含沙水流挑流消能对卵石河床冲刷的试验研究

本文通过室内浑水模型试验,探讨了卵石床质河流上泄水建筑物挑流消能对河床的局部冲刷问题。试验结果表明:浑水水流的单宽流量大小、含沙量的多少以及含沙粒径的变化都对冲刷坑深度有一定的影响。本文就浑水冲刷特性问题,与清水挑流消能作了对比,提出了一些初步认识。     

裸露穿河管道在压重块保护下的冲刷特性

水流冲刷引起河床变形的不确定性对水下穿越管道的安全运行造成威胁.为了探究裸露穿河管道在压重块保护措施下的冲刷特性,通过水槽模型试验,研究压重块长度、压重块布置间距、水流流速、河道水深等因素对管道周围河床地形和冲刷深度的影响.试验结果表明:水下穿越管道在压重块保护措施下的冲刷过程可分为冲刷坑形成、压重块迎流侧悬空、管道迎...     

溢洪道差动式挑流鼻坎挑距和冲深特性探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可明显增加挑射水流在空中的碰撞、紊动和掺气,大大减轻下游河床的冲刷.根据部分溢洪道工程的水工模型试验资料,对差动式挑流鼻坎挑射水舌挑距及其下游河床冲刷坑深度的估算方法进行分析和探讨,可供类似工程设计和运行参考.     

温泉水电站深孔泄洪洞水工模型试验研究

通过对温泉水电站深孔泄洪洞的水工模型试验研究,完善优化了深孔泄洪洞的挑流消能段的设计方案,使洞内水流流态及出口挑射水流对下游河床的冲刷状态均有所改善,试验成果对工程设计和其他模型试验均具有一定的借鉴意义。     

窄缝式挑坎下游河床冲刷特性研究

溢洪道下游出口设置了窄缝式挑坎之后,增大了其挑射水流的消能率,可明显减轻对下游河床的冲刷.在简要地分析溢洪道窄缝式挑坎体型布置的基础上,根据溢洪道窄缝式挑坎下游河床冲刷的水力模型试验资料,提出了其下游河床冲刷深度的计算式,并给出了相应的算例.本文成果可供类似工程设计和运行参考.     

大岗山水电站施工期渡汛方案试验研究

为确保大岗山水电站2008年施工期安全渡汛,保护已建工程免受洪水毁损,进行了施工渡汛水力学模型试验研究.通过水工模型试验,对设计渡汛方案进行了对比试验并提出了推荐方案,观察了渡汛时全河床过流时的水流流态,测试了上、下游围堰堰面过流时的水面线、流态、脉动压力、流速分布等水力特性并观测了围堰堰面过流时的冲刷及破坏情况;通过动床试验,研究了汛期基坑不同堆渣高程河床过流时的水流流态,下游石渣的冲刷流失情况;为大岗山水电站的安全渡汛设计及施工提供了可靠的科学依据.     

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。     

温泉水利枢纽溢洪洞挑流鼻坎优化模型试验研究

挑流鼻坎是比较常见的水力消能设施,其合理的体形结构是确保减小下游冲刷坑深度、改善水流条件、减小下游雾化影响的先决条件,通过模型试验对比分析是验证挑流鼻坎结构体形的有效手段之一.笔者通过模型试验验证挑流鼻坎原设计体形,观测水流流态及下游冲刷坑深度,逐步调整挑流鼻坎的结构体形,统计分析下游冲刷坑范围及深度,最终确定推荐采用...     

丹江口工程下游岩性与冲坑变化的探讨

通过丹江口枢纽泄洪深孔下游基岩多年冲刷实例，以及大理的原型观测，收集了冲刷坑的形成、发展等有关资料，与水工模型冲刷试验成果得到相互验证。同时结合河床地质条件、基岩节理块形状、岩石的性质、断层的破碎带、裂隙发育、缓倾角等因素与冲刷坑形成过程进行综合分析，总结出挑流下游基岩冲刷模拟方法，为今后挑流下游基岩冲刷预报提供了科学依据。     

丹江口大坝下游冲刷坑成因和后期演化分析

丹江口大坝下游河床岩体为变质辉长辉绿岩及变质闪长岩,岩性坚硬,但地质构造复杂,断裂较多,裂隙密集.初期工程1973年建成后投入使用.目前,为有利于南水北调工程调水,丹江口水库大坝正在进行加高工程.初期工程完工后,对泄流建筑物的运用及其下游河床的冲刷情况的观测为计算大坝加高后下游河床冲刷坑深度提供了有利条件.综合考虑岩体结构、泄流特征等因素,根据简易估算、模型试验成果对后期大坝加高后坝下河床冲刷坑的发展演化进行分析.     

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。     

泵站出水池-无压隧洞过渡段体型优化研究

泵站出水池到无压隧洞过渡段体型对隧洞的过流能力、沿程水面线及局部水头损失影响显著。针对某泵站工程过渡段的水流特性问题,采用比尺为1∶25物理模型对该过渡段进行了优化研究,延长了过渡段长度,增加了边墙扭曲段。研究发现:模型改进后,过流能力增加,水流平稳;局部水头系数从原设计的0.057~0.111减小至0.051~0.111;中心线水面线的纵向变化幅度减小。通过各项指标表明,优化后的过渡段比原设计方案显现出更为优良的特性,提出的优化设计方法可为其他类似工程提供借鉴经验。     

周宁抽水蓄能电站下水库泄洪建筑物布置方案研究

针对周宁抽水蓄能电站调节库容小、洪水调节能力差,而且洪水的洪峰流量和洪量大等特点,用调整表孔、底孔结构尺寸的方式进行泄洪规模和表底孔泄洪能力分配的比选,探讨其泄洪建筑物的布置原则。不同方案的对比研究表明:最大下泄流量应以校核洪水下高水位时局部时段敞泄为原则进行设计,以减小闸门控制误差所造成的洪水雍高风险。对于调节能力差、洪水流量大的抽水蓄能电站工程,应布置表孔、底孔进行联合泄洪;底孔的布置应保证低水位时各频率洪水均得到快速下泄,避免在水位上升过程中出现滞洪现象;在总超泄能力满足泄洪要求的前提下,应选择表孔规模较大的方案,实现表孔和底孔泄流能力的优化分配。研究成果对调节能力差、洪水流量大的电站工程建设具有借鉴意义。     

三河口水利枢纽泄洪消能工体型优化试验研究

通过水力学模型对三河口水利枢纽泄洪消能工体型进行了试验研究。结果表明:两底孔出口采用矩形不对称宽尾墩形成的窄缝体型,三表孔采用左、右表孔差动式齿坎与中表孔舌型鼻坎组合的优化方案具有表孔、底孔出口水舌上下分层、前后拉开、横向扩散的特点,从而改善了水垫塘内的水流流态,提高了消能效率,水垫塘底板所受动水冲击压力及脉动压力达到了设计要求。     

三门峡水利枢纽底孔修复设计

三门峡水利枢纽底孔严重磨蚀破坏，影响大坝安全运用。为解决这一难题，进行了多项模型试验和现场试验，证实泥沙磨蚀为底孔破坏主要原因。据此进行底孔修复设计，使底孔和大坝能够安全运用。实践证明，底孔修复设计是正确的，成功的。     

向家坝导流底孔平面封堵闸门流激振动问题研究

 向家坝水电站导流底孔平面封堵闸门拟采用液压张紧钢绞索设备进行启闭。这是水电系统首次采用该设备,由于该设备启闭闸门速度慢,且门体大、水头高,故闸门的流激振动安全问题备受关注。采用 1∶30 的水弹性模型试验和有限元计算相结合的方法,获得了试验与计算相互验证的闸门动力特性参数和闸门结构的静、动应力以及闸门上的脉动压力特性、振动特性等研究成果。表明：闸门在启闭过程中不会发生水力共振,闸门的振动比较小,是安全的。研究发现,门后负压对闸门安全运行有较大负面影响,门后增设通气孔改善了闸门的受力条件并减小了启闭力,据此建议门后增设通气孔。由于闸门摩擦力大,建议给闸门添加配重,以便顺利关闭。     

新孟河感潮河段支流口门闸下极限冲刷试验研究

感潮河段支流口门外江侧水流受涨落潮牵制作用明显,水流流态复杂,为保证河道堤防安全,避免在大流量引、排水时河道严重冲刷,危害临近建筑物,对闸下冲刷展开研究十分必要。以新孟河延伸拓浚工程界牌水利枢杻为例,构建1:50物理模型开展试验,结果表明:若新开河被开挖至粉砂层,由于粉砂起动流速较小,极易被水流冲起造成河道严重冲刷;由于水流在软硬介质边缘处会产生漩涡,不停的淘刷坑底,使冲刷坑不断加深,所以在进行建筑物护底设计时,应全河段宽度范围内进行防护;根据感潮河段水流受涨落潮牵制作用的水动力特征,可以有针对性的对主流路上冲刷较为严重的区域建筑物进行防护。     

某水库底孔减压模型试验研究

讨论了形成初生空化数比尺效应的水动力原因及热动力原因,从Rayleigh-plesset泡动力方程出发建议了初生空化数比尺效应的修正方法,用减压模型测定了某水库底孔事故平板门槽及泄槽突扩跌坎后的模型初生空化数KiM及给出了经空化比尺效应修正后的原型初生空化数Kip。     

虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性

为寻求适用于大型低扬程泵站虹吸式出水流道水力性能数值计算的湍流模型,首先采用透明流道模型对某低扬程泵站虹吸式出水流道进行了试验研究,测试了流道水头损失并分析了流道内流态; 在网格无关性分析的基础上,选择常用的一方程湍流模型(S-A湍流模型)、二方程湍流模型(k-ε湍流模型、k-ω湍流模型)及Reynolds Stress湍流模型分别对该虹吸式出水流道水力性能进行了三维湍流流动数值计算,并将计算结果与模型试验结果进行比较。结果表明:与一方程湍流模型和Reynolds Stress湍流模型相比,二方程湍流模型在虹吸式出水流道水头损失的计算中更具优越性,采用Standard k-ε,Realizable k-ε和SST k-ω等3种二方程湍流模型计算得到的流道水头损失相对误差小于3%,其中,Standard k-ε湍流模型计算得到的流场与模型试验结果最吻合。     

新型坎式宽尾墩等在里底水电站中的应用研究

针对里底水电站枢纽泄洪底孔进口的漩涡,下游回水淹没底孔闸门支铰及枢纽的泄洪消能等问题进行了试验研究.通过在底孔进口加设消漩墙,闸室末端加设矩形宽尾墩、闸室下游渐变段局部适当收缩、消力池首部加设消力墩及在消力池的末端加设导流墩等措施;并在溢洪道闸室末端加设坎式宽尾墩,较好地解决了里底水电站泄洪消能问题.