新疆某水电站泄洪洞挑流消能试验研究

该文通过水工物理模型试验优化了枢纽工程各泄水建筑物的体型及水力特性,妥善解决了挑流消能下游回流淘刷岸坡、山体和所形成的河床淤积等问题,确保了工程的安全运行。     

南水水库泄洪洞消能防冲试验研究

在模型试验的基础上，针对南水水库泄洪洞泄流量大、落差大和下游河床狭窄的特点，在泄洪洞原设计挑流消能工左右边墙各加一块贴角体做成异型鼻坎，解决了下游挑流水舌冲击对岸山体的问题；此外，模型还进行了原有旧泄洪洞和新建泄洪洞下游局部动床试验。     

挑距受限情况下挑流消能的体型优化

新建拜年山水库溢洪道采用连续式挑流消能,为避免泄洪对溢洪道下游右岸进场道路及岸坡造成冲刷破坏,通过分析鼻坎挑角、挑坎顶高程等因素对挑距的影响和比较不同方法在计算结果上的差距,将溢洪道挑流体型调整为挑弧半径 11.0 m、挑坎顶高程 288.50 m、挑角 20°,增设下游钢筋混凝土护坦能有效减轻冲刷破坏,可为类似工程提供参考和借鉴。     

扭曲鼻坎对泄洪洞挑流消能的影响研究

针对某泄洪洞挑流水舌对下游河道产生不利影响等问题,开展了基于扭曲鼻坎调整射流方向的水力模拟试验研究。通过对几种扭曲鼻坎的优化研究,发现采用降低挑坎高程的大转角贴坡扭曲鼻坎布置,可以合理调整水舌方向,理顺下游河道形态,消除了右岸涌浪和边岸淘刷威胁,同时又解决了泄洪洞过渡期洞内水跃闷顶问题。研究成果对泄洪洞出流的消能防冲设计有一定的借鉴意义。     

岩基挑流消能防冲

本文论述了造成基岩冲刷的主要因素为基岩非完整性以及冲击水流的脉动作用，枢纽布置，消能工型式岩体特性和水力要素等是冲刷的影响因素，文中对若干冲坑估算公式进行了对比分析，得出了初步结论；并提出了人工防冲的措施。     

高坝挑流消能述评

本文针对影响挑流消能工设计选型的几个问题进行评述分析。指出：冲击射流的脉动作用是岩基局部冲刷破坏的主要因素；现有冲深估算公式均具有一定的局限性；挑坎体型优化的目标在于提高射流在空中的消能率，减小和分散入水冲击能量，改善水垫消能的作用，从而减轻射流对下游的冲刷，确保泄洪安全，并注意顾及池洪雾化的不利影响。     

Y型窄缝挑坎在水电站导流泄洪洞中的应用

针对出口位于特别狭窄的河谷导流泄洪洞而言,选择合适的鼻坎形式非常重要。本文在分析各种挑流鼻坎体型及其适应范围的基础上,提出一种Y型窄缝挑流挑坎形式,并借助某水电站泄洪导流洞的模型试验研究资料,对该体型的水舌形式进行研究。结果表明:泄洪导流洞出口采用Y型窄缝挑流鼻坎后,既能在各种工况下都形成纵向拉开水舌,又能满足工作水头变幅巨大的运行要求,且导流期和永久泄洪期采用同一挑坎,无须改建。     

鼻坎挑流消能工的新发展述评

挑流消能在国内外泄水建筑中得到广泛应用，近年来，我国在高坝建设中，结合特有的高山，峡谷，大流量，高水头复杂的自然条件，对泄洪消能作了新的布置，挑流鼻坎体型的运用，研究和发展，已由简单单弧实体或差动式，对撞式趋向多样化，按其减轻冲刷的作用可作归纳为“纵向拉开，左右扩散，错开落点，导向防冲”。提出了宽尾墩、大差动挑坎、窄缝挑坎，各种扩散扭曲斜挑坎等新体型，并已在实践中获得较好的消能效果。     

挑流消能挑距计算中相关问题的探讨

探讨挑距计算的相关问题,认为：①由于挑流消能往往伴随着空中掺气、水舌分散等问题,使得挑距的理论计算成果与实际情况有较大出入;②不同规范、文献对挑距的计算方法及其概念界定存在差异,在一定程度上给计算公式的选择与应用带来了困难。通过对挑距计算中诸如流速系数、出口断面平均流速等重要参数的探讨,进一步认识挑距计算的要点,为实际工作中合理选择相应的计算方法与计算公式提供了参考。     

高水头水电站泄洪洞出口挑流鼻坎体型研究

某高水头水电站泄洪洞出口挑流鼻坎，原设计方案采用双边对称扩散形式，经试验验证下泄水流对下游河床右岸有较严重的冲刷影响。本文在理论计算的基础上，结合多方案的水工模型试验，对泄洪洞挑坎体型进行了改进优化，达到了消能防冲的目的。试验成果表明，高水头电站泄洪消能工的布置及体型设计，应根据当地地质条件、下游河道走势、抗雾化能力等因素而变化，通过模型试验是必要的。     

小湾水电站泄洪洞窄缝挑坎数值模拟研究

窄缝挑坎在水利工程中应用广泛,但尚无成熟的设计方法,工程设计中窄缝主要参照类似工程初拟体型,并经模型试验优化后最终定型。但模型试验存在耗时长、费用高、常规仪器测量精度较低的不足。采用RNG k-ε紊流模型,利用Flow 3D独特的FAVOR网格技术,对小湾水电站泄洪洞窄缝挑坎进行三维数值模拟研究。模拟结果表明窄缝挑坎内水深、水舌形态、水舌前后入水点、水舌最高点及起跳角度等计算结果与模型试验、原型观测值基本一致。表明Flow 3D数值模拟研究方法可作为窄缝挑坎设计的一种方法,并可节省时间和工程费用,优势显著。     

窄缝式挑坎强化消能与体型问题研究

窄缝式挑流鼻坎是适用于狭谷高坝大流量泄洪的新型消能工。本文在总结窄缝式挑流消能工应用现状和消能特性的基础上，对窄缝式挑坎的体型进行了初步研究。就满足窄缝流态、消能效果好且经济合理的体型，提出了设计计算的初步方法。     

溢洪道挑流鼻坎水气二相流数值模拟研究

针对某溢洪道挑流消能存在的问题,采用VOF方法、立方体网格和k-ε紊流模型对溢洪道整体水力特性进行了三维数值模拟,对挑射水流流态、水舌掺气、水垫塘底板压强、下游河道流速等方面进行了分析.将某溢洪道由原高低式挑流鼻坎修改为差动式后,增大了下泄水流入水范围,提高了挑流消能的消能效率,减小了水垫塘底板压强,降低了下游河道水流流速.优化方案数值模拟结果得到了模型试验结果的验证.     

挑坎水舌运动轨迹控导措施研究

依托某工程泄洪洞出口消能工体型优化试验,对常规挑坎、平面扩散型和纵向扩散型消能工（窄缝挑坎）的挑坎水舌特性进行了对比研究,其中重点对窄缝挑坎消能工鼻坎体型对水舌运动轨迹、水舌形态、入水范围的控导作用进行了初步探讨。研究结果表明：通过侧墙非对称偏向、出口局部偏转等措施实现挑坎水舌运动方向的控导效果,适应下游河道边界特殊需要,较好地解决了工程消能难题,可为同类型工程提供参考,但鼻坎体型、尺寸等参数与水舌运动轨迹的定量关系仍有待进一步深入系统研究。     

溢洪道差动式挑流鼻坎挑距和冲深特性探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可明显增加挑射水流在空中的碰撞、紊动和掺气,大大减轻下游河床的冲刷.根据部分溢洪道工程的水工模型试验资料,对差动式挑流鼻坎挑射水舌挑距及其下游河床冲刷坑深度的估算方法进行分析和探讨,可供类似工程设计和运行参考.     

那新水电站溢洪道出口挑坎结构形式的试验研究

广西那新水电站河岸式溢洪道轴线与下游河道斜交、河床狭窄,增加了消能防冲设计难度.针对溢洪道出口原设计方案挑射水流较集中,部分水流落在坎后岸坡上,危害岸坡及挑坎安全的现状,经水工模型试验修改,最终提出"双向扩散斜鼻坎 内转式右边墙 挑坎段分流导向墩"的消能工结构型式,使出坎水流顺河向扩散,在空间形成近似"ш"字形水舌,强化了水流在空中消能与掺气,改善下游流态及确保岸坡安全,取得明显效果.     

高低挑坎竖向差动消能水力过渡过程初探

针对高低挑坎对冲消能工上下水舌正碰后合股水流平抛的水力过渡过程,推导出该过程发生的控制方程组.上下水舌正碰可以达到最佳的消能效果,合股水流平抛加大挑距,减小水流在下游的入射角进而减轻对河床的冲刷.     

无中隔墩卧底式窄缝差动挑坎的设计研究

针对目前在多孔河岸式溢洪道上采用窄缝挑坎消能工，都是沿闸墩用长墩隔开，至出口段将墩体升高加厚、急剧收缩成窄缝的结构形式。全程隔墩混凝土用量大，加上强大侧向水压力荷载等影响到工程投资、结构安全与泄洪运行管理问题。该设计提出省去泄槽中部的长隔墩，只在溢洪道出口连续挑坎下部加入“卧底式窄缝”，借以实现继续应用收缩式消能工。经模型试验表明：通过“分段连续坎”与“窄缝”的差动作用，出射水舌抛射呈十、廿、卅字形，加大入水面积和碰撞机率，消能效果良好，并方便人为控制水舌落点。在水电工程中有扩大应用潜力。     

泄洪洞扭曲型挑坎数值模拟应用

为探究验证泄洪消能工扭曲型挑坎的可行性和合理性,以红岩河水库右岸泄洪洞末端扭曲型挑坎为例,采用标准k-ε湍流模型和VOF多相流模型对扭曲型挑坎进行水气两相流三维数值模拟。研究结果表明计算域的整体流态及水面线高程与水工模型试验数据吻合良好,计算误差较小;挑距挑高及冲刷坑深度数据均显示挑坎布置合理,运行安全;下游冲刷趋势与流速紊动能分布均显示消能充分,水流顺利归河。为后期使用数值模拟的研究方法对大交角狭窄河道情况及挑流鼻坎型式的优化设计提供了参考和借鉴。     

阿拉沟水库溢洪道挑流体型结构优化试验研究

水利枢纽工程经常由于地质条件的原因在工程布置方面受到限制。针对阿拉沟水库溢洪道下泄水流经挑流鼻坎挑射至下游河床及拟人工开挖山体的海漫平台所造成的冲刷和产生的雾化问题,通过多方案的挑流体型结构优化试验研究,获得了适合工程实际的异型挑流鼻坎结构,较好地解决了溢洪道下游消能段的防冲及雾化等问题。