跌坎深度对扩散式泄槽底流消能水力特性影响试验研究

对于高水头泄水建筑物而言,为了降低出口单宽流量,减轻下游消能压力,通常在出口设置扩散式泄槽。突扩式底流消力池增设跌坎,可避免水流直接冲击消力池底板,降低底板力学指标。通过水工模型试验,基于一定的边墙突扩宽度,研究突扩式消力池在不同跌坎深度下底板临底流速、时均压强、脉动压强的变化。成果表明:跌坎深度为5 cm时,消力池内水流流态介于临界水跃向远驱式水跃过渡区间,临底流速最大,时均压强最小;跌坎深度增加至10 cm时,消力池能够形成稳定的淹没水跃,临底流速明显减小,时均压强明显升高;跌坎深度进一步增加至15 cm时,消力池内淹没程度继续增加,临底流速继续减小,时均压强继续增加,但变幅均不大。     

V型与W型迷宫堰水力特性数值模拟对比分析

迷宫堰在低水头条件下,过流能力相对较大。但对于山区水库,溢洪道宽度往往受限(迷宫堰宫数通常不超过3宫)。运用FLUENT软件,基于VOF方法与RNG k-ε双方程湍流模型,研究了展长和单宫角度变化下V型(单宫)迷宫堰与W型(两宫)迷宫堰过堰水流水力特性。结果表明:在低水位条件下,宫头下游负压区真空度皆大于W型迷宫堰,堰后水流流态均较为平顺;随水头增加,V型迷宫堰通过侧堰的水流需要更长时间调整至主流方向且负压区逐步向下游方向扩展,W型迷宫堰负压区域则基本保持不变,所以V型迷宫堰过流能力大于W型迷宫堰,但其堰后流态更为紊乱。     

突扩边墙对扩散式泄槽底流消能水力特性影响研究

为了降低出口单宽流量,减轻下游消能压力,高水头泄水建筑物常在出口段设置扩散式泄槽。文章通过水工模型试验,研究在消力池一定跌坎深度、边墙不同突扩宽度下,扩散式泄槽跌扩型底流消能底板临底流速、时均动水压强以及动水压强峰峰值的变化规律。研究结果表明:消力池宽度从20cm(扩散式泄槽末端宽度)突扩至30cm时,底板临底流速、冲击区附近底板动水压强峰峰值最大,时均动水压强最低;消力池宽度突扩至35cm时,底板临底流速、冲击区附近底板动水压强峰峰值均明显降低,但底板时均动水压强有所增加;消力池宽度继续增大至40cm时,底板临底流速、动水压强等水力特性变化已不明显。     

出口底板高程对井式消能水力特性的影响研究

在山区峡谷水库泄水建筑物中,斜向进水消力井能够很好适应地形地质条件的变化。通过水工模型试验,研究消力井出口尾水底板高程变化对井式消能水流流态、尾水流态以及消力井底板冲击压强、脉动压强方差等水力特性的影响。成果表明:尾水渠底板高程和泄槽出口末端齐平时,消力井消能率最大,尾水渠水流流态较为理想;尾水渠底板高程降低0.05 m时,消能率减小,尾水紊动有所加大;尾水渠底板高程降低0.10 m时,消力井消能率下降明显,出口尾水流态紊乱持续增强。     

滑坡—堵江—溃决灾害链研究进展

受强降雨或高烈度地震作用,高山峡谷地区极易暴发大规模滑坡或产生大型潜在滑坡体,一旦滑坡体启动,将迅速入江堵断主河,引发因堵江造成的上游回水淹没、下游溃决洪水的巨大灾害链危害,严重威胁当地人民群众的生命财产和重大工程安全。因此,系统深入开展滑坡—堵江—溃决灾害链的研究,为制定科学有效的防灾减灾措施提供理论支撑具有重要意义。通过系统总结国内外关于滑坡堵江机理、滑坡坝稳定性评估、滑坡坝溃决机理以及滑坡—堵江—溃决灾害链的研究进展,指出了现有研究的不足之处及一些亟待解决的前沿性关键科学问题。     

斜向进水消力井淹没射流水力特性机理分析

云南地处高原山区,水文气象条件各异,地形陡峻、工程地质条件复杂,在常规消能工无法布置的情况下,消力井是一种可行的选择。对于斜向进水消力井,其水力特性未见更多研究。针对一定纵坡条件下斜向进水消力井井内淹没射流,基于井内水流紊动射流分区,对淹没射流条件下的水股作用力进行机理分析,推导得出了斜向进水条件下圆形消力井射流沿程最大流速及冲击区井壁时均作用力表达式;进而结合水力学试验进行了一定纵坡下的半经验公式参数率定。研究成果可为类似工程的设计提供参考。     

泄洪洞突扩式跌坎底流消能研究与应用

针对闸后设置扩散段泄槽的泄洪洞,将传统的底流消力池优化为突扩式跌坎底流消能。研究结果表明:跌坎加大了池内水深,入池水流能够和池内水体充分撞击;另外,突扩边墙使得消力池内水流分股,入池水股和两侧反向水流的摩擦和剪切作用明显,主流流速进一步降低,从而达到提高消能率,水流平顺归河的目的。     

峡谷型水库溢洪道迷宫堰过流能力数值模拟

针对溢洪道迷宫堰过流形态复杂的问题,采用FLUENT软件,运用VOF方法、RNGκ-ε双方程紊流模型,结合ICEM CFD软件划分网格,对山区峡谷型水库溢洪道单宫V型迷宫堰过流能力进行三维数值模拟,在分析正堰、侧堰和宫头过堰水流流态、流速矢量分布及压力变化的基础上,得到不同单宫角度V型迷宫堰的过流能力,并将数值计算结果与物理模型试验数据进行比较。结果表明,模拟值与试验值误差在允许范围内,能够满足工程要求。研究结果可为工程设计提供参考。     

突扩底流消力池跌坎深度对池长的影响研究

在狭窄地形条件下,底流消能消力池长度往往受限。通过水工模型试验,结合消力池内水流紊动情况、临底附璧射流沿程冲击力以及底板脉动压强标准差等水力特性,研究一定突扩边墙(突扩比1. 75)条件下,消力池跌坎深度变化对池长的影响。成果表明:跌坎深度由5cm依次增加至10cm、15cm时(Q=12L/s),消力池长度可分别缩短约18cm和23cm。因此,枢纽布置时,可通过增加跌坎深度,在一定程度上减小消力池长度,以满足对地形的要求。