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。     

宽尾墩对跌坎底流消力池影响的试验研究

针对低水头、大单宽流量、下游水位变幅大的水电站中的泄洪消能问题,本文结合官地水电站工程进行了水工模型试验研究,从消力池的水流流态、临底流速以及底板时均动水压强对比几方面,分析了宽尾墩对跌坎底流消力池的影响。结果表明,宽尾墩改善了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强,充分利用了宽尾墩技术优势,提高了泄洪设施的总消能率,有效解决了下游水位变幅较大的水电工程类泄洪消能问题。     

表底孔与消力池联合消能水力学研究

通过某工程的水工实体模型试验,对枢纽消力池尾坎采用二元连续坎以及差动坎进行了对比研究,并根据试验成果,拟合分析了基于表孔宽尾墩-底孔挑流-消力池联合消能工的强迫水跃长度公式.联合消能工的消能机理主要是利用宽尾墩本身在堰顶产生的多股收缩射流在消力池水垫内的相互碰击来加强水流内部的紊动剪切和掺混作用,使过堰水流的动能更多地转换为热能和势能,从而消杀泄洪能量.其成果可供相关工程设计研究参考.     

开口式Y型宽尾墩的体型及消能效果

开日式Y型宽尾墩是在Y型宽尾墩的基础上提出的，是一种新型辅助消能工。依据木工水力学模型，对开口式Y型宽尾墩的体型及消能效果进行了试验。研究证明．该消能工除了具有Y型宽尾墩的水流特点外，还将墩后的无水区利用起来，通过开口形成一道挑射水流，在墩后不远处交汇并横向扩散、掺气入池。经过Y型墩的纵向、竖向拉开扩散，再如上墩后无水区挑射水舌的横向扩散、不但提高了坝面消能率，而且还将由宽尾墩集中起来的入池能量的一部分分散开来，增大了池内清能效果，减轻了对下游河床的冲刷，同时降低了闸室水面线，加大了闸孔的泄流能力。     

新型坎式宽尾墩等在里底水电站中的应用研究

针对里底水电站枢纽泄洪底孔进口的漩涡,下游回水淹没底孔闸门支铰及枢纽的泄洪消能等问题进行了试验研究.通过在底孔进口加设消漩墙,闸室末端加设矩形宽尾墩、闸室下游渐变段局部适当收缩、消力池首部加设消力墩及在消力池的末端加设导流墩等措施;并在溢洪道闸室末端加设坎式宽尾墩,较好地解决了里底水电站泄洪消能问题.     

中桥水库泄水建筑物泄洪消能设计

中桥水库工程岸边开敞式溢洪道设计,采用分流墩消除闸墩尾部水翅、泄槽末端设分流趾、消力池内设消力墩的综合消能方式,使溢洪道水流平顺,消力池内形成稳定水跃,出泄水流与下游水位衔接良好,避免了对下游河床的冲刷。     

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。     

开口式Y型宽尾墩的体型及消能效果

开口式Y型宽尾墩是在Y型宽尾墩的基础上提出的，是一种新型辅助消能工。依据水工水力学模型，对开口式Y型宽尾墩的体型及消能效果进行了试验。研究证明，该消能工除了具有Y型宽尾墩的水流特点外，还将墩后的无水区利用起来，通过开口形成一道挑射水流，在墩后不远处交汇并横向扩散、掺气入池。经过Y型墩的纵向、竖向拉开扩散，再加上墩后无水区挑射水舌的横向扩散，不仅提高了坝面消能率，而且还将由宽尾墩集中起来的入池能量的一部分分散开来，增大了池内消能效果，减轻了对下游河床的冲刷，同时降低了阐室水面线，加大了闸孔的泄流能力。     

宽尾墩在福建龙湘水电站挑流消能中的作用研究

在设计与研究工作中,经常遇到具有中水头、大流量和低佛氏数等特性的工程,它们的下游消能问题难以用常规传统单一的消能工来解决,近年来通过与宽尾墩联合组成复合新型消能工来达到目的已成为一种趋势。龙湘水电站正是采用宽尾墩-挑流联合组成复合新型消能工解决下游消能问题。试验研究结果表明,宽尾墩通过收缩挑流水舌,使水流在纵向和竖向两方向扩散,增大了与空气接触面积,掺气充分(部分水分子雾化),因而提高了消能效果,减轻了水流对下游河床的冲刷。     

宽尾墩-跌坎型底流联合消能工水力特性试验研究

通过水工模型试验着重分析比较了宽尾墩-跌坎联合消能工与跌坎以及常规消能工消力池内的水流流态、临底流速以及脉动压力等,并根据试验结果拟合分析了该联合消能工的强迫水跃长度公式。试验结果表明,该种新型的消能方式改善了跌坎消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和脉动压力,缩短了消力池的长度,减轻了下游河道的冲刷,并且能很好地利用宽尾墩良好的消能率,克服宽尾墩挑射水流对消力池底板的冲击问题,为类似工程提供了参考,同时也丰富了泄洪消能工的型式。     

福生水电站溢流坝模型试验研究

福生水电站溢流坝采用底流消能。其特点是水头低、流量大,属典型的低佛氏数消能,经断面水工模型试验,优化了消能工布置,改善了水流流态,池长缩短11%,消力墩减少1/2,为设计提供了可靠依据。     

岩滩水电站消能设施的设计及运行

在高水头、大流量、窄河谷、深尾水、泄洪能量大而集中的水电站消能防冲设计中,应以提高消能效果为主要手段,用增加较少的混凝土量,将闸墩尾部改造成体形简单而新颖的宽尾墩,从而根本地改变常见溢流坝面及消力戽的水流结构,显著改善整个下游流态而简化了护岸工程,节省工程投资,为发电和航运提供良好运行条件,成功地解决戽流消能中波浪对工程危害的难题。     

出山店水库表孔低水头大单宽流量消能方式研究

由于出山店水库下游河床水位低且水深变幅较大,能量较为集中,对下游冲刷严重,传统消能方式很难满足工程需求。本文结合出山店混凝土坝下消能防冲实验研究成果,对宽尾墩的水流特点、掺气特征、消能效果等进行了探讨,再通过数值模拟得出的水面线计算成果与实验结果吻合良好。最后,经过模型试验、数值模拟的结果进行比选,得出溢流表孔采用底流消能同时联合T型墩、非完全宽尾墩等辅助消能方式的消能率有所提高,消能效果提升明显。本研究可为类似的低水头、大单宽流量、低佛劳德数水库消能设计与试验研究提供参考。     

水垫塘的水流特征及其综合评价指标

 高坝下游挑跌水流在水垫塘内的流态是相当复杂的。定性上可看作为淹没冲击射流和淹没水跃流的混合流态。一方面射流入水后沿程不断扩散，在冲击区对水垫塘底部产生巨大的冲击压力，具有淹没冲击射流的特征；另一方面在冲击区下游，高速主流贴近床底并沿程扩散和迅速跃起，同时在主流区的顶部形成较大的表面漩滚区，流态特征类似于淹没水跃流。针对这种混合流态，提出一个综合评价水垫塘消能效率的新指标，以便为水垫塘设计提供科学依据。     

超低弗劳德数闸下消能试验

低弗劳德数、低水头、低尾水的闸下消能消力池内不能产生稳定充分水跃,池内壅起的水流出池后会产生二次跌落,对下游河床冲刷严重。针对芦潮港水闸工程,通过物理模型试验提出了一种新型辅助消能工,即在池后海漫设置梅花形布置墩群,可使下泄水流达到充分消能、均匀扩散的效果,并分析了墩群的消能机理。实践表明,这种新型的消能布置方案可以有效地解决超低弗劳德数底流水跃消能不充分的问题,可供类似工程参考。     

大单宽流量低傅汝德数收缩墩底流消力池的试验研究

为解决大单宽流量、低傅汝德数底流消能中存在振荡水跃,进而导致消力池内流态不稳定、水面波动大、消能率低等问题,采用模型试验的方法,对在消力池前设置收缩墩后的收缩扩散与底流复合消力池进行了研究。结果表明:设置Y型收缩墩后消力池内呈较为稳定的收缩射流与淹没水跃的三元复合流态,水流更为稳定,振荡水跃消失,可有效解决池内的水流间歇性振荡和水面大幅波动等问题。同时,设置收缩墩后,可有效降低池内最大临底流速,由近30 m/s降至约20 m/s。消能率由60.93%提升至66.61%,消能效果显著。此外,下游河道冲刷大大减小。最不利冲刷工况下的2年一遇洪水时,基岩最大冲深由近32.0 m降为5.6 m。消力池前设置收缩墩,对于因受地形地质等客观条件限制,无法通过改变池长池深来解决大单宽低傅汝德数的底流消能问题,提供了一种新思路。     

基于低弗氏数水流下折坡渐扩式消力池的优化

底流消能中在遇坡度情况下通常采用折坡扩散型消力池,其消能效果较好,对地形适应性强,在同等水利条件下,需要的池深更小,更经济高效。折坡式消力池的优化及应用还存在难题,该体型在低弗氏数水流下的消能与具体工程的应用具有一定研究价值。本工程水流为低弗劳德数水流,通过模型试验,在不同工况下,对折坡扩散式消力池的水深、压强、消能率等水力特性做了研究,针对三种不同体型比较优化,最终得出加深消力池与在护坦加设消能墩的方式,其对下游水深的适应更好。     

低弗劳德数梯形墩-悬栅消力池水力特性

针对大单宽流量、低弗劳德数消力池内消能问题,通过物理模型试验方法,对比分析消力池内加设梯形墩和悬栅消能工后水力特性和消能效果,优化梯形墩-悬栅消力池布置形式。结果表明：在低弗劳德数水流条件下,梯形墩-悬栅联合消能工断面水深分布均匀,消力池底板沿程压力分布梯度和时均压力分布系数波动幅度较小,整体稳定性较优;动能修正系数基本保持在1<α<2的范围内,可有效改善入池断面流速分布;消能率由传统消力池的52.25%、70.37%、75.89%分别提升至56.74%、75.95%、79.22%;梯形墩-悬栅消力池内悬栅单排等间距、高度与尾坎同高布置时,梯形墩呈双排交错形式布置在距池首0.35L左右处对于整体流态改善明显,消力池出口流速可降至0.4 m/s,消能率提高至59.63%、76.12%、79.37%,研究结果可为同类工程的底流消能问题提供一种新思路。