扭面式消能墩在低水头泄水建筑物中的应用

我国有大量的低水头水利工程建设需求,这类水利工程具有水流形态复杂、佛氏数低的特点,给消能建筑物设计带来较大的困难.文章以梨树园子水电站为工程依托,利用实验室模型试验的方式,提出了一种扭面式消能墩,试验结果显示,该体型消能墩具有良好的消能效果,可以在低水头水利工程泄水建筑物设计建设中采用.     

中低水头宽尾墩联合消能工的应用与认识

通过几个工程实例,证明宽尾墩联合消能工应用于中低水头能够得到与高坝相同的消能防冲效果。这些实例包括了消能工的常规形式,因而具有一定的代表性。分析比较表明,从选择闸墩收缩比ε入手,借助经验公式Fr=6.56ε2-3.71ε+2.98初选收缩起始断面位置的方法有助于宽尾墩的设计与应用。     

低水头、大单宽流量泄洪消能方式研究

对于具有低水头、大单宽流量、低佛氏数、深尾水以及下游水位落差变幅大等特点的泄洪消能问题,其过流特点是:由于闸下跃前水流的佛汝德数较低,消力池内水垫较深,水流下泄后下游水位对闸室水流和消力池内水流流态影响较大。通过水工模型试验研究,提出了采用淹没式宽尾墩消力池联合消能方式。在闸室末端采用宽尾墩后,水舌沿纵向拉伸扩散,消除和抵消了常规的等宽闸墩情况下出现水跃的来回震荡现象,水流经宽尾墩收缩后,以淹没射流形式进入消力池,池内水流具有三维射流特性,消力池内产生横、纵向扩散和剪切、掺混,加强了消能效果,达到了稳定水跃、分散水流、加强紊动剪切和掺混的目的,较好地解决了下游河床的消能防冲问题。     

宽尾墩与消力墩在班多水电站的应用

结合班多水电站整体水工模型试验,提出了利用宽尾墩能够收缩水流、抬高闸室内水面的特点,改善了泄洪闸堰面上出现的负压;针对下游河床冲刷偏深的问题,通过在混凝土护坦上设置消力墩,极大地减轻了下游冲刷.试验推荐的修改体型已经被工程采用.     

单侧宽尾墩在卡伦水库的应用

经计算和试验验证并在卡伦水库改建工程中采用的单侧宽尾缴方案，可使由初设的二级池长40m减至为一级泡泡长23m，既满足了下池流量102m~3／s的消能要求，又可节省工程投资近30万元．成功地解决了已建工程由于提高设计标准，消能工不满足要求的问题．文中对单侧宽尾墩的消能机理进行了初步的探讨，并进行了水力计算，计算结果与模型实测接近．     

宽尾墩在高坝消能中的研究应用与新发展综述

结合宽尾墩的水力特性，与传统的三大消能工（挑流、底流及戽（面）流）联合组成新型消能工，是我国在消能工中的创新，适用于狭谷、大流量、大功率和地质条件差的水利水电工程，已得到广泛应用，并取得了良好的消能效果。本文对其进行了初步总结。     

宽尾墩在桃林口水库溢流坝上的应用

桃林口水库原设计为二级消力池形式的底流消能工，采用Y型宽尾墩后，减短了池长．提高了消能率，进而减轻了水流对下游河床的冲刷。本文结合桃林口水库枢纽工程的特点，对宽尾墩的体型参数进行了研究，同时对宽尾墩与消力池联合消能工的消能效果进行了分析和论述。     

宽尾墩在桃林口水库溢流坝上的应用

桃林口水库原设计为二级消力池形式的底流消能工．采用Y型宽尾墩后．减短了池长．提高了消能率，进而减轻了水流对下游河席的冲刷。本文结合桃林口水库枢纽工程的特点．对宽尾墩的体型参数进行了研究．同时对宽尾墩与清力池联合消能工的消能效果进行了分析和论述。     

宽尾墩-挑流联合消能在蟒塘溪水电站中的应用

近几年来在高水头、大流量和低佛氏数工程中难以用常规消能工解决消能工建成并投入运用。蟒塘溪水电站正是采用的这种宽尾墩－挑流联合消能，目前已投入运行，消能效果良好。水工模型试验表明：宽尾墩使下泄水流通掺气分散，增加了纵向扩散，减少入水单宽流量，因而提高了消能效果，减轻了坝下冲刷，保证了大坝安全。     

宽尾墩消能工在酉酬水电站中的应用

酉酬水电站坝址河谷狭窄、岸坡陡峻,河道平直,洪水峰高量大,下游消能防冲问题较为突出.通过水力学计算和模型试验对比分析,证明该工程采用的宽尾墩+底流消能方案具有消能率高、尾水稳的特点,很好的解决了酉酬水电站"大单宽流量、低弗劳德数"水流消能的难题.     

大单宽流量低傅汝德数收缩墩底流消力池的试验研究

为解决大单宽流量、低傅汝德数底流消能中存在振荡水跃,进而导致消力池内流态不稳定、水面波动大、消能率低等问题,采用模型试验的方法,对在消力池前设置收缩墩后的收缩扩散与底流复合消力池进行了研究。结果表明:设置Y型收缩墩后消力池内呈较为稳定的收缩射流与淹没水跃的三元复合流态,水流更为稳定,振荡水跃消失,可有效解决池内的水流间歇性振荡和水面大幅波动等问题。同时,设置收缩墩后,可有效降低池内最大临底流速,由近30 m/s降至约20 m/s。消能率由60.93%提升至66.61%,消能效果显著。此外,下游河道冲刷大大减小。最不利冲刷工况下的2年一遇洪水时,基岩最大冲深由近32.0 m降为5.6 m。消力池前设置收缩墩,对于因受地形地质等客观条件限制,无法通过改变池长池深来解决大单宽低傅汝德数的底流消能问题,提供了一种新思路。     

低水头大流量溢流坝系统水激振动研究

本文以飞来峡溢流坝系统（包括闸墩、胸墙、导墙结构）泄洪振动问题为背景，采用水力学和结构动力学相似条件同时满足的“二合一”模型－重橡胶水弹性模型，较现代的方法进行模态和过水激振测试和分析，并与计算机数值计算结果进行了对比研究。本研究不权对解决大功率、低弗氏数、高淹没度的泄水结构系统水流诱发振动问题具有现实意义，同时对于高速水流诱发各种水工结构的振动研究也提供了一个较完善的方法。     

东庄水利枢纽表孔宽尾墩水力特性研究

为了验证东庄水利枢纽表孔宽尾墩初设方案的泄洪消能特性,在水工模型试验的基础上,采用三维水流的RNG k-ε紊流双方程数值模型、自由面的VOF处理法来模拟表孔宽尾墩水流特性。根据东庄水利枢纽的初设方案,计算了宽尾墩的泄流能力、流道内的水面线以及水舌的纵向扩散长度和水垫塘的时均冲击压力,并将相应的试验值与计算值相结合进行了对比分析,发现两者吻合度较高。对比结果表明:2#表孔出口俯角偏小,在高水位时泄流能力受到宽尾墩的影响低于设计值,各工况下ΔPmax均小于15×9.81 k Pa的防护标准,初设方案收缩比偏大、墩尾折角偏小,水舌纵向扩散效果不明显,无法实现表深孔无碰撞消能的效果。     

Hydraulics of crest spillway with large unit discharge and low Froude number

With respect to the crest spillway with large unit discharge and low Froude number, the hydraulics of the slit-type energy dissipater at the outlet should be noticed due to the complicated flow regimes. In the present paper, some issues about hydraulic characteristics were experimentally investigated by means of five slit-type outlets and four tetrahedrons, including the flow choking, impact to river banks and jet trajectory. The main findings are as follows. The critical Froude number for the flow choking decreases with increasing outlet width of the slit-type energy dissipater. If the flow Froude number is expressed by the parameters just before this energy dissipater, the tetrahedron placed inside the side wall of the outlet could efficiently avoid the flow impact to the river bank of same side, and compared with the jet trajectory of the slit-type energy dissipater, the outlet with tetrahedron has different trajectory trend, i.e., the distance of the jet trajectory decreases with the increase of the water head due to special form of the outlet tetrahedron.     

出山店水库表孔低水头大单宽流量消能方式研究

由于出山店水库下游河床水位低且水深变幅较大,能量较为集中,对下游冲刷严重,传统消能方式很难满足工程需求。本文结合出山店混凝土坝下消能防冲实验研究成果,对宽尾墩的水流特点、掺气特征、消能效果等进行了探讨,再通过数值模拟得出的水面线计算成果与实验结果吻合良好。最后,经过模型试验、数值模拟的结果进行比选,得出溢流表孔采用底流消能同时联合T型墩、非完全宽尾墩等辅助消能方式的消能率有所提高,消能效果提升明显。本研究可为类似的低水头、大单宽流量、低佛劳德数水库消能设计与试验研究提供参考。     

大型输水渠道退水口的退水能力研究

选取南水北调中线工程输水干渠中的澎河和澧河退水闸,采用一维非恒定计算软件,模拟计算各种紧急情况下干渠中的非恒定流态,对其退水能力进行分析和校核。结果表明:渠段两端闸门同时紧急关闭且退水闸不启用时,渠段中的水面会发生长时间的振荡。同时关闭草墩河和澎河节制闸以及该渠段间的分水口时,在设计流量下,即使不开启退水闸,也不会引起渠道漫溢;在加大流量的情况下,澎河退水闸和澧河退水闸必须同时启用至少3 h才能有效避免漫溢事故的发生。所关闭的两个节制闸间的渠段越长,退水闸运行的时间也越长。     

某低水头大流量长引水式电站调压室设计

调压室的设置是减小水锤压力在水道中传递的有效方法之一,而调压室断面的大小则受托马稳定条件的制约。按托马稳定断面公式计算的低水头大流量长引水式电站稳定断面往往较大。结合某工程实际运行情况,考虑了电力系统的影响,论证了调压室断面减小的可能性,并拟定了适合该工程的调压室体形,最后通过过渡过程仿真计算论证了所采用调压室体形的合理性。     

电导仪在排污口流量测量中的应用

鉴于目前排污口流量测验手段的不足,尝试采用电化学的方法进行排污口流量测量.电导率法测流是在测验河段的上游施放已知浓度的氯化钠溶液,由于施放溶液的稀释扩散作用和水流的紊动混合,经过一定的时间后,在下游断面达到充分混合,该断面作为取样断面.在取样断面施测水的电导率,即可以推算出排污口废污水的流量.将电导率法与常规流量测验方法容量法进行比对,试验证实本方法简便易行,适应性强,可以在实际工作中推广应用.     

高水头大泄量旋涡竖井式泄洪洞的设计研究

通过几座水电站的导流洞改建旋涡竖井式泄洪洞的试验研究，优化结构体型，改善流态，降低流速防止结空蚀，避免出口冲刷和雾化现象。使研究成果能满足高水头、大泄量泄洪洞的设计要求。文中主要对此型式泄洪洞提出设计原理和系统的设计方法，并根据自由旋涡理论和能量方程导出旋涡竖井泄流能力、合成速度以及壁面压力等水力学计算公式。     

高水头大流量泄洪洞内消能工研究进展

为了降低工程投资,提高泄洪安全,防止出口冲刷、雾化和高边坡不稳定现象,近20年来国内外对各种内部消能的泄洪洞进行了研究,部分成果如旋流竖井(洞)、孔板(洞塞)和消力井等内部消能工,已应用到实际工程中。本文对这几种内部消能工的应用条件、消能效果和运行的可靠性进行了比较研究。认为旋流式和消力井式消能工适用于下游水位较低的条件,前者采用连续旋转和扩散消能,消能率高,掺气充分,可有效防止发生空蚀;后者采用井内集中消能,相对而言消能率较低。而孔板(洞塞)式消能工适用于下游高水位条件,其消能率较低,同时为了避免洞内发生高压不稳定气团流动,进水口闸门必须控制在高库水位运行。比较而言旋流式泄洪洞具有较大的优越性。