高拱坝水垫塘消能的研究进展

高拱坝工程中泄洪功率及泄流量巨大,泄洪消能安全一直是工程中研究的重点。系统总结了冲击射流理论及水垫塘消能机理的研究进展,并对消能区冲刷机理研究现状进行了总结分析。结合工程实际总结了高拱坝工程中常用的水垫塘型式,并分析了各自的工作原理及结构特点。     

水垫塘消能在高拱坝工程中的应用研究

在高拱坝工程中,泄洪功率及泄流量巨大,泄洪消能安全一直是工程研究的重点。基于淹没冲击射流理论探讨了水垫塘的消能机理,并结合工程实际总结了高拱坝工程中常用的水垫塘型式,以及各自的优缺点。提出并重点介绍了天然水垫塘这一新型消能型式及其在工程中的应用前景。     

挑跌流水垫塘消能形式的消能防护设计准则探讨

从解决消能防护问题的一般途径出发,系统论述了消能防护设计准则的提法,得出了以流态控制标准和防护条件作为制定各种消能形式的设计准则合理可行的结论,并针对高坝下游水垫塘内特殊的流态结构,从流态控制和板块受力条件出发,初步建立了水垫塘消能防护设计准则,提出放弃最大允许冲击压差的可能性。     

水垫塘多层淹射流数值模拟及消能研究

本文对纵向多层淹没射流水垫塘流态进行了数值模拟，将能量方程耦合于ＳＩＭＰＬＥ算法中使计算结果与实测值更为接近，文中分析，比较了单层和多层射流入塘后的水流结构及消能机理，研究表明，由于多层射流的能量耗散加快且分布均匀化和“动水垫”效应，使其在充分发挥水垫消能作用，提高有率和降低塘底动水荷载及冲剧等方面明显优于单层射流。     

高低孔（坎）挑流碰撞消能的几个问题探讨

本文依据能量守恒定理和动量方程理论，对高坝大流量高低孔浅流（坎）布置中，挑流消能碰撞点位置、碰撞角，泄流量分配、汇合流速与其方向以及入水角与其流速等问题进行探讨，以供试验初拟数据参考。     

水垫塘的水流特征和消能规律研究

结合乌江构皮滩水利枢纽工程消能问题研究 ,用热膜流速仪在比尺为 1∶380的精细模型上量测了拱坝挑跌流在水垫塘内的流速场 ,并由试验成果分析了淹没射流在水垫塘内的消能过程 ,计算了消能率。研究表明 ,要想提高水垫塘的消能效率 ,就必须设法增大强紊动剪切层区的范围     

水垫塘的水流特征和消能规律研究

 结合乌江构皮滩水利枢纽工程消能问题研究,用热膜流速仪在比尺为1∶380的精细模型上量 测了拱坝挑跌流在水垫塘内的流速场,并由试验成果分析了淹没射流在水垫塘内的消能过程, 计算了消能率。研究表明,要想提高水垫塘的消能效率,就必须设法增大强紊动剪切层区的范 围。      

高土石坝大交角挑流消能水垫塘优化布置

通过如美水电站整体模型试验,从水流流态、水垫深度、动水压力、下游河道流速分布等特性,对比研究了增设二道坝和降低底板高程两类优化方案。结果表明,大交角挑流消能水垫塘下游增设二道坝,其效果与二道坝高度、泄量、河谷宽度等密切相关,会恶化出流与下游河道的衔接;降低水垫塘底板高程对下游衔接影响较小,且可有效增加水垫深度,降低水垫塘临底水力指标。     

水垫塘多层淹没射流数值模拟及消能研究

本文对纵向多层淹没射流水垫塘流态进行了数值模拟，将能量方程耦合于ＳＩＭＰＬＥ算法中使计算结果与实测值更为接近．文中分析、比较了单层和多层射流入塘后的水流结构及消能机理．研究表明，由于多层射流的能量耗散加快且分布均匀化和“动水垫”效应，使其在充分发挥水垫消能作用，提高消能率和降低塘底动水荷载及冲剧等方面明显优于单层射流．     

高拱坝下游水垫塘体形比选试验研究

水垫塘作为高拱坝泄洪消能的一种重要形式,已经在众多工程中采用。本文分别对水垫塘2类（平底和反拱）3种体形——平底、反拱圆弧底、反拱抛物线底进行了水力特性研究,从水垫塘体形、塘中水舌流态、塘底冲击压强、岸坡落石运动等不同角度分析论证了3种水垫塘的水力学特性。最后得出结论：圆弧底反拱水垫塘优于其它2种形式并推荐工程采用。     

泄水水垫塘内单位水体消能率的研究

本文采用ＡＳＭ紊流数学模型对水垫塘内高速强紊动水流进行了数值模拟，结合实验资料对底板动水荷水荷载进行了验证；同时，统计和分析了水垫塘内的单位水体消能率，结果表明塘内水体消能大量集中的射流轴线附近，近映出水热塘内真正参与消能的水体只塘内水体的少部分；进一步统计分析了水垫塘的总消能量，与常规水力学计算的结果基本吻合，这也反映出采用紊流数学模型研究水垫塘内的水流紊动与消能是切实可行的。     

江口水电站拱坝消能设计

江口水电站高拱坝、大流量的消能采用跌水式水垫塘消能方式。充分研究地形、地质和水力条件，选择了适合的消能建筑物布置形式，并得到水工模型试验的验证。     

顺溪拱坝溢流消能布置模型试验研究

顺溪拱坝为抛物线型常态混凝土双曲变厚拱坝,针对其水头落差大所带来的坝下消能防冲问题,对原设计方案进行改进。原设计方案表孔水舌直接砸击下游左侧护坡及河道底,且水舌落地后向四周折射,不仅对设计护坡的稳定性构成危险,而且势必威胁坝肩的稳定。通过水工模型试验方案比较,优化了溢流堰的平面布置和中孔出口体型,推荐了二道坝方案,改善了溢流堰进口及坝下水流流态,明显减轻了水流对坝下河床的冲刷,为设计提供了技术依据,成果可供类似工程参考。     

熊渡拱坝消能工选择

熊渡拱坝溢洪道由于受河床宽度、下游电站厂房防洪堤与泄流挑坎距离较近的限制,泄流挑坎必须选择一种挑距适中、冲坑浅的消能工体形。为此进行了多组消能工体形比选及模型试验,运用窄缝低坎与出口扩散连续高坎的联合消能工解决了上述问题,并历经20 a的安全运行,说明当初的设计选形是成功的。对整个选形过程作了详细介绍。