陡槽溢洪道阶梯消能特性探讨

陡槽溢洪道陡槽段设置阶梯跌坎后,大大增加了陡槽段的水流消能率。根据坡度i=1:3、1:4阶梯陡槽段的试验资料,对其流态、掺气位置、消能率等进行分析研究,并结合阳江核电水库溢洪道模型试验成果加以分析,研究成果可供类似工程设计参考。     

陡槽溢洪道阶梯消能特性试验研究

在陡槽溢洪道的陡槽段上设置阶梯跌坎,是增大溢洪道陡槽段水流消能率的一种有效方法,并已成功应用于广东省的多项水利工程建设中。本文在i=1∶4坡度陡槽溢洪道阶梯消能水力模型试验的基础上,探讨了不同体型的阶梯跌坎对陡槽段流态、水面掺气位置和水深、消能特性等的影响。研究成果可供工程设计参考。     

溢洪道阶梯陡槽段水深试验与计算探讨

在坡度i=1∶2-1∶6的的陡槽溢洪道外凸式阶梯消能工水力模型试验基础上,对不同阶梯体型的陡槽段水力特性进行研究探讨。根据阶梯陡槽段泄流特性,将阶梯陡槽段泄流分为光滑水流和掺气水流两区段,并将掺气水流区段又分为不均匀流段、准均匀流段、末级阶梯至陡槽末端不均匀流段等三个流段。该文提出了阶梯陡槽段各区段和流段水深的计算公式,其研究成果可供溢洪道阶梯陡槽段沿程水面线和消能计算参考。     

库什塔依水电站溢洪洞陡槽台阶式消能试验研究

库什塔依水电站溢洪洞采用了陡槽台阶式消能。为确定相对合理的台阶高度、体形,进行了溢洪洞陡槽段单体水工模型试验。试验结果表明,设置47个高度为1.0 m的台阶具有较好的消能效果;台阶面在各运行工况流态良好;台阶水平面在各运行工况下均为正压强,但台阶面的竖向面在台阶下游有负压强出现。采用在台阶进口处增加掺气设施可避免可能发生的空蚀破坏。     

溢洪道阶梯陡槽段水面掺气位置试验与计算探讨

外凸型阶梯式消能工是应用于溢洪道陡槽段上的一种新型的辅助消能工。目前溢洪道陡槽段外凸型阶梯式消能工已在水利工程中得到了应用,但对此类型阶梯式消能工水力特性的研究成果仍较少。本文在5种坡度比和不同阶梯体型(包括阶梯高度、阶梯间距等参数)的阶梯陡槽溢洪道水力模型试验研究的基础上,对溢洪道阶梯陡槽段水力特性进行研究探讨,分析了陡槽段坡度比、阶梯跌坎体型参数等对溢洪道陡槽段泄流流态的影响,并将阶梯陡槽段泄流分为光滑水流区和掺气水流区两部分,提出了外凸型阶梯陡槽段水面掺气断面位置和水深的计算公式。本文研究成果可为溢洪道阶梯陡槽段沿程水面线和消能计算提供参考。     

陡槽溢洪道外凸式阶梯消能试验研究

溢洪道陡槽段设置阶梯跌坎辅助消能工之后,可大大增加陡槽段泄流的消能率。该文根据坡度i=1∶2~1∶6溢洪道陡槽段设置的外凸型阶梯消能工的水力模型试验资料的总结,对陡槽段不同体型的阶梯跌坎的运行流态、消能率等水力参数进行研究,分析了影响阶梯陡槽段水流消能率的主要因素,并对陡槽溢洪道阶梯体型的布置方法进行探讨,研究成果可供工程设计和运行参考。     

库玛拉克河东岸总干渠大陡槽消力池消能效果

对库玛拉克河东岸总干渠大陡槽工程消力池进行了反坡试验、辅助消能工试验和扩散式体形试验等,验证了消能效果。结果表明:库玛拉克河东岸总干渠(上段)大陡槽工程设计方案过流能力满足要求,陡槽段流态平稳,上下游进、出口段水流过渡平顺,陡槽底板没有出现负压现象;在不增加消力池长度与深度的条件下,筛选设置1∶1反坡、扩散式体形作为消力池最终方案。     

六都寨水库溢洪道掺气减蚀试验研究

本文介绍了六都寨水库岸边溢洪道通过不同比尺模型试验进行掺气减蚀研究的情况。文中提出如下结论:溢洪道陡槽掺气设施以坎、槽组合型为最优;槽宽30～40m的陡槽在每坎两侧对称布置一个侧向进风塔即可满足槽身横向均匀掺气的要求,塔型以喇叭型进口矩形直塔为佳;其尺寸以控制原型风速不大于50m/s为宜;根据掺气浓度分布确定陡槽掺气保护长度为60m,设三道掺气坎。此外,文中还对设坎后陡槽流态与时均、脉动压力的变化做了分析研究。试验研究成果已为工程设计所采用。     

挑坎+过渡阶梯的组合设施对一体化消能工的影响研究

为更清楚地认识前置掺气坎与过渡阶梯组合掺气设施对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的影响研究,该文对其空腔个数、掺气特性、时均压强和消能率进行了分析研究,得到了不同掺气坎角度对该消能工的影响规律,并与不设前置掺气坎但设置过渡阶梯及不设前置掺气坎和过渡阶梯的一体化消能工的影响规律进行了对比分析。研究表明:随着掺气角度增大,空腔个数增多,掺气也越充分,消能率也在增长,但差异不大;5种方案的掺气浓度、时均压强变化规律基本相似,但前4种方案在过渡台阶段掺气浓度呈下降趋势,未设掺气挑坎的方案四和方案五时均压强在桩号0+44.53 m处比较大,而设有挑坎体型的台阶段在0+44.53 m处均比较小;设有前置掺气坎的3种方案在第一台阶水平面无负压产生;5种方案均在第二台阶立面凸角上缘出现最大负压,其中方案五的最大负压最大,为-0.36kPa,方案三的最大负压最小,为-0.091 kpa,方案一的最大负压为-0.143 kpa,方案二的最大负压为-0.117 kpa,方案四的最大负压为-0.33 kpa。该组合掺气体型对类似工程提供了借鉴依据。     

小浪底工程3号明流洞的几个水力学问题

根据水工模型试验结果，对小浪底工程３号明流洞的泄流能力及事故门井水深进行了分析，给出了相应的计算公式，并得明流洞段边沿程发展厚度计算式及边界层内流速分布计算式。对陡槽段掺气坎后空长度，水舌冲击区底板上的时均动水压力及脉动压力的观测结果表明，在窄深流道中水深变化对掺气坎流距影响很大。本文提出一种结构简单且水流平面扩散良好的蝙蝠式挑流消能工。     

泄洪洞龙落尾段流态控制的试验研究

龙落尾泄洪洞由于大部分泄洪洞段都处于相对较低的水头,近年来在大型水电工程中有良好的应用。然而,在龙落尾段,坡度大,流速高,为减免空蚀破坏设置掺气设施是必要的。该文以某大型水电工程为对象,运用物理模型试验,通过13个方案,包括底部掺气设施的结构形式,折流器和侧扩两类侧墙掺气方式,以及文中推出的一种后退式侧墙掺气结构,对全断面掺气设施可能导致的水翅危害,水面的局部雍高等不良流态进行了专门研究。结果表明:对于侧墙掺气设施,折流器类掺气比侧扩掺气对流态干扰更大;在满足下游合理的掺气浓度条件下,减小底部挑坎坎高和挑角能够改善水流表面的局部雍高;后退式侧墙掺气设施结构由于上移了侧空腔尾部的位置,可以有效地改善侧掺气设施引起的水翅危害。     

凤凰水库溢洪道陡弯段流态控制设计与应用

在凤凰水库除险加固工程中,因受地形、地质条件的影响和限制,改建溢洪道的陡槽段需按转弯布置。为了削减陡槽转弯段冲击波的不利影响、有效控制最大横向水面差,以尽量减小边墙高度并获得较好的结构受力状态,该文提出在陡槽转弯段设置两道导流墙、并采取渠底超高法的组合设计方案。通过实践应用证明,该方案对改善陡弯水流流态与流速分布十分有效,可供其他类似工程参考借鉴。     

光滑和阶梯陡槽段下游消力池消能试验比较

为了分析溢洪道阶梯陡槽段泄流消能特性,进行了坡度1∶3的光滑陡槽和阶梯陡槽段下游消力池消能特性的水力模型试验比较。试验结果表明,溢洪道陡槽段设置不连续的外凸型阶梯之后,可明显增大陡槽段泄流消能率,降低下游消力池进口流速,从而简化了下游消能设施,节省工程投资。     

黄山洞水库溢洪道除险改造消能研究

黄山洞水库溢洪道陡槽段为变宽、变坡的梯形断面陡槽,由于其溢洪道泄流能力不足、陡槽段坡面结构老化和开裂、下游河道河床下切和水位下降、消力池消能不充分等原因,需进行除险改造。通过水力模型试验,将原溢流宽顶堰修改为驼峰堰,满足了溢洪道泄流能力要求;陡槽段设置了不连续的外凸型价梯,削减了溢洪道陡槽段泄流能量,降低了陡槽段和下游消力池入池流速,改善了陡槽段流态,妥善解决了溢洪道下游消能防,中问题。本项目成果已付诸工程实施,效果良好。     

挑流反弧段水流掺气浓度的试验研究

通过泄槽水力学模型试验,研究了溢洪道、泄洪洞等泄水建筑物挑流反弧段掺气浓度的沿程变化规律;分析反弧段掺气浓度分布与挑坎高度、挑流段反弧半径以及来流流量之间的关系,以期为优化掺气坎体型及掺气坎下游设施提供依据。试验结果表明,挑流反弧段水流表、中、底不同部位掺气浓度的沿程衰减率是不相同的;在试验范围内,挑流反弧段水流掺气浓度随掺气坎高和反弧半径的增大而增大,随流量的增加而减小。     

带掺气槽岸边溢洪道挑流消能工水力特性

采用RNGk-ε双方程紊流模型对掺气槽、差动式挑流鼻坎和预挖坑联合运行的岸边溢洪道水流流场进行研究,模拟了具有大曲率水气交界面的挑射水舌和掺气坎水流,分析讨论泄槽流态、掺气槽底板最大冲击压力和差动式挑坎压力分布,给出了挑射水舌以及预挖坑的水流结构与速度分布特性,并将计算值与实验值进行对比,两者吻合良好。研究结果表明:泄槽中4道掺气槽的设置能有效减免发生空蚀破坏,但对泄槽中水面有一定的影响;高扩散低收缩差动式挑流鼻坎与预挖坑的联合运用消能效果理想。     

台阶式溢洪道掺气消能效果试验研究

通过模型试验分析了台阶式溢洪道掺气对消能效果的影响。对比分析了无掺气坎、掺气坎高分别为20 cm和40 cm时的掺气效果和消能率。当掺气坎高时,水体掺气充分,水流涡旋剧烈,形成水汽两相流,水流下泄旋滚过程中势能转化成动能,在泄槽段可耗散较多能量。因此,设置掺气设施比不设置掺气设施消能效率大、消能效果好,有效地防止了空化空蚀现场的发生。     

巴拉水电站溢洪洞掺气坎体型优化试验研究

针对巴拉水电站溢洪洞陡坡段掺气状况不佳的情况,本文主要对前两级掺气坎体型进行优化调整,通过在常规掺气坎下游增设局部陡坡,将绝大部分回水控制在局部陡坡下游侧,从而保证掺气坎后空腔的稳定通气和陡坡段的掺气需求,为工程的安全运行提供了保障.     

长江中游沙卵石河段坡陡流急现象成因及对策研究(Ⅰ):发展趋势探析

采用近期实测资料，以芦家河浅滩为重点，探讨和分析了长江中游沙卵石河段内枯期坡陡流急现象的成因、影响因素及发展趋势。结果显示：局部河床形态对水位存在控制作用，是造成较大集中落差的主要原因；在关键控制段河床形态稳定的前提下，局部滩槽冲淤难以使坡陡流急程度发生趋势性的变化；下游河床冲刷及水位下降后，坡陡流急现象的加剧不仅是局部比降的增大，更主要的是由一点扩散为多点，或由较短距离发展为较长区间。     

有关龙抬头泄洪洞水力设计的几个问题

结合新疆乌鲁瓦提水利枢纽泄洪洞的水力实验，研究总结了龙抬头泄洪洞设计时应注意的几个水力学问题．试验表明：龙抬头抛物线段可能出现负压分布，应采用抗空蚀材料对龙抬头溢流面进行处理；在反弧段水流流这很大，任何小的不平整都可引起局部统流，形成局部负压，引起空蚀破坏，应采取掺气措施；龙抬头段与下游段的连接应采取渐变段连接形式．