护坦和海漫

护坦和海漫：闸、坝下游的消力池底板,称为护坦。它是被用来保护水跃范围内的河床免受冲刷。一般用混凝土或桨砌石做成,护坦的高程和尺寸取决于护坦水跃旋滚的水力特性。紧接护坦或消力池后面的消防冲措施,称为海漫。其作用是进一步消杀水流的剩余动能,保护河床免受水流的危害性冲刷。     

消能工在白杨河水库的联合应用

针对白杨河水库枢纽工程原设计方案消力池尺寸不足,下游护坦流态不良、冲刷严重的问题,进行了四种不同修改方案的试验研究。通过对原方案及修改方案水流流态的观察,水深、流速、消能率等方面的测量计算,推荐采用“阶梯式溢洪道＋消力墩”的联合消能方案。试验表明,阶梯式消能工可以消除水流的大部分能量,减小消力池及下游护坦的消能负荷。将...     

山区深覆盖层河道闸坝泄洪消能体型优化研究

采用模型试验方法,对某拟建于深厚覆盖层上的拦河闸坝的泄洪消能布置方式进行了优化研究,研究成果表明:采用"斜坡护坦+底流衔接+柔性消力池+局部防护"的泄洪消能模式可用于解决深厚覆盖层闸坝泄洪消能问题,在类似工程体型布置中需注意:出闸水流需在护坦内充分扩散、尽量减小护坦出口单宽流量与流速、入池水流角度宜为平射流或挑射流、以及柔性消力池需局部防护等。     

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。     

钢筋石笼与混凝土消力池消能率对比试验研究

通过水工模型试验,研究了平原河道低佛氏数下,钢筋石笼与混凝土两种消力池结构的消能效果。试验对比分析了两种结构下的水跃长度及形态、消能率等水力参数。试验结果表明：对于低弗氏数平原河道水流而言,上下游水位差对水跃长度与形态影响显著。上下游水位差较大时,混凝土比钢筋石笼护坦更容易产生远驱水跃,上下游水位差较小时,两种结构均产生明显的波状水跃;钢筋石笼的消能效果优于混凝土。     

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。     

葛洲坝工程二江泄水闸抗冲耐磨层设计

二江泄水闸是葛洲坝枢纽的主要泄洪排砂建筑物,共27孔,闸孔净宽12.0米,底板高程37.0米。闸下系长度为180米的消力池,池底高程30.6米。紧接消力池为70米长的防冲护固段及长度为85.0米的海漫,详见图1。闸上游河道高程37～39.0米。长江泥沙年输沙总量为5.2亿吨。闸室及消力池内最大流速20～22米/秒。泄洪时水流挟带泥沙磨蚀闸室、护坦。国内外不少工程的泄水建设物表     

西官垸分洪闸工程雷诺护垫设计与施工

澧县西官垸分洪闸为蓄洪垸分洪工程,闸室布置于现有大堤垸内,原护坡、护面、护坦及海漫设计采用材料为浆砌石、干砌石或混凝土预制块,施工期间国家大力提倡保护生态环境,对原方案进行变更：外河护坦、护坡采用雷诺护垫,海漫段上游部分采用格宾护垫,海漫下游部分采用雷诺护垫。文章对此进行了介绍。     

非对称消力池水力特性的试验研究

泄水建筑物下泄水流入水轴线与消力池轴线的布置形式对池内水流特性和消能率等影响的相关研究甚少。以石梁子水库的消力池为对象,采用水工模型试验对比研究对称和非对称消力池的水流特性和消能率。研究结果表明:非对称布置的消力池内,水流在单侧边界附近形成剧烈的回旋,单侧边墙的流速明显大于另一侧,易被冲击破坏,尾坎处也有明显二次跌流现象;对称体型的两侧边墙附近具有对称小涡旋,强度和范围较小,靠近边墙的流速较小,尾坎水流与下游衔接平顺,其水流特性优于非对称体型,且两种体型下的消能率相当。     

某水闸结构导流墙对水流状态的影响研究

本文以某多孔水闸结构导流墙为研究对象,研究导流墙对下泄水流状态的影响。采用模型试验和数值模拟相结合的方法,重点针对消力池和海漫上部的水流状态进行研究。结果表明,当导流墙长度为消力池长度的1/2,且水闸下泄水流采用对称连续开启三孔的方式,消力池的消能效果较好,消力池中的水流状态可以控制在合理的范围内,海漫上部的流速较小,在允许不冲流速范围内,满足不冲刷的要求。     

SUE水电站工程设计方案评价及优化

依据国际规范及合同要求,采用变态定床模型试验方法,对 SUE 水电站工程建筑物设计方案合理性进行评价。结果表明,SUE 水电站建筑物体型尺寸设计合理,泄洪闸过流能力满足要求,上游翼墙及下游导流墙起到导流、平稳流态的作用,但设计洪水流量时泄洪闸下游消力池消能防冲效果欠佳;为此,根据下游水跃的特点,合理加长消力池长度,并在消力池水跃尾部合适位置设置消力墩对原设计方案进行优化;优化后 PMF 洪峰流量时,海漫水流平稳,海漫末端断面垂向流速分布趋于正常流速分布;设计流量时,海漫下游底部流速减小,下游河床不会发生冲刷。     

超低弗劳德数闸下消能试验

低弗劳德数、低水头、低尾水的闸下消能消力池内不能产生稳定充分水跃,池内壅起的水流出池后会产生二次跌落,对下游河床冲刷严重。针对芦潮港水闸工程,通过物理模型试验提出了一种新型辅助消能工,即在池后海漫设置梅花形布置墩群,可使下泄水流达到充分消能、均匀扩散的效果,并分析了墩群的消能机理。实践表明,这种新型的消能布置方案可以有效地解决超低弗劳德数底流水跃消能不充分的问题,可供类似工程参考。     

水跃掺气池的掺气特性

针对大单宽流量下传统阶梯溢洪道因流动水深增加,掺气不足,导致极易发生空蚀破坏和消能率降低的问题,提出了一种通过水跃掺气池对阶梯溢洪道流动提供掺气的水跃掺气阶梯溢洪道,采用物理模型试验方法,详细研究了水跃掺气池的掺气特性,包括来流条件、掺气池长度、掺气池尾坎高度、水跃流态对掺气特性的影响。结果表明:在现在的研究范围内,在掺气池内和掺气池尾坎后的区域,无论是底板还是边墙淹没水跃流态都有较好的掺气效果;前述流动参数和结构参数通过影响水跃流态影响掺气效果,在利用水跃掺气池对阶梯溢洪道水流掺气时,流态的控制是重要的。     

基于SPH法的正弦形消力池底板水跃现象数值模拟

利用光滑质点水动力学法(SPH方法)对正弦形消力池底板上的水跃现象进行数值建模,共模拟2种波形5种工况。将SPH方法的模拟值与已有文献的试验值作对比,验证数值模型及数值方法研究此类问题的可行性和适用性,并分析水面线、流速分布、跃长、共轭水深、消能率等水跃特性的变化规律。结果表明:SPH方法模拟结果与试验结果吻合度较高;水跃段流速分布不均匀、自由表面波动较大,且流层间存在相对运动从而形成旋滚,同等条件下随着弗劳德数的递增,掺气量和自由表面破碎现象越来越剧烈,旋滚的影响范围逐渐变大;正弦形底板消能率较光滑底板提高10%左右且所有工况消能率均在47%以上。     

Experimental investigation of the optimization of stilling basin with shallow- water cushion used for low Froude number energy dissipation

Energy dissipations induced by the hydraulic jump and the trajectory jet are the most widely known as the two dissipation modes at the downstream of flood discharging structures, which are often considered quite different even contradictory. However, such two energy dissipators can be used jointly and harmonically. In this paper, a new type of stilling basin with a shallow-water cushion and a triangular bottom deflector is proposed based on two different scale physical model tests of the flood discharging tunnel No.2 of Luding hydropower project. The experimental results show that the flow regime of the hydraulic jump in the presented stilling basin with bottom deflector enjoys a good and stable performance within a large range of flow rates and the energy dissipation rate is considerably high as compared to the conventional stilling basin even at a low Froude number. The results also indicate that the stilling basin with triangular bottom deflector has a better performance in improving the potential cavitation erosion according to the analysis of the pressure and the cavitation number compared to the trapezoidal one. The proposed new type of shallow-cushion stilling basin with a shallow-water cushion can be applied in similar energy dissipation projects with low Froude number and large range of flow rates.     

底流消能中溢流坝体型对消力池的影响

结合某溢流坝水利工程,在采用底流消能,降低护坦高程形成消力池的情况下,通过基本的水力计算,分析比较了常规体型和优化体型溢流坝下游消力池的水力要素.计算结果表明,体型优化后的溢流坝,消力池的池深和池长都明显变小了,大大减小了坝体混凝土的用量以及消力池的开挖量,节省工程投资.在水工模型试验中,体型优化后的溢流坝消力池中水流...     

基于低弗氏数水流下折坡渐扩式消力池的优化

底流消能中在遇坡度情况下通常采用折坡扩散型消力池,其消能效果较好,对地形适应性强,在同等水利条件下,需要的池深更小,更经济高效。折坡式消力池的优化及应用还存在难题,该体型在低弗氏数水流下的消能与具体工程的应用具有一定研究价值。本工程水流为低弗劳德数水流,通过模型试验,在不同工况下,对折坡扩散式消力池的水深、压强、消能率等水力特性做了研究,针对三种不同体型比较优化,最终得出加深消力池与在护坦加设消能墩的方式,其对下游水深的适应更好。     

戽井同腔双漩滚消能池设计思路与应用

戽井同腔双漩滚消能池是在综合戽式消能池、冲击式消能池及消能井的结构特征与消能原理基础上提出来的.因消能池底有井,射流水体被架空,有下游井壁作为强迫水跃坎,迫使射流迸裂解体,于消能池内产生两个漩滚,致使水流在短距离内消耗大量动能.文中介绍其产生背景,结构体形设计思路、试验与应用前景.     

某重力坝工程泄洪排沙底孔的运行方式研究

某重力坝工程最大坝高67 m,其泄水建筑物由4个溢流表孔与2个泄洪排沙底孔组成,采用底流消能方式,因水库泥沙问题较为突出,设计方面制订了优先开启底孔进行泄洪排沙的运行方式。整体水工模型试验发现,当宣泄中小洪水底孔全开运行时,由于入池Fr数小,且下游水位低,导致底孔消力池消能效果欠佳,护坦下游河床冲刷严重,为此对泄水建筑物的运行方式进行了调整,采用底孔闸门半开运行并启用表孔参与泄洪的运行方式。水工模型试验结果表明,泄洪底孔采用半开方式能显著提高消力池消能效果并减轻下游冲刷,是适合于本工程的泄洪排沙运行方式。