低水头辅助消能工水力特性数值模拟计算研究

以横丹水电站工程为例,基于κ-ε湍流模型封闭Reynods方程,采用VOF法追踪自由表面,通过有限体积法离散求解,数值模拟研究了低水头泄水建筑物的三种辅助消能方案,并分析了各自的水流特点和消能机理,以寻求一种安全可靠的消能工.     

海潮影响下低水头水闸消能结构优化研究

低水头水闸下游消能属于低弗劳德数水跃消能,容易发生波状水跃、消能不充分等消能问题,尤其在海潮影响下,水位变幅大,消能问题更加突出。为此,结合晋江滨海新区填海造地工程~#1水闸模型试验,针对原设计一级消力池容易形成波状水跃和消能率低的问题,提出了二级消力池的消能结构,并对消力池池长、池深、尾坎高程和辅助消能措施进行了综合优化。结果表明,优化后的二级消力池消能结构,改善了水流流态,提高了消能率,研究结果可为类似工程借鉴参考。     

窄河谷大夹角挑流消能工体型优化研究

针对窄河谷大夹角条件下挑流消能易出现冲击两岸、冲坑过深的问题,采用水工整体模型试验方法对具有代表性的某水利枢纽深孔放水冲沙洞挑流鼻坎体型开展优化研究,并对比分析了水舌形态和下游河道冲刷特性。结果表明,不对称收缩的异型窄缝式消能工可使水流在狭窄河道归槽,水舌纵向拉伸效果较好,大幅减轻了河床冲刷;提出了收缩比、收缩角差、斜切面积比等特征参数适宜的挑流消能工体型,可供窄河谷大夹角条件下挑流消能设计参考。     

麒麟寺水电站泄洪消能设计研究

麒麟寺水电站永久泄洪建筑物与导流建筑物相结合，单宽流量大，下游消能区覆盖较深，通过设计比较及水工整体模型试验优化，泄洪消能采用底流消能且在消力池末端左侧边墙加设导向角形式，泄洪消能简单，投资较省.     

麒麟寺水电站泄洪消能设计研究

麒麟寺水电站永久泄洪建筑物与导流建筑物相结合,单宽流量大、下游消能区覆盖层较深,通过设计比较及水工整体模型试验优化,泄洪消能采用底流消能且在消力池末端左侧边墙加设导向角形式,泄洪消能简单,投资较省。     

山区弯道水流特性及消能选型

山区弯道水流特性复杂,消能工布置困难,为确定其适宜的消能工型式,分析了山区河流水流特性及工程中常用消能型式,并结合水工模型试验研究了不同消能工布置下弯道水流流态及消力池出口流速分布,提出在弯道出口处设置消力池加辅助消能工(消力墩+异形坝)的工程措施。结果表明,在消力池内设置消力墩和异形坝后,水流流态得到很好的改善,出池水流流速分布均匀,消能效果更好。     

溢洪道交错式阶梯消能工的消能特性研究

为分析不同坡比下交错式阶梯消能工的水力特性,采用数值模拟与模型试验相结合的方法,对比研究了不同流量下1∶2.0、1∶2.5两种坡比交错式阶梯和矩形台阶消能工的流态、流场、压力场及消能特性等。结果表明,交错式阶梯消能工坡比增加,台阶凹槽处形成的三维漩涡尺度增加,水流旋滚剧烈,水深较大;台阶竖直面压强的绝对值较大,负压区范围增加。两种坡比下台阶水平面压强分布相似,均表现为越靠近台阶外沿压强越小。坡比为1∶2.0的阶梯消能工消能率更大,同一坡比消能工的消能率与流量呈非线性关系,流量越大消能率变化越缓慢。交错式阶梯消能工较矩形台阶溢洪道掺气更加充分,消能率更高。研究结果可为交错式阶梯消能工的结构优化提供理论依据。     

旋流式内消能工研究综述

对国内外的旋流式内消能工研究作了简要介绍并进行了评述。认为旋流式内消能工是解决高坝水力设计中高水头、大流量条件下泄水建筑物的安全和充分消能问题的新思维、新途径。旋流式内消能工是利用水流在泄水道中作大范围的旋转运动把下泄水流能量在泄水道内部进行大量消煞，使出流流速大大降低，从而保证建筑物的安全和下游良好的衔接条件。它具有结构简单、布置灵活、消能率高等优点，应用该种新型内消能工可将高水头水利枢纽工程中施工导流洞改建为永久泄洪洞。     

梯形消能墩—台阶组合式消能工水力特性研究

为降低台阶负压,减少空化空蚀的影响,提高台阶消能效果,在传统台阶凸角位置增设梯形消能墩组成梯形消能墩—台阶组合式消能工,采用水工模型试验与数值模拟相结合的方法,研究梯形消能墩—台阶组合式消能工的水力特性。结果表明,梯形消能墩—台阶组合式消能工台阶水平面与竖直面在靠近凸角附近存在负压,有发生空化空蚀破坏的可能;但台阶水平面与竖直面负压区掺气浓度基本大于5%,可有效降低空化空蚀危害;在本研究范围内,梯形消能墩—台阶组合式消能工消能率可达70%以上,消能率随流量的增大而降低。该组合式消能工有利于减小台阶空化空蚀危害和提高台阶消能效果,可为台阶消能工设计和现有台阶溢洪道除险加固提供参考依据。     

南川金佛山水电站溢洪道消能结构优化试验研究

金佛山水电站溢洪道水头高、泄量大、下游消能区地质条件差,为改善其消能段的水流流态,提高效能效率,通过整体模型试验,在原方案的基础上对溢洪道进行优化试验研究。结果表明,优化方案较原方案在水面波动、动水压强及其出池流速和消能效率等方面有明显改善,可满足消能要求,可为类似工程提供参考。     

某水电站泄洪消能试验研究

针对某水电站大坝坝址河谷狭窄、水头高、洪水峰高量大,致其泄洪消能措施复杂的问题,通过1∶100水工整体模型优化坝身泄流建筑物体型,表孔采用单边扩散加齿坎,中孔采用平底型及上翘型。模拟结果表明,优化方案实现了各孔水流在跌落下降过程中的碰撞扩散消能,有效减小了下泄水流射入水垫塘的动水压力,底板冲击压力由284.5kPa下降到137.3kPa以下,较好地解决了泄洪消能问题,保证了大坝和消能建筑物的安全。     

枕头坝水电站泄洪消能试验研究

针对枕头坝水电站泄洪流量大且其下游河床覆盖较深、抗冲刷能力较差的问题,采用模型试验方法研究了不同消能尾坎形式下消力池的消能效果及对下游河床和两岸的冲刷情况,提出了采用方案4即直立尾坎形式消能效果较好,对下游的冲刷亦较轻。     

沙湾电站坝下消能防冲试验研究

通过水工模型试验,论证方案的可行性,对闸下水流流态、流速分布、坝下消能进行了系统研究。并对枢纽布置及结构尺寸进行优化     

淋溪河水电站溢洪道泄洪消能形式研究

鉴于淋溪河水电站溢洪道原设计方案的种种缺陷,基于弗劳德准则,采用1∶60的模型比尺,通过设置表孔和深孔出口体型,研究了不同体型参数下泄流能力和水流对水垫塘底板的冲击压力。试验结果表明,优化后的底板冲击压力由14.50kPa降至11.44kPa,脉压均方根由95.67kPa降至45.55kPa,同时水垫塘长度由269.5m减小至169.5m,仍满足泄洪消能要求。研究成果可为同类工程提供参考。     

虎家崖水电站泄洪消能布置优化研究

甘肃舟曲县白龙江虎家崖水电站枢纽采用闸坝联合泄洪、底流消能的布置方案。通过水工模型试验,论证方案的可行性并针对上游导墙造成的流态问题及下游消能冲刷所存在的问题进行了优化。     

黄登水电站燕尾型挑坎挑流消能适用性试验研究

针对黄登水电站泄洪消能原方案存在的问题,通过1∶50整体水工模型试验,研究了传统挑坎（窄缝坎、扩散坎、斜切坎）与新型燕尾坎在黄登水电站表、底孔上的适用性问题,分析了燕尾坎对挑流消能的影响。结果表明,与传统窄缝坎相比,燕尾坎对上游来流的适应性更好,挑坎边墙的动水荷载小,在拉近最近挑距、避免对右岸边坡和下游围堰堰脚冲刷的同时,减小了电站尾水区附近水流的波动,水垫塘内底板基岩的冲淤结果满足“护坡不护底”的要求,可供类似工程参考。     

白鹤滩水电站施工期涉及的节能技术及措施

根据《水电工程可行性研究报告编制规程》的相关规定,并结合白鹤滩水电站设计要求,研究了白鹤滩水电站施工期施工设备选型及其配套、施工技术及工艺选择、施工辅助生产系统及其施工工厂设计中涉及的节能技术及措施。依据水电工程具有的普遍适应性,对水电站施工期可采取的节能技术及措施的研究思路及方法进行了探讨,为研究类似水电工程的节能技术及措施提供了借鉴与参考。     

三河口水利枢纽表孔泄洪消能方式研究

三河口水利枢纽为碾压混凝土拱坝设计,主要泄水建筑物是三孔泄洪表孔和二孔泄洪底孔,均采用挑流方式消能。为减轻对坝脚及下游河床的冲刷,在坝下游设置水垫塘。原方案时,表孔的泄流集中,导致水垫塘内的冲击压力较大,对水垫塘的安全运行不利。经过试验研究,最后选定的方案能最大限度的使水流分散,水垫塘内的流态及压力分布明显改善。