新疆某水利枢纽工程底孔工作闸室体型优化设计

通过对某水利枢纽工程底孔泄洪洞的模型试验研究,优化了底孔泄洪洞工作闸室段体型,改善了水流流态,并提出在底孔泄洪洞工作闸室段增加折流器体型修改方案.试验结果表明,修改方案有效地改善了水流流态,水流冲击边墙形成的水翅稳定.同时,通气孔内没有积水现象,能够形成稳定的侧掺气空腔和侧空腔,侧空腔和底空腔的长度明显增加,且各项水力指标满足设计要求.     

小石峡水电站表孔溢洪道模型试验研究

通过对新疆小石峡水电站表孔溢洪道的模型试验研究,优化了溢洪道进口段,改善了进口流态;提出在溢洪道消力池内布设趾墩-消力墩-尾坎的修改方案,试验结果表明,修改方案有效的改善了池内水流流态,同时缩短了池长、降低了池深,提高了消能效果,并且消力池内各项水力指标满足设计要求.试验成果对于工程设计具有借鉴意义.     

岸边溢洪道水工模型试验与设计优化

笔者以江西四方井水利枢纽溢洪道为例,通过整体水工模型试验,研究溢洪道泄流能力、水流流态、沿程水深、时均压强及消能效果等;通过优化进水渠形式,调整宽顶堰为WES实用堰,同时增加消力池长度等措施,提出了优化布置方案.结果表明:原方案溢洪道泄流能力不足,控制段流态紊乱、消力池长度偏短;优化方案泄流能力满足设计要求,能够保证各...     

莲麓水电站导流明渠水力学模型试验研究

通过水工模型试验对莲麓水电站导流明渠过流能力,施工桥对水位的壅高以及水流对施工桥安全影响进行了研究。试验结果表明,通过优化导流明渠出口方案后,采用在施工桥左侧再开挖一条渠道进行分流的工程措施,有效地改善了导流明渠出水口及下游河道的水流条件,满足了设计要求。     

红花水电站二线船闸下游引航道口门区通航水流条件改善研究

建立红花水电站整体物理模型,对红花水电站二线船闸下游口门区布置方案进行试验,参照常见的船闸下游口门区通航水流条件改善措施结合工程实际对工程方案进行优化,通过设置一定长度的透水式导流隔墙,有效改善二线船闸下游口门区的流态,使得口门区的水流条件能够满足通航要求。     

赣江石虎塘航电枢纽船闸引航道口门区通航水流条件试验研究

结合赣江石虎塘枢纽工程水工模型对其船闸引航道通航水流条件进行了细致研究,试验观测表明:由于赣江属于宽浅性平原河流,滩槽分布明显,水流条件顺畅,流态良好,上下游通航水流条件能够满足设计船舶的安全航行,但为了节省工程量和投资,对工程进行优化,将上下游引航道外引航墙进行适当缩短后,经水工模型试验研究发现:该优化工程措施值得在同类平原河道低闸坝枢纽船闸中借鉴。     

潜没式三角翼对明渠扩散段水流的调控研究

为了有效解决大扩散角明渠水流流动中产生的边界层分离、主流偏移等不良流态问题,实现水流均衡过渡与平顺连接,根据扩散段水流特性、边界层分离特点与偏流机理,从"强化两翼,抑制边界层分离"入手,利用潜没式三角翼对扩散段水流进行适度调控。模型试验表明,水流经三角翼调控后,主流沿扩散段两侧分流,两翼动量得到加强,消除了边界层分离与主流偏移现象,流态显著改善。试验比较了三角翼两种不同设计方案的调控效果,以设置配流孔的三角翼调控水流的效果为优。     

侧槽洞式溢洪道水工模型试验及设计优化研究

通过侧槽洞式溢洪道水工模型试验,研究了贵州新华大沟水库工程溢洪道的水流流态、泄流能力、动水压力特性及下泄水流消能效果等。试验结果表明溢洪道调整段流态紊乱、溢流堰泄流量超泄过多、下泄水流造成下游河床冲刷严重,通过增加挡水墙、调整消力池底板高程等优化措施,提出了相应的优化布置方案,既满足设计要求,也为其他工程提供参考和借鉴。     

江西大塅水库新增溢洪道水工模型试验研究

通过1∶40水工整体模型试验,研究了大塅水库新建溢洪道的泄流能力、水流流态、压力特性、水面线及下泄水流的消能防冲效果等。试验发现溢流堰面出现了较大负压,通过对溢流堰、溢洪道进口段喇叭形边墙、泄槽过渡段、泄槽渐变段以及挑流鼻坎等体型参数的优化,提出了能基本满足设计综合要求的优化布置方案,其试验研究成果可供相关工程参考。     

印尼BANTEN电厂取水泵站取水流道试验研究

大容量电站循环水泵房进水流道水力性能设计对保证循环水泵的安全和高效运行是至关重要的,良好的流道设计不仅对水泵安全、优化运行有利,同时它也是优化水泵房布置降低投资的前提条件。通过印尼万丹超临界燃煤电站取海水泵站的水工模型试验,研究大型取水泵站前池及进水流道的流态,分析产生不良流态的原因,提出改善前池及进水流道水流流态的不同措施,如消涡板、底坎及整流墩等。采取治理措施后各工况条件下,流道内水流均匀,无有害漩涡产生,机组运行平稳,从而提高了泵站效率和保持安全经济运行,为类似工程提供参考。     

鱼道进口水流对草鱼幼鱼上溯行为的影响研究

为使鱼类能够快速发现和顺利进入鱼道进口并成功过坝,设计了鱼道进口概化模型。以草鱼幼鱼为研究对象,在18±1℃的条件下研究了鱼道进口流速对鱼类上溯行为的影响。研究发现:鱼道进口水流存在一个最佳流速,在该流速下,鱼类进入鱼道进口的效率最高。利用诱鱼流道补水有助于进一步提高鱼道进鱼效率,诱鱼流道水流与鱼道进口水流之间存在一个最优流速比。针对草鱼幼鱼的鱼道进口最佳流速约为0.3 m/s,诱鱼流道水流与鱼道进口水流的最佳流速比约为2.3。通过对洄游区鱼类游泳轨迹以及流场耦合,可知草鱼幼鱼上溯的喜好流速范围是0.20~0.30 m/s。研究成果对于鱼道进口水力设计具有重要意义。     

竖缝式鱼道不同角度转折段水池水力特性及改进研究

由于受鱼道进出口位置、场地条件、枢纽布置等因素限制,大部分鱼道工程需要沿线盘折布置转折段、转弯段水池等非常规水池。采用数值模拟的方法,研究了不同转折角度α(0°α≤90°)的Ⅰ型鱼道转折段水池内的水流结构分布规律。研究表明,当转折角度α=0°~45°范围内时,主流基本居中,水流结构良好。当转折角度α在45°~90°时,出现了主流贴壁并伴有较大尺度回流区的水流结构,并且随着转折角度α增大,主流贴壁程度增大,内侧回流区尺度进一步增大。针对鱼道转折角度α在45°~90°水流结构所出现的问题,提出了增设整流导板并延长转折段水池长度的改进措施,改善了水流流态。研究所得结果为鱼道设计提供参考。     

基于鱼类集群及上溯通道分析的鱼道进口位置论证

为确保大渡河龚嘴水电站鱼道能够成功过鱼,基于龚嘴水电站坝下河段鱼类集群分布的水声学观测结果,结合研究河段水流条件,分析鱼类集群分布特征,并根据主要过鱼对象关于水力学因子的适宜性特征,提取坝下河段鱼类主要上溯通道,论证龚嘴水电站鱼道进口布置方案。结果表明:坝下河段鱼类垂向分布范围为1.15~11.62 m,主要分布在中下层水域;鱼群主要集中在河段中上游区域;鱼类上溯通道分布于靠近两侧河岸的水域,流速为0.1~1.2 m/s;在北纬29.290°~29.292°范围内,存在横跨整个河宽的鱼类集中分布区域,说明该区域内流场条件能够较好地满足河段过鱼对象的上溯需求。本研究从鱼类集群及上溯通道分布两个方面对鱼道进口布置进行论证,提出较合理的鱼道进鱼口位置,研究结果可为其他水电站鱼道进口布置提供参考。     

小长宽比鱼道池室水力学试验研究

鱼道水流条件是影响其过鱼效果的重要因素。在分析鱼道类型及其特点的基础上,针对应用最为广泛的竖缝隔板式鱼道,通过1∶4的大比尺局部物理模型试验,研究了各级水池长宽比小于1.0条件下的隔板布置及竖缝宽度,对比了3种布置方案,分析评价了竖缝流速指标以及池室流速分布、流态和消能特性,提出了适合小长宽比池室条件下的鱼道隔板布置型式。通过1∶12.5的鱼道整体水力学模型试验,对运行水力指标进行了验证分析,确立了减小隔板前局部水位壅高及提高竖缝流速沿程均匀性的设计原则;为适应鱼道进、出口水深的变化,从生态明渠引水补充鱼道流量,最小补水流量为0.22 m~3/s。试验结果表明,这种鱼道布置型式可推广应用到其他类似鱼道工程中。     

永庆水库仿自然过鱼通道水力学特性研

调查了永庆水库库区珍惜保护鱼类，给出了该水库过鱼设施流动指标。通过交错石块式仿自然过鱼通道局部水工模型试验，研究了交错石块式仿自然过鱼通道内的水力学特性，总结分析了模型试验结果。分析论证表明：该交错石块式仿自然通道可满足永庆水库目标鱼类的洄游需求，为仿自然过鱼通道的设计和研究提供了依据。     

基于生态学与水力学的水电站鱼道进口位置优化研究

为了合理布置鱼道进口,基于生态学与水力学理论和数值模拟方法,计算了某大型水电站下 游河道流场分布情况,结合过鱼对象的游泳能力和生活习性,划分了适宜布置鱼道进口的河道区域。 结果表明: 尾水渠内流态较为复杂,存在不同程度的环流或横向回流。随着机组增加,下游河道断 面流速增大,最大值可达 1. 4 m /s,但左岸位置始终存在低流速带,有利于布置鱼道进口。不同机 组组合发电运行工况下,下游河道流速分布与量值存在较大差异,需要布置 4 个鱼道进口以适应 不同运行工况。通过加设不透水丁坝的河道整治方案,左岸岸边流场得到改善,鱼类适宜聚集区 域得到集中,从而将鱼道进口布置数量优化为 3 个。研究思路和优化方法可为鱼道工程进口布置 提供参考。     

组合隔板式鱼道水力特性数值模拟研究

鱼道是为鱼类提供洄游通道的一种重要的工程措施。基于Flow-3D采用标准RNG k-ε紊流模型和Tru-VOF追踪自由液面方法,对鱼道池室内流场进行三维紊流数值模拟,研究池室内水流流速、流态空间分布,分析鱼道的水力特性对目标鱼类洄游上溯的影响。结果表明:溢流堰与竖缝组合隔板式鱼道在设计流速v=0.75 m/s条件下,竖缝处平均流速为0.83 m/s,竖缝处流速分布范围为0.76~0.89 m/s;堰上流速为0.90~1.12 m/s,回流区流速分布范围为0.09~0.25 m/s,流速大小在鱼类的克流能力范围之内,但靠竖缝隔板处存在明显的主流贴壁现象。为此开展了池室优化方案设计,使鱼道池室流态满足鱼类上溯要求。     

低水头水电厂进水口水流条件优化水工模型试验研究

通过水工模型试验,以东坪水电站为例,探究消除发电机组进水口立轴旋涡,削弱横向流及斜向流,平顺进流,增加发电效益的工程措施。模型比尺为1∶45,制定16种试验方案,采用定性法分析电厂进水口水流流态,采用定量法分析站前、导墙、拦沙坎所选位置的水位及流速数据。结果表明,该电站厂房严重偏离主河道是水流流态恶化的主要原因,可以通过缩短导墙长度、降低高度,降低拦沙坎高度,流线化处理闸墩牛腿边界轮廓等方式,改善进水口水流流态。综合工程实况得出,将导墙高程89.0 m以上长度缩减至0 m,同时降低导墙及拦砂坎至同一高度(2.0 m),并对3~#、4~#机组中间闸墩牛腿边界轮廓进行流线化处理为最优方案,优化后水头损失较大的3~#、4~#机组发电效益分别增加2.2%和3.8%。研究结果对于类似低水头电站导墙的布置具有一定的借鉴意义。     

鱼道水力特性研究进展

综述竖缝式、池堰式和涵洞式、丹尼尔式及组合式鱼道水力特性的国内外研究进展;对比分析水流流态、流速场特征、流量与水深的关系、紊流特性及消能率等几方面对不同鱼道的水力特性的影响;得出了竖缝式鱼道中无量纲流量与相对水深之间呈线性关系的结论,列出了池堰式鱼道中流量与水深的关系式;指出鱼道中紊流的紊动能、紊流强度及紊流结构均会对鱼道水力特性、鱼类对栖息地的选择以及鱼类通行造成较大影响;展望鱼道未来研究重心会逐渐集中于鱼道内紊流特性及其数值模拟的研究,尤其是紊流结构的研究。此外,不同结构形式鱼道内水力条件对鱼类通行的影响及改善措施亦将成为未来研究热点之一。     

Path Selection of Atlantic Salmon (Salmo salar) Migrating Through a Fishway

We constructed a model that predicted path selection of Atlantic salmon. Our basic assumption for the model was that Atlantic salmon optimize migration by selecting a path that minimizes water resistance. The model prediction was compared with observations in a fishway, and the results were within expectations. It appeared like the fishway design and flow configuration at our study site caused some problems for the fish to discover both of the available paths. Therefore, only 53% of female fish and 67% of male fish selected the optimal path in the beginning of the fishway, but 92% of female fish and 97% of male fish selected the optimal path at the end of the fishway. Velocity over ground was very low, which is likely because every weir in the fishway was an obstacle for the fish. This knowledge can be used to improve future fishway design, or improve flow configuration for existing fishways. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.