某工程泄水建筑物泄洪雾化范围计算分析

为了减少泄洪雾化带来的工程影响和损失,笔者结合工程实例,根据理论公式对表孔溢洪洞、泄洪冲沙洞在不同水位下的雾化范围进行估算,并依据估算结果提出针对性工程设计建议。结果表明:表孔溢洪洞在校核洪水位下雾化影响范围最大;该工程的厂区虽位于强暴雨区横向影响范围以外,但处于雾流降雨区范围之内,设计时需考虑雾化对厂区电气设备带来的不利影响;出口边坡局部位于强暴雨区和雾流降雨区范围内,需对边坡进行加固处理并采取表面防护措施,确保边坡运行安全稳定。计算成果可为工程布置、设计提供理论支撑。

考虑雨强贡献的大型水电站枢纽泄洪雾化影响规律分析

泄洪雾化对两岸边坡的影响一直是水电枢纽长期运行安全关注的重大问题。针对西南水电站枢纽泄洪雾化影响问题,采用随机喷溅数学模型分析了雾化影响规律,并对该模型求解方法进行了改进,在综合考虑复杂地形、水舌风、自然风及水滴飞行过程等因素的同时,以西南地区GS水电站为依托,对不同泄洪工况下的雾化降雨进行预测。结果表明,泄洪方式、地形及自然风在大型水电站雾雨区分布形态中起主导作用。GS水电站不同工况下雾化降雨呈现沿河谷两岸边坡竖向爬升的趋势,暴雨区沿左岸最高扩散至2236 m高程,右岸扩散至2188 m高程,最大纵向长度为815 m,暴雨中心雨强达600~1000 mm/h。研究成果为未来窄河谷、大规模水电站工程泄洪出口处的雾化影响分析提供了参考依据。

基于水气两相流的海拔高程对某电站溢洪道泄洪雾化的影响分析

海拔高程增加所引起的气象条件的改变会对泄洪水舌的运动产生影响,进而影响泄洪雾化风场及雨场的时空分布。为此,基于水气两相流理论,考虑不同海拔高度的环境压强、温度、粘滞性及空气密度等参数的变化,采用数值模拟的方法研究了海拔高程对泄洪雾化的影响。结果表明,相同泄洪条件下,泄洪稳定后的压强值随海拔升高无明显增加趋势,然而海拔越高,水舌空中运动所受空气阻力越小,相同条件下落水点压强增幅越大;温度降低带来的水的粘滞性增加对水雾运动影响较小,海拔高程越高,雾化风速到达最大值的时间越早,所能达到的最大值也越大;泄洪稳定时近地表雾化降雨强度随海拔高程的增加而增大,与海拔高程呈近似线性关系,此外强降雨范围随海拔的升高而逐渐扩大。

高拱坝坝身泄洪雾化数值预报方法验证分析

数学模型应用于高拱坝坝身泄洪雾化预报,一直缺少原型观测资料的系统验证,分析结果可靠性存疑。本文基于小湾水电站拱坝的孔口泄洪雾化实测数据,针对数学模型的随机溅水基本理论进行验证,针对海拔高程与气温影响进行敏感性分析。研究表明:通过综合考虑泄洪风场、大坝、河谷地形、海拔与气温等因素共同影响,数学模型可以真实反映泄洪雾化空间风场与降雨强度变化,其可靠性满足工程实践要求;数学模型的降雨强度分析值与实测值相对误差在10%以内,在降雨强度较大的核心区,数学模型的相对误差较小,在降雨强度较小的远区,相对误差较大,原因在于随机数学模型分析过程中,雾化核心区内雨滴数量众多,统计结果更加精确;海拔高程与气温的上升,使得泄洪雾化区内降雨强度分布坦化,一般以降雨强度300~500 mm/h为界,低于该值的区域,海拔高程每上升1000 m,降雨强度增幅20 mm/h,气温每上升10℃,降雨强度增幅8 mm/h;由于实际工程岸坡主要分布于200 mm/h以下地区,因此气象条件的影响不容忽视。

高拱坝表中孔窄缝式挑坎泄洪雾化特性分析

对古学水电站拱坝表中孔窄缝布置方案的泄洪雾化特性进行分析,根据物理模型试验成果,率定出不同频率洪水条件下,坝身表中孔的泄洪雾化水力因子,然后考虑水舌入水形态、复杂河谷地形及气象条件等因素,得到了泄洪风场与雾化降雨强度的等值线分布。研究表明,坝身表中孔采用窄缝出口体形,泄洪水舌纵向拉开,水舌两侧溅水受到前部遮蔽,且当表中孔联合泄洪时,内外侧不同水舌间也发生相互遮蔽。由于水舌两侧雾化源受到削弱,使得窄缝体形在保证消能安全的同时,能有效减小两岸雾雨爬升范围。在坝身各种泄洪条件下,雾化降雨分布范围在坝下80~700 m之间,两岸雾化雨区爬升高度仅为120~140 m,右岸下游电厂尾水出口处降雨强度0~20 mm/h,已属自然降雨范畴。

泄洪雾化的雾流源强和扩散数学模型研究

在泄洪雾化过程中,挑流水舌与下游水垫塘的碰撞会产生大量水滴。随气流运动的水滴形成了雾流,进而对边坡稳定和交通安全产生影响。为了预测雾流在下游空间的分布,首先对挑流水舌、空气和下游水体之间的相互作用过程进行模拟,构建了雾流产生和输运的背景场。接着,基于雾滴产生机制,结合量纲分析方法,提出了雾流源强计算关系式,并建立了雾流源强和扩散数学模型。最后,应用该模型对漫湾水电站3#表孔泄洪的雾流过程进行了数值模拟。模拟结果与原型观测资料的对比显示:雾流源强的分布和雾源生成位置与原型观测相符,下游空间的雾流浓度分布与原型观测情况一致,观测点的雾流浓度计算值与原观值的变化趋势吻合。对比结果验证了该模型的适用性,为预测泄洪雾化在下游空间的雾流分布提供了一种新的方法。

BDa水电站泄洪雾化数学模型研究

挑流泄洪雾化可能对两岸边坡稳定、交通安全和厂房的安全运行等产生不利影响。采用水滴随机喷溅数学模型,对BDa水电站在无自然风和汛期最不利自然风2种情况下3种典型泄洪工况的雾化影响范围和降雨强度分布进行了分析模拟。研究结果表明,泄洪雾雨受地形影响较大,横向扩散较弱,主要沿边坡爬升,雨强等值线集中;汛期最不利自然风使得雾雨影响范围向左岸偏移,泄洪雾化对左岸山坡的影响大于右岸;泄洪雾化暴雨区范围集中在坝轴线下游195~645 m,横向左岸3 017 m高程、右岸2 988 m高程以下。

高堆石坝泄洪雾化数学模型研究

运用随机喷溅数学模型,预测了黄河某水电站在无自然风和全年最不利自然风2种情况下3种典型泄洪工况的泄洪雾化影响,得到了降雨强度分布等值线图,可为指导下游边坡防护设计提供参考。根据计算,距离表孔溢洪道出口断面沿河道154~660 m横向左岸2882 m高程以下、右岸2830 m高程以下处于泄洪雾化暴雨区内,该范围内边坡可选择浅层锚喷混凝土保护,设马道和排水沟,提高岸坡安全性和稳定性。当地自然风速较大,对雾化范围影响显著,需要额外重视对左岸的边坡防护。

水电站泄洪雾化成因分析及防治措施

以某大(1)型水电站工程为例,探索水电站泄洪洞泄洪雾化现象形成的原因,通过分析概括出其泄洪雾化形成的两方面原因,即泄洪水流空中掺气扩散以及水舌入水激溅,进而对泄洪雾化雨强及雾化强度分级展开分析,为有效防治提供思路。最后针对水电站左岸和右岸分别提出了泄洪雾化防护措施。分析过程及结果可作为类似高水头、高流速、大泄量水电工程泄洪雾化防治的借鉴参考。

姚家平水利枢纽工程泄洪雾化及防护研究

姚家平水利枢纽工程洪水来流大、时间短,导致泄洪雾化影响极为严重。采用水滴随机喷溅数学模型和雾流扩散模型对姚家平水利枢纽泄洪雾化进行数值模拟研究,指出表孔单独泄洪时,雾雨强度大,主要影响两岸边坡,中孔参与泄洪后,将推动水雾向下游扩展,两岸坝坡雨强增大。最后依据数值模拟结果及现场地形地质条件制定相应雾化防护措施,有效节省雾化处理工程投资,可供类似工程雾化防护设计参考。

泄洪雾化现象及对边坡稳定性的影响

泄洪雾化现象对水利水电工程的安全问题有着重要影响,它不仅会危害到水电枢纽的建筑,还可能诱发岸坡失稳。通过对泄洪雾化及雾化边坡相关文献的归纳,文章论述了泄洪雾化现象产生的原因及机理,总结了研究泄洪雾化现象的方法;并从雾化雨入渗的特点出发,从两方面阐述了雾化雨诱发边坡失稳的机理;总结了雾化边坡稳定性分析的两种方法——定性分析和定量分析,其中,把定量分析的相关研究凝练为三种方法;总结了用数值模拟计算雾化边坡稳定性的步骤。

底流消能方式水电站泄洪雾化模型试验研究

泄洪雾化现象是伴随着高坝泄洪消能带来的一个负面效应,它对于电厂的安全运行、周围环境等有一定的影响。采用大比尺模型试验方法研究向家坝水电站泄洪雾化问题,利用类似消能工的湾塘水电站泄洪雾化原型观测成果,反馈分析了雾化模型尺度效应,得到了雾化量的相似律,并预测和评价了向家坝水电站泄洪雾化影响。

泄洪雾化预测的人工神经网络方法探讨

为了预测高坝泄洪雾化引起的降雨强度分布,本文提出了一种基于人工神经网络的雾化预报模型。该模型将泄洪流量、入水流速、入水角度以及三维河谷地形坐标等作为输入变量,对相应河谷地形内的雾化降雨强度分布进行预测。研究中采用了径向基函数(RBF)网络建模,并且通过在其激发函数中引入Sign-d函数,构造一种混合RBF网络,以改善模型的稳定性和泛化能力。通过东江水电站雾化原型观测资料检验,证明该网络模型在求解泄洪雾化降雨的空间分布方面是适宜而有效的。

茨哈峡水电站右岸泄洪雾化影响区岩质高边坡稳定分析

根据茨哈峡水电站右岸泄洪雾化影响区岩质高边坡发育的地质环境及其变形破坏特征,分析了高边坡潜在的4种可能变形破坏模式。通过分段建模,改变材料参数的形式而维持原几何模型不变的方法来模拟四种破坏模式。计算初始工况、加固处理工况、加固处理后泄水雾化工况等情况下的应力场和塑性区,并结合有限元强度折减法对高边坡的稳定性进行了分析,得出破坏模式四最为危险。最后,通过对计算结果的分析,给出了相关的结论及建议。

挑流泄洪雾化影响范围的人工神经网络模型预测

在泄洪雾化机理研究的基础上,以BP神经网络为基础,研究建立了挑流泄洪雾化神经网络模型,并用网络模型预测出拉西瓦水电站不同水位和宣泄洪量下的雾化影响范围.泄洪雾化是宣泄洪量、水位差、泄洪孔口形式等多因素相互作用的结果,具有明显的非线性输入、输出关系.

湾塘水电站泄洪雾化原型观测

对湾塘水电站大坝溢流孔泄洪雾化降雨强度和降雨雨滴谱进行了原型观测 ,给出了不同工况下雾化雨强等值线 .经分析表明 ,湾塘水电站的雾化现象比较轻微 ,不会对下游产生危害 .

高坝泄洪雾化降雨强度模型律研究

在以往的研究成果基础上,结合江垭大坝原、模型测试成果,对雾化模型的测试分析技术进行了系统研究,开发了雾化粒度数据处理系统,对泄洪雾化雨强的模型律进行了新的探索。

泄洪雾化的粒子系统模拟及三维可视化

本文在泄洪雾化水流基本运动模式控制下,提出了基于粒子系统的泄流运动及雾化降雨的三维模拟与可视化方法,并且基于地理信息系统(GIS)技术建立了坝区地形及建筑物数字模型,实现了泄流水舌挑射运动、沿程掺气扩散、跌水碰溅以及雾化降雨场景的逼真模拟,为工程人员提供了一个可视化的设计与决策环境,并可为进一步研究“虚拟泄洪”提供理论基础。

两河口水电站泄洪雾化影响分析

采用随机溅水数学模型，针对两河口水电站泄洪雾化降雨进行了数值模拟，分析了泄洪条件与河谷地形对雾化降雨分布的影响。研究表明，当洞式溢洪道与深孔泄洪洞联合运行时，泄洪雾化降雨区位于溢洪道出口下游约1000～1300m，横向宽度可达300—400m，雾雨爬升高度可达125～155m，水舌下游暴雨区中心雨强约600—1000mm／h。洞式溢洪道采用窄缝出口并且正对河槽，雾化雨区主要在纵向扩展，而横向范围较为稳定。深孔泄洪洞采用横向扩散挑坎并与河道呈较大夹角，雾化雨区分布随泄洪流量变化较大，且雾雨区主要位于对岸岸坡。因此，在联合泄洪条件下，应通过增大溢洪道流量比例以控制泄洪洞下游对岸岸坡的雾雨爬升高度。

泄洪雾化机理和影响范围的探讨

总结泄洪雾化对工程的影响,分析泄洪雾化的来源和雾化区的划分,指出雾化源主要来自水舌落水附近的喷溅;探讨入水喷溅的机理,给出重力、空气阻力和水舌风作用下喷溅的纵向距离和横向喷溅宽度数学表达式,确定喷溅范围和强度;分析提出雾化范围的预报估算式,最后对雾化危害的防护提出具体意见。