乌牛新闸下游冲刷模型试验及经验公式适用性

针对乌牛新闸闸下冲刷问题,建立水闸物理模型并观测闸下冲刷坑的形成及发展过程,研究冲刷坑位置及深度随时间的变化规律,并将试验成果与两种常用的冲刷公式计算结果进行对比分析,探索了冲刷公式在平原地区淤泥土质中的适用性。结果表明:当下游潮位较低时,过闸水流在防冲槽末端形成跌流,水流翻滚剧烈,对下游河道冲刷明显;随着汇合口河道地形的长期冲刷,汇合口附近的水跃逐渐消失;随着时间加长,冲刷坑位置整体有所下移,冲刷深度从快速增大逐渐趋于稳定;在平原地区淤泥土质中,毛昶熙公式计算的闸下最大冲刷深度与试验成果较为一致,具有较好的适用性。     

浙江乌牛新闸闸下三维水流冲刷数值模拟研究

低水头水闸往往具有较大的单宽流量,从而导致过闸水流能量较为集中。经消能工消能后,闸下水流紊动仍较剧烈,具有非常复杂的三维特性,致使常规数学模型较难直观反映实际的闸下水动力及泥沙冲刷状况。采用Flow-3D三维数值模拟软件对浙江乌牛新闸的水动力及闸下冲刷情况进行了模拟,并结合水工物理模型试验成果,对水流流态、流速分布、水面线以及冲刷成果等进行了对比分析,结果吻合较好。证明该软件对低水头闸下三维水流数值模拟和冲刷研究具有较好的适用性,可为今后的研究工作提供技术平台。     

水闸挖深式消力池消能设计研究

水闸的消能设计主要是根据上下游水位及过闸单宽流量进行计算。本文通过实例,将过闸流量分为几种工况,分析研究水闸消能设计中池深及池长计算工况的选取。结果表明,各种工况对水闸消能设计的计算影响较大。因此,水闸的消能设计一定要选取合理的工况进行计算。     

拱网消力池模型试验研究

拱网消力池模型试验表明，其流态良好；相同佛氏数下，消能率比自由水跃提高；与实体墙比较，阻力系数增大；池后呈表流冲刷特性，坑深较浅，坑形平展。因此，拱网消力池是一种适用于低佛氏数水跃消能的新型消能工。     

东河水库溢洪道及输水隧洞水工模型试验

东河水库溢洪道、泄洪洞共用一个消力池，加之溢洪道、泄洪洞进口交叉，原初步设计中担心隧洞进口受溢洪道进水的影响，隧洞流量系数取值偏小。为此，设计人员会同相关单位进行水工模型试验，将原设计中出口闸墩下游端的体形由圆形改为椭圆曲线，降低了消力池底板高程，加深了消力池深度，增加了左侧边墙；从而解除了疑虑，为下阶段工程设计打下了基础。     

平底矩形渐扩挖深式消力池深度计算新公式

为解决平底矩形渐扩挖深式消力池深度计算传统公式与等宽矩形断面消力池深度计算公式不统一的问题,通过建立收缩断面水深方程、水跃方程、出池落差方程和消力池末端几何关系方程推导了渐扩矩形断面挖深式消力池深度计算的新公式。分析认为,传统公式计算消力池深度存在小于新公式计算结果的情况,以传统公式计算的消力池深度作为设计依据不能完全形成确定淹没系数的淹没水跃,此时下游河床冲刷较大,无法满足消能的设计要求;当消力池首、末宽度相等时,新公式与等宽矩形断面消力池深度计算公式相同,且新公式物理概念清晰,以新公式计算的消力池深度作为工程设计的依据更加可靠。     

朱家站水闸水工模型试验研究

朱家站水闸位于横阳支江河口,水闸两岸现状仅为土堤,防冲性能差,闸下消能防冲问题非常突出。以水工模型试验为手段,研究水闸的泄流能力,进行消力池原设计方案和优化方案的消能比较试验,并对闸门调度运行方式提出合理化建议。结果表明,水闸的泄流能力满足设计要求,推荐采用的二级消力池方案能够明显改善消力池水流流态、减小下游海漫段的流速,有利于消能防冲。     

等宽矩形断面挖深式消力池深度计算方法研究

为计算等宽矩形断面挖深式消力池深度,构造以收缩断面水深为横坐标,消力池深度为纵坐标的函数。作出相应函数的两条曲线,其交点的横坐标即为收缩断面水深。对曲线进行离散化,推导了收缩断面水深的表达式,进而推求出消力池深度及跃后水深。     

某水电站导流兼泄洪洞水工模型试验

通过对新疆某水电站导流兼泄洪洞水工模型试验,在原设计方案采用传统底流消能不满足消能效果的前提下,采用设置消力墩和掺气槽方式进行优化。试验证明：优化方案能有效地改善消力池内的水力特性,起到稳定水流流态,提高消能效率,消能率可达到59.32%-67.91%。     

荆山湖进洪闸消力池优化设计

在理论计算的基础上,经过水闸整体水工模型试验,增设辅助消力墩,缩短消力池长度,解决了在进洪时的水流消能防冲问题。消力池池底因受到潜水和承压水的作用,进洪前期池底扬压力大,为满足抗浮要求所需的护坦底板厚,优化设计时在护坦与地基之间设置钢筋混凝土抗拔桩,增加护坦与地基间的锚固力,达到经济、安全和合理的护坦底板厚度。     

浅议坎式消力池的水力计算

简介泄水建筑物的消能形式,根据坎式消力池的水流衔接形式,通过水力学计算推导出了坎式消力池的消能坎坎高的计算公式,并结合具体实例给出了坎式消力池水力计算的全过程.     

大型浮体闸水工模型试验方法

根据浮体闸水动力量测要素的相似要求,详细分析水工模型试验所遵循的相似准则和设计试验方法,提出了双模型试验方法。基于工程安全和减小误差的原则,得出如下结论:浮体闸水力模型应按重力相似准则设计,以保证模型水流处于紊流阻力平方区,并且使模型浮体闸各部分质量分布与原型相似,结构振动模型在线应变比尺接近1的情况下可以独立地选取长度、弹性模量和密度比尺。简单介绍了模型浮体闸控制量测试验装置设计及测力传感器的布置方式。     

某水闸消力池自由液面数值模拟的研究

就自由液面数值模拟进行了研究,给出了相关的控制方程,并简要介绍了应用Fluent软件实现数值模拟的操作步骤,最后应用Fluent软件中的VOF法对一个具体工程实例进行闸后消能结构中的自由液面进行了模拟,结果与传统设计方法得出的数值较吻合.     

低水头水闸下游消力池长度优化研究

低水头水闸下游消力池的水流条件较复杂,水闸出流条件(自由出流、淹没出流)对闸下游的流态和水跃长度影响较大。通过水力模型试验研究,提出了水闸闸门全开敞泄、宣泄最大流量运行条件的下游消力池长度的计算方法:水闸出流为自由出流时,可按现有的水闸设计规范的方法计算消力池长度;水闸出流为淹没出流时,闸下游水跃长度较短或呈无水跃状态,此时,可采用水闸上游为正常蓄水位、闸门控制下泄最大开度泄量计算消力池长度。研究成果可合理地计算和选取低水头水闸下游消力池长度,在确保工程安全运行的前提下,大大节省工程投资。     

隔河岩大坝消力池消能工水力学原型观测

对清江隔河岩水利枢纽水垫塘消能工的水流流态、水面线、流速、点脉动压力、面脉动压力及下游冲淤变化等进行了观测。观测成果表明，在泄流量Ｑ＝７５００ｍ＾３／ｓ，Ｈ上＝１９８．９３ｍ，Ｈ上＝８７．１ｍ的观测下，主要结论为：①冲击区的脉动压力幅值此经导墙上的大；②冲击区以外，导墙上脉动压力比底板上的大；③顺流向底板上的脉动压力幅值呈衰减趋势；④经过１９９８年汛期的泄洪，一级消力池岸坡未发现异常现象，二级池内     

潮州供水枢纽西溪拦河水闸二级消力池设计

潮州供水枢纽西溪拦河水闸,因河床下切严重,运行后消能工出现冲刷损毁,本文概述了消能工改造方案,增设二级消力池设计.     

T形墩消力池的水力特性与体型研究

本文对Ｔ形墩消力池的水力特性和体型比较等问题进行了试验，给出了Ｔ形墩消力池的共扼比ηｔ，阻力系数Ｃｄ，墩坎反力ｐ及池长、墩位、消能率等计算式，为Ｔ形墩消力池的水力设计提供了可行的方法。     

地震作用下重力式码头地基液化及变形

我国现行码头抗震设计规范采用的单水准抗震设计方法,不能反映不同地震烈度时的抗震性能.采用有限差分软件FLAC 3D,对重力式码头的地震响应和地基状况进行了分析计算,研究重力式码头在不同强度地震作用下地基的超孔隙水压力、超孔压比和码头位移,并用国际航运协会码头结构抗震设计指南所规定的性能设计准则进行了评判.计算表明,在强度较小地震作用下,所分析的重力式码头结构和地基的破坏程度较小,不影响结构的正常使用.在较强地震作用下,沉箱底部置换砂超孔压比增幅较小,置换砂并未液化;码头陆侧回填土层超孔压比增幅较大,回填土层在加速度峰值增加到0.2g后,在不同位置发生液化,沉箱水平及竖向位移在加速度峰值出现后急剧增大,最终导致重力式码头结构发生不同程度的破坏.     

密排加糙床面消力池自由水跃跃长计算

水跃长度作为消力池设计的重要参数,对消力池安全稳定以及经济合理的影响效果显著。通过建立水跃区水体质点的运动方程,研究密排加糙床面消力池水跃旋滚长度和水跃长度的变化规律,提出了水跃旋滚长度和水跃长度计算的理论方法,并根据已有文献的试验数据对所推公式涉及的物理参数进行率定。计算研究结果表明,密排加糙床面消力池水跃旋滚长度和水跃长度均随跃前断面弗劳德数、跃前断面水深和水跃共轭水深比的增大而增大,随着床面当量粗糙高度的增加而减小。经验证发现,水跃旋滚长度和水跃长度的计算值与实测值接近。     

亭子口水电站跌坎消力池减压模型试验研究

采用1:40减压模型,通过测试流态、水下噪声和脉动压力等水力参数,对亭子口水电站闸墩尾部跌坎式底流消力池的空化空蚀特性进行了研究。成果表明：闸墩尾部区域存在强度为发展阶段的剪切流空化,采用8.00 m高度的跌坎消力池后,消力池底板空蚀破坏的可能性较小;但消力池边墙与闸墩内壁侧扩距离较小时,边墙空蚀破坏的可能性较大;消力池边墙与闸墩内壁侧扩距离增至4.20 m时,边墙空蚀破坏的可能性显著降低。