中国高坝枢纽泄洪雾化研究进展与前沿

高坝枢纽泄洪安全防护是水利工程领域的重要课题之一。具有高水头、大流量、窄河谷特征的中国高坝枢纽,泄洪伴生的雾化问题非常突出。面向中国水电工程向高海拔低气压地区发展的现实需求,复杂环境下的泄洪雾化机理、以及高精度的遥测预测方法和科学化的危害防治技术急需突破。文章基于国内外相关研究成果和工程实践应用,构建了中国高坝枢纽雾雨场源及防护体系;凝炼了当前高坝枢纽泄洪雾化的发展成果和技术瓶颈;全面阐释了关键科学技术问题的突破方法。研究成果以推进泄洪雾化研究从经验走向科学,为重大水利水电工程设计及其长期安全运行提供理论和技术支撑。     

高坝泄洪雾化工程防护措施研究进展

高坝泄洪形成的雾化现象对枢纽下游建筑物运行、两侧岸坡稳定及生态环境可能造成危害,严重时可危及枢纽本身安全。伴随着系列原型观测、数学模型及物理模型试验等形成的雾雨强度预测技术的发展,泄洪雾化工程防护由被动的雾化—破坏—修复逐渐演变为在预测雨强及其范围基础上进行工程防护,并逐步与消能建筑物、高边坡的分区、分段防护相结合。通过对系列工程雾化防护措施调研,对高坝泄洪雾化工程防护相关研究成果进行归纳总结,认为不同防护材料在不同雨强的破坏特性及雾化对生态环境的影响是今后泄洪雾化工程防护措施研究的重要方向。     

高坝泄洪雾化模型试验研究

泄洪雾化是近20多年来水电工程中出现的一个新课题,现在的高坝具有落差大、泄洪流量大、河谷狭窄等特点,雾化问题突出,雾化水流的研究已成为高坝建设中新的水力学关键技术问题之一.为了正确预测高坝泄洪雾化雨强分布,根据二滩、安康、岩滩和小湾等工程的泄洪雾化物理模型试验和原型观测雾化资料,得出了用物理模型来研究高坝泄洪雾化的规律,并据此设计溪洛渡水电站泄洪雾化模型,试验得出溪洛渡水电站不同工况下的雾化雨强分布,为工程防护提供了科学依据.     

我国高坝泄洪消能研究的最新进展

近些年来,我国一直处于水电开发与建设的高峰期,大量的实际需求促进了高坝泄洪消能技术的发展与进步。本文分4个方面总结了近年来我国在高坝泄洪消能研究方面的最新进展情况：（1）高拱坝坝身泄洪消能;（2）高水头大流量底流消能;（3）高水头大流量溢洪道与泄洪洞的水力学问题;（4）泄洪雾化问题。在总结已有研究成果的基础上,对高坝泄洪消能技术的进一步发展,以及与之相应的环境问题及安全运行管理等提出了若干建议。     

二滩水电站泄洪雾化及防护

泄洪雾化是一种具有严重危害性的雾化水流,影响建筑物的正常运行.二滩水电站泄洪强度大,泄洪雾化范围和强度超过了设计预想,对下游护岸的安全防护范围提出了更高的要求.泄洪雾化试验结果及防护效果分析得出,二滩水电站泄洪雾化区的防护范围是适当的,防护方法是可靠的,这是我国首座超过200m高拱坝泄洪雾化防护成功的例证,对其他高坝泄...     

高坝泄洪安全关键技术研究

我国位于狭窄河谷的大型水利水电工程在泄洪方面的主要特点是高水头、大流量、大泄洪功率,泄洪安全问题十分突出.文中总结并探讨了我国在高坝泄洪消能防护、泄洪振动控制、泄洪雾化防护、掺气减蚀、泄洪安全预警等方面技术的主要研究进展,提出了提高有关泄洪安全性的技术途径,可供有关工程设计和研究参考.     

大型水利枢纽泄洪运行安全实时调控技术

针对长江上中游已建的大型水利枢纽泄洪运行中出现的不良水力特性及泄洪破坏等问题,系统研究了泄洪消能建筑物、坝区其他建筑物泄洪安全调控响应特性,进一步揭示了枢纽泄洪运行破坏的致灾机理,发展了减轻泄洪危害的精细调控技术,提出了智能快速评估方法,构建了泄洪安全监测及实时调控系统。以上评估方法及监测系统可对泄洪消能防护、空蚀、结构和场地振动、雾化等安全调控响应特性进行实时监测、预报、评估和优化调度。研究成果及相应技术可指导类似工程安全运行。     

高混凝土坝泄洪和消能的研究

在综合分析国内外高混凝士坝泄洪消能设计经验的基础上,全面论述了高混凝士坝泄洪消能的设计原则和消能方式。根据研究成果,提出了高坝泄洪的水流分散程度和冲坑深度两者关系的新见解以及动水压力的控制允许值;在国内首次将可靠度理论用于大型工程的水力设计,深入论证了二滩水电站的泄洪标准;运用模型试验和数值分析等多种手段。全面论证了二滩水电站的泄洪消能布置,优化了各泄水建筑物的体型。采用了新颖合理的消能工和通气减蚀措施;全面论证了下游河道消能区的防护措施,分析了水舌淹没扩散和水垫塘护坦板的稳定机理。还叙述了高坝泄洪雾化机理、坝体流激振动影响和抗蚀耐磨材料研究成果。     

泄洪雾化研究进展综述

高坝工程泄洪形成的泄洪雾化现象对水利枢纽的正常运行、交通安全、周围环境甚至下游岸坡稳定均可能造成危害。通过全面细致的文献调研,对我国泄洪雾化相关的研究进展进行了归纳总结,梳理了对泄洪雾化危害的认识过程,总结了对泄洪雾化形成过程的逐步了解,对比了不同模型试验和数值分析的研究成果。在对当前研究现状的认识基础上,指出今后泄洪雾化相关研究工作的开展应该注重测量技术的改进,以获得更详尽的原型和模型观测资料。此外,对泄洪雾化雾源特性的研究是今后研究的一个重要方向。     

简讯

长江科学院水力学研究所新获两项实用新型发明专利2013年4月和6月,由长江科学院水力学研究所发明的"一种泄洪雾化雾源测量装置"和"一种研究泄洪雾化雾源分布规律的装置"技术先后获得中华人民共和国知识产权局颁发的实用新型专利证书。该发明为水利部公益性行业科研专项——"高坝泄洪雾化工程安全及环境影响评价与对策"项目课题研究成果,该     

泄洪雾化与防治

泄洪雾化问题最近二十年来才引起人们重视的水工压力学问题，尤其是高坝大流量的泄洪雾化，给枢纽工程安全和环境带来的灾害及经济损失不少实例，高效的泄洪消能与高强度的雾化就成为一对突出的矛盾，因而促使和推动了对这方面研究的开展。泄洪雾化是一个水汽两相流的水力学难题，因受地形，气象，下泄水流形态及消能方式等各种因素影响，极为复杂，国内外通过许多大比例尺工程雾化物理模型试验，原型观测，数学计算及预报研究，取得一系列的成果（见文献1－8），探索出一些泄洪雾化规律和研究经验，对很多大型水电工程泄洪雾化作了比较全面的评价和预报。     

高坝泄水雾化机理探讨与防治措施综述

高坝具有落差大、泄洪流量大特点,当河谷狭窄时泄水雾化问题尤为突出,可能危及工程安全运行,影响大坝消能区周边环境。本文归纳分析了国内雾化研究方法与成果,总结了高坝泄水雾化机理与防治措施。     

小湾水电站泄洪雾化研究

小湾水电站枢纽坝高达２９２ｍ，泄洪流量大，泄洪能量高，雾化问题突出。因此泄洪雾化是枢纽泄洪消能研究专题中一个重要部分。通过大比尺枢纽整体模型，进行小湾雾化问题研究，较可靠地提出量化的雨强、雨区分布等资料，并对雾化防治问题提出建议，可供设计研究参考使用。     

高坝泄洪水流雾化问题研究介绍

雾化研究是新课题，来之于实际工程。在高坝泄洪过程中，由于雾化造成工程上的危害，如新安江雾化使变压器跳闸，被近停电；黄龙滩雾化形成暴雨，厂房被淹，造成停电；凤滩水电站雾化，形成大风大雨，交通中断。为此进行了系列原型观测，获得大量雾化资料，提高到理论分析，探讨泄洪水流雾化模拟方法，进行雾化预报研究，提出一些经验式，估计雾化的强度及范围，拟定防护措施，确保工程安全运行。     

大型水利枢纽泄洪雾化原型观测研究

大型水利枢纽,尤其采用挑流消能工的高坝工程,在泄洪时产生的雾化降雨强度远超自然降雨,由此对枢纽正常运行、泄洪区交通安全、周围环境等均构成危害。对金沙江下游溪洛渡水电站大坝深孔泄洪时雾化影响范围、降雨强度分布、气象特性等进行了重点观测研究。结果表明:溪洛渡水电站深孔泄洪雾化降雨强度分布呈现局部降雨强度大、降雨强度沿纵向及岸坡方向递减速度快的特点;观测工况下最大降雨强度达4 704 mm/h;观测时段自然风速未超过3.5 m/s条件下,泄洪区最大风速达16.3 m/s;自然气压为0 kPa、空气湿度为85%左右时,最大气压约为96 kPa,空气湿度为100%。观测成果一方面可对溪洛渡水电站岸坡防护设计进行验证,并为以后类似工程的岸坡防护设计提供参考,另一方面可为其他研究手段的完善提供丰富详实数据,具有重要价值。     

泄洪雾化降雨的纵向边界估算

近年来随着一大批高坝的陆续兴建，泄洪雾化问题越来越引起人们的关注，迫切需要进行预测研究。由于泄洪雾化的物理过程与影响因素十分复杂，基于大量原型观测资料的统计分析方法是有效的研究手段之一。本研究在对部分已建工程的泄洪雾化原型观测资料进行收集、归纳、总结的基础上，发现泄洪雾化纵向边界与泄流流量、水舌平均入水流速及入水角之间存在良好的相关关系，并基于量纲分析方法建立了估算泄洪雾化降雨纵向边界的经验关系式。该成果可用于实际工程的泄洪雾化预测研究。     

跌坎型底流消能工研究综述

近年来,随着人们环境保护意识的不断增强,许多大型水电工程的泄洪消能倾向于采用泄洪雾化较低的底流消能方案。然而,经济和技术两方面的因素制约了底流消能在高水头、大流量水电站建设中的应用。针对底流消能应用于高水头、大流量泄洪工程时存在的问题,在总结已有研究成果的基础上,结合国内向家坝、官地和亭子口以及国外某些高坝工程泄洪消能实践,对跌坎底流消能工的研究进展进行了综合分析。可为类似工程的体型优化设计提供参考。     

特高坝运行安全若干关键技术

我国正处在200 m以上特高坝建设的快速发展阶段,部分特高坝已陆续建成投入运行。特高坝的运行安全是社会各界普遍关注的热点问题。针对我国特高坝所处复杂环境条件和运行特点,为保障其安全长效运行,从安全评价体系、高边坡稳定、泄洪消能、泄洪雾化、材料和结构耐久性、水工金属结构运行维护、水下检修加固、地震影响、流域高坝群运行安全以及风险管理等方面,阐述了一些关键技术的要点和主要内容。     

全国高坝枢纽布置及泄洪消能经验交流会

中国水力发电工程学会水工水力学专业委员会和青海省水力发电工程学会于1989年8月24日到30日在青海省西宁市联合召开了“全国高坝枢纽布置及泄洪消能经验交流会”。与会专家教授和代表共46人,提交会议的论文、报告25篇,科研录相4部。这次会议的目的是交流我国狭谷地区高坝枢纽布置及泄洪消能在设计及科研方面的经验;对黄河上游青海     

泄洪雨雾对水电站运行的影响及对策

高坝泄洪雨雾是由泄洪引起的非自然降雨和水雾迷漫现象,具有很强的破坏力。多座水电站曾遭受泄洪雨雾的危害性影响,发生过大坝下游交通阻断、电器设备损坏、发电机组停运及水淹厂房事故,或由于泄洪雨雾的下渗作用诱发大坝下游边坡大规模滑坡。水电站枢纽规划设计阶段,需合理布局和采取针对性防护措施,防止产生重大失误。水电站投入运行后应加强泄洪雨雾原型观测,验证设计并完善防护方案。实践证明,总结经验合理开启闸门是减轻或防止泄洪雨雾危害的一项重要非工程性措施。