有压泄洪隧洞出口渐变段设计与研究

在水利枢纽工程中,有压隧洞出口一般采用收缩出口断面的方法,以确保出口渐变段顶板具有一定的压力水头,避免发生空蚀破坏,然而出口断面面积的收缩对泄流能力有着显著的影响,选择合理的渐变段体型能起到调整水流的作用,使之在出口不发生水流的分离、旋流、空蚀的前提下达到最大泄流量.如果断面收缩率取得过大,会使隧洞出口顶板产生空蚀破坏,而断面收缩率取得过小,又会减小隧洞泄流能力.本文通过汾河水库泄洪隧洞出口渐变段体型设计结合水工模型试验,对合理选择隧洞出口渐变段体型进行了研究,使其出口断面收缩率大于国内同类隧洞,其研究结果可供工程设计人员借鉴.     

水工有压隧洞出口段破坏事例原因分析及处理

本文通过阐述水工有压隧洞出口段破坏事例的原因分析和处理．指出出口段设计和施工应引起高度重视．不仅要满足设计、施工规范要求．而且应充分考虑实际的地质地形等因素，采取必要的施工措施保证出口段的安全．     

有压隧洞仰拱与边墙连接弱化对衬砌支护特性的影响研究

仰拱与边墙连接处的施工质量对衬砌结构以及围岩的力学状态有重要影响.通过FLAC~(2D)有限差分软件,建立仰拱与边墙连接弱化的隧洞模型对隧洞支护结构力学行为进行分析,在0.5 MPa以下内水压工况的研究结果表明:(1)衬砌按照弹性结构单元计算时,仰拱与边墙连接弱化对衬砌受力影响有限,弱化程度加深后影响有所增大,但不显著;(2)衬砌按照弹塑性实体单元计算时,弱化区域附近围岩侧衬砌边缘随弱化程度加深出现压应力集中;(3)衬砌在围岩压力及内水压力复合作用下,衬砌内力随内水压力增大呈减小趋势.     

有压泄水洞淹没出流出口扩散的水流特性

人能量方程算出了有压水洞出口扩散的流量计算公式，与不扩散情况比较，公式的分母中增加了一项出口扩散的局部阻力系数。讨论了出口扩散对洞内压强的影响。     

无压隧洞水力过渡过程数值模拟研究

水电站引水发电系统无压隧洞中的水力过渡过程是近年来电站设计中出现的一个新课题,特别是流域梯级电站开发中经常遇到.结合工程实例应用扩散法,给出了无压隧洞水力过渡过程数值模拟的基本方程以及上下游及弃水堰等边界附加方程,计算得出了无压隧洞内的水位变化过程.     

用蒙特卡罗法解堰闸流动

本文首次运用不规则游动网格的蒙特卡罗方法求解堰闸流动问题.根据蒙特卡罗方法可以独立计算区域内任一点值的特点，提出了相应的自由表面和流量的迭代计算方法.经过多组计算表明，本文方法灵活、快速，流量系数、堰面压力分布的计算值与试验值吻合良好，为蒙特卡罗法求解有自由表面的流动问题取得了成功的经验。     

某隧洞出口段水工模型试验研究

通过水工模型试验,验证了各种工况下某隧洞出口段的水流流态和消力池的消能效果及水流对下游渠道可能产生的冲刷影响。试验测得隧洞糙率为0.011 6和输水渠道糙率为0.012 5时,水流流态和水力学参数与实际运行工况吻合较好;当工程流量大于61.23 m3/s时,消力池消能不太充分,对下游渠道产生较大冲刷破坏。     

引水发电系统无压隧洞中弃水堰位置的数值模拟研究

水电站引水发电系统无压隧洞中的水力过渡过程是近年来电站设计中出现的一个新课题,特别是流域梯级电站开发中经常遇到。结合工程实例应用扩散法,给出了无压隧洞水力过渡过程数值模拟的基本方程以及上下游及弃水堰等边界附加方程,模拟了弃水堰布置在不同位置下,无压隧洞内的水位变化过程。研究成果和讨论对实际工程应用具有参考意义。     

有压隧洞弯曲段洞壁水流作用力分析

水资源的开发和水能利用与隧洞工程建设密切相关,尤其是有压隧洞运行过程中的水力对弯曲段洞壁的作用力,直接影响隧洞的可靠性和安全运行。为此,通过对国内外有压隧洞运行过程中产生问题的分析和总结,发现对有压隧洞出流段水力分析不足是产生上述问题的原因之一。文中利用伯努力方程和动量方程建立了隧洞弯曲段水流与隧洞壁的相互作用模型,导出了洞内水流和洞壁作用力分别与洞径、洞轴线曲率半径及隧洞进出流夹角的定量关系。从而为水利隧洞洞线规划、洞径和洞口进出流夹角的确定提供了有益参考。     

无压输水隧洞数值模拟研究

隧洞在水利工程中被广泛应用,本文以黄泥滩灌区供水工程引水隧洞为例,采用计算流体动力学软件FLUENT对无压隧洞进行二维数值模拟研究,选择VOF方法来模拟自由水面,与RNGK-ε模型耦合建立无压隧洞洞内的水气二相流数学模型。通过计算得出了同一流量、不同库水位、不同闸门开度的流速场及水面线,并模拟出了隧洞内闸室及消力池之间的最大流速及流态,对其进行了分析,可为水工设计提供技术支撑。     

蒙特卡洛随机模拟法在水电工程风险分析中的应用

蒙特卡洛随机模拟法是水电工程经济评价风险分析中的一种重要方法，本文以实例介绍了此方法在水电工程的具林应用，并取得了较好的效果。     

圆形有压隧洞混凝土衬砌结构计算方法的比较

水电站圆形有压隧洞钢筋混凝土衬砌常用计算方法有公式法、弹性力学法、边值法及有限元法等,但这几种方法计算结果常常相差较大,笔者分析了计算结果相差较大的原因,对这几种计算方法进行了初步分析评价。     

河流水质参数估计的蒙特卡罗方法

考虑到水环境系统的不确定性,把河流水质观测数据和水质模型参数都作为随机变量来处理。采用贝叶斯方法计算出模型参数的后验概率密度函数,通过蒙特卡罗方法对其进行采样来获得参数的估计值。最后通过对一个实际河道的水质模型参数进行了估计,取得了较好的效果,可为进一步使用水质模型预测河流浓度分布提供依据。     

引水隧洞进口明满流数值模拟

以雪山水库引水坝调洪演算成果和工程投资估算为依据,拟定引水隧洞断面尺寸和引水坝水位,校核水位2 449.99m时,引水隧洞出现了明满交替流流态。采用有限体积法,运用计算流体力学数值模拟软件FLUENT对不同进水口型式的引水隧洞进口段进行数值模拟。在此基础上,比较引水隧洞在明满流流态下不同进水口型式的洞内脉动压强和水流速度沿水流方向变化情况,分析得出喇叭型进水口可更好的改善过流条件,减小明满流的不利影响。     

基于Monte Carlo法的黄土二维微观结构模型构建

从微观尺度研究土的力学行为是揭示其力学机理的一种有效途径,为此首先建立其微观结构模型。目前常通过光学显微镜或者扫描电镜图像获取黄土的微观结构,但将其直接用于二维建模时,存在颗粒悬浮和叠置的问题。基于黄土的颗粒累积分布曲线和实际颗粒形态,提出了一种随机生成其二维微观结构模型的方法。首先将颗粒累积分布曲线按粒径范围分为若干区间,从各区间上随机抽取粒径值,形成满足其粒径分布的粒径数据库;再根据黄土颗粒的微观图像建立颗粒的形态数据库。从这2个数据库中随机抽取颗粒粒径和形态,生成具有随机大小、形态的颗粒库。采用Monte Carlo法将这些颗粒在模型顶端随机投放,建立黄土的二维微观结构模型。该模型为黄土微观力学行为的分析提供了原型。     

采用蒙特卡洛法研究百色水利枢纽主坝坝基深层抗滑稳定

百色水利枢纽工程ROC主坝高132m,本次研究是基于主坝溢流坝段、右岸挡水坝段坝基的软弱带和节理裂隙面的分布情况,分析确定合理的坝基失稳模式,建立正确的坝基稳定功能函数和极限状态方程,采用蒙特卡洛法研究坝基深层抗滑稳定的失效概率和可靠度。     

泄洪洞有压出口渐变段及工作闸门室体型优化

针对黄金坪水电站1号泄洪洞原设计方案有压出口渐变段顶板存在负压,在工作闸门小开度运行时工作闸门室底板出现大范围负压,容易引起空蚀等问题,根据水力学模型试验,提出通过增加有压渐变段长度、改变工作闸门室底板连接形式,对有压出口渐变段及闸门室体型进行优化。试验实测结果表明,优化后的有压段出口顶板及闸门室底板在各种运行工况下均没有出现负压,闸门室底板水流空化数显著增加,提高了泄洪洞安全运行的可靠性。     

龙抬头式泄洪洞水流数学模型及其应用

本文给出了一个实用、有效的三维泄洪洞水流数值模型。对泄洪洞进口段采用势流模型，对明流段则考虑了阻力与边界层发展的影响，提出了一种既适合内部边界层区，又适合外部边界层区的数值计算方法，使之能合理地模拟龙抬头式泄洪洞的水流特性。验证计算及工程应用表明，该数值模型具有较高的精度，能满足工程要求。     

Application of first-order and Monte Carlo analysis in watershed water quality models

To achieve effective environmental control, it is important to develop methodologies for dealing with uncertainties in model simulation of pollution behaviour and effects. Several procedures have been proposed to quantify uncertainties in modelling studies. This paper utilizes the two methods that are widely applied, i.e. functional analysis and Monte Carlo Simulation.The first-order part of the functional analysis method provides a measure of uncertainties in dependent variables in terms of uncertainties in independent variables. The procedure is based on first-order terms in the Taylor series expansion of the dependent variable about its mean value with respect to one or more independent variables. The major assumption in this procedure is that all independent and dependent variables are the second moment variables (SMV), which means that the behaviour of any SMV is completely described by its mean and standard deviation. The mathematical simplicity of the procedure allows application by simple input-output models. Consequently, it has been applied to many environmental simulators, e.g. hydrological models, stream water quality models, lake water quality models and ground water pollution models.The Monte Carlo Simulation (MCS) method uses a large number of repeated trials or simulations with the values for stochastic inputs or uncertain variables selected at random from their assumed parent probability distributions to establish an expected range of model uncertainty.