低坎分流墩用于低佛氏水流消能的试验研究

针对低佛氏数水流消能中存在的问题，提出了一种用于低佛氏数水流消能的新型消能工——低坎分流墩，并以左江水利枢纽的泄流条件为依据，进行二元水流试验研究，同时在整体水工模型上进行了典型流量的验证，结果表明：低坎分流墩能有效地将低Fr水流的摆动水跃转变为多轴游滚，能改善下游水流流态，降低水流底流速，抑制水流紊动，削减水面波浪，减轻对河床及岸边的冲刷，消能、防冲效果好。由于其省去了分流墩后的护坦，经济效果明显，适于推广应用。     

低坎分流墩消能工下游水流波动特性研究

利用水工模型，从波浪的角度对低坎分流墩用于低佛氏数水流消能的效果进行了试验研究，研究分析了水流的平均波高、波动能量、各波动要素随流程和随佛氏数的变化规律，以及波动沿频域的分布情况等等。结果表明，低坎分流墩用于低佛氏数水流消能效果良好，可有效地削减下游波浪，对下游岸坡稳定及通航有利。     

左江水利枢纽泄水建筑物体型优化研究

本文介绍左江水利枢纽工程采用戽流消能的优越性及其较好的消能效果；论述了“戽流消能研究”的实用性、先进性及其在潜堰工程中推广应用的价值，及潜堰工程中采用分流墩的可行性及其消能效果，为低佛氏数水流消能研究开辟了新途径     

某水库溢流坝消能型式研究

泄水建筑物消能型式的选择通常需要经过模型试验的验证来确定其方案。针对某水库水利枢纽工程泄洪时下游河床冲刷等问题,分别选择异型宽尾墩、差动式挑坎和异型宽尾墩+差动式挑坎等消能方式进行消能研究。通过对比试验中不同研究方案测得的冲刷特征值,推荐采用异型宽尾墩+差动式挑坎联合运用的消能方案。试验结果表明,异型宽尾墩+差动式挑坎这种综合消能方案与原工程设计方案的平尾墩方式相比,可以有效地消杀泄洪水流入水时的能量,从而减轻泄洪水流对下游河床的冲刷,达到保护工程安全运行的目的。更多还原     

小石峡水电站溢洪道消能工优化试验

通过新疆维吾尔自治区库马拉克河小石峡水电站溢洪道水力学模型试验,对其原设计方案的消能工结构形式进行了优化。试验表明,消力池段在通过设计流量30年一遇洪水1 856.20m3/s时,池内不能形成完整水跃,水跃前后波动剧烈,水流大量溢出,原设计方案的边墙高度、池长均不能满足过流要求。提出采用减小消力池池深、设置分流趾墩-消力墩-低消能坎的综合式消力池代替原设计方案的常规消力池的修改方案,在设计流量下进行泄水试验,试验结果表明,在分流趾墩、消力墩、低消能坎的联合作用下,消力池内形成强迫水跃,流态明显改善,水跃长度减小,跃后水深降低,消能率提高。采用分流趾墩-消力墩-低消能坎的综合式消力池可有效缩短消力池池长,降低边墙高度,节省工程造价,试验结果可为优化工程设计及其他同类工程优化消力池提供参考。     

赛格水电站Y型宽尾墩跌坎消力池联合消能工试验研究

赛格水电站具有低水头、大单宽流量、低佛汝德数等特点,泄洪消能问题突出,通过水工模型试验研究,提出了采用Y型宽尾墩跌坎消力池联合消能方式。在闸室末端采用宽尾墩后,水舌沿纵向拉伸扩散,增大了接触面,水流经宽尾墩收缩后,以射流形式进入消力池,池内水流具有三维射流特性,差动式消力坎的存在较好的解决了水流二次跌落问题,从而进一步有效的解决了下游河床的消能防冲问题。     

低佛氏数闸坝消力池水力特性试验研究

对于低水头、径流式电站,下游消能防冲型式较常采用美国垦务局USBR型设计。在对渔梁湾水电站的试验研究过程中,通过对闸坝水流特性进行分析,提出了取消消力池、在闸墩下游设置连续梯形尾坎的优化体型。由于连续梯形尾坎的作用,使出闸水流呈现出类似消力戽的淹没出流流态,消能防冲效果良好。该体型是对佛氏数Fr<2.5闸坝消力池USBR型的补充,可推广应用于同类型工程。     

消力墩-T型墩-消能塘联合消能的试验研究

某大型水利枢纽工程中孔泄洪洞是由导流洞改建而成，因此，合理地选择出口消能工体型就显得相当重要。该消能工既要满足施工期间的导流要求，同时还要满足工程峻工后的泄洪要求，泄洪消能问题难度较大。该泄水建筑物原设计采用的“小挑坎—水垫塘”消能效果欠佳，水流经小挑坎挑射至水垫塘后，水垫塘内水流呈急流流态且顶冲尾坎激起涌浪达26m之巨，水流溢出塘外．后经多种方案的试验研究，最终提出了一种体型简单、消能充分、施工方便的联合消能形式——“消力墩—T型墩—消能塘”。该消能工注意了各辅助消能工间的紧密配合，充分发挥其群体效应，成功地解决了该泄水建筑物的泄洪消能难题。     

消力戽在低佛氏数水流中的应用

结合左江水利枢纽的兴建时消力戽进行了研究和实践，介绍低佛氏数水流特点和低佛氏数水流消能工的研究现状，左江工程的运行资料证明消力戽应用于低佛氏数水流消能是成功的。     

宽尾墩对跌坎底流消能影响的试验研究

针对跌坎底流消能在下游水位变幅较大的电站中的泄流消能问题,结合赛格电站进行了模型试验研究,从消力池的水流流态、临底流速以及底板时均冲击压力三方面详细地分析了宽尾墩对跌坎底流消能的影响。试验结果表明,宽尾墩改善了跌坎底流消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和时均压力,较好地解决了跌坎底流消能不能适应下游水位变幅较大这类工程的泄洪消能的缺陷。     

开孔导流墩几何参数对闸站工程前池整流效果的影响

为了改善闸站结合工程的泵站前池流态,采用计算流体力学(CFD)对闸站结合式泵站前池流态进行数值模拟,研究了开孔导流墩的长度、开孔宽度、相邻的孔口中心间距及开孔高度等因素对泵站前池流态的影响。结果表明:选择合适长度的导流墩能改善闸站结合工程的泵站流道进口的不良流态;在优选的长度下,进行导流墩不同开孔几何参数的对比计算,发现开孔导流墩长度为8.62D(D为水泵叶轮的直径)、开孔宽度为1.55D、相邻的孔口中心间距为2.16D、开孔高度为0.66h(h为前池水深)时,相比于其他几何参数的开孔导流墩,前池内流态能得到更好的改善,水泵入口流速分布更均匀,漩涡综合影响函数更低;CFD计算结果与模型试验结果基本吻合,研究成果可为闸站结合工程选择合适的导流墩提供参考。     

低水头大流量倒虹吸工程总体布置中几个问题的研究

通过南水北调中线工程淇河渠道倒虹吸模型试验，对低水头大流量倒虹吸工程总体布置中的几个问题进行了研究，结果表明，控制闸宜设在上游，流态稳定，水流条件好，倒虹吸管进口不需要设置通气孔，也没必须使倒虹吸进口顶缘低于倒虹吸管通过最小流量时进水口前的水位，该项研究成果在南水北调中线工程和平原地区低水头大流量倒虹吸管的设计与运用中有一定的推广价值。     

多隧洞输水工程进水口整流措施研究

多隧洞输水工程进水口控制段布置不合理往往会引起各隧洞分流不均,从而导致过流能力不足或空气进入有压隧洞的问题。以某水资源配置工程的倒虹吸为例,针对其进口控制段分流不均的现象,通过模型试验进行了分流墩、整流池以及底坎与整流池组合等整流措施的研究。试验成果表明:分流墩结构型式简单,利用其导向功能可较好地解决两洞分流不均问题;整流池通过改变水流的急缓流状态实现水流的横向均化,可达到多隧洞均匀分流的目的,但需要较长的池长,经济性略差;整流池与底坎组合措施横向均化水流的原理和效果与整流池相同,加设底坎可较大程度地缩短池长,其经济性较优。     

导流洞出口布置形式及消能方式试验研究

以淋溪河施工导流模型为依托,重点研究导流洞出口布置形式及出口消能形式对下游冲刷、下游沿岸流速流态及涌浪的影响。由于淋溪河导流洞出口布置位置的特殊性,试验尝试了不同的布置方式及多种出口消能形式。试验结果表明:导流洞出口加设侧导墙可有效地阻止主流对导流洞出口水流的压迫,防止水流集中,有利于水流的扩散;加设消力墩可使水流横向、纵向、垂向得到充分的扩散,达到消能的目的,有效地减小水流对下游河道的冲刷,降低下游河道的流速及水位壅高高度。     

导流板对桥墩周围紊动特性的影响

水流通过桥墩在桥墩区域形成复杂的三维流场,会对桥墩底部冲刷和桥区通航产生很大的影响,所以控制桥墩紊流区水流形态十分重要。采用RNGκ-ε紊流模型对桥墩绕流进行三维数值模拟,在墩尾设置不同长度导流板,计算分析墩周围的水流紊动强度值。设置导流板后,墩周围X/D=0~5.3断面的水流最大紊动强度值明显减小,而墩后的紊动强度普遍有减小趋势,且长度不同的导流板对同一墩型的绕流控制作用不同。合适长度的导流板能束窄紊动强度变化值σ0.1的范围,即能减小紊流宽度。     

西淝河闸站工程开孔导流墩整流试验研究

针对西淝河闸站工程在闸、站单独运行时存在的回旋和斜流问题,采用整体正态模型对闸站工程进行水工模型试验研究。在抽排水工况下,设计了不同导流墩长度,不同导流墩开孔尺寸包括开孔宽度、开孔间距、开孔高度等7种导流墩整流方案;其中对仅25 m长导流墩方案和导流墩最优开孔尺寸方案进行了自排工况下自排闸的过流流态及流速分布研究。通过对比各方案下导流墩侧回旋区面积大小及各孔流速均匀度,建议导流墩长25 m,开孔宽4.5 m,相邻的孔口间距6.25 m,开孔高度5 m。5#和6#流道中间加设1 m短隔墩的方案可减小泵站前池及闸前水流回旋区域,改善水流流态,提高各孔流速均匀度,为泵站机组及水闸运行提供良好的水力条件。试验研究结果可为闸站结合工程选择导流墩整流方案提供技术参考。     

龙开口水电站挑坎体型优化试验研究

龙开口水电站有泄流量大、主河床狭窄等特点,对于这类工程泄洪消能尤为重要.为了解决水工模型第一试验阶段挑流消能不充分、闸墩出口流态紊乱的问题,进行了溢流坝段的水工单体模型试验,对连续坎、差动坎、窄缝坎以及差动坎和舌形坎、窄缝坎和舌形坎、窄缝坎和连续坎的结合运用等多个挑坎体型进行了冲刷试验,从而选择适用于龙开口水电站这类泄流量大、主河床狭窄电站的溢流堰挑流鼻坎形式.     

U型堰进水口防涡墩试验研究

进水口漩涡是一种常见的水力学问题。以辽宁省清河分水口工程为研究背景,采用物理模型试验的方法,在大比尺为1/10的模型条件下对分流堰部位的进水口漩涡进行了重点试验研究。通过对原设计方案的相对临界淹没水深、速度与环量、进水口边界条件3个漩涡成因进行分析,从边界条件的角度出发提出了修改方案下边墙段的截弯取直、U型堰与防涡墩相结合的消涡方法。试验结果证明,修改方案不仅避免了进水口初始环量的产生,改善了整个分水口的水流流态,同时还优化了进口边界条件,显著地达到了消除进水口漩涡的目的。     

闸站结合泵站前池流态优化

为了优化闸站结合泵站运行时的前池流态,消除不良流态的影响,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法,分析了不良流态发生的原因。提出了多种优化整流方案,研究了其整流效果,构建了由带通水孔的导流墙、Y型导流墩和沿流向导流坎所形成的组合式整流措施。数值模拟发现,带通水孔的导流墙能够有效缩小并上移导流墙后回流区,再借助Y型导流墩和沿流向导流坎的整流作用,能使前池水流均匀顺直地进入进水池,较好地解决了因横向流速产生的偏流问题。研究结果表明,该组合式整流措施使得进水流道进口流速均匀度由86.30%提高到了93.46%,进水池两侧轴向流速偏差度由原来的12.63%下降为3.47%,整流效果显著。研究成果可为类似泵站工程流态改善提供参考。     

弯段溢洪道导流墩联合糙条消能工水力特性试验研究

由于弯道离心力与边墙的作用,导致溢洪道内产生水面超高、横向冲击波等问题。为了充分体现加设导流墩糙条后对溢洪道内水力特性影响,通过对曲率半径与底宽比值为2. 2的60°弯段溢洪道试验研究,得到了不同试验方案下溢洪道各典型横断面的水深与水流动力轴线分布规律。结果表明:导流墩布设位置和个数均可以一定程度地改善溢洪道内水面结构形态,单一形式导流墩对弯道内水面结构改善效果不如导流墩和糙条联合布置形式; 5组试验方案最大水面差及最大水深在1/5～2/5弯道横断面和4/5弯道横断面相邻上下游位置发生频率较大,且导流墩糙条联合方案的水流动力轴线更趋向弯道中轴线;相比同类消能工,导流墩糙条联合形式布置在弯道内更加节约工程造价,且施工较方便,可为实际工程设计提供理论参考依据。