倾斜底板角度对侧向挑入消力池的岸边溢洪道的影响

针对岸边溢洪道从侧面挑入与之平行布置的已有消力池来消能的布置形式,采用数值模拟方法研究了不同倾斜底板角度及挑坎与消力池间高差的溢洪道水力特性及消力池内的水流流态等。结果表明,随着挑坎底板倾角的逐渐增大,水舌左支流量逐渐减小,右支流量逐渐增大,挑坎所受最大压强与挑坎内最大水深均逐渐减小;消力池底板最大压强逐渐增大,但最大冲击点位置逐渐向消力池右侧及上游区域移动,即消力池左侧边墙与尾坎逐渐不受冲。     

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。     

排水洞出口斜交河道挑流鼻坎优化研究

因工程布置需要,某水电站渣场排水洞与出口河道以60°夹角斜向上游相交,可能导致河道岸边涌浪过大、流速过快等问题,对此提出了扩散式舌形坎这种新型挑坎形式。在1∶25的水工物理模型上对燕尾坎、舌形坎及扩散式舌形坎进行试验研究,对比分析了3种挑坎体型的水舌入水形态、岸边流速、河道涌浪高度等参数,试验结果表明扩散式舌形挑坎具有横向扩散宽度大、挑距适中、挑射水流对下游河道影响小等优点,可有效解决洞轴线与出口河道大角度斜交情况下的水舌落点控制及消能问题,具有较好的应用前景。     

动能及流速系数对挖深式消力池深度和长度的影响

为分析流速系数和动能系数对挖深式消力池深度及长度的影响,计算了某挖深式消力池工程在不同溢洪道流量、流速系数及动能系数组合条件下的消力池的深度及长度。分析结果表明,计算的消力池深度及长度随流速系数及动能系数的增大而增大。流量和动能系数一定时消力池深度、长度对流速系数变化的敏感性较大,流量和流速系数一定时消力池深度、长度对动能系数变化的敏感性较小,流速系数、动能系数一定时消力池深度随流量的变化趋势为先增大后减小,而消力池长度随流量的增大而增大。建议在进行消力池水力设计时,动能系数α可取中值为1.02～1.03,而流速系数φ的取值则需根据工程具体条件慎重选取。     

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。     

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。     

斜切挑坎水舌入水宽度随切角变化规律研究

为了深入研究斜切挑坎挑流水舌的水力特性,特别是水舌入水宽度随切角的变化规律,以威远江水电站工程资料为依据,采用传统水力学计算方法,将溢洪道挑流鼻坎按不同的斜切角度斜切计算水舌入水宽度,并结合水工模型试验对水力计算结果进行验证。结果表明,随着斜切角度增大,水舌横向入水宽度呈现先增大后减小的趋势,且两者的相关关系满足曲线方程;高、低挑坎水舌的挑距差随切角增大而逐渐增大,水舌的实际入水宽度逐渐延长,增加了水与空气的接触面积,有利于能量耗散。     

基于碰撞水舌入水分布形态的泄洪布置优化方法及应用

鉴于挑流水舌碰撞效果关系到水垫塘消能效率且其碰撞入水形态复杂难以测量的问题,根据挑流水舌的形态特点,提出应用二维高斯函数表示挑流水舌碰撞后入水流量分布形态规律。应用该方法计算了白鹤滩水电站泄洪水舌落水分布情况,并针对局部流量集中的现象优化了泄洪孔口布置,改善了泄洪流量空间分配。物理模型试验证明,水垫塘动水压力分布形式与所提算法计算结果较为吻合,且优化后的泄洪孔口布置方案有效降低了水垫塘动水冲击压力,可用于指导泄洪消能布置的设计。     

小挑坎在导流隧洞出口消能中的应用

针对山区河道导流隧洞出口布置消能措施空间有限的问题,采用物理模型试验,对比研究了预留岩埂、消力墩、连续坎与差动坎四种不同布置方案的消能效果,通过对比不同方案下导流隧洞出口水流流态、流速、冲刷等水力学指标,最终确定连续坎方案为最优方案。水面线和水流流态对比结果表明,该方案增大了水流的横向扩散,优化了水流衔接流态,大幅减小了水流衔接段单宽流量,进而降低了下游岸边流速,减小了下游河床冲刷。     

中型拱坝表孔大单宽流量泄洪消能形式的研究

以龙潭嘴水电站工程整体水工模型试验资料为依据,采用表孔高低坎+二道坝研究了中型拱坝表孔大单宽流量泄洪消能形式。通过调整边、中表孔挑坎的位置高程及挑角来实现三孔水舌上下对撞和横向扩散碰撞消能。为达到水舌落点纵向拉开的目的,增大中表孔溢流曲线的长度,使中边表孔挑坎在纵向上形成差动。试验结果表明,在该消能形式布置下,水舌纵向拉开、横向扩散充分、对冲明显,同时在水垫塘内充分翻滚消能,对下游河道减轻了冲刷,消能效果较好。     

高拱坝水垫塘体型设计优化方案试验

通过整体水工模型试验,以流态和动水压力为指标,对某高拱坝水垫塘体型的合理性进行了论证。结果表明,射流水舌在水垫塘内落点集中,加之水垫厚度不足,底板局部冲击压力和脉动压力过大;水垫塘长度不足,水流在塘内无法形成完整水跃,直接冲击翻越二道坝。为此,提出水垫塘体型优化方案,优化后水垫塘内流态明显改善,底板动水压力显著降低且分布均匀,可见优化后的水垫塘体型趋于合理,可直接指导工程设计。     

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。     

某水电站泄洪消能试验研究

针对某水电站大坝坝址河谷狭窄、水头高、洪水峰高量大,致其泄洪消能措施复杂的问题,通过1∶100水工整体模型优化坝身泄流建筑物体型,表孔采用单边扩散加齿坎,中孔采用平底型及上翘型。模拟结果表明,优化方案实现了各孔水流在跌落下降过程中的碰撞扩散消能,有效减小了下泄水流射入水垫塘的动水压力,底板冲击压力由284.5kPa下降到137.3kPa以下,较好地解决了泄洪消能问题,保证了大坝和消能建筑物的安全。     

高坝泄洪诱发环境噪声试验研究

针对原型高坝大功率泄洪引起的噪声影响范围广、难以定量评估的问题,采用大尺度水工模型量测泄洪消能时的噪声场,根据噪声场的主要声源建立了噪声强度概化模型,对试验数据回归分析得出泄洪水舌入水时的辐射声功率。试验结果表明,水舌入水时辐射声功率与水舌入水角度有关,入水角度越小,辐射声功率越大;挑流水舌入水角度随着泄流量增大而逐渐减小,挑流水舌辐射声功率随着泄洪功率增大而呈抛物线增长。     

燕尾坎挑流消能噪声的影响因素分析

通过燕尾坎挑流消能的水工模型试验,测量了某重力坝泄洪过程中产生的噪声强度,分析了测点位置、流量、闸门开启方式与噪声强度的关系。基于相似原理,把噪声强度结果换算到原型,从频率和等效声级两方面分析了水流噪声对库区居民和动物的影响。结果表明,水流噪声主频位于低频段,噪声强度最大值出现在32、40Hz频率处。流量和闸门开启方式相同时,挑坎末端断面附近低频噪声强度最大,挑流水舌进入水垫塘区域的高频噪声强度最大。闸门开启方式不变,流量越大,各测点对应频率的噪声强度越大。流量不变,开启孔数越多,各测点的噪声强度越大。调整运行调度方式,可以在一定程度上降低噪声强度。该结果可为分析水利水电、防洪、景观工程水流噪声的特性和减缓水流噪声的不利影响提供技术支持。     

宽尾墩后消力池底板脉动压强特性试验研究

以水工模型试验为依托,对宽尾墩+消力池联合消能形式中消力池底板的脉动压强特性进行了研究,认为宽尾墩体型、消力池长度、尾坎高度、上下游水位差ΔH及运行方式是影响消力池底板脉动压强特性的主要因素。分析了在各种因素的影响下消力池底板脉动压强特性的变化规律,为宽尾墩+消力池联合消能形式的设计提供了一定的参考。     

桶型基础气浮拖航特性综述

  目的  桶型基础是一种新兴的环境友好型海上风电基础结构,具有建造简单、施工高效、综合成本低等特点,逐渐受到了国内外海上风电工程界的关注和认可。桶型基础底部开口,可通过内部气垫的压缩产生的气压力排开水体,形成桶内外水压差来提供上浮力,这种自浮特性是桶型基础能够进行气浮拖航的前提。  方法  总结了国内外气垫结构的浮运特性,对比论述了应用于不同领域的气浮结构的相关理论、试验方法和研究结果。  结果  综述分析了气垫、分舱形式、谐振晃荡等对结构动力响应的影响规律。  结论  气浮拖航特性分析对桶型基础的推广应用具有重要的现实和理论意义。     

三河口水利枢纽表孔泄洪消能方式研究

三河口水利枢纽为碾压混凝土拱坝设计,主要泄水建筑物是三孔泄洪表孔和二孔泄洪底孔,均采用挑流方式消能。为减轻对坝脚及下游河床的冲刷,在坝下游设置水垫塘。原方案时,表孔的泄流集中,导致水垫塘内的冲击压力较大,对水垫塘的安全运行不利。经过试验研究,最后选定的方案能最大限度的使水流分散,水垫塘内的流态及压力分布明显改善。