跌坎型底流消能工跌坎深度在工程优化设计中的应用

以某工程导流泄洪隧洞底流消能工为试验研究对象,原方案试验中,在闸门半开工况下,下泄水流出现脱离泄槽底板现象,不利于下泄水流的消能,经研究,改变压坡段底板坡度,同时将泄槽的两个坡段改成一个坡段;原方案底流消能工消力池内均发生远驱式水跃,消能效果差,通过研究采用以最大临底流速为控制目标的最小跌坎深度计算公式,确定消力池底板高程。经两次优化试验后,消除了闸后水流脱离泄槽底板的现象,下泄水流流态稳定,消力池内形成稳定的淹没水跃消能,出池水流与下游水流衔接较好,消力池内临底流速和时均动水压强均明显降低,消能效果好。     

黄河源电站溢洪道末端消能方案设计

某电站大坝溢洪道末端挑流鼻坎下游无消力池、护坦等设施,仅在末端泄洪渠中布置了简单的钢筋石笼护底和砌石护岸防护,由于电站库区上游遭遇历史少见的持续降雨,水库水位上涨,溢洪道泄洪流量较大、且持续时间长,导致末端防护被冲毁。设计单位在踏勘现场、分析水毁原因的基础上,提出在溢洪道下游挑流鼻坎齿墙后布设消力池和泄水渠,对泄水道水流进行消能和排泄,防止对两岸冲刷的修复方案。     

某工程溢洪道挑流鼻坎的模型试验

以某工程溢洪道挑流鼻坎为研究对象,采用物理模型试验的研究方法,以同等工况为试验研究前提,不同挑流鼻坎形态为研究方向。经试验得出不同鼻坎体型对应消力池下游水流流态、水流挑距、河床入射水流形态及河床冲刷形态。观测分析对比,得到适用于该工程实际的溢洪道鼻坎体型。     

河口村水库泄洪洞水工模型试验研究

为验证河口村水库泄洪洞布置方案的合理性和优化的可能性,根据重力相似准则,采用1∶40的单体正态模型系统研究了泄洪洞泄流能力、水流流态、压力分布、空化空蚀、进出口体形等。尝试采用不同挑流鼻坎形式来消除2#洞内起挑前跃后水流局部封顶现象,并提出有利于消能防冲的鼻坎形式。根据试验结果,1#泄洪洞采用中墩修改体形能有效规避宽墩后水冠冲击洞顶的不利流态,同时2#泄洪洞挑流鼻坎采用修改体形可有效解决起挑前跃后水流局部封顶现象。     

宽尾墩对跌坎底流消能影响的试验研究

针对跌坎底流消能在下游水位变幅较大的电站中的泄流消能问题,结合赛格电站进行了模型试验研究,从消力池的水流流态、临底流速以及底板时均冲击压力三方面详细地分析了宽尾墩对跌坎底流消能的影响。试验结果表明,宽尾墩改善了跌坎底流消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和时均压力,较好地解决了跌坎底流消能不能适应下游水位变幅较大这类工程的泄洪消能的缺陷。     

突扩式跌坎消力池掺气特性试验

采用模型试验对突扩式跌坎消力池内水流的掺气浓度进行了量测,研究了来流条件、突扩比、水流流态对掺气特性的影响。结果表明：突扩式跌坎消力池掺气水流典型流态为水跃流叠加在射流之上,跃首被射流分裂成两部分,气泡跃移区在泄槽延长线范围内,长度较无突扩跌坎消力池有所减小,气泡悬移区长度有所增加,临底长度有所减小,突扩处为清水回流区,携带部分气泡;无突扩跌坎消力池底板掺气浓度呈降峰形曲线分布,各纵向断面沿程掺气浓度分布均匀;突扩式跌坎消力池底板掺气浓度呈升峰形曲线分布,掺气浓度在消力池底板1/4中线处最大,1/2中线处次之,靠近边墙处最小;在同一水力条件下,突扩式跌坎消力池底板掺气浓度较无突扩跌坎消力池有显著降低,且消力池底板掺气浓度不随突扩比的增大而减小。     

跌坎消力池脉动压强试验

为了对跌坎消力池的水动力特性作更深入的研究,为跌坎消力池的设计防护提供参考,基于模型试验对跌坎消力池脉动压强的分布规律、幅值特性和频谱特性进行了系统研究。结果表明:水流条件是影响脉动压强的主要因素,跌坎消力池底板脉动压强系数沿程呈先增大后减小并逐渐趋于稳定的趋势;跌坎消力池底板中线和靠近边墙的脉动压强相当,脉动压强最大达到总水头的5.1%;跌坎消力池前端位于泄槽边墙延长线附近区域的脉动压强最大,最大达到总水头的11.5%;跌坎消力池前端中线的脉动压强比传统消力池有明显降低,最大降幅达55.2%。     

泄洪洞突扩式跌坎底流消能研究与应用

针对闸后设置扩散段泄槽的泄洪洞,将传统的底流消力池优化为突扩式跌坎底流消能。研究结果表明:跌坎加大了池内水深,入池水流能够和池内水体充分撞击;另外,突扩边墙使得消力池内水流分股,入池水股和两侧反向水流的摩擦和剪切作用明显,主流流速进一步降低,从而达到提高消能率,水流平顺归河的目的。     

预测挑流鼻坎自由跌落射流产生的冲刷深度

预测挑流鼻坎自由跌落射流产生的冲刷深度［土耳其］Ｄ．伊耳边兹等主题词挑流鼻坎，挑流消能，冲刷深度，水力计算，经验公式，原型观测近几年中，过坝洪水消能要求的特征是利用挑流方式消能，在长陡槽及隧洞末端布置鼻坎挑射水流。在某些地形和地质条件下，与消力池相比...     

挑流消能在苏帕河三江口电站前池泄水道的施工应用及改造

苏帕河三江口电站前池泄水道损坏原因，处理方法：运用挑流消能，改变挑射角度，凿去挑流鼻坎长度，使下泄水流进入消力池。     

不同条件下WES堰下泄水流水噪声试验研究

通过对不同的消力池尾坎高度、不同的消力池长度、不同流量下WES堰下泄水流水噪声进行测量,研究WES堰下泄水流与上游来水流量及下游消力池状况的关系。结果表明:在流量、消力池长度均相同的条件下,尾坎高度的改变会影响WES堰下泄水流声压大小,随尾坎高度提高,水声压降低;在上游来水流量、消力池尾坎高度相同时,WES堰下泄水流声压随着消力池长度的增长而下降;在相同消力池长度和尾坎高度情况下,WES堰下泄水流声压随流量的增大而总体上升。     

东山拦河闸加固改造工程消能研究

由于东山拦河闸下游消力池遭受破坏,且下游河道河床下切、水位降低,需对拦河闸下游消能工进行加固改造。通过水工模型试验,在东山拦河闸现状下游消力池加固改造的基础上,为了确保消力池下游海漫段的安全运行,在海漫段上设置消力墩和消力坎等辅助消能工。研究表明:消力池下游海漫段上设置了消力墩和多级消力坎之后,海漫段的泄流消能率最高可达约50%,确保了出池水流较平顺地与下游河道水流衔接。研究成果得到了工程建设的采用,可供类似工程设计和运行参考。     

多层多股跌扩型底流消能的数值模拟研究

基于RNG k-ε紊流模型和VOF自由表面追踪法,采用非均匀结构网格技术,建立了三维紊流数学模型,对跌扩型底流消能工进行高精度数值计算。讨论了不同泄流方案下游消力池内水力特性的变化,得出如下结论:(1)不同工况下,下游消力池内水流紊动剧烈,其临底流速较大值相对集中在消力池前段;(2)当高低坎联合泄流时,可形成多层多股射流,流速梯度改变差异较大,各股主流掺混合并速度更快;(3)就消能率而言,高低坎联合泄流紊动能消逝比单独泄流更迅速,消能效果明显。     

跌坎深度对扩散式泄槽底流消能水力特性影响试验研究

对于高水头泄水建筑物而言,为了降低出口单宽流量,减轻下游消能压力,通常在出口设置扩散式泄槽。突扩式底流消力池增设跌坎,可避免水流直接冲击消力池底板,降低底板力学指标。通过水工模型试验,基于一定的边墙突扩宽度,研究突扩式消力池在不同跌坎深度下底板临底流速、时均压强、脉动压强的变化。成果表明:跌坎深度为5 cm时,消力池内水流流态介于临界水跃向远驱式水跃过渡区间,临底流速最大,时均压强最小;跌坎深度增加至10 cm时,消力池能够形成稳定的淹没水跃,临底流速明显减小,时均压强明显升高;跌坎深度进一步增加至15 cm时,消力池内淹没程度继续增加,临底流速继续减小,时均压强继续增加,但变幅均不大。     

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。     

二滩水电站泄洪隧洞体型设计

二滩泄洪洞泄洪水流落差达１８０ｍ，单洞泄流量为３８００ｍ３／ｓ，为国内已建和在建泄洪洞的首位，在世界上也位居前列。本文介绍了二滩泄洪洞采用浅水式短进水口、龙抬头隧洞洞身、扭曲斜切挑流鼻坎和舌形挑坎体型的设计研究情况。     

某闸坝工程跌坎底流消力池体形优化试验研究

大单宽、低弗劳德数闸坝工程底流消能时易存在不稳定流态且消能率低等问题,结合某工程进行了跌坎底流消力池体型优化试验研究。结果表明,原方案采用小挑角跌坎消力池,闸门局开,上下游水位差较大,且下游水位较低运行时,消力池内因挑坎挑射水流与池内水流衔接易产生不稳定流态;将入池挑坎改为平角跌坎并在消力池内布置消力坎后,池内为稳定的淹没水跃,水面变化平缓,池内临底流速不超过10 m/s。优化后的平角跌坎消力池+池内消力坎方案,从根本上解决了原方案水流衔接引起的池内水流剧烈紊动、水面大幅波动、消能不足等问题。     

福建省洋口水库溢洪道模型试验和挑流鼻坎优化研究

为验证福建省洋口水库水工溢洪道设计参数指标及布置的合理性，对该水库的泄流能力、水流流态、消流防冲、冲坑形态、河道冲刷等方面进行模型试验，并对挑流鼻坎体型参数进行优化，增加差动鼻坎，从而减轻下游河床冲刷。结果表明：溢洪道泄流能力达到设计要求，溢洪道流态稳定，鼻坎优化方案明显改善了消能效果，研究成果对类似工程结构设计优化有一定借鉴意义。     

跌坎式消力池模型试验研究

通过传统消力池和跌坎式消力池的物理模型试验,对两种底流消能消力池的底部流速、水跃长度和消能率进行对比分析,结果表明:跌坎式消力池缩短了水跃长度,减少了消力池长度,从而大大减小了混凝土用量;有效地降低了消力池底部流速,防止了水流对消力池底板的冲刷;提高了消能率,减少了水流对建筑物及下游河道的冲刷。跌坎的高度对消力池消能有较大影响,因此,在设计跌坎式消力池时,要选择合适的跌坎高度才能达到更好的消能效果。     

特征线法在溪洛渡泄洪洞挑流鼻坎设计中的应用研究

主要介绍了特征线法在溪洛渡泄洪洞挑流鼻坎设计中的应用情况，采用特征线法建立了异形扭曲底面条件下的泄洪洞挑坎水流流场计算数学模型并编制了可视化计算程序，由计算结果可以得到挑坎上水流的自由表面形态、断面水深和沿垂线平均的流速分布，该模型计算结果得到了物理模型试验的验证，二者结果基本一致，从布表明该计算模型的可靠性，采用该计算模型能够直观、快速地进行挑坎体型的方案比较。