泄洪雾化预测的人工神经网络方法探讨

为了预测高坝泄洪雾化引起的降雨强度分布，本文提出了一种基于人工神经网络的雾化预报模型。该模型将泄洪流量、入水流速、入水角度以及三维河谷地形坐标等作为输入变量，对相应河谷地形内的雾化降雨强度分布进行预测。研究中采用了径向基函数（RBF）网络建模，并且通过在其激发函数中引入Sign—d函数，构造一种混合RBF网络，以改善模型的稳定性和泛化能力。通过东江水电站雾化原型观测资料检验，证明该网络模型在求解泄洪雾化降雨的空间分布方面是适宜而有效的。     

基于CFD的挑流泄洪雾化特性研究

针对泄洪雾化影响范围不易采用数学模型直接模拟的问题,以某高坝电站泄洪为研究对象,先采用三维数学模型计算挑流水舌入水流速、入水角度等水力特征值,再基于此特征值选用原型观测校正后的计算公式预报泄洪雾化范围,并通过物理模型试验对计算结果进行验证分析。结果表明,受比尺效应影响,物理模型试验预测的雾化影响范围小于公式计算的范围,但两者的变化趋势一致;雾流受惯性力和水舌风作用,沿水舌轴线做爬坡运动,与原型观测现象一致;受出口挑流影响,泄洪雾化影响集中在水舌落入点的下游,而水垫塘上游、右岸降雨强度较小,影响范围有限。     

高拱坝枢纽工程泄洪调度方式对雾化的影响分析

结合已建典型高拱坝枢纽工程泄洪雾化原型观测、数值模拟及物理模型试验成果,分析高拱坝枢纽部分孔口开启泄洪的雾化规律,探讨通过泄洪调度方式减轻泄洪雾化所带来危害的途径,保证电站枢纽安全有效运行。结果表明,坝身表、深(中)孔泄洪时雾雨区分布与下游水舌入水流速、水舌入水面积以及入水角度密切相关,其中入水流速对深(中)孔泄洪雾雨区分布的影响更加明显。当库水位和泄洪量一定时,泄洪洞运行雾化雨强及其影响范围最小,且雾化影响区集中在远离坝体的下游河段,而深(中)孔单独运行雾化雨强及其纵向影响范围明显大于表孔和泄洪洞单独运行工况,雾雨区垂向范围受泄洪调度方式影响较小。     

溪洛渡水电站枢纽泄洪雾化初步研究

溪洛渡水电站具有“窄河谷、大泄量、高水头”的特点，泄洪总功率达1亿kW，坝身采用水舌空中碰撞及水垫塘消能，泄洪雾化严重。本文借助大比尺物理模型预报泄洪水舌与泄洪雾化雨强分布；通过对国内近几十年来泄洪雾化模型试验及理论数值分析估算雾雨的影响范围，结合类似工程的原型观测资料，对溪洛渡的雾化问题给予综合评判，预测泄洪雾化范围及需采取的防护措施。     

挑流泄洪雾化降雨强度的模糊综合评判预报

 采用江垭大坝泄洪雾化降雨的原型观测资料,对前人提出的模糊综合评判模式作了进一步的分析验证、改进。结果表明,用模糊综合评判方法预报雾化降雨强度具有一定的可信度,且该方法经济快捷,预测结果能初步满足工程运用的需要。大坝泄洪雾化降雨的原型观测资料,对前 人提出的模糊综合评判模式作了进一步的分析验证、改进。结果表明,用模糊综合评
      

BP神经网络预测挑流泄洪雾化范围的应用分析

对于挑流泄洪雾化范围的BP神经网络模型,选用李家峡、二滩、漫湾和东江水电站的原型观测数据或泄流雾化计算数据作为训练样本进行学习训练,随后应用此模型对江垭大坝泄洪雾化范围进行了预测计算。通过与相应的原型观测资料比对分析,验证了模型的适用性、精确性,并指出了其应用的局限性。     

高坝泄洪雾化模型试验研究

泄洪雾化是近20多年来水电工程中出现的一个新课题,现在的高坝具有落差大、泄洪流量大、河谷狭窄等特点,雾化问题突出,雾化水流的研究已成为高坝建设中新的水力学关键技术问题之一.为了正确预测高坝泄洪雾化雨强分布,根据二滩、安康、岩滩和小湾等工程的泄洪雾化物理模型试验和原型观测雾化资料,得出了用物理模型来研究高坝泄洪雾化的规律,并据此设计溪洛渡水电站泄洪雾化模型,试验得出溪洛渡水电站不同工况下的雾化雨强分布,为工程防护提供了科学依据.     

高坝泄洪水流雾化问题研究介绍

雾化研究是新课题，来之于实际工程。在高坝泄洪过程中，由于雾化造成工程上的危害，如新安江雾化使变压器跳闸，被近停电；黄龙滩雾化形成暴雨，厂房被淹，造成停电；凤滩水电站雾化，形成大风大雨，交通中断。为此进行了系列原型观测，获得大量雾化资料，提高到理论分析，探讨泄洪水流雾化模拟方法，进行雾化预报研究，提出一些经验式，估计雾化的强度及范围，拟定防护措施，确保工程安全运行。     

峡口塘水电站泄洪雾化数值模拟计算研究

为了预测峡口塘水电站泄洪雾化的影响范围,建立了相应的数值计算模型,利用江垭水电站泄洪雾化的原型观测资料对数值模型进行验证,计算结果与原观资料基本一致,表明该数值模型是合理的。利用验证的计算模型对峡口塘水电站5种不同工况下泄洪雾化进行预测,计算结果表明无风以及纵向风速15 m/s条件下,各级工况右岸电厂以及下游交通桥均位于毛毛雨区(10 mm/h~0.5 mm/h)外,未受到雾化降雨的影响,而坝下200 m范围内左右两岸边坡均处于暴雨区,受雾化降雨影响较大。     

高坝泄洪雾化工程防护措施研究进展

高坝泄洪形成的雾化现象对枢纽下游建筑物运行、两侧岸坡稳定及生态环境可能造成危害,严重时可危及枢纽本身安全。伴随着系列原型观测、数学模型及物理模型试验等形成的雾雨强度预测技术的发展,泄洪雾化工程防护由被动的雾化—破坏—修复逐渐演变为在预测雨强及其范围基础上进行工程防护,并逐步与消能建筑物、高边坡的分区、分段防护相结合。通过对系列工程雾化防护措施调研,对高坝泄洪雾化工程防护相关研究成果进行归纳总结,认为不同防护材料在不同雨强的破坏特性及雾化对生态环境的影响是今后泄洪雾化工程防护措施研究的重要方向。     

小湾水电站泄流雾化水流深化研究

在“七五”、“八五”攻关的基础上，通过对小湾水电站泄流雾化的研究，进一步深化对高速泄流所产生的雾化水流的机理和防范措施的认识。其主要内容包括：（１）完善单一的较规则的挑流雾化水流计算模式，主要是完善充的横向扩散和考虑水弹性的溅水范围的计算方法；（２）水舌碰撞消能和窄缝消能的雾流量计算；（３）下游河床地形对雾化水流雨区的影响和两岸地形对雾充扩散的影响；（４）原型观测反馈计算；（５）小湾水电站泄务化影     

玛尔挡水电站泄洪雾化数学模型研究

玛尔挡水电站地处高山峡谷地区、两岸岩体地质情况较差,挑流泄洪雾化可能对两岸边坡及交通安全产生不利影响。为准确预测泄洪雾化水流的影响范围和程度,结合蒙特卡罗方法考虑环境风和地形因素的随机喷溅数学模型,对玛尔挡水电站在水舌风和汛期最不利自然风两种情况下3个典型工况的雾化情况进行了计算和分析。研究结果表明:泄洪雾雨主要沿边坡竖向爬升,只考虑水舌风时,下游雾化降雨范围最远到达坝下1 021 m,横向左扩散至3 190 m高程,横向右扩散至3 160 m高程。水舌风和自然风共同作用时,各泄洪组次雾化范围沿自然风向偏移,左右岸影响范围收窄。根据暴雨分布范围,建议适当增加下游两岸边坡的防护长度和高程。雾化降雨对省道S101没有影响,但左岸导流洞出口导墙段区域和右岸进厂交通洞口位于薄雾降雨区,泄洪时应禁止通行。     

基于泄洪雾化影响的白鹤滩水电站坝身泄洪调度方式研究

针对高坝工程泄洪调度方式的雾化影响问题,提出一种改进的泄洪雾化数学模型。该模型可综合反映水舌入水条件、气象条件及河谷地形的影响,并通过小湾工程实测资料验证,两者吻合良好。在此基础上,针对白鹤滩水电站坝身泄洪方式进行雾化影响对比分析。结果表明,当深孔泄洪时,由于其水舌挑距大,入水角度小,水舌风场与雾化降雨范围明显大于表孔泄洪,在泄洪流量与水位落差相同的条件下,表、深孔不同开启方式,其水舌落点与入水形态各不相同,最终引起水舌风场与雾化降雨分布显著变化,根据不同运行工况下的雾化降雨对比结果,提出了坝身孔口的最优开启方式。上述研究为今后实际工程泄洪调度的雾化影响分析提供了借鉴。     

加纳布维水电站泄洪雾化降雨强度模糊综合评判预报

加纳布维水电站为坝后式厂房,厂房所处位置离挑流泄洪坝段较近,枢纽泄洪时将在厂区形成极强的雾化雨。文章引入模糊数学理论来预测布维水电站泄洪雾雨强度和分布范围,在布维水电站厂房屋顶排水及厂区排水设计时均参照了这一计算结果。     

泄洪雾化降雨模型相似比尺分类研究

物理模型试验是研究泄洪雾化问题的主要方法,但泄洪雾化模型具有明显的缩尺效应。为了提高模型雨强换算精度,减小雾化模型缩尺效应的影响,基于安康、乌江渡、二滩、白山等水电站泄洪雾化雨强原、模型试验资料,按泄洪方式、消能工体型等对泄洪雾化降雨模型相似比尺进行分类研究,分析了不同分类方式下雨强比尺（Sr）转换关系中指数n（Sr=Lrn）与尺度比尺（Lr）和水流韦伯数（We）的关系。结果表明,泄洪雾化模型雨强与原型雨强的关系并非按同一比尺指数规律变化,指数n的取值与消能工体型、泄洪方式、尺度比尺和水流韦伯数等因素有关。无论表孔、中（深）孔还是泄洪洞泄洪,模型比尺和水流韦伯数越大,雾化模型缩尺效应越小,指数n的取值就越小。     

UNIFIED MODEL FOR SPLASH DROPLETS AND SUSPENDED MIST OF ATOMIZED FLOW

In this article, the unified mathematical model for splash droplets and suspended mist of atomized flow was established, which classifies the atomized sources into the splash source and the suspended source. For the splash source, the Lagrangian method was used to simulate the random motion of splash water droplets, and for the suspended source the theory of air-water two-phase flow was used to simulate the mist flow moving in particle clouds. The rainfall intensity of the atomized flow was obtained by summarizing the rainfall intensities relative to the above two types of atomized sources. Both experimental data and prototype observation data were used for the verification of the mathematical model. For both the distribution of rainfall intensity, and the outer edge of the atomized flow, the simulation results are in agreement with the experimental data or prototype observation data.     

丰满水电站重建工程挑流消能方案泄洪雾化研究

针对丰满水电站重建工程中的挑流消能方案,采用随机溅水数学模型,进行了泄洪雾化降雨数值模拟,将水舌入水喷溅源进行空间离散,描述水舌入水形态对下游雾化降雨的影响,同时考虑飞行水滴与空气间的相对速度,分析了各种泄洪运行方式与自然风场对雾化降雨分布的影响。研究表明:丰满水电站重建工程采用的分区挑流泄洪方案可将雾化区域控制在河道水面范围内,雾化降雨对左岸三期电站、右侧坝后电站、以及右岸生产、生活区的影响有限。在10 m/s以上横向风场作用下,左岸三期电站尾水平台出现5 mm/h左右的降雨,对此可通过增设地面排水设施加以解决。对于泄洪运行调度,建议优先开启中区4~#—6~#溢流表孔,然后是右区7~#—9~#溢流表孔,最后是左区1~#—3~#表孔,这可进一步减轻雾化对两岸建筑物及边坡稳定产生的不利影响。     

SIMULATION OF THE ATOMIZED FLOW BY SLIT TYPE BUCKET ENERGY DISSIPATOR

1.INTRODUCTION Inhydroelectricengineeringifwaterdischar gesfromtheflipbucketatcertainhighspeed,at omizedflowwouldformowingtothespreadingof theaeratedjetandsplashingasthisaeratedjetim pingeswiththewaterdownstream.Thisatomized flowmaythreatenthesafetyofthehydroelectric engineering,sometimesevencausescertainharm sincethisflowmightproduceheavyrainaswellas heavyfoginacertainareajustdownstreamofthe damundertheinfluenceofupstreamwindand downstreamtopography.Thepurposetostudythe atomizedflowisjust…