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。     

挑坎水舌运动轨迹控导措施研究

依托某工程泄洪洞出口消能工体型优化试验,对常规挑坎、平面扩散型和纵向扩散型消能工（窄缝挑坎）的挑坎水舌特性进行了对比研究,其中重点对窄缝挑坎消能工鼻坎体型对水舌运动轨迹、水舌形态、入水范围的控导作用进行了初步探讨。研究结果表明：通过侧墙非对称偏向、出口局部偏转等措施实现挑坎水舌运动方向的控导效果,适应下游河道边界特殊需要,较好地解决了工程消能难题,可为同类型工程提供参考,但鼻坎体型、尺寸等参数与水舌运动轨迹的定量关系仍有待进一步深入系统研究。     

燕尾型挑坎在李家岩水库溢洪道中的应用

针对李家岩水库下游消能防冲问题,通过1∶30水工模型试验对比了传统连续坎和新型燕尾型挑坎下游挑射水舌特性及河道冲刷形态。试验结果表明:燕尾型挑坎对上游来流的适应性好,起挑流量要求更小。燕尾坎体型下挑射水舌底缘偏离底板程度随单宽泄量的增加而增大,造成近端挑距越小。燕尾型挑坎相比连续坎水舌的横向扩散明显减弱,且沿水流方向充分拉伸,整个水舌落点范围呈狭长型,从而避免了对狭窄型水垫塘或河道两侧岸坡的冲刷,燕尾型挑坎更加适用于狭窄型河谷。燕尾坎体型下挑射水舌的落水范围总体相比连续坎得到伸展,有效减小了入水单宽流量,下游河道的水体波动及冲刷均有所减弱。在试验和类似工程的基础上总结得出了燕尾型挑坎的体型设计原则,相关研究成果可供其他工程参考。     

高水头、狭窄河道大交角溢洪道挑流消能防冲设计

针对高水头、狭窄河道大交角溢洪道挑流消能防冲设计,文章通过优选挑坎体型及下游河道扩挖防护,并结合水工模型试验成果,优选出挑坎体型,很好地解决了水流归槽、消能、防冲等问题.     

泄洪闸溢流堰面流挑坎布置研究

低水头泄洪闸溢流堰挑坎出口挑角和坎高对其下游出流面流流态影响较大。在两个泄洪闸工程面流消能试验成果分析的基础上,对其溢流堰挑坎挑角和坎高对面流流态的影响进行了分析。研究表明,若挑坎坎高a较小时,可适当增大挑坎挑角θ值,以增大挑坎面流运行的泄洪流量和下游水深的范围;低水头泄洪闸面流消能的溢流堰挑坎挑角一般可采用10°~15°,当挑坎挑角增大至15°时,可较明显增大挑坎形成面流而不产生回复底流的下游水深的范围,扩大了面流运行的水深区间,有利于工程的安全运行。     

溢洪道差动式挑坎水力特性分析和计算探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可增大其挑射水舌的扩散、碰撞、掺气和消能率,从而减轻下游河床的冲刷。目前对差动式挑坎水力特性研究成果仍较少,给工程设计带来极为不便。在现有的文献和成果总结和分析的基础上,开展了差动式挑坎下游河床冲刷特性的试验研究,对差动式挑坎段的水面线、挑射水舌挑距及其下游河床冲刷特性和计算方法进行探讨,并进一步补充了差动式挑坎下游冲刷影响系数与其体型和泄流水力参数的关系。研究成果与水力模型试验结果较吻合,可供类似工程设计和运行参考。     

溢洪道掺气设施和挑坎体型模型试验

对拟建的LZP水库溢洪道进行水工模型试验研究,结果表明:原方案中掺气槽的设计位置不佳,致使水流无法进行充分调整、掺气保护长度不能被充分利用;原设计挑坎体型欠妥,由于溢洪道出口位置河道狭窄且溢洪道轴线与河道夹角过大,出射水舌对河道右岸有严重冲刷现象。针对以上工程问题,提出上移掺气槽与底板镂空异形挑坎两个方案,并分别进行优化试验,研究结果证明:底板镂空异形挑坎方案对出射水舌的纵向拉伸效果较好,避开了右岸边坡且水流流态也更趋稳定;调整后的掺气槽布置位置合适,空腔形成良好,能够充分发挥功效。     

某水电站泄洪洞挑流试验研究

针对某水电站泄洪洞出口原设计方案中存在明显的淘刷及较高的堆积体的情况,笔者采用水工模型动床试验,对比分析两种不同修改方案下的水舌入水流态及下游河道冲淤情况,对出口挑坎体形及布置方案进行调整优化。试验结果表明,采用斜切扩散坎,左侧挑坎底长10.1 m、出口挑角为15°,右侧挑坎底长12.0 m、出口挑角为17°,出口两侧扩散角为19.1°的布置方案有利于分散水流冲击力,河道沿程冲刷明显减轻,水舌横向扩散良好,仅有部分表面余能波及对岸山体。因此,推荐采用此方案进行泄洪洞出口挑坎体形设计和布置。     

挑流鼻坎合理宽度探讨

挑流消能在消能工中有着广泛的应用,挑流原则要求获得最大的挑距和最小的冲坑.挑流鼻坎的几何尺寸对其起决定性作用,鼻坎挑角、反弧半径可根据规范选取,挑坎顶高程可根据下游最高水位确定,而挑坎宽度没有具体的要求,本文通过假设计算法找出合理的鼻坎宽度,使得挑距最大,冲坑最小.最后还说明了入射水股面积对冲坑的影响.     

高重力坝挑坎体型及水力特性对比

基于水工模型试验方法,利用几何比尺为60的黄河古贤水利枢纽水工模型,研究了连续式、窄缝式、差动式、燕尾式、直边窄缝燕尾式及曲面窄缝燕尾式共6种体型挑坎的水舌特性及水垫塘底板的压强特性。结果表明:连续式挑坎水舌呈连续且集中的形态;当挑角为30°时,窄缝式挑坎并未呈现纵向拉伸的水舌形态,内外缘挑距大,入水宽度小,冲击压强与脉动强度较大;差动式挑坎水舌呈现分层分股的形态特征,入水宽度变大,冲击压强与脉动强度减小;燕尾式挑坎水舌纵向呈扫帚状,水舌面积增大,在空中扩散、掺气、摩擦消散充分,入水宽度大大增加,沿程时均压强未出现冲击压强且脉动强度最大值比连续式、窄缝式及差动式挑坎分别降低59.5%、69.8%和39.4%;曲面窄缝燕尾式挑坎横向收缩与纵向拉伸效果比直边窄缝燕尾式挑坎好,且横向收缩有利于近坝区水体紊动及削弱二道坝区水体紊动;燕尾式挑坎有利于水垫塘底板稳定和下游消能防冲,对于类似高重力坝挑坎体型选择具有一定参考价值。     

民乐河水库溢洪道挑流鼻坎体型优化试验研究

部分河岸式溢洪道出口河道狭窄、曲折,岸坡陡峻,河床基础抗冲能力较差,采用挑流消能时挑射水流会砸落淘刷护坦、挑流鼻坎基础,危及下游岸坡稳定安全。为验证泄洪挑射水流形态及其对河床、岸坡的冲刷影响,以民乐河水库工程为例,通过水工模型试验进行分析并对挑流鼻坎体型进行优化。试验结果表明,溢洪道挑流鼻坎采用斜切坎配合折流器体型能有效改善挑射水流流态,对下游河床、岸坡的冲刷影响较小,可确保工程安全运行。     

窄河道大交角泄洪洞出口体型优化试验研究

某电站深孔泄洪洞下泄流量大,水头高,出口位置处河道狭窄,泄洪洞轴线与河道交角大,且离电站尾水出口近。针对以上特点,本文对深孔泄洪洞出口体型提出斜切扭曲挑坎和窄缝挑坎两个方案,并分别进行了优化试验研究,结果表明:斜切扭曲挑坎方案和窄缝挑坎方案的归槽情况都较好,涌浪最大的地方及冲坑最深点均在山嘴处;斜切扭曲挑坎方案的冲坑较浅,但涌浪高且电站尾水处可能有泥沙进入;窄缝挑坎方案对电站尾水影响小,但冲坑深度较斜切扭曲挑坎方案大。     

柳树沟水电站泄洪消能试验研究

结合新疆开都河柳树沟水电站溢洪洞及泄洪洞挑流鼻坎体型优化的试验研究,通过调整鼻坎体型,提出了一种适合于窄泄槽、高流速、泄槽与河道交角大、窄河道的异型窄缝鼻坎.这种鼻坎水舌不仅能沿纵向、竖向拉开,还能横向有所扩散,使水舌覆盖消能区较大范围,削弱了岸边回流,减轻了河床冲刷,且有效地控制了水舌落水位置、范围及分布,减少淤积体对电站尾水抬高的影响.     

白虎潭水库溢流坝泄洪消能方式研究

白虎潭水库溢流坝采用挑流消能,溢流堰面采用WES堰型.原挑流鼻坎采用常规等宽鼻坎,挑流水舌入水宽度大于下游河床宽度,水流落入下游河道后,落水集中,造成下游河床及岸边冲刷严重.经水工模型试验研究,推荐的台阶式堰面+差动挑坎+边墙末端局部收缩方案,使下泄水流归槽宽度减小、纵向及竖向充分分散,水舌入水面积增大,消能率增加,下游河道消能问题得到了有效地解决.     

扭曲鼻坎对泄洪洞挑流消能的影响研究

针对某泄洪洞挑流水舌对下游河道产生不利影响等问题,开展了基于扭曲鼻坎调整射流方向的水力模拟试验研究。通过对几种扭曲鼻坎的优化研究,发现采用降低挑坎高程的大转角贴坡扭曲鼻坎布置,可以合理调整水舌方向,理顺下游河道形态,消除了右岸涌浪和边岸淘刷威胁,同时又解决了泄洪洞过渡期洞内水跃闷顶问题。研究成果对泄洪洞出流的消能防冲设计有一定的借鉴意义。     

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...     

窄缝挑坎收缩段急流冲击波特性的探讨

窄缝挑坎是五十年代国外开始采用的一种新型消能工。近年来,我国许多院校和科研单位对窄缝挑坎的体型和水力特性也开展了大量的研究,提出了许多有益的认识和建议。本文对窄缝挑坎收缩段的急流冲击波特性进行了较详细的分析研究,将窄缝挑坎收缩段的水流分为波前上游区和波前下游区两个不同流态的区域,对波前上游区水力要素的沿程变化规律作了初步的探讨。同时在伊本等人提出的急流冲击波计算公式的波前上游边界条件的基础上进行了修改补充,可用作窄缝挑坎收缩段边墙水面线的计算,并作为确定窄缝挑坎边墙基本尺寸均依据。     

某工程泄洪洞挑坎体型优化试验

针对某工程水舌入水集中的问题,通过多次优化调整,分别对斜切坎和燕尾坎进行了优化试验和对比分析。通过增大水舌入水范围来降低下游河床的冲刷破坏并保证挑坎末端的护坦不受冲,同时兼顾河道两岸的防护范围和工程量,最终得到了推荐方案,优化过程和思路可供类似工程借鉴。     

铅厂水电站泄洪冲沙底孔出口挑坎设计

铅厂电站泄洪冲沙底孔消能设计中采用挑流消能方式,底孔布置在左岸岸边位置处,由于河道地形狭窄,轴线方向与河岸斜交,给河道岸坡安全带来威胁.经过比较,采用扭曲式挑坎挑流消能的方案,使挑射水流在顺水流方向向右岸分散,改善了均匀挑坎水舌集中靠近左岸的缺点,增加了水流的消能效果.     

大石涧水库溢流坝挑流鼻坎体型优化试验研究

为解决大石涧水库溢流坝设计挑坎水舌空中扩散程度低、水流落点过于集中、两岸淘刷严重、影响岸坡稳定的问题,对其进行了水工模型试验研究,提出了4种修改方案,包括3种差动挑坎以及在差动坎基础上进一步优化的新型舌瓣挑坎。通过分析比较各方案30 a一遇(消能防冲设计洪水)工况下水舌扩散形态、下游河道冲淤情况等,得出新型舌瓣挑坎的各参数较优,能够较好地解决两岸淘刷严重的问题,满足下游消能防冲要求,将其确定为推荐方案。推荐方案下校核工况及设计工况的试验结果表明:采用新型舌瓣挑坎消能对泄水建筑物安全性无影响;校核工况下对下游消能区两岸产生冲刷,可能造成局部岸坡坍塌,护坦末端左半部有淘刷,但仍比坝基础高8.5 m,不会影响坝体稳定。