对重力坝宽尾墩台阶溢流面坝下消能设计的认识

详细介绍了导则中关于下游消能设施初步选择的过程。通过分析4个水电站百米级大坝宽尾墩台阶式溢流面联合消能方式的相关参数,找出坝高H和泄洪有效坝高Pd/H可以初步选择联合消有工的下游消能设施。并以梨园水电站设计为例,提出了初步选择下游消能设施的指标,为类似工作进行了探索。     

用于大单宽泄洪台阶坝面上的一种新型宽尾墩

近年来，宽尾墩＋台阶坝面＋消力池的联合消能工形式,在工程中不断得到发展与应用，但这些工程单宽泄量均不大于200m^3/s.m。在乌江索风营水电站水工模型试验的基础上，为台阶坝面的使用提出一种新型宽尾墩－X型宽尾墩，用以取代传统宽尾墩，这种宽尾墩与台阶坝面，消力池联合使用，既发挥了台阶坝面的消能作用，使宽尾墩＋台阶坝面＋消力池这种综合消能形式能够推广到大单宽泄洪建筑物上，同时也为台阶式坝面的发展直到一定的促进作用。     

大朝山水电站RCC溢流坝宽尾墩、台阶式坝面联合消能工的研究及应用

宽尾墩，台阶式坝面消能工，是通过宽尾墩后水流的突矿和台阶坝面的连续跌坎，为掠过台阶坝面的水舌下缘提供侧部（坝面无水区）通气条件。原型观测证明沿台阶处形成高掺气浓度的水气混合流。加之台阶对水流流速的消减作用，使台阶免遭空蚀破坏。本研究结合大朝山水电站的建设，从设计优化构想，开展了系统的试验研究，并把设计研究成果应用于大坝的设计和施工，取得了原型观测成果，提供了百米级以上高坝，大单宽流量RCC坝的新的成功实例。     

宽尾墩消力池联合消能工的消能机理及其水力计算方法

一、前言安康水电站河床坝段上的5个表孔是枢纽的主要泄洪建筑物,每孔净宽15m,设15m×17m(宽×高)弧形控制闸门,闸墩宽4 m,采用消力池底流消能工,消力池净宽95m。在设计洪水位333.10m时,5个表孔的总泄量14010m~3/S,人池单宽流量147.5m~3/S·m;校核洪水位337.05m时,总泄量为19045     

宽尾墩联合消能工在我国的发展

宽尾墩联合消能工是我国首创的一项新技术。２０年来在我国已得到蓬勃的发展。本文回顾了宽尾墩消能工的发展历史；总结了宽尾墩－堰顶收缩射流新技术和各种传统的消能方式单独或联合消能工的流动特征、消能机理及消能能效果。讨论了有关的技术问题；提出了宽尾墩联合消能工今后发展的方向及展望。     

岩滩水电站宽尾墩新型消能工的试验研究

本文介绍岩滩水电站宽尾墩戽式消力池的试验研究成果，原型运行表明，消能效果良好，该消能工型式较好的解决了大单宽流量、低佛氏数的消能问题     

宽尾墩联合消能工在我国的发展（续）

宽尾墩联合消能工在我国的发展（续）谢省宗，李世琴，李桂芬（中国水利水电科学研究院北京１０００３８）（上续本刊１９９５年第３期第１１页）２．３安康河床三中孔的宽尾域——折流域——短消力池联合消能工２·３·１流动特征和消能机理安康河床三中孔孔口尺寸１１ｍ...     

阶梯溢流坝和宽尾墩及消力池组合消能的水流数值模拟研究

采用两相流模型,辅以Realizable k湍流模型,来模拟阶梯溢流坝和消力池组合以及阶梯溢流坝、宽尾墩和消力池组合两种联合消能工的水力特性,获得了流速场、压强场、紊动动能及紊动动能耗散率等物理参量的分布。网格划分采用了分区域划分:模型中任何形状不规则的复杂部分采用非结构网格划分,对形状规则的部分则采用了结构网格划分,并根据流动梯度的大小安排网格的疏密程度。采用有限体积法对控制方程进行离散。采用了VOF法处理自由水面,使用PISO算法求解速度与压力的耦连方程组。比较分析了两种消能工在速度场、压强场、紊动动能及紊动动能耗散率的差异。研究结果表明:受宽尾墩的影响,坝面及消力池中的流速均小于无宽尾墩的情况,而台阶坝面的压强明显高于无宽尾墩的情况;在消力池中紊动动能及其耗散率均大于无宽尾墩的情况。可见,阶梯溢流坝、宽尾墩和消力池组合消能工的消能优于无宽尾墩的情况。     

格栅与阶梯式溢流面联合消能工的试验研究

本文以六顶山水库溢洪道为研究对象，采用阶梯式溢流面与格栅相结合的消能工。试验结果表明，这一新型消能工具有良好的水力特性和消能效果。     

新型宽尾墩在索风营水电站的应用与研究

把宽尾墩应用到碾压混凝土台阶溢流坝面，形成“宽尾墩+台阶坝面+消力池”联合消能工，是我国科技工作者的一大创举。索风营水电站单宽流量达207m3/s·m，在应用台阶溢流坝面工程中属最大，经模型试验验证常规宽尾墩联合消能工已不能满足要求，于是提出了一种新型宽尾墩形式——X型宽尾墩，它继承了传统宽尾墩的优势，又拓宽了台阶坝面的消能作用。本文是“X型宽尾墩+台阶坝面+消力池”联合消能工在索风营水电站应用的水力特性研究成果的一部分。     

阶梯式消能工与掺气墩在工程中的联合运用

为使溢洪道具有较好的泄流条件,提高消能效率同时节省投资,提出了阶梯式溢洪道与掺气墩相结合的联合消能方式。以某水库溢洪道改造工程为例,对溢洪道的阶梯尺寸、掺气墩的结构及布置型式进行了探讨,最终泄槽段采用了1 m的阶梯形式与前倾30°的圆柱形掺气墩相结合的联合消能方式。试验结果表明,阶梯式消能工和掺气墩联合运用消能效果优异,水流条件明显改善。     

X型和Y型宽尾墩水力特性对比研究

为了探求X型宽尾墩与常规Y型宽尾墩水力特性的差别,采用RNGk-ε双方程紊流模型对两种型式的宽尾墩的三维流场特性进行数值计算,模拟结果与试验数据吻合良好,说明模型选用及网格划分合理。比较分析两种墩型水流流动特征、宽尾墩体和下游溢流坝面的压力分布以及闸室出口流速分布发现X型宽尾墩不但具有常规Y型宽尾墩分散水流、增加掺气量和提高消能效率等优点,而且在小流量时可增大泄流能力,特别是在与台阶式坝面联合运行时,还可改善坝面压力分布;其缺点是X型宽尾墩出口处局部出现负压,设计时应给予注意。     

宽尾墩—消力池的简化计算方法

本文对含有分流的水跃方程的特性进行了讨论，提出了宽尾墩—消力池等效分流比的概念，利用安康等几个工程的试验资料给出了等效分流 比和的关系，讨论了宽尾墩—消力池优于平尾墩消力池的条件，并用算例表明了用等效分流比估算宽尾墩—消力池的跃后水深或选择宽尾墩的收缩比是非常方便的。     

索风营水电站泄洪消能水力特性试验研究

为缩短工期，提高工效，索风营水电站采用宽尾墩 台阶坝面 消力池的联合泄洪消能形式。通过三种不同比尺的模型试验，分析比较了枢纽布置、表孔泄流能力、宽尾墩、台阶坝面及下游消能防冲等问题，提出了X形宽尾墩，它具有传统宽尾墩大单宽泄洪消能作用，同时又有台阶坝面小流量消能作用，使消力池底板承受冲击压强减小30％。     

高拱坝表孔宽尾墩体型参数对泄流能力的影响

高拱坝坝顶较薄,表孔溢流坝面较短,导致宽尾墩应用于高拱坝表孔对泄流能力会产生一定的影响,为探究满足表孔泄流能力设计要求的宽尾墩体型,基于东庄水利工程,采用数值模拟方法,研究宽尾墩俯角、收缩比、墩尾折角、始折点位置等体型参数对高拱坝表孔泄流能力的影响以及泄流能力与过堰水流弗劳德数Fr的关系。研究结果表明,表孔泄流能力随着宽尾墩俯角的减小而减小,随着收缩比的减小而减小,随着墩尾折角的减小而增大,随着始折点位置与堰顶水平距离的减小而减小;提出了表征宽尾墩各类体型参数与堰上水头影响的综合影响系数k综,当k综≥2时,宽尾墩不影响表孔的泄流能力,当k综2时,随着k综值的减小,宽尾墩对表孔泄流能力的影响逐渐增大;过堰水流Fr沿程变化曲线在宽尾墩始折点上游存在一个折点,该折点处的Fr越大,宽尾墩对表孔泄流能力的影响越小。     

某工程阶梯溢洪道试验研究

为了改善溢洪道下游消力池的流态和减轻下游的冲刷,采用物理水工模型试验,对光滑溢洪道及不同高度阶梯溢洪道的水力特性进行了试验研究。研究结果表明,采用阶梯溢洪道之后,能大大提高溢洪道的消能率,减小消力池的入水速度,有利于下游河道及滑坡体的稳定。模型试验成果为工程中溢洪道的优化设计提供科学依据。     

泄洪表孔宽尾墩加消力池联合消能工的应用

 通过对已建的一些采用表孔宽尾墩加消力池的重力 坝调研资料及理论分析，表明宽尾墩可增加水流的三维特性，降低形成水跃的第二临界 水深，从而可以使消力池底板抬高、池长缩短。因此，建议皂市水电站的泄洪消能布置亦可 采取此种形式。