三门峡水利枢纽底孔破坏机理及改建措施研究

泥沙磨蚀是三门峡水利枢纽的关键问题,泄流排沙底孔担负着主要的排沙任务,由施工导流底孔改建的1￣8号底孔过流后发生严重破坏。基于大量模型试验和原型观测的资料,分析底孔水流的流态和空化特性、底孔破坏机理,介绍了底孔的二期改建措施及应用效果,说明底孔改建是成功的,其经验对其他工程泄流排沙建筑物的设计具有重要意义。     

平板闸门槽串水状态下的水力特性研究

以观音岩水电站1号导流底孔为例,通过模型试验从水流流态、泄流能力和水流空化特性等方面对矩形门槽发生串水流动时的水力特性进行了试验研究。试验结果表明平板闸门门槽串水与底孔主流形成的双向交汇水流流态复杂。高水位泄流时,常压状态下底孔呈满流流态,门槽串水仅引起局部水流分离;相似真空状态下底孔封堵门槽下游呈明流流态,而且底孔的过流能力明显减小,同一库水位相似真空状态下底孔泄流能力较常压状态下的泄流能力下降达5%以上。经门槽的竖向水流加剧门槽下游角隅水流分离,恶化门槽段的水流空化环境,致使门槽段更容发生空化水流。     

三河口水利枢纽放空泄洪底孔体型优化研究

三河口水利枢纽放空泄洪底孔泄洪时最大工作水头为94.7 m,出口最大流速约40 m/s.鉴于工程运行中存在的水头高、流速大、事故门槽和工作门槽结构相对复杂等特点,为解决高速水流下的空化空蚀问题及高水头弧门止水问题,对放空泄洪底孔体型进行了研究和优化,采用的突扩突跌掺气体型和偏心铰弧门满足闸门止水和掺气减蚀要求.经水工模...     

三峡电站排沙底孔工作闸门设计

三峡水电站设有７ 个排沙底孔，孔道是在高流速、高含沙水流状态下运行，闸门的操作方式为动水启闭。因此给闸门的设计提出了较高的要求。设计时，结合工作闸门的实际工况，经过反复试验研究，门槽的型式选定为带有错距的标准ＩＩ 型门槽。水工模型试验证明，在闸门全开时，门槽周边区域压力分布正常，无负压出现。门槽水流空化数为１ ．７３ ～２ ．５６ ，相应抗空蚀的安全系数≥３ ．０ 。设计中，对门槽、闸门的材料选择、加工精度均提出要求     

高水头深孔平板门门槽水力特性研究

平板闸门门槽内的水流流态十分复杂,容易因空化空蚀而破坏门槽。以卡基娃水电站放空洞工程为实例,采用水工模型试验探讨门槽附近水流流态、压力、空化数的变化规律。研究结果表明:有压式门后连接段能较好地改善门槽及门后连接段水流的流态;闸门全开时,各个区域没有负压出现,水流发生空化的可能性也较低;闸门局开时,门槽及门后连接段会出现负压,最大负压出现在门槽的底板处,水流发生空化的可能性也较大;水流的脉动表现出明显振幅大、频率低的强紊流脉动压力的特点。研究成果对于高水头深孔闸门门槽的设计具有一定的借鉴意义。     

桃林口水库底孔水流空化特性研究

通过对桃林口水库底孔水流的空化特性试验研究表明，无论高水位还是低水位泄流，短有压进口段及门槽部位均未产生空化水流。虽然明流段的最大流速达 39.47 m/s，但水流的空化仍仅属初生空化，可采用提高混凝土强度和控制过流面平整度的措施防止空蚀破坏。     

某工程闸门水力特性及闸门启闭试验探讨

应用模型试验方法对某水工附环闸门水力特性、门槽区域水流空化特性、门后通气设施掺气效果、闸门闭门力等进行分析探讨,并进行了门槽段时均压力分布、能谱、脉动压力及通气管风速等的测量分析.分析结果显示,附环水工闸门在闸门全开、启闭及闸门附环与流道形成错台等情况下均无水流空化现象出现,错台高度不超出0.02m时闸门运行的安全性有...     

三门峡水利枢纽底孔和双层孔破坏原因分析及改善措施

黄河三门峡水利枢纽采用了特殊的泄流方式——双层孔泄水建筑物。虽然当初曾进行过常压和减压的模型试验,证明其可行性,并从建成到1981年期间发挥过效益,但在1981年发现其底孔、双层孔的底板和侧墙、工作门槽和检修门槽的导轨等处均遭到严重的破坏,为此曾多次组织各方面专家讨论。本文对底孔、双层孔破坏原因进行了细致的分析,在模型试验和两次实际检查结果的基础上,重点对门槽水流存在的分离型和旋涡型空穴进行了理论分析,计算分析结果表明门槽导轨破坏是由空蚀引起的,而且K_旋>K_分,说明旋涡型空穴为门槽的空化控制条件。文章还根据国内外经验,提出了门槽体型及施工上的改进措施,不要进行大量投资就可以较好地解决双层孔的泄流问题。文中的分析方法和措施,对在多沙河流修建其他水利枢纽也有一定的参考价值。     

桃林口水库底孔水流空化特性研究

通过对桃林口水库底孔水库的空化特性试验研究表明，无论高水位还是低水位泄流，短有压进口段及门槽部位均未产生空化水流，虽然明流段的最大流速达39．47m/s，但水流的空化仍仅属初生空化，可采用提高混凝土强度和控制过流面平整度的措施防止空蚀破坏。     

侧折流器对突扩突跌掺气减蚀的影响研究

突扩突跌式掺气可较好的解决高水头深孔闸门面临的问题,即高速水流下的空化问题和闸门止水问题。但由于多数深孔闸门水头高、流速大,运行安全隐患多,突扩突跌式掺气减蚀设施在应用过程中也出现了不少问题。因此,实际工程应用中对弧门突跌突扩式掺气减蚀设施进行了大量水工模型试验、原型观测,并从两侧突扩宽度、跌坎高度、增设侧掺气坎等方面进行优化研究。以江坪河水电站工程泄洪放空洞弧形工作门突扩突跌式门槽水力学减压模型试验为依托,从水流流态、动水压力以及水流空化特性等方面,对比分析折流器对突扩突跌式掺气减蚀的影响。     

某水库底孔几个水力参数的研究

结合某水利枢纽泄水系统的水力设计,实验研究了坝中底孔的水力特征,给出了进口段最大压力系数Cpmax,事故平板门门槽水流空化数的估计方法,建议了突扩跌坎后由于水流侧冲击边墙引起的"水翅"高度的计算方法,以及为了保证具有相互贯通的侧空腔与底空腔及良好挑流的泄槽段最小长度与相应挑流鼻坎坎顶高程的确定方法。     

江口水电站斜门槽水力特性研究

 结合江口水电站溢流坝中孔检修闸门，进行了高水头斜门槽水力特性试验研究。试验内容包括闸门在动水下降过程中的闸门区水流空化特性、闸门关闭速度、闸门底缘体形、水流流态、通气孔风速、进气量对闸门持住力的影响。试验成果表明：中孔检修门槽布置符合我国高压闸门设计规范推荐的平面门槽形式；当闸门在全开及设计水位运行下，门槽区水流空化数为0.8～0.9，不会有空化发生,但因中孔为斜门槽，为克服水流对斜门槽的冲击力变化，应适当增大错台。推荐了方案5底缘布置形式。     

某重力坝泄洪底孔水力特性的数值模拟研究

为了充分研究泄洪底孔的水力特性,利用FLUENT软件,采用标准 k～ε紊流数值模型和体积分数法（VOF ）自由表面追踪技术,对某重力坝泄洪底孔全程进行了三维数值模拟研究。数值模拟得到了设计和校核洪水位两种工况下,泄洪底孔的沿程水面线、压力以及流速分布等水力特性。数值模拟结果与模型试验数据对比分析显示,二者吻合较好。研究表明数值模拟在实际工程运用中是可行的。     

突扩跌坎掺气设施深化研究

高速水流下的空化空蚀和高水头下的闸门止水问题是高水头泄水建筑物运行所遇到的2大问题。为深入研究突扩跌坎掺气设施,进一步了解其水力特性和空化特性,以某水利枢纽孔板泄洪洞中闸室通气系统和突扩跌坎掺气设施为具体研究对象,通过建立比尺 1∶20 的局部水工模型,分析研究了通气孔风速、流态、压力、掺气浓度等水力特征参数,并将试验结果与原型观测结果进行了对比。结果表明:该工程布置的掺气效果良好,试验所得通气管内风速随闸门开度变化的趋势、水流掺气浓度、压力及其脉动在数值上与原型观测结果均一致,说明工程原型观测与模型试验对比验证是成功的。理论研究和实际运用均表明,结合闸门止水和掺气减蚀要求的突扩跌坎布置,是符合实际需求且安全可行的,同时也是解决高水头条件下闸门止水和掺气减蚀的有效措施,具有广泛的推广应用价值。     

喀腊塑克水库底孔水工模型试验研究

通过进行水工模型试验,研究了喀腊塑克水库大坝底孔设计方案的合理性。结果表明：设计基本合理,但出口明槽段底板有产生空蚀的可能。建议优化底板曲线并采取抗蚀措施。该试验成果对工程设计和其他模型试验均具有一定的借鉴意义。     

积石峡水电站中孔泄洪洞工作闸门门槽体形研究

 对于闸后为无压明流的平板工作闸门门槽,其水力特性与处在压力段内的事故闸门门槽相差较大。借助于数值计算的帮助,通过对积石峡水电站中孔泄洪洞工作闸门门槽体形试验研究,包括对原设计方案在内的6个方案的水力特性的比较,最后确定第三组修改方案,即加大门槽错距,扩大其下游棱角的弧半径及平缓后接坡度的优化方案,效果是比较好的。     

表孔门槽的空化特性分析

表孔门槽与二维凹槽在水力特性上有很大的差异，这决定了它们在空化特性上也有所不同.由于流动形式和堰面曲率的影响，表孔水流往往在堰面上压力低、流速高；在门槽底部，由于压差的作用，槽内旋涡常常随绕流从下游角隅绕出槽外.堰面、涡心以及绕流区的交汇，使压力剧烈下降，极易在门槽下游边墙底部发生混合型空化，其初生空化数远大于水洞中二维凹槽的初生空化数，应在设计中引起重视。     

三河口水利枢纽泄洪消能工体型优化试验研究

通过水力学模型对三河口水利枢纽泄洪消能工体型进行了试验研究。结果表明:两底孔出口采用矩形不对称宽尾墩形成的窄缝体型,三表孔采用左、右表孔差动式齿坎与中表孔舌型鼻坎组合的优化方案具有表孔、底孔出口水舌上下分层、前后拉开、横向扩散的特点,从而改善了水垫塘内的水流流态,提高了消能效率,水垫塘底板所受动水冲击压力及脉动压力达到了设计要求。     

小浪底工程1号孔板泄洪洞水流空化原型试验研究

在库水位为210.18～210.28 m之间时,对小浪底水利枢纽工程1号孔板泄洪洞泄洪情况下多级孔板水流空化特性进行了原型试验。对弧形工作闸门在连续开启过程中各级孔板水流噪声的频谱分析发现,闸门孔口相对开度e/a为0.9时,第二级和第三级孔板处水流噪声声压级突然增加10 dB以上,表明开始出现空化水流,相应三级孔板的水流空化数分别为5.85、5.65和5.03,该结果与考虑缩尺影响修正后的模型试验研究结果基本一致。