李家峡水电站底孔有压弯道水力设计的试验研究

针对李家峡水电站底孔由于受进口有压急弯段的影响，使出口断面压力和流速分布不对称，形成流束倾斜，导致明槽段水流流态恶化、左右折冲、断面横向水面差达１．５ｍ左右等问题。在总结李家峡底孔泄水道（８７）、（８８）方案试验成果的基础上，进一步对该底孔压弯道短进水口的水力特性进行了试验研究，提出在有压进口段内采用一种新的连接型式——反向压力双弯道衔接段来取代以往惯用的单弯道形式，它可以平衡由于弯道而产生的壁面两侧压力差和流速差，从根本上解决有压力弯道短进水口出流流态问题。     

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。     

坝体泄洪深孔明槽段体型研究

通过对三峡泄洪深孔明槽段体型试验研究,比较了明槽段不同抛物线型的压力特性和空化特性,并提出了明槽段陡槽方案。研究结果表明:陡槽方案较之抛物线方案,压力特性和水流空化特性有显著改善。陡槽方案是免空化的,而抛物线方案较难达到免除空化;并且陡槽方案对有压段压力及空化特性,以及泄流能力均没有影响。因此,对于高速水流条件下的明 槽段体型,陡槽方案是一种较为适宜的布置形式     

坝体泄洪深孔明槽段体型研究

通过对三峡泄洪深孔明槽段体型试验研究 ,比较了明槽段不同抛物线型的压力特性和空化特性 ,并提出了明槽段陡槽方案。研究结果表明 :陡槽方案较之抛物线方案 ,压力特性和水流空化特性有显著改善。陡槽方案是免空化的 ,而抛物线方案较难达到免除空化 ;并且陡槽方案对有压段压力及空化特性 ,以及泄流能力均没有影响。因此 ,对于高速水流条件下的明槽段体型 ,陡槽方案是一种较为适宜的布置形式。     

李家峡水电站泄水建筑物高速水流问题研究

本文对李家峡水电站三个泄水建筑物的试验研究中所涉及的一些高速水流问题,进行了综合分析与研究。着重对有压急弯段的体型设计及其压力分布特征;为克服由于急弯段给其后明槽流态带来的不利影响,对渥奇曲线的水力设计提出了计算“加速点”的新概念,所设计的渥奇曲线在流态,压力分布、等方面都是满意的。并把有压段与渥奇段的水力设计联系起来,构成一个有机联系相互协调的系统方法。经试验验证效果是满意的。此外,还对不平整度控制,掺气槽设计的缩尺影响,以及原型需气量的确定等提出建议。本文的研究成果可作为有压段水头60～80m,弯道转角在25°以下,进行水力设计的参考,     

某山区溢洪道流态优化和消能试验研究

某山地溢洪道入流角度过大,且水流受圆弧段弯道离心力的影响,溢洪道外侧水体壅高明显,严重影响下游的衔接消能。在不改变原平面布置情况下,采用物理模型试验方法对溢洪道进行了优化设计,上游入水口及弯道衔接段设导流墩,下游陡槽段采用台阶式溢洪道的防冲消能体形,并对水流流态及消能率等方面进行了试验研究。结果表明:上游进口段水流分布均匀,衔接段水面线明显降低,台阶段呈现稳定的滑行流。实测台阶式溢洪道消能效率达到了87%,消能效果良好,流态稳定。     

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。     

深孔压力进口段与明流泄槽连接反向压力双弯道洞的水力设计

本文提供压力进口段后压力弯道段和明槽相接的一种新型形式——反向压力双弯道衔接段。它可以平衡由于弯道而产生壁面两侧压力差和流速差,从根本上解决压力孔口出流流态问题。本论文从动量方程解决反向双弯道内任一位置的压力、流速计算公式,也包括单一弯道内任一位置的工况。     

李家峡水电站泄水建筑物设计

李家峡水电站泄水建筑物中三孔有压弯道转角均大于２２°，使得泄槽内水流形成复杂的三元流。通过大量的水力学模型试验，将渥奇段起点置于坝内有压段，较好地解决了这一问题。试验还表明：在空化数低于初生空化数部位设掺气保护，可防止因高速水流引起的空蚀破坏；根据该电站消能区复杂的水域环境，研究出“优化挑流鼻坎＋尾水渠尾坎和护坦＋左岸护岸裙台”的联合消能防冲系统。１９９７年元月，右中孔、左底孔投运，运行情况良好，证明设计较成功。     

一种改善溢洪道陡槽弯道水流流态的措施研究

水库溢洪道受其地形、地质条件限制,在陡槽段不得不设置弯道。针对云南省某水库溢洪道,通过水工模型试验研究,水流通过陡槽弯道后产生了不对称冲击波,水流分布极不均匀,水流流态紊乱,下游消能能力严重不足。为解决这些问题,经反复试验,最终在陡槽弯道段底部垂直布置了四道斜槛。采用这种工程措施,起到了消减急流冲击波,改善陡槽弯道水流流态,提高下游消能能力的良好效果,可为同类工程提供一定参考。     

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。     

王家厂水库溢洪道弯道水流改善措施

岸边式溢洪道常因地形和工程造价等因素的制约不得不采用弯道泄流，而水流因受离心力的作用给泄槽流态及消能防冲造成了诸多不利因素。为了改善王家厂水库溢洪道弯道水流而提出了扇形抬高陡坡段泄槽底部外侧高程和加设分流墩的设计组合方案。通过水工整体模型的试验验证，该方案是合理的，较好地解决了弯道溢洪道的水流流态及消能防冲问题。     

侧槽溢洪道缓直缓弯调整段水力特性研究

通常情况下,为了改善侧槽溢洪道泄槽的水力特性,将侧槽后调整段的底板设计为缓坡或平坡,并在末端设置升坎或台堰,使调整段的水流处于缓流状态下。分析了影响泄槽流态的因素：① 侧槽复杂的来流条件;② 受弯道本身体型的影响。结合侧槽溢洪道水工模型试验,在侧槽底板上加设间隔式消能墩,并改善侧槽与调整段泄槽边墙和底板的衔接方式,从而使缓直、缓弯调整段的水流处于临界流状态下,这样不仅改善了调整段和整个泄槽的水流流态,使其水流相对平稳平顺,而且还大大降低了水深,减少了泄槽的开挖工程量,节省了工程投资。     

坐标变换法在水力设计中的应用

在高水头水利水电工程中常常设置坝内底孔或泄洪洞,其型式多种多样。不少坝内深孔或岸边泄洪洞进口为压力短管,短管后为明流洞或明流泄槽。它一般由二次抛物线、斜直线和反弧构成,见图1。还有不少压力隧洞的出口采用平台扩散水跃消能。在出口和消力池之间也用二次抛物线衔接,见图2。坝内深孔或泄洪洞是以势能为主的有压流,孔口之后的衔接段则是以动能为主的明流。在以往的水力设计中压力短管(或隧洞)的出口底板为水平底板,     

溢洪道水流特性分析

溢洪道的控制段之后常设置收缩段，并且溢洪道的水流一般为急流，因此，在收缩段内特产生陡冲击波，使溢洪道内水流的流态复杂化。收缩段的水流特征应采用冲击波理论分析计算，只有正常陡槽段的水力计算才可采用能量公式。分析表明，由于收缩段和正常泄槽段的相对水位不同，特产生不同的水面衔接形式。大多数情况下，收缩段的陡冲击波控制滋洪道陡槽的过流能力与边墙高度。     

深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性试验研究

闸门小开度运行时，在闸前水头、闸门槽的影响作用下，闸后水流流态较全开时不同，流态较为复杂。通过物理模型试验与理论分析相结合的方法对深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性进行了研究，结果表明：小开度平板闸门后水流容易出现水流射顶等不良流态现象，流态沿程变化可划分为“收缩段、扩散段及破碎段”3个阶段；闸后水流水舌高度与水舌长度均随闸门开度的增加而减小，随流量的增加而增加；时均压强压力峰值与流量同步增减且压力峰值靠后，闸后底板有负压出现，容易产生空化空蚀破坏。因此在实际工程中，需要采取一定的工程措施来改善小开度平板闸门后水流流态，避免闸后出现水流射顶等不良流态现象。研究成果可为深孔平板闸门小开度的运行与防护提供借鉴。     

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。     

凤凰水库弯道溢洪道流态控制设计

在凤凰水库溢洪道弯道陡槽段的设计中，综合运用了导流墙和渠底超高措施，有效地调整了弯道控制断面的动量分配，改善了弯道水流流态。实践证明导流墙、渠底超高组合设计方法在凤凰水库陡弯溢洪道水流流态的控制上取得了较好的技术经济效果。     

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。     

溢洪道弯道陡坡段底板结构型式的合理性探讨

通过楚松水库溢洪道的弯道陡坡段的布置情况,探讨采用合理的陡坡段底板的结构型式,以适应弯道高速水流的流态分布,减少高速水流对溢洪道底板的空蚀和脉动压力,消除弯道冲击波的扰动现象.