白鹤滩水电站泄洪洞水力特性研究

白鹤滩水电站在左岸布置有3条泄洪洞,单洞最大泄量4 100 m~3/s,最大流速达45 m/s。泄洪洞具有高水头、高流速、大泄量、长距离等特点,洞身泄洪水力学问题突出。为保证工程安全,设计过程中,开展了大量水工模型试验,系统深入地研究了泄洪洞上平段合理底坡、龙落尾段新型掺气形式、出口挑流鼻坎体型、河道消能防冲等,解决了泄洪洞的水力学关键技术问题。     

基于河道冲刷特性的枢纽流量调度研究

岸边式泄洪洞泄洪时下游河道冲刷问题关系到工程安全,同时冲刷引起的河道淤积也会导致尾水位抬高。大型泄洪枢纽可通过合理的流量分配抬高下游水位,降低河道冲刷,减少河道淤积对电站尾水的影响。以白鹤滩水电工程为例,通过1∶50水工模型对其泄洪洞出口的深覆盖层地形进行模拟,研究了并联式岸边泄洪洞不同运行组合下消能区河道的冲刷形态;通过对试验数据的回归分析,提出了冲坑与堆积体的预测公式;以下游岸坡安全及河道淤积最小化为参考指标,结合泄洪洞出口布置形式及消能区河道的水位流量关系,提出了一种兼顾安全和效益的调度方法。本文研究结果可供水利枢纽工程运行调度参考。     

扭曲鼻坎对泄洪洞挑流消能的影响研究

针对某泄洪洞挑流水舌对下游河道产生不利影响等问题,开展了基于扭曲鼻坎调整射流方向的水力模拟试验研究。通过对几种扭曲鼻坎的优化研究,发现采用降低挑坎高程的大转角贴坡扭曲鼻坎布置,可以合理调整水舌方向,理顺下游河道形态,消除了右岸涌浪和边岸淘刷威胁,同时又解决了泄洪洞过渡期洞内水跃闷顶问题。研究成果对泄洪洞出流的消能防冲设计有一定的借鉴意义。     

高水头泄洪隧洞消能防冲试验研究

对高水头水电站泄洪洞出口挑坎水力特性和下游河道冲刷特性进行了试验研究,对比分析不同挑坎形式对冲坑位置、范围及深度的影响,指出:对称斜切挑坎水舌纵向扩散充分,落水区呈窄长条状,可以充分利用下游河道的纵向空间,特别适合应用于狭窄河谷中的高拱坝工程泄洪。     

溪洛渡水电站泄洪洞出口挑流鼻坎体型优化研究

溪洛渡水电站采用坝身孔口与岸边泄洪洞相结合的泄洪消能方式。左、右岸各布置两条常规泄洪洞,是目前国内最大规模的泄洪隧洞。在正常水位泄洪时,泄洪洞最大流速近50 m/s,消能防冲设计难度大,对挑流鼻坎的水力性能要求很高。针对原设计方案中下游水舌冲刷两岸、且冲刷坑深度较大的问题,对挑坎体型进行修正。利用Bezier曲线生成技术构造出口挑坎,通过移动控制点改变挑坎的曲线和构造出口挑坎,优化了出口挑坎体型,并通过物理模型试验进行检验。     

小湾水电站泄洪洞反弧段开挖施工工艺

1工程概况泄洪洞是小湾水电站工程三套泄洪设施之一,泄洪洞洞身为有压变无压“龙抬头”布置,由进水口、有压段、工作闸门室、渥奇反弧段、无压段及出口挑流鼻坎组成。泄洪洞设计工况和校核工况下泄流量分别为3 535 m3/s和3 811 m3/s,约占枢纽总泄量的19·4%和18·4%,最大泄洪水     

300m级高拱坝大流量泄洪关键技术研究

300m级高拱坝大流量泄洪关键技术研究专题主要结合小湾工程研究高拱坝增大坝身泄量,减少1条泄洪洞的泄量分配和泄洪消能布置,拱坝流激振动,泄泄雾化及防护措施,水垫塘体形优化和衬护结构稳定,大型导流洞改建为泄洪洞或放空洞等关键技术问题,提出优化的泄水建筑物及其消能防冲布置和结构设计方案。其中多项研究成果和建议已在小湾工程中采用,解决了该工程在泄洪消能布置和结构设计中的一些关键技术难题。     

两河口水电站深孔泄洪洞出口挑坎体型优选研究

两河口水电站泄水建筑物均布置于河道左岸,下游河道狭窄,出流归槽条件较差。深孔泄洪洞运行的库水位及泄量变幅均较大,使各工况下出流水舌落点差距较远。为保证各工况下出流水舌尽可能均匀拉伸且落点合适,需对出口挑坎体型开展大量的研究比选工作。根据地形地质条件及布置条件,通过单体及整体水力学模型试验,对深孔泄洪洞出口挑坎体型进行了优选,最终选定的"大斜切挑坎"出流水舌均匀、拉伸充分、落点理想、起挑流量较小、体型相对简单,满足归槽要求。     

河口村水库坝下泄洪区出口整治及生态修复

河口村水库泄水建筑物泄洪洞和溢洪道采用挑流消能,挑射的水流具有强大的冲刷作用,在建筑物下游出口河床产生了较大范围的冲刷坑,为了保护泄洪出口区域安全与坝下游河道生态环境,确保下游建筑物安全,对泄洪建筑物出口河道进行整治与生态修复。通过水力计算及模型试验得出了泄洪出口挑流冲刷的影响范围,通过设置河心滩进行导流分流,降低河道流速,并增设不同位置的跌水坎形成消力塘和水垫;河心滩、防冲墙、跌水坎紧邻泄洪出口区布置,保护了相邻建筑物的安全;结合下游河道自然形态和周边环境,创造高滩、沙洲、岛屿等多种类型物理生境。     

夹岩水库泄洪消能建筑物布置与结构计算

夹岩水库坝址区具有洪水峰高、下游水位变幅大、河谷狭窄、建筑物布置困难、调洪运行条件复杂等特点,泄洪消能及下游河岸防冲刷技术问题较突出。文章结合调洪计算成果,为尽量缩小溢洪道宽度,综合考虑地形、地质和枢纽布置等条件,设计优选"溢洪道+泄洪洞"的组合运用泄洪方式。泄洪洞与溢洪道按近3∶7比例联合泄洪,均采用连续鼻坎挑流消能,泄流能力满足要求,各工况下消能和防冲刷效果良好。     

溪洛渡水电站泄洪隧洞的布置及体型设计

溪洛渡水电站的泄洪设施由坝身孔口和两岸泄洪洞组成,其中隧洞泄洪流量达18 000~20 000m3/s,占枢纽泄洪的45%左右。本文结合坝址地形、地质条件及隧洞泄洪要求,对泄洪洞的布置、选型与设计,开展了多方案的比较研究,提出了“有压接无压—洞内龙落尾”型泄洪洞的布置型式。     

多洞联合泄洪通风补气系统运行特性

结合水-气分层流理论,构建了如美泄洪洞与溢洪洞联合泄洪通风补气系统理论计算模型,研究了如美多条泄洪隧洞的通风补气特性,绘制并总结了如美各条泄洪隧洞的负压、补气竖井风速及通风量随泄洪洞洞顶余幅高度及其补气竖井截面尺寸的变化规律。结果表明：泄洪洞负压出现极小值和极大值并存的3分区,而溢洪洞负压无明显变化;泄洪洞补气竖井风速和通风量出现极大值,溢洪洞补气竖井通风量反之出现极小值。综合考虑各条隧洞通气参数的变化,可为联合泄洪系统中泄洪洞及其补气竖井尺寸的选择提供参考依据。     

龙潭沟水库溢流坝泄洪消能局部冲刷试验研究

采用几何比尺为1∶30的大比尺整体枢纽水工模型,根据重力相似准则,进行了龙潭沟水库溢流坝泄洪消能水力学试验研究。试验结果表明,设计洪水时,原设计方案及修改方案都不会对下游河床造成冲刷;下游河道水流平稳,流速分布均匀。校核洪水时,随着溢流坝过坝流量的增加,单宽流量增加坝面水深增大,原设计光滑溢流坝面沿程水流掺气消能效果欠佳,下游流速大、水流紊乱,挑流水舌下游造成严重冲刷,影响泄洪安全。通过方案修改优化,提出阶梯溢流坝台阶尺寸为0.90 m×0.72 m+连续挑坎方案新型消能形式,宣泄校核洪水时消能率较高,且下游河道水流平稳,流速较低且分布均匀,满足龙潭沟水库工程的安全泄洪。     

水布垭溢洪道消能防冲区防淘墙施工研究

由于水布垭溢洪道消能防冲区两岸坡岩体地质条件差，故在设计研究中拟采取设防淘墙的防护工程方案。左、右岸防淘墙厚3m，墙顶高程200m，处于坝下常水位以下，采用预应力锚索将墙体与岸坡岩体锚固。针对水文地质及施工环境条件，主要研究并推荐分层粘爆逆作法和机械成孔（槽）法施工。在前期施工支洞的布置上，比选了在防淘墙范围内设斜洞式竖井和在墙外山体侧洞连水平洞两种方案。经比较分析，两种施工方法均可行，但以分层钻爆逆作法较为有利。     

糯扎渡水电站水力设计关键技术研究

糯扎渡水电站枢纽工程由心墙堆石坝、溢洪道、泄洪隧洞及引水发电系统组成;总泄洪功率高达66940MW;溢洪道最大泄洪流量高达31318m3/s,泄洪最大水头182m,泄洪功率达55860MW,采用了预挖消力塘的消能方案;泄洪隧洞工作水头达120m,采用双孔合一的闸门布置形式,高水头大流量的泄洪消能问题十分突出;尾水隧洞和导流隧洞结合,尾水调压井直径达33m,水力设计复杂;通过计算分析和水工模型试验研究,较好地解决了堆石坝枢纽工程中溢洪道、泄洪隧洞的掺气减蚀、消力塘护岸不护底等水力设计难题,并将运用于工程实践。     

溢洪道差动式挑流鼻坎挑距和冲深特性探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可明显增加挑射水流在空中的碰撞、紊动和掺气,大大减轻下游河床的冲刷.根据部分溢洪道工程的水工模型试验资料,对差动式挑流鼻坎挑射水舌挑距及其下游河床冲刷坑深度的估算方法进行分析和探讨,可供类似工程设计和运行参考.     

窄缝式挑坎下游河床冲刷特性研究

溢洪道下游出口设置了窄缝式挑坎之后,增大了其挑射水流的消能率,可明显减轻对下游河床的冲刷.在简要地分析溢洪道窄缝式挑坎体型布置的基础上,根据溢洪道窄缝式挑坎下游河床冲刷的水力模型试验资料,提出了其下游河床冲刷深度的计算式,并给出了相应的算例.本文成果可供类似工程设计和运行参考.     

花凉亭水库溢洪道泄流冲刷破坏特性分析与治理方案

通过对溢洪道及下游泄流流态的观察与分析,揭示了右岸凸出的山嘴造成主流折冲并减小河道过水面积,同时下游水垫厚度不够和河道陡纵坡及横向大高差形成的水流能量聚集、消能不充分是花凉亭水库溢洪道下游在2016年和2020年洪水过程中发生冲刷破坏的主要原因。提出了以加固防护、平顺流态和二次消能为主要方式消减溢洪道下游冲刷与破坏的治理措施,为类似水库溢洪道下游整治和除险加固设计提供参考。     

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。