水布垭工程差动窄缝挑坎型溢洪道水力特性的试验研究

对水布垭水利枢纽工程高水头大流量泄洪条件下,带有弯曲引水渠和差动窄缝挑坎的溢洪道水力特性进行了模型试验研究。观测了引水渠和溢洪道内的水流流速分布和流动形态,分析和评价了斜型差动窄缝挑坎挑流特性,初析了消能效果。     

曲面贴角窄缝挑坎在玛尔挡水电站中的应用研究

曲面贴角窄缝挑坎是我国发明的一种典型挑流消能工,本文通过将曲面贴角窄缝挑坎与传统直线边墙窄缝挑坎工程类比及结构、受力分析,表明曲面贴角窄缝挑坎具有边墙高度低、消能较充分、所受脉动压强较小、结构稳定性好的特点。针对玛尔挡水电站具有水头高、流速大、下游水位低、泄洪建筑物布置集中的特点,通过水力模型试验,将曲面贴角窄缝挑坎与舌形挑坎、斜挑坎及直线边墙窄缝挑坎对比分析,证实曲面贴角窄缝挑坎水舌入水位置合适、不仅纵向拉开还兼顾横向扩散、冲坑浅、淤积体对电站尾水影响小,可以将其推广应用于坝高超过200m的玛尔挡水电站。     

不同消能型式下高坝泄流水力特性分析

高坝泄流主要有挑流、底流、戽流三种基本消能型式,通常需要采用水工模型试验进行复核及优化,本文采用RNG k-ε紊流模型与VOF方法,对挑流、底流和戽流三种不同泄洪消能型式进行了全域三维数值模拟,求解高坝下游消能区流场,从消能区水流流态、压力、临底流速等关键水力因素方面,研究了不同消能型式下高坝泄流水力特性,并为实际工程消能防冲初步设计提供了重要参考依据。     

溢洪洞出口挑流鼻坎优化试验研究

针对长益庙水库泄洪时下游岸坡淘刷严重这一问题,在挑坎前段溢洪洞YD+152.076-YD+168.875断面加了一对同心圆弯道的基础上,对原方案挑流鼻坎形式做了4种舌形挑流鼻坎修改方案。通过分析比较其挑距、扩散、冲刷等水力特性,最终认为修改方案三各水力参数较优,满足下游消能防冲要求,且施工难度不大,将之定为最终的挑流鼻坎推荐方案。另外,通过各舌形挑坎和原方案挑坎的对比分析,进一步明确了舌形挑坎在增强水流横向扩散方面的优越性。     

非对称窄缝挑坎的边墙曲线计算方法

本文根据辐射水流特性,应用冲击波简化式,在对称曲线边墙窄缝挑坎的计算法基础上,建立了基于理论的非对称曲线窄缝挑坎设计计算方法。模型试验表明本方法可以比较准确地反映这种窄缝挑坎的水力特性,试验结果与计算结果基本一致。     

阵列式燕尾坎水力特性研究

本文针对某水利枢纽溢洪道与河道轴线近乎垂直,泄流量范围大情况下存在的泄洪消能问题,通过比尺为1:60的模型试验,对比连续式挑坎和燕尾挑坎的水力特性,在燕尾挑坎基础上提出了一种阵列式燕尾坎,研究了阵列式燕尾坎的挑流及冲刷特性。试验结果表明:阵列式燕尾坎可将水舌分为多股,实现水舌在有限空间内的充分拉伸扩散,增大水舌落点范围,掺气效果明显,射流进入下游河道后产生的旋滚范围及强度均明显减小,河床冲刷减弱,有效保护两岸免受冲刷,充分解决了溢洪道与河道交角较大时消能防冲问题,相关成果可为类似工程提供参考。     

窄缝挑坎出流水舌出射角的计算

从窄缝挑坎收缩段水流的连续方程和能量方程入手，推导出了水流出射角的计算公式。分析了影响窄缝挑坎水流的出射角的各种因素，确定了水流出射角计算公式中参数的计算方法，从而能够计算直墙窄缝挑坎出流水舌的出射角。     

特约文章：高坝泄洪消能技术研究进展和展望

近40年来,我国水利水电工程建设蓬勃发展,建成了一大批具有世界级水平的水电工程,涌现了许多创新技术,推动了我国在高水头大流量泄洪消能方面的研究达到世界先进水平。本文重点梳理和评述我国在高水头大流量泄洪消能方面所取得的最新研究成果,包括全断面掺气减蚀技术、高拱坝表-深孔空中碰撞和无碰撞挑流消能、高重力坝多股多层淹没射流跌坎底流消能、燕尾挑坎、翻卷挑坎、洞塞式、旋流式及阶梯式内流消能等新技术。对今后中长期的水利水电工程建设面临的高坝水力学问题研究进行了展望。     

利俩水利枢纽排洪道消能方案研究

结合“利俩水利枢纽水工整体模型试验”的研究成果，对排洪道消能方案的选择进行了深入的分析论述。经研究推荐的宽尾墩加小斜坎结合反坡挑坎的联合消能布置形式，较好解决了该类型排洪道的消能问题，效果良好。     

泄洪雾化危害的治理方案研究

挑流泄洪引发的强降雨及雾流灾害对周围建筑物安全及周边生态环境影响巨大,建筑物应尽可能避免布置在暴雨区（降雨强度S ≥ 10 mm/h）内。本文针对纳子峡水电站在泄洪期间电站厂房处于暴雨区的情况,利用水力学模型试验对溢洪道的挑坎体型进行优化研究,通过对比不同挑坎体型挑流水舌的挑高、挑距、入水宽度、下游河床冲刷形态、水舌风以及溅水量等参数指标,得出以50°挑角左侧边墙加扭面贴角挑坎体型为推荐体型,进一步对比了原体型和推荐体型各参数指标在不同工况下的变化规律。试验结果表明：相比其他体型,推荐体型挑流水舌沿轴线整体向右侧偏移,电站厂房尾水上游边坡溅水情况改善明显;各工况下,推荐体型厂房尾水上游边坡的溅水量及厂房尾水附近水舌风的抑制均明显优于原体型。     

泄洪洞出口体型对挑流消能效果的影响研究

为了宣泄洪水并提高泄洪灵活性,许多大型水利水电工程中布置了岸边泄洪洞,并且大都采用"挑流+水垫塘"的消能型式,因此泄洪洞出口的体型对消能效果有显著影响。本文结合某水电站工程实际,针对不同泄洪洞出口体型方案下的水垫塘消能效果进行了对比研究,分析了各体型方案下的消能效果,从水垫塘底板冲击压强、出水垫塘的水流流速等方面对消能效果进行了评价。并从中选取了最优的体型应用于工程设计,提高了泄洪洞水垫塘的消能效果,这对工程的安全运行十分有益。     

石泉水电站消力戽运行情况

文中简述了石泉水电站及消力戽运行情况,观察到随着下泄流量的减小,消力戽从戽流形态向不稳定的排戽过渡形态,又随着向挑流形态变化,提出在挑戽流转化时,要缓慢开启闸门,并规定了各孔的启闭程序以减少下游冲刷,文中还介绍了消力戽的检修及改造,提出了防止蚀损及蚀损补修措施。     

许家崖水库溢洪道消能防冲方案模型试验研究

许家崖水库溢洪道中的水流为低弗劳德数水流,消能不充分是这类工程布置中的普遍问题。此外,溢洪道进口后方的弯道一定程度上恶化了溢洪道中的流态。为了得出更为合理的布置及消能防冲方案,通过模型试验的方法,从底流消能和挑流消能两个方面,分别对原设计方案进行优化,在各种优化方案的基础上对比了单级消力池消能方式、两级消力池消能方式和挑流消能方式之间的水流流态和消能效果,最终推荐挑流消能方式为工程较为经济合理的消能形式。     

过渡阶梯体型对一体化消能工水力特性的影响

宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的一体化消能工有效地解决了我国高坝泄洪建筑物在高水头、大单宽流量下的高速水流问题,但仍然存在空蚀破坏的问题。通过对三种过渡阶梯与阿海原工况共4种方案下Y型宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工进行水工模型试验,对比分析其水力特性,结果表明：①各方案反弧段内的最大时均压强出现在方案一中,相比有过渡衔接方式的三种方案的最大时均压强增加了3.3%;②过渡阶梯体型对台阶面负压影响较大,最大负压均出现在第二台阶立面凸角上缘,四个方案中,方案三最大负压最小,为-0.33 kPa;③从消能方面来看,方案一的消能率最低,为51.71%,方案三的消能率最高,为52.77%,比方案一增加了2.05%。     

明流泄洪洞内闷顶水跃及解决措施的研究

在某抽水蓄能电站下水库泄流试验研究中发现,进出口高程差较小的明流泄洪洞在泄洪期能正常运用,但在泄水过程的某一阶段,泄洪洞中会出现水跃并在洞内游移:库水位下降,水跃上移、强度降低;库水位上升,水跃后移、强度增加。伴随水跃发展、跃后水深增加,很容易形成闷洞,直接影响过渡过程中的泄洪洞安全运行。另外洞末端射流顶冲下游河道防护堤,为了消除洞内水跃隐患并改善洞下游流态,提出了在泄洪洞末端挑坎段设置转角与侧堰的修改思路:通过弯曲挑坎调整射流方向,理顺河势;利用挑坎段环流控制侧堰分流抑制强水跃发生。试验表明在泄水过渡期内,侧堰充分利用环流特性,有效遏制了出口水深与水跃强度,避免了闷顶现象;同时弯曲挑流段也改善了射流角度与下游河势。     

福建省泄水建筑物中应用的新技术及其作用

本文通过四个福建省水利水电工程 :南靖南一水库在高溢流坝上采用窄缝消能技术、尤溪水东水电站在碾压混凝土重力坝上采用宽尾墩 阶梯式坝面 戽池联合消能技术、穆阳溪芹山水电站在面板堆石坝的旁侧溢洪道上采用斜切双扩散坎新型消能工 ,以及在安仁溪砌石双曲拱坝上采用大差动齿坎消能技术等一系列新的工程措施 ,使水流的结构和消能机理均发生了深刻的变化 ,从而达到优化水利水电工程的枢纽布置 ,节省工程投资和减少下游冲刷的目的。     

挑流消能冲坑内基岩体的动力分析研究

宏观上挑流消能中下游河床冲刷坑的形成,主要是入射水流的冲击能力与河床基岩的抗冲能力两者相互作用的结果。入射水流是以低频紊动的脉动水流为主,而河床基岩的抗冲能力,主要由岩体的强度及其振动特性确定。一般情况下,下游河床基岩在水流脉动的作用下,发生低应力断裂,最后出穴而去,形成冲坑。