土石坝工程台阶式消浪护坡技术研究

采用数值模拟方法计算土石坝工程台阶式护坡的波浪爬高,分析了台阶式护坡的结构参数、大坝上游坝坡坡度系数、波浪特性参数对台阶式护坡波浪爬高的影响.得出结论:台阶式护坡相比于光面混凝土护坡,平均波浪爬高可减少40％～50％;同一入射波下,坡度系数m相同时,平均波浪爬高及糙率及渗透性系数K△随相对台阶高度h/H的增加先减小后增...     

台阶式溢流坝的消能试验与计算

对台阶式溢流坝进行了不同比尺、不同台阶高度的水力模型试验。试验成果分析表明，不同比尺模型的消能率一致性较好。同时，从台阶式溢流坝因下游坝面台阶的存在，增加了下游坝面糙率的观点出发，求得了台阶式溢流坝消能率的计算公式，可用于台阶式溢流坝消能率及其坝下游水流衔接计算。     

台阶式溢洪道消能率影响因素分析

台阶式溢洪道利用台阶改变水流方向,导致水流动能耗散,对提高溢洪道消能效果具有重要意义。与光滑溢洪道相比,台阶式溢洪道的消能率更高,因此在水利工程中得到广泛应用。台阶式溢洪道消能效果主要用消能率衡量,与光滑溢洪道比,台阶式溢洪道的水力参数更加复杂。采用室内试验与理论分析耦合方法,分析了台阶式溢洪道台阶高度、流量、坡度对消能率的影响。研究表明:其它参数相同时,台阶式溢洪道长度增加,消能率增加;单宽流量增加,消能率减小;台阶高度增加,消能率增加。     

台阶式溢洪道消能率影响因素分析

台阶式溢洪道与常规的光滑溢洪道比较,具有消能率高和施工方便等优点,尤其是在中小单宽流量下其消能优势更为显著。通过台阶式溢洪道的模型试验结果分析得出,同一单宽流量下不同台阶高度的消能率随流程增大基本呈线性增大,台阶高度增大对消能率的影响很有限;在任意单宽流量下,消能率随流程或台阶数量的增加逐渐增大;同一台阶高度时,消能率随单宽流量的增加而减小。台阶高度越大消能率越大,台阶高度对消能率影响越显著。     

不同体型台阶溢洪道水流比能特性研究

台阶式溢洪道作为一种具备消能效果的泄水建筑物被广泛应用于碾压式混凝土重力坝建设过程中,但由于其消能效果研究的复杂性和现场试验的不可操作性,针对台阶式溢洪道消能效果研究从未间断。本文利用断面比能为研究参数,对不同台阶高度、不同单宽流量台阶式溢洪道消能效果进行了系统的研究。研究得出:在台阶式溢洪道泄水过程中,总水头随着泄水流程增加呈线性降低;水流断面比能在泄水过程中呈现先增加后逐渐趋于稳定的趋势,且断面比能稳定的流程临界值为35—40m;断面比能随着单宽流量的增加而逐渐增加,二者之间呈现正相关关系;台阶式溢洪道台阶高度越高,消能效果越明显,当台阶高度由0.5m增加至2m时,台阶式溢洪道消能效果提高18.3%。     

生态消浪砖护坡设计及其在城市堤防工程中的应用

从城市堤防护坡工程的实际应用出发,介绍生态消浪砖的特性及护坡设计,结合工程应用实例,提出用“生态消浪砖”代替传统的混凝土护面对城市堤防迎水坡进行护坡,可以使堤防在确保防洪安全的前提下达到降低波浪爬高的消浪效果,从而降低堤防堤顶高程,减少工程占地和土方工程量,节省工程投资,同时使城市堤防岸坡具有生态效果、景观效果和人性化功能。     

坝面反弧对冲式消浪墩应用研究——————以宿鸭湖水库大坝除险加固工程为例

在宿鸭湖水库大坝除险加固设计中,为减小大坝坝顶高程,提出了在上游坝面设置梅花形的反弧对冲消浪墩的消浪方式,通过波浪的折射和对冲,使波浪损失大部分动能从而降低波浪爬高。水工模型试验验证表明消浪效果明显。将试验成果应用于水库除险加固工程设计中,优化了大坝上游防护与加高方案,大大降低了工程投资,可为类似工程提供实例参考。       

某土石坝上游护坡型式改变影响坝顶高程的试验研究

针对病险水库除险加固过程中会出现的上游护坡型式改变的情况,基于物理模型试验,研究各工况下干砌石与混凝土两种类型护坡的波浪爬高及越浪情况,确定护坡类型变化对波浪爬高和坝顶高程的影响。以某水库大坝为例,采用1∶15的模型比尺进行了不同护坡型式典型断面的波浪物理模型试验。研究发现,由于干砌石、混凝土两种型式护坡的糙渗系数相差0.15,干砌石护坡改为混凝土护坡后最大波浪爬高计算值增长0.56m,试验值增长0.6m,此情况下坝顶的现状高程不能满足规范要求;改变护坡型式后波浪冲击坝顶胸腔而产生的跃浪量也会增加,胸墙收到的最大波浪压力从15.9kPa增至17.8kPa。试验的成果对类似除险加固工程的设计工作具有借鉴意义。     

含植物四脚空心块斜坡消浪性能试验研究

该文通过几何缩尺比水槽试验,对比波浪在光滑斜面、四脚空心块斜面和含植物四脚空心块斜面三种斜面上的爬高,研究了不同斜坡的消浪性能,测试了不同波浪周期和波高条件下波浪在斜坡面上的爬升水动力特性和最大爬高变化规律。试验结果表明：在四脚空心块中种植植物可减小波浪对护面块体的直接冲击,降低波浪爬高,对四脚空心块斜坡面的消波性能起到了一定提升作用;在不同斜坡上,无论在规则波还是不规则波条件下,最大波浪爬高与波高均表现出较好的线性关系;在光滑斜面和四脚空心块斜面上,试验所得平均糙渗系数与设计规范中建议的系数基本吻合;根据波浪爬高随波高的变化发现,光滑斜面的变化趋势最陡,块体斜面次之,植物块体斜面最平缓,反映了三种斜坡面糙渗系数的差异;固定浪高情况下,在试验考虑的周期范围内,波浪爬高在三种斜坡面上均随周期的增大而增大,但其增幅并不明显。     

台阶式溢流坝面水力消能计算方法探析

文章结合河南省内乡县打磨岗灌区烟草水源工程雲露湖水库碾压混凝土大坝台阶式溢流坝面设计,采用两种计算方法,对三种不同台阶尺寸的坝面消能效果进行了水力计算。其结果表明,台阶式溢流坝在一定的下泄流量范围内,由于台阶间形成强烈的横向漩滚、水流掺气,显著提高了坝面的消能效果,但随着泄量的增大,消能率逐渐降低,也即小流量情况下消能效果好,大流量情况下消能效果差,故台阶式溢流坝适宜在单宽流量不大的情况下采用。     

台阶式溢洪道水流比能与剩余能量关系研究

水流比能是一个非常重要的水力参数,引入剩余能量,分析得出台阶溢洪道水流比能与剩余能量的关系,结合斯木塔斯水电站台阶式溢洪道模型试验,研究了台阶溢洪道水流比能在不同单宽流量、台阶高度条件下的沿程变化规律。试验结果表明:在满足滑行水流的条件下,台阶式溢洪道水流比能沿程先增大后稳定,该稳定值等于溢洪道出口的剩余能量;剩余能量随单宽流量的增大而增大,随台阶高度的增加而减小。同时给出坡比为11.25的台阶溢洪道剩余能量和消能率的计算式。     

阶梯式海堤波浪爬高试验研究

利用波浪模型试验分析阶梯式海堤的波浪爬高,研究在不同台阶尺寸、水文要素下阶梯式海堤的消浪效果,提出合理的设计应用方案,并得出阶梯式海堤的糙渗系数,可供河口或内河的相关堤防工程设计参考。     

大广坝土坝上游面的抛石护坡

大广坝左、右岸土坝上游坝面采用抛石护坡型式的设计方式在我国大、中型水利水电工程建设中尚属首次。由于海南省每年汛期台风及热带风暴是引起大广坝土坝护坡遭受破坏的主要原因,大广坝水库多年平均最大风速达17.8m/s,水库最大吹程达10km,最大风浪高约3.0m,按原设计土坝上游面采用一般干砌石护坡型式难以保持坝体的稳定,根据左右岸土坝设计采用土料,经过实地论证,证明左、右岸土坝采用抛石护坡适应坝体沉陷性强的特点,且抛石块径大、表面粗糙、利于透水,消浪效果也较好,能较大程度地降低波浪的爬高,不仅有利于坝体的稳定,而且可降低坝顶高程1.0m,节省土、石方填筑量50万m3,减少工程投资,提高经济效益。     

台阶式溢洪道相对比能影响因素研究

本文通过将水力计算理论已成熟的光滑溢洪道断面比能,与台阶式溢洪道对应断面比能进行比较,引入相对比能概念。分析结果表明:台阶溢洪道相对比能水力规律显著优于台阶溢洪道断面比能;台阶溢洪道断面比能随流程长度先增加后平稳,而相对比能随流程长度呈线性递增。文章同时指出了台阶溢洪道相对比能的影响因素,对水头损失进行了分析,为进一步深入研究台阶溢洪道水力特性提供了理论依据。     

溃坝洪水在下游水库的演进及坝前爬高

基于物理模型试验,探讨上游坝体溃决时间T_1、上游坝前水深H_1、上游水库面积S_1、下游坝前水深H_2及下游水库面积S_2等因素对溃坝洪水在下游水库演进、初始波高及下游坝前初始波浪爬高的影响。结果表明:溃坝洪水在下游水库的演进过程可分为洪水波、洪水涌浪、反射叠加、振荡衰减4个阶段。下游坝前初始波浪爬高随T_1、H_2、S_2的增大而减小,随H_1的增加而增大,与上游水库面积S_1无明显相关关系。拟合出下游坝前初始波浪爬高值经验公式,并得出各因素对波浪初始爬高影响程度从大到小的次序为:T_1、S_2、H_1、H_2。     

台阶式溢洪道消能

可消能的溢洪道可以减小坝下游冲刷，从而降低了消力池的费用。混凝土坝，特别是碾压混凝土坝，将做成台阶式坝面。水流流过粗糙或台阶式坝面可以消掉大部分能量。人们发现，一旦达到均匀水深时，能量损失与坝面长度成比例，即是说，能量损失增加等于坝高增加。因此，能量损失比率不仅随台阶形状而变，而且随坝高而增加。本文对推导出一个能量损失公式并用模型试验作出的评价加以讨论。高程不断降低的阶型瀑布，可以应用于低坝及石笼堰，在此也作了讨论。     

漩门三期围垦工程的抗风浪优化设计

针对围区风暴潮和恶劣的波浪条件,围堤按允许部分越浪设计,并采取整体重力式墙、二级消浪平台、扭王块外护坡、现浇混凝土板内护坡、反弧式防浪墙等消浪防浪措施.经试验验证,消浪效果令人满意.     

台阶式溢流坝试验研究与消能率计算

由于台阶式溢流坝坝面台阶的存在,使下泄水流在台阶之间形成横轴旋滚,并与坝面主流发生强烈的掺混作用,使水流紊动加剧、掺气增强,消散了部分能量,大大减小了下泄水流的能量,改善了坝趾处的水力条件,使坝下游的消能设施得以简化.结合某水电站工程水工模型试验,对台阶溢流坝面的掺气起始位置、台阶坝面水面线、台阶坝面压力和台阶消能率进行了研究探讨.结果表明:影响台阶坝面消能率的主要因素为台阶坝高、台阶的突出高度、台阶坝的坡度和单宽流量.同时根据试验资料推导了消能率的计算公式,该公式可为相关设计提供参考.     

台阶式溢洪道滑行水流消能特性研究

台阶式溢洪道消能率无法详细反映其消能特性,为了突出反映台阶消能作用,从总消能水头中扣除光滑溢洪道原有消能水头得到纯台阶消能部分,计算了单位高度纯台阶消能率,以及台阶消能所占总消能的比重。结果表明:滑行水流的单位高度纯台阶消能率约为0.80%/m~0.83%/m,与单宽流量和台阶数目均无关,随台阶高度增大增幅为4.5%;纯台阶消能所占总消能比重随单宽流量增大而增加,随台阶数目增多而减小;此外,还对单宽流量增加时消能率下降的原因进行了探讨。结果分析表明:大单宽流量消能率下降是由于光滑溢洪道能作用降低而纯台阶消能不变导致的。     

台阶式溢洪道滑行水流消能特性研究

台阶式溢洪道的消能特性是研究的热点方向,而单纯的台阶式溢洪道消能率并不能有效反映台阶在消能方面的价值。将台阶式溢洪道和同体形光滑溢洪道的消能规律进行对比,可以准确反映出台阶结构对水流消能的贡献。通过对26.56°、38.66°、51.30°三组坡度,0.5、1.0、2.0 m三种台阶高度的台阶式溢洪道进行水工模型试验研究,探讨了不同台阶高度(d)、单宽流量(q)、坡度(θ)下相对消能率(Δη)和台阶流程长度与水深比(L/h)的关系。结果表明:台阶水流为滑行流态时,在非均匀流段上相对消能率和台阶流程长度与水深比呈线性关系,复相关系数R~2在0.984 6~0.996 2之间,直线斜率随单宽流量、台阶高度、坡度的增大而增大。试验分析证实了研究相对消能率的必要性,Δη和L/h的线性关系为进一步探究台阶的消能特性提供了依据。