上犹江大坝下游河床冲淤情况

上犹江水电站大坝泄水建筑物为坝顶胸墙溢洪道和右岸泄洪隧洞。溢洪道分五孔,净宽60m,每孔以一12×7m的平面定轮钢闸门控制,工作水头16.1m,最大泄流量4940m~3/s。消能形式采用连续式鼻坎挑流。右岸泄洪隧洞,施工期间作导流用,施工结束后由于弧形工作闸门启闭及洞身水力流态问题,一直未参与泄洪。水库为不完全年调节。从1957年运行以来,到1987年的30年中有16年泄洪,泄洪次数共133次,泄洪总量123.91亿m~3,历时8664小时。大于500m~3/s的143次入库洪水中,有64次泄洪,泄洪时最高库水位达200.265m(水头15.765m),最大泄流量2960m~3/s。水库历年泄洪情况见表1。     

三峡大坝泄水建筑物水力学原型观测与分析

三峡大坝泄水建筑物具有下泄流量大(102 500 m3/s)、泄洪落差大(97.3 m)、孔口数量多(22个表孔和23个深孔)、运行水头高(90 m)、库水位变幅大(135～180 m)等特点,其泄洪运行备受关注。采用现场原型观测手段,2003年以来历时十余年,系统观测了深孔135 m、156 m、172 m和表孔162 m、172 m特征库水位泄洪消能水动力特性,重点考察了水流流态、动水压强、水流流速、水流空化噪声、通气风速、水流掺气浓度、坝下冲刷等参数,获得了宝贵的原型系列观测数据,并与模型试验成果对比分析补充完善。观测显示,泄水建筑物过流面虽有初生空化信号但未见空蚀和泥沙磨损破坏,坝下消能区冲坑最深点高程20.8 m,折算其上游坡比1∶6,表明三峡大坝泄水建筑物布置总体是成功的。     

挑流反弧段水流掺气浓度的试验研究

通过泄槽水力学模型试验,研究了溢洪道、泄洪洞等泄水建筑物挑流反弧段掺气浓度的沿程变化规律;分析反弧段掺气浓度分布与挑坎高度、挑流段反弧半径以及来流流量之间的关系,以期为优化掺气坎体型及掺气坎下游设施提供依据。试验结果表明,挑流反弧段水流表、中、底不同部位掺气浓度的沿程衰减率是不相同的;在试验范围内,挑流反弧段水流掺气浓度随掺气坎高和反弧半径的增大而增大,随流量的增加而减小。     

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。     

布列依水利枢纽运行期的泄水建筑物及水力学论证

布列依水电站泄水建筑物为８跨溢洪道，采用挑流鼻坎防止建筑物和左岸被大泄量水流冲刷。为此进行了多种模型试验，以探讨水力学特性。试验得出：双层挑流鼻坎结构辅以掺气装置掺气，可大大减轻水流对建筑物、左岸及河床的冲刷。     

高水头大流量泄洪建筑物的泄洪安全研究

随着我国在建和待建的高坝泄水建筑物所涉及的水流流速愈来愈大,高速水流问题的影响日益突出,直接关系到枢纽的安全运行.基于国内外对高水头人流量泄洪建筑物的泄洪安全研究,以会沙江下游梯级向家坝、溪洛渡、白鹤滩以及乌东德等特大型水利水电工程中存在的高水头大流量泄流建筑物安全关键技术难题为背景.总结并探讨了适应我国特大型水利水电工程水头高、流量大、河谷狭窄等特点的泄流建筑物安全新技术,为解决消能防冲、掺气减蚀、泄洪雾化、高流速条件下的新型抗冲耐磨材料、泄流结构灾变及其诊断和预警等系列性关键问题,提、高我国高水头大流量水利水电上程泄流建筑物的安全性,提供了重要参考.     

泄洪消能设计与试验研究

乌江银盘水电站具有泄洪流量大、上、下游水位差小、下游水位变幅大等特点,泄洪消能布置要考虑通航、发电和施工导流等因素的影响.模型试验结果表明:电站设置10个泄洪表孔,堰顶高程为195 m,孔宽15.5 m,三期截流左区4孔预留缺口180 m,泄流能力满足要求;泄洪消能建筑物结合电站运行及施工导流方案分3区布置,中区、右区为底流消能,左区为面流消能;通航条件下(5 500 m3/s以下)不使用左区单独泄洪,上、下游引航道口门区的水流条件基本满足通航要求.     

挑坎掺气在岔河水库溢洪道中的应用研究

对于中、高水头泄水建筑物,空化水流易诱发结构空蚀破坏。基于岔河水库溢洪道原设计体型,通过模型试验,研究在泄槽抛物线段上、下游侧增设不同体型掺气坎对空化水流的影响。成果表明:挑坎布置于下游侧,散水现象明显,随流量增大,下游泄槽流态恶化。挑坎布置于上游侧(挑角5°、坎高Δ=0.40 m),未掺气时,坎后射流空腔内充满回水,呈负压状态;下游泄槽空穴数上升,水流流态较为平顺;坎高增加,空穴数反而减小;强迫掺气条件下,坎后能够形成稳定的射流空腔,随挑坎高度增加,空穴数变化并不明显,泄槽水流流态反而更趋紊乱。     

双江口水电站300 m级高坝泄洪消能关键技术研究

双江口水电站是大渡河干流上游控制性龙头水库电站,地处高山峡谷、高海拔、高寒地区,泄洪最大水头约250 m,最大下泄流量约8 200 m~3/s,泄洪消能技术难度大。结合双江口水电站泄洪系统"高水头、大泄量、窄河谷"的特点,开展了50 m/s级高速水流水力特性、1 200 m~3/s级高水头竖井漩流式泄洪洞水力空化特性及掺气减蚀措施、50 m/s级高速水流抗冲耐磨材料等关键技术进行研究,研究成果和思路为双江口水电站提供有力的安全泄水保障,可供300 m级高坝泄洪建筑物设计和建设参考借鉴。     

某溢洪道掺气方案优化研究

高水头、大流量的泄水建筑物中易发生空蚀破坏,结合西北某水电站溢洪道工程实例,通过单体水工模型试验,开展溢洪道掺气减蚀研究。试验结果表明:各洪水频率条件的溢洪道泄槽流速较大,水流空化数小于0.3,需要设置掺气减蚀设施。通过分析3种不同掺气设施的减蚀效果可知,挑坎式掺气能缓解空蚀,但下游伴有不同程度的溅水;凸型坎掺气能形成稳定的空腔,且下游无溅水发生;坎槽式可使泄槽内形成稳定的空腔和流态,且易施工,为最优掺气设施。在最优掺气设施中,掺气坎至鼻坎前端掺气浓度较高(0.9%～63.1%),掺气效果良好,达到了掺气减蚀目的。研究结果可为该工程后续消能防冲研究及类似工程的掺气减蚀研究提供理论指导与技术支撑。     

糯扎渡水电站溢洪道深化设计

糯扎渡水电站地处狭谷地区,泄洪最大水头182 m,溢洪道最大泄洪流量31 318 m3/s,泄洪功率达55 860MW,其规模为目前国内最大,泄洪消能问题十分突出。为此,在可研阶段对泄洪建筑物布置进行了多方案比选研究,在招标阶段进行了深化研究,结合整体水工模型试验及溢洪道单体、掺气减蚀、护岸不护底、泄洪雾化等专题研究,设计了适合该工程的大型岸边溢洪道,在溢洪道挑流鼻坎下游设置消力塘,有效解决了消能问题。     

米兰河山口导流兼泄洪洞掺气减蚀设施设计

米兰河山口工程泄水建筑物由导流兼泄洪洞、台阶式溢洪道组成,依次布置于左岸河床。导流兼泄洪洞采用有压短管进水口,孔口尺寸为3.5m ＆#215;3.5m,出口采用底流消能,消力池长70m、宽15m。根据单体水工模型试验成果,采取挑坎与通气槽组合型式的掺气体型,能较好地解决水流空蚀问题。     

玛尔挡水电站泄洪消能试验研究

玛尔挡水电站具有水头高、流速大、下游水位浅,而其泄洪建筑物布置集中,水舌较为集中入水,泄洪消能问题突出的特点。通过模型实验,提出泄洪洞采用横向扩散式挑坎;溢流堰堰顶高程由3261 m降低为3258 m,溢洪道引渠段底板高程随之由3250 m降低为3247 m,溢洪道孔口尺寸由13 m×14 m改为10.5 m×17 m,溢洪道挑坎均采用曲面贴角窄缝挑坎等措施对泄水建筑物进行优化。模型实验结果表明,优化方案可有效解决原方案死水位不能跨岸、下游河道冲刷严重的问题,满足泄洪消能的要求。     

大藤峡水利枢纽工程泄洪消能建筑物研究与设计

泄洪消能建筑物设计是水利枢纽布置首要研究问题,泄洪消能建筑物设计非常重要,涉及到泄流能力、过流面空化、水流掺气、泥沙磨蚀及对其下游河床冲刷等问题。针对大藤峡水利枢纽工程泄洪建筑物最大泄量达66 200 m³/s和消能建筑物弗劳德数低的难题,泄洪建筑物采用了底孔泄洪、表孔排漂的泄洪方案,消能建筑物采用了二级消力池底流消能方式。泄水闸主要采用底孔泄洪,弧门推力巨大,选用钢梁作为弧门支撑体,解决了工程设计难点,为同类工程提供借鉴作用。     

燕山水库溢洪道和泄洪洞联合运行水工模型试验研究

本文着重阐述了燕山水库溢洪道、泄洪洞同时泄洪时两泄水建筑物之间泄流与消能的水工模型试验研究。     

开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性及优化布置研究

开敞式宽大单泄槽溢洪道与一般溢洪道相比易发生水流流态复杂、掺气效果差等工程安全问题。以马来西亚Baleh水电工程为例,采用VOF法与RNG k-ε双方程紊流模型对溢洪道流场进行三维数值模拟。计算分析了不同工况下溢洪道流态、流速、沿程压强等水力特性的分布规律。同时开展1∶50物理模型试验,对比分析数值模拟结果与模型试验结果发现,两者基本一致,验证了开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性数值模拟的准确性与可行性。进而利用紊流模型计算分析了溢洪道掺气坎的优化布置方案,结果表明：1#掺气坎抬高20 cm后,坎后掺气空腔长度由11.03 m增大至19.84 m,消能率提高了6.11%;3#掺气坎沿泄槽陡坡上移15 m后,挑流水舌冲击位置上移,减轻了对挑流鼻坎段水流流态的影响。研究结果对同类工程的优化设计有一定的借鉴作用。     

拉格都水电站泄洪工程布置与护岸设计

拉格都水电站工程水库总库容86．9亿m^3，装机容量72MW。拦河大坝为粘土心墙堆石坝，最大坝高40m，其泄水建筑物由泄洪洞和溢洪道组成。泄洪洞布置在主坝右岸，为导流、泄洪、放空水库三结合的无压隧洞，洞身为城门洞形，出口段两侧边扩散并采用连续式挑流消能，后接长 约550m的尾水渠，将水流导入主河床。溢洪道平均宽42m，库流消能，消力库后接20m长的护担；引水渠位于左岸，是导流、泄洪、发电、灌溉四结合的建筑物。工程竣工后的情况表明，枢纽布置是合理的，大坝 能安全拦洪，但因投资等因素限制，溢洪道和泄洪洞下游未作周密的防护，发生不同程度的冲刷。为此，针对泄洪洞和溢洪道出口下游冲刷流态等实际情况，进行了护岸工程的设计和施工。护岸工程投入使用后，运行情况良好。     

阶梯式消能工与掺气墩在工程中的联合运用

为使溢洪道具有较好的泄流条件,提高消能效率同时节省投资,提出了阶梯式溢洪道与掺气墩相结合的联合消能方式。以某水库溢洪道改造工程为例,对溢洪道的阶梯尺寸、掺气墩的结构及布置型式进行了探讨,最终泄槽段采用了1 m的阶梯形式与前倾30°的圆柱形掺气墩相结合的联合消能方式。试验结果表明,阶梯式消能工和掺气墩联合运用消能效果优异,水流条件明显改善。     

松山引水工程溢洪道设计

松山溢洪道总长 1 80 m ,由进水渠、溢流堰体、泄槽、挑流鼻坎及尾水渠组成。溢洪道单宽流量较大 ,泄槽流速较高 ,最高达 35 .5 2 m/s,针对高速水流区的特点 ,经计算分析 ,在桩号 0 0 85 m断面布置掺气设施 ,以解决高速水流带来的空蚀问题。同时将泄槽底板结构采用全搭接方式 ,泄槽底板排水 ,利用既经济又便于施工的马来西亚第三代软式透水管 ,从而保证溢洪道的安全运行。     

公伯峡水电站左岸溢洪道泄槽防空蚀设计优化

为了提高公伯峡水电站左岸溢洪道泄槽抗空蚀设计的可靠性、安全余度和减少施工难度，在分析国内外高速水流泄洪建筑物运行实例的基础上，结合公伯峡工程实际，通过水力学模型实验验证，优化设计采用了增加掺气设施。保证高速水流底部充分掺气，从而防止了泄洪建筑物的空蚀破坏。这一措施不仅简单、易行，还可节约工程投资、增大工程安全度和可靠性。