非对称窄缝挑坎的边墙曲线计算方法

本文根据辐射水流特性,应用冲击波简化式,在对称曲线边墙窄缝挑坎的计算法基础上,建立了基于理论的非对称曲线窄缝挑坎设计计算方法。模型试验表明本方法可以比较准确地反映这种窄缝挑坎的水力特性,试验结果与计算结果基本一致。     

曲面贴角窄缝挑坎在玛尔挡水电站中的应用研究

曲面贴角窄缝挑坎是我国发明的一种典型挑流消能工,本文通过将曲面贴角窄缝挑坎与传统直线边墙窄缝挑坎工程类比及结构、受力分析,表明曲面贴角窄缝挑坎具有边墙高度低、消能较充分、所受脉动压强较小、结构稳定性好的特点。针对玛尔挡水电站具有水头高、流速大、下游水位低、泄洪建筑物布置集中的特点,通过水力模型试验,将曲面贴角窄缝挑坎与舌形挑坎、斜挑坎及直线边墙窄缝挑坎对比分析,证实曲面贴角窄缝挑坎水舌入水位置合适、不仅纵向拉开还兼顾横向扩散、冲坑浅、淤积体对电站尾水影响小,可以将其推广应用于坝高超过200m的玛尔挡水电站。     

窄缝挑坎出流水舌出射角的计算

从窄缝挑坎收缩段水流的连续方程和能量方程入手，推导出了水流出射角的计算公式。分析了影响窄缝挑坎水流的出射角的各种因素，确定了水流出射角计算公式中参数的计算方法，从而能够计算直墙窄缝挑坎出流水舌的出射角。     

窄缝挑流水舌的运动扩散规律及应用

一、前言对于传统的宽浅式挑流鼻坎,由于出坎水流具有近乎相同的运动方向,其水舌在空间的扩散运动主要表现为紊动扩散。对于窄缝式挑流,出坎水流各质点具有不同的运动方向,因而水舌在空间的扩散运动具体表现为两种运动形式:一种是水舌各质点由于运动方向不同而产生的运动扩散;另一种是紊动扩散。在窄缝式挑流中,由于挑坎边墙的收缩对水流产生扰动作用,水舌紊动扩散被强化了,但与水舌的运动扩散相比,仍然是比较小的,水舌的扩散主要是运动扩散。本文试图论述窄缝挑流水舌的运动扩散规律,并说明其对冲刷的影响。     

阵列式燕尾坎水力特性研究

本文针对某水利枢纽溢洪道与河道轴线近乎垂直,泄流量范围大情况下存在的泄洪消能问题,通过比尺为1:60的模型试验,对比连续式挑坎和燕尾挑坎的水力特性,在燕尾挑坎基础上提出了一种阵列式燕尾坎,研究了阵列式燕尾坎的挑流及冲刷特性。试验结果表明:阵列式燕尾坎可将水舌分为多股,实现水舌在有限空间内的充分拉伸扩散,增大水舌落点范围,掺气效果明显,射流进入下游河道后产生的旋滚范围及强度均明显减小,河床冲刷减弱,有效保护两岸免受冲刷,充分解决了溢洪道与河道交角较大时消能防冲问题,相关成果可为类似工程提供参考。     

窄缝式消能工在多洞联合泄洪中的应用研究

长河坝水电站为典型的高水头、大泄量的电站,多洞联合泄流,采用挑流消能方式,此类工程对下游河道的消能防冲具有很高的要求。为解决初始阶段水工模型试验挑流消能不充分、水舌空间流态较差的现象,结合工程实际和以往经验,以大比尺水工模型试验为手段,比较了2#泄洪洞在等宽和窄缝挑坎两种形式下单独泄洪和联合泄洪的消能防冲效果,进一步验证了窄缝挑坎和扩散挑坎的有机结合在多洞联合泄洪过程中所体现的优越之处。本文的研究成果对同类型的消能防冲设计有一定的借鉴意义。     

某溢洪道挑流鼻坎温控仿真分析

基于某大型水电站溢洪道工程材料特性,采用大型有限元分析软件模拟施工过程计算了不同起浇时间下施工期及运行期溢洪道挑流鼻坎的温度场及温度应力场。计算分析表明,只要选择合理的施工方案,严格按照施工进度进行施工再加上相应的温控措施,挑流鼻坎段的温度应力能够满足设计要求。     

设置地基混凝土防渗墙均质土坝的应力变形有限元分析

结合某大型水电站溢洪道工程材料特性，采用大型有限元分析软件模拟施工过程计算了不同起浇时间下施工期及运行期溢洪道挑流鼻坎的温度场及温度应力场。计算分析表明，只要选择合理的施工方案，严格按照施工进度进行施工再加以相应的温控措施，挑流鼻坎段的温度应力能够满足设计要求。     

溢洪道出口扭曲型挑坎水流的数值模拟

采用k-ε紊流模型,VOF方法跟踪自由水面,求解三维N-S方程对三种不同出口挑坎体型的溢洪道内水流流动进行了数值计算分析,得到了出口挑坎段的水流流动参数分布,并详细计算了出坎水流的抛射形态。通过比较分析,优化挑坎体型,为工程设计提供参考。     

鱼尾型差动坎免空蚀性能探讨

柘溪溢流坝原为矩形差动式鼻坎,1962年发生严重空蚀。后改建成梯形差动坎,并经多年试用多种材料防护,仍未能免除空蚀。1979年局部改型,分别采用控制挑角差或增设鱼尾坎后,经十年溢流,未再发生空蚀。前者可应用于新建工程,后者则适用于已建而发生空蚀的差动坎。本文着重探讨鱼尾型差动坎的免空蚀性能,并给出坝高与鱼尾坎的免空蚀临界侧挑角关系曲线。     

特约文章：高坝泄洪消能技术研究进展和展望

近40年来,我国水利水电工程建设蓬勃发展,建成了一大批具有世界级水平的水电工程,涌现了许多创新技术,推动了我国在高水头大流量泄洪消能方面的研究达到世界先进水平。本文重点梳理和评述我国在高水头大流量泄洪消能方面所取得的最新研究成果,包括全断面掺气减蚀技术、高拱坝表-深孔空中碰撞和无碰撞挑流消能、高重力坝多股多层淹没射流跌坎底流消能、燕尾挑坎、翻卷挑坎、洞塞式、旋流式及阶梯式内流消能等新技术。对今后中长期的水利水电工程建设面临的高坝水力学问题研究进行了展望。     

不同消能型式下高坝泄流水力特性分析

高坝泄流主要有挑流、底流、戽流三种基本消能型式,通常需要采用水工模型试验进行复核及优化,本文采用RNG k-ε紊流模型与VOF方法,对挑流、底流和戽流三种不同泄洪消能型式进行了全域三维数值模拟,求解高坝下游消能区流场,从消能区水流流态、压力、临底流速等关键水力因素方面,研究了不同消能型式下高坝泄流水力特性,并为实际工程消能防冲初步设计提供了重要参考依据。     

泄洪洞出口体型对挑流消能效果的影响研究

为了宣泄洪水并提高泄洪灵活性,许多大型水利水电工程中布置了岸边泄洪洞,并且大都采用"挑流+水垫塘"的消能型式,因此泄洪洞出口的体型对消能效果有显著影响。本文结合某水电站工程实际,针对不同泄洪洞出口体型方案下的水垫塘消能效果进行了对比研究,分析了各体型方案下的消能效果,从水垫塘底板冲击压强、出水垫塘的水流流速等方面对消能效果进行了评价。并从中选取了最优的体型应用于工程设计,提高了泄洪洞水垫塘的消能效果,这对工程的安全运行十分有益。     

明流泄洪洞内闷顶水跃及解决措施的研究

在某抽水蓄能电站下水库泄流试验研究中发现,进出口高程差较小的明流泄洪洞在泄洪期能正常运用,但在泄水过程的某一阶段,泄洪洞中会出现水跃并在洞内游移:库水位下降,水跃上移、强度降低;库水位上升,水跃后移、强度增加。伴随水跃发展、跃后水深增加,很容易形成闷洞,直接影响过渡过程中的泄洪洞安全运行。另外洞末端射流顶冲下游河道防护堤,为了消除洞内水跃隐患并改善洞下游流态,提出了在泄洪洞末端挑坎段设置转角与侧堰的修改思路:通过弯曲挑坎调整射流方向,理顺河势;利用挑坎段环流控制侧堰分流抑制强水跃发生。试验表明在泄水过渡期内,侧堰充分利用环流特性,有效遏制了出口水深与水跃强度,避免了闷顶现象;同时弯曲挑流段也改善了射流角度与下游河势。     

大坡度台阶式溢洪道中的水翅现象

水翅是大坡度台阶式溢洪道在流量较小时出现的一种水流现象。模型试验表明:当斜坡角度为40°~60°时,水翅几乎存在于整个跌落水流范围内,甚至持续到过渡水流。随着溢洪道底坡的增大,水翅流量变化范围变小、高度增加;但是随着台阶尺寸的减小,流量变化范围缩小、高度降低;水翅的落点处,台阶面上压强明显增大。     

泄洪雾化危害的治理方案研究

挑流泄洪引发的强降雨及雾流灾害对周围建筑物安全及周边生态环境影响巨大,建筑物应尽可能避免布置在暴雨区（降雨强度S ≥ 10 mm/h）内。本文针对纳子峡水电站在泄洪期间电站厂房处于暴雨区的情况,利用水力学模型试验对溢洪道的挑坎体型进行优化研究,通过对比不同挑坎体型挑流水舌的挑高、挑距、入水宽度、下游河床冲刷形态、水舌风以及溅水量等参数指标,得出以50°挑角左侧边墙加扭面贴角挑坎体型为推荐体型,进一步对比了原体型和推荐体型各参数指标在不同工况下的变化规律。试验结果表明：相比其他体型,推荐体型挑流水舌沿轴线整体向右侧偏移,电站厂房尾水上游边坡溅水情况改善明显;各工况下,推荐体型厂房尾水上游边坡的溅水量及厂房尾水附近水舌风的抑制均明显优于原体型。     

台阶式泄槽溢洪道的水力特性和设计应用

台阶式泄槽溢洪道的显著特点是沿溢流面的消能率大大提高,从而可免除或极大地缩短溢洪道末尾所需消能工的尺寸。台阶水道还可用于水处理工厂,促进空气中的气－水交换和有机质的挥发。参阅国内外资料的基础上,本文对台阶溢洪道的发展现状、流态和水力特性,以及台阶溢洪道的设计应用做了介绍。     

等壳水电站泄洪建筑物优化设计

新型消能工较好的利用了水力学基本原理,取得了很好的消能效果,宽尾墩＋阶梯溢流坝＋消力池消能即是现阶段表孔溢洪道消能常采用的形式之一。研究了在河道地形受限条件下,底孔不同挑坎形式对消能效果、水力衔接及工程下游河道冲刷情况的影响     

台阶式溢洪道阶顶过流断面弗劳德数沿程变化研究

弗劳德数是明渠水流的重要水力参数,但在台阶式溢洪道中尚无系统研究成果。本文将台阶式溢洪道弗劳德数和对应光滑溢洪道弗劳德数对比,引入相对弗劳德数概念。通过26.57?、32.01?、38.66?和51.3?四组不同坡度,0.5~2.0m不同台阶高度的15组模型试验,分析了非均匀流段台阶式溢洪道弗劳德数及相对弗劳德数与流程长度、单宽流量、台阶高度、坡度、相对消能水头之间的关系。台阶式溢洪道弗劳德数与这些参数关系复杂,不便分析应用,而台阶式溢洪道相对弗劳德数和这些参数呈良好线性关系,试验结果证实了引入台阶式溢洪道相对弗劳德数的必要性。