新集水电站泄洪消能防冲刷优化研究

在低水头、大单宽流量泄洪建筑物下游普遍存在河床冲刷等问题,结合新集水利枢纽工程、利用水工物理模型试验,通过对比分析原消力池(由连接闸室底板的斜坡段和带尾坎的水平护坦组成)和T型墩+尾坎联合消能工两种方案消力池段及海漫段的流速分布、消力池消能率、流场分布及下游河床冲刷情况,得到以下结论:T型墩+尾坎联合消能工通过扩散和挑起水流,增大池内消能比重,削弱波状水跃~([1]),降低了出池流速,并在海漫段形成二次水跃,大幅提高了整个消能段消能率,下游河床冲刷明显降低。该消能工优化设计方案为工程的消能优化研究提供了强有力的依据。     

新集水电站消能措施模型试验研究

结合新集水电站模型试验,针对其佛氏数低且发生2次水跃的特点,尝试性地将T形墩布置在消力池中间,且适当加高尾坎的方案,能有效地提高消能率13%左右.并根据模型试验结果,对T形墩消力池消能特性进行了简要分析,还通过消能计算,得出消能段的消能分配比率,对进一步研究T形墩消能机理很有帮助,也希望对同类工程有一定借鉴作用.     

台江电站戽面流消能的水力设计

提出了适用于低佛氏数大流量水流的戽面流消能方式，为类似工程的消能提供了新的设计思路。并通过模型试验验证，设计计算成果与试验结果相符合，认为本工程中采用戽面流消能方式具有明显的经济性、实用性、合理性。     

T型墩联合消力戽消能工的应用

坝上水电站大坝溢洪道由于受特殊的地形地质限制，以及大流量、弱水跃、坝后式电站枢纽布置紧凑等问题，使大坝泄洪消能设计复杂。经分析计算及水工模型试验，设置了T型墩+消力戽联合消能工。经五年多的运行泄洪消能验证，戽内消能充分，下游河床及两岸均未发现明显冲刷，证明了T型墩+消力戽联合消能工对低弗氏数的中低坝的消能效果是比较理想的。     

混凝土铰链联锁软体排在闸坝消能

混凝土铰链联锁软件排整体性好，是适应沉降位移变形的柔性结构，为闸坝消能工护坦及海漫较适且采用的新型结构形式，介绍了混凝土铰链联锁软体排的结构形式、结构稳定校核方法、锚固方式及工程实例。     

桐坝水利枢纽消力池的优化模型试验研究

中低水头的水闸在小流量,单孔或少孔开启时,过闸下泄水流可能形成远驱水跃,直接冲刷河床,严重威胁闸室的安全;在大流量时,由于上下游水位差小,水流佛氏数低,难以形成水跃,消能效率低,通过消力池的水流仍具有较大能量,可能对下游河床和河岸形成不利冲刷.因此其消能防冲存在着相当的难度,一般通过消力池或辅助消能工消散水能.通过桐坝水利枢纽的水工模型试验,研究了消力池及辅助消能工的结构及布置,提出了优化方案.     

低Froude数新型消能尾坎数值模拟研究

低佛氏数水流在下挖式消力池的消能不充分,一般采用在消力池尾坎处增设消力坎形成综合式消力池,从而增加消力池内的消能率。针对新集水利枢纽工程综合式消力池的消力坎体型设计对消力池消能率的影响,基于Flow3D对不同形式的消力坎进行了数值计算,给出了Fr2.0时的综合式消力池的体型设计形式,提出一种新型消能尾坎,这种齿形消力坎对增加消力池消能率具有重要作用。     

坡度较缓溢洪道上的消能方式研究

白莲河水库第二溢洪道为二级消能，由泄槽和出水渠组成。第二级的出水渠为宽浅型渠道，底坡为0.08~0.05，坡度较一般溢洪道缓，但落差较大。出泄槽水流挑流消能后在渠道内加速，使出渠流速仍然较高。如不加以衬砌则难免受到冲刷。试验探索采用消力墩加糙方案，有效地消刹渠内水流能量，降低渠内的流速，使渠道不需要衬砌。试验表明，在坡度较缓的溢洪道上适当布置消力墩，能够有效达到消能减速的目的，是一种较好的消能方式。     

混凝土铰链联锁软体排在闸坝消能中的应用

混凝土铰链联锁软体排整体性好,是适应沉降位移变形的柔性结构,为闸坝消能工护坦及海漫较适宜采用的新型结构形式,介绍了混凝土铰链联锁软体排的结构形式、结构稳定校核方法、锚固方式及工程实例.     

弯曲河道上底流消能工布置试验研究

传统的底流消能工常布置在顺直河段,针对受实际条件限制必须在弯曲河道上布置底流消能工的技术难题,基于某水库工程的物理模型进行了试验对比研究。试验结果表明,所提出的主、辅两级消力池与导流消力墩这一消导结合的消能工结构在弯道段水流流态、消力池回流强度、弯道段坡脚冲刷强度等水力指标方面均优于传统直线型消力池布置方案和曲线型跌坎消力池布置方案,解决了弯曲河道段布置底流消能工的技术难题。     

斯木塔斯台阶式陡槽溢洪道水力特性模型试验研究

斯木塔斯水电站原设计方案泄水建筑物中溢洪道采用了台阶式消能方式,为了论证在高水头,小单宽流量下台阶式溢洪道应用的合理性,有必要对设计方案进行模型试验的研究.借助大比尺的模型试验,对该溢洪道段的流态,压强,掺气,消能率等进行了现测.试验结果表明各项水力特性良好,消能效果显著,满足工程实际的需要,为工程决策提供了科学依据....     

浙江省曹娥江大闸水力特性试验研

通过对整体水工模型和断面水工模型试验以及二维数学模型计算分析，对曹娥江大闸的排涝能力、水流流态、流速分布、闸下消能、闸下局部冲刷、导流堤方案等几个水力学问题进行了系统研究，验证和优化了设计。     

水利工程溢洪道底流消能水力特性分析

合理地选择溢洪道建筑物消能型式,是关系到整个水利工程安全与经济的重要问题.通过溢洪道设计规范进行消能方式水力学计算,结合物理模型试验对传统底流消能与跌坎型底流消能水力特性进行了对比分析,结果表明:传统底流消能在校核洪水下泄流量时,底流消能方水流进入消力池后产生一定程度的远驱式水跃,消力池消能主要位于消力池后部,消力池后部及出口水面壅高较大,且波动剧烈,没有形成相对稳定的消能水体,消力池消能效果不太好,需要增加消力池长度;跌坎型底流消能消力池底板高程降低1 m,但是临底流速较底流消能得到大幅度降低,池内水流扩散充分,剪切明显,消力池后段形成了稳定的水体,消能效果良好,出水渠内水流流态得到改善,不容易对消力池冲刷破坏.跌坎型底流消能空化数增大相对不容易发空蚀,可能避免消力池空蚀破坏,最大水跃位置向前移动7 m,水流不会冲击底板和尾坎,水流垂直溅起,因此消力池内流态稳定,雾化影响较小,具有适应性强,消能效率高、流态稳定等优点.     

圆形深筒式消力井的试验研究

对水头高，流量小的管道水流消能，圆形深筒式消力井是较理想的消能建筑物。本文通过物理模型试验，对圆形深筒式消力井进行了试验研究，首先设计制作圆形深筒式消力井水工模型，通过试验及数据分析建立了圆形深筒式消力井各变量间的函数关系式，得出圆形深筒式消力井水力设计的基本方法，即已知设计流量和进水管直径，由曲线可得到圆形深筒式消力井的最优尺寸，并运用工程实例进行验证。     

转弯河段重力坝组合挑流消能建筑物体型优化试验研究

针对某大型水电站采用组合挑流消能方式时其消力池下游河道转弯、水流归槽难等问题,对2种泄洪消能建筑物体型布置方案的水力特性开展对比试验,获得挑流水舌及入水形态、消力池内流态及出池水流衔接等水力参数;通过体型优化,获得了满足设计要求的推荐方案,消除原设计方案中消力池底部冲刷严重,出池水流偏离主河槽且与下游河道衔接不佳,河道水位波动较大等不利水力学条件.     

某水库溢洪道泄洪消能的试验研究

针对某水库溢洪道消力池内水流流态较差、消能效果不理想和对下游岸坡冲刷严重等问题,通过水力学模型试验,在原设计方案基础上对比分析了消力池集中消能和阶梯分级消能两种消能方式,并观测了消力池水流流态、底板压强、下游河道水面线等水力特性指标。结果表明,消力池集中消能方式更适合本工程地形特点、地质要求,消能效果明显,出池水流流态较好,与下游河道水面衔接平顺,并且水面波动较小,满足泄洪消能要求。     

消能坎水力计算的可靠性分析

为了消除传统消能坎水力计算方法的不足，根据可靠性理论对消能坎的水力计算进行了研究，其水力计算准则是泄水建筑物下游形成低淹没度水跃。利用低淹没度水跃保证率的概念，使用一次二阶矩计算方法，对消能坎的水力计算提出了简单可行的方法。改进了传统的确定性设计。     

不同突扩比下空间淹没水跃的水力计算

突扩能够使局部范围内水流紊动剧烈,可以作为水利工程中消能工的一种重要方式．为了探讨突扩比对下游流体水力特性的影响规律,基于RNG k-ε紊流模型和PISO压力-速度耦合算法,采用非均匀结构网格技术,建立了三维紊流数学模型,对突扩比分别为1000,0833,0.667,0500,0333等5种空间水跃进行了多工况数值模拟,结合试验数据,计算结果量纲一化,讨论了不同突扩比大小对下游水力性能的影响,并分析了下游流速、紊动能及消能率等随突扩比的变化规律．数值计算结果表明:突扩比对下游流速、紊动能及消能率影响显著,突扩比越小,下游流速变化越显著,主流在空间内扩散愈迅速,流态转变越明显;随着突扩比的减小,紊动应力愈小,紊动能量愈小,而消能率越大;突扩水跃较典型水跃消能效果明显增强,当突扩比小于0500时,消能率增大不再显著．     

沟灌简易量水槽水力性能探究

提出了一种针对小流量的、制作安装简易的量水设备--便携式三角形喉道量水槽.该量水槽的原型过流试验在9种流量(0.90,1.44,1.88,2.36,2.84,3.36,3.92,4.57,4.90 L/s)的自由出流和淹没出流工况下进行,设置于断面形式与田间灌水沟相近的U型渠道内,通过测量量水槽内13个控制断面水位,对水面线、傅汝德数、临界淹没度、测流精度等水力性能进行试验分析.三角形喉道量水槽的过槽流量与上游水深具有良好的乘幂关系,复相关系数达到0.999 5;拟合得出自由出流和淹没出流状态下的水深流量公式,计算流量与实际流量比较,平均误差和最大误差均在5%以内.分析了不同流量工况下傅汝德数变化规律,进而确定了临界水深断面产生的具体位置在喉道段后半段,距离量水槽进口为334~355 mm;该三角形喉道量水槽的临界淹没度稳定,范围为0.80~0.86;单个量水槽的流量适用范围为0.90~5.00 L/s.