堆积体对河道流速分布的影响研究

通过水槽实验研究,分析了河流的水流流速分布受堆积体影响的特性,其结果表明:(1)受堆 积体影响,水流流态一般可分为4个区段,即水流的主流区、堆积体上游滞流区、堆积体下游回流区及 堆积体下游主流区和回流区之间的过渡区。(2)堆积体体型对主流流速沿程变化影响很大,一般阻水率 越大,其对主流流速影响幅度越大,影响范围也越大。堆积体上游段,主流流速受堆积体影响流速减 小;堆积球权段,主流流速显著加大,堆积体末端附近,流速达到最大;堆积体下游段,水流逐渐扩散, 主流流速逐渐减小,但主流流速仍较无堆积体情况明显加大。(3)水流主流流速变化与流量之间无确定 相关关系,堆积体对主流流速沿程影响特性完全与堆积体阻水率的变化特性相一致。(4)引入堆积体阻 水率概念,堆积体的阻水率对水流结构的影响起决定性作用,阻水率越大,其对水流结构影响越大。     

判别泄洪洞反弧段发生空蚀的水力特性标准

 搜集了国内外已建工程龙抬头式泄洪洞的运用情况共22例， 对其中一些工程发生空蚀破坏的原因、条件进行了综合分析。提出可以用泄洪洞作用水头、反弧末端平均流速及反弧段水流空化数等3项水力特性的界限值， 作为判别龙抬头式泄洪洞反弧段是否会发生空蚀的水力特性标准。     

龙抬头水电站泄洪洞水力特性研究

针对青海省某大型水电站龙抬头泄洪洞工程,采用计算流体力学软件Flow-3D,应用RNG k-ε紊流模型、VOF方法,对泄洪洞整体水力特性进行三维数值模拟研究,得到泄洪洞闸室、龙抬头段、挑坎等部位水流流态、壁面压强、水流流速等水力参数。将部分数值模拟结果同整体水工模型试验实测结果进行比较,两者吻合良好。数值模拟及试验成果显示,泄洪洞闸室合理设置突扩突跌设施可有效掺气、利于减蚀,龙抬头段水流流态平稳无突变、壁面无负压;而且,扭曲斜切挑坎有利于挑射水流归槽,可避免水流冲刷对向河岸,泄洪洞体型设计合理。研究表明,数值模拟与理论研究结果接近,可靠度较高,可为类似工程设计提供参考。     

圆柱桥墩局部冲刷机理试验研究

为进一步探索圆柱桥墩局部冲刷机理,分别从桥墩附近水流流速分布特性、桥墩冲刷特性以及冲刷与流速相互关系对圆柱桥墩顺水流向不同布置方式的局部冲刷水力学特征进行了模型试验研究.结果表明:两排10桥墩顺水流(桥墩轴向与水流方向夹角分别为90°,60°,30°,0°)均匀布置时,桥墩轴向与流向夹角越小,流速在桥墩上下游紊动越小,对下游影响范围越大,且流速越大,冲刷深度和范围越大.顺水流布置0°夹角时,冲刷程度最小,在相同流量下,冲刷稳定历时最短;垂直布置(90°夹角)时,冲刷程度最严重,所需冲刷稳定历时最长,且随着流量的增大,桥墩墩前冲刷坑最深位置逐渐向水槽中间偏移.     

大型泄洪洞高速水流的研究进展及风险分析

高水头、大流量泄洪洞内高速水流问题主要问题之一是水流空化引起过流表面空蚀。几个实际工程泄洪洞发生空蚀破坏的实例表明反弧段下游一定范围是容易发生空化空蚀的敏感部位，其主要原因是由于反弧段内的水流流速高，流态复杂，在水流离心力的作用下沿程压力梯度大，水流掺气条件差，缺乏有效的掺气保护。掺气减蚀是解决泄洪洞过流表面空蚀的有效措施，对水流进行三维掺气的减蚀技术有了较大进展。“龙落尾”式和 “龙抬头”式是高水头、大流量泄洪洞的两种常用布置型式，风险分析认为“龙落尾”式泄洪洞布置对地形地质的适应性更好，即使发生事故对大坝的安全威胁小，也更具有抗风险的能力。     

基于航线船闸口门区水力优化数值模拟研究

奔牛水利枢纽工程船闸引航道口门区水流交汇区域流动复杂,水流紊乱。通过原初步设计方案的水力分析以及3个方案的水力优化,最不利引航线表流纵向流速分布范围均满足规范要求,表流横向流速在引航线周围超过0. 25 m/s分布范围在不断的缩小直至满足规范要求。计算成果对类似工程设计可提供借鉴与参考。     

小浪底水利枢纽孔板泄洪洞改建施工简述

介绍小浪底水利枢纽工程在大坝施工期间的 3条导流洞在完成导流任务后 ,通过以龙抬头的形式抬高进水口高程 ,回填封堵导流洞在进水塔基础范围内的部分 ,在龙抬头和中闸室之间设置孔板环以及缩小中闸室过流断面等施工方法 ,有效地解决了导流洞重复利用所遇到的高水头、高流速问题 .     

洞顶余幅对泄洪洞内空气流动特性影响研究

洞顶余幅是影响泄洪洞需气量的一个重要因素，但目前此方面的研究成果还较为匮乏。采用数值模拟的方法研究了不同水流条件下洞顶余幅对泄洪洞洞内空气流场分布、流速变化以及隧洞通风量的影响规律。结果表明：当洞顶余幅大于40%时，空气流速断面分布在降低至零之前，近似于指数变化形式，而当洞顶余幅小于40%时，空气流速接近于线性分布形式；断面空气流速分布形式同时受洞顶余幅条件与水流条件的影响，当水流速度不变时，断面平均流速的峰值位置均出现在洞顶余幅为30%～40%的范围内；洞顶余幅越大，进气口附近的气流漩涡分布范围越广，同时，泄洪洞运行时所需的空气量也越大。     

V型掺气坎在龙抬头式泄洪洞中的应用

本文通过试验研究,从掺气坎后空腔区的三维形态考虑,提出了一种新型V型槽式掺气坎(简称V型坎),其主要特点是:坎后射流水舌的流速、挑角和高程沿中心向两侧保持连续变化,其水舌落水点范围即空腔长度成为一连续变化的曲线,且沿曲线水流流速亦呈连续变化,很好地减弱或消除了龙抬头式泄洪洞掺气坎后水流落水处产生的回水.在V型坎出口断面处,水流的三维扩散充分,水舌与空腔的接触面明显增大,对底空腔长度、通气量等掺气特性指标都有明显改善.     

环翼式桥墩周围水力特性试验研究

为分析环翼式桥墩周围水流流速分布特征,根据桥墩局部冲刷机理,进行了三种流量、三种水深、三种挡板位置的模型试验。试验结果表明:桥墩周围的表层纵向流速、表层横向流速仅仅受到水流波动的影响。挡板与河床的距离越小,桥墩中心线上的近底纵向流速越大,中心线上及墩侧一定范围的近底横向流速越大,但是近底垂向流速却越小。当挡板距离河床底部为0.3倍水深时,靠近河床边壁处各向流速受挡板影响不大,但是靠近桥墩中心处各向流速在挡板所在位置都有尖点,同时,靠近桥墩中心处的纵向相对紊动强度在测点高度与水深比值为0.4处有极大值。     

表孔分流坎挑流消能工在龙潭拱坝中的应用

龙潭高以曲拱坝表孔挑流泄洪，水头高，泄量大，河谷窄，溢流堰布置受坝体厚度限制，采用新型分流坎挑流消能工，使水流在空中扩散，碰撞，消能效果极佳，大大减轻了泄流对河床的冲刷破坏作用，在国内已建高薄拱坝泄洪中为首次建成运行。     

高水头水电站 “三洞合一”布置的体型优化试验

针对某水电站坝址河道狭窄现状,采用放空洞、旋流竖井泄洪洞与导流洞"三洞合一"技术优化枢纽布置。通过模型试验,分析旋流竖井泄洪洞泄流能力及相关水力特性,评价了结构尺寸设计的合理性。提出在放空洞连接段采用曲线型阶梯消能工的措施,通过试验得到了优化体型。研究表明,采用曲线型阶梯消能工后,连接段流态平稳,水流掺气充分,并且消能效果显著,在单宽流量为54.3 m3/(s.m)时阶梯段的消能率达到了43%。在洞内连接段布置阶梯消能工可有效改善枢纽布置。     

洞塞泄洪洞的水力特性研究

本文提出的洞塞式消能工与孔板非常相似，充分利用高速水流经过局部突缩突扩断面产生巨大水头损失实现消能，但体型简单，洞塞内水流相对平稳，消能率很高。本文较为详细地介绍了洞塞消能的特点、洞塞泄洪洞的布置型式和水力学计算。水力学模型试验成果与计算结果非常吻合。     

水布垭水利枢纽放空洞水力学试验研究

水布垭枢纽放空洞主要承担水布垭工程施工期后期导流及完建后大坝检修时放空水库的任务.它具有水头高、流速大、运行时间长、水位变幅大等特点.借助系列水工模型试验对水布垭放空洞的泄流能力、压力特性及关键部位的空化特性、闸门启闭力、出口鼻坎消能工体型及下游冲刷等进行了较深入的研究、分析.提出了一种新型消能工--双曲差动异型鼻坎,该鼻坎有良好的消能效果.在工作闸门区突扩跌坎处,选择合适的体型及通气设施并严格控制表面不平整度,可达到防止或减小空化的目的.     

水工隧洞内消能工的研究及应用进展

对于高水头、大流量的水电工程,以往的消能工具有一定的局限性,研究表明,把大面积遭受高速水流作用改为局部承受的消能方式,是高坝泄洪消能的一条有效途径。内消能工主要有孔板(洞塞)式消能工、旋流式消能工、消力井等3种形式。实践表明,内消能工对改善大坝下游水流流态,保护下游环境,保障下游边坡稳定等有积极作用,综合考虑,旋流式消能工具有较大优越性。对水工隧洞内部消能技术尚需开展进一步的研究与实践。     

高水头放空洞泄洪消能试验研究与运用

水布垭枢纽放空洞主要承担水布垭工程施工期后期导流及完建后大坝检修时放空水库的任务。它具有水头高、水位变幅大、流速大、运行时间长等特点,经过1∶58水工整体模型多种方案的比较研究,首次提出了一种新型的双曲双槽差动鼻坎消能工形式;经过2007年超高水位、长时间的泄洪运行检验,该消能工成功地解决了放空洞高水头、大变幅、大夹角、窄河谷且地质条件较差的消能防冲难题;同时,该型鼻坎消能工无任何蚀损。     

无压输水洞洞内消能优化研究

通过西藏旁多水利枢纽灌溉输水洞水力学模型试验,对无压输水洞洞内消能及消能工优化展开了研究.结果表明,下挖式消力池能较好地解决无压输水洞洞内消能问题,同时,在满足消能防冲要求、确保工程安全的情况下,应尽量使消能工的体型简化,以利施工及运行后维护工作的进行.     

龙抬头式泄洪洞体型设计与泄洪消能问题研究

结合某枢纽工程龙抬头式泄洪洞(由导流洞改建)渥奇曲线段体型设计与出口泄洪消能问题,以及对收集到的国内已建龙抬头式泄洪洞工程实例进行综合分析,认为该工程龙抬头渥奇曲线段体型设计合理,满足防蚀要求。同时通过试验研究提出了一种结构简单、施工方便的综合式消能工,从而较圆满的解决了该工程导泄"二合一"隧洞出口消能工体型选择及泄洪消能问题。更多还原     

锦屏一级水电站泄洪洞的掺气减蚀及消能防冲问题

锦屏一级水电站泄洪洞具有“大泄量、特高水头、超高流速”的特点,高速水流空化空蚀问题非常突出。为了解决其掺气减蚀、泄洪消能防冲及出口挑流河道归槽的问题,锦屏一级水电站在泄洪洞的龙落尾、掺气坎、补气洞及出口挑坎等关键部位采用了特定的工程技术。对这些特定工程技术的模型实验结果、原型观测资料及设计规范进行了分析,并结合乌江渡水电站、二滩水电站等工程评价了规范的适用性。分析结果表明锦屏一级泄洪洞的洞顶余幅、龙落尾体型、出口燕尾坎消能工等设计合理,掺气设施的掺气保护满足要求,补气及通气系统效果良好,没有发生空化空蚀现象。同时,在掺气空腔长度、风速、补气量、泄洪雾化等方面的模型缩尺效应明显,需要后续工程在设计阶段予以重视并进行更为深入而细致的研究。     

高坝二级挑流消能研究

为研究高坝挑流消能的效果,结合四川省某水电站洞式溢洪道的大比尺水工模型试验,对在较高水头、较大流量工况下的溢洪道挑流消能形式进行优化研究。结果表明:通过将一级挑流改成二级挑流,即一级挑射水舌在各种工况下都挑落在平台上,水流通过平台形成二次挑流均匀挑入下游河道,可以有效分散消能,降低挑射水舌的高度,减小河床冲刷。采用二级挑流消能形式,有效地改善了原方案一级挑流消能引起的产生较大冲刷与雾化现象。