底流水跃消能在工程中的应用与发展述评

本文对底流消能工在工程应用与发展,特别在消能中遇到一些难题如何解决进行论述.着重分析了底流水跃消能在泄水闸及中、低水头枢纽工程中的研究与应用,高坝大泄量底流消能的新发展等.近年来各科研单位对底流消能的发展和创新(挑流、戽流与底流相结合,宽尾墩等等),已取得显著的成效,肯定底流水跃消能具有历史悠久,应用广泛的特性和适用条件,但必须因地制宜,扬长避短,精心设计、施工、管理才能取得良好的效果.     

辅助消能工的水力特性及在闸下低佛氏数水跃消能中的应用

低水头引水枢纽工程的一个普遍水力学问题,是低佛氏数水跃消能与防冲,该问题已成为水利水电工程尤其是中小型工程中亟待解决的重要课题。低佛氏数水跃消能的最大特点是产生弱水跃和颤动水跃,该水跃消能效率低,要求消力池长,工程量大。而采用辅助消能工与传统底流消能工相结合,才是解决低佛氏数水跃消能的最基本、最有效的方法。     

拴驴泉水电站引水枢纽底流水跃消能设计

低水头、大单宽流量、低佛氏数水跃消能长期以来是难以处理的工程水力学问题之一。本工程引水枢纽溢流坝后采用的低尾坎双斜面“T”形墩消力池,经过水工模型试验和较长期的运行考验,较好地解决了这一问题,可供类似条件工程参考。图1个     

消力池水跃消能试验分析

通过对水库溢洪道进行水工模型试验,从原方案到修改方案进行了消力池体型尺寸修改和加设消能工的多次试验,提出方案五为最优方案,并从跃前弗汝得数与消能系数的关系上论证了最优方案的合理性。     

低佛氏数底流消能辅助消能工模型试验分析

低佛氏数底流消能的消能效率低,消力池工程量大,往往需要设置辅助消能工.结合某电站消能防冲段模型试验,对3种形式辅助消能工的水流流态、消能率、经济效益进行了分析,结果表明:在消力池末端布置T形消能墩,可发挥其增加小尺度旋涡、增强局部紊动、混掺水流的功能,提高消能率,而且可使消力池尺寸大大缩小,经济效益十分显著,是一种较理想的适用于低佛氏数泄水建筑物的辅助消能工形式.     

鱼塘水电站溢洪道底流消能设计

贵州省遵义市鱼塘水电站岸坡式溢洪道底流水跃消能工设计中 ,比较了各种型式的消力墩、消力坎的作用及布置和常用的消力池型式。对矩形断面下挖式消力池与综合式B型消力池进行了对比分析 ,探讨了在大单宽流量、高流速情况下 ,如何合理运用消力墩、消力坎以改善消力池的工作状况 ,提高了消能效率 ,最大限度地减轻了下游河道冲刷     

中小型水工建筑物下游消能设计——工程水力学几个问题之三

该文通过试验成果及工程事故教训,就底流消能设计中的水力学计算精度对消能效果的影响、枢纽布置、结构形式和底板设计（包括排水孔布置）等问题进行了讨论并提出优化建议;亦就阶梯状陡坡和面流消能设计应注意的问题进行了初步探讨,并提出今后需进一步研究的一些问题,供工程设计人员参考。     

小型水工建筑物的组合式消能工在季节冻土区的应用

在黑龙江省深度季节冻土区,传统的开敞式消能工有80%以上遭到冻害破坏,而组合式消能建筑物由竖井、消力齿、消力栅及底流组成多层重复消能,故效率高。而且多用拱形壳体组成,其结构紧凑,抗冻性能良好。经多年实践表明,这种组合式消能工在季节冻土区具有广泛的应用前景。     

水工隧洞内消能工的研究及应用进展

对于高水头、大流量的水电工程,以往的消能工具有一定的局限性,研究表明,把大面积遭受高速水流作用改为局部承受的消能方式,是高坝泄洪消能的一条有效途径。内消能工主要有孔板(洞塞)式消能工、旋流式消能工、消力井等3种形式。实践表明,内消能工对改善大坝下游水流流态,保护下游环境,保障下游边坡稳定等有积极作用,综合考虑,旋流式消能工具有较大优越性。对水工隧洞内部消能技术尚需开展进一步的研究与实践。     

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。     

水闸底流消能计算公式的分析与改进

以上海市东风西沙水库下游水闸消能设计为例,对水闸消能计算中遇到的问题加以分析后发现,在上游水位不变、过闸单宽流量不变、下游水深较小的情况下,下游水深越小,采用《水闸设计规范》(SL265—2001)中的消能计算公式计算得到的消力池深度反而越小,这与实际情况有较大的出入。通过理论推算,对原计算公式进行了修正,并采用修正后的计算公式进行了消能计算,计算结果与实际情况相符。     

皂市水利枢纽泄洪消能建筑物水力设计

根据坝址水文特性、规划要求及工程地形、地质条件,皂市水利枢纽泄洪消能设计采用了表、底孔相间布置联合泄洪、表孔宽尾墩底流--底孔射流--消力池联合消能的型式,适应了渫水洪水陡涨陡落、水位变幅大、泄流量大、防洪调度运行条件复杂及消能区地质条件差等特点,成功地解决了中水头、大单宽、低佛氏数消能问题,完善了枢纽坝后式厂房布置方案,并且满足了尽可能不扰动下游右岸水阳坪滑坡体的要求.     

百色水利枢纽新型联合消能工消力池设计综述

根据百色水利枢纽工程泄水方式及新型联合消能工消力池的流态，对该工程消力池底板的抗浮稳定进行计算，并介绍了在消力池底板抗浮稳定计算中各项作用力的拟定及底板结构设计。     

新安江横江闸坝消能设计与分析

本文针对屯溪区上游的横江闸坝的消能工设计,分析了低水头、低佛汝德数工程的消能特点,并讨论了各种设计、运行工况的选定原则及计算成果合理运用,同时介绍了该项目消能工的推荐方案,为城市景观壅水、引水工程提供借鉴。     

底流消力池墩栅联合消能工水力特性数值模拟研究

针对低弗汝德数底流消力池消能不充分、流态紊乱及底板时均动水压强过大而造成失稳破坏的问题,通过采用数值模拟的方法,对传统消力池内分别加设趾墩-悬栅、消力墩-悬栅、T型墩-悬栅联合辅助消能工,分析各联合辅助消能工的水力特性及消能规律。结果表明：消力池内布置3种墩栅联合辅助消能工后,相较于传统消力池,水面流态趋于平稳,消力池底板最大时均动水压强分别减小了50%、25%、12.5%,消能率分别提高了3.13%、6.06%、5.24%;相较于同种墩型消力池（未加悬栅）,消力池底板最大时均动水压强分别减小了20%、25%、12.5%,消能率分别提高了0.17%、3.05%、0.39%;趾墩、消力墩、T型墩与悬栅辅助消能工联合运用具有优势叠加效应。本研究可为解决同类底流消能问题提供参考。     

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。     

低水头、大单宽流量泄洪消能方式研究

对于具有低水头、大单宽流量、低佛氏数、深尾水以及下游水位落差变幅大等特点的泄洪消能问题,其过流特点是:由于闸下跃前水流的佛汝德数较低,消力池内水垫较深,水流下泄后下游水位对闸室水流和消力池内水流流态影响较大。通过水工模型试验研究,提出了采用淹没式宽尾墩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,消除和抵消了常规的等宽闸墩情况下出现水跃的来回震荡现象,水流经宽尾墩收缩后,以淹没射流形式进入消力池,池内水流具有三维射流特性,消力池内产生横、纵向扩散和剪切、掺混,加强了消能效果,达到了稳定水跃、分散水流、加强紊动剪切和掺混的目的,较好地解决了下游河床的消能防冲问题。     

折板消能竖井水力转捩特征研究

本文以模型试验为依托,对折板消能竖井的流动型态、消能特征等的转捩特征及影响因素进行了分析,并对水力转捩点附近的弗氏数进行了计算,结果显示:随着折板间距及过流流量的增大,易引起流动型态从往复跌流向S型贴壁流的转变,伴随流动型态的转变,消能特征亦表现出转捩特征;当无量纲流量Q~*为0.020~0.060、无量纲折板间距h~*为0.40~0.85时,水力转捩点附近的弗氏数约为2.60。在上述分析的基础上,推导了Q~*为0.020~0.060、h~*为0.40~0.85时折板间距取值需满足的参数关系式,经检验,该关系式可良好地反映竖井中的水力特性且与试验及应用实例符合良好,因此可为折板间距的确定提供技术参考。     

浅谈水闸下游底流式消能防冲设计的两个问题

水闸下游底流式消能防冲设计主要是利用水跃进行消能,设计时找准水闸运行工况,正确判断发生的水跃类别就显得光为重要.