈｚ的关系，制作了利用ｈｔ，查读ｈａ的诺模图及流态判别图，以便于准确判别流态，淹没有流时迅速查询闸下水深ｈｓ进行泄流计算，及时准确地     

高水头闸室平板闸门小开度流量系数试验研究

高水头闸室闸门小开度情况下,根据闸前的水流流态可分为闸前有长有压段、短有压段两类,根据闸后水流流态可分为自由出流和淹没出流两类.平板闸门的流量系数公式形式应随着闸前闸后的水流条件的不同而不同,对于不同的类别应采取相应的流量系数公式进行计算.通过试验推导出高水头闸室平板闸门小开度闸前为长有压段闸后为自由出流的闸孔处流量系数,为工程设计和运行提供了试验依据.     

阿格罗斯金公式在平底闸流量计算中的应用

本文针对平底闸在流量计算过程中，普遍存在高淹没孔流时，其相对开启高度ｅ／Ｈ常常超出公式中给定的范围，流态判别较难把握等问题，引进了阿格罗斯金公式，解决闸下水深ｈｚ的求算，并对该公式所涉及的参数进行了确定。然后分别对平板门和弧形门的闸下水深进行了计算，并绘出通过闸下游水深ｈｔ查得ｈｚ的诺模图。在此基础上，又绘制了流态判别图，并就各种流态的判别进行了阐述。     

特殊工况下平原感潮河网地区防洪(潮)排涝水闸的消能防冲设计—以上海市嘉宝北片区为例

以上海嘉宝北片区排涝水闸的设计为例,分析该类水闸可能出现的各种运行工况及相应消能防冲设计。认为正常工况下过闸水流均处于高淹没度的堰流状态,闸下一般不会发生水跃现象,为非控制工况。研究分析了两类特殊工况下水闸消能防冲设计,认为第一类特殊工况发生的概率很低且历时较短,一般可不考虑此类工况。第二类闸室内外水头差较大时闸门长时间保持某一局部开度特殊工况下,一般认为:(1)应有临时应急措施控制过闸流量;(2)闸下消力池设计应注意消力池深度和长度(水跃长度)计算值与闸门相对开度、闸室上下游水头差、下游水深等主要计算参数并非线性相关,实际设计时应尽量对所有可能组合均进行计算;(3)闸下海漫长度和河床冲刷深度计算主要与过闸流量相关时,且过闸流量较大导致下游河道平均流速超出允许不冲流速时,建议过闸流量按下游河道允许不冲流速与相应过水面积的乘积选用,合理控制海漫和防冲槽设计尺寸。     

泄水涵洞中平板闸门流量系数的试验研究

通过对有平板闸门泄水涵洞的水流进行了试验,对涵洞关键点的压强、流量以及闸后收 缩水深进行测量,对相应各点的水头损失进行了计算,对试验数据进行了分析,得出了涵洞中闸 后收缩水深的拟合计算式,最后分析得出了涵洞中平板闸门的流量系数。结果表明了涵洞中的闸 门流量系数主要与涵洞前水库水深和涵洞的高度有关,其值比堰顶的流量系数大,比管嘴出流的 流量系数小。     

用微机对水闸宽顶堰过流及消能的计算

文中就微机对水闸，宽顶堰过流及消能的水力计算程序及方法做了简要介绍。推荐的程序能够解决具有平板闸门的水闸及宽顶堰的水力计算问题。在输入原始数据的情况下，计算闸（堰）包括闸孔自由与淹没出流，宽顶堰自由与淹没溢流，这样四种情况下流量及其相应的单宽流量。对没有发生淹没式水跃的情况，进行消力池深度及消力池长度，海漫长度的计算。     

宽顶堰平板闸门闸孔出流水力计算的实验研究

在水闸运行中经常会遇到各种实际问题,如准确计算下泄流量、流态判别、确定已知泄流量下的上下游水位等。为使平板闸门过闸流量计算准确又方便,根据平板闸门下宽顶堰模型实测数据,对闸孔出流的不同流态进行分析,提出了闸孔淹没出流的简易判别方法并用数学回归分析得到精度较高的自由出流、淹没出流流量计算公式,可供工程水力计算参考。更多还原     

小桥涵泄水孔出流理论特性分析

依据水力学基本理论对涵洞泄水孔出流特性进行研究,得出以下结论:自由出流条件下,出口水流为临界流;泄水流态取决于泄水孔下游水深(ht)与泄水孔临界水深(hlk)的比值,hl/hlk＞1.3为淹没出流,ht/hlk=1.3为临界出流,ht/hlk＜1.3为自由出流.该结论对小桥涵泄水孔具有重要的理论与工程价值.     

易门岔河水库高涵出流的确定方法分析

根据易门岔河水库高涵2009年的实测流量资料,分别进行高涵闸门出流系数的率定和出流断面水位流量关系的拟定,推求在不同条件下、两种较为合理的计算岔河水库高涵出流的方法。     

并联输水箱涵检修操作过程中的水力仿真及瞬变控制

长距离输水箱涵在检修操作过程中常会出现剧烈的水力皮动,检修井后接的箱涵往往出现局部脱空的情况.本文通过建立长距离并联输水箱涵单孔检修的非恒定流数学模型,对检修操作过程中的水力过渡过程进行了模拟.在对检修操作时通过检修闸的流量过程线进行分析的基础上,对检修闸分两段关闭的操作方式进行了优化.并针对工程的实际条件,提出通过在检修井后设置补水孔,利用非检修箱涵向检修箱涵补水,对并联输水箱涵单孔检修所引发的瞬变流进行控制,最后在水力仿真的基础上对补水孔的面积进行了优化.     

基于明满流瞬变计算方法的大型灌区输水隧洞最优泄水流量计算

为了明确输水隧洞内的明满流水力瞬变过程以及优化泄水闸的泄水流量,介绍了圆形输水隧洞中明满交替水流水力瞬变计算原理和方法。以某大型灌区干渠工程为例,根据窄缝法计算原理,采用显式差分中的扩散法,对圆形输水隧洞中的明满交替水流进行了水力瞬变计算研究。给出了圆形隧洞瞬变流计算的水力要素计算公式,得到了输水流量变化时隧洞不同断面的水深或压力随时间的变化曲线。结果表明:当圆形隧洞水位封顶时,隧洞中的水压力越靠近下游断面,压力突升越剧烈;明流状态下节制闸关闭时间对隧洞内最大水深影响较小,隧洞内的最大水深随着泄水闸泄水流量的增加呈线性减小的趋势,根据数值模拟计算给出了泄水闸合理的设计泄水流量。研究成果可为输水隧洞工程的设计提供借鉴和参考。     

穿滹沱河北大堤涵洞消能计算

通过分析献县穿滹沱河北大堤涵洞内过闸水流的流态,计算了涵洞内的水面曲线,从而合理地确定出消能工程的规模.     

闸阀失效诱发水库输水涵管振动探测与分析

为了对某水库输水涵管振动原因进行分析,首先采用振动监测仪对管道不同位置振动特性进行监测,分析管道不同位置振动变化规律,初步确定了振源位置;其次通过管道机器人对管道内部进行探测,结合已有理论基础初步分析了管道振动的内因;最后通过现场开挖,分析了管道振动的外因。结果表明：闸阀位置处质点振动峰值速度、主频、峰值加速度和峰值位移均明显大于其他测点,闸阀前后振动特性基本对称,推测闸阀为主要的振动源;闸阀处各方向质点振动峰值速度、峰值加速度和峰值位移均为垂向＞切向＞径向,推测闸阀的主要振动方向为垂向;输水涵管闸阀仅能开启至设计最大开度的1/3位置处,当闸阀在此种小开度开启时,产生的垂向流激振动是输水涵管振动的主要原因;闸阀附近土体松散,且未设置镇墩,无法较好地约束输水涵管变形,从而导致振动加剧。     

深孔泄洪洞工作（闸）弧门下游水流空化特性分析

深孔泄洪洞工作弧门下游体型及弧门开启方式决定着水流流态的变化,选择不合理有可能引起底板的空蚀破坏。为了明确与此相关的空蚀发生机理及条件,通过水力学模型试验,并结合简单数值模拟计算,对不同体型、不同水头、不同开度条件下的水流空化与空蚀特性进行研究。研究结果表明:受弧门出口射流流场分布影响,弧门下游抛物线及下游陡坡初始段底板压强随着底板以上总水头的增加及弧门开度的减小会快速下降,最大负压接近或超过-14 k Pa,连接闸室与抛物线之间的水平段长度增加5 m,虽然可以使底板压强有一定幅度增加,但高水头、小开度工况下的水流最小空化数仍然比较小,最小值不足0.2;如果以0.2作为抛物线及其上下游段水流初生空化数,同时底板的施工不平整度有所控制,则总水头40 m时弧门最小开度可以达到1/4,若总水头增加至65 m时,弧门只能全开或3/4开度运行,低海拔地区或水平段加长5 m后最小开度可到1/2~3/4。     

环形波纹钢管涵洞式鱼道水力特性数值模拟

环形波纹钢管涵洞式鱼道内波纹的粗糙度可以使边界附近产生足够低的流速,鱼类可以由此游向上游。对3种流量0.05,0.07,0.09 m3/s,3种埋深0D,0.1D,0.2D,坡度0.4%工况下,环形波纹钢管涵洞式鱼道内水面线、流速场和紊流场分布分别进行了数值模拟研究。结果表明环形波纹钢管涵洞中,高流速区（无量纲流速大于0.9）位于涵洞过水断面中心区域,高紊流区（紊流强度大于0.2）位于水面中心附近。在涵洞底部边壁附近较大区域内,由于流速较小,紊流强度也较低（紊流强度小于0.1）,鱼类可以由此顺利完成上溯。相比无埋深式涵洞,嵌入式涵洞内平均流速较小,紊流强度变化较为平缓,更有利于鱼类的洄游。     

基于下泄水温控制考虑的水库分层取水建筑物设计

水库分层取水建筑物主要有两大类，即竖井式和斜涵卧管式。斜涵卧管式只能适用于取水深度、流量较小的水库，竖井式可用于取水流量较大的深水水库。通过设置不同高程进水口或竖向流道，由闸门控制实现表层取水，提高下泄水温。结合江坪河水电站工程分层取水建筑物设计实践，对竖向流道型和分层进水口型分层取水建筑物进行了方案比选，对选定的竖向流道型分层取水建筑物，从结构布置、流道设计、金属结构、操作运行等方面进行了探讨，并给出了江坪河水电站设计实例。