亭子口水利枢纽底孔泄洪消能体型设计研究

亭子口大坝底孔设计运行水头为国内最高,底孔有压段出口处存在高水头弧形闸门止水问题,明流段及消力池内也存在高速水流下的空化空蚀问题。为解决上述问题,对底孔体型及消能工型式进行了深入研究,弧形工作闸门区采用突扩突跌掺气体型以满足闸门止水和掺气减蚀要求;消能工采用跌坎式消力池,以降低闸墩尾部立轴漩涡对跌坎立面和消力池底板的空蚀破坏,同时消力池内临底流速得以大幅降低,使底板发生冲蚀破坏的可能性大大减小。经模型试验验证,底孔泄洪消能体型设计能够满足工程运用要求。     

某闸坝工程跌坎底流消力池体形优化试验研究

大单宽、低弗劳德数闸坝工程底流消能时易存在不稳定流态且消能率低等问题,结合某工程进行了跌坎底流消力池体型优化试验研究。结果表明,原方案采用小挑角跌坎消力池,闸门局开,上下游水位差较大,且下游水位较低运行时,消力池内因挑坎挑射水流与池内水流衔接易产生不稳定流态;将入池挑坎改为平角跌坎并在消力池内布置消力坎后,池内为稳定的淹没水跃,水面变化平缓,池内临底流速不超过10 m/s。优化后的平角跌坎消力池+池内消力坎方案,从根本上解决了原方案水流衔接引起的池内水流剧烈紊动、水面大幅波动、消能不足等问题。     

洪家渡水电站泄洪洞弧形工作闸门设计与研究

简要介绍洪家渡水电站泄洪洞的用途及布置状况,着重研究泄洪洞弧形工作闸门的水封型式、门槽体型、门体结构设计等关键问题,选择了门体主纵梁结构、液压伸缩式止水及突扩跌坎门槽的布置型式,并通过模型试验及电算,调整了体型及结构设计,解决了高水头弧形闸门的门体结构的强度、刚度、高速水流的防振减蚀及闸门止水等关键问题,达到闸门结构简单、造价低及满足闸门运行要求的目的。     

基于ANSYS的弧形钢闸门自振特性分析

以某工程弧形钢闸门为例,通过ANSYS软件构建弧形钢闸门有限元模型,并进行闸门闭门和刚刚提升两种状态时前10阶的自振特性分析。结果表明：闸门结构各阶振动频率的振型表现有明显不同,闭门状态时闸门结构和水流脉动频率发生共振的可能性较小,刚刚提升状态时发生共振的可能性增大;随着阶数的增加,闸门自振频率也逐渐增大,应采取必要的工程措施,减少闸门结构和水流脉动频率发生共振的可能性。     

参窝水库弧形闸门底坎边导板修补改造

参窝水库大坝建于70年代,至今运行已有40年之久,金属结构大部分有锈蚀现象。弧形闸门边导板锈蚀严重,局部出现锈蚀坑,水封严重磨损,闸门漏水,急需重新修补改造。文中介绍了参窝水库大坝的弧形闸门底坎和边导板的修补、改造的设计方案,以及施工中的要求。     

高水头平板闸门水力特性研究

结合三峡水电站排沙底孔工作平板闸门进行了高水头闸门水力特性试验研究 .内容包括在开启过程中 ,闸门底缘后漩涡水流剪切空化引起的闸门空蚀、振动及通气减蚀措施 ;闸门总体布置及最佳体型 ;闸门位置及底缘合理形式 ;加折流器及闸室区水流脉动特性 .提出了防止闸门空蚀及振动的具体措施 ,为高水头闸门结构设计提供科学依据     

高水头平板闸门水力特性试验研究

结合某水电站排沙底孔工作平板闸门进行了高水头闸门水力特性试验研究内容包括在开启过程中，闸门底缘后漩涡水流剪切空化引起的闸门空蚀、振动及通气减蚀措施：闸门总体布置及最佳体型：闸门位置及底缘合理形式：加折流器及闸室区水流脉动特性。提出了防止闸门空蚀及振动的具体措施，为高水头闸门结构设计提供科学依据。     

淮阴闸加固工程新闸门振动分析与处理

淮阴闸新安装的弧形钢闸门在工程完工后发现在一定开高时有振动现象,通过对项目的设计、施工过程和闸门振动发生发展情况的研究,对振动原因进行了初步分析,并采取试验的方式逐步排除,最终得出引起闸门振动的原因和解决闸门振动问题的措施.闸门振动原因是闸门开到一定开高时,底缘形式引起的切向水流冲击底板,出现门后水流的强烈不稳定流态,加上由此而引起的气泡并破裂产生强大负压,引起闸门振动.对闸门底支承板进行割除处理能够有效解决新闸门的振动问题,同意对淮阴闸新闸门全部进行底支承板割除处理.     

底部掺气设施水流掺气量的计算

掺气减蚀是高速水流泄水建筑物减免空蚀破坏的重要措施。为了有效地实现掺气减蚀,必须使通过掺气设施后的强迫掺气水流达到一定浓度的掺气量。利用本文提出的掺气坎射流轨迹的微分方程计算出了掺气空腔长度,并通过掺气坎供气系统的供气量与水流掺气量的平衡,给出了一种通过计算掺气坎射流空腔负压来确定水流掺气量的计算方法。计算结果与试验结果吻合良好。利用该方法,可对通风系统和掺气坎的设计体型进行初步验算,以判别掺气设施能否满足掺气减蚀要求。     

弧门突扩跌坎掺气减蚀应注意的问题

偏心铰弧形闸门门座结构特殊，水流条件复杂，对其进行总结，提出注意事项，找出发生空蚀的原因及改善优化措施是十分必要的。本文综述了多项有关试验成果及观点，认为偏心铰弧闸门突扩跌坎减蚀的最佳体型，不仅要满足这种闸门止水结构的要求，而且要有较优的掺气性能，确保掺气减蚀的各项参数的要求。此外，还介绍了研究三峡工程深孔弧门突扩跌坎掺气减蚀的工况和继续深入研究的必要性。     

突扩跌坎掺气设施深化研究

高速水流下的空化空蚀和高水头下的闸门止水问题是高水头泄水建筑物运行所遇到的2大问题。为深入研究突扩跌坎掺气设施,进一步了解其水力特性和空化特性,以某水利枢纽孔板泄洪洞中闸室通气系统和突扩跌坎掺气设施为具体研究对象,通过建立比尺 1∶20 的局部水工模型,分析研究了通气孔风速、流态、压力、掺气浓度等水力特征参数,并将试验结果与原型观测结果进行了对比。结果表明:该工程布置的掺气效果良好,试验所得通气管内风速随闸门开度变化的趋势、水流掺气浓度、压力及其脉动在数值上与原型观测结果均一致,说明工程原型观测与模型试验对比验证是成功的。理论研究和实际运用均表明,结合闸门止水和掺气减蚀要求的突扩跌坎布置,是符合实际需求且安全可行的,同时也是解决高水头条件下闸门止水和掺气减蚀的有效措施,具有广泛的推广应用价值。     

深孔泄洪洞工作（闸）弧门下游水流空化特性分析

深孔泄洪洞工作弧门下游体型及弧门开启方式决定着水流流态的变化,选择不合理有可能引起底板的空蚀破坏。为了明确与此相关的空蚀发生机理及条件,通过水力学模型试验,并结合简单数值模拟计算,对不同体型、不同水头、不同开度条件下的水流空化与空蚀特性进行研究。研究结果表明:受弧门出口射流流场分布影响,弧门下游抛物线及下游陡坡初始段底板压强随着底板以上总水头的增加及弧门开度的减小会快速下降,最大负压接近或超过-14 k Pa,连接闸室与抛物线之间的水平段长度增加5 m,虽然可以使底板压强有一定幅度增加,但高水头、小开度工况下的水流最小空化数仍然比较小,最小值不足0.2;如果以0.2作为抛物线及其上下游段水流初生空化数,同时底板的施工不平整度有所控制,则总水头40 m时弧门最小开度可以达到1/4,若总水头增加至65 m时,弧门只能全开或3/4开度运行,低海拔地区或水平段加长5 m后最小开度可到1/2~3/4。     

高水头大流量泄洪消能研究

高水头大流量泄洪消能研究是“八五”国家科技攻关专题，主要结合小湾高拱坝建设，研究在高山峪谷河段上，高水头、大流量泄洪消能问题。专题分别就泄洪消能布置优化；坝身孔口布设及其型式；水垫塘冲刷平衡及消能机理；坝身泄洪振动对坝体的影响；５０ｍ／ｓ高流速空化、空蚀及减蚀措施；高压弧形闸门的伸缩式水封封水试验；高坝泄洪雾化的影响范围等进行研究。并结合漫湾大坝泄洪进行了一系列水力学方面的原型观测，取得了丰富的成     

溢洪道底板空蚀发生位置及抗空蚀措施分析

以肯斯瓦特水利枢纽工程为例,通过水工模型试验,测试其设计水位工况下和泄洪消能标准水位工况下溢洪道泄洪时底板的流速及压力分布,并根据空化理论模型对其底板沿程空化数进行了计算。结果表明:可以通过溢洪道流速特性和底板压力分布来分析过流面的空化空蚀特点;在实际工程中,可采用优化过流面的体形、设置掺气减蚀设施、控制溢流面的不平整度以及使用抗空蚀材料等方法来防止空化和空蚀的发生。     

弧形闸门抗磨蚀底缘研究

高含沙河流上具有局部开启运用要求的泄洪排沙孔洞弧形工作闸门底缘极易发生磨蚀破坏,传统修复方法时间长,且修复质量难以保证,影响工程防洪安全运用。通过对磨蚀破坏机理、弧形闸门结构及抗磨蚀材料分析比选,提出由抗磨板和承载构件组合而成的装配式抗磨蚀弧形闸门底缘结构设计方案,该结构不降低弧形闸门的整体强度和刚度,能显著增强弧形闸门底缘的抗磨蚀性能,能明显提升磨蚀底缘的修复效率和修复质量,既适用于新建弧形闸门,又适用于已服役弧形闸门底缘的改造。经小浪底水利枢纽工程4年的实际运用,效果良好。     

泄洪洞有压出口渐变段及工作闸门室体型优化

针对黄金坪水电站1号泄洪洞原设计方案有压出口渐变段顶板存在负压,在工作闸门小开度运行时工作闸门室底板出现大范围负压,容易引起空蚀等问题,根据水力学模型试验,提出通过增加有压渐变段长度、改变工作闸门室底板连接形式,对有压出口渐变段及闸门室体型进行优化。试验实测结果表明,优化后的有压段出口顶板及闸门室底板在各种运行工况下均没有出现负压,闸门室底板水流空化数显著增加,提高了泄洪洞安全运行的可靠性。     

拉西瓦水电站底孔偏心铰弧形闸门的设计

拉西瓦水电站底孔弧形闸门设计水头较高,运行工况有电站初期发电及渡汛水位的局开运行和电站建成后的全开运行等多种工况,设计难度较大。文章对拉西瓦水电站底孔弧形闸门的闸门与止水选型设计、结构布置、闸门水力学研究与闸室体形设计、结构设计中的动力稳定问题、荷载分析、启闭机位置与容量的选定、锁定设计及偏心铰弧门偏心参数确定等作了较为详细的介绍。     

粘钢技术在输水管竖井加固中的应用

１９７６年汛前发现响水潭水库输水管竖井圆筒底部与闸室连接处的下游出现环形水平裂缝，对此当年曾加固处理。１９８６年复查时，发现竖井原处又出现了类似的环形裂缝，并有新的发展，为确保工程安全，于１９９４年３月再次加固。此次加固采用先止水，后粘钢板的加固方法，收到很好的效果。     

浑水条件下偏心铰弧形闸门的空化空蚀

在空化空蚀试验台上，对黄河小浪底水利枢纽排沙洞偏心铰弧形闸门顶水封的1:1切片，进行缝隙空穴流试验。直接观测其在清、浑水条件下原型可能出现的空化空蚀状况。同时，分析了浑水对空化的影响后表明，浑水的产压级高于清水，浑水的空蚀强度大于清水，且均随浑水的浓度增加而加大。     

某水库底孔几个水力参数的研究

结合某水利枢纽泄水系统的水力设计,实验研究了坝中底孔的水力特征,给出了进口段最大压力系数Cpmax,事故平板门门槽水流空化数的估计方法,建议了突扩跌坎后由于水流侧冲击边墙引起的"水翅"高度的计算方法,以及为了保证具有相互贯通的侧空腔与底空腔及良好挑流的泄槽段最小长度与相应挑流鼻坎坎顶高程的确定方法。