戽流消能水力特性三维数值模拟研究

为研究戽流消能的机理,以某水库工程消能工为基础,采用RNG k-ε紊流模型和VOF多相流模型对比研究了底流消能与戽流消能时的流场差异。研究结果表明:戽流消能主要通过消力池表面漩滚和消力池前的竖向漩滚,加剧了水流的紊动掺气碰撞,从而增大消能效果;相较于底流消能,戽流消能出池流速流态更为均匀,能减轻下游河床冲刷,可为设计提供参考。     

水利工程管理过程中泄水建筑物冲刷破坏及其防治措施分析研究

水利工程管理中如何使泄水建筑物冲刷破坏的情况进行防治对于水利事业的建设具有十分重要的意义。对此,本文分析研究了相应的防治措施,主要表现有:进水口冲刷破坏的防治措施,泄槽冲刷破坏的防治措施,底流消能工下游冲刷破坏的防治,面流(含戽流)消能工下游冲刷破坏的防治以及挑流消能工下游冲刷破坏的防治,文中最后分析研究了泄水建筑物接触渗漏破坏的防治处理。     

掺气窄缝戽流消能的研究

通过水工模型试验得出，在消能戽斗内设置掺气窄缝墩，调节水流结构，形成掺气窄缝戽流，对低堰消能是很有利的，并进而得出计算公式。试验结果表明掺气窄缝戽流具有消能效果显著，下淤冲刷深度与没有窄缝墩的戽斗消能相比，可减少冲恻深度６０％以上，可减少尾水的波度高度和长度１．２倍，降低下游的界限水深等优点，并适合在砂质软基河流上应用。     

弯曲溢洪道挑流消能冲刷坑的研究

弯曲溢洪道受弯道折冲水流产生冲击波影响,在挑流消能条件下冲刷坑偏离轴线,威胁工程安全.采用弯道整治措施(隔流墙)改善不对称人流条件,通过模型试验研究了弯曲溢洪道挑流消能冲刷坑在设置隔流墙前后的形态变化及破坏机理.试验结果表明:隔流墙的设置减小了冲刷坑深度≥20cm范围,并使冲刷坑大致呈对称分布,改善了不设置隔流墙时冲刷坑较深,且偏向较大的情况.     

水闸下游冲刷原因的分析

笔者经廿余年,对数十座已建水闸的冲刷现象进行了实地观察、并对管理运用进行了详细调查。同时翻阅了设计文件。通过实践和理论的研究分析。笔者认为;水闸普遍被冲坏的原因是设计和管理问题。本文将通过实例介绍及理论分析说明此问题。被冲坏的原因不是底流消能方式有问题,而是,根本没有产生底流消能的水力条件。本文根据设计中普遍存在的问题,提出了设计中常遇到的许多情况,应如何进行水闸消能设计。     

闸门开启过程中非恒定流与闸下消能防冲的研究（1）：闸门开启过 …

灌区水闸的闸下普遍存在着冲刷现象,以往对闸下的冲刷的研究,无论采用原型观测或模型试验的方法,通常是在恒定流的水力条件下进行研究的。消能防冲设计时采用的颈项在多数也是由恒定流而得出的。实际上在闸门开启过程中,过闸水流为非恒定流,闸门开启的时段内闸下产生的冲坑深度,占一次放水过程产生冲坑深度的一半。     

闸门开启过程中非恒定流与闸下消能防冲的研究(一)——闸门开启过程中的闸下冲刷

灌区水闸的闸下普遍存在着冲刷现象,以往对闸下冲刷的研究,无论采用原型观测或模型试验的方法,通常是在恒定流的水力条件下进行研究的。消能防冲设计时采用的公式,大多数也是由恒定流而得出的。实际上在闸门开启过程中,过闸水流为非恒定流,闸门开启的时段内闸下产生的冲坑深度,占一次放水过程产生冲坑深度的一半。因此在灌区水闸的消能防冲设计中应考虑非恒定流的水力条件     

电算法在引水式水电站闸坝取水枢纽泄洪消能设计中的研究与应用

通过对闸坝枢纽泄洪建筑物下游消能的各种影响因素的分析,综合考虑泄洪建筑物泄洪时对下游河床冲刷严重的问题,结合低水头闸坝枢纽一般采用的底流消能方式,提出了在传统设计方法的基础上编制电算程序的设计方案,用试算法确定了坝闸下游消能的最不利工况,并将其结果应用到程序中,对其实用性和有效性进行了验证.结果表明:该电算法能使低水头...     

陡坡弯道体型水力特性的试验研究

卡群一级电站泄水陡坡于１９９５年底建成运行后，由于弯道体型设计不合理，当泄水流量为２８ｍ３ｓ－１（设计流量为６０ｍ３ｓ－１，加大流量为７０ｍ３ｓ－１）时，弯道水流已甩出凹岸边墙，而弯道凸岸基本上处于无水状态。对此，我们进行了模型试验研究。经多种修改方案试验比较，其中在陡坡段设置消能栅、弯道段设置导流消能板（简称综合式）的方案，既能较好地控制急流弯道水流流态，消除下级陡坡中水流折冲现象，又不改变原来弯道体型，节省了工程量。本文除对不同方案的体型布置及流态作简述外，着重对综合方案的水力特性及效果作分析和阐述     

大海波水库溢洪道出口消能试验研究

 通过大海波水库溢洪道出口消能模型试验,揭示了大海波水库溢洪道出口的水力动态特征,验证溢洪道的出口消能效果及下游河床抗冲刷能力,为工程设计提供可靠的设计依据。     

阶梯式溢洪道底流消能分析

本文主要从发展应用现状、流态分类以及消能率计算等方面介绍阶梯式溢洪道。结合辽宁省建平县白山水库建设实例,针对其泄水建筑物尾部陡槽采用的阶梯式消能方式,分析不同流量下有、无阶梯情况和不同高度挑射坎对挑流距离的影响。     

砒砂岩地区坡面径流水动力学特性研究

【目的】研究砒砂岩地区坡面径流的侵蚀规律,为该地区坡面水蚀预报模型的建立提供理论依据。【方法】在内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗的西召沟内,选取典型的砒砂岩沟坡,采用野外实地放水冲刷试验,对不同冲刷流量(100,150,200,250,300 L/h)和坡度(5°,15°,25°,35°)下砒砂岩坡面径流的水动力学特性进行研究。【结果】在试验的冲刷流量和坡度范围内,砒砂岩地区坡面径流流速均随冲刷流量和坡度的增加而增大,它们之间呈幂函数关系。坡面径流雷诺数(Re)为58.55~442.85,且Re随冲刷时间的延长有增大的趋势。坡面径流弗罗德数(Fr)为0.738~2.281,且Fr随着冲刷流量和坡度的增加而增大。当冲刷流量和坡度较小时,径流流态为层流和缓流;当流量和坡度较大时,径流流态为层流和急流。坡面径流Darcy-Weisbach阻力系数(f)与冲刷流量和产沙量呈反比关系。【结论】相对于其他地区,砒砂岩地区坡面径流水动力学特性有其独特的特征,研究结果可以进一步揭示该地区坡面侵蚀产流产沙机理及侵蚀动力学机制。     

浅析山区河沟多级跌水消能措施的设计

该文针对山区大多数河沟的底坡较陡,流速较大,极易受到坡面洪水的冲刷影响,结合实例,通过设置多级跌水消能措施,分析其消能效果,为山区河道整治及岸坡防护提供设计思路。     

龙首二级水电站枢纽泄水建筑物布置的试验研究

龙首二级水电站的泄水建筑物为岸边陡槽溢洪道和泄洪冲沙洞。泄水建筑物单宽流量大、水头高、流速大,并且下游消能区自然条件较差,高速水流的流态控制和消能防冲问题突出。本文介绍泄水建筑物布置方案及消能防冲问题的试验研究成果。     

农业供水工程中在线式孔板消能装置探讨

整合了前人研究的单孔多级消能装置和孔板螺旋流消能装置,对螺旋流消能方式进行新的尝试。通过对多级多孔孔板螺旋流消能装置在不同孔板间距、不同孔板扭转角度、不同流量工况的测量,对多级多孔孔板螺旋流消能装置的消能效率、结构因素进行全面分析,结果表明,总体消能效率可达52.7%～88.4%,且随着雷诺数的增加而增大,旨在为在线式消能装置的研究开辟一条新的思路,为类似的工程设计和研究提供参考。     

唐家山堰塞坝散粒堆积体开槽泄流的冲刷过程分析

【目的】为避免溃堤形成洪峰危害下游,对唐家山堰塞湖进行开槽泄流,并预测泄流槽的冲刷演变和下泄洪峰流量及出现时间,以便提出一种分析方法,对今后震后堰塞湖抢险工程起到指导作用。【方法】依据唐家山堰塞坝的土性条件、开槽断面,以及不同粒径散粒体的冲刷运动特性,确定堰塞坝不同粒径松散体的冲刷起动流速和冲刷速度。基于堰塞湖区产流和库水位曲线,应用宽顶堰流基本理论,综合考虑土性材料冲刷性能与堰流之间的相互关系,进行了开槽泄流、水流计算、冲刷下切、库水位确定的迭代计算分析。【结果】合理确定了唐家山堰塞坝不同土层随着泄流变化的冲刷速率和泄流槽断面的变化;计算得到2008-06-10 T 12:00下泄最大洪峰流量为6 601 m3/s,与实际洪峰流量基本一致。【结论】提出了一种预测堰塞体开槽泄流下切冲刷分析及洪峰形成时间和确定最大洪峰流量的简化方法。     

深孔闸门后无压隧洞内消能工水流流态的数值模拟

采用流体体积函数法(VOF)处理水气交界面,与标准k-ε二方程紊流模型耦合,并采用结构网格与非结构网格结合的方式处理复杂的边界形状,模拟了加有消能栅的消力池前后的水流流态。通过模拟计算,得到不同工况下消力池及无压隧洞内的水流流态等,数值计算结果与模型试验吻合较好。     

异侧竖缝式鱼道在实际工程中的设计与模拟分析

竖缝式鱼道具有水流条件好,回流区位置明确,适应上下游水位变化能力强的特点,是目前过鱼效率高、应用广泛的过鱼工程设施。为增加研究区内鱼类洄游的效果,根据规范要求,初步设计3种鱼道池室隔板型式,利用数值模拟的方法,在上下游2 m等水深的条件下,探究隔板型式变化对池室水流结构的影响。通过分析池室内的水流流态、竖缝处流速分布以及消能效果等对隔板型式进行优化。通过改变第2种隔板型式尺寸,竖缝宽度由0.6 m降低到0.5 m,在池室水流流态以及竖缝处流速较好的前提下,使竖缝附近最大流速小于设计流速1.2 m/s;并对优化体型进行不同等水深条件下的过流能力计算,在水深变化0.5～2.0 m区间时,鱼道过流能力在0.236～0.951 m3/s之间。池室内良好的水流流态以及竖缝处流速分布的合理性为研究区内大部分鱼类的上溯提供了良好的通道,不同水深的过流能力为鱼道运行调度起到了参考作用。     

陇南市武都区马街镇官化村引水灌溉工程拦水坝消能设计分析

陇南市武都区马街镇官化村引水灌溉工程拦水坝因保护跨沟道引水管道修建,建成后多次因沟道突发山洪冲毁,同时引水管道也被破坏。通过对马街镇官化村引水灌溉工程拦水坝消能设计分析,使该工程消能设计更加合理、可靠,从而降低对下游灌溉造成的损失。消能设计采用单宽流量q计算得出不同设计工况下消力池水力条件,用不同工况下的水力条件相应计算出对应工况下的消力池结构尺寸。经与原设计成果比较,认为本次设计拦水坝消力池满足抗冲、抗浮要求,设计合理。     

标准坡面人工草地减流减沙效应及其坡面流水力学机理研究

通过放水冲刷实验,研究草地与裸地坡面土壤水分入渗及产流产沙过程,分析草地减流减沙效益,并从水力学特性剖析草地调控水沙的机理.结果表明:①裸地与草地坡面土壤水分入渗过程均符合Horton入渗公式i=ic＋(i0－ic)e－kt;与裸地相比,草地入渗率增加40％,产流时间推迟2.5 min,径流系数减少28.3％,输沙率减少78.4％.②裸地坡面输沙过程呈高—低—高变化趋势,而草地呈现先增后减趋势.③草地坡面流属于层流中的缓流流态,裸地则属于过渡流的急流流态,说明草地坡面抵抗侵蚀力和泥沙搬运的能力明显强于裸地;草地可明显降低径流流速,增加阻力系数和曼宁糙率系数,但对径流深度影响不明显.