陡槽溢洪道外凸式阶梯消能试验研究

溢洪道陡槽段设置阶梯跌坎辅助消能工之后,可大大增加陡槽段泄流的消能率。该文根据坡度i=1∶2~1∶6溢洪道陡槽段设置的外凸型阶梯消能工的水力模型试验资料的总结,对陡槽段不同体型的阶梯跌坎的运行流态、消能率等水力参数进行研究,分析了影响阶梯陡槽段水流消能率的主要因素,并对陡槽溢洪道阶梯体型的布置方法进行探讨,研究成果可供工程设计和运行参考。     

反弧阶梯溢洪道水力特性

为提高大单宽流量阶梯溢洪道消能率和增加掺气,提出一种新型反弧阶梯溢洪道,即将传统直角阶梯的水平面改为反弧面。通过物理模型试验,对反弧形阶梯的流态、掺气发生位置和消能率进行了研究。结果表明,在试验条件范围内,反弧阶梯流态可分为跌落流、挑射流、过渡流、滑行流4 种,在单个阶梯长度和高度相同时,反弧阶梯掺气发生位置是直角阶梯的0. 5 ~0. 8 倍,反弧阶梯消能率比直角阶梯最大增加约9%。     

竖井溢洪道水力特性试验研究

近年来我国高水头水电站建设发展迅速,而许多有开发价值的坝址多分布于西南和西北的高山峡谷地区.在这些地区的大江大河上修建电站,在施工导流方面,由于受到高山峡谷地形的影响,往往需要修建数条尺寸较大的导流隧洞.将高坝导流洞改建为永久性泄洪洞,为了解决高速水流带来的种种问题,往往采用内消能工,将大部分水流能量消散在泄洪建筑物内部,以降低洞内流速,减轻高速水流对下游河床的破坏.通过水工模型试验,对具有消能井结构的竖井式溢洪道的水流流态、压力特性及消能率等水力学问题进行了研究.结果表明,此种消能形式的竖井溢洪道由于大量的掺气作用,因此缺乏发生空蚀现象的条件,并且由于具有很高的消能率,因而可满足工程的消能要求.     

阶梯式消能工在白杨河水库的应用

介绍了阶梯式溢洪道在白杨河水库工程中的应用,对该工程的阶梯式溢洪道和光滑面溢洪道从消能效果、消力池长度方面进行比较。结果表明,阶梯式溢洪道的消能主要集中在台阶上,而相对于光滑面大大缩短了消力池的长度,降低了投资。     

某水库阶梯溢洪道水力特性研究

采用标准k-ε双方程紊流模型,结合VOF法,对某水库阶梯溢洪道的水面线、流速、底板压强等水力特性进行了数值模拟,部分计算结果与1∶30比尺水工模型试验的结果进行了对比验证。结果表明:单宽流量较大时阶梯段水流为滑移水流流态,阶梯段水面较稳定;消力池内为淹没水跃,水面波动剧烈。台阶水平面外缘的压强明显大于内侧,各个台阶的压强分布规律一致,阶梯加消力池联合消能的效果显著,可供类似工程参考。相关水力参数的数值计算值和试验结果吻合良好,三维紊流数值计算可以获得流场的详细信息,表明采用上述紊流模型来计算阶梯溢洪道的流场是可行的。     

阶梯式坝面消能工阶梯段流场分布规律研究

文章叙述了阶梯式坝面消能工阶梯剖面上滑掠区，漩涡区，过渡区的流场测定及其分布规律。     

阶梯消能工在陡槽溢洪道加固设计中的合理应用

通过阶梯消能工应用的工程实例，简述了在溢洪道加固设计中阶梯消能工的设计方法。     

东西关台阶溢流坝的水力特性

根据东西关水电站右岸台阶溢流坝体型，对４种不同的台阶坝面进行了试验研究。试验结果表明：台阶式溢流坝面通过台阶之间形成的水流旋滚及水流掺气，可大量消散泄流能量，在溢流面设台阶是一种有效消能工，但不宜在大单宽注睛采用。对东西关电站溢流坝来主，其坝面为台阶式是可行的，台阶上台压值一般较小，坝面可不设勇气设施。     

竖井进流水平旋流式内消能工的水力特性

随着国内外高水头水利枢纽工程的日益兴建，寻求新的消能途径解决高水头大流量条件下泄水建筑物的安全和消能问题是高坝水力设计中亟待解决的难题之一。本文对竖井先进流水平旋流式内消能工进行了试验研究，给出了过流能力，消能率，时均压力等水力参数的研究成果。     

掺气分流墩阶梯溢流坝面水力特性试验研究

对有掺气分流墩和无掺气分流墩的阶梯溢流坝面流场进行了对比试验研究。通过对压力、掺气浓度和消能效果等的分析和讨论，得出了掺气分流墩的增设将消除或降低阶梯凹角内和立面上的负压，显著增加了坝面水流的掺气量和掺气范围并提高了阶梯坝面消能率等重要结论。本研究为在大单宽流量下如何提高阶梯式溢流坝的消能率和防止空蚀破坏等方面进行了探索。     

导流泄洪洞泄洪消能问题研究

导流泄洪洞是水电站建设中的重要建筑物,通常单宽流量较大,佛氏数较低。通过模型试验研究了一个具体工程的导流洞消能问题,该导流洞后期还要改为泄洪洞,属典型的"龙抬头"式泄洪洞。要求出口消能工既要满足导流期的消能问题,又要满足正常运行期的泄洪消能要求。通过多种方案的试验研究,最终提出了一种结构简单、施工方便的综合式消能工。从而圆满地解决了该导、泄"二合一"隧洞出口消能工体型选择及泄洪消能问题。     

涡流式内消能工及其在高水头泄水建筑物中的应用

分析涡流式内消能工的结构和消能机理，对单向涡流式、同轴反向涡流式、竖井涡流式内消能工的水力特性和消能情况进行综述。试验表明，内消能工试验不存在比尺效应。内消能工内水流脉动能量的产生、输移、损耗等问题有待进一步研究。综合各类消能工的优点，将其布置成混和形式，也是涡流式内消能工的研究方向。     

悬栅消能工水力特性研究

对新型悬栅消能工流场的测试，揭示了悬栅流场的水流流态、流速分布、水面线形态和压力分布等水力特性。测试分析表明，随着过水流量、悬栅栅条悬置高度、悬栅栅条间距及悬栅栅条断面形状的改变，其水力特性也随之发生变化，并直接影响着悬栅的消能效果。运行实践证明，悬栅消能工消能效果好，造价低。     

龙抬头式泄洪洞体型设计与泄洪消能问题研究

结合某枢纽工程龙抬头式泄洪洞(由导流洞改建)渥奇曲线段体型设计与出口泄洪消能问题,以及对收集到的国内已建龙抬头式泄洪洞工程实例进行综合分析,认为该工程龙抬头渥奇曲线段体型设计合理,满足防蚀要求。同时通过试验研究提出了一种结构简单、施工方便的综合式消能工,从而较圆满的解决了该工程导泄"二合一"隧洞出口消能工体型选择及泄洪消能问题。更多还原     

外凸型阶梯式陡坡段掺气和动压特性

为了探讨溢洪道不连续外凸型阶梯陡坡段的掺气和动水压强特性,开展了坡度为1∶3阶梯陡坡段的掺气和动水压强水力模型试验。研究表明:受外凸型阶梯突体的影响,其阶梯陡坡段水流未掺气区长度比常规连续的内凹型阶梯陡坡段缩短,其水面掺气断面下游的陡坡段壁面水流掺气浓度较高和沿程增大,掺气浓度随阶梯高度增大而增加,随单宽流量增大而减小,陡坡段壁面的抗空蚀性能明显提高;阶梯陡坡段壁面动水压强随阶梯高度和单宽流量增大而增加,在阶梯高度a≤0.6 m、单宽流量q≤30 m~3/(s·m)试验条件范围内,陡坡段水面掺气断面下游的阶梯壁面动水压强值为其相应断面流速水头的45%之内。     

我国高坝泄洪消能研究的最新进展

近些年来,我国一直处于水电开发与建设的高峰期,大量的实际需求促进了高坝泄洪消能技术的发展与进步。本文分4个方面总结了近年来我国在高坝泄洪消能研究方面的最新进展情况：（1）高拱坝坝身泄洪消能;（2）高水头大流量底流消能;（3）高水头大流量溢洪道与泄洪洞的水力学问题;（4）泄洪雾化问题。在总结已有研究成果的基础上,对高坝泄洪消能技术的进一步发展,以及与之相应的环境问题及安全运行管理等提出了若干建议。     

阶梯溢流坝面坡度对一体化消能工水力特性的影响

为探求高水头、大单宽流量下坝面坡度对一体化消能工水力特性的影响,以阿海水电站为原型,采用三维k-ε双方程紊流模型,引入水气两相流VOF计算方法,利用几何重建格式来迭代生成自由水面,对1∶0.80、1∶0.75、1∶0.65三种阶梯面坡比进行数值模拟研究。结果表明:①最大负压值均位于首级阶梯立面凸角下1/4附近,并随坡度增加而增大。坡度为56.98°时,最大负压值为61.02 kPa,超过了6×9.81 kPa。②水流空化数在宽尾墩水舌出口位置出现最小值,空化数随坡度变陡而减小。坡度为56.98°时,空化数最小为0.358。坡度为51.34°时,空化数最大,为0.381。③随着阶梯溢流坝坝面坡度变缓,消力池最大临底流速增大。当坡度为51.34°时,消力池最大临底流速最大,达到26.84 m/s,超过了25 m/s,易发生冲磨破坏。当坡度为56.98°时,消力池最大临底流速最小,为24.00 m/s。消力池尾坎前最大临底流速随坡度增加而减小,坡度为56.98°时最小,为9.63 m/s;坡度为51.34°时,消力池尾坎前最大临底流速最大,为9.96 m/s。④坡度的变化对一体化消能工消能率的影响不大,坡度从51.34°增加到56.98°,消能率只提升0.15%。     

台阶式溢洪道中跌落水流的消能

本文通过对台阶式溢洪道跌落水流的试验研究建立了θ=19°时断面单位能量的经验公式,从断面单位能量和临界水跃跃后水深关系说明了跌落水流出现平衡的条件,并由试验证明了当坝高一定时台阶高度与台阶数量对溢洪道的消能率影响很小,其消能率仅是相对坝高Hdam/yc的函数的结论。     

阶梯溢洪道的研究现状及展望

分别从流态分类、流场特性、压力特性、消能率以及影响消能率的因素等方面对前人研究阶梯溢洪道的成果进行归纳和总结。指出目前阶梯溢洪道研究中存在的问题及发展方向。