消力池内悬栅辅助消能工优化试验

针对新疆迪那河五一水库溢洪洞消力池原设计方案不能满足正常宣泄洪水的问题,对消力池内梯形墩和T形墩的位置、数量和尾坎高度等进行调整,设计了17种消力池修改方案,并采用悬栅与梯形墩联合运用的综合式消力池,通过对悬栅优化方案的比选和悬栅高度的合理性验证,最终确定了溢洪洞消力池悬栅消能工的最佳方案进行优化。试验结果表明:悬栅消能工的设置解决了原设计方案水流溢出池外、不能形成淹没水跃的问题;消力池池长由原设计方案的83 m缩短至70 m,避免了工程投资的增加。     

悬栅布置形式对消力池消能效果的影响试验

悬栅消能工是将栅条悬空布置于泄水陡坡或消力池内的一种新型消能方式,为进一步研究新型悬栅消能工及其消能效果,通过物理模型对影响消力池消能效果的矩形悬栅布置形式进行试验。结果表明:消力池内布置悬栅对稳定水流和降低水深作用明显;由栅高hs、栅距bs、悬栅数量ns对池内最大水深hm影响得出栅高hs的适宜值为10 cm,栅距bs的适宜值为4~5 cm,悬栅数量ns的适宜值为16~20根;在Q=15 L/s下,悬栅hs=10 cm、bs=4 cm、ns=20根的布置形式可将消力池最大水深降低4.97 cm,降幅高达15.84%。     

趾墩-悬栅消力池水力特性分析

为了解决新疆某工程泄洪洞消力池流态紊乱、消能率低的问题,采用数值模拟方法 ,在设计及校核流量下,对传统消力池、悬栅消力池以及趾墩-悬栅消力池3种不同形式消力池水力特性进行系统性分析。结果表明：趾墩-悬栅联合消能工改善了消力池内水流流态,消力池发生淹没式水跃,其池内悬栅与悬栅间隙处涡量分布广泛,池内整体涡量分布比悬栅消力池分布更加均匀。在设计流量下,消能率为74.41%,相较于传统消力池消能率提高2.61%,相较于悬栅消力池消能率提高0.95%;在校核流量下,消能率为78.99%,相较于传统消力池消能率提高5.64%,相较于悬栅消力池消能率提高0.95%。     

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。     

波状床面消力池水跃特性试验分析

研究波状床面水跃共轭水深和水跃长度对于波状床面消力池的设计极为重要。根据已有文献关于波状床面消力池水跃特性的试验资料,分析波状床面消力池共轭水深、水跃旋滚长度、水跃长度和水跃区消能率随跃前断面弗劳德数、壁面粗糙高度、跃前断面和跃后断面水深的变化规律。给出了波状床面水跃跃后水深的半理论公式和水跃旋滚长度、水跃长度的拟合公式,并对其进行验证,水跃共轭水深的平均误差分别为4.5%和3.3%,水跃旋滚长度和水跃长度的平均误差分别为7.4%和5.9%。研究表明,水跃跃后水深和水跃长度不仅是跃前断面弗劳德数的函数,还是壁面粗糙高度的函数;波状床面消力池水跃区消能率远大于一般混凝土壁面消能率,在相同弗劳德数情况下水跃区消能率随着壁面粗糙高度的增加而增加。     

底流消力池内悬栅消能工数值模拟研究

运用Fluent流体力学计算软件进行数值模拟是研究底流消力池消能规律和水流流场的重要方式。通过消力池内流场的特性参数,分析未布置悬栅和布置悬栅后消力池内水流运动流场特性,以便为深入了解消力池内流场特性提供可靠依据和帮助,也可作为今后水利工程中优化消力池及悬栅消能工结构的参考。     

陡坡后消力池内水跃的数值模拟

利用三维RNG k-ε紊流模型和体积率(VOF)跟踪自由水面的方法,对4种不同工况、相同坡角的陡坡后消力池内的水跃特性进行了数值模拟,并与模型试验结果进行了对比.结果表明,不同工况下消力池内水面线特征、流速和水跃长度与模型试验吻合较好,陡坡后消力池内淹没水跃长度大于自由临界水跃长度.同时,数值计算与试验结果均表明,陡坡后消力池内水跃长度不能按照平底矩形水跃长度计算公式进行计算,必须考虑淹没度的影响,从而有效避免陡坡后消力池设计中的不足.     

某水电站泄水陡坡体型优化模型试验研究

根据工程建设的需要对某泄水陡坡进行水工模型试验,验证其总体布置和建筑物结构布置的合理性,分析原设计体型存在的主要问题,对泄水陡坡体型进行优化,且在消力池内设置了消能悬栅,并进行体型优化试验。试验表明,优化后的泄水陡坡过流能力满足要求,消力池内悬栅的设置,改善了消力池内的水流流态,工程总体布置和建筑物结构布置合理。     

小石峡水电站溢洪道消能工优化试验

通过新疆维吾尔自治区库马拉克河小石峡水电站溢洪道水力学模型试验,对其原设计方案的消能工结构形式进行了优化。试验表明,消力池段在通过设计流量30年一遇洪水1 856.20m3/s时,池内不能形成完整水跃,水跃前后波动剧烈,水流大量溢出,原设计方案的边墙高度、池长均不能满足过流要求。提出采用减小消力池池深、设置分流趾墩-消力墩-低消能坎的综合式消力池代替原设计方案的常规消力池的修改方案,在设计流量下进行泄水试验,试验结果表明,在分流趾墩、消力墩、低消能坎的联合作用下,消力池内形成强迫水跃,流态明显改善,水跃长度减小,跃后水深降低,消能率提高。采用分流趾墩-消力墩-低消能坎的综合式消力池可有效缩短消力池池长,降低边墙高度,节省工程造价,试验结果可为优化工程设计及其他同类工程优化消力池提供参考。     

灌区闸门运行时应注意的事项

（1）闸门开启高度的控制。对于灌区的跌水工程,闸门开启高度,应视下游尾水水情而定,一般≤0．5m,要求水跃发生在消力池内,避免发生远驱式水跃。在开闸时,闸后水位还未提高时,很可能发生远驱式水跃,这对闸后水流能量消除极为不利,造成下游严重冲刷。因此,在开闸门时,应该慢慢提升,提高下游水位,保证出闸水流在消力池内形成水跃,再进行第二次提门,增大闸门开度,分次达到所需之开启高度。     

下游高水位条件下导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的水力学问题研究

导流洞改建为旋流竖井式永久泄洪洞后，由于泄洪标准提高，对于某些大型工程，如小湾、溪洛渡等会遇到下游水位过高的技术难题，由于洞顶被淹没，泄洪洞内会出现水跃、不稳定气囊等不利流态，必须采取适当的工程措施进行调整与控制。作者在小湾工程大型导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的试验研究中提出采用竖向压板技术优化洞内流态，并以多孔平板技术解决导流洞出口的排气问题，使这一难题得到较好解决。本文着重对竖向压板的作用原理进行理论分析与探讨。     

布仑口水电站消力池尾坎位置模型试验

针对布仑口水电站水力学模型试验中导流兼泄洪冲沙洞消力池中出现远驱水跃,而常规解决办法都有不同程度副作用的问题,根据工程的实际情况,采用控制消力池尾坎位置的方法,通过1∶40水力学模型试验,提出将尾坎往上游移动5m,将尾坎始段位置与渐变段始段错开,从而提高跃后水深。试验结果表明,这种措施可以使消力池形成良好流态,从而避免远驱水跃,解决消力池流态问题、消能问题,还可稍减小工程量。     

多用途水工隧洞水力特性及运行方式研究

水利水电工程中的过水隧洞有导流洞、泄洪洞、放空洞以及发电引水洞等,它们各自具有一定的水流适用条件,对单一用途的水工隧洞,其洞内水流特性较容易把握。当由于技术、经济条件让一条隧洞具备多种用途时,隧洞将面临着不同运行阶段显著的水力差异性考验。结合某水利工程多用途水工隧洞水力模型试验,研究了集导流、泄洪、放空及发电引水等功能于一体的陡坡隧洞在不同运行阶段的相关水力特性。结果表明当作为泄洪隧洞在正常工况下运用时,隧洞进口前和洞内流态均较正常,洞内最小压力满足水工隧洞设计规程要求;当作为导流隧洞和放空洞运用时,隧洞进口在一定水流条件下会形成吸气型立轴漩涡,并在洞内形成形态不断变化且不断溃灭的气囊,在较长的洞段及较大的流量区间内,洞内还会出现明满交替流以及发电支洞岔管引起的明流冲击波、水流折冲等不良流态,上述水流现象会引发洞壁的有害振动或空蚀破坏。通过试验优化,并结合隧洞末端工作闸门的合理调度,提出了多用途水工隧洞的安全运行方式。     

那恩水电站施工导流隧洞设计

详细介绍了那恩水电站施工导流隧洞的设计过程,分析了大坝施工导流标准和方式,论述了无压导流隧洞的布置、水力计算,并对导流洞的衬砌,围堰高程的确定进行了探讨.     

超长有压引水隧洞的水体振荡特性研究

为研究超长有压引水隧洞的水力特性过程,以吉林省中部城市引松供水工程为基础,通过理论分析和变态模型试验的数据比较,验证了变态模型模拟的真实性,并且认识了超长有压引水隧洞的波动周期长、衰减慢等水体振荡特性。     

雅鲁藏布江街需水电站施工截流模型试验研究

雅鲁藏布江街需水电站施工截流为典型的大比降山区河道截流,天然河道状态下截流难度极大。本工程截流主要利用下游电站水库回水效应创造的截流条件。模型试验研究分析了下游库水位变化对截流难度的影响;验证了单导流洞和双导流洞过流条件下的截流水力学指标;提出了在导流洞进口岩坎设置缺口的截流优化措施并分析了缺口参数与分流效应的关系。试验对比了不同工况下的截流龙口水力学指标,优选了安全可靠的截流方案,为工程截流施工组织提供了重要指导作用。     

四川岷江紫坪铺工程施工导流设计综述

紫坪铺工程施工导流设计充分利用永久水工建筑物,导流隧洞结合水工永久泄洪排沙洞,上游围堰结合左岸压重体布置。坝体分期填筑断面则根据大坝临时度汛要求安排,使整个工程导流布置最优、导流工程投资最省、工期最合理。     

小湾水电站施工导流水力学模型试验研究

根据小湾工程的实际情况、设计资料及导流指标,系统的分析了导流隧洞进出口处的河床堆渣及围堰爆破拆除后的堆渣对导流隧洞过流能力的影响和导流隧洞的冲渣能力;下游围堰坡脚处回流流速分布及对岸坡和坡脚冲刷的特性与程度。通过水力学模型试验研究,制定切实可行的导流方案及相应的保护措施,预测导流过程中可能出现的技术问题,为工程施工导流实施提供科学依据。     

新疆柳树沟水电站工程的导流兼泄洪洞设计

在新疆柳树沟水电站的工程设计中,为了节省临建工程量,适当地抬高了导流洞的进口高程,使导流洞与永久泄洪洞完全结合,兼顾施工导流与永久泄洪任务;导流洞一次建成过流,在下闸蓄水后仅对工作闸室和出口鼻坎进行局部改建。经水工模型试验模拟和详细设计研究,并经1年半时间的导流期过水验证和初期下闸蓄水的考验,均正常运行。目前,导流洞的改建基本结束,工程即将竣工。运行验证和监测资料表明,柳树沟水电站工程的导流兼泄洪洞是成功的设计案例,总体达到了优化枢纽布置和减少投资的目的。     

向家坝水电站右岸变顶高尾水洞的水力计算

向家坝水电站尾水下接金沙江，江水位变幅大，尾水隧洞选用变顶高尾水洞方案时可不建尾水调压室，但洞内压力和明满交界面会随水流过渡过程变化。经建立包含引水系统、机组和调速器在内的计算机仿真程序的水力过渡过程计算表明，变顶高尾水隧洞方案在明满交替流工况下，未产生气囊，洞顶内水压力变幅不大，对机组没有产生不利影响，电站调节系统能满足大、小波动稳定的要求。