三峡工程左导墙设计研究

左导墙是泄洪坝段与左厂房之间的导水隔墙，其最大高度为９７．４５ｍ，最大底宽５０．５２ｍ，由于导墙右侧为泄洪挑流消能区，作用在导墙上的时均压力及脉动压力幅值沿程变化较大，水位变幅也较大。在研究水工模型试验及流激振动计算分析成果的基础上，结合导墙的断面设计，总结了作用在导墙壁脉动压力的规律及其在动水荷载作用下的导墙结构设计主要成果。     

热膜测速技术在挑射水流中的应用及高坝消能机理的研究

为探讨挑射水流在冲坑内的基本特征与消能机理，首次利用热膜测速技术量测定床冲坑中淹没射流的沿程时均流速和脉动流速分布，并同时量测沿坑底的压强场，给出入射区、冲击区和壁射流区３个子区的流速和压强的变化规律；计算坝面摩阻消能，空中扩散消能和冲坑水垫中紊动剪切消能３部分的消能效率。     

曲线型重力坝下游消能试验研究

某水利枢纽的溢流坝为曲线型重力坝，由两边各２孔（高挑坎）和中间４孔（低挑坎）组成。选取了两种不同粒径的散粒体模拟基岩研究下游消能，试验测了水舌入水形态和相关的一些水力学参数，试验结果表明，该工程坝的基础、右侧电厂和尾水渠导墙未受到冲刷破坏，溢流坝的泄流能力满足设计要求。     

龙英水库溢流坝导墙收缩角对泄流水力特性影响试验研究

通过水工模型试验,观测不同收缩角时,导墙产生的冲击波对大坝泄流水力特性以及挑流消能的影响。结果表明:龙英水库由于溢流坝下游堰面水流流速大,相应的弗劳德数(Fr)大,导墙收缩产生的冲击波的传播速度远小于水流流速,冲击波波角小,冲击波只沿导墙边向下游传播,对非紧邻导墙的水流流态影响不大;当龙英水库大坝导墙收缩角不大于10°,由导墙收缩产生的并沿导墙边流动的左右两股相对较强的水流,在溢流面、挑坎处水流没有出现交叉碰撞,挑流水舌稳定,当导墙收缩角不小于15°时,左右两股水流在挑坎处或挑坎下游出现交叉碰撞,收缩角越大交叉碰撞的位置越靠近上游,挑流水舌越不稳定,当导墙收缩角大于20°时,需要采用工程措施改善挑坎处水流流态,减小雾化和下游的冲刷;挑流挑距主要是受挑坎的几何形状和尺寸、坎上水流流速影响,导墙收缩角影响不大。     

曲面贴角窄缝鼻坎的水力特性及其在东风水电站溢洪道上的应用

本文介绍了贵州省乐风水电站溢洪道采用带急弯的曲面贴角窄缝鼻坎的消能防冲情况，通过消能防冲试验分析表明，此消能工水舌纵向扩散好，适用于狭谷河道，鼻坎段无冲击波现象，可大幅度降低边墙高度，选用此种消能工型式，较好地解决了该电站溢洪道出口高边墙及下汇水舌的导向归槽与消能防冲问题，试验所得边墙时均压力与脉动荷载等成果资料，满足了溢洪道设计的需要。     

燕尾坎不同体型参数对其水力特性影响研究

为研究燕尾坎不同体型参数对其水力特性的影响,文章基于黄河古贤水利枢纽工程水工模型,采用物理模型试验的方法,选取不同开口处挑角和燕尾宽度进行试验,分析对比不同体型参数下的内外缘挑距以及水垫塘的冲击压强和脉动压强。试验结果表明:开口处挑角主要通过影响内缘挑距来影响水舌纵向拉伸程度,随着开口处挑角的不断减小,水舌入水宽度变宽,水垫塘内冲击压强和脉动压强逐渐减小;燕尾宽度主要通过影响外缘挑距来影响水舌纵向拉伸程度,随着燕尾宽度的不断增加,水舌入水宽度变宽,水垫塘内冲击压强先减小后增大,脉动压强逐渐减小。研究结果可为其他消能工程燕尾坎体型的选取提供了依据。     

石板水电站泄洪消能试验研究

通过石板水电站溢流坝面三种挑流消能形式的试验比较，优选出宽尾墩结合挑流鼻坎的一次成流的消能防冲形式。它具有反弧段内不形成水跃、挑射距离适当，水舌入水面积较大，下游冲坑范围较小、且冲刷坑深较浅的特点。这一消能形式已被工程采用。     

岸边并联泄洪洞下游河道冲坑预测

挑流水舌对下游河道的冲刷关系到工程安全。根据动量方程推导了射流在下游水垫中的扩散规律,分析了下游水垫流速对射流扩散的影响,提出了动水垫下射流的临底流速计算方法。研究结果表明:动水流速增加了射流在水中的扩散距离,促进了射流扩散及射流流速衰减,降低了射流临底流速。将研究结果应用于白鹤滩岸边泄洪洞下游河道的冲坑深度预测。模型试验结果表明:在鼻坎水流参数相同的情况下,河道中水流为动水时的冲坑深度较静水时冲坑深度减小约10%,且位于河道下游侧的挑流水舌形成的冲坑深度小于上游侧挑流水舌形成的冲坑深度。与常规预测公式相比,该方法能准确预测不同位置挑流水舌的冲坑深度,研究结果可为泄洪设施下游河道消能防冲设计提供依据。     

乌江银盘水电站消力池及导墙脉动压力特性研究

依托乌江银盘水电站,对底流消能消力池底板及导墙脉动压力特性进行了较系统的水力学模型试验研究。通过大量点、面水流脉动荷载测试数据的综合分析,获得了消力池底板及导墙动水压力的分布规律。该研究丰富和发展了底流式消力池及导墙的脉动压力特性研究,可为对该类消能形式水流动力特性的深入研究提供科学参考。     

某抽水蓄能电站狭窄河道挑流鼻坎优化及下游防冲设计试验研究

针对某抽水蓄能电站下游的狭窄河道斜交挑流消能问题,对连续坎、窄缝坎和异型坎等不同类型鼻坎进行对比研究,推荐挑流水舌落点优、冲坑深度小的折线型贴角斜鼻坎为设计方案。为确保工程安全,对设计方案下游河道的水流流态和动床冲刷开展试验研究,结果表明,下游河道左岸岸坡附近流速较大,坝下0+260.00下游100m范围内冲刷严重,应对两岸和基础进行防护。研究成果可为类似工程的挑流消能鼻坎的选型和防冲设计提供参考。     

消力池底板及导墙脉动压力特性试验研究

消力池底板属轻型结构,其结构的振动、抗冲、稳定等均与底板水跃区的水流脉动强度直接相关。依托某工程,对底流消能的消力池底板及导墙脉动压力特性进行了较系统的水力学模型试验研究,通过对水流脉动压力测试数据的综合分析,获得了消力池底板及导墙动水压力的分布规律以及点、面压力脉动的换算关系。研究丰富和发展了消力池及导墙的脉动压力特性研究,可为底流消能形式的水流动力特性深入研究提供科学参考。     

拱坝高低坎挑流消能工鼻坎挑角的优化设计

我国近几年采用的一种新型消能工——拱坝高低坎挑流,其特点是两股水舌空中相撞(图1),空中消能率高,冲坑浅,冲距近。关于如何合理设计这种消能工,是有待解决的问题。本文针对给定高低坎位置的情况,探讨挑角的优化设计。     

雷州市溪南水库溢洪道消能试验研究

通过水工模型试验,针对溪南水库溢洪道原方案存在的问题,采用圆弧段导墙解决了溢洪道进口段导墙头部的绕流问题,改善了下游河道缩窄段流态;采用差动式挑流鼻坎,提高了消能率,减小了冲刷坑深度;对下游边墙扩宽,避免了挑射水舌的冲刷破坏。以上成果可为类似工程提供参考。     

热膜测速技术在挑射水流运动特性及高坝消能机理研究中的应用

本文为探讨挑射水流在冲坑内的基本特征与消能机理，首次利用热膜测速技术量测定床冲坑中淹没射流的沿程时均流速和脉动流速分布，并同时量测沿坑底的压强场，给出入射区、冲击区和壁射流区三个子区的流速和压强的变化规律；计算坝面摩阻消能、空中扩散消能和冲坑水垫中紊动剪切消能三部分的消能效率。     

龙背湾水电站溢洪道挑流鼻坎优化研究

挑流消能的方式在水电工程中应用得极为广泛,而由于施工环境的不同,对于挑流鼻坎形式的要求越来越高。龙背湾水电站泄流量较大,下游河道较窄,通过模型试验对比了4种挑流鼻坎形式下(连续式挑流鼻坎、改进梯形差动坎、鼻形挑坎a、鼻形挑坎b)的下游冲坑的深度、位置、水舌入水宽度及大致形状等参数。最终确定的异形挑坎的方案明显减小了冲坑深度,水舌形态良好,满足工程的要求。相关经验可供类似工程借鉴。     

差动式挑坎冲坑影响范围的估算

挑流消能冲坑危害的判别,在现行规范中要求安全挑距和水舌入水宽度的确定应以不影响挑坎基础两岸边坡及相邻建筑物的安全为原则。冲坑上游坡度应根据地质条件进行估算可采用上游坡度等于冲坑净深与挑距的比值小于1/4～1/3时认为不会危及大坝安全,同时还应考虑泄小流量时贴流和跌流的冲刷及保护措施。为了更好的体现各个流量冲坑的影响范围,本文引入了绘制包络图的思想,把冲坑最大影响范围绘制在平面图和剖面图上,能够更加直观的看出冲坑的危害范围及危害情况,以便采取必要的防护措施。     

龙英水库溢流坝挑流消能工优化试验研究

龙英水库溢流坝采用连续式鼻坎挑流消能方式,由于两侧导墙收缩角远大于常见范围,在泄流时沿两侧导墙和堰面下泄的3股水流在挑坎上出现碰撞,产生向上跃起的水冠,水冠不稳定,对下游的消能防冲、防雾带来不利影响,需要对消能工进行优化。通过水工模型试验,从水流的角度对消能工的布置方案进行优化。试验结果表明:在挑坎处设置分流墩可以改善挑坎处水流的稳定性,避免或减轻挑流水舌对两岸的冲刷,减轻雾化;与矩形分流墩相比,Y形、倒梯形分流墩在消除挑坎处水流碰撞产生的水冠方面效果不明显,却增加了分流墩在结构上的复杂性;采用等间距布置2个分流墩,每个分流墩分别与相邻侧的调直段导墙成9.7°夹角的分流墩的布置方案,可以改善挑坎处水流的稳定性,避免或减轻挑流水舌对两岸的冲刷,减轻雾化。     

惠州抽水蓄能电站上库溢流坝阶梯消能试验研究

介绍惠州抽水蓄能电站工程概况,建议将上库溢流坝挑流消能改为底流消能方式。通过水力模型试验研究,推荐溢流坝采用“坝面削角阶梯+底流消力池”的联合消能方案。试验表明,削角阶梯坝面末端泄流的动能只占相应光滑坝面动能的30％以下,相应动能消能率达70％以上,消能效果较显著,大幅度减小了溢流坝下游消力池的尺寸和工程量。     

楼庄子水库溢洪洞体型优化试验研究

针对楼庄子水库工程溢洪洞原方案存在的问题,采用物理水工模型试验方法,对原挑流鼻坎提出了横向扩散和竖向扩散两种消能方案,通过对比分析挑坎水舌形态和下游河道冲淤形态,最终认为横向扩散消能方案优于竖向扩散方案。进一步分析了挑坎横向扩散方案的扩散角、挑距、冲淤形态等特性规律,确定适度扩散角舌形鼻坎方案为推荐方案。试验结果表明:舌形挑流鼻坎形成的水舌连续光滑、扩散充分,入水范围增大而单宽流量减小,下游河道冲淤明显减轻。试验结果可为同类工程优化结构形式及设计应用提供参考。     

白石水库溢流坝消能形式的选择

白石水库溢流坝采用异型宽尾墩挑流消能方式。异型宽尾墩是将宽尾墩底缘与溢流堰面断开形成缺口的一种墩型。采用异型宽尾墩挑流消能，使冲坑变得更浅且远离坝趾，消能效果十分理想。