茶园水库挑流消能中气囊产生成因及试验研究

在一般的挑流消能设计过程中,往往只注重水舌的挑距及冲坑的深度,而往往忽略了上游边界条件对进水水流的流态影响。本文结合茶园水库工程水工模型试验,对大流量挑流泄洪时上游库内水面形成的弧形紊流带的成因进行了分析,井重点研究了消除弧形紊流的方案,确保了工程的运行安全。     

丹江口工程大坝加高后的几个水力学问题

依托1∶100水工模型试验成果,重点介绍了丹江口大坝加高后的几个水力学问题如泄流能力、坝面压力特性、河床局部冲刷、下游河道流速流态、泄洪对电厂及航运的影响等.研究显示:大坝加高后泄流能力可满足设计要求,坝下河床冲刷加重,挑距加远,设计洪水22 300 m3/s时坝下冲坑最低点高程为43.0 m,各级泄量冲坑上游坡均缓于临界坡,也略缓于初期工程同级流量冲坑的上游坡;坝下600 m以内为护岸工程重点防护段,岸边流速为5.8～9.8 m/s;泄洪对丹江口电厂影响较小,对自备电站不利影响较为显著;最大通航流量6 200 m3/s时下游引航道口门区流态复杂,水流较混乱.     

多孔拦河闸的水力特性研究

为了研究拦河闸的水力特性,针对某拦污工程,通过1∶70整体水工模型试验,对各工况下拦河闸的流态、流速、流量和冲刷等水力学参数进行对比分析,得出流量系数、冲坑范围和深度及上游水位壅水高度,对多孔拦河闸的泄洪能力、消能防冲和上游淹没进行验证,进而对原方案运行方式、电站船闸处导墙长度进行优化设计并提出合理的建议。优化结果表明:拦河闸进水平顺,水面光滑衔接,流速分布合理,流量满足要求;下游流态良好,冲坑深度和冲坑下游坡度满足要求;上游淹没范围满足要求。该研究可对类似工程理论分析及设计提供参考价值。     

基于蒙特卡罗法的挑流消能风险分析

在现今实际的挑流工程中,既要保证挑流消能的局部冲刷不会影响坝身安全和岸坡稳定,同时又要求更经济的造价。为了在安全与经济之间取得平衡,综合考虑洪峰流量和洪水过程的不确定性,用蒙特卡罗方法对挑流消能进行了风险率计算,并分析了下泄流量、冲坑系数、洪峰消减系数等不确定性因素对风险的影响。结果表明在考虑洪水不确定性时,挑流消能的风险有所减小,下泄流量、冲坑系数和洪水过程不确定性对挑流消能风险的影响比较显著。更多还原     

窄缝挑流冲刷坑上游平均坡度公式推导

通过对空气阻力的考虑,来对窄缝挑坎的挑距以及窄缝挑流冲刷坑上游平均坡度公式进行探讨,可供设计人员参考。     

白山水电站深孔水力学试验与原型泄流观测

本文对白山水电站深孔的水力学试验(模型比尺1∶50及1∶100)与原型泄流观测成果进行了对比分析。结果认为,在泄流能力和水流流态方面,模型与原型之间有较好的相似性;按常用公式T=Kq~(0.5)Z~(0.25)估算挑流冲刷坑水深T时,对于具有扩散特性的三元水流,必须以挑流水舌入水单宽流量代入式中的q(Z为上下游水位差),则按原型实测冲深算得的冲刷系数K值才符合冲坑部位岩基实际情况,再以此验算模型试验所得冲深才基本一致;在影响挑流水舌雾化范围与降雨强度的诸因素中,泄流量是最主要的影响因素。     

蟒塘溪溢流坝宽尾墩-挑流消能坝下游冲刷原型观测

蟒塘溪水电站溢流坝原设计采用平尾墩挑流消能,经试验,坝下游冲刷严重,冲坑上游坡比不满足1∶3.0的抗滑稳定安全要求。后改用宽尾墩挑流联合消能,下游冲刷减浅,冲坑上游坡比为1∶4.0。工程于2000年10月下闸蓄水,经6年运用并经受了大洪水的考验,原型与模型冲刷有较好的一致性。     

挑流鼻坎合理宽度探讨

挑流消能在消能工中有着广泛的应用,挑流原则要求获得最大的挑距和最小的冲坑.挑流鼻坎的几何尺寸对其起决定性作用,鼻坎挑角、反弧半径可根据规范选取,挑坎顶高程可根据下游最高水位确定,而挑坎宽度没有具体的要求,本文通过假设计算法找出合理的鼻坎宽度,使得挑距最大,冲坑最小.最后还说明了入射水股面积对冲坑的影响.     

坝体泄水建筑物水力学模型试验及其稳定性分析

文章针对锦凌水库工程泄水建筑物布置和断面情况进行水力学模型试验,通过模型试验设计计算,确定了冲坑距溢流堰鼻坎、冲坑距底孔鼻坎以及冲刷坑上游反坡值,分析论证了溢流堰泄流能力偏于安全;根据监测数据观测结果,确定了溢流坝堰顶下游附近和鼻坎、挑坎处等出现负压的位置以及最大流速发生位置和设计流量水面高程;引进力学相关理论计算了溢流坝段坝体和坝基的应力,分析了溢流坝段抗滑稳定性及深层抗滑稳定性,得出结论:泄水建筑物结构设计满足要求。该工程泄水建筑物结构和断面布置可为类似坝体工程设计和施工提供借鉴和工程指导。     

不同流量条件下河道边滩最大冲淤特征研究

边滩上游来水来沙量的大小及其过程,对边滩的演变有较大影响。为了研究边滩的水流特征和冲淤演变规律,通过边滩冲刷模拟试验,对不同流量条件下河道边滩的最大冲淤特征进行研究。结果表明：(1)在边滩1条件下,当距水面距离相同时,水流流量越大,冲刷深度越深。当流量大于100L/s,距水面距离大于20cm时,滩体下游断面的冲刷深度大于滩体上游断面和滩体中心断面;(2)在边滩2条件下,当流量为100L/s时,随着距水面距离的增大,滩体上游断面的冲刷深度最大;(3)在流量相同条件下,当距水面距离相同时,临水面坡度越大,冲刷深度越大。研究结果可为河滩冲淤变化规律分析提供参考。     

饶平县汤溪水库挑流消能设计及其优化

汤溪水库溢洪道采用挑流消能，但常规挑流设计冲坑深度较深，淘刷严重，边坡高度大，支挡费用高。为降低冲坑支挡难度，减少工程投资，结合冲坑段地质条件特殊，抗冲刷能力强的岩土层靠近挑坎的特点，通过物理模型试验从水流形态和抗冲地质条件2个方面优化设计，采用前移挑坎位置、0°平射挑射角等措施可有效前移挑流水舌落点，在保证挑坎安全的前提下溢洪道冲坑冲刷深度大为降低。另外通过模型起挑流量试验，得出小流量下护坦无设置必要，大流量情况下无法保证护坦安全的结论，因此取消了原护坦设计。优化后冲坑两侧采用直径1.2 m的C35连排钢筋混凝土灌注桩+锚索支挡方式，冲坑底部不设置混凝土衬砌护底。方案节省了工程投资，降低了工程施工难度和风险，可以给其他工程带来一定的参考借鉴意义。     

柏叶口水库泄洪发电洞挑流消能特性分析

柏叶口水库泄洪发电洞采用挑流的方式消能,工程建成后,发现建筑物下泄高速水流的实测挑流射程和冲坑深度与按照设计规范计算的结果有一定的出入,造成对岸边坡损坏。对柏叶口水库泄洪发电洞挑流消能特性进行分析,结果表明挑流射程计算偏差的原因是未考虑水流发生自掺气时减阻增速效应和离心惯性力的影响。当泄洪发电洞闸门部分开启水深小流速大时,水体发生自掺气,加之离心惯性力作用,使实际挑流射程大于设计规范计算值。综合考虑两种因素,预测了柏叶口水库泄洪发电洞在正常蓄水位下(1 133.0 m)、设计洪水位下(1 135.26 m)挑流射程和挑流远端影响线距挑流鼻坎的距离。水位在1 133.00～1 135.26 m之间,当工作闸门开度为1.0 m时,泄量为99.41～100.85 m~3/s,挑流射程为80.91～84.69 m,比按照设计规范计算的结果增加6.1%～8.1%;当闸门开度不超过2.0 m时,挑流远端影响线距挑流鼻坎距离计算值均大于设计值,随着闸门开度的增加,挑流远端影响线距挑流鼻坎距离计算值约等于设计值。     

乌溪水库安全泄流水工模型试验研究

汛期安全泄流对保护水库大坝及下游建筑物安全至关重要。乌溪水库坝后河床狭窄,存在以下水库安全泄流问题:泄流时挑流水舌是否砸击到两岸影响其稳定性;冲刷坑水垫厚度可否满足抗冲消能要求,是否需要设置二道坝;泄流涌浪、冲刷是否影响下游岸坡稳定性。该文针对乌溪水库存在的这些安全泄流问题,通过相关水工模型试验研究,改进溢洪道边墩形状,以最大限度缩小挑流水舌冲刷岸坡范围;确认冲坑不会危及河床坝段的坝基稳定;冲坑下游一定范围内两岸岸坡薄弱部位需采取适当保护措施。这些试验结果为乌溪水库施工图设计和安全泄流提供了科学依据,可供类似工程参考。     

水布垭电站大岩淌滑坡体加固设计及治理效果

水布垭大岩淌滑坡体位于大坝左岸大崖东侧坡脚下游,上距坝轴线800余米,距溢洪道挑流鼻坎300余米,距泄洪最大挑距冲坑60余米,右岸是地下电站尾水洞出口。滑坡体一旦失稳,将堵塞地下电站尾水隧洞出口及河道,严重威胁枢纽工程安全运行。简述了对大岩淌滑坡体的研究论证和加固措施,在发现地质条件发生变化时,采用了二次加固措施;提出了对前缘抗滑桩支挡加固、地表防渗排水、地下排水、前缘防冲护岸和安全监测等一系列综合整治方案,以保证滑坡体处于稳定状态。     

岸边并联泄洪洞下游河道冲坑预测

挑流水舌对下游河道的冲刷关系到工程安全。根据动量方程推导了射流在下游水垫中的扩散规律,分析了下游水垫流速对射流扩散的影响,提出了动水垫下射流的临底流速计算方法。研究结果表明:动水流速增加了射流在水中的扩散距离,促进了射流扩散及射流流速衰减,降低了射流临底流速。将研究结果应用于白鹤滩岸边泄洪洞下游河道的冲坑深度预测。模型试验结果表明:在鼻坎水流参数相同的情况下,河道中水流为动水时的冲坑深度较静水时冲坑深度减小约10%,且位于河道下游侧的挑流水舌形成的冲坑深度小于上游侧挑流水舌形成的冲坑深度。与常规预测公式相比,该方法能准确预测不同位置挑流水舌的冲坑深度,研究结果可为泄洪设施下游河道消能防冲设计提供依据。     

东风水电站坝身中孔收缩式挑坎射流冲刷深度的试验研究

一、前言 东风水电站双曲拱坝坝高168m,坝址段河谷狭窄,枯水期河面宽约50m。坝身设三孔尺寸为6m×6.5m的中孔,采用挑流消能。其射流冲刷区有抗冲刷能力很差的九级滩页岩及F_6断层,允许流速约3m/s 。如果挑坎采用扩散式时,试验的最大冲刷坑深度t_2达40m,严重影响坝身安全及岸坡稳定。试验研究优选得到的收缩式挑坎的体型见图1。在相同的泄流条件下,冲刷坑深度可以减小约70％,并随挑坎前来流佛汝德数Fr(或孔口上游水头H)增大而减小。这是这种挑坎很重要的一个特性,对解决峡谷河段高坝大流量的泄洪消能问题,具有重要的意义。本文着重介绍这种挑坎射流冲刷深度的试验研究成果。     

龙背湾水电站溢洪道挑流鼻坎优化研究

挑流消能的方式在水电工程中应用得极为广泛,而由于施工环境的不同,对于挑流鼻坎形式的要求越来越高。龙背湾水电站泄流量较大,下游河道较窄,通过模型试验对比了4种挑流鼻坎形式下(连续式挑流鼻坎、改进梯形差动坎、鼻形挑坎a、鼻形挑坎b)的下游冲坑的深度、位置、水舌入水宽度及大致形状等参数。最终确定的异形挑坎的方案明显减小了冲坑深度,水舌形态良好,满足工程的要求。相关经验可供类似工程借鉴。     

刁口水库泄水建筑物泄洪消能设计

本文对刁口水库泄洪排沙洞结构从调洪结果和投资两方面进行了比较,最终选用3.6 m×3.6m表孔为该工程泄洪方案。消能方式采用挑流消能,并对挑流消能挑距及冲坑深度进行计算,均满足规范要求。     

澜沧江大华桥水电站下游过水围堰防冲研究

施工导流时,过水下游围堰易遭受冲刷,且为导流洞与围堰距离较近时水流流态及冲刷情况相互影响而更加复杂。通过一系列试验证实:改变导流洞的出口方向,同时在围堰堰顶设置一定角度的挑坎,形成自由面流,可使河道水流流态明显改善,水位落差减小,临底流速降低,导流洞及围堰冲坑均距围堰较远,防冲效果显著。     

挑流消能计算程序

挑流消能已在水利水电工程的泄水建筑物中得到广泛的应用,挑流鼻坎的高低及其挑距与冲坑的计算是水力设计中的一个重要问题。特别是在初步设计方案比较中,计算繁复工作量大,现用Basic语言编制了挑流消能计算程序,在PC—1500机上运算也可搬入IBM在微机