折板消能竖井中的折板功能分析

折板是折板消能竖井的关键结构。本文以模型试验为依托,测试了折板消能竖井的水力特性,分析了不同典型位置折板的功能及布置准则,结果显示:首层折板的主要功能为承接和调节水流,使其平顺地跌向次层折板,首层折板与竖井入流口的间距是影响首层折板功能发挥的主要因素,该值过大易引起水流不能跌至首层折板或水流直接冲击中隔板等不利现象;中间层折板的主要功能为消能,折板间距是影响其功能发挥的主要因素,折板间距过大会影响消能效率,过小会影响过流能力;水下折板的主要功能为消能和除气,根据试验资料,当水下折板至少设置2~3层时,即可良好地满足其功能需求。     

折板消能竖井水力转捩特征研究

本文以模型试验为依托,对折板消能竖井的流动型态、消能特征等的转捩特征及影响因素进行了分析,并对水力转捩点附近的弗氏数进行了计算,结果显示:随着折板间距及过流流量的增大,易引起流动型态从往复跌流向S型贴壁流的转变,伴随流动型态的转变,消能特征亦表现出转捩特征;当无量纲流量Q~*为0.020~0.060、无量纲折板间距h~*为0.40~0.85时,水力转捩点附近的弗氏数约为2.60。在上述分析的基础上,推导了Q~*为0.020~0.060、h~*为0.40~0.85时折板间距取值需满足的参数关系式,经检验,该关系式可良好地反映竖井中的水力特性且与试验及应用实例符合良好,因此可为折板间距的确定提供技术参考。     

折板型竖井结构设计参数优化

折板型竖井是城市深隧排水系统中一种消能效果明显的水工结构,竖井的结构参数对其泄流量和消能率有重要影响。通过开展物理模型试验和基于Realizable k-ε湍流模型和VOF法的数值模拟,分析不同折板间距和折板倾角的竖井水流流型、最大泄流量、出口流速及消能率。研究结果表明:折板型竖井中基本水流流型有3种,分别为撞壁受限流、临界流和自由跌流;一定范围内增大折板倾角有利于水流流型从撞壁受限流向自由跌流转变,因此,在折板竖井设计中应使折板有适当的角度;竖井的最大泄流量随着折板间距和折板倾角的增大而增大,消能率随泄流量的增大而减小;从竖井的泄流能力和消能效果两方面考虑,当竖井直径为10 m时,折板间距4.85 m,折板倾角为9°～11°的竖井体型为最优。研究成果可为深隧排水系统的设计提供技术支撑。     

急流小流量旋流式竖井涡室流态试验研究

旋流式竖井是一种比较良好的泄水道,目前研究工作集中于急流大流量或来流为缓流小流量情况。某尾矿库排洪管为急流小流量,通过水工模型试验研究这种水流的涡室体型流态。针对急流小流量旋流,对圆弧、椭圆曲线涡室体型进行比较择优,选取了比较合适的体型;并对试验中出现的问题进行了分析研究,主要解决了涡室流态问题,经优化,所推荐椭圆体型涡室流态理想,满足工程设计要求。     

斜坡竖井式新型分层取水口设计

泽雅水库斜坡竖井式发层取水口将常规的斜坡式与竖井式取水口组合成一种新型的分层取水结构，具有结构简单，运行检修方便及造价较低等优点，在进水口地形，地质条件合适的情况下，特别适用于中小型水库的分层取水。     

石岩南清水隧洞折板式竖井过流能力及消能效果研究

随着城市建设步伐的加快,建成区污染负荷的加重,对于上游为生态山区的城市建成区,应采取措施剥离山区清洁雨水,绕排建成区,实现清污分流。折板式消能竖井具有适应性强、消能效果好的特点,在山区短距离、大高差输水工程中的应用有着广阔前景,但在实际应用中可能存在过流能力不足、水流震荡、消能不充分、排气不畅等问题,目前通过水力学理论和经验公式对以上问题进行研究还存在一定的困难,因此,以石岩南清水隧洞折板式竖井为例,通过物理模型试验对折板式消能竖井的过流能力和消能效果进行研究。     

旋流式竖井涡室结构优化试验研究

前人研究结果和具体工程的试验表明,旋流式竖井的涡室结构可能存在过流时涡室空腔较小、偏心严重,且流态较差等问题.为解决这些问题,结合具体工程,通过理论分析和试验研究,给出涡室半径r1与竖井半径R、涡室半径r2与r1的定量关系,涡室圆弧半径宜为竖井半径的1.5～1.6倍,r2宜为r1的0.58～0.625倍;重新定义跌坎为导流坎,其与引水道边墙的夹角以0°～10°为宜.通过水工模型试验验证,本简化方案结构简单,能有效改善涡室内流态,减小工程量,对类似工程设计有重要的参考价值.     

旋流式竖井溢洪道的过流能力及蜗室与锥形渐缩段的水力特性研究

本文对旋流式竖井溢洪道进行了实验研究和理论分析,给出了流量系数、蜗室与锥形渐缩管中的空腔形状、能量损失和其它水力参数的实验结果及近似计算方法。     

黄土隧洞施工竖井设计理论探讨

通过对汉村隧洞、富平王寮隧洞等多项工程5个施工竖井设计的分析总结,根据竖井设计的基本理论,给出了黄土区施工竖井周围压力的计算方法。通过工程实例验证,本文提出的设计方法具有广泛的适用性。     

卢村水库泄水建筑物除险加固设计

卢村水库泄水建筑物多且复杂,在同类工程中很少见,其除险加固设计在中型水利工程中具有代表性。本文对卢村水库各类泄水建筑物如正常溢洪道、非常溢洪道、泄洪隧洞等的除险加固设计进行了介绍。     

旋流式竖井泄洪洞消力井井深优化研究

旋流式竖井泄洪洞是导流洞改建为泄洪洞的一种有效方式，采用消力井衔接竖井与导流洞，具有体形简单、安全可靠等特点，但其体形对导流洞的水流流态有直接影响，最优化研究的重点之一。来此，在《小湾水电站大型导流洞改建泄洪洞研究》的基础上，针对小湾水电站水头高、流量大的泄洪特点，通过试验研究，对比分析了不同井深方案消力井底板冲击压强的分布特性和井深对消能率的影响，提出消力井的合理井深为竖井直径的0．7－1倍。     

坝内单进口旋流式竖井加洞塞组合消能试验研究

针对水电工程开发面临的坝高、流量大、河谷窄的问题,提出了新型的坝内旋流式竖井泄洪消能;其结构简单、泄流稳定、工程投资低、可减轻下游河床冲刷、改善坝区环境。通过多方案试验研究,寻求适合高拱坝的大泄量、高消能率的结构型式。     

某水库溢洪道方形消力竖井优化研究

某水库工程侧槽式溢洪道方形消力竖井水工模型试验表明,由于竖井断面尺寸和深度较小,宣泄校核洪水时部分水流直接冲击泄洪洞段进口底板,造成洞进口段流态恶劣。宣泄校核洪水时竖井段各测点的计算空化数介于0. 13～0. 82之间,井壁处个别位置的空化数略小于初生空化数,可能产生空蚀。设计洪水和校核洪水时消能竖井消能率约为53%。应用RNG k-ε模型并结合VOF方法通过系列数值模拟试验对消力井的设计方案进行修改优化,提出了增加消力井深度至8 m、方井宽度增加至8 m的方案,其余尺寸不变。数值模拟数据表明,消力井的尺寸满足设计和校核洪水的安全泄流要求,校核流量工况消能率达到65. 55%,消力井最大负压相对于原方案降低了约为50%,最小空化数由原方案的0. 13提高到了0. 38。     

冲淤平衡稳定渠道的优化设计

本文针对渠道冲淤平衡特点，将优化技术与最小能耗率原理相结合，提出了一个能够反映实际情况的冲淤平衡稳定渠道优化设计方法并用实测资料对计算结果进行了验证，两者符合较好．     

大流量高水头水电站泄洪消能设计的探讨

大流量高水头水电站泄洪消能型式的选择,是完善枢纽布置和各项功能的重要环节.近年来,一批高坝的设计、建设和运行,显示既有创新有待推广,也有某些问题有待探讨.就防御常见洪水、泄洪建筑物布置以及消能建筑物某些设计,进行探讨.     

皂市水利枢纽泄洪消能建筑物水力设计

根据坝址水文特性、规划要求及工程地形、地质条件,皂市水利枢纽泄洪消能设计采用了表、底孔相间布置联合泄洪、表孔宽尾墩底流--底孔射流--消力池联合消能的型式,适应了渫水洪水陡涨陡落、水位变幅大、泄流量大、防洪调度运行条件复杂及消能区地质条件差等特点,成功地解决了中水头、大单宽、低佛氏数消能问题,完善了枢纽坝后式厂房布置方案,并且满足了尽可能不扰动下游右岸水阳坪滑坡体的要求.     

竖井进流水平旋转内消能泄洪洞水力特性的数值模拟

本文采用Realizable 紊流模型,结合自由水面处理技术的VOF方法及非平衡壁面函数法,对竖井进流水平旋转内消能泄洪洞的水力特性进行数值模拟,得到了自由水面、空腔直径、压强、流速、旋流夹角、消能率等水力特性的变化规律.把数值模拟与模型试验的结果进行对比后可以看出,采用该紊流模型、合适的边界条件与数值方法,能够较好地模拟这种强旋流、强离心力效应和各向异性的复杂的空腔旋转流动,数值模拟所得的各种水力特性,从变化趋势到数值精度可满足这种旋流内消能泄洪洞体型初步设计与优化的要求.     

基于正交设计的扭曲鼻坎体型优化试验研究

挑坎体型对水舌形态和下游河床冲刷至关重要,基于水工模型试验,利用正交试验设计对纳子峡工程泄洪洞扭曲鼻坎体型进行优化研究。采用极差分析和方差分析,选取最大冲坑深度、冲刷最低点到边坡的距离、左侧挑距、右侧挑距和水舌宽度作为评价指标对扭曲鼻坎左侧边墙向右偏移距离、右侧边墙向右偏移距离、鼻坎扭曲程度系数3个因素进行计算,分析各因素对评价指标的敏感性,以确立扭曲鼻坎的最优体型。结果表明,各水力学特性指标对左侧边墙向右岸的偏移量的变化更敏感,其余因素对扭曲挑坎的消能效果影响较小,通过正交设计分析所得的最优体型,其水力特性指标均明显优于其他方案,所得成果可为实际工程扭曲鼻坎体型的设计提供依据。     

水电站气垫式调压室应用现状和主要设计问题

世界上已建的10座地下气垫式调压室的水电站均位于挪威。近年来,为解决环保问题和节约工程投资,我国已在四川自一里、小天都两座水电站设计中采用了气垫式调压室方案。气垫式调压室的主要设计问题包括设计准则、布置设计、气体体积及尺寸的估算、水幕设计、防渗处理等方面内容。