高拱坝枢纽工程泄洪调度方式对雾化的影响分析

结合已建典型高拱坝枢纽工程泄洪雾化原型观测、数值模拟及物理模型试验成果,分析高拱坝枢纽部分孔口开启泄洪的雾化规律,探讨通过泄洪调度方式减轻泄洪雾化所带来危害的途径,保证电站枢纽安全有效运行。结果表明,坝身表、深(中)孔泄洪时雾雨区分布与下游水舌入水流速、水舌入水面积以及入水角度密切相关,其中入水流速对深(中)孔泄洪雾雨区分布的影响更加明显。当库水位和泄洪量一定时,泄洪洞运行雾化雨强及其影响范围最小,且雾化影响区集中在远离坝体的下游河段,而深(中)孔单独运行雾化雨强及其纵向影响范围明显大于表孔和泄洪洞单独运行工况,雾雨区垂向范围受泄洪调度方式影响较小。     

瀑布沟水电站泄洪消能区河道岸坡防护设计

瀑布沟水电站泄洪流量大、泄洪水头高,泄洪雾化冲刷严重,下游河道及泄洪雾化区防护治理复杂。为防止泄洪消能区河道岸坡淘刷和强雨雾破坏,确保河道岸坡安全稳定,文中对泄洪洞出口消能区河道岸坡防护设计标准、研究思路和实施措施,进行了介绍。     

两河口水电站泄洪建筑物的布置研究

根据两河口水电站的特点及泄洪要求,对泄洪建筑物的布置进行了研究。提出了4种布置方案,通过技术条件、施工条件等的综合分析比较,选定了深孔泄洪洞与洞式溢洪道相结合的布置方案,洞式溢洪道采用前隧洞、后明槽型式,深孔泄洪洞采用一坡到底无压洞型式,非常泄洪洞采用旋流竖井型式。调洪演算结果表明,该方案的总泄量达8300m3／s,可取得满意的泄洪效果。     

高拱坝表中孔窄缝式挑坎泄洪雾化特性分析

对古学水电站拱坝表中孔窄缝布置方案的泄洪雾化特性进行分析,根据物理模型试验成果,率定出不同频率洪水条件下,坝身表中孔的泄洪雾化水力因子,然后考虑水舌入水形态、复杂河谷地形及气象条件等因素,得到了泄洪风场与雾化降雨强度的等值线分布。研究表明,坝身表中孔采用窄缝出口体形,泄洪水舌纵向拉开,水舌两侧溅水受到前部遮蔽,且当表中孔联合泄洪时,内外侧不同水舌间也发生相互遮蔽。由于水舌两侧雾化源受到削弱,使得窄缝体形在保证消能安全的同时,能有效减小两岸雾雨爬升范围。在坝身各种泄洪条件下,雾化降雨分布范围在坝下80～700 m之间,两岸雾化雨区爬升高度仅为120～140 m,右岸下游电厂尾水出口处降雨强度0～20 mm/h,已属自然降雨范畴。     

瀑布沟水电站泄洪洞出口岸坡防护

瀑布沟水电站泄洪流量大、泄洪水头高,泄洪雾化冲刷严重,下游河道及泄洪雾化区防护治理复杂。为防止泄洪消能区河道岸坡淘刷和强雨雾破坏,确保河道岸坡及上部建筑物的安全稳定,本文对泄洪洞出口消能区河道岸坡防护设计标准、研究思路、防护范围、实施措施及运行情况进行了介绍。     

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。     

玛尔挡水电站泄洪雾化数学模型研究

玛尔挡水电站地处高山峡谷地区、两岸岩体地质情况较差,挑流泄洪雾化可能对两岸边坡及交通安全产生不利影响。为准确预测泄洪雾化水流的影响范围和程度,结合蒙特卡罗方法考虑环境风和地形因素的随机喷溅数学模型,对玛尔挡水电站在水舌风和汛期最不利自然风两种情况下3个典型工况的雾化情况进行了计算和分析。研究结果表明:泄洪雾雨主要沿边坡竖向爬升,只考虑水舌风时,下游雾化降雨范围最远到达坝下1 021 m,横向左扩散至3 190 m高程,横向右扩散至3 160 m高程。水舌风和自然风共同作用时,各泄洪组次雾化范围沿自然风向偏移,左右岸影响范围收窄。根据暴雨分布范围,建议适当增加下游两岸边坡的防护长度和高程。雾化降雨对省道S101没有影响,但左岸导流洞出口导墙段区域和右岸进厂交通洞口位于薄雾降雨区,泄洪时应禁止通行。     

西北口枢纽溢洪道的扭曲面扩宽底槽挑流鼻坎

西北口水利枢纽的大坝为钢筋混凝土面板堆石坝,最大坝高95m。溢洪道为岸边陡槽式,有两孔,其末端设挑流鼻坎消能工。泄洪洞与溢洪道总的校核泄洪量为6060m~3/s,设计泄洪量2900m~3/s。由于水头高,泄流量大,需慎重考虑消能工的合理形式。设计时结合水工模型试验,比较了4种形式,最后选定了扭曲面扩宽底槽式挑流鼻坎。这种形式能有效地减轻高速水流对下游岸坡以及电站和大坝基脚的冲刷,消能效果好。     

构皮滩水电站泄洪雾化及防护研究

构皮滩水电站坝址河谷狭窄、洪水峰高量大, 枢纽泄洪消能采用坝身表孔与中孔碰撞、水垫塘内分散以及岸边泄洪洞挑流消能方式, 加之水垫塘岸坡较陡, 且消能区尾部及其下游岸坡为软岩, 故其泄洪雾化问题较为突出。招标设计阶段, 通过初步的泄洪雾化数值分析和边坡稳定计算, 并参照有关工程经验, 对水垫塘范围及其下游两岸边坡采取了混凝土护坡、喷锚支护和设置排水等综合防护措施。     

泄洪雾化源区降雨强度分布特性试验研究

高坝工程泄洪雾化引发的强降雨及雾流对水利工程和周围环境均产生较大影响。以往研究主要针对下游岸坡泄洪雾化雨强开展工作,少见对雾化源区域的研究。通过概化模型试验,在不同水力条件下对挑流水舌落入下游水体产生的雾化源区域的降雨强度进行系统测量和分析,针对泄洪雾化雾源区雨强的平面分布特征进行了研究,确定了落水点周围不同区域雾化源的形成原因和降雨强度平面分布规律,并对水舌落水区的区域范围和雨强分布特征随流量和水头差的变化情况进行了探索。     

瀑布沟水电站泄洪洞设计

瀑布沟水电站泄洪洞由塔式进水口、洞身、出口挑坎三部分组成,采用直线、一坡到底布置.其泄流量大、流速高,衬砌表面易空蚀,另外,需考虑对泄洪洞左右岸泄洪消能区的铁路、大桥等建筑物的泄洪雾化影响.通过模型试验研究,提出了减免空蚀的工程措施,确定了防护工程设计标准,较好地解决了雾化问题.     

玛尔挡水电站泄洪消能试验研究

玛尔挡水电站具有水头高、流速大、下游水位浅,而其泄洪建筑物布置集中,水舌较为集中入水,泄洪消能问题突出的特点。通过模型实验,提出泄洪洞采用横向扩散式挑坎;溢流堰堰顶高程由3261 m降低为3258 m,溢洪道引渠段底板高程随之由3250 m降低为3247 m,溢洪道孔口尺寸由13 m×14 m改为10.5 m×17 m,溢洪道挑坎均采用曲面贴角窄缝挑坎等措施对泄水建筑物进行优化。模型实验结果表明,优化方案可有效解决原方案死水位不能跨岸、下游河道冲刷严重的问题,满足泄洪消能的要求。     

铁钢砂混凝土在冯家山水库泄洪洞病害中的应用

1 泄洪洞病害状况冯家山水库泄洪洞为圆形压力隧洞,洞长406.3m,洞径5.6m,最大泄洪流量575m~3/s,相应的洞内最大流速23.4m/s。洞出口工作弧门在小开度运行时,最大流速达34m/s 以上。泄洪洞于1975年汛期投入运用以来,先后泄洪排沙80次,历时299d,排泥砂2270.6万 t,为水库的安全渡汛,减少水库泥沙淤积发挥了重要作用。1990汛后工程检查时,发现泄洪洞出口弧形门底坎下游混凝土底板出现了长弧形大坑,长度13.3m,宽度前部1.2～1.3m,中部1.5～2.5m,近门轨段0.1～0.5m,深度一般0.4m,     

拉格都水电站泄洪工程布置与护岸设计

拉格都水电站工程水库总库容86．9亿m^3，装机容量72MW。拦河大坝为粘土心墙堆石坝，最大坝高40m，其泄水建筑物由泄洪洞和溢洪道组成。泄洪洞布置在主坝右岸，为导流、泄洪、放空水库三结合的无压隧洞，洞身为城门洞形，出口段两侧边扩散并采用连续式挑流消能，后接长 约550m的尾水渠，将水流导入主河床。溢洪道平均宽42m，库流消能，消力库后接20m长的护担；引水渠位于左岸，是导流、泄洪、发电、灌溉四结合的建筑物。工程竣工后的情况表明，枢纽布置是合理的，大坝 能安全拦洪，但因投资等因素限制，溢洪道和泄洪洞下游未作周密的防护，发生不同程度的冲刷。为此，针对泄洪洞和溢洪道出口下游冲刷流态等实际情况，进行了护岸工程的设计和施工。护岸工程投入使用后，运行情况良好。     

某工程泄水建筑物泄洪雾化范围计算分析

为了减少泄洪雾化带来的工程影响和损失,笔者结合工程实例,根据理论公式对表孔溢洪洞、泄洪冲沙洞在不同水位下的雾化范围进行估算,并依据估算结果提出针对性工程设计建议。结果表明：表孔溢洪洞在校核洪水位下雾化影响范围最大;该工程的厂区虽位于强暴雨区横向影响范围以外,但处于雾流降雨区范围之内,设计时需考虑雾化对厂区电气设备带来的不利影响;出口边坡局部位于强暴雨区和雾流降雨区范围内,需对边坡进行加固处理并采取表面防护措施,确保边坡运行安全稳定。计算成果可为工程布置、设计提供理论支撑。     

猴子岩水电站深孔泄洪洞水力学试验及数值模拟

深孔泄洪洞是猴子岩水电站4套泄洪设施之一,其落差超过100m,洞内泄流流速最大可达22.5m/s,有高水头大流速这一特点.本文采用双方程紊流模型及基于水气两相流的VOF方法,对猴子岩深孔泄洪洞有压洞弯段及无压洞段的多种水力学要素进行三维数值模拟.数值模拟结果与1:25单体模型试验数据对比表明,采用该紊流模型与数值计算方法,能够很好地模拟这种高水头、大流量且带有自由表面的掺气水流的水力特性.计算模拟出的多种水力特性,从变化趋势到数值精度可满足水工设计的要求.     

基于河道冲刷特性的枢纽流量调度研究

岸边式泄洪洞泄洪时下游河道冲刷问题关系到工程安全,同时冲刷引起的河道淤积也会导致尾水位抬高。大型泄洪枢纽可通过合理的流量分配抬高下游水位,降低河道冲刷,减少河道淤积对电站尾水的影响。以白鹤滩水电工程为例,通过1∶50水工模型对其泄洪洞出口的深覆盖层地形进行模拟,研究了并联式岸边泄洪洞不同运行组合下消能区河道的冲刷形态;通过对试验数据的回归分析,提出了冲坑与堆积体的预测公式;以下游岸坡安全及河道淤积最小化为参考指标,结合泄洪洞出口布置形式及消能区河道的水位流量关系,提出了一种兼顾安全和效益的调度方法。本文研究结果可供水利枢纽工程运行调度参考。     

回龙场水库泄水建筑物布置方案研究

回龙场水库具有地形地质条件复杂、泄洪流量大等特点,合理的泄洪建筑物的布置是工程布置的关键所在。根据地形地质条件,通过对开敞式溢洪道、洞式溢洪道、泄洪洞等泄水建筑物型式进行比选,优选洞式溢洪道方案,可供类似工程设计参考。     

小湾水电站大型导流洞改建泄洪洞研究

针对小湾水电站高水头、大流量的泄洪特点，通过大量的优化试验研究，将旋流竖井式泄洪洞技术应用于小湾水电站导流改建工程，并提出适合工程特点的体形布置形式，解决了下游高水位淹没泄洪洞出口的技术难题。研究表明，这种旋流竖井式泄洪的消能效率可达90％左右，涡室与竖井的水流流态比较平顺，压力分布分理，导流洞内水流速度低于20m/s，不失为高水头、大流量条件下导流洞改建为泄洪洞的有效方式之一。     

溪洛渡水电站泄洪隧洞的布置及体型设计

溪洛渡水电站的泄洪设施由坝身孔口和两岸泄洪洞组成,其中隧洞泄洪流量达18 000~20 000m3/s,占枢纽泄洪的45%左右。本文结合坝址地形、地质条件及隧洞泄洪要求,对泄洪洞的布置、选型与设计,开展了多方案的比较研究,提出了“有压接无压—洞内龙落尾”型泄洪洞的布置型式。