泄水建筑物反弧急流水深的显式解

泄水建筑物反弧急流水深是泄水工程下游水流衔接、反弧半径设计、反弧段动水压力计算的重要参数。本文的目标就是探讨具有足够精度又计算方便的泄水建筑物反弧急流水深计算方法。在利用恒定急变流的能量方程对于泄水建筑物的反弧水流进行分析基础上,对恒定急变流的能量方程建立的反弧段水深方程,通过级数展开近似处理,得到泄水建筑物反弧急流水深的显式解。精确解和显式解的误差分析表明,当急变流流速系数在0. 85到1. 0之间变化时,反弧急流水深的误差随着流速系数的增大而减小;当流能比在0. 01到0. 3之间变化时,反弧急流水深的误差随着流能比的减小而减小。建议的公式最大误差小于1. 85%。可见,在实际工程的参数变化范围内,本文建议的泄水建筑物反弧急流水深的显式解形式简单、计算方便、又具有足够的精度,因此可应用于实际工程泄水建筑物反弧急流水深的水力计算。     

新疆某水利枢纽表孔出口挑坎水力学试验分析

水利工程中的泄水建筑物由于上下游水位落差较大,末端水流拥有巨大的动能,所以需要设置一些消能装置,减少水流对河床的冲击掏刷作用.结合新疆现有水利枢纽工程,通过水力学缩尺模型试验,调整不同工况,验证设置与不设置差动坎的挑流坎在相应工况下水流的流态、时均压力、挑能效果,挑流距离及冲坑深度等效果,最终确定合适的挑坎体型.结果表明,虽然去掉差动坎后水舌扩散不如有差动坎充分,但是水垫塘底板时均压强的分布看并无显著差异,最终采用不设置差动坎的消能方式.依此,为工程设计提供设计依据.     

太湖水库溢洪道挑流鼻坎优化设计研究

该文阐述了通过对太湖水库溢洪道进行模型试验,复核原设计方案的合理性,并提出优化设计方案.由模型试验结果可知溢洪道泄流能力满足设计要求,但鼻坎挑流挑距过短,水舌空中消能不充分,冲坑尺寸大,对下游产生严重冲刷.通过对挑流鼻坎挑角、反弧半径等体型优化设计,挑流形态明显改善,坝体及岸坡稳定不受影响,说明设计合理,对类似工程有一定借鉴意义.     

窄缝挑坎在高拱坝深孔中的 初步应用研究

在锦屏一级水电站（拱坝坝高305 m）整体水工模型上将窄缝挑坎应用于高拱坝泄洪深孔,对窄缝挑坎体型参数选择和布置进行了试验研究。试验结果表明,窄缝挑坎应用于高拱坝深孔,可以获得窄长下泄水流流态;边墙压力测量结果显示,深孔采用窄缝挑坎后边墙无负压出现,但在窄缝收缩起点附近存在压力增大;射流水舌在水垫塘内纵向扩散效果显著,水垫塘底板时均冲击动压分布相对常规挑坎时而言更加坦化,底板冲击动压差也大大减小,这对水垫塘底板稳定和减小射流冲刷有利.     

斜壁桶形基础水平承载力计算方法研究

基于斜壁桶形基础的空间受力状态和基本假定,利用极限平衡法推导得到了斜壁桶形基础的水平承载力表达式,并与模型试验结果进行对比,验证了该计算方法的可靠性。通过变动参数,分别探讨了桶壁倾角、地基反力比例系数、桶基顶部直径、桶基高径比、水平力作用点高度等水平承载力的影响及相对敏感性。计算表明斜壁桶形基础的水平承载力随着桶壁倾角的增大而急剧增大。研究结果有助于对传统桶形基础进行优化设计。     

窄缝挑坎在丙巷河水库枢纽泄洪隧洞出口的设计应用

在对丙巷河水库枢纽泄洪隧洞出口进行底流消能、连续式和窄缝式挑坎消能方案的技术经济比较论证后，最终采用窄缝消能方案，但对窄缝消能工目前尚无严密的体形设计方法。在工程设计中，采用大连理工大学刘韩生、倪汉根等人提出的冲击波简化式推导曲线反射扰动线方法，求出满意的对称曲线窄缝挑坎体形，经水力学模型试验验证，效果很好，能较好适应山区狭窄河谷高水头的水库枢纽泄洪消能布置。该消能工的挑射水舌窄而高，水流在空中的紊动、掺气、扩散作用强烈，能消刹大部分动能，射入冲坑后形成三维扩散消能状态，消能率比等宽挑坎高，有效地减轻对下游河床及两侧岸坡的冲刷。     

高拱坝溢流表孔分流齿坎的布置体型与作用效果

在高拱坝工程溢流表孔上设置分流齿坎具有分散水舌能量、降低下游水垫塘底板冲击压强的作用,是一种颇具竞争力的体型优化技术措施。本文结合采用6表孔与7深孔布置的白鹤滩水电站,开展了坝身泄洪水工模型试验研究,系统研究了溢流表孔分流齿坎的布置方法、细部结构体型及其作用效果。研究发现,该工程1^#表孔出口采用外侧单边齿坎、4^#表孔出口采用双侧边齿坎的分流齿坎布置方法,是降低下游水垫塘底板冲击压强的较优布置方案。针对分流齿坎的宽度与挑角开展的进一步研究发现,单个分流齿坎的宽度宜取表孔出口宽度的0.18～0.23倍、挑角宜采用15°～20°,是较佳的细部结构布置参数。上述研究成果可供类似工程参考。     

丹江口深孔事故检修门胸墙修补

丹江口泄洪深孔胸墙的抹面砂浆脱落始于20世纪70年代中期，主要原因为：①抹面砂浆与原坝体混凝土粘结强度较低；②闸门在动水压力作用下产生剧烈振动。由于胸墙处于水库的死水位以下，修补施工难度大，技术要求高，工程技术人员一直没有找到切实可行的实施方法。从1995年开始，经过广泛的调查研究和专家咨询，形成了潜水法和侧壁沉箱法两大施工方案，并最终选定侧壁沉箱方案。1999年12月，侧壁沉箱顺利沉放于修补部位，各项性指标满足设计要求。     

反弧段后掺气坎底空腔长度的计算

采用引入VOF方法的k~ε双方程紊流数值模拟和量纲分析的方法,对高水头泄洪建筑物反弧段后掺气坎底部空腔长度计算进行了研究,考虑反弧段附加离心力对空腔长度的影响,推导出高水头泄水建筑物反弧段后底空腔长度计算公式。该公式能够充分反映低弗氏数情况下,反弧段末端的掺气坎几何形态、来流条件及掺气坎后空腔长度的变化关系。     

三峡水利枢纽泄洪深孔的泥沙磨损问题探析

本研究利用黄河刘家峡泄水道遭受泥沙磨损的运行资料，通过类比分析，对三峡泄洪深孔泥沙磨损程度进行了初步的定量预测，并提出了相应的防治对策及建议。     

坝体泄洪深孔明槽段体型研究

通过对三峡泄洪深孔明槽段体型试验研究 ,比较了明槽段不同抛物线型的压力特性和空化特性 ,并提出了明槽段陡槽方案。研究结果表明 :陡槽方案较之抛物线方案 ,压力特性和水流空化特性有显著改善。陡槽方案是免空化的 ,而抛物线方案较难达到免除空化 ;并且陡槽方案对有压段压力及空化特性 ,以及泄流能力均没有影响。因此 ,对于高速水流条件下的明槽段体型 ,陡槽方案是一种较为适宜的布置形式。     

基于出射流速的反弧鼻坎挑距计算

为了提高挑距计算精度及进一步补充和完善挑距理论计算方法,从出射流速的角度提出水舌上、下缘挑距的计算方法。该方法基于反弧鼻坎上流线同心圆假设,同时考虑反弧段离心力压强和静水压强,推导了鼻坎反弧段势流流速分布函数,利用出坎断面流速分布函数,得到水舌上、下缘出射流速的理论计算式,从而实现水舌上、下缘挑距的计算。采用模型试验和原型观测资料对计算方法进行了验证,结果表明,在相对出坎水深为0.15～0.25范围内,该方法对水舌上、下缘挑距均有较好的计算精度。     

坝体泄洪深孔明槽段体型研究

通过对三峡泄洪深孔明槽段体型试验研究,比较了明槽段不同抛物线型的压力特性和空化特性,并提出了明槽段陡槽方案。研究结果表明:陡槽方案较之抛物线方案,压力特性和水流空化特性有显著改善。陡槽方案是免空化的,而抛物线方案较难达到免除空化;并且陡槽方案对有压段压力及空化特性,以及泄流能力均没有影响。因此,对于高速水流条件下的明 槽段体型,陡槽方案是一种较为适宜的布置形式     

溢洪道差动式挑坎水力特性分析和计算探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可增大其挑射水舌的扩散、碰撞、掺气和消能率,从而减轻下游河床的冲刷。目前对差动式挑坎水力特性研究成果仍较少,给工程设计带来极为不便。在现有的文献和成果总结和分析的基础上,开展了差动式挑坎下游河床冲刷特性的试验研究,对差动式挑坎段的水面线、挑射水舌挑距及其下游河床冲刷特性和计算方法进行探讨,并进一步补充了差动式挑坎下游冲刷影响系数与其体型和泄流水力参数的关系。研究成果与水力模型试验结果较吻合,可供类似工程设计和运行参考。