两河口水电站泄洪雾化影响分析

采用随机溅水数学模型,针对两河口水电站泄洪雾化降雨进行了数值模拟,分析了泄洪条件与河谷地形对雾化降雨分布的影响。研究表明,当洞式溢洪道与深孔泄洪洞联合运行时,泄洪雾化降雨区位于溢洪道出口下游约1 000~1 300 m,横向宽度可达300~400 m,雾雨爬升高度可达125~155 m,水舌下游暴雨区中心雨强约600~1 000 mm/h。洞式溢洪道采用窄缝出口并且正对河槽,雾化雨区主要在纵向扩展,而横向范围较为稳定。深孔泄洪洞采用横向扩散挑坎并与河道呈较大夹角,雾化雨区分布随泄洪流量变化较大,且雾雨区主要位于对岸岸坡。因此,在联合泄洪条件下,应通过增大溢洪道流量比例以控制泄洪洞下游对岸岸坡的雾雨爬升高度。     

高拱坝表中孔窄缝式挑坎泄洪雾化特性分析

对古学水电站拱坝表中孔窄缝布置方案的泄洪雾化特性进行分析,根据物理模型试验成果,率定出不同频率洪水条件下,坝身表中孔的泄洪雾化水力因子,然后考虑水舌入水形态、复杂河谷地形及气象条件等因素,得到了泄洪风场与雾化降雨强度的等值线分布。研究表明,坝身表中孔采用窄缝出口体形,泄洪水舌纵向拉开,水舌两侧溅水受到前部遮蔽,且当表中孔联合泄洪时,内外侧不同水舌间也发生相互遮蔽。由于水舌两侧雾化源受到削弱,使得窄缝体形在保证消能安全的同时,能有效减小两岸雾雨爬升范围。在坝身各种泄洪条件下,雾化降雨分布范围在坝下80～700 m之间,两岸雾化雨区爬升高度仅为120～140 m,右岸下游电厂尾水出口处降雨强度0～20 mm/h,已属自然降雨范畴。     

基于泄洪雾化影响的白鹤滩水电站坝身泄洪调度方式研究

针对高坝工程泄洪调度方式的雾化影响问题,提出一种改进的泄洪雾化数学模型。该模型可综合反映水舌入水条件、气象条件及河谷地形的影响,并通过小湾工程实测资料验证,两者吻合良好。在此基础上,针对白鹤滩水电站坝身泄洪方式进行雾化影响对比分析。结果表明,当深孔泄洪时,由于其水舌挑距大,入水角度小,水舌风场与雾化降雨范围明显大于表孔泄洪,在泄洪流量与水位落差相同的条件下,表、深孔不同开启方式,其水舌落点与入水形态各不相同,最终引起水舌风场与雾化降雨分布显著变化,根据不同运行工况下的雾化降雨对比结果,提出了坝身孔口的最优开启方式。上述研究为今后实际工程泄洪调度的雾化影响分析提供了借鉴。     

溪洛渡水电站泄洪系统运行特点

溪洛渡水电站具有“窄河谷、高拱坝、巨泄量”的特点,泄洪建筑物由7个泄洪表孔、8个泄洪深孔以及4条泄洪洞组成.泄洪系统按照“分散泄洪、分区消能”的原则布置.坝身泄洪采用表孔下跌式、深孔上翘式布置,两股水舌在空中碰撞后跌入水垫塘内紊动消能.正常运行方式下,优先开启坝身泄洪深孔,后开启泄洪表孔,泄洪洞宜在坝身泄流能力不足时参与泄洪.     

窄河谷高拱坝收缩式表孔体型研究

无碰撞泄洪消能方式是狭窄河谷地区高拱坝工程优先选择的坝身泄洪消能方式,其核心思路是利用宽尾墩形成横向收缩、纵向拉伸的表孔水舌,以适应狭窄河谷地形条件,同时满足表孔水舌从深孔水舌间隙穿插,表、深孔水舌空中不发生碰撞,从而减轻表、深孔联合泄洪时泄洪雾化的目的。然而,高拱坝表孔多为开敞式溢流堰结构,流道短、作用水头小、出流流速低,通常难以形成流态稳定、纵向拉伸效果好的表孔水舌。为此,以锦屏一级特高拱坝工程为依托,采用了理论分析与水力学模型试验相结合的分析方法,先后开展了5种收缩式表孔体型的探索研究,成果表明,采用宽尾墩辅以出口透空体型能够有效地提高表孔水舌的空中稳定性、改善表孔水舌纵向拉伸效果、增加水舌纵向入水长度,从而减小水垫塘底板的最大冲击压力。     

对隔河岩工程泄洪雾化的认识与防护

国内新安江、柘溪等水利枢纽均存在由于泄流雾化而造成对于工程及发电的危害。泄流雾化属于水气二相流动,即自溢流坝或深孔下泄的高速水流,经鼻坎挑流作用而使水舌抛向空中并射入下游水垫。在此过程中,由于水气混掺;水舌入水喷溅,以及水舌在空中碰撞,形成之水滴、水汽,造成了雾化。对此目前尚无成熟的理论计算方法。二滩工程采用模型试验及原型观测手段对雾化进行研究,并在此基础上定出雾化分区标准,给出相应分布范围及确定防护措施。清江隔河岩工程系用表孔及深孔泄洪,预计泄洪时将会产生不同程度的雾化问题。由于泄洪期为每年5～10月,故不致因雾化引起输电线路挂冰现象。因坝址上游为峡谷,下游地形则相对开阔,易产生峡谷风,使雾向开阔处扩散,可能影响电站运行。经试验表明,如能尽量避免表、深孔联合运用,可减轻雾化程度。根据已建工程的雾化资料,隔河岩工程提出采用全封闭式开关站;加固开挖边坡及设排水沟等防护措施。     

长石岭水库工程泄水建筑物方案比选

乐清市长石岭水库防洪保护范围主要为芙蓉镇,日常洪水调度主要通过泄洪洞进行下泄。考虑本工程大坝为砼重力坝,结合实际地形和泄洪规模,拟定了表孔结合中孔和表孔结合深孔的两种泄水建筑物布置型式进行择优比选,合考虑施工工期、施工质量控制、运行管理、泄洪时对下游的影响、工程投资等方面最终确定具有明显优势的表孔结合中孔的布置型式。在满足工程泄洪要求的前提下,工期可以缩短至3.5月,投资减少6万元。     

三峡水利枢纽泄洪调度运行水力学试验研究

 三峡水利枢纽泄洪运行具有水头高、洪水流量大、 泄洪设施多等特点。如何对泄洪设施进行合理调度运用，确保枢纽建筑物及下游设施安全， 是三峡工程枢纽运行重要研究课题。通过水工模型研究了三峡枢纽泄洪调度方案，提出了对 深孔、表孔泄洪调度优化方案，即各孔按均匀、间隔、对称的原则开启闸门。试验结果表明 ：泄洪坝段下游主流流速分布更趋均匀；防冲墙边冲刷大有改善，冲刷最低高程高于该处30 m建基面高程。优化方案达到了预期的目的。     

高拱坝坝身泄洪规模探析——以白鹤滩水电站为例

坝身泄洪规模对于高拱坝工程的泄洪安全有重大影响,是高拱坝水力设计中关键的技术参数之一。本文基于白鹤滩水电站坝身泄洪水工模型试验成果与水垫塘底板最大冲击压强宜小于15.0×9.8 kPa的技术基准,给出了该工程坝身泄洪规模的具体量值,并从水垫塘单位水体消能率角度与同类型工程进行了对比。试验研究表明,坝身泄洪规模与水垫塘底板冲击压强之间有显著相关性:在表孔单独泄洪运行工况下,随坝身泄流流量的增加,水垫塘底板最大冲击压强以幂函数的形式增大,且增幅十分明显;而在表深孔联合运行工况下,水垫塘底板最大冲击压强则主要取决于表孔与深孔泄流流量之比,基本上为线性关系。     

吉林台一级水电站表孔和深孔联合消能试验

吉林台一级水电站采用表孔泄洪洞，不与导流洞相结合而单独布置，深孔泄洪洞弧门处不作突扩跌坎并取消出口斜洞段的泄洪建筑物布置体型方案。为了验证该方案两泄水建筑物体型及消能防冲设计的合理性，以最终方案对深孔、表孔泄洪洞主要设计体型方案的试验结果作了联合消能试验。结果表明最终方案总体上是合理可行的。     

石门坎水电站拱坝泄洪消能水工模型试验研究

为了弄清石门坎水电站拱坝泄洪消能的能力,通过拱坝泄流能力水工模型试验,分别模拟3个表孔和两个中孔单独或表孔、中孔联合运用条件下泄流能力、出口流速、压力分布及消能冲刷情况。以验证原设计方案中表孔、中孔体型设计是否合理,从而最终确定表孔、中孔的设计体型。模拟泄洪过程中消力池底板的受力情况变化,根据受力情况提出改善措施,防止发生揭底破坏。对泄洪的雾化问题进行简单分析,提出意见。     

泄洪雾化降雨模型相似比尺分类研究

物理模型试验是研究泄洪雾化问题的主要方法,但泄洪雾化模型具有明显的缩尺效应。为了提高模型雨强换算精度,减小雾化模型缩尺效应的影响,基于安康、乌江渡、二滩、白山等水电站泄洪雾化雨强原、模型试验资料,按泄洪方式、消能工体型等对泄洪雾化降雨模型相似比尺进行分类研究,分析了不同分类方式下雨强比尺（Sr）转换关系中指数n（Sr=Lrn）与尺度比尺（Lr）和水流韦伯数（We）的关系。结果表明,泄洪雾化模型雨强与原型雨强的关系并非按同一比尺指数规律变化,指数n的取值与消能工体型、泄洪方式、尺度比尺和水流韦伯数等因素有关。无论表孔、中（深）孔还是泄洪洞泄洪,模型比尺和水流韦伯数越大,雾化模型缩尺效应越小,指数n的取值就越小。     

丰满水电站重建工程挑流消能方案泄洪雾化研究

针对丰满水电站重建工程中的挑流消能方案,采用随机溅水数学模型,进行了泄洪雾化降雨数值模拟,将水舌入水喷溅源进行空间离散,描述水舌入水形态对下游雾化降雨的影响,同时考虑飞行水滴与空气间的相对速度,分析了各种泄洪运行方式与自然风场对雾化降雨分布的影响。研究表明:丰满水电站重建工程采用的分区挑流泄洪方案可将雾化区域控制在河道水面范围内,雾化降雨对左岸三期电站、右侧坝后电站、以及右岸生产、生活区的影响有限。在10 m/s以上横向风场作用下,左岸三期电站尾水平台出现5 mm/h左右的降雨,对此可通过增设地面排水设施加以解决。对于泄洪运行调度,建议优先开启中区4~#—6~#溢流表孔,然后是右区7~#—9~#溢流表孔,最后是左区1~#—3~#表孔,这可进一步减轻雾化对两岸建筑物及边坡稳定产生的不利影响。     

玛尔挡水电站泄洪雾化数学模型研究

玛尔挡水电站地处高山峡谷地区、两岸岩体地质情况较差,挑流泄洪雾化可能对两岸边坡及交通安全产生不利影响。为准确预测泄洪雾化水流的影响范围和程度,结合蒙特卡罗方法考虑环境风和地形因素的随机喷溅数学模型,对玛尔挡水电站在水舌风和汛期最不利自然风两种情况下3个典型工况的雾化情况进行了计算和分析。研究结果表明:泄洪雾雨主要沿边坡竖向爬升,只考虑水舌风时,下游雾化降雨范围最远到达坝下1 021 m,横向左扩散至3 190 m高程,横向右扩散至3 160 m高程。水舌风和自然风共同作用时,各泄洪组次雾化范围沿自然风向偏移,左右岸影响范围收窄。根据暴雨分布范围,建议适当增加下游两岸边坡的防护长度和高程。雾化降雨对省道S101没有影响,但左岸导流洞出口导墙段区域和右岸进厂交通洞口位于薄雾降雨区,泄洪时应禁止通行。     

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。     

小湾水电站泄洪建筑物布置优化研究

小湾水电站最大泄流量为20700m^3/s，最大水头约225m，泄洪功率高达46000MW。小湾工程河谷窄、坝高、泄量大，经各设计阶段的多方案比选研究，泄洪消能布置采用5个坝顶溢流表孔、6个坝身中孔和左岸一条泄洪洞，坝后设水垫塘和二道坝，坝身设2个放空底孔的泄洪建筑物布置方案。各泄洪消能建筑物在联合泄洪或单独泄洪情况下，既能达到良好的消能效果，又能保证运行安全稳定。     

海拔高程对泄洪雾化影响的敏感分析

针对海拔高程对于泄洪雾化降雨分布的影响,提出了一种改进的随机溅水数学模型。运用小湾水电站泄洪洞雾化实测降雨资料进行模型验证,两者结果吻合良好。敏感分析表明,随着海拔高程的增加,泄洪洞下游雾化降雨范围有增大的趋势,当海拔高程从50 m增加到3000 m时,泄洪雾化雨区在两岸的爬升高度增加50 m,纵向范围增大100 m;同时,降雨强度等值线分布发生坦化,在降雨强度大于400 mm/h的等值线区域,分布范围缩小,而在400 mm/h以下区域,雨区分布范围明显增大。上述研究为今后全面考虑海拔高程与气象条件对于泄洪雾化过程的影响建立了基础。     

国内外高拱坝泄洪消能布置综合分析

本文总结分析了国内外８０个高拱坝（泄量Ｑ＞２０００／ｓ）的泄洪消能布置经验，提出了一种综合通用的拱坝泄洪消能布置的分类方法；经对典型工程进行分析研究认为，通过泄洪消能布置的优化，可提高坝体的泄流能力及下游水垫塘单位水体消能率的指标，以减少岸边工程或水垫塘本身的造价；结合小湾工程的分析，认为可适当提高小湾坝体及单洞的泄流能力，减少一条岸边泄洪洞。该经验总结为目前及今后高拱坝大泄量工程的泄洪消能布置设计提供可借鉴的经验。     

峡口塘水电站泄洪雾化数值模拟计算研究

为了预测峡口塘水电站泄洪雾化的影响范围,建立了相应的数值计算模型,利用江垭水电站泄洪雾化的原型观测资料对数值模型进行验证,计算结果与原观资料基本一致,表明该数值模型是合理的。利用验证的计算模型对峡口塘水电站5种不同工况下泄洪雾化进行预测,计算结果表明无风以及纵向风速15 m/s条件下,各级工况右岸电厂以及下游交通桥均位于毛毛雨区(10 mm/h~0.5 mm/h)外,未受到雾化降雨的影响,而坝下200 m范围内左右两岸边坡均处于暴雨区,受雾化降雨影响较大。