掺气分流墩在仙米水电站的应用

青海仙米水电站原设计方案中的消力池入池单宽流量大、流速大、消力池长度不够、消能不充分。经多方案设计比较和试验研究,采用掺气分流墩设施后,消力池中的水流非常平稳,跃后水深也有较大幅度地降低,消力池长度减小了20.0 m,尾坎高度也降低了1.0 m。     

跌坎底流消力池在某高水头闸坝工程中的应用

针对高水头、大单宽流量闸坝工程消能问题,在分析传统底流消力池体型的基础上,提出将跌坎型底流消力池应用于高水头闸坝工程,并结合实际工程进行了水工整体模型试验,研究了消力池及下游河道水流流态、流速分布、下游河道水面线、河床冲刷情况。结果表明,跌坎底流消力池不仅体型简单、施工难度小,且在各种运行工况下均能获得稳定的流态及较高的消能率,可较好地解决高水头闸坝泄洪消能问题。     

折流坎高度对导流洞交汇段水力特性的影响

针对竖井旋流泄洪洞与原导流洞交汇段后水流冲顶、流态紊乱的问题,结合某导流洞改建工程,通过水工模型试验,研究了不同高度折流坎对交汇段后水力特性的影响。结果表明,随着折流坎高度的降低,折流坎压强增大,最大压强均出现在上游侧;随着折流坎高度的降低,导流洞内的水流逐渐平顺;增设折流坎后,交汇段的局部水头损失降低了8.627%～15.063%,且折流坎高度降低,局部水头损失减小。综合考虑发现设计工况下体型d(折流坎高度约为1.05倍的来流水深)相对较优。研究结果可为类似工程提供参考。     

消力池渐变段体型对消能效果的影响

针对黄金坪泄洪洞消力池受地形地质条件的限制,消力池长度明显不足、水跃跃首流态较差、消能效果不理想的问题,通过水力学模型试验,调整优化了泄洪洞出口跌坎高度、挑角及坡度体型,并观测了消力池水流流态、水面线、临底流速、底板压强、出口流态和流速等水力特性指标。结果表明,与原设计方案相比,调整体型后的消力池流态得到了很好地控制、消能效果增强,消力池出池水面跌落和流速均有所减小,各项水力学参数指标满足设计要求,通过体型优化实现了在原有消力池长度条件下改善流态和增强消能的目的。     

Y型窄缝挑坎水力特性试验研究

以斯木塔斯水电站为例,针对原矩形窄缝挑坎不能满足工程需求的问题,提出了一种Y型窄缝挑坎的体型设计方案,通过模型试验分析了不同工况下该体型流速、压强、水舌形态等各项水力特性.结果表明,Y型窄缝挑坎各项水力特性良好,消能效果显著.     

低弗劳德数宽尾墩多级消力池三维数值模拟

低弗劳德数二元水跃消能效率低,当无尾坎消力池受地形限制,其长度较短且下游水位较低时水跃无法稳定在消力池内,消力池下游护坦承受较大冲刷压力,甚至护坦出口水流余能对下游河床造成严重冲刷。对此,提出采用宽尾墩联合尾坎消力池来改善消能效果,并采用RNGκ-ε紊流模型结合自由面追踪的VOF方法对宽尾墩联合尾坎消能工的水流流场进行三维数值模拟,通过宽尾墩与平尾墩、设置尾坎与不设置尾坎的综合对比分析得出,采用宽尾墩联合尾坎消能工的消能体型可有效调控水流并提高水流的消能效率,明显改善消力池内水流流态,有效减少对护坦及下游河岸冲刷。研究成果可为类似工程提供借鉴。     

角木塘水电站消能措施优化研究

以角木塘水电站的泄水建筑物（溢流堰和消力池）为研究对象,对原设计尺寸下溢流堰发生严重淹没水跃、消力池消能效率低下的问题,采用水工模型试验观测流态、测量流速、水深等特征值,计算水流收缩断面处的佛氏数和消力池的消能效率。据此提出修改泄水建筑物体型、调整消力池长度和增设辅助消能工等优化措施,从而提高了泄水建筑物的消能效率     

锥形阀消力池优化试验研究

对崆峒水库输水洞平板闸门改建为锥形阀后的消力池进行了模型试验研究。锥形阀消力池内流态稳定,池末端水流没有直冲消力坎且没有明显的水面跌落,消能效果较好。试验结果分析表明：当流量不同时,消力池的最优体型亦有所不同。     

高重力坝坝面分流消能工的模型试验研究

为了解决宽尾墩应用于高重力坝时经其拉伸后的水流在入水时纵向集中的问题,提出了一种坝面分流消能工,通过模型试验的方法研究了反弧段和消力池内的水力特性。结果表明,坝面上间隔布置渐扩挑坎,在挑坎之间形成窄缝,能使坝面上的水流一部分经挑坎以挑流的形式进入消力池靠近中部的区域消能,而另一部分水流继续流经坝面,由挑坎之间的窄缝沿竖向拉伸后进入消力池的前部消能,能达到分散分区消能的效果。这种布置型式水流的拉伸效果良好,利用消力池更广的区域进行消能反弧段和消力池的压强均较小。     

含侧向进流的底流消力池水力学模型试验研究

因地形、地质条件的限制,某些工程需将消力池作为电站尾水排放通道,从而导致消力池在运行过程中出现侧向进流的现象。针对这种布置形式,结合某实际工程在1∶40的模型上对其水力特性进行了试验研究,观测了水流流速、尾水渠水位、水流流态等水力学指标,经对比分析,提出了一种较为合理、经济的侧向进流方式,即跌坎底流消力池+尾水涵管体型。试验结果表明,该体型不仅有效地利用了地形,还妥善解决了消能防冲与电站尾水衔接问题。     

乌弄龙水电站戽式消力池体型优化研究

针对乌弄龙水电站戽式消力池体型不合理而导致戽池内流态不良、池底脉动压强过大、下游涌浪较高等问题,对戽式消力池体型试验原方案进行了多种方案的修改优化、比选,提出将反弧以嵌槽的形式与戽池底板相接、采用连续墩式戽池尾坎、在戽池出口右边墙加贴角的体型优化措施,有效解决了原方案存在的问题。     

大型高落差水闸水力特性模型试验研究

为了准确研究和确认大型高落差水闸的泄流能力和水跃等水力特性,以辽宁省开原市清河闸为例,制作了高落差水闸的水工模型并进行了试验,比较了高落差水闸的上、下游水位流量关系的理论和试验结果,观测了水闸消力池内水跃发生位置及跃前水深、跃后水深、水跃长度等。结果表明,水闸泄流能力模型试验结果与理论计算结果吻合较好,泄流能力能够满足设计要求;各特征流量下,水跃长度、跃后水深与设计值基本相符,消能效率达30%,消能后弗劳德数降为0.32,说明跌坎式消能工的消能效果较好。     

高落差水闸消能工优化设计

以辽宁省高落差水闸——清河闸为例,水闸消能防冲设计应根据闸基地质、水力条件、闸门控制 运用方式和工程投资等因素进行综合分析确定,比较了单级消力池、多级消力池、单级跌水不同方案消 能工的设计、工程投资和消能效率等,讨论并推导了二级消力池消能计算的理论和方法。结果表明,优 选单级跌水方案较经济合理。     

海潮影响下低水头水闸消能结构优化研究

低水头水闸下游消能属于低弗劳德数水跃消能,容易发生波状水跃、消能不充分等消能问题,尤其在海潮影响下,水位变幅大,消能问题更加突出。为此,结合晋江滨海新区填海造地工程~#1水闸模型试验,针对原设计一级消力池容易形成波状水跃和消能率低的问题,提出了二级消力池的消能结构,并对消力池池长、池深、尾坎高程和辅助消能措施进行了综合优化。结果表明,优化后的二级消力池消能结构,改善了水流流态,提高了消能率,研究结果可为类似工程借鉴参考。     

双台子多孔闸调度对消能效果的影响试验研究

为研究多孔闸调度对消能效果的影响,采用物理模型试验的方法,观测了辽河双台子多孔闸不同闸门调度方式下的流态、流速和消力池尾部水流扩散宽度,分析了不同闸门调度方式下多孔闸的流态情况,并计算出不同方案下的消能率,确定了满足消能要求的两种闸门运行方案。根据分析结果,提出用池尾扩散比量化多孔闸的调度方法,简化了消能率的影响因子,得到了池尾扩散比和消能率的指数相关关系,可为类似工程提供参考。     

阳江抽水蓄能电站上库溢流坝消能试验研究

针对阳江抽水蓄能电站上库溢流坝具有高水头、坝址河床狭窄、坡度陡峭等特点,通过水力模型试验研究优化了溢流坝及其消能工体型,解决了溢流坝的消能问题。试验表明:①溢流坝采用“坝面削角阶梯 底流消力池”的联合消能方案后,增大了溢流坝面水流的消能率,解决了溢流坝泄流与下游消力池衔接的问题;②消力池内设置T型消力墩,缩短了水跃长度和池长;③消力池下游采用阶梯状的二道坝与下游河床连接,减轻了泄流对下游河床的冲刷。     

Experimental investigation on the relationship between sluice caisson shape of tidal power plant and the water discharge capability

The change of water discharge capability of the sluice caisson of tidal power plant according to the change of geometrical shape of the sluice caisson was investigated by performing laboratory experiments. The major design parameters that constitute general shape of the sluice caisson were deduced and a total of 32 different shapes of sluice caisson models were subjected to the hydraulic experiments. For every sluice caisson model, the water discharge capability was estimated with five different flow rates and three different water level conditions. The experiments were carried out in an open channel flume with a great care to measure flow rate and water level accurately, which are key physical quantities in estimating the water discharge capability of the sluice caisson models. By analyzing the experimental results, influence of the respective design parameters on the performance of the sluice caisson was examined and the general guidelines to enhance the water discharge capability were suggested. The discharge coefficient of the best sluice caisson model ranged from 2.3 to 3.1 depending on the experimental conditions, which is far higher than the values that were adopted in the past feasibility studies in Korea.