尾栅对嵌槽消力池消能效果的提升与参数优化研究

泄水建筑物的合理设计,对保证水利工程的运行安全具有重要意义,是学者研究和关注的重要领域。此次研究利用模型试验的方式,探讨了尾栅对嵌槽消力池消能效果的提升,并给出了最优设计方案。试验结果显示,优化之后的尾栅设计方案可以将消力池的消能率提升5%～12%,具有良好的工程应用价值。     

某水库消力池体型优化试验研究

消力池作为溢洪道的重要组成部分,其设计与布置上的不合理,将导致工程在运行过程中出现,如毁坏下游岸坡,冲刷下游河床底板等工程问题,造成损失。某工程原设计溢洪道不能在出口的消力池内形成淹没水跃,导致消能效果低下。就具体问题,建造物理模型,按规范要求在模型中进行相应的结构和尺寸整改,主要优化溢洪道尾端消力池,并进行了试验。试验结果表明,方案二具有理论和工程上的可行性。     

底坎对嵌槽消力池消能效果影响的数值模拟研究

在水利工程建设中,设计科学合理的消能防冲设施具有重要意义,是工程安全稳定运行的必要保证。本文以具体工程为背景,利用数值模拟的方式探讨了底坎对嵌槽消力池消能效果的影响。试验结果显示,在嵌槽下游设置底坎有助于降低消力池内流速,提高消力池的消能率,并根据计算结果得出了最佳方案,该研究为相关工程设计提供支持和借鉴。     

跌坎消力池体型优化数值模拟

以某高水头大单宽流量的水电站为例,对不同体型参数的跌坎型消力池进行了一系列的数值模拟计算。在原体型设计的基础上,顺次改变出口反坡坡度、池长、进口跌坎坡度及高度,通过数值计算得出了各影响因素的变化对消力池内水力特性的影响,以此来确定最优消力池体型。由数值计算结果可得:消力池出口反坡不宜垂直;缩短消力池池长,冲击区时均压强略微减小,临底流速开始变化不大,当消力池池长缩短到一定程度时,临底流速明显增大;减小跌坎坡度,冲击区正向临底流速减小,但反向临底流速增大;降低消力池前半段高程,可使进口临底流速降低,但反坡段临底流速会有明显增大,建议不进行挖深工作;提高底板高程,时均压强减小,临底流速变化不大,考虑到挖方量,建议不降低底板高程。此研究成果可为类似工程设计提供参考和依据。     

某水库岸边溢洪道体型优化试验研究

结合某中低水头水库工程的岸边溢洪道,以水流流态衔接、减小消力池规模为控制指标,采用物理模型试验比较了采用"光滑溢洪道+底流消力池"与"前置掺气坎式阶梯溢洪道+底流消力池"两种消能方案的优劣,对不同布置方案在不同运行工况下的水流流态、入池流速与消能率等水力学指标进行详细对比分析。研究成果表明:采用前置掺气坎式阶梯溢洪道后,消力池长度能缩短57.1%,入池流速减小最大达51.18%,综合消能率大于84%。同时,前置掺气坎式阶梯溢洪道使阶梯泄槽内掺气更充分,继而可减小发生空蚀破坏的可能性。研究成果可为类似工程设计提供一定的参考。     

底流消力池墩栅联合消能工水力特性数值模拟研究

针对低弗汝德数底流消力池消能不充分、流态紊乱及底板时均动水压强过大而造成失稳破坏的问题,通过采用数值模拟的方法,对传统消力池内分别加设趾墩-悬栅、消力墩-悬栅、T型墩-悬栅联合辅助消能工,分析各联合辅助消能工的水力特性及消能规律。结果表明：消力池内布置3种墩栅联合辅助消能工后,相较于传统消力池,水面流态趋于平稳,消力池底板最大时均动水压强分别减小了50%、25%、12.5%,消能率分别提高了3.13%、6.06%、5.24%;相较于同种墩型消力池（未加悬栅）,消力池底板最大时均动水压强分别减小了20%、25%、12.5%,消能率分别提高了0.17%、3.05%、0.39%;趾墩、消力墩、T型墩与悬栅辅助消能工联合运用具有优势叠加效应。本研究可为解决同类底流消能问题提供参考。     

陡坡导流隧洞进口体型试验研究

陡坡导流隧洞由于坡度较陡,洞内流态不好控制,进口体型优化比较关键。针对某项目施工导流工程进行了1∶85水工整体模型试验,通过对进口、洞身流态进行比较,提出了隧洞进口布置形式的推荐方案,结果表明:方案一进口顶部采用椭圆形式,虽然在2级流量下,上游水位大大降低,但在导流设计流量条件下洞身形成明满流交替现象,对洞身安全不利;方案二隧洞进口采用锐缘形式,使导流洞的泄流能力、进口及洞内流态、压力特性均满足设计要求,可确保在各级导流流量下,洞身段均为明流,故建议将其作为推荐方案。研究成果可供设计参考应用。     

河湾水电站消力池T型墩体型优化数值模拟研究

T型墩-消力池联合消能工属于一种新型消能结构,具有广阔的应用空间.文章以辽宁省河湾水电站泄水建筑物为例,利用数值模拟的方法模拟计算研究T型墩的体型设计对消能效果的影响.根据研究结果,提出在工程设计中设置消力板,采用前墩梯形、后墩弧形的T型墩墩型及支腿长度为12 m的具体建议.     

溢流坝不同尾坎挑流消能数值模拟研究

以水力学计算软件FLOW-3D为基础建立两种不同的数学模型进行模拟。通过对同等泄洪流量下的两种不同溢流坝挑流时的水舌形态、断面流速及消能率进行模拟分析,得出由于水流在受溢流坝差动式尾坎较连续式尾坎强,从而导致挑距相对较近,下游河道差动式最大流速比连续式最大流速小;相比连续式尾坎而言差动式尾坎这种碰撞要较强,因此对于同种流量采用差动式尾坎溢流坝挑流消能的效果较好,对下游河道及两岸边坡影响较小。     

电厂排水口消力池优化试验研究

结合某电厂排水口工程进行了水力模型试验，主要研究了消力池的水力特性及其下游的防冲措施，旨在改进原设计方案，为优化设计提供依据，针对原设计的扩散式消力池中因扩散角过大造成的池内流态不佳、出流不均的问题，提出在池中前端设置适宜的消力槛，能明显地改善池内流态、均化出流；并通过试验对消力槛的设置参数及体型进行了优化，将消力池长度缩短后的池内设槛方案作为推荐方案，消力池下游防冲措施研究中，对设置斜坡式海漫或防冲槽的防护方案分别进行了泥沙冲刷试验，结果验证了消力池改进方案的有效性和斜坡式海漫防护措施的安全性，提供了防冲槽抛石防护措施中可采用的一些设计参数，本研究成果可供类似排水口工程设计时参考。     

消力池内双层悬栅对消能效果影响试验研究

针对在消力池内布置双层悬栅对消能效果影响鲜有研究,通过在消力池内未布置悬栅、布置单层悬栅和布置双层悬栅进行模型试验,对比分析布置悬栅前后消力池内流态、最大水深以及消能率。结果表明:在设计流量Q为15 L/s时,布置双层悬栅后,消力池内流态更加稳定,最大水深下降更加明显,但改变悬栅布置型式和栅条数,消能率变化不大。     

掺气分流墩射流消力塘的研究

掺气分流墩射流消力塘是利用掺气分流墩充分掺气、扩散和消力塘的脉动压强随水垫深度增加迅速衰减的特性， 提出的一种新型的消力塘形式。通过试验研究， 得出了这种消力塘的体形参数、水流特性和消力塘的压强特性， 并提出了水力设计的方法。     

T型墩消力池优化设计试验研究

本文结合新疆肯斯瓦特水利枢纽溢洪道模型进行试验,提出调整T形墩间距,布设差动尾坎辅助消能工对消力池进行优化。通过试验得出当T型墩阻塞率为45%,采用差动尾坎辅助消能工时,消能效果良好,能较好地满足消力池消能防冲要求。     

非对称入流复合消力池消能体型研究

为了适应工程地形所需的复合底流消力池以其布置形式简单、工程投资小等优点,在中小型水库工程中得到广泛应用,但其在非对称入流条件下普遍存在水流流态复杂、消能率低等各种问题。基于抚宁抽水蓄能电站下库泄洪消能建筑物,采用水力学模型试验与数值模拟相结合的方法,对复合消力池消能体型及入流方式进行了研究。结果表明：将传统消力池的均匀对称入流方式调整为适宜的非对称方式后,既扩大了消力池水流入水的空间范围,又保留了三元水跃高消能率的优点,同时也解决了因入流不均匀及消力池体型不对称而产生的消力池内水流旋转问题。通过模型试验和数值计算发现,这种底流消能体型布置方式极大提高了入射水体与下游水垫的剪切碰撞作用,降低了消力池临底流速与底板压强,且流态稳定,适于工程不同工况的安全运行,也使消力池总消能率提升了约10%。     

导流洞出口消能工的合理体型

通过几个工程导流洞出口消能工的试验研究成果，说明不同导流洞的合理消能工体型，可供设计者参考使用。     

旋流式竖井泄洪洞消力井井深优化研究

旋流式竖井泄洪洞是导流洞改建为泄洪洞的一种有效方式，采用消力井衔接竖井与导流洞，具有体形简单、安全可靠等特点，但其体形对导流洞的水流流态有直接影响，最优化研究的重点之一。来此，在《小湾水电站大型导流洞改建泄洪洞研究》的基础上，针对小湾水电站水头高、流量大的泄洪特点，通过试验研究，对比分析了不同井深方案消力井底板冲击压强的分布特性和井深对消能率的影响，提出消力井的合理井深为竖井直径的0．7－1倍。     

巴江口水电站宽尾墩戽式消力池联合消能的试验研究

介绍巴江口水电站溢流坝采用宽尾墩戽式消力池联合消能的试验研究成果，试验表明：该联合消能型式能较好解决巴江口水电站的大单宽流量、低佛氏数的泄洪消能问题，减轻下游河床、岸坡的冲刷，确保船闸下游安全通航。     

泄洪表孔宽尾墩加消力池联合消能工的应用

 通过对已建的一些采用表孔宽尾墩加消力池的重力 坝调研资料及理论分析，表明宽尾墩可增加水流的三维特性，降低形成水跃的第二临界 水深，从而可以使消力池底板抬高、池长缩短。因此，建议皂市水电站的泄洪消能布置亦可 采取此种形式。     

安康大坝表孔消力池底板破坏原因分析及补强加固处理

介绍了安康水电站表孔消力池底板存在的主要缺陷,分析了破坏原因、历次补强加固处理方法及效果,并提出了从根本上解决表孔消力池安全隐患的建议。