洞顶余幅对泄洪洞内空气流动特性影响研究

洞顶余幅是影响泄洪洞需气量的一个重要因素,但目前此方面的研究成果还较为匮乏。采用数值模拟的方法研究了不同水流条件下洞顶余幅对泄洪洞洞内空气流场分布、流速变化以及隧洞通风量的影响规律。结果表明：当洞顶余幅大于40%时,空气流速断面分布在降低至零之前,近似于指数变化形式,而当洞顶余幅小于40%时,空气流速接近于线性分布形式;断面空气流速分布形式同时受洞顶余幅条件与水流条件的影响,当水流速度不变时,断面平均流速的峰值位置均出现在洞顶余幅为30%～40%的范围内;洞顶余幅越大,进气口附近的气流漩涡分布范围越广,同时,泄洪洞运行时所需的空气量也越大。     

多洞联合泄洪通风补气系统运行特性

结合水-气分层流理论,构建了如美泄洪洞与溢洪洞联合泄洪通风补气系统理论计算模型,研究了如美多条泄洪隧洞的通风补气特性,绘制并总结了如美各条泄洪隧洞的负压、补气竖井风速及通风量随泄洪洞洞顶余幅高度及其补气竖井截面尺寸的变化规律。结果表明：泄洪洞负压出现极小值和极大值并存的3分区,而溢洪洞负压无明显变化;泄洪洞补气竖井风速和通风量出现极大值,溢洪洞补气竖井通风量反之出现极小值。综合考虑各条隧洞通气参数的变化,可为联合泄洪系统中泄洪洞及其补气竖井尺寸的选择提供参考依据。     

洞塞泄洪洞的水力特性研究

本文提出的洞塞式消能工与孔板非常相似，充分利用高速水流经过局部突缩突扩断面产生巨大水头损失实现消能，但体型简单，洞塞内水流相对平稳，消能率很高。本文较为详细地介绍了洞塞消能的特点、洞塞泄洪洞的布置型式和水力学计算。水力学模型试验成果与计算结果非常吻合。     

水电站泄洪洞洞身缺陷修复技术及应用

大渡河某水电站深孔无压泄洪洞经过多年运行,进口洞段31.5 m长的左侧边墙整体垮塌破坏,对泄洪洞运行的安全性与稳定性产生了较大的影响.从泄洪洞破坏原因分析、处理方案设计、修复材料选择、施工工艺等方面进行全面的梳理介绍,为同类型缺陷处理提供参考.     

收缩式洞塞泄洪洞的消能和空化特性

摘要：本文结合某大型水电工程,采用试验和数值模拟相结合的方法,研究了收缩式洞塞泄洪洞的消能特性和空 化特性。常压模型试验表明,通过设置两级洞塞及其他附属设施,整个泄洪洞总消能率超过了67.3%,两级洞塞 的总消能率达到36.0 %,洞塞的消能效果十分显著。减压实验表明,通过对洞塞体型的精细优化,泄洪洞有压段 可以避免发生空化,洞塞本身具备一定的抗空化能力。通过数值模拟,揭示了泄洪洞有压段的流速场、压力场特 性,直观地表明洞塞的突缩突扩作用形成了大体积的水流紊动,从而达到消能的目的。     

收缩式洞塞泄洪洞的消能和空化特性

本文结合某大型水电工程，采用试验和数值模拟相结合的方法，研究了洞塞泄洪洞的消能特性和空化特性。常压试验表明，通过设置两级洞塞及其他附属设施，整个泄洪洞总消能率超过了67.3%，两级洞塞的消能率达到36.0 %，洞塞的消能效果十分显著；减压实验表明，通过对洞塞体型的精细优化，泄洪洞有压段可以避免发生空化，洞塞本身具备一定的抗空化能力；通过数值模拟，揭示了泄洪洞有压段的流速场、压力场特性，直观地表明洞塞的突缩突扩作用形成了大体积的水流紊动，从而达到消能的目的。本文提出的洞塞体型及布置形式可供类似工程参考。     

导流洞改建为洞塞式泄洪洞的体形优化研究

介绍了国内外洞塞式内消能工的研究与进展,以大渡河泸定水电站为例,在常压和减压试验的基础上,分析了3种体形洞塞式内消能工的泄流能力、消能率和空化、空蚀特性。认为该种内消能工是适合于高水头、大流量高坝建设的新型消能工,在导流洞改建泄洪洞中有广泛的应用前景。     

小型泄洪洞洞身结构设计要点分析

阐述了哈尔滨阿城区松峰山镇新明塘坝泄洪洞洞身结构设计方法,分析了洞身高度、宽度,底板厚度、进行洞身纵向结构设计,包括荷载设计、截面配筋和抗裂验算等。     

水库泄洪洞和发电联合运行水力特性分析

在一定水库水位、库容情况下,考虑到复杂水力状况以及复杂的地理、地质条件,在已建泄洪洞的基础上,后期增加开挖一发电支洞,目的在于既能满足泄洪灌溉又能满足电站支洞的正常供水发电,实现后洞与前洞的联合调度。通过水工模型试验的方法,利用原有泄洪洞与后加发电支洞供水调配的关系,研究不同工况条件下,各支洞供水流量,下游流速分布等水力特性问题,为双洞布置的水力特性和输水保证提供了基础数据,并确定了解决方案。     

公伯峡水电站旋流泄洪洞研究总结

中国首次建成的公伯峡水电站旋流泄洪洞已通过了原型观测和专家会议验收.就此,对该泄洪洞的试验研究进行了总结,重点说明3个问题:①公伯峡水电站为什么采用旋流泄洪洞;②旋流泄洪洞存在的水力学问题及解决办法;③怎样优化设计旋流泄洪洞,并提出旋流泄洪洞设计方法,可供设计科研参考.     

明流泄洪隧洞中自掺气流浓度分布及其计算

通过对明渠和明流隧洞中自掺水流的对比试验，研究了明流隧洞中洞顶的存在对掺气浓度分布的影响，试验结果表明：洞顶的存在可导致洞顶附近掺气浓度分布随高度的增加而减小的情况，同时，在水点跃移区的中上部高含气段，掺气浓度亦有所减小，甚至全断面掺气浓度均低于99％，根据有无顶盖时水点通量守恒的条件，建立了一个计算明流泄洪隧洞中自掺气流掺气浓度分布的理论公式，并在适当的假设前提下，对公式作了简化并对洞高分别为9cm和10cm情况下，不同流量、不同余幅的掺气浓度进行了计算，计算结果与试验资料吻合较好。     

明流泄洪隧洞中自掺气水流浓度分布及其计算

通过对明渠和明流隧洞中自掺气水流的对比试验，研究了明流隧洞中洞顶的存在对掺气浓度分布的影响。试验结果表明：洞顶的存在可导致洞顶附近掺气浓度分布随高度的增加而减小的情况，同时，在水点跃移区的中上部高含气段，掺气浓度亦有所减小，甚至全断面掺气浓度均低于99%.根据有无顶盖时水点通量守恒的条件，建立了一个计算明流泄洪隧洞中自掺气水流掺气浓度分布的理论公式，并在适当的假设前提下，对公式作了简化并对洞高分别为9cm和10cm情况下，不同流量、不同余幅的掺气浓度进行了计算，计算结果与试验资料吻合较好。     

二滩水电站1号泄洪洞水力特性与掺气减蚀的三维数值模拟

基于VOF法和k-ε紊流模型,对二滩1#泄洪洞进行了全流道三维数值模拟计算,获得了泄洪洞的流场及速度场、压力分布、水相分布及空腔、流速矢量等水力特征参数。计算结果表明:在原有体型通气孔侧墙部位,水流掺气不充分,出现局部负压,是造成该部位发生空蚀破坏的主要原因。本文所采用的数值模拟模型计算可以成为研究泄洪洞水力特征和掺气减蚀的一种方法。     

堰式进口溢洪洞设计与水力特性分析

云南晓街河水库工程泄水建筑物采用堰式进口溢洪洞,进口布置开敞式溢流堰,泄槽段采用隧洞型式。由于泄水建筑物结构较为特殊,且上、下游水头差高达79 m,水力特性较为复杂。通过泄流能力、流态、沿程水面线等水力计算分析,并结合模型试验,分析了堰式进口溢洪洞的布置、结构、尺寸等设计要求及水力特性。验证结果表明,设计方案中的溢洪洞泄流能力满足工程要求且流态较好。可为类似工程设计提供一定参考。     

龙抬头式泄洪洞水流数学模型及其应用

本文给出了一个实用、有效的三维泄洪洞水流数值模型。对泄洪洞进口段采用势流模型，对明流段则考虑了阻力与边界层发展的影响，提出了一种既适合内部边界层区，又适合外部边界层区的数值计算方法，使之能合理地模拟龙抬头式泄洪洞的水流特性。验证计算及工程应用表明，该数值模型具有较高的精度，能满足工程要求。     

明流泄洪洞掺气减蚀设施优化试验研究

通过水工常压模型试验，对高水头、大单宽流量、小底坡龙抬头式明流泄洪洞掺气坎进行了系统的试验研究及优化试验，提出了一种新型的V形掺气挑坎。该掺气坎的空腔长度沿水流的横断面方向是连续变化的，射流挑距两边长、中间短，尽管最小空腔的长度可能已小于临界值，但由于最大空腔长度仍远大于临界值，在其作用下，便可使回流退去，空腔恢复，保证一定的通气量。这对类似工程掺气设施的合理设计有十分重要的参考意义。     

泄水建筑物体型优选的数值模拟研究

本文针对泄洪洞水流的特点，建立了适体坐标系下带自由表现、强紊动水流的数学模型。利用该模型编制程序对泄洪洞中复杂水流进行了数值模拟，通过分析输出的数据和图形，可以灵活地修改模型和体型的形状和参数，方便地进行系列数值实验或不同体型方案的比较，从而为泄水建筑物体型方案的选择和设计提供了足够精细和准确的数据，有助于数学模型逐步地取代费时耗财的物理模型实验。     

深孔泄洪洞工作（闸）弧门下游水流空化特性分析

深孔泄洪洞工作弧门下游体型及弧门开启方式决定着水流流态的变化,选择不合理有可能引起底板的空蚀破坏。为了明确与此相关的空蚀发生机理及条件,通过水力学模型试验,并结合简单数值模拟计算,对不同体型、不同水头、不同开度条件下的水流空化与空蚀特性进行研究。研究结果表明:受弧门出口射流流场分布影响,弧门下游抛物线及下游陡坡初始段底板压强随着底板以上总水头的增加及弧门开度的减小会快速下降,最大负压接近或超过-14 k Pa,连接闸室与抛物线之间的水平段长度增加5 m,虽然可以使底板压强有一定幅度增加,但高水头、小开度工况下的水流最小空化数仍然比较小,最小值不足0.2;如果以0.2作为抛物线及其上下游段水流初生空化数,同时底板的施工不平整度有所控制,则总水头40 m时弧门最小开度可以达到1/4,若总水头增加至65 m时,弧门只能全开或3/4开度运行,低海拔地区或水平段加长5 m后最小开度可到1/2~3/4。     

某水电站泄洪洞运行混凝土损伤修复技术

受泄洪过流和蓄水的双重影响,某水电站右岸泄洪洞部分有压段混凝土受损,影响电站正常安全运行。在分析修复工作难点的基础上,通过对渗水大、空间小等恶劣条件下混凝土修复施工技术的总结,阐述了合理、有效、创新的施工方法,包括围岩加固与截排水、钢筋制安、回填灌浆等。可为类似工程及今后水利水电应急抢险提供借鉴。     

导流洞改建为孔板泄洪洞水力学问题研究

本文对导流洞改建为孔板泄洪洞时的孔板体型与阻力系数的关系、出口水流收缩系数的计算、泄流能力的计算、雷诺数对孔板初生空化数的影响、初生空化数与体型的关系等进行较深入的研究，提出了系统的计算公式和设计方法。文中提出的消涡环不仅抑制了孔板上游的角隅漩涡，并且还收到了增加阻力系数和结构强度的效果。