复合过水围堰高效填筑技术

针对非洲的朱利叶斯·尼雷尔(Julius Nyerere)水电站大坝成功截流后,上游过水围堰建造期短、工程量大、施工要求高等难题,提出了一种复合过水围堰新型高效填筑技术,重点介绍了底部赶水混凝土浇筑、左岸堆石混凝土浇筑、下游预制挡块模板施工、上游黏土防渗层平起施工、主体胶凝砂砾石变态碾压施工5种高效填筑施工流程及关键技术。工程实践表明,该新型高效填筑技术大幅优化了施工组织与效率,最终在汛期来临之前安全、高效、优质地完成了过水围堰的修筑工作。

土石过水围堰过水期最不利工况及其流量确定

本文系统分析了影响土石过水围堰溢流工况的主要因素 ,提出衡量最不利工况的指标和确定最不利流量的方法 ,为土石过水围堰堰体下游护坡结构及消能防冲设施设计提供了理论依据。通过理论计算结果与模型试验现场观测资料数据对比分析 。

过水围堰溢洪的全域三维数值模拟

过水围堰由于涉及范围广、边界复杂,溢洪的全域三维数值模拟还较为欠缺。为实现物理模型与数值计算的互补,采用紊流模型对上、下游过水围堰及基坑,包括部分河道进行了三维数值模拟。给出典型工况围堰的泄流能力,消能平台水气两相流特性,以及三维流场和压力分布。上游水位与围堰泄流量的关系,计算与实测进行了对比分析,大洪水工况时二者吻合较好,小洪水工况时有一定偏差。研究表明:顺水流方向结构化网格的生成,使模拟的过堰水流与实际情况更为相符。

胶凝砂砾石过水围堰填筑材料特性研究

大华桥水电站上游过水围堰采用坝址区附近河床天然砂砾石及工程开挖弃渣料作为骨料配制胶凝砂砾石材料,骨料最大粒径250mm。针对河床天然砂砾料含砂量波动大、含泥量较高的特点,系统研究了20%~35%含砂量范围内,胶凝砂砾石材料水胶比、单位用水量、砂率、28d抗压强度之间的关系,并提出了满足材料性能设计要求的水胶比、单位用水量等关键配合比参数控制范围。基于现场碾压工艺试验,提出了250mm大粒径胶凝砂砾石材料碾压施工关键工艺参数。

金沙江鲁地拉水电站上游过水围堰设计与运行

鲁地拉水电站上游过水围堰采用土石—碾压混凝土混合过水围堰,该围堰建在深厚覆盖层上,具有大流量、高水头、长历时的过水特点。围堰建成后,经历3个汛期过水考验,运行良好。本文介绍该围堰的设计与运行情况,可供其他工程参考。

猴子岩水电站过水围堰防护方式试验研究

针对围堰防护方式对上游围堰过流稳定性影响问题,以猴子岩水电站过水围堰为例,采用子堰防护和自溃式子堰两种围堰防护方式进行对比试验,量测了上游围堰范围内水力学特性指标,检验了不同的围堰防护方式对围堰过流稳定性的影响。结果表明,采用自溃式子堰方式可降低上游围堰上下游水位差、减小水跃跃首最大流速、减缓堰后冲坑坡度,更有效维持上游围堰的过流稳定,并能安全渡汛。

深覆盖层河流土石过水围堰体型研究

在深覆盖层河流上采用土石过水围堰度汛方案存在一定风险,但采用合理围堰体型和过流保护措施,能够实现围堰安全度汛。以猴子岩电站土石过水围堰体型为研究对象,通过模型试验,分别对单梯型围堰和面流消能型围堰进行了研究。试验结果表明,对于深覆盖层河流,围堰堰脚的防护尤为重要,采用面流消能型围堰过流效果优于单梯型围堰。

过水围堰溢洪流场试验与数值模拟分析

针对过水围堰溢洪流场特征系统研究较缺乏,数值模拟分析较少的现状,通过制作过水围堰溢洪的专门水工试验装置,结合数值模拟开展系统的水力特性研究并对比分析水面线、流速分布及压力的试验值与数值计算值。结果表明,过水围堰溢洪最大流速出现在消能平台进口附近,前部流速分布表现为底层流速大、表层流速小;消能平台底板承受水流转向的冲击力,压力随泄流量增大而增大。消能平台承担消能防冲任务,水流特性对围堰结构稳定至关重要,研究成果可为改善消能平台结构设计提供依据。

锦屏二级水电站过水围堰溃堰风险分析

基于锦屏二级水电站过水围堰结构和运行特征,分析了溃堰工况与风险因素,获得了溃堰洪水对锦屏二级工程自身、堰前库区至下游梯级电站范围内的河道影响程度。实例结果表明,该研究对土石过水围堰的防冲设计和溃堰洪水对下游梯级影响评估有一定指导意义。

分期导流过水围堰水力计算模型研究及应用

根据水力学基本原理,建立了分期导流过水围堰水力计算模型,联合求解过水围堰和束窄河床的过流能力及相应的沿程水位、流速和上下游水位落差等水力要素。采用2005年向家坝坝区河段的实测资料对该模型进行了验证,计算结果与实测资料符合良好,可用于工程实际导流决策中。

近坝消能区过水围堰水流特性研究——以富春江水电站船闸改建工程为例

水利枢纽工程改扩建过程中,为协调施工与泄洪的关系,往往采用过水围堰实现枯水期挡水施工、汛期过流泄洪。汛期泄洪时施工围堰的水力指标三维性强、沿程变化较大,处于泄洪建筑物下游消能区内的围堰段受水流冲刷强度较大,而远离消能区的围堰段受冲刷强度相对较小。为寻求安全、经济的围堰防护方式,采用三维数学模型模拟了某枢纽船闸改建工程泄洪时坝下水流流场,重点分析了围堰附近流态、流速分布、涡量分布及压力分布特性。研究结果表明:下泄水流在消能区围堰附近形成水跃,强烈紊动水流顶冲围堰;在横向围堰与上游局部纵向围堰区域形成高流速、高涡量、非静压作用区域,该区域需加强防护。研究成果为该工程围堰分段、分区防护提供了科学依据,也可供类似工程参考。

过水围堰施工导流联合泄流模型与计算方法

应用施工水力学计算理论建立了过水围堰施工导流联合泄流模型,此模型可进行过水围堰隧洞导流联合泄流能力计算,也可进行隧洞及坝面过水联合泄洪的水力计算。介绍了过水围堰施工导流联合泄流水力计算方法。工程实例分析表明,计算结果正确,计算方法合理。

过水围堰消能平台水垫池水力试验研究

针对过水围堰消能防冲特征,提出在消能平台上设置水垫池的方法。通过专门的水力试验装置对消能平台水垫池进行研究,并与无水垫池时的水力特性对比分析。研究表明:水垫池的设置相当于增加了水垫深度,特别在下游基坑水位相对较低、消能平台水深较浅时,可明显改善消能效果;消能平台出口流速较无水垫池时明显降低,能减轻水流对下游护面及堰脚的冲刷;与无水垫池时底板压力峰值出现在消能平台进口附近不同,设有水垫池时压力峰值出现在尾坎附近,可有效缓解消能平台进口的冲击力。采用合适的消能平台水垫池结构,可提高消能防冲作用、改善底板受力条件,有利于过水围堰安全溢洪。

大流量深厚覆盖层过水围堰设计

介绍了深厚覆盖层大流量下的锦屏二级过水围堰设计,对其关键技术问题及其解决措施进行了阐述。锦屏二级水电站土石过水围堰无论在过水围堰高度规模、覆盖层深度、过水历时、过水水力指标均为国内高水平。

过水围堰施工导流联合泄流管理决策支持系统

过水围堰施工导流联合泄流管理是典型的半结构化决策问题 ,为此设计开发了过水围堰施工导流联合泄流管理决策支持系统 (CDDSS)。系统地介绍了CDDSS的结构框架、设计原则、开发思路、决策模式和基本功能 ,该系统由数据库子系统、模型库子系统、图形库子系统和人机界面四部分组成 ,此系统是建立在数学模型的基础上 ,综合利用系统科学、管理科学、施工导流的理论及方法的人机交互系统。工程实例分析表明 ,系统友好的用户界面帮助决策者

过水围堰导流标准的多目标风险决策

选择过水围堰导流方式下的导流标准，既要选择导流时段，又要选择相应时段下的导流设计流量。本文提出用多目标风险分析方法，综合考虑年施工时间、导流费用和洪水风险度对过水围堰导流标准选择的影响，通过灵敏度分析，最后确定过水围堰的导流标准。最后结合工程实例．给出了此方法的具体计算步骤和计算结果。

土石过水围堰溢流风险分析的Monte-Carlo模拟方法

基于过水围堰下游护坡稳定性分析、实际观测资料和模型试验的研究成果,在分析土石过水围堰溢流工况的基础上,建立了溢洪堰面抗冲刷的风险率模型,提出了风险率的Monte-Carlo计算方法。通过模型试验的对比论证分析,说明溢流风险率计算模型和计算方法是可行的、有效的,为土石过水围堰堰体下游护坡结构和消能防冲设计提供了理论依据。

土石过水围堰溢流工况判别模式研究

在过水围堰下游护坡稳定的实际观测资料和模型试验的研究基础上,应用水力学能量方程和边界层理论,提出了土石过水围堰过水时的能量转换关系;运用护坡稳定性条件,提出了溢流工况的判别式。通过模型试验的对比与论证分析,验证了判别模式的正确性。

贫胶凝粗粒料在功果桥水电站过水围堰坡面防护中的应用

针对修筑在大流量、深厚覆盖层河道上的土石过水围堰过水期间的抗冲刷及整体稳定问题,采用贫胶凝粗粒料对堰后坡面进行防护,经过系统的试验研究,获得了较好的材料设计参数。在施工实践中通过现场质量检测以验证设计成果和应用效果。实践表明,经两年的过流检验围堰未发生破坏,实现了应用新材料、加快施工速度、降低过水度汛安全风险的预期目标。

大单宽流量下过水围堰的抗冲性能及体型优化模型试验研究

过水围堰因其适用范围广且节约资源和工期等优点而被广泛应用,但在大单宽流量条件下,围堰过水后围堰下游防冲难度较大,因而提出在镇墩上加设微型挑角鼻坎的围堰堰后冲刷控制方法,并进行了体型优化模型试验。结果表明,通过控制镇墩上加设的微型挑角鼻坎挑角使出堰主流略微上抬,不仅可以减轻河道底部冲刷和河面波浪,也能使优化体型过水围堰下游面板的脉动压力达到要求,且不会产生空蚀空化及流激振动的问题,还节省了制作铅丝笼的费用,是非常经济实用的体型设置。