深厚覆盖层条件下高拱坝坝身泄洪消能的布置方式研究

本文以某大型高拱坝工程为例,研究了深厚覆盖层条件下高拱坝坝身泄洪消能的布置方式,提出了以"护坡不护底、不设二道坝、部分预挖覆盖层"取代传统的"水垫墉+二道坝"泄洪消能布置方案的设想,并进行了水工模型试验研究,初步论证了上述方案的可行性.本文的研究成果可供国内类似工程参考.     

导流洞改建为跌流式竖井溢洪道的试验研究

结合某水电站导流洞改建永久性溢洪道试验,研究了跌流式竖井溢洪道的水力特性,并对消力井布置进行了优化研究。研究表明,该溢洪道自环形进水口以下采用突扩方式与竖井连接所形成的脱壁水流结构,与传统的贴壁式竖井的水流结构具有明显不同,不仅可以有效避免竖井段因水流流速较高可能造成的空化空蚀破坏,降低施工难度,而且有利于水舌掺气并促进消力井消能。该研究提出的消力井优化布置体型,与传统的布置形式相比具有更高的消能效率,消能效率可以达到83%以上。     

溅水问题的试验研究与随机模拟

通过水力学试验,对于水舌撞击尾水形成的溅水分布进行研究,并运用随机溅水数值模型进行计算验证.研究结果表明,下游溅水区在水舌风的拖曳作用下,在平面上呈三角形分布,而降雨强度的纵向分布则符合伽玛函数形式.运用随机溅水模型得到的降雨强度分布与试验数据甚为吻合,证明该数值方法可以较好地模拟溅水雾化现象,具有较好的应用前景.     

海拔高程对泄洪雾化影响的敏感分析

针对海拔高程对于泄洪雾化降雨分布的影响,提出了一种改进的随机溅水数学模型。运用小湾水电站泄洪洞雾化实测降雨资料进行模型验证,两者结果吻合良好。敏感分析表明,随着海拔高程的增加,泄洪洞下游雾化降雨范围有增大的趋势,当海拔高程从50 m增加到3000 m时,泄洪雾化雨区在两岸的爬升高度增加50 m,纵向范围增大100 m;同时,降雨强度等值线分布发生坦化,在降雨强度大于400 mm/h的等值线区域,分布范围缩小,而在400 mm/h以下区域,雨区分布范围明显增大。上述研究为今后全面考虑海拔高程与气象条件对于泄洪雾化过程的影响建立了基础。     

Hydroplus--一种新型的防洪挡水式自溃堰

介绍了一种新型的防洪挡水式自溃堰——Hydmplus的结构特点、工作原理、适用条件，以及目前在国内外水利工程中的应用情况，并与其他几种常规闸门结构形式，包括弧形闸门、平板闸门、水力翻板门、橡胶坝等，进行了经济和安全可靠度对比．研究表明，Hydmplus是一种可用于中小型水库泄洪设施设计或改造的理想方案，具有广阔的应用前景。     

漫湾水电站二期工程进水口漩涡问题研究

漫湾水电站二期工程进水口运行条件与原设计条件相比有较大变化,二期工程装机容量由原设计的250 MW增至300MW,引水发电流量由原设计的321 m3/s增至384 m3/s,并要求在小湾电站完建前投产发电。由于引水发电流量增大,而水库的汛限水位比后期发电控制水位低,已建进水口不能满足最小淹没度的要求。水工模型试验的结果表明,在上游水位985.0~986.0 m范围内,两侧流道会出现第②漩涡,而将引水发电流量减小至360~300 m3/s,可避免出现漩涡;在高水位条件下则未见不利流态与有害漩涡出现。     

泄洪洞反弧段末端水力特性指标分布规律

龙抬头式泄洪洞在水利水电工程中应用十分普遍,但是由于反弧段流态复杂,其产生空蚀破坏的原因尚不明晰。对不同泄洪洞体型掺气前后的工况进行三维数值计算,对其水力特性指标的分布规律进行研究。结果表明:随着落差Δz增大,反弧段流速逐步增大,水流空化数逐步减小;反弧半径R的改变对反弧段水力参数的影响有限。掺气水流的反弧段水力学指标主要取决于Δz,而受反弧半径R的影响相对较小。当Δz减小时,反弧段末端的水力参数在掺气前后变化不大,反弧段末端下游30m(等于15倍的挑坎高度)处的掺气水流的流速明显降低,空化数明显增高,掺气水流的保护作用对空腔下游部分的水力参数影响更加明显。在反弧末端有二次流出现,两侧边墙附近存在对称涡,不仅对边墙附近的流速压力分布产生一定影响,也加剧了反弧段内的水力特性的复杂程度。     

竖缝式鱼道休息池流态改善研究

休息池可为洄游鱼类上溯提供休憩场所,其流态特征是否合理将直接影响鱼类上溯效率。基于池室主流居中设计准则,通过建立三维数值模型,对竖缝式鱼道休息池进行体型优化工作,分析了增设整流板、调整整流板长度与宽度等措施对休息池内流态的影响规律。研究结果表明:增设整流板长度可有效改善休息池内主流贴壁流态,而整流板宽度调整对休息池内流态影响不大;增设整流板优化措施对休息池的紊动能影响甚微。在此基础上,发现同时增加导板与整流板长度至0.6 m为推荐优化方案。     

环境友好的近自然型鱼道

鱼道是帮助鱼类顺利通过闸坝等障碍物的专用设施,在维系河流连续性与生物种群交流方面具有不可替代的作用。近自然型鱼道是目前国际上十分流行的鱼道布置形式,其典型特点是利用漂石与天然河道床沙质构建尽可能接近于天然河流的水流流态。与传统的工程鱼道相比,近自然型鱼道由于构建了鱼类熟悉的水流流态,因而往往具有更高的过鱼效率。本文全面介绍了近自然型鱼道的设计理念、类型、构造布置特点、设计原则、以及水力计算方法,并对我国鱼道技术的进一步发展提出了若干建议。     

基于生态学与水力学的水电站鱼道进口位置优化研究

为了合理布置鱼道进口,基于生态学与水力学理论和数值模拟方法,计算了某大型水电站下 游河道流场分布情况,结合过鱼对象的游泳能力和生活习性,划分了适宜布置鱼道进口的河道区域。 结果表明: 尾水渠内流态较为复杂,存在不同程度的环流或横向回流。随着机组增加,下游河道断 面流速增大,最大值可达 1. 4 m /s,但左岸位置始终存在低流速带,有利于布置鱼道进口。不同机 组组合发电运行工况下,下游河道流速分布与量值存在较大差异,需要布置 4 个鱼道进口以适应 不同运行工况。通过加设不透水丁坝的河道整治方案,左岸岸边流场得到改善,鱼类适宜聚集区 域得到集中,从而将鱼道进口布置数量优化为 3 个。研究思路和优化方法可为鱼道工程进口布置 提供参考。