过水围堰施工导流联合泄流模型与计算方法

应用施工水力学计算理论建立了过水围堰施工导流联合泄流模型，此模型可进行过水围堰隧洞导流联合泄流能力计算，也可进行隧洞及坝面过水联合泄洪的水力计算，介绍了过水围堰施工导流联合泄流水力计算方法，工程实例分析表明，计算结果正确，计算方法合理。     

分期围堰导流的迭代法求解

分期围堰是常用的导流方式，导流初期河床被围堰束狭，造成上游水位的壅高。水流流态随纵向围堰长度与水头之比，可分为宽顶堰流与明渠流。考虑到电脑的广泛应用，本文推荐采用迭代法求解正常水深ｈ０。临界水深ｈｋ及河糟缩窄后的水位壅高。     

上游水电站初期导流条件下下游水电站施工导流风险分析

上游水电工程初期导流围堰库容较大时,其调蓄削峰作用改变了施工洪水过程的天然属性。基于"大库-小库"梯级导流系统的独特性,建立上游水电站初期导流条件下施工导流风险数学模型。综合考虑施工洪水过程、水位库容、泄流能力不确定性,采用变倍比放大法模拟施工洪水过程,利用Monte-Carlo方法耦合各风险要素估计下游水电站施工导流风险。以西南地区某流域梯级水电工程为例,分析结果表明,风险模型及计算方法是有效的、适用的,并通过敏感性分析量化了各随机参数对导流风险的影响程度,为梯级导流方案的优化设计及风险决策提供了重要依据。     

小挑坎在导流隧洞出口消能中的应用

针对山区河道导流隧洞出口布置消能措施空间有限的问题,采用物理模型试验,对比研究了预留岩埂、消力墩、连续坎与差动坎四种不同布置方案的消能效果,通过对比不同方案下导流隧洞出口水流流态、流速、冲刷等水力学指标,最终确定连续坎方案为最优方案。水面线和水流流态对比结果表明,该方案增大了水流的横向扩散,优化了水流衔接流态,大幅减小了水流衔接段单宽流量,进而降低了下游岸边流速,减小了下游河床冲刷。     

分期导流束窄河道泄流物理试验及数值模拟研究

以某航电枢纽施工导流工程为例,采用MIKE21软件对施工导流中的束窄河道泄流进行了数值模拟,分析了围堰体型对束窄河道水流流态的影响,对围堰体型进行了水力优化,并利用物理试验进行了验证。数值计算及物理模型试验结果表明,优化后的围堰头部有助于减弱回流及水流侧向收缩。     

楔形导流墩对泵站大扩散角前池整流效果的影响

针对大扩散角前池存在大尺度回旋等不良流态的问题,采用数值模拟方法研究了在前池斜坡段增设楔形导流墩后的水流运动规律,并以水泵流量分配均匀度为目标函数,探究了单因素改变导流墩导流夹角α及长度L对前池不良流态的影响,并进行了模型试验验证。结果表明,无整流措施时,前池中主流过于集中、有对称立面旋涡出现,严重影响前池扩散水流,甚至水流裹挟旋涡,进一步影响进水池内流态。在距前池进口4 D(D为水泵叶轮直径)处,增设导流角度α为90°、长度为2.5 D的导流墩后,能明显改善前池流态,水流可均匀进入各进水池。     

叶巴滩水电站导流洞水压力分布研究

导流隧洞作为泄水建筑物，洞身、洞顶和底板的压力分布对于避免空蚀空化、振动等不良现象至关重要。以叶巴滩水电站导流隧洞为例，基于物理模型试验、RNG k-ω紊流模型、VOF法建立的三维数值模型模拟了导流隧洞压力分布，通过泄流能力、底板沿程压力等试验数据验证了数值模型的可靠性。结果表明，导流隧洞底板和顶部沿程压力分布均呈下降趋势，但在闸室段、堵头段等水力边界突变处，压力值发生了波动；在转弯段，水流受离心力影响显著，主流区位置和水流压力存在偏离轴线，靠近外边墙的趋势。     

过水围堰初期导流工期风险率计算模型

针对过水围堰初期导流围堰使用期内有效施工工期的随机特性分析，结合水电工程建设实际，提出了工期风险率的概念，并给出了研究工期风险率的计算模型．     

小挑坎对某拟建大型水电站导流洞出口区消能与冲刷改善机理研究

山区河道导流隧洞出口区具有单宽流量大、流速高、河床覆盖层深且抗冲流速小等特点，多数隧洞出口区河床冲刷剧烈，而布置大型消能措施较困难，故提出在隧洞出口布置小挑坎的措施。在物理模型试验观测隧洞出口区水流流态和河床冲刷的基础上，采用数值模拟方法计算导流隧洞出口区水流流场，研究河床冲刷改善的内在机理。结果表明，导流洞出口增设小挑坎后，可增大出洞高速水流的横向扩散和减小单宽流量，增加局部消能率，从而降低河道岸边流速；高流速出洞水体占比明显减少，使高速水流无法直冲右岸滑坡体，减小滑坡体范围流速；出洞水流宽度增加，出洞水流方向变为斜向上出流，减弱对右岸滑坡体的冲击，并且使导流洞出口区及下游河道受到的冲刷明显减弱。研究成果可为工程实践提供参考。     

沙坪一级水电站施工导流束窄河道冲刷防护试验研究

针对分期施工导流中通过围堰束窄河道会使河道的水流流速变大进而可能引起围堰堰坡、河床及岸坡坡脚冲刷的问题,以沙坪一级水电站一期导流为例,通过物理模型试验研究了束窄河床覆盖层的冲刷情况,并针对河床冲刷特性提出河道防护方案,最后通过数值模拟验证物理试验结果。物理模型及数值计算结果表明,导流工程的布置较为合理,围堰的设计防护措施能抵御水流冲刷,针对下游左岸岩坎处冲刷情况,采用块石防护方案能更显著改善河床覆盖层的冲刷现象。研究成果为采用分期导流的水利工程提供一定的技术参考。     

利用原坝为围堰的重建工程施工导流风险分析

大型重建大坝利用原大坝作为上游围堰进行导流是一种非常经济的导流方案,但由于原大坝以永久建筑物作为上游围堰进行挡水,不仅要考虑大坝运行安全、下游防洪还要顾及坝体泄水建筑物的病险情况,使利用原大坝作为上游围堰进行导流的重建工程风险分析又不同于新建水利工程。在深入分析利用原大坝施工导流的基础上,探讨了该类工程施工导流风险定义和应考虑的因素,提出了相应的导流风险分析方法,并结合丰满水电站实际工程的导流方案进行了计算分析和验证。结果表明,利用原大坝作为上游围堰进行导流的重建工程,应主要考虑水文不确性影响,且采用Monte-Carlo方法模拟水文的随机性较适宜。     

勐戛河电站导流施工方案优化

云南省盈江县勐戛河电站原设计方案为分期导流,即一期通过在河床中间填筑纵向围堰,形成一期基坑。在“一枯”期间完成冲砂闸以右坝段石方开挖及混凝土浇筑：“二枯”期间填筑横向围堰利用冲砂底孔导流形成二期基坑．“二枯”完成冲砂闸以左坝段剩余石方开挖及混凝土浇筑。实际施工过程中对其进行了优化,提出明渠导流方案。即在一个枯水期完成明渠及施工导截流,从而缩短了施工工期,降低了工程成本,取得较好的效果。     

过水围堰导流系统瞬时风险分析

结合过水围堰导流系统的实际研究了导流期间系统任一瞬时的风险分析，定义了系统的模糊失效状态，并建立了相应的瞬时风险分析模型，为定量分析系统修复能力及风险控制等提供理论依据。     

考虑围岩稳定性评价的引水隧洞施工过程仿真系统

根据施工过程中的围岩稳定情况确定出合理的施工进尺并实时可视化评价结构安全状况具有重要的工程意义。首先利用BIM建模软件建立三维基础模型,通过对建模软件进行二次开发并结合系统仿真原理得到引水隧洞施工进度;其次将几何模型转换为数值计算模型并建立进度数据库与引水隧洞数值模型之间的映射关系,通过有限元分析围压系统的安全状况,根据不同进尺下的进度计算及围岩稳定分析结果,合理选择施工进尺;最后基于Python+VB.net混合编程技术编制了引水隧洞施工进度与围岩稳定安全仿真系统。工程应用表明,该系统将隧洞施工进度、支护体系与围岩稳定性进行结合,可为合理制定施工计划及施工现场控制提供可视化技术及数据支持。     

白鹤滩水电站导流洞进出口围堰残埂对导流洞泄流能力的影响

基于白鹤滩水电站导流模型,选取六种围堰残埂高度(高0、1、3、5、7、9m)对导流洞总来流量(分十级流量)的影响进行了试验研究,量测了上游水位、导流洞泄流量等水力特性参数,分析了导流洞进出口不同围堰残埂高度对导流洞泄流能力的影响,并以残埂淹没度作为判别残埂对导流洞泄流能力有无影响的指标。结果表明,残埂高度大于3m时,残埂越高、泄流量越小,残埂对导流洞泄流能力的影响就越大;残埂淹没度临界值约为7,当淹没度大于7时残埂对导流隧洞泄流能力的影响可忽略不计。     

抽水蓄能电站引水隧洞水位监测系统的开发与应用

引水隧洞是蓄能水电站抽水和发电的水流通道,起着引用和控制水流的作用,其充排水操作是电站运行和检修过程中的一个重要环节。为保障充排水过程安全有序,必须对隧洞内水位进行监测。为此将TURCK(图尔克)新型智能压力传感器用于水位测量,以西门子S7-1200PLC作为主控器和数据采集装置,采用TIA Portal V15软件开发一套引水隧洞水位监测系统,并在广东某蓄能水电站的隧洞停水及设备大修充排水工作期间进行应用。实例应用结果表明,该系统能够对引水隧洞水位进行有效监测和报警,可为同类电站引水隧洞水位监测系统的搭建提供借鉴。     

引水隧洞穿越大型断裂带围岩力学响应

针对引水隧洞地质条件复杂、岩性差异大的特征,建立仿真三维模型,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,以分段开挖方式,对比纯开挖、支护开挖围岩径向位移、应力响应差异,分析研究隧洞穿越大型断裂带过程中的围岩力学行为。结果表明,断裂带右侧初始自重应力明显偏低,附近石灰岩段存在应力集中现象,开挖后断裂带左侧洞顶径向位移明显大于右侧;纯开挖时,已开挖部分洞壁径向应力趋于零,掌子面前方约3倍洞径范围应力释放与应力集中现象突出,各分段掌子面附近出现径向位移极小值点;开挖支护时,已开挖部分洞壁径向应力维持在较高水平,处于三向压缩状态,掌子面前方应力集中现象减弱,在各分段开挖掌子面前方应力释放区内,径向应力极小值点和径向位移极大值点一一对应,间接反映支护时机对围岩力学响应的影响。研究成果可为引水隧洞施工提供指导。