泄水陡槽中滚波的危害及预防

高速水流会产生强烈的压强脉动、气蚀、掺气和波浪。波浪中受侧壁几何条件变化而产生的急流冲击波目前的研究成果较多 ,工程设计中也有较为可靠的计算理论和预防措施 ,但在顺直的槽宽水浅的陡槽中有时会产生一种称为滚波的波浪 ,它使陡槽中的水流恒定流变为非恒定流 ,降低陡槽的泄水能力 ,并在陡槽出口处形成不稳定的周期性冲击 ,对消能设施是一个严重威胁。通过几个工程实例 ,初步分析滚波发生的条件 ,提出防止滚波产生的措施。     

溪洛渡水电站泄洪洞脉动特性试验研究

：溪洛渡水电站泄洪洞是目前国内最大规模的泄洪隧洞。通过模型试验,研究了溪洛渡3＃泄洪洞的脉动特性。研究结果表明：泄洪洞沿程脉动压力偏离正态分布,龙落尾下游泄槽多数测点的脉动压力为正偏。根据脉动压力时域特性的研究,脉动压力幅值可选为脉动压力均方根的3~4倍。龙落尾下游泄槽非冲击区底板各测点脉动压力系数不超过1.6%。压力隧洞在明满流过渡工况,洞内水流压力呈周期性变化,压力波动的幅度与压力隧洞洞顶气团的大小成正比,同时洞顶存在负压区。     

外凸型阶梯陡槽段水力特性试验研究

溢洪道陡槽段设置不连续的外凸型阶梯之后,可明显降低陡槽段流速,增大泄流的消能率,简化其下游消能设施。在水力模型试验的基础上,对陡坡段坡度1∶1和1∶1.5的外凸型阶梯陡槽段泄流流态进行观察和测试,对这两种坡度的外凸型阶梯陡槽段应用条件进行分析,提出了坡度为1∶1.5的外凸型阶梯陡槽段泄流水面掺气断面位置和水深的计算方法。应用本文成果和结合前期的研究成果,可将外凸型阶梯陡槽段泄流水面掺气断面位置和水深计算的坡度范围由1∶2~1∶6扩展为1∶1.5~1∶6,并可进一步计算出相应坡度水面掺气断面下游掺气水流区段的沿程水深和消能率。     

溢洪道陡槽底板上举力特性试验研究

基于某水电站溢洪道陡槽底板的稳定性试验研究,研究了溢洪道陡槽底板的上举力特性。分析结果表明:陡槽底板块单位面积上举力大小随着流能比R增大而增大;底板块上举力最大值随错台高度Δ的增大有大幅增长,上举力标准差随错台高度Δ的增大有小幅增长;底板块上举力标准差和上举力最大值随着相对错台高度的增大而呈减小趋势;陡槽底板上举力概率密度基本符合正态分布;上举力优势频率集中在低频,底板块不会发生共振破坏;陡槽板块面积越大,单位面积最大上举力越小,研究成果可为设计人员提供科学的理论依据,同时可用于评估结构的稳定性。     

曲线型三维异型掺气坎水力特性研究

基于矩形泄槽物理模型试验,研究了泄槽底部设置较为特殊的曲线型边界的三维凸型和凹型掺气坎的掺气水流特性,并将同种条件下传统直线型连续掺气坎的掺气水流特性与之做比较。结果表明:不同体型的掺气坎水力特性及流态有明显的差异。3种体型的掺气坎中,直线型坎掺气空腔长度最大,凸型和凹型掺气坎对增大掺气空腔长度不利;空腔回水深度随着单宽流量的增大而增大,凸型坎有利于减小掺气空腔回水,特别是在较大流量时效果更明显;3种掺气坎掺气空腔后近壁水流掺气浓度沿程均迅速衰减,泄槽底板和边墙的近壁水流掺气浓度分布有所不同,导致泄槽底板的掺气保护长度,直线型掺气坎的最大,凸型坎的次之,凹型坎的最短,但泄槽边墙的掺气保护长度则是凹型坎的最长。凹型掺气坎对保护边墙免遭空蚀破坏、增大边墙的保护范围更有利。研究成果可为应用异型掺气坎的采用提供更多的参考和实验依据。     

阳江核电水库溢洪道消能试验研究

阳江核电水库溢洪道上、下游落差大，受地形条件的限制，一、二级消力池之间由两段弯道组成，弯道内产生折冲水流和偏流，流态较复杂。本文对阳江核电水库溢洪道工程方案进行试验研究，将溢洪道闸墩改为宽尾墩，并在一级陡槽段槽面加设阶梯跌坎，再抬高二级陡槽段堰顶高程，使弯道调整段水深加大等，改善了溢洪道运行流态，妥善地解决了溢洪道泄流与下游河道水流衔接的问题。     

蒿枝坝水库工程溢洪道侧堰水工模

结合蒿枝坝中型水库除险加固工程侧堰溢洪道水工模型试验研究，对侧堰溢洪道的泄流能力、堰面压力、水流流态、水面线等水力学特性进行了观测分析，比较了加大侧槽底坡与堰后加斜坡试验方案和加大侧槽底坡与侧槽左、右边加斜坡试验方案，推荐出堰后加斜坡试验方案，使流道内水深分布趋于均匀，过流能力得到提高。     

通过水工模型试验改善变宽溢洪道水流条件的体会

溢洪道陡槽的坡度一般很陡,水流呈高速流态。这种高速水流对其边界条件的改变特别敏感。因此,陡槽应力求顺、直、不转弯、少变坡,使之适应高速水流的特点。但在已建的水利工程中,有的单纯为了降低工程造价,采用了变宽陡槽式溢洪道。这类溢洪道即使过流很小也会由于边界的变化促使陡槽中的水流形成冲击驻波(折冲波)。折     

溢洪道泄槽弯道段导流墙动水压力试验分析

导流墙是改善溢洪道泄槽弯道段水流条件的工程措施之一。通过实际工程水工模型试验,对溢洪道泄槽弯道段导流墙两侧动水压力进行了试验与分析。结果表明,在弯道开始及结束断面,导流墙均出现负压力。而在弯道中间断面,导流墙不出现负压;导流墙负压的出现与导流墙两侧的水深有关,一般情况下,水深小于导流墙高度时,导流墙有可能出现负压;在弯道开始段断面,导流墙最大负压力出现在导流墙底部,而在弯道结束断面,导流墙右侧最大负压出现在导流墙约1/2高度处。     

老挝南果河水电站阶梯式消能工的试验研究

老挝南果河水电站压力前池溢水道采用阶梯式消能工布置型式,为论证设计的合理性,进行了水工模型试验。试验研究表明,消能工陡槽做成阶梯式后,由于阶梯溢流面水流掺气,改善了泄流流态,消能效果非常显著,从而简化了下游消能防冲设施,节约了投资,且大大降低了空化危险性。     

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。     

平面闸门门槽对闸孔脉动压力影响的试验研究

平面闸门具有结构简单、运行可靠等优点,但是相对于弧形闸门平面闸门具有闸门槽。当平面闸门在启闭时或正常工作时水流脉动压力会对门体的安全运行造成极不利的影响。而闸门槽破坏了闸下水流流道的连续性,使得闸下水流脉动压力更为复杂。利用压力脉动传感器通过试验方法对闸下水流脉动压力进行研究。分别在闸门有槽和无槽条件下对闸门中断面底部测点以及闸门侧断面底部测点进行试验分析。对试验数据进行系统性分析可得到闸下水流脉动压力概率密度属于正态分布,闸门有槽条件下闸门底部测点水流脉动压力大于闸门无槽条件下闸门底部测点水流脉动压力等结论。试验结论为研究平面闸门门槽对闸下水流脉动压力的影响提供依据。     

洞坪水电站水垫塘底板上动水压力

洞坪水电站挡水建筑物为拱坝,泄水建筑物为2个表孔和3个中孔,最大泄流量5591m3/s。坝后设置水垫塘消能工。水垫塘底板高程366.0m,长180m,二道坝高度13.0m。下泄水舌跌落入水垫塘,在水垫塘底板产生动水压力。水垫塘底板的稳定关系到大坝的安全。模型试验研究了消力塘底板的脉动压力特性,以及泄水方式、泄流量、下游水深等因素对水垫塘底板动水压力的影响。根据试验成果确定的底板厚2.5m,已经多年安全运行多年。     

帷幕灌浆在水电站基础处理中的应用

帷幕灌浆在工程中适应性广,不受地基加固深度的限制。既可用于地基加固,又可用于砂砾石基础的防渗帷幕灌浆为减少坝基渗透及绕坝渗漏,防止对坝基岩体的渗透变形产生不利影响,同时,使坝基扬压力降至设计假定范围内,在基础防渗降压处理设计中采取了前阻后排,以排为主的措施。通过水泥灌浆在坝体上游及两岸山体内形成灌浆帷幕,达到前堵的目的,水泥灌浆填充地下水渗径,防止产生渗透变形。     

全国(北方片)渠道塑膜防渗技术交流会议论文选摘(二)

在分析边坡稳定和滑坡原因的基础上,该师提出了防止渠道露膜(滑坡)的措施: 1.基槽开挖断面以五边形较好,对水流冲刷也有一定的适应能力。若基槽断面为梯形,基槽边坡最好陡于渠道边坡,使保护层下厚上薄。 2.薄膜铺设高度要高于加大水位0.2米。施工中薄膜宽度至少要留有5％的余地,薄膜进货时就要预先考虑到。在薄膜铺设中发现铺设高度不够或水平压入土中的宽     

曹娥江大闸消力池底板水跃脉动压

消力池底板属轻型结构，其结构的振动、抗冲、稳定等均与底板水跃区的水流脉动强度直接相关。利用DJ800型多功能监测系统对曹娥江大闸试验研究推荐的消力池底板脉动压力特性进行试验研究，得出水跃脉动荷载、脉动频率的沿程分布特征，以及脉动幅值的概率分布规律，并对消力池底板的最不利动力荷载和共振问题进行了定量分析，成果可供类似工程参考。     

土石坝坝体溢洪道泄槽水面线若干

通过试验研究对土石坝坝体溢洪道采用曲线型堰的泄槽水面线起算水深进行了观测，发现圆弧曲线堰及翼型堰的起算水深均小于0.7倍临界水深hk。 利用已有的试验资料分析了泄槽设置掺气挑坎后对水面线产生的扰动影响。分析结果表明,由于掺气挑坎对水流的扰动和挑流作用 ，使得泄槽内的水深增大；掺气挑坎对水面线的影响程度与流速、掺气挑坎的体型等因素有关；当泄槽内设置多道掺气槽时，上一级掺气挑坎的体型对下一级掺气挑坎处的水深也有一定的影响。     

毛尔盖水电站泄洪放空洞事故闸门设计研究

高压高速水流对放空洞的安全影响较大,特别是在闸门门槽段容易产生气蚀破坏。介绍了毛尔盖水电站泄洪放空洞事故闸门的设计思路,并结合水力学模型试验结果,重点阐述了对门槽的设计,详细分析了门楣及通气孔的布置对闸门运行过程中水流流态及持住力的影响。     

高水头单侧渐扩消力池水力特性数值模拟研究

为研究单侧渐扩消力池水力特性,采用RNG k-ε双方程紊流模型,结合VOF方法,对消力池内水流进行了数值模拟。将计算得出的水面线、压强、流速与模型试验结果进行对比。结果表明:数值模拟与模型试验得到的结果基本吻合;深入分析发现,水流在渐扩侧尾部产生立轴漩涡;跃首旋滚横轴在渐扩侧向上游移动,跃尾横轴在渐扩侧向下游移动;对比计算紊动能和试验脉动压力发现,紊动能在一定程度上反映脉动压力分布情况;反弧段及消力池底板前部脉动压力较大,设计上应对这些区域加强防护。     

楔形槽对离心泵口环磨损的影响分析

采用欧拉-拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的含沙水流进行了模拟,分析了楔形槽对口环附近泥沙浓度的影响,分析结果表明:口环附近流速较低,对泥沙颗粒的携带能力较弱,导致泥沙浓度较高,口环快速磨损;采用楔形槽可以提高邻近区域水流相对速度的径向分量,有效阻止泥沙颗粒在进入缝隙,降低了口环附近区域的泥沙浓度,减少口环的磨损,起到动态密封的效果;楔形槽增加了叶轮出口压力,水泵扬程得以提高。