凤凰水库溢洪道泄槽弯道水流试验研究

受地形条件限制,凤凰水库溢洪道泄水陡槽中设置了弯道段,由于冲击波的影响,弯道内水流横断面水深分布极不均匀,水流紊乱.为改善水流条件,提出了在陡槽弯道段底板布置斜底槛以消减冲击波的方案,通过水工模型试验表明,设计斜底槛能有效改善弯遣水流流态.     

单个透水丁坝对溢洪道泄槽弯道水流流态影响试验研究

为了研究单个透水丁坝对溢洪道泄槽弯道水流流态的影响,采用PVC板制作试验模型,进行了溢洪道泄槽弯道凹岸3个位置(1/4、1/2、3/4弯道处)、3个角度(45°、60°、75°)布置单个透水丁坝的水力学试验。利用试验结果,分析了溢洪道泄槽弯道水面均匀度、弯道横断面最大水面横比降、壅水曲线等弯道水流特征。结果表明,与无透水丁坝相比,弯道内布置单个透水丁坝后的弯道水面均匀度均有增加;单个透水丁坝布置角度为60°或75°时,弯道横断面最大水面横比降减小。在布置角度相同、布置位置不同的条件下,单个透水丁坝在弯道1/4处引起的壅水曲线的长度最短;在弯道1/4处,当单个透水丁坝布置角度为60°或75°时,弯道内的壅水曲线长度最短;在弯道1/2或3/4处,当单个透水丁坝布置角度为75°时,弯道内的壅水曲线长度最短。     

阿不都拉水库溢洪道弯道水流消能研究

针对阿不都拉水库溢洪道弯道水流消能问题,提出了同时在第一直线段加糙条和在陡槽弯道段采取渠道超高法以消减冲击波的方案,并通过水工模型试验比较分析了溢洪道修改前后的消能效果.结果表明,该方案有效改善了弯道水流流态,消能效果显著.     

弯段溢洪道糙条水面结构及涡流演化分析

为研究弯段溢洪道糙条消能工前后水面结构及涡流演化规律,利用气液两相流模型结合RNGκ-ε紊流模型对弯段溢洪道布置糙条时的水流进行数值模拟,采用VOF法捕捉自由液面,压力与速度的耦合方程组选用半隐式SIMPLE算法求解。试验结果表明,弯道内布置糙条时流速涡量及水面结构数值模拟结果与模型试验结果吻合较好;在弯段溢洪道合理布置糙条能有效制约横向环流的产生,水面横比降能在较短的距离基本稳定在1%左右,壅水轨迹线与中轴线的偏移距离能尽快稳定并在下泄过程中向重合的趋势发展;水流受糙条影响,涡流在糙条前主要以多股漩涡并存的形式相互制约,在糙条后漩涡形式较为单一,影响跨度较大,在壅水区甚至贯穿整个断面。     

阁壁水库溢洪道水流控制模型试验研究

针对一级消力池内的左侧回流及弯道存在超高与冲击波等问题,通过水工模型试验,以阁壁水库双弯曲溢洪道为例,分析了水力特性,提出了在一级陡槽末端设置折流次,并在弯道段设置分流墩的方案.试验结果表明,该优化方案有效改善了弯道水流流态、满足泄洪消能防冲要求,并能较少改动现状布置,可供借鉴.     

毛家河水电站溢洪道三维数值模拟

为寻求毛家河水电站溢洪道较优的泄洪消能形式,以质量守恒及动量守恒为基础,建立了κ-ε湍流模型封闭雷诺方程组,采用VOF方法追踪自由液面,对溢洪道泄流能力、水面线、底板压力及槽身和下游河道的流速进行了三维数值计算,数值计算结果与模型试验结果吻合较好,并根据工程实际情况拟定了多种方案对溢洪道全域及下游河道进行了数值模拟。计算结果表明,设置中隔墙并使左、右泄槽挑流鼻坎错开布置方案,溢洪道槽身段水流流态较好,挑射水流与下游河道水流衔接平顺且对两岸岸坡冲刷较轻,总体效果较好。     

瓦村水电站溢洪道体型优化试验研究

针对瓦村水电站溢洪道出口水流挑距过大、水舌空间扩散效果不佳、入水区域集中、泄洪消能效果差及泄槽内水翅现象严重等问题,采用比尺为1∶60的正态物理模型对溢洪道体型进行优化试验研究。结果表明,在闸墩尾部加设尾墩,使泄槽段水流流态有了极大的改善,水流平顺,基本上消除了水翅现象;采用连续燕尾挑坎使溢洪道出口水舌合理归槽,空中扩散效果良好,解决了入水集中的问题,消能效果较好,所提挑坎布置形式可供相关工程参考。     

大流速、高弗劳德数弯道水流流态控制研究

为研究大流速、高弗劳德数条件下弯道水流的水力特性,以某水利工程为例,提出采用"前置掺气坎+渠底局部超高+阶梯"相结合的弯道水流控制新技术。试验结果表明,采用该技术后弯道段水流流态良好、横向水深和流速分布较均匀、弯道段沿程流速增加较小、弯道后水流衔接平顺,各项水力指标均满足工程应用要求。研究成果对类似工程提供参考和指导。     

基于湍流模型数值模拟的梯形弯道水流特性研究

输水明渠弯道段因壁面条件改变,水流运动紊乱,严重威胁输水安全.为研究输水明渠弯道内水流特性,基于RNG к-ε湍流模型建立弯曲度为15°、45°、60°、90°的梯形断面弯道模型,利用PISO算法求解方程组,进行弯道水流三维数值模拟.结果 表明,弯道对渠道内流场影响范围包括弯道及下游较长区间;随弯曲度增加,凹岸最大水面...     

益洪道陡槽弯道设置导流墙对挑流消能的影响

为验证溢洪道陡槽弯道设置导流墙对挑流消能效果的影响,以某水库为例,对弯曲溢洪道进行水工模型试验,对比了溢洪道陡槽弯道设置导流墙前后挑流流态、冲坑淘刷形态和消能率,评价了导流墙对挑流消能效果的优化作用.试验结果表明,溢洪道陡槽弯道设置导流墙使水流流态分布均匀、冲刷坑面积及深度减小且对称分布,消能效果更好.     

白石水库洪水过程泥沙冲淤数值模拟分析

为研究白石水库泥沙冲淤特性,选取水库大坝至上游BD20断面,分别模拟汛期典型洪水过程和百年一遇洪水过程,分析洪水过程泥沙冲淤变化。结果表明,白石水库洪水期间最大输沙量与最大流量并不同步,在库区弯道处凹岸库底冲刷、凸岸库底淤积;同一断面的洪峰流量、最大输沙率不同步;洪水过后,淤积厚度随控制水位的升高而减小。     

弯道干流与支流交汇口垂线流速分布的试验研究

为了深入了解干支流汇合口水流的运动特性,通过概化模型试验,利用ADV流速仪对顺直型支流与弯曲型干流60°交汇角的汇合口区域进行了垂线流速测量,验证了试验数据的可靠性,分析了弯道干支流汇合口区域垂线流速分布特性。结果表明,随汇流比增大,交汇断面上游纵向流速减小,交汇口各断面径向流速绝对值增大,断面环流方向发生改变;汇流比较大时,交汇断面最大纵向、径向流速点出现于凹岸侧;交汇断面下游附近最大纵向、径向流速偏向弯道中心线;在交汇断面下游附近的凹岸出现水流分离区。     

拟U型弯道急流流态的调控措施研究

针对南湾水库溢洪道尾水渠U型弯道内恶劣的水流流态,提出在U型弯道入口处设置渠底锥形反超高横向坡降来改善弯道水面横比降,在弯道适当位置设置顺弯流态调整池来控制水流的顺弯运动,在顺弯流态调整池上下游池顶设置横向超高来调整水流入池和出池的单宽流量横向分布,以及在部分弯道的凹岸边坡设置导向翼等综合改善弯道急流的措施,并通过水工模型试验验证了U型弯道采取综合措施之后的改善效果。研究成果可为类似工程提供参考。     

弯曲河段污染混合区几何特征参数的实用化算法

在弯曲河段中因流线弯曲和副流的存在,使其污染混合区的几何特征参数与顺直河段有很大不同。为将顺直河段污染混合区的相关理论公式拓展应用于弯曲河段,需对其进行修正,即在与顺直河段断面形状和来流流速相同的条件下,通过地表水模型系统SMS软件模拟计算了一系列不同弯曲半径、弯曲角度的河段凹岸和凸岸排污浓度分布,分别读取不同相对允许浓度升高值时的污染混合区最大长度、最大宽度和面积,在顺直河段污染混合区几何特征参数理论公式的本构关系基础上,结合量纲—分析和曲线拟合,分别给出了弯曲河段污染混合区最大长度、最大宽度和面积的修正系数,并验证了其合理性和可行性。为弯曲河段污染混合区范围的计算提供了一种快捷、有效的实用化方法。     

基于PIV技术的阶梯溢洪道流场和涡量测试

鉴于阶梯溢洪道流场和涡量场分析对其消能特性的研究非常重要,利用粒子图像测速技术(PIV)测试了阶梯溢洪道滑行水流的二维流速场和涡量场,并分析说明了模型装置、仪器测试区域和相应参数设置。通过处理粒子图像获得模型水面线,验证了模型的水流流态为滑行流;从~#3～~#5阶梯的流速等值线分布特征得到阶梯滑行主流沿水深方向的流速变化,台阶凹角内旋滚水流的流速和转动周期;从~#3～~#5阶梯的垂直涡量场等值线分布,得出阶梯溢洪道滑行流态旋转水流产生的原因和运动方式,验证了阶梯溢洪道水流紊动耗散的主要原因;并通过计算阶梯消能率,说明了试验模型的消能效果。对PIV技术用于其他消能工消能特性的研究提供了参考。     

安谷水电站长尾水渠与右岸地下水位的影响分析

安谷水电站的长尾水渠布置在大渡河右岸区域,人口、耕地众多,沟渠发达,尾水渠通过优化设计研究取消了右堤的防渗墙。现电站已经运行,为探究尾水渠与右岸区域的地下水位的相互影响,基于饱和-非饱和渗流理论并利用SEEP/W软件对尾水渠右堤进行渗流计算,分析了运行期各剖面的渗流量、渗流场和渗透坡降,同时对右岸地下水位进行长期原型观测,分析其变化趋势。结果表明,尾水渠右堤的渗流量对尾水渠水位的影响可忽略,枯水期靠近尾水渠的右岸地下水位略有影响,且范围有限。     

宽尾墩体型对高拱坝表孔最大水深的影响

宽尾墩应用于高拱坝表孔后会增大流道水深,从而一定程度上增大工程量,同时过高的边墙也会增大结构设计难度。为探究表孔最大水深与宽尾墩体型之间的关系,采用数值计算的方法,分析宽尾墩收缩比、收缩率、堰面俯角等体型参数对高拱坝表孔最大水深的影响。结果表明,表孔最大水深随着收缩比的增大而显著减小,而收缩率的影响则相对较小;得出了表孔流道最大水深与宽尾墩体型参数之间的定量计算式,并提出了一个综合影响系数k来判别急流冲击波交汇点位置,可为表孔宽尾墩的结构设计提供参考。     

石砭峪水库泄洪洞复合圆弧曲线弯道水力特性试验研究

石砭峪水库泄洪洞弯段布置为大底坡急流弯道，为调整其水流流态，进行了水工模型试验。根据隧洞已开挖的现状，又要较好的控制洞内水流流态，试验中曾对弯道体型进行了多次修改比较，其中复合圆弧弯道体型较好的控制了急流弯道水流流态。本文结合该工程试验研究，着重对复合圆弧弯道水流特性及其控制急流效果进行了阐述。并提出了急流弯道的初步选型方法。