高坝施工导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的水力特性研究

为了研究旋流式竖井泄洪洞的水力特性,结合某水利枢纽施工导流洞改建为旋流竖井泄洪洞水工模型试验的部分研究成果,通过大量的优化试验研究,分析了竖井涡流消能工况的流态、压力分布、流速分布、消能率等水力特性.试验研究结果表明,这种旋流竖井式泄洪洞消能效率可达88%以上,涡室与竖井的水流流态比较平顺,压力分布合理.所得结论为旋流竖井泄洪洞的设计提供了依据,可为类似工程参考.     

涡流式竖井溢洪道研究述评

近几年国内许多单位开展了溢洪道内消能工的研究，内容包括孔板消能工、空腔消能工、阶梯消能工、同轴反向内消能工、单向涡旋内消能工等．对涡流式竖井消能工的研究也比较集中，其所具有的良好的水力特性和消能效果受到工程界的重视．传统的泄流方式在高水头、大流量、高流速运行条件下，会受到空化空蚀及流动失稳等问题的困扰，修建涡流式竖井泄洪洞是解决上述难点的有效方法之一．由于它的综合消能率在５０％以上，能有效地降低洞内流速，因而选用涡流式竖井溢洪道不失为将导流洞改建成泄洪洞或单独修建泄洪洞的较佳选择．     

竖井旋流式泄洪洞水力特性试验研究

围绕着流态、泄流能力、压力分布以及各段消能率等水力特性对具有抛物线式引水道的竖井旋流式泄洪洞进行了试验研究,结果表明:流态、泄流能力、压力分布均能满足要求,且总消能率达到90%,具备了作为导流洞改建体型的条件.     

导流洞改建有压突扩泄洪洞研究

龙抬头式泄洪洞是中低水头水电站导流洞改建泄洪洞的常用方式,但其应用受到地形地质条件限制.为解决狭窄河谷地区中低水头导流洞改建泄洪洞的布置和消能问题,通过模型实验和数值模拟并结合具体工程实际,因地制宜的提出有压突扩泄洪洞这种新型式的导流洞改建泄洪洞布置方式.研究结果表明这种方式改建的泄洪洞具有如下特点:水流直接由有压流向无压明渠流转换,流态简单,有压消能和无压消能相结合;平面上洞轴线方向可以根据地形、地质和施工条件灵活选择;工作闸门可以灵活布置;结构简单、施工方便、造价低等.这种方式改建的泄洪洞可用于中低水头大流量泄洪工程,具有较高的推广应用价值.     

大流量水电站表孔泄洪消能体型试验

大流量水电站的消能设计历来都是非常复杂和困难的.在1:60溢流坝表、中泄水孔断面模型上对密松水电站泄水建筑物的布置方案进行了泄流能力、流速流态、压力分布等相关水力学问题的试验研究,并通过10多个方案的比较优化,提出了基本可行的泄水建筑物体型和消力池型式.研究成果表明:表孔取消宽尾墩,采用跌坎式消力池方案,可有效降低底流消能时的池底板流速,同时消除宽尾墩形成的水翅击打两侧导墙现象,达到了较满意的消能效果.试验成果对该工程设计提供了较好的参考方案,并对类似工程有很好的启发借鉴作用.     

大隆水利枢纽溢洪道优化水工模型试验研究

通过建立大隆水利枢纽溢洪道水工物理模型,对溢洪道运行的水力特性和体形结构进行试验研究,优化了进水渠左导墙布置、控制段中墩形式和挑流鼻坎尺寸,使泄洪流态更平顺,水库调度运行更合理,满足消能防冲要求,减少溢洪道工程的工程量和造价.     

竖井旋流泄洪洞三维数值模拟研究

竖井旋流泄洪洞作为一种较新的泄洪洞布置形式,用传统的模型试验方法仍难以揭示其复杂的水流特性,为了探索采用数值模拟的方法来研究竖井旋流泄洪洞水力特性的可行性,用Fluent商用计算软件,对某电站竖井旋流泄洪洞进行了数值模拟研究,得到了泄流能力、竖井空腔、井壁压强分布、井壁水流空化数、总消能率等,并将部分计算结果与试验结果进行了比较,两者符合较好,表明采用数值模拟的方法研究竖井旋流泄洪洞是可行的,在进行体型优化过程中,可以采用数值模拟的方法对体型进行初选。通过对沿程断面的能量的分析计算,竖井旋流的消能主要为两部分,一是沿程能量损失,一是水垫消能。数值模拟暂时不能正确反映竖井底部的掺气及下平段的空气逸出、掺气水深、洞顶余幅等,相关的研究需借助其它手段进行更深入的研究。     

基于VOF法长陡坡排水隧洞三维数值模拟

针对工程实践中某长陡坡排水隧洞的3种设计方案,即长直陡坡式、台阶陡坡式、环形堰竖井式,其流场特性、消能效果等依据经验公式法计算困难,建立了RNGk-ε双方程紊流数学模型,应用VOF法处理水气两相流自由液面,以结构化网格和非结构化网格相结合的形式进行网格剖分,采用标准壁面函数法求解水流近壁区流速,展开了多工况三维数值模拟研究.得到并分析了不同计算工况排水隧洞水流基本形态、泄流能力、消能效果、压力分布等,最终比选出台阶陡坡式方案为该排水隧洞的最佳设计方案,后期应针对性地对其合理性进行物理模型试验验证.利用CFD数值模拟法解决工程实际问题的同时,也为水利水电工程中大流量冲沟排水问题的研究提供了参考和依据.     

淹没型旋流竖井泄洪洞流态过渡的数值模拟研究

旋流竖井泄洪洞的工程技术难题之一是：高尾水位淹没出流时的泄洪洞排气难, 出口易发生气爆。对此,本文采用数值模拟的方法,结合某泄洪洞工程开展了相关的研究,获得了各个流段不同的水流流态、流速、压强以及消能率的沿程分布和特性,计算结果与实验结果符合良好。分析了水流由强紊动掺气状态过渡到有压流动状态的转换机制及其对结构的影响,研究表明,泄洪洞内水平段可分为掺混消能区、气泡逸出区、气体排出区和平稳流动区,其中掺混消能区是消杀能量的主要区域,该新型旋流竖井泄洪洞在淹没条件下,气体能够顺利排出,流态转换平顺,压强分布平稳,可为类似工程参考。     

折流坎对竖井旋流式消能工涡室水力特性影响的数值模拟研究

竖井旋流式消能工具有结构简单、布置灵活、无明显雾化以及消能率高等诸多优点,近年来被广泛应用于各种中小型水利工程.竖井旋流式消能工具能够顺利运行的主要因素就是下泄水体在涡室内能够达到既定的起旋效果.采用物理模型试验以及数值模拟的方法,通过改变引水道的引涡比数值,使得入涡水流环向速度明显增大,平稳通过竖井段下落至底部消力井内.通过对涡室水流的流态以及整体结构消能率进行数据分析,结果表明：引涡比数值的增大与流量的增加均会使进入到涡室中的水流贴壁效果增强以及环向绕流流速明显增加,下泄水体不会对消力井产生冲击破坏;过大的引涡比会严重影响整个竖井旋流式消能工的过流能力,当引涡比在0.547附近时涡室内的水流流态较好,既能够使竖井内的水流沿边壁螺旋平稳下落,还能够使得涡室内进口处不发生明显的壅水进而影响整体结构的泄流能力,并且在该体型下的综合消能率最高.     

GPS在大型水利枢纽建筑物变形监测中的应用

GPS全球定位系统以其精度高、速度快、全天候等优点,成为当今较先进的测量与监测仪器。文中论述了在具有特长型大坝、建筑物多且分散的黄壁庄水库大坝变形监测中,以GPS基准网进行整体控制,快速提供大坝及建筑物安全状况评价的方法。     

高层及多层建筑中电气竖井的应用

介绍了高层及多层建筑中电气管路的组成及电气竖井的分类及在设计过程中关于电气竖井位置的选择,面积的确定及内部平面布置所应依循的一些原则。另外,还对于在设计及施工过程中,围绕电气竖井所遇到的一些问题及处理方式,加以归纳和总结。     

利民煤矿副井系统防雷改造设计

利民煤矿处于山岭空旷地带,大气和地理位置均较复杂,其主要建筑物,如副井的天轮架、风机,供配电系统和信息化网络设备等易遭受雷电侵害,时防雷设计工作要求较高．2010年该矿副井天轮架和信息显示屏均遭受过雷击,引起事故．针对利民煤矿的具体情况,提出了防雷改造方案,方案实施后运行至今．未出现过雷击事故,防雷效果良好．     

Dam risk assistant analysis system design

In order to reduce the labor intensity and task difficulty of dam risk analysis and to meet the actual requirement of dam risk analysis, it is necessary to establish a dam risk assistant analysis system. The program structure and the implementation ways of the dam risk assistant analysis system are analyzed, and a procedural framework with “three-tier and multi-database” structure and “level structure” is established. The concept of dam risk assessment system modular development is proposed and the coupled mode of function module and data is improved. Finally, the dam risk assistant analysis system is developed using Delphi visual programming language.

     

爆破振动对水工建筑物的影响和评价

由于人工爆破等原因产生的振动会对建筑物产生一定的影响,振动监测评价很有必要。文中介绍了一个爆破振动监测的实例,通过对坝体、闸房、电站厂房位置进行爆破振动监测,采用质点振动速度参数,客观评价了爆破振动对上述水工建筑物的影响,结合地震峰值加速度这一设计参数,得出爆破振动对上述建筑物无不良振动影响的结论。     

Game model of safety monitoring for arch dam deformation

Arch dam deformation is comprehensively affected by water pressure, temperature, dam’s structural behavior and material properties as well as other factors. Among them the water pressure and temperature are external factors (source factors) that cause dam deformation, and dam’s structural behavior and material properties are the internal factors of deformation (resistance factors). The dam deformation is the result of the mutual game playing between source factors and resistance factors. Therefore, resistance factors of structure and materials that reflect resistance character of arch dam structure are introduced into the traditional model, where structure factor is embodied by the flexibility coefficient of dam body and the maximum dam height, and material property is embodied by the elastic modulus of dam. On the basis of analyzing the correlation between dam deformation and resistance factors, the game model of safety monitoring for arch dam deformation is put forward.

     

碳纤维混合传动轴的弯扭承载及振动特性

针对传统两段式钢制传动轴结构复杂、笨重且单段弯曲固有频率低的问题,提出采用一段式碳纤维混合传动轴的解决方案.传动轴外层为铝合金材料,主要用传递扭矩;中间层为玻璃纤维材料,可用于消除碳纤维材料固化时产生的残余热应力;内层为碳纤维复合材料,利用其具有较高比刚度的特点,提高轴的弯曲固有频率.与传统二段式钢制传动轴相比,该传动轴取消了中间万向节和支架,从而简化结构,整根轴的质量减少40%.实验与仿真结果显示一段式混合传动轴能满足至少2700 N·m的扭矩传递能力和高于154 Hz弯曲固有频率的要求.     

跨孔地震波孔距的探讨

当前,大坝、高层建筑的地基都需要进行模量值的确定,而跨孔地震波法是常用的方法,但如果测试时孔间距选择不合理,获取的不是直达波或者是非所求层的直达波。本文通过对二层地质结构激振后所产生的波系及其正演时距方程做出P、S波系的时距曲线,根据时距曲线确定了几个特征点的坐标,然后由直达波的时距方程计算出了S1波初至不受P1波续至振动干扰的最小距离x,最终确定了选择合理孔距的方程式,并通过一个工程实例来说明。     

Hardfill坝与重力坝结构特性对比分析

摘 要：Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,其基本剖面为对称梯形,上游设防渗层,采用一种称为Hardfill的低强度材料通仓碾压填筑。为了解Hardfill坝的结构安全性能,以重力坝作为参照,运用结构模型试验方法,结合有限元数值模拟,对Hardfill坝的应力和变形进行研究,分析其结构方面的特点及优势。研究结果表明：Hardfill坝在各种工况下均有良好的工作性能,坝体以压应力为主,整体应力水平较重力坝低,应力梯度较小,且基本沿剖面中心线呈对称分布,无明显应力集中。在相同超载倍数下,Hardfill坝坝体变位较重力坝小。对比表明,Hardfill坝极限承载能力强,超载系数大,坝体应力分布均匀,是一种高安全性的坝型。     

大型坝体基础结构新施工方案的综合研究

鉴于坝基结构施工传统沉井方案在大型坝体应用中的局限性,设计采用地下连续墙处理坝基深厚覆盖层、兼具挡土与坝体基础双重作用的新施工方案.分别从结构受力、施工技术以及工程造价的角度对此方案进行了综合研究:依据水工规范,在进行坝体整体结构核算的基础上,采用三维有限元方法,分析坝体整体结构及地下连续墙复合挡土墙体系在最不利工况下的受力变形与稳定特性;并作出方案的技术经济评价.结果表明,结构的受力状况满足规范要求且安全储备较大,地下连续墙技术能够胜任大型坝基施工,新方案与原沉井方案造价约相差5.5%.综合分析验证了新方案的可行性,并针对结构特点提出一些施工建议,为同类大型工程设计施工提供参考.