河床式电站表孔泄洪对尾水的影响分析与研究

某水电站为低水头、大流量、河床式电站。坝址位置河床较窄,坝址校核洪峰流量达13600m3/s,采用表孔泄洪,泄洪具有低水头、大单宽流量和低佛氏数的特点。大坝下游消力池水位较深,且上、下游洪水位相差较小,电站尾水渠紧邻消力池后段右侧布置,泄洪时下泄水流对电站尾水会产生一定的影响,文章论述了如何使下泄水流对电站尾水影响较小,使电站尾水出流平稳,流态良好,尽可能降低尾水渠水位,从而提高发电水头,增加电站的发电效益。     

软基水闸消能防冲水力特性研究

软基水闸的泄洪水流条件较复杂,水闸下游河床的抗冲刷能力较低,其泄洪消能防冲是工程设计和运行极为关心的问题。结合广东省地方标准——《软基水闸消能防冲设计规程》(DB44/T 2143—2018)的水力设计内容及相应的试验研究成果,对水闸消能设计的下游河道初始水位选取、消力池(尾槛顶高程、池深、池长)及下游海漫的布置和计算进行了分析和说明,较完整地介绍了水闸下游消能防冲的水力设计方法,研究成果可供水闸工程设计和运行管理参考。     

甘肃花园水电站枢纽泄水及消能设计

花园水电站引水枢纽坝址河谷狭窄,坝下游河床自然宽度不足20m;坝址基岩为千枚岩,抗冲刷能力差;枢纽泄洪规模大,最大下泄流量1900 m3/s。设计采用两底孔加表孔紧凑布置,联合运用差动式鼻坎、窄缝、导流板等消能工形式,有效实现枢纽重力坝坝身泄洪功能,较好地解决枢纽下泄水流对下游河床及两岸冲刷问题,保证泄洪安全。本文介绍了该工程枢纽的泄水及消能设计。     

高陂水利枢纽泄水闸下游河床冲刷研究

高陂水利枢纽工程坝址河段弯曲、下游河道逐渐缩窄,泄洪流量较大,泄水闸泄洪的下游河床冲刷特性是工程设计和运行关注的重点。在泄水闸下游河床动床模型试验的基础上,对水闸下游缩窄型河道的流态和河床冲刷特性进行研究。研究表明,由于泄水闸下游河道右岸坡往河道收缩,水流产生顶冲和回流,增大了右端闸孔下游消能工的单宽流量、水流波动和下游河床冲刷。模型试验优化了海漫末端防冲槽的布置,可确保工程运行的安全。本文将海漫末端冲深试验成果与水闸设计规范推荐的冲刷公式计算结果进行对比分析,成果可供类似工程设计参考。     

飞来峡水闸枢纽消能防冲设计分析

水闸枢纽的消能防冲设计措施通常为底流式消能,然而由于低水头水工构筑物的效能工较低消能效果不好,会使水闸下游水流不稳定,出现剧烈紊动,尤其是水闸下泄时期会对河床造成严重的冲刷,不利于河床和水闸闸室的稳定。结合飞来峡水闸枢纽工程,分析了水闸消能防冲设计措施。     

恰甫其海水利枢纽工程泄洪消能系统研究

根据恰甫綦第水利枢纽工程的泄洪特点，通过水工整体模型试验研究，推荐了一种比较符合该工程实际的泄洪消能系统方案。该泄洪消能系统大大减轻了下泄水流对河床基岩的冲刷作用，满足了该工程的泄洪消能任务，泄洪消能系统方案。该泄洪消能系统大大减轻了下泄水流对河床基岩的冲刷作用，满足了该工程的泄洪消能任务。     

柴坪水电站溢流坝下游河床冲刷试验

柴坪水电站坝址距离河床弯道较近,地质条件相对较差,大坝采用的消能方式为面流消能,使得水电站下泄水流流态比较复杂,下游河床冲刷剧烈,因此需要对水电站进行整体水工模型试验,证明水电站设计能够满足工程运行要求。研究发现溢流坝下泄水流的主流偏向右岸,对水电站下游右岸河床产生严重冲刷,对大坝的稳定性与工程安全运行造成影响,需要对水电站体型进行优化。研究采用在水电站右导墙处增加贴角,延长溢流坝左边孔左闸墩,同时去掉溢流坝左侧导墙的方式,迫使溢流坝下泄水流主流偏向河道中间。优化方案使下游河床冲刷减弱,降低了河床冲刷对大坝整体稳定性的影响,满足水电站工程运行要求,可以为类似工程提供设计参考。     

宽尾墩对跌坎底流消力池影响的试验研究

针对低水头、大单宽流量、下游水位变幅大的水电站中的泄洪消能问题,本文结合官地水电站工程进行了水工模型试验研究,从消力池的水流流态、临底流速以及底板时均动水压强对比几方面,分析了宽尾墩对跌坎底流消力池的影响。结果表明,宽尾墩改善了消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和时均压强,充分利用了宽尾墩技术优势,提高了泄洪设施的总消能率,有效解决了下游水位变幅较大的水电工程类泄洪消能问题。     

低水头、大单宽流量泄洪消能方式研究

对于具有低水头、大单宽流量、低佛氏数、深尾水以及下游水位落差变幅大等特点的泄洪消能问题,其过流特点是:由于闸下跃前水流的佛汝德数较低,消力池内水垫较深,水流下泄后下游水位对闸室水流和消力池内水流流态影响较大。通过水工模型试验研究,提出了采用淹没式宽尾墩消力池联合消能方式。在闸室末端采用宽尾墩后,水舌沿纵向拉伸扩散,消除和抵消了常规的等宽闸墩情况下出现水跃的来回震荡现象,水流经宽尾墩收缩后,以淹没射流形式进入消力池,池内水流具有三维射流特性,消力池内产生横、纵向扩散和剪切、掺混,加强了消能效果,达到了稳定水跃、分散水流、加强紊动剪切和掺混的目的,较好地解决了下游河床的消能防冲问题。     

黄金峡水利枢纽工程泄洪消能设计研究

黄金峡水利枢纽工程具有洪峰流量大、泄洪消能建筑物规模大、运行条件复杂、水库调蓄能力小、河床宽度有限、下游水位变幅大等特点,泄洪消能及下游河岸防冲刷问题突出。为尽量减少溢流前缘宽度以及考虑到排沙、施工导流等,经多方案比较,最终确定采用表、底孔结合布置方式。由于泄洪表孔下游单宽流量大、下游水位高,经多方案分析比较和模型试验研究,表孔采用宽尾墩加戽式消力池消能型式,底孔采用底流消能型式,泄流能力满足要求。泄洪消能建筑物分二区布置,各工况下消能效果良好。研究所得成果为类似水利枢纽工程泄洪消能设计提供参考。     

高岭拦河闸重建工程消能试验研究

通过对高岭拦河闸重建工程的消能试验,提出了将拦河闸消力池按2种形式分区布置的方案,利用该方案中池底高程相对较低的中间单元消力池承担拦河闸的初始泄流任务,较好地解决了在设计方案布置泄放小流量时存在的消力池消能不足的问题。该方案不仅满足了拦河闸的消能要求,又节省了工程投资,可为同类工程的设计提供借鉴。     

对泄水槽中消力池的消能改造探析

水库的消能设施是消减和扩散水闸下泄水流能量,预防下游发生严重冲刷,提升水闸安全的重要设施。对于水电站泄水能力的研究无论是对于水电站本身还是对于社会都有着非常重要的研究价值。为此,本文主要研究对水库泄水槽中消力池进行消能改造的措施,以某水利枢纽工程为例,从特殊到一般,总结了泄水槽中消力池的效能改造。事实证明,这对于增强水闸下泄水流能力以及水电站的安全具有非常重要的作用。     

超低弗劳德数闸下消能试验

低弗劳德数、低水头、低尾水的闸下消能消力池内不能产生稳定充分水跃,池内壅起的水流出池后会产生二次跌落,对下游河床冲刷严重。针对芦潮港水闸工程,通过物理模型试验提出了一种新型辅助消能工,即在池后海漫设置梅花形布置墩群,可使下泄水流达到充分消能、均匀扩散的效果,并分析了墩群的消能机理。实践表明,这种新型的消能布置方案可以有效地解决超低弗劳德数底流水跃消能不充分的问题,可供类似工程参考。     

巢湖兆河分洪闸泄流特性试验研究

受周边地形条件及环境限制,巢湖兆河分洪闸与河道呈垂直布置,进流条件不利。针对分洪闸与河道垂直布置这一特征,分别对开敞式和涵洞式分洪闸进行了水工模型进口流态试验分析,结果表明涵洞式分洪闸进流流态优于开敞式分洪闸,能更好地保证各闸孔的均匀进流。针对涵洞式分洪闸方案,研究了分洪闸敞泄和控泄的泄流能力,指出敞泄状态下进口行近流速对流量计算影响明显,在水闸规划设计中,应计入行近流速影响。为改善消能效果及出口水流与下游的衔接,进行了多方案消能防冲改进试验,结果表明尾坎作为一种冲击式消能工布置在挖深式消力池末端,可使出口水流流速分布更加均匀并与下游水流衔接更为平顺,明显增强消能防冲效果。     

多孔拦河闸的水力特性研究

为了研究拦河闸的水力特性,针对某拦污工程,通过1∶70整体水工模型试验,对各工况下拦河闸的流态、流速、流量和冲刷等水力学参数进行对比分析,得出流量系数、冲坑范围和深度及上游水位壅水高度,对多孔拦河闸的泄洪能力、消能防冲和上游淹没进行验证,进而对原方案运行方式、电站船闸处导墙长度进行优化设计并提出合理的建议。优化结果表明:拦河闸进水平顺,水面光滑衔接,流速分布合理,流量满足要求;下游流态良好,冲坑深度和冲坑下游坡度满足要求;上游淹没范围满足要求。该研究可对类似工程理论分析及设计提供参考价值。     

向家坝水电站泄洪消能关键技术研究与实践

向家坝水电站泄洪消能具有"高水头、大单宽流量、泄洪频繁、多泥沙"的特点,其泄洪消能方式受雾化、通航、排沙以及地质条件等方面的制约;通过采用高低坎泄洪消能方案,攻克了向家坝水电站泄洪消能技术难点;达到了雾化影响小、消能效率高、消力池临底流速小、下游水流平顺、泄洪运行方式灵活、悬移质能安全过坝的效果。模型试验、数值分析和原型监测成果表明,立轴漩涡临底强度较低,原型监测尚未观测到立轴漩涡;磨蚀、水流空化、闸门流激振动等方面的水力特性都在允许的范围内;经受了三个汛期的泄洪考验。下游县城紧邻水电站,且局部城区位于古河道的不利地质条件,部分泄洪工况时出现了下游县城局部区域房屋门窗振动现象。通过溪洛渡、向家坝两库联合调度和优化闸门运行方式,振动强度得到显著减小,使门窗振动问题得到有效控制,各项振动量值均在国家规定的人身舒适性评价标准的容许限值之内。     

高陂水利枢纽泄水闸消能和运行试验研究

韩江高陂水利枢纽坝址区域河道弯曲和狭窄,给其泄水闸下游消能防冲和安全运行带来不便。通过水力模型试验,优化了泄水闸下游消力池的长度和海漫的布置,满足泄水闸泄流消能防冲的要求;同时根据工程多孔泄水闸布置的特点,在闸室下游消力池中间设置了两道隔水导墙,对泄水闸泄洪采用分区调度运行,提出了运行的优化方案,研究成果还应用于工程设计中。     

水闸底流消能计算公式的分析与改进

以上海市东风西沙水库下游水闸消能设计为例,对水闸消能计算中遇到的问题加以分析后发现,在上游水位不变、过闸单宽流量不变、下游水深较小的情况下,下游水深越小,采用《水闸设计规范》(SL265—2001)中的消能计算公式计算得到的消力池深度反而越小,这与实际情况有较大的出入。通过理论推算,对原计算公式进行了修正,并采用修正后的计算公式进行了消能计算,计算结果与实际情况相符。     

下游水位对水平旋转内消能泄洪洞水力特性的影响

通过试验研究与分析，发现下游水位对水平旋转内消能泄洪洞的各种水力特性均有较大的影响，且均与环流内空腔压强P0的变化有关。随下游水位的变化，洞内可能出现不同的流态区。在一定的下游水位范围内，泄流量具有最大值。通气孔的通风是由于两种完全不同的机理所致：在相对下游水位等于1左右，通风量变化急剧且具有最大值。空腔直径随下游水位的降低而增大，并趋向于常数，随下游水位上升而减小并趋向于零。在较高的上游水位时，壁面压强随下游水位的上升呈幂指数增大或线性增大；在相对下游水位等于1左右，不同的上游水位时消能率几乎为常数，但在相对下游水位大于1后，下游水位的增大会导致消能率较大的衰减。