梯形明渠水跃共轭水深的精确解

给出梯形明渠水跃共轭水深的显式精确计算公式。根据梯形明渠的水跃方程和一元四次方程的求解方法,研究了梯形明渠水跃共轭水深的精确解法。提出了梯形明渠水跃共轭水深的显式精确计算公式、计算步骤,并与其他迭代公式进行比较。给出的梯形明渠水跃共轭水深的计算方法为显式精确解,比试算法、查图法和迭代法简单、方便、精度高。     

低弗劳德数水跃的水跃长度计算方法

低弗劳德数水跃具有消能率低、稳定差等特点,其水跃长度除了需考虑首部旋滚区外,还需要考虑后部波动区长度。基于12个适用于低弗劳德数水跃长度的计算公式,利用Hughes的模型试验结果对比各公式的差异性,分析获得产生差异的主要原因在于是否考虑跃后波动区长度和波动区长度判断标准。然后以Fr1为2.5～4.5作为控制边界,进行了7组水槽试验并提出波动区长度的判定方法。研究表明,朱荣林公式与水槽试验结果符合较好,可用于计算水跃长度;得出了考虑波动区后水跃长度与旋滚区长度之间的函数关系,为实际工程设计提供了指导。     

水工消能设施消能率的理论分析及计算方法

由于水工消能设施内水流流态复杂,当水流流态为恒定急变流和非恒定流时,现有消能率计算公式不能适用.为此,基于水工消能设施内流体能量消散的本质,通过能量方程推导出适用于恒定流和非恒定流计算消能率的一般公式,利用重积分数值计算方法和离散函数求导法则处理所提的消能率计算公式,并给出恒定均匀流、恒定急变流、非恒定流条件下消能率的...     

S型水跃局部水头损失系数与跃后水深计算方法

鉴于水跃跃后水深作为消力池体形设计的重要参数,通过建立水跃区跃前和跃后断面的能量方程,分析了突扩式消力池S型水跃局部水头损失系数和共轭水深比的变化规律。研究发现,S型水跃相对局部水头损失系数是跃前断面弗劳德数函数,并随着弗劳德数的增大而增大;相对局部水头损失系数随跃前断面弗劳德数的变化规律既可用线性公式表示又可用乘幂公式表示;水跃共轭水深比是跃前断面弗劳德数和消力池突扩比的函数。通过能量方程求解的S型水跃跃后水深公式具有较高的计算精度和较好的通用性,且能作为矩形明渠水跃共轭水深的求解公式。     

消力池尾坎纵向坡度对池内水流流场和消能率的影响

在保证消力池容积不变的情况下,采用水工模型试验和标准κ-ε紊流数学模型相结合的方法,对不同尾坎纵向坡度的消力池进行了模型试验和数值模拟,研究了消力池尾坎坡度(90°、75°、60°、45°)对消力池内水流流动特性和消能率的影响,并将计算结果与水工模型试验结果进行对比验证。结果表明,数值计算结果与模型试验吻合较好,所采用的数值模拟方法可行;在保证消力池容积不变的情况下,尾坎坡度越大,消能效果越好,临底流速越小;但尾坎纵坡越大,消力池内水深增加,底板压强越大,边墙设计中应予以考虑。因此,在实际工程中应合理设计尾坎坡度,兼顾消能效果和两侧边墙高度要求。     

渐扩式折坡消力池的水力特性试验研究

以出山店水库枢纽工程南灌溉洞为例,针对原设计方案折坡等宽式消力池中存在水跃不稳定、流速分布不均及消能率低的问题,提出了完全渐扩式折坡消力池的修改方案,并通过物理模型试验研究了两种不同消力池方案的水力特性。结果表明,修改方案能增大消力池进口的弗劳德数,可明显改善原方案中流态流速分布不均、水跃不稳定问题,且能较大地提高消能率。     

二次抛物线形渠道临界水深与共轭水深简化算法

针对目前二次抛物线形断面渠道临界水深与共轭水深计算过程及表达式复杂的问题,推导了抛物线形渠道临界水深的通用直接计算公式,进而推求出二次抛物线形渠道共轭水深的隐性关系式,再采用Matlab仿真平台对抛物线形渠道的共轭水深的高次隐函数方程以实例进行了编程求解。为验证该方法的可靠性与准确性,同时将隐函数方程变形为收敛的迭代公式,通过临界水深选出迭代初值对共轭水深进行迭代求解。对比结果表明,Matlab软件编程法简捷、精确、便于实际应用。     

溪古水电站消力池边坡降雨条件下渗流场三维有限元分析

针对因公路改线在坝顶高程附近开挖溪古水电站消力池高边坡时雨季曾出现局部塌滑破坏、边坡顶部变形较大并出现明显的坡面拉裂缝等问题,基于饱和—非饱和渗流理论,建立了该边坡渗流分析三维有限元模型,模拟了坡面张拉裂缝等入渗通道和内部主要结构面,根据坝址气象资料拟定了典型降雨过程线,研究了该边坡在降雨条件下的渗流场及其变化规律,并计算分析了工程治理措施对边坡渗流场的影响。结果表明,同时封闭后缘透水带和坡面张拉裂缝等入渗通道可显著减小坡体暂态饱和区,且暂态饱和区向坡内延伸的垂直深度最大可减小约15 m,有利于提高边坡稳定性。     

带跌坎的消力池充水过程水力特性的试验研究

针对带跌坎的消力池充水过程水力特性研究偏少的现状,采用水工模型试验研究了带跌坎的消力池充水过程中的流态演变、时均动水压强和脉动压强等.结果表明,随水位抬升该类消力池内交替出现了多种水流流态,在一定条件下会发生水流短暂冲击消力池尾坎的现象;充水过程中,消力池底板时均动水压强可按静水压强分布规律估算;脉动压强均方根受到流态演变的影响,在充水过程中随水深增加而呈现不同的变化规律.     

多层泄孔运行方式对二级斜坡进口浅水垫消力池水力特性的影响

针对某水电站工程消力池体型不合理及调度运行方式不当而导致池内流态不良、消力池临底流速过大、底板冲刷破坏等问题,通过1∶45模型试验分析了二级斜坡进口式浅水垫消力池在多层泄洪孔不同运行方式下的水力特性。结果表明,新提出的消力池体型能够明显改善面流流态及水跃不稳定等问题,针对该工程,优先采用溢流表孔泄流比采用冲沙底孔泄流池内流态更佳,消力池临底及岸边流速更低,消能防冲效果更好。     

某斜墙坝上游坝坡滑坡机理及防治措施

为分析某斜墙坝上游坝坡滑坡变形机理并提出针对性治理措施,结合现场勘查及数值计算分析滑坡形成过程及发展趋势,确定诱发上游坝体滑坡的主要原因为土工膜破坏、降雨入渗、历史填土碾压缺陷等。根据坝体滑坡成因机制,结合大坝工程地质条件,比选上游坡压重与增设抗滑桩方案,发现采用抗滑桩进行支挡不仅能有效提高坝坡抗滑稳定安全系数,且经济性良好、可实施性强。