高水头、大流量作用下反拱水垫塘底板失稳破坏机理研究

以国内某一在建高坝工程为参照,对高水头、大流量作用下反拱水垫塘拱圈底板块局部失稳破坏与拱圈整体失稳破坏的机理进行了试验研究.试验考虑了底板锚固失效、止水破坏的极端情况,变量取为水位、流量、底板块缝宽、拱圈可振动的底板块数目、拱端同定与可动的边界条件及其不同组合.研究表明,底板块上举力、运动底板块数目、拱端约束条件、底板缝宽是拱圈失稳的重要因素.拱圈局部破坏是由于拱圈振动底板块数增多,底板缝宽"增加与累加效应",使底板块径向位移增大、轴向约束减小,底板块最终滑出座穴;而拱圈整体破坏则是由于拱座微小位移使拱圈底板失去彼此轴向约束造成.反拱水垫墉运用时,应保持拱座绝对稳定,并控制底板块缝宽,特别是左右缝宽在一定范围.     

反拱水垫塘拱端力变化规律的试验研究

分析了反拱水垫塘底板的稳定机理 ,用先进的模拟方法和量测手段 ,对反拱水垫塘拱端力进行了详细试验研究 ,得出在约 30 0米级水头和最大坝身泄流 (双曲拱坝 ) 30 0 0 0m3 s的作用下 ,拱端力沿程及随下游水深变化的规律、其时域和频域的特性。研究表明 ,若能保证两岸山体和拱支座稳定 ,反拱底板能保证稳定     

反拱水垫塘底缝隙中的动力水压强特性的试验研究

对反拱水垫塘底板缝隙中动力水压强的特性进行了详细试验研究，得出缝口动水压强阻尼特性、直缝和通缝边界条件对动水压强幅值、时域和频域影响，动水压强幅值和谱密度变化规律，从而揭示反拱水垫塘底板稳定机理，说明反拱底板稳定机理，说明反应拱底板稳定性比平底板优越。     

反拱水垫塘底板缝隙中动水压强特性的试验研究

对反拱水垫塘底板缝隙中动水压强的特性进行了详细试验研究,得出缝口动水压强阻尼特性、盲缝和通缝边界条件对动水压强幅值、时域和频域影响,动水压强幅值和谱密度变化规律,从而揭示反拱水垫塘底板稳定机理,说明反拱底板稳定性比平底板优越.     

水垫塘反拱底板稳定性的块体弹簧元分析

本文首次建立用于分析水垫塘反拱底板稳定的块体弹簧元的数学模型 ,并编制了相应的计算程序 ,结合黄河拉西瓦工程分析了反拱底板的稳定性 ,计算结果与试验结果吻合较好。该方法较好地模拟了反拱底板的受力特征和失稳机理 ,计算结果可靠且精度较高 ,对工程设计有较高的参考和实用价值。     

高拱坝分层多股射流水垫塘冲击压强研究

针对表孔采用宽尾墩深孔采用窄缝坎新型消能形式,利用物理模型试验研究表深孔联合泄洪形成的分层多股射流在不同流量比情况下对水垫塘底板的动水冲击压强特性的影响。建立了表深孔流量比对水垫塘底板的动水冲击压强变化的关系,实验证实了上游水股产生的水垫对下游水股冲击压强确实具有减小的作用,水垫塘内流态稳定,消能充分,深孔射流产生的最大冲击压强随着表深孔射流流量比的逐渐增大而减小。该研究可为实际工程中合理确定分层多股射流流量比提供参考依据,为峡谷区高坝工程的坝身泄洪消能布置及水垫塘的抗冲防护和结构稳定性分析提供有力科学依据。     

多层水股射流入射水垫塘流场特性的优化分析

研究表深孔上下差动出流,水股分层分散射流在水垫塘的流动特征和各水股射流之间的干扰碰撞特性.选用非定常不可压缩流动的N-S方程和RNG k-ε紊流模型,采用VOF(Volume of Fluid)法结合溪洛渡双曲拱坝水垫塘对不同间距的多层二元射流进入水垫塘后的水流结构进行了数值模拟.通过对时间的迭代,计算和分析了水股间距对水垫塘恒定流场特性的影响,按多股射流入射水垫塘后的流动特征分为四类.给出了水股间距对水垫塘底板的冲击压力的影响规律以及与流场、速度场的关系,发现射流对水垫塘底板的冲击压力特点和速度场的分布特点相对应.研究认为:对于坝身泄洪为分层出流时,在射流入水间距能保证充分发挥上游水股产生的动水垫效应的前提下,应尽量选择较小的射流入水间距,从而减小下游水股对床底的冲击压力.本研究可为水垫塘的优化设计、防护和坝身孔口的合理布局提供参考依据.     

深厚覆盖层条件下高拱坝坝身泄洪消能的布置方式研究

本文以某大型高拱坝工程为例,研究了深厚覆盖层条件下高拱坝坝身泄洪消能的布置方式,提出了以"护坡不护底、不设二道坝、部分预挖覆盖层"取代传统的"水垫墉+二道坝"泄洪消能布置方案的设想,并进行了水工模型试验研究,初步论证了上述方案的可行性.本文的研究成果可供国内类似工程参考.     

水垫塘反拱形底板体型研究

在射流冲击荷载的作用下，反拱形水垫塘底板主要依靠拱提供的推力来维持其整体和局部的稳定性，在相同安全标准前提下，所需拱端推力与反拱体形有关，本文结合某高拱坝水垫塘反拱形底板稳定性的研究，从反拱的体型，单个板块的尺度等方面，分析了单个板块的局部稳定性的整体稳定性与反拱体型的关系。结果表明，从反拱结构的整体稳定和局部稳定性定两方面考虑，拱圈曲率和板块尺度不宜过大。     

高坝水垫塘泄洪安全实时监控系统研究

为及时掌握水垫塘防护结构的运行性态,建立水垫塘防护结构的监控系统是十分必要的。在总结了高坝泄洪消能防护结构破坏的关键因素、动态作用机理基础上,提出了高坝泄洪防护结构安全监控的理论模型、监控指标和实现的手段,建立了高坝泄洪安全的风险实时综合评价和控制体系。并采用现代计算机、网络通讯技术开发了水垫塘泄洪消能安全实时监控系统。系统实现了数据的自动化采集、存储、分析和故障状态的实时报警,整个系统可由后方监控中心远程控制,配合了电厂的“无人值守”运行模式。     

消力塘透水底板脉动压力特性试验研究

高坝消力塘作为下游河床的防护结构,其自身在高速水流冲击下的稳定性与安全性是实现消能和防冲目的的关键所在,是水利工程所面临的亟待解决的课题之一。透水底板作为新型消能防冲防护结构,可以主动降低作用在防护结构上的荷载。为解读透水底板减压降载机理,文章以某拱坝消力塘水工模型试验为背景,对比分析了透水防护结构与不透水防护结构水流脉动压力及其空间尺度、消力塘底板尺寸之间的关系。研究表明,底板开孔相当于缩小了板块的有效尺度。文章成果为水垫塘防护结构＂主动防护＂模式在工程中的应用作积极探索。     

超高水头大泄量竖井旋流泄洪洞的数值模拟研究

为了克服传统模型试验对竖井旋流泄洪洞复杂水力特性测试的局限性,本文基于VOF法采用Realizable k-ε双方程紊流模型,对某一超高水头、大泄量竖井旋流泄洪洞进行数值模拟,得到了水流流态、空腔直径、压强及旋流角等水力要素的分布规律,由模拟结果分析得出:竖井内旋转水流的水层厚度分布不均,主流水体,水层较厚,非主流水体,水层相对较薄。旋转水流切向流速的衰减梯度从上到下逐渐降低;在竖井前半段,轴向流速随竖井高度的降低增加较快,竖井中下段,主流水体的轴向流速增加明显,而非主流水体增加缓慢。利用试验测试数据对计算结果进行对比验证,结果表明计算值与实测值吻合良好,说明数值模拟方法可行。     

重力坝下游宽尾墩和消力池联合消能工水力特性试验研究

某水电站是目前采用＂宽尾墩＋消力池＂联合消能工中坝高最大的水电工程,加之流量大,洪峰频率高,泄洪建筑物运用频繁,其泄洪消能问题十分突出。本文通过水工模型试验研究,对表孔宽尾墩体型设计参数进行了优化,同时对比分析了长、短消力池的流态、水面线、压力分布、临底流速等水力特性,提出了一个水力学较优的消能工体型布置方案。实测结果表明,消力池底板时均冲击压力高达42.9（9.81kPa）,脉动压力高达10（9.81kPa）.恰当增加消力池长度对于降低消力池出池水流波动和减轻下游河道冲刷有利。试验成果已为实际工程的消能防冲设计提供了重要的参考依据。     

水垫塘透水底板上举力试验研究

基于模型试验,本文研究了水垫塘透水底板的水动力特性。结果表明,与不透水底板相比,透水底板可以显著地减小上举力,从而可以提高底板的稳定性。文中阐述的开孔率k、孔径D等对水动力荷载影响的成果,可为水垫塘透水底板的设计提供参考。     

700 MW机组锅炉热炉放水时锅炉振动大原因分析及治理

热炉放水、余热烘干作为一种简单实用的保养方法,在发电厂锅炉短期停运中得到广泛运用.某电厂700 MW机组锅炉热炉放水时多次出现锅炉振动大的现象,通过采取根据螺旋管的壁温确定放水时间,放水时将螺旋管的壁温控制在对应压力的饱和温度以上,增加液压阻尼器等措施后,锅炉放水时的振动大大减小,最大振幅不超过1 mm,从而提高了锅炉的安全经济运行.