基于模型试验闸门开度对溢流坝水力特性影响

结合安哥拉凯巴萨水电站多闸孔溢流坝,基于水工模型试验研究闸门开度对掺气空腔长度、时均压力、流速等水力学特性的影响。结果表明:当闸门相对开度e/H<0.57,闸前水流水力条件较优;溢流坝面最大流速随闸门开度增大而增大,不同闸门开度下溢流坝面和中墩的时均压强分布趋势一致;不同闸门开度下水流经过溢流坝面的掺气坎后,均可形成稳定自由空腔,掺气空腔长度随闸门开度增大而减小。研究结果对水电站闸门运行调度提供有价值的参考。

取水工程拦河溢流坝过流能力试算方法探析

滤泗河拦河溢流坝工程的主要功能是抬高河床水位,为陈家庄乡农业引水灌溉及林业用水提供可靠水源,提高水资源利用效率。文章以五台县陈家庄乡滤泗河拦河溢流坝工程为例,提出坝顶过流计算所需要的工程基本参数与天然河道水力学参数图表,列出拦河溢流坝过流量计算中各参数的确定方法和过流量Q的试算方法,本次逼近试算法可为类似工程计算提供借鉴与参考。

溢流坝泄洪闸门间隔开启方式数值模拟研究

溢流坝作为一种典型的水利工程结构,其主要功能在于有效调控上游与下游的水位平衡。研究以一系列详实的物理模型试验数据为依托,采用CAD软件构建三维模型,并将其导入Flow-3D计算平台进行数值模拟。通过细致的模型调整和验证流程,选取合适的数学方程来执行模拟任务,对数值模拟结果与物理模型试验数据进行对比分析,从而验证所选用的数学模型及计算软件的准确性与合理性。在确保模型有效性的基础上,研究进一步探讨了在额定流量Q=600m^(3)/s的条件下,通过调整闸门开启间隔,对溢流坝的运行效率和下游河道的影响。研究结果表明,最优的闸门开启策略为开启2号、3号和5号闸门。在这种配置下,堰面的水流状态保持相对稳定,下游河道的流速得到有效控制,同时泄流消能效率得到显著提升。此外,这种开启方式对下游河段的冲刷影响降至最低,从而确保了水利工程的安全运行和下游生态环境的可持续性。

闸坝工程溢流坝组合消能设计探析

为分析溢流坝台阶+消力戽组合消能方案在地质条件不良闸坝工程中应用的可行性,以江西省潦河灌区西潦河北干闸为例,结合工程实际对消能方式进行比选,提出台阶+消力戽的消能方案;并对溢流坝台阶和消力戽斗体型尺寸进行优化设计,为验证理论计算结果的合理可靠性,还展开水工模型试验。结果表明,模型试验和理论计算结果基本吻合,组合消能方案对闸坝工程溢流坝较为适用。

曲线型阶梯溢流坝坝面掺气发生点位置的确定

曲线型阶梯溢流坝坝面形成掺气水流，是阶梯溢流坝具有较高消能率的重要原因之一，故掺气初生点位置的确定，对阶梯尺寸的选择有重要的影响。根据在大型钢架玻璃水槽中，对４种不同阶梯尺寸的曲线型阶梯溢流坝系统试验结果，分析了坝面掺气的机理，给出了确定坝面掺气初生点位置的计算公式及曲线。

基于有限元的重力坝溢流坝段反弧段裂缝成因分析

本文主要采用数值模拟的方式,研究了广东省枫树坝水电站溢流坝段反弧段变电洞顶部裂缝成因。通过建立有限元模型,并依据实测数据和工程经验确定模拟参数,模拟了大坝常规运行期的温度场和应力场。研究表明,夏季高温导致大坝内外温差不同,在强结构约束下将产生最大2.64MPa的拉应力,超过抗拉强度是造成变电洞顶部深层裂缝的主要原因。模拟结果和实际观测到的裂缝位置一致,并与测缝计监测得到的裂缝开合度结果吻合。在今后的设计中,需考虑运行期温度应力的影响,避免产生贯穿性裂纹。

滑模施工技术在溢流坝堰面反弧段的实践分析

随着经济的发展,水利工程建设不断加速。溢流坝作为水利工程的重要构造物之一,具有调节水位、疏导洪水、保护生态环境等重要作用。在实际施工过程中,由于地形、气候和水文等多方因素的影响,溢流坝的建设相对复杂。文章以福建闽江水口水电站枢纽坝下水位治理与通航改善工程主体工程溢流坝堰面反弧段结构为例,主要从工程概况、模板方案对比、滑模主要施工工艺、本项目取得的成果等方面介绍滑模技术在堰面施工中的应用,为日后类似工程施工提供实践经验和参考价值。

极端天气对于溢流坝段温度与应力影响分析

以某水电站为对象,采用数值模拟的方式,模拟了大坝在常规运行期和极端天气下的温度场和应力场分布。研究表明:在常规运行期中主要是夏季大坝温度应力较大,其中变电洞左侧顶部区域的拉应力最大,达2.64 MPa,超过混凝土抗拉强度。在极端天气影响下,高温和泄水的条件下,此处的拉应力将进一步提高,达2.93 MPa,极易产生裂缝。冬季寒潮对于大坝表面混凝土的温度和应力影响较大,其中反弧段附近的混凝土拉应力从1.6 MPa增至4.0 MPa,超过抗拉强度。因此极端天气加剧了温度变化对于大坝的影响,主要改变大坝表面温度场的分布,形成更大的温度应力,危害结构安全,需得到足够重视。

大盈江四级水电站溢流坝水力特性研究

文章针对大盈江四级水电站设计阶段提出的两种溢流坝布置方案(方案一:溢流坝+右侧泄洪冲沙底孔;方案二:溢流坝+左侧泄洪冲沙闸+右侧泄洪冲沙底孔)进行了计算流体力学数值模拟(CFD),结合水工模型试验结果与CFD数值模拟结果,分析了溢流坝两种布置方案的流态分布规律和消能防冲效果。计算结果表明,在流态规律和流速分布及消能防冲效果方面,方案一优于方案二;方案二较方案一更有利于库区排沙减淤,泄流能力较强。通过控制闸孔启闭模式可调整方案二相应出流流态,能较好地适应大盈江高含沙量的水流条件。

阶梯溢流坝的水流特性与消能效果

本文通过试验分析，对设置在高坎宽顶堰上的阶梯坝面消能工的水流特性进行了系统研究，并与无阶梯溢流坝作比较后认为：在阶梯溢流坝面上形成的滑掠水流流态，使泄流水舌表面充分掺气，底缘形成含气漩滚。掺气后的水深和流速沿程保持稳定，可大量消散泄流动能，改善坝址下游的水力条件。设置于溢流坝面的阶梯是一种有效的消能工，并具有一定的防空蚀作用。阶梯消能的效果，与下泄单宽流量、坝高、台阶高度、溢流坝面斜率及堰面上滑掠水流的流程长度有关。

大化水电站溢流坝温度监测资料分析

本文介绍了大化水电站溢流坝温度监测系统,并对长期监测资料进行了分析,找出了空腹坝段、实体坝段及闸墩温度分布规律及变化规律,通过与设计计算温度场对比,找出了引起两者差异的原因。

有限单元法在非岩石地基硬壳溢流坝的应用研究

有限单元法在非岩石地基硬壳溢流坝的应用研究黄炳照（河海大学水利水电工程学院南京２１００９８）史安娜（河海大学国际工商学院南京２１００９８）赵小峰史海珊（河海大学农村电气化学院南京２１００９８）收稿日期：１９９４－１１－０２作者简介：黄炳照副教授水利水...

X型宽尾墩与阶梯溢流坝联合消能的三维流场数值模拟

宽尾墩与阶梯溢流坝联合消能是一种新型坝面泄流形式的消能工。由于宽尾墩和阶梯的共同作用,其水流表现为很强的三维特性,水气二相混掺剧烈,目前对其流场的三维数值模拟还未见报道,本文采用双方程紊流模型对X型宽尾墩-阶梯溢流坝联合消能的三维流场进行了全场数值模拟,给出了压力特性、流速分布、阶梯及宽尾墩墩后水气两相流的部分特性,计算结果与模型试验数据对比,两者吻合良好,计算发现,在第一级阶梯脱体处存在负压,随后在试验中得到了验证。研究结果表明,采用X型宽尾墩-阶梯溢流坝联合消能,阶梯坝面上能形成明显的纵、横向旋滚,提高了消能效果。

影响阶梯溢流坝消能率的因素

为了探求提高阶梯溢流坝消能率的措施 ,本文首次采用紊流数值模拟方法 ,对影响阶梯溢流坝消能率的一些主要因素 ,如单宽流量、坝坡、阶梯高度等进行研究。结果表明 ,消能率随单宽流量的增大而显著降低。坝坡越缓 ,消能率越高。阶梯高度对消能率的影响与单宽流量有关 ,当单宽流量较小时 ,消能率随阶梯高度变化较大 ;当单宽流量较大时 ,阶梯高度对消能率的影响很小。根据紊流数值模拟得到的坝面流场的紊动动能和紊动耗散率分布 ,对单宽流量增大时消能率降低的根本原因进行了探讨 ,提出了一些提高消能率的具体措施。

宽尾墩后接阶梯溢流坝面水工设施的研究

将宽尾墩安置在阶梯溢流坝上游形成一种新的水工设施,它兼有宽尾墩和阶梯溢流坝面的特点,比纯阶梯坝单宽流量可增大数倍。由于在阶梯面与挑射水流之间形成气体空腔,可实现充分掺气。本文对其进行了数值模拟,采用了双孔方案。虽然网格数增加了一倍,但比单孔而言流场更加完整。通过数值模拟得到的墩后水翅、阶梯面挑射水舌和掺气腔体等,与实验观测到的现象吻合。介绍了复杂水工建筑物的网格生成方法。本文的研究成果可以为设计提供参考依据。

阶梯溢流坝自由表面掺气特性数值模拟

阶梯溢流坝作为泄水建筑物早已出现。实践发现,经过阶梯溢流坝的水流可以大量卷吸空气,从而增大水体的含氧量,因此可以利用它作为水体复氧、改善水质的措施。但对于阶梯溢流坝复氧能力的理论分析至今尚未见报道。本文引入水气两相流模型,用k ε紊流数学模型模拟计算了阶梯溢流坝自由表面掺气的特征量。计算结果与试验资料进行了对比,结果表明,计算值与实测值吻合良好,可以认为本文的数值模拟方法是可行的。这将为阶梯溢流坝复氧能力计算以及从理论上得到阶梯溢流坝的最佳布置形式提供理论基础。

带有曲线自由水面的阶梯溢流坝面流场的数值模拟

本文利用k -ε紊流模型模拟坝面上的复杂紊流流场 ,并且采用非结构网格来处理复杂的边界形状 ,对自由水面 ,引入水 -气两相分层流理论中的流体体积分数法 (VOF)来迭代求解。通过模拟计算 ,得到坝面水流的水面线、速度场、压力场等 ,并与模型试验实测结果进行对比分析 。

人工加糙溢流坝复氧实验研究

通过对不同流量、不同加糙溢流坝面情况下的溢流坝复氧实验研究,结果表明,在相同模型装置情况下,流量越大,溢流坝水体复氧效果越小;在等流量情况下,坝越高、加糙物越大的溢流坝复氧效果越明显.将水体自身能量—紊动能和流速应用于溢流坝水体复氧过程研究中,得到了水体氧亏恢复率与紊动能、流速的关系表达式.不同工况的实验资料验证了此关系式的合理性和可靠性,为优化选择河流中建筑物形状以便更好地促进水体生态系统的恢复和河流的自净能力具有重要意义.

台阶式溢流坝的时均压强特性

当yc/h<3时,3种坡度(40°、50°和60°)的台阶式溢流坝试验结果证明,在初始台阶上,作用在水平面上的时均压强均为正值,其最大压强随流量增大,由台阶中部逐渐移向台阶外边缘;跌落水流时台阶竖直面上部范围出现的负压,在进入过渡水流以后全部变为正值。其他各台阶水平面上,除挑射水流越过的数个台阶外,在各级流量下时均压强为正值,其最大值均在台阶外边缘;台阶竖直面上部的时均压强为负,下部的时均压强为正,随流量增加负压绝对值增大,范围缩小。其中跌落水流时负压占台阶高度的75%,进入过渡水流后负压约占台阶高度的60%。

计算溢流坝下游收缩断面水深的方法

溢流坝下游收缩断面水深 hc 的计算对水工消能设计十分重要． 目前常用的方法有试算法、图解法和迭代法，这些方法计算精度不高，人工计算量大或要求较高的计算数学的理论知识等，不便于在生产实际中推广应用． 为此，把 hc 的计算问题归结为非线性优化问题，用作者研制的加速遗传算法 （AGA） 来处理． 应用 AGA 方法的实例计算结果说明 AGA 比常用方法简便 计算精度高且具有通用性．