小湾水电站泄洪洞水力学问题试验和数值模拟研究

岸边泄洪洞为小湾水电站3套泄洪设施之一，上游水位和泄洪洞出口挑流鼻坎落差超过200m。最大泄量达到3881m^3／s，具有典型的高水头大流量特点，泄洪水力学问题十分突出。采用三维数值模拟和1：35局部模型试验相结合的方法，对小湾泄洪洞新方案进行研究和优化，结果表明：泄洪洞长有压段进口体型布置基本合理；该设计方案明流段反弧末端掺气坎和明流直线段第一道掺气坎由于坎高和水流Fr数较小的原因，难于形成稳定的掺气空腔。通过降低泄洪洞反弧末端高程，提高水流Fr数以及在掺气坎下增设二级坡的方法，解决了难于形成掺气空腔的问题。     

石砭峪水库泄洪洞体形研究

本文介绍了石砭峪水库有两个弯道的高流速无压泄洪洞的体形研究。这种泄洪洞的体形设计是重大的技术难题。我们采用双复曲线体形、人工掺气跌坎和通气孔及出口不对称收缩式窄缝挑坎等措施，解决了技术难题。经水工模型试验验证，洞内流态和掺气情况正常，消能防冲效果显著。     

满拉水利枢纽泄洪洞工程布置

满拉水利枢纽泄洪系统采用侧槽式进口泄洪洞，布置在右岸山体中，主要由进水渠、侧槽、无压泄水隧洞及挑流坎组成。为适应高山峡谷地形，避免大开挖，侧槽式进口采用无闸门自由溢流，以适应冰川湖溃决的突发性；泄洪洞斜坡段设置的两道掺气坎避免了气蚀破坏；出口消能采用平面扩散挑流消能，减轻了对下游的冲刷。     

小湾水电站泄洪洞反弧段开挖施工工艺

1工程概况泄洪洞是小湾水电站工程三套泄洪设施之一,泄洪洞洞身为有压变无压“龙抬头”布置,由进水口、有压段、工作闸门室、渥奇反弧段、无压段及出口挑流鼻坎组成。泄洪洞设计工况和校核工况下泄流量分别为3 535 m3/s和3 811 m3/s,约占枢纽总泄量的19·4%和18·4%,最大泄洪水     

有压泄洪洞弯道压力特性数值模拟与试验研究

有压泄洪洞转弯段容易出现负压问题,严重的可能影响泄洪洞的运行安全。根据κ-ε模型,运用数值模拟方法对石门水库有压泄洪洞,在闸门全开、局开及不同库水位条件下的洞身转弯段压力特性进行了研究。研究发现:有压泄洪洞水流在转弯段存在明显偏流特性,形成凹岸压力大、凸岸压力小、顶部有较大负压区现象;闸门全开时,库水位较低,弯道前半段洞顶容易出现负压,随着库水位的升高,压力逐渐增加;库水位保持不变时,随着闸门开度的减小,洞顶低压区压力也不断增加。数值模拟结果与模型试验结果吻合良好。该研究结果表明,通过闸门开度的调整,既可避免不安全运行方式的出现,也可提高泄洪洞的运行灵活性。     

吉林台一级水电站深孔泄洪洞体型方案试验

吉林台一级水电站深孔泄洪洞,原设计方案采用弧门处不作突扩跌坎,并取消出口斜洞段的泄洪建筑物布置体型方案。本试验以原方案为基础,通过水工模型试验,重点就深孔泄洪洞有压洞出口弧门处,采用突扩跌坎形式的泄洪系统最终方案,进行了试验验证和局部体型优化。通过对试验成果分析和多方咨询论证,深孔泄洪洞最终仍采用有压洞出口突扩跌坎形式,并对深孔泄洪洞主要设计体型方案、试验结果作了论述,并针对存在的问题提出了相应的最终方案。该方案具有体型简单、起挑水位低、水舌落点位置合理、对河床冲刷程度轻的优点。     

新疆某工程表孔溢洪洞水工模型试验研究

通过建立表孔溢洪洞减压模型试验,在不同水位泄流条件下,对泄洪洞的进口段、竖井段的水流流态、动水压力、水流空化数进行观测分析,试验结果显示:进口为稳定的溢流堰自由泄流,进口及竖井水流流态较好,溢流堰跌坎及竖井环形掺气坎后均能形成稳定的掺气空腔;溢流堰面、竖井内的压力分布合理;水流空化数均满足规范要求,不会发生空化水流。     

溪洛渡水电站泄洪洞双曲挑坎体形设计

溪洛渡水电站4条泄洪洞位于沙谷两岸，为防止泄流水舌冲刷河岸，要求水舌挑射玉河床中心，同时使水舌沿河道方向扩散。为此，泄洪洞出口采用了异形扭曲挑坎。在不可压缩流的NavierStokes方程基础上，以求解流体力学逆命题的方式，按照水电站的地形、地质条件及下泄水流的具体要求，根据事先选定的挑流入水范围，通过计算反求能满足这些要求的挑坎体形。按此设计出的双曲挑坎满足上述要求，而且泄水时挑坎上的压力均呈正压，有利于防止空化的产生。     

龙抬头式泄洪洞反弧末端边墙掺气减蚀设施的研究

高水头龙抬头式明流泄洪洞发生空蚀的部位一般位于反弧末端下游边墙及底板上，因此研究该部位的掺气减蚀设施具有十分重要的应用价值。结合二滩水电站1号泄洪洞，研究了反弧段边墙掺气问题，基于掺气挑坎设计中应遵循的基本原则，提出了一种新型的斜侧收缩式掺气挑坎体形，并分析了影响侧收缩掺气挑坎挟气量及挑坎下游水流流态的因素。     

两河口水电站深孔泄洪洞出口挑坎体型优选研究

两河口水电站泄水建筑物均布置于河道左岸,下游河道狭窄,出流归槽条件较差.深孔泄洪洞运行的库水位及泄量变幅均较大,使各工况下出流水舌落点差距较远.为保证各工况下出流水舌尽可能均匀拉伸且落点合适,需对出口挑坎体型开展大量的研究比选工作.根据地形地质条件及布置条件,通过单体及整体水力学模型试验,对深孔泄洪洞出口挑坎体型进行了...     

某水库工程泄洪排沙洞出口消能防冲方案模型验证及优化设计

通过对某水库泄洪洞出口挑流消能工进行水工模型试验发现,挑流水舌底部会间歇性受底部水体的影响,水流集中,不利于下游河道消能防冲。调整泄洪洞挑坎高度及挑角后,挑流水舌不再受底部水体的影响,挑流消能的效果较好。今后在挑流消能体型设计时应充分考虑下游地形及下泄水流在各工况下的实际流态情况,以便类似工程避免出现不利情况。     

二滩水电站泄洪隧洞体型设计

二滩泄洪洞泄洪水流落差达１８０ｍ，单洞泄流量为３８００ｍ３／ｓ，为国内已建和在建泄洪洞的首位，在世界上也位居前列。本文介绍了二滩泄洪洞采用浅水式短进水口、龙抬头隧洞洞身、扭曲斜切挑流鼻坎和舌形挑坎体型的设计研究情况。     

水电站泄洪洞体型优化模型试验研究

文中针对石头峡水电站"龙抬头"式泄洪洞进行了模型试验研究,指出原设计体型存在的问题,对泄洪洞"龙抬头"段、出口挑坎体型进行了优化,并进行了试验验证。优化后泄洪洞水流流态较好,壁面未产生过大负压,出口水流归槽良好。     

洪家渡水电站泄洪洞水力学问题的研究

通过模型试验对乌江洪家渡水电站泄洪洞进口水流特性、有压段出口体型、跌坎掺气特点及下游出口消能问题进行了研究和优化，满足工程泄洪和消能要求．进口喇叭口顶缘选取悬链线型式，以改善流态和提高泄量；工作弧门后设突扩突跌体型和掺气坎来满足掺气减蚀要求；出口选取曲面贴角窄缝鼻坎的消能工型式，其适应于峡谷河道消能防冲，水舌纵向拉开形态好，适合各种流量运行，具有降低边墙高度、结构受力好、便于水舌跨岸等优点，从而减轻下游冲刷程度，达到消能防冲的目的．     

泄洪洞窄缝燕尾组合挑坎试验研究

采用物理模型试验的方法,在综合考虑燕尾挑坎、窄缝挑坎2种消能工各自特点的基础上,针对长河坝水电站2^#泄洪洞挑流水舌所必须达到的挑射效果,进行了窄缝燕尾新型组合挑坎的试验研究。从挑坎内部水流流态、出挑水舌形态以及下游消能防冲效果3个方面进行了燕尾挑坎、窄缝挑坎以及新型组合挑坎之间的对比试验。研究结果表明新型的组合体型兼有燕尾挑坎与窄缝挑坎的优点,它在改善坎内水流流态、水舌形态、减轻下游河道冲刷方面起到了重要作用,同时也满足2^#泄洪洞出挑水舌的限制要求。试验的研究成果可供类似工程参考。     

河口村水库泄洪洞水工模型试验研究

为验证河口村水库泄洪洞布置方案的合理性和优化的可能性,根据重力相似准则,采用1∶40的单体正态模型系统研究了泄洪洞泄流能力、水流流态、压力分布、空化空蚀、进出口体形等。尝试采用不同挑流鼻坎形式来消除2#洞内起挑前跃后水流局部封顶现象,并提出有利于消能防冲的鼻坎形式。根据试验结果,1#泄洪洞采用中墩修改体形能有效规避宽墩后水冠冲击洞顶的不利流态,同时2#泄洪洞挑流鼻坎采用修改体形可有效解决起挑前跃后水流局部封顶现象。     

温泉水电站深孔泄洪洞水工模型试验研究

通过对温泉水电站深孔泄洪洞的水工模型试验研究,完善优化了深孔泄洪洞的挑流消能段的设计方案,使洞内水流流态及出口挑射水流对下游河床的冲刷状态均有所改善,试验成果对工程设计和其他模型试验均具有一定的借鉴意义。     

溪洛渡水电站泄洪洞出口挑流鼻坎体型优化研究

溪洛渡水电站采用坝身孔口与岸边泄洪洞相结合的泄洪消能方式。左、右岸各布置两条常规泄洪洞,是目前国内最大规模的泄洪隧洞。在正常水位泄洪时,泄洪洞最大流速近50 m/s,消能防冲设计难度大,对挑流鼻坎的水力性能要求很高。针对原设计方案中下游水舌冲刷两岸、且冲刷坑深度较大的问题,对挑坎体型进行修正。利用Bezier曲线生成技术构造出口挑坎,通过移动控制点改变挑坎的曲线和构造出口挑坎,优化了出口挑坎体型,并通过物理模型试验进行检验。     

泽城水电站导流泄洪洞流态模拟试验及应用

泽城水电站导流泄洪洞出口河道段狭窄、险峻,泄流流态异常复杂,沿河段消能防冲设计难度大。为验证泄洪洞体型及布置方式的合理性,设计、实施了流态模拟试验,结果表明:泄洪洞过流能力略大于水力学计算结果,出口水头可以满足规范要求,在汛限水位、设计水位、校核水位三种工况下,挑角在20°至25°之间均合理。据此为设计修改提出了有益的建议。工程试运行实测数据与试验数据基本匹配,效果良好。     

下游高水位条件下导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的水力学问题研究

导流洞改建为旋流竖井式永久泄洪洞后，由于泄洪标准提高，对于某些大型工程，如小湾、溪洛渡等会遇到下游水位过高的技术难题，由于洞顶被淹没，泄洪洞内会出现水跃、不稳定气囊等不利流态，必须采取适当的工程措施进行调整与控制。作者在小湾工程大型导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的试验研究中提出采用竖向压板技术优化洞内流态，并以多孔平板技术解决导流洞出口的排气问题，使这一难题得到较好解决。本文着重对竖向压板的作用原理进行理论分析与探讨。