陡坡隧洞不同进口形式的水力特性分析

为研究陡坡隧洞的泄流能力和洞内水流流态等水力特性与隧洞进口形式的关系,以某水电工程支流导流陡坡长隧洞为例,运用水力计算分析和模型试验验证的方法,分析比较了锐缘进口和曲线进口形式对陡坡隧洞泄流能力和流态的影响。研究表明:采用曲线进口形式可以提高泄流能力,降低围堰高程,但设计工况下洞内流态处于明满交替流状态,不利隧洞结构安全;采用锐缘进口形式,泄流能力有所降低,但可避免洞内出现明满交替流状态。综合比较认为,在围堰规模较小时,设计陡坡隧洞采用锐缘进口更为合理。     

陡坡导流隧洞进口体型试验研究

陡坡导流隧洞由于坡度较陡,洞内流态不好控制,进口体型优化比较关键。针对某项目施工导流工程进行了1∶85水工整体模型试验,通过对进口、洞身流态进行比较,提出了隧洞进口布置形式的推荐方案,结果表明:方案一进口顶部采用椭圆形式,虽然在2级流量下,上游水位大大降低,但在导流设计流量条件下洞身形成明满流交替现象,对洞身安全不利;方案二隧洞进口采用锐缘形式,使导流洞的泄流能力、进口及洞内流态、压力特性均满足设计要求,可确保在各级导流流量下,洞身段均为明流,故建议将其作为推荐方案。研究成果可供设计参考应用。     

CCS水电站输水隧洞水力特性研究

厄瓜多尔CCS水电站输水隧洞连接首部枢纽沉沙池和调蓄水库,隧洞总长24.8 km,正常运行工况下输水隧洞为明流洞,在机组甩负荷关闭隧洞出口闸门时,隧洞后半段出现压力流,因此需要对输水隧洞进行全面水力特性分析,确保输水隧洞在各种工况下安全运行。分析隧洞过流能力、水面曲线、弯道水流特性以及出口闸关闭时间不同对洞内流态的影响、消力池冲刷等表明,输水隧洞正常运行工况下水流性态良好,通过出口闸门的适时调度,可将隧洞明满流过渡段控制在较小的范围内。     

拉哇水电站泄洪放空洞无压段上层洞下游顺利贯通

2022年6月6日,拉哇水电站泄洪放空洞主洞无压段上层洞下游顺利贯通。拉哇水电站泄洪放空洞全长1397.92 m,采用有压接无压隧洞的型式,由岸塔式进口、有压隧洞段、工作闸门室、无压隧洞段和出口挑流段组成,单洞泄水量约2600 m^(3)/s,运行水头约90 m,施工难度较大。开挖过程中,克服了节理裂隙发育、围岩条件不稳定,掉块和断层等不利情况,顺利实现各项工程管理目标。     

水工隧洞流态问题研究

隧洞是常见的泄水建筑物,在水利工程中有着广泛的应用。清楚地了解隧洞的洞内流态随流量的变化是设计洞身尺寸和结构的依据,尤其是无压洞弯道段自由水面的波动、脉动压强变化规律的掌握更是关键。文章结合龙潭水库导流兼泄流放空隧洞水力学模型试验,对无压泄洪洞内弯道水流特性进行了全面深入的研究,同时对存在的无压隧洞弯道的高速水流问题提出工程解决方案。     

旋流竖井消能的试验成果及其分析

泄洪陡槽末端采用竖井消能,竖井再与泄洪隧洞相衔接的水工建筑物,其水流特性,没有成熟的水力计算方法。1984年我们对重庆九龙坡火电厂鱼鳅浩灰场排洪隧洞工程进行的水工模型试验,对这种消能方式进行了研究,揭示了其中的问题,并提出了采用旋流消能竖井的改造方案。在不增加工程量的前提下解决了隧洞中出现的气囊、振动和空蚀问题,保证了运行流态的稳定。     

有压隧洞弯曲段洞壁水流作用力分析

水资源的开发和水能利用与隧洞工程建设密切相关,尤其是有压隧洞运行过程中的水力对弯曲段洞壁的作用力,直接影响隧洞的可靠性和安全运行。为此,通过对国内外有压隧洞运行过程中产生问题的分析和总结,发现对有压隧洞出流段水力分析不足是产生上述问题的原因之一。文中利用伯努力方程和动量方程建立了隧洞弯曲段水流与隧洞壁的相互作用模型,导出了洞内水流和洞壁作用力分别与洞径、洞轴线曲率半径及隧洞进出流夹角的定量关系。从而为水利隧洞洞线规划、洞径和洞口进出流夹角的确定提供了有益参考。     

某水电站深孔泄洪洞改建发电洞水工模型试验研究

WQ水电站是以防洪、灌溉、发电为主的水利工程。为了给新建发电厂房供水,最大限度发挥已建深孔泄洪洞的作用,需将深孔泄洪洞改建为引水发电洞。笔者结合原设计方案,对改建后的深孔泄洪洞进行水工模型试验,验证在不同运行工况下深孔泄洪洞的泄流能力,分析其对大坝防洪安全的影响,讨论了洞内流态的变化以及工作闸门在高水头作用下的运行方式是否会导致洞内出现负压等。通过模型试验可知,改建对深孔泄洪洞泄洪能力无明显影响,且洞内流态良好,洞身无负压出现。改建后的深孔泄洪洞满足工程实际运行需求,可为相关改建项目提供参考。     

柏叶口水库泄洪发电洞掺气水流对挑距的影响分析

探究柏叶口水库泄洪发电洞水流挑距产生较大偏差的原因,可针对性地对泄洪发电洞进行出口挑流消能。文章对其泄洪发电洞下泄水流的流态、受力情况、紊动掺气特性等进行了分析,得出结论:挑距产生偏差的原因主要是水流的掺气减阻效应和离心惯性力的影响。     

隧洞洞内消能设计与研究

九甸峡水利枢纽为引洮供水工程水源地,总干渠1#隧洞兼作渠首电站引水发电隧洞,输水流量变幅大。库水位变幅大,隧洞洞内将形成无压明流、半有压流、明满流过渡及有压流等不同的复杂变化流态型式,运行工况复杂多变。库水位和总干渠引水流量的较大变幅,以及所引起的复杂多变的运行工况,是研究解决的主要技术问题和技术关键,主要采用工程设计与技术方案确定,以及整体水工模型试验验证等方式进行。研究的重点是高水位下引取小流量,以及低水位下引取大流量工况的运行特性与要求。通过试验验证确定进水口、隧洞洞身及工作闸后消能段建筑物总体布置与体型;各部位不同工况水流形态与压力分布;隧洞洞身水力糙率与输水流量;消能建筑物型式与布置;水面波动消除设施;高流速段防冲减蚀措施等,可为同类工程设计借鉴。     

杨房沟水电站导流隧洞工程布置及结构设计

杨房沟水电站导流隧洞具有导流与度汛流量大、流速快、水位变幅大、洞身断面较大、使用年限长等特点。导流建筑物一旦失事将推迟大坝的施工进度和发电工期,造成重大灾害和损失。综合当地地形地质条件、洪水特性、枢纽布置及工程特点,介绍了导流隧洞的布置及断面型式、导流隧洞水力学计算结果、进出口及洞身支护、进口闸门井及堵头等结构的设计方案。导流隧洞进口闸门室结构计算表明:在各运行工况下,建筑物满足安全运行要求;基础地质缺陷处理和边坡处理满足规范规定的稳定安全系数要求。     

溪古水电站竖井旋流溢洪洞设计与分析

溪古水电站泄洪建筑物布置受地形地质条件限制,采用了结构简单、进出流方向不受限制的竖井旋流消能方式,在充分利用下部泄洪排沙（放空）洞具有较大的泄洪能力基础上,结合导流洞开挖后良好的围岩地质条件,适当减少了上部竖井旋流溢洪洞泄洪规模,将溢洪洞下平段与导流洞结合,优化了泄洪建筑物布置格局,并通过初设和施工详图两阶段水工模型试验分析对比验证,竖井旋流消能,是一种便于枢纽灵活布置、具有较高消能率的内消能工型式。     

堰式进口溢洪洞设计与水力特性分析

云南晓街河水库工程泄水建筑物采用堰式进口溢洪洞,进口布置开敞式溢流堰,泄槽段采用隧洞型式。由于泄水建筑物结构较为特殊,且上、下游水头差高达79 m,水力特性较为复杂。通过泄流能力、流态、沿程水面线等水力计算分析,并结合模型试验,分析了堰式进口溢洪洞的布置、结构、尺寸等设计要求及水力特性。验证结果表明,设计方案中的溢洪洞泄流能力满足工程要求且流态较好。可为类似工程设计提供一定参考。     

特殊工况下抽水蓄能电站系统参数过渡过程分析

在抽水蓄能电站水力过渡过程数值模拟中,由于水泵-水轮机全特性曲线所具有的特殊性,使得尾水管进口最小压力在机组相继甩负荷工况下会大幅度降低,且时常会成为控制值。以一维刚性水锤及弹性水锤的特征线方法(MOC)为理论基础,结合某"一洞两机"布置形式的抽水蓄能电站工程实例,对该电站相继甩负荷工况下引水隧洞洞径及尾水岔管相对位置对过渡过程的影响进行了数值模拟。结果表明:在设置尾水调压室的情况下,拟通过改变引水隧洞洞径来调节尾水进口最小压力的措施是不经济的,引水隧洞的面积只需使其中的水流能够保持经济流速即可;在满足工程布置的前提下,应尽量减小尾水支管的长度,以保证输水发电系统的安全运行。     

糯扎渡水电站水力设计关键技术研究

糯扎渡水电站枢纽工程由心墙堆石坝、溢洪道、泄洪隧洞及引水发电系统组成;总泄洪功率高达66940MW;溢洪道最大泄洪流量高达31318m3/s,泄洪最大水头182m,泄洪功率达55860MW,采用了预挖消力塘的消能方案;泄洪隧洞工作水头达120m,采用双孔合一的闸门布置形式,高水头大流量的泄洪消能问题十分突出;尾水隧洞和导流隧洞结合,尾水调压井直径达33m,水力设计复杂;通过计算分析和水工模型试验研究,较好地解决了堆石坝枢纽工程中溢洪道、泄洪隧洞的掺气减蚀、消力塘护岸不护底等水力设计难题,并将运用于工程实践。     

大坡降复合式水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段试验研究

以两河口水电站3#导流洞改建为复合式大坡降水平旋流内消能泄洪洞为例,对大坡降水平旋流洞末端和导流洞之间的衔接方式进行了试验研究。提出了阻塞渐扩和阻塞突扩两种不同的衔接方式,并对两种旋流扩散体型局部流态及壁面压强、断面掺气浓度、旋流扩散轨迹等水力特性进行了量测与分析,得到各体型旋流扩散段流态及各项水力特性随上游水位变化的基本规律。     

大坡降复合式水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段试验研究

以两河口水电站3#导流洞改建为复合式大坡降水平旋流内消能泄洪洞为例,对大坡降水平旋流洞末端和导流洞之间的衔接方式进行了试验研究。提出了阻塞渐扩和阻塞突扩两种不同的衔接方式,并对两种旋流扩散体型局部流态及壁面压强、断面掺气浓度、旋流扩散轨迹等水力特性进行了量测与分析,得到各体型旋流扩散段流态及各项水力特性随上游水位变化的基本规律。     

水布垭水利枢纽放空洞水力学试验研究

水布垭枢纽放空洞主要承担水布垭工程施工期后期导流及完建后大坝检修时放空水库的任务.它具有水头高、流速大、运行时间长、水位变幅大等特点.借助系列水工模型试验对水布垭放空洞的泄流能力、压力特性及关键部位的空化特性、闸门启闭力、出口鼻坎消能工体型及下游冲刷等进行了较深入的研究、分析.提出了一种新型消能工--双曲差动异型鼻坎,该鼻坎有良好的消能效果.在工作闸门区突扩跌坎处,选择合适的体型及通气设施并严格控制表面不平整度,可达到防止或减小空化的目的.     

明流泄洪洞水力特性的二维数值模拟与试验研究

为了使明流泄洪洞满足设计泄流量和校核泄流量要求,对其结构进行了优化设计,并根据垣曲县境内板涧河河口右岸的小浪底引黄工程泄洪洞实际工程,建立了明流泄洪洞泄流数学模型。计算中引入FLUENT软件中的VOF(Volume of Fluid)模型和Mixture模型进行数值计算,得到了设计和校核水位条件下泄洪洞泄流能力、水深沿程分布、水流空化数以及断面流速和压强及挑距,并将部分计算结果与模型试验结果进行比较分析,结果表明两者吻合较好。因此采用FLUENT软件研究明流龙抬头泄洪洞的水力特性是可行的,为该项软件应用于实际工程提供了理论依据。     

无压隧洞水力过渡过程数值模拟研究

水电站引水发电系统无压隧洞中的水力过渡过程是近年来电站设计中出现的一个新课题,特别是流域梯级电站开发中经常遇到.结合工程实例应用扩散法,给出了无压隧洞水力过渡过程数值模拟的基本方程以及上下游及弃水堰等边界附加方程,计算得出了无压隧洞内的水位变化过程.