应急过船设施泄流能力试验研究

应急过船设施是常山江梯级枢纽的水工建筑物之一,其功能定位为汛期参与泄洪,船闸检修等特殊时期参与航运。应急过船设施包含溢流堰、船闸上闸首、下闸首、输泄水系统等,体型复杂,国内外尚未专门对其水力特性开展相应研究。基于常山江应急过船设施,建立几何比尺为1∶30的单体物理模型,结合理论分析和模型试验研究,探讨了闸坎高度对应急过船设施泄流能力的影响,研究不同闸坎高度对其流量系数的影响,得到了应急过船设施综合流量系数计算式。结果表明,当上下游水位差较大,淹没度较小时,应急过船设施综合流量系数较大;随着淹没度增加,应急过船设施的泄流能力逐渐减小。给出的应急过船设施泄流能力综合流量系数计算式拟合精度较高,可为类似工程设计提供参考。

汉江雅口航运枢纽施工纵向围堰对泄流能力影响研究

混凝土围堰结构稳定,占用河床面积小,抗冲效果好,广泛运用于枢纽分期导流施工组织设计中,但面临后期拆除困难,拆除废料难以清除及对周边建筑物影响大的特点。针对汉江雅口航运枢纽施工纵向围堰对泄流能力影响,采用CATIA软件进行三维数值模拟,在不同特征洪水流量下对纵向围堰保留与拆除方案进行流场、泄流能力和水位影响分析,为纵向围堰保留与拆除方案选取提供科学依据。结果表明:保留纵向围堰将会降低紧邻区域泄水闸闸孔的水流流速和泄流能力,一定程度增加河道中心壅水高度,但仍满足枢纽泄流能力控制标准要求,纵向围堰经安全稳定复核后可予以保留,为类似枢纽工程施工组织设计提供经验参考。

鄱阳湖泄流能力分析

鄱阳湖近年低枯水位频繁发生,引起了人们广泛的关注.鄱阳湖作为吞吐型湖泊,通过狭长的湖口水道与长江自然相通,其水力特性直接影响着长江与鄱阳湖的相互作用关系.基于水力学方法,提出湖泊泄流能力的概念,并采用湖泊水文观测数据,研究了鄱阳湖的泄流能力特征及其近年的演变过程.结果表明,2000s之前鄱阳湖泄流能力基本维持不变,之后迅速提高,近年开始趋于稳定.泄流能力的显著提高改变了鄱阳湖与长江相互作用的水力特性,从而影响了鄱阳湖的水量平衡,加剧了近年枯水情势.研究表明,大规模采砂是鄱阳湖泄流能力变化的主因,应加强鄱阳湖采砂管理.

高拱坝表孔宽尾墩体型参数对泄流能力的影响

高拱坝坝顶较薄,表孔溢流坝面较短,导致宽尾墩应用于高拱坝表孔对泄流能力会产生一定的影响,为探究满足表孔泄流能力设计要求的宽尾墩体型,基于东庄水利工程,采用数值模拟方法,研究宽尾墩俯角、收缩比、墩尾折角、始折点位置等体型参数对高拱坝表孔泄流能力的影响以及泄流能力与过堰水流弗劳德数Fr的关系。研究结果表明,表孔泄流能力随着宽尾墩俯角的减小而减小,随着收缩比的减小而减小,随着墩尾折角的减小而增大,随着始折点位置与堰顶水平距离的减小而减小;提出了表征宽尾墩各类体型参数与堰上水头影响的综合影响系数k综,当k综≥2时,宽尾墩不影响表孔的泄流能力,当k综<2时,随着k综值的减小,宽尾墩对表孔泄流能力的影响逐渐增大;过堰水流Fr沿程变化曲线在宽尾墩始折点上游存在一个折点,该折点处的Fr越大,宽尾墩对表孔泄流能力的影响越小。

薄壁堰泄流能力的数值模型计算及模拟自由水面的评价

【目的】研究数值模拟技术对矩形薄壁量水堰自由水面和泄流量的模拟能力。【方法】应用基于CFD的流体分析软件FLUENT,采用带自由表面的k-ε气液两相紊流数学模型,并使用自定义UDF函数处理入口条件,对整个流场进行数值模拟计算,得到了整个流场的流态分布图、泄流量、自由水面和压力分布等水力参数。【结果】将模拟得到的自由水面和泄流量与实测值进行对比,二者吻合良好,说明所选数值模型能够准确模拟矩形薄壁量水堰的流场特性。【结论】本研究采用的数值模拟技术,能成功模拟矩形薄壁量水堰的自由水面和泄流能力,可以为量水堰的水力设计提供参考依据。

城市洪涝中雨水口泄流能力的试验研究

近年来中国城市洪涝灾害频发,对人民群众的生命财产安全造成了严重威胁,其中雨水口泄流能力的大小对于计算受淹区的积水程度或路面雨水的排除效率至关重要。为此本研究专门修建了具有上下两层结构的城市洪涝过程综合试验平台,考虑雨篦子、雨水井及侧支管等完整的雨水口结构,开展了76组不同来流水深及流速下的雨水口泄流能力试验。试验结果表明:雨水口的下泄流量在井身充满前后表现出不同的变化规律,即在雨水井充满前,路面雨水以堰流形式下泄;在雨水井充满后,以管嘴出流形式下泄。基于试验数据率定出雨水口堰流及管嘴出流时的流量系数,并进一步采用量纲分析法,建立雨水口的泄流能力与雨篦子尺寸、篦前水流的弗劳德数等因素之间的经验关系,具有较高的相关系数。采用本文公式计算原型尺寸雨水口的泄流能力,并与中国现行雨水口泄流能力的参考值进行对比,发现当水深较大时现行参考值偏大较多。本研究成果能为精细化的城市洪涝管理提供计算依据。

雨水口堵塞程度对其泄流能力影响的试验研究

雨水口是下泄地表径流的关键设施,一旦堵塞将导致市政排水系统的泄流能力无法充分发挥,这是引发城市洪涝灾害的主要原因之一。为定量分析雨水口堵塞对其泄流能力的影响,本研究分别考虑进水篦及连接管不同堵塞程度的情况,开展了较大来流水深下的概化水槽试验,共计进行了608组试验。试验结果表明:(1)进水篦及连接管堵塞均会显著影响雨水口的泄流能力,且后者对雨水口泄流能力的影响更大。(2)利用试验数据率定了各堵塞情况下水流以堰流或管嘴流形式从雨水口下泄时的流量系数;基于量纲分析及回归分析,给出了各堵塞情况下雨水口泄流能力的幂函数表达式,并利用试验数据对参数进行了率定,率定效果优于堰流或管嘴流公式。(3)通过与未堵塞情况进行比较,基于幂指数均值假定及非线性拟合方法,建立堵塞系数与堵塞程度之间的经验关系,并最终提出了一个可以分别考虑进水篦与连接管堵塞影响的雨水口泄流能力公式;该公式可以考虑雨水口堰流及管嘴流等不同泄流形式,能够反映进水篦、连接管不同堵塞程度的影响,适用于来流水深较大的情况。

迷宫堰泄流能力及水力特性的试验研究

通过试验研究,分析了迷宫堰的水力特性,并对影响其泄流能力的诸多因素逐一进行了分析.通过量纲分析法,给出了迷宫堰流量系数的计算公式,并与一些实际工程资料进行了验证.实际工程提供的资料与公式计算结果十分接近,说明本文提供的迷宫堰流量系数计算公式是可靠的,并且具有较高的精度,为迷宫堰的设计工作提供了方便.

低闸枢纽泄流能力研究

本文通过模型试验和理论分析,研究了低水头闸坝工程的泄流能力及其影响因素,特别是闸底板高程与上游河床的相对高差和淹没系数的影响等,得到了不同淹没度情况下低闸枢纽流量或水位的误差计算式和闸底板与上游河床相对高差对流量系数影响的经验公式,经实际工程验证说明了公式的正确性和适用性。

枕头坝水电站泄流能力研究

针对枕头坝水电站泄洪闸的泄流能力问题,采用理论计算和模型试验对比的方法,分析了影响泄洪闸泄流能力的因素及泄流能力试验值与设计值之间存在较大偏差的原因,并对流量系数进行了参数反演计算。结果表明,泄洪闸的布置形式、上游导流墙的存在和流态的稳定性等因素均对泄洪闸的过流能力有一定影响,尤其当泄洪闸过流流态为孔流时不利影响较明显。

大淹没度低堰泄流能力研究

结合某工程实例,对大淹没度低堰选型以及大淹没度对低偃泄流能力的影响进行了研究。研究成果表明:在大淹没度下运行的低堰,堰的厚度与堰上水头之比δ/H≤0.67,且下游堰坡为陡坡的折线型实用堰比相同堰高的WES堰泄流能力大;在大淹没水深下运行的低堰,降低堰顶高程,减小堰高可增大泄流能力,但随着淹没水深的增加,低堰堰高以及堰面形式的变化对泄流能力的影响减小。

低堰体型与泄流能力关系的初步研究

低堰广泛应用于平原闸坝枢纽,其泄流能力直接决定了低水头枢纽工程的建筑物布置形式和工程效益的大小,而实际工程中,影响低堰泄流能力的因素很多。通过对多种数据的整理、分析,从各种不同堰型、上下游堰高、上下游堰面坡度等方面,对低堰体型与泄流能力的关系进行了研究,并结合工程实例提出了实际工程运用过程中,不同条件下低堰选型和设计应注意的有关问题。

松花江大顶子山航电枢纽泄流能力试验研究

在天然河道上修建枢纽,必须保证原河道洪水流量的渲泄。大顶子山航电枢纽在预可、工可和初步设计阶段,利用比尺为1∶130整体定床正态模型,对枢纽总体布置曾进行了多方案的对比试验。文中根据物理模型泄水闸泄流能力方面的试验成果,提出了枢纽泄流方面存在的问题,通过对枢纽泄水闸孔数、泄水闸堰型、堰顶高程等多种有效改善措施,提出了满足枢纽泄流能力的平面布置方案。

堰高对低堰泄流能力影响的分析

在洞庭湖平原众多水利工程中 ,溢流坝广泛采用了低堰作为泄流建筑物。结合湖南几个低水头工程的模型试验资料和实际运行资料 ,初步探讨了上游堰高对低堰泄流能力的影响 ,结果表明 ,当上游相对堰高小于 0 .4时 ,上游堰高的变化对低堰流量系数的影响较大。从提高泄流能力的角度出发 ,在外部条件允许的情况下 ,低堰上游堰高应尽可能不小于设计水头的 0 .

洪泽湖中低水位下泄流能力数值模拟

为研究淮河中下游发生中小洪水时洪泽湖的泄流能力,建立淮河蚌埠至洪泽湖出湖口三河闸段一二维耦合水动力模型,模拟分析了重点河段切滩对洪泽湖中低水位下泄流能力的影响及切滩前后的流域行洪过程。结果表明:在5年一遇洪水过程下,洪峰时刻淮河干流蚌埠、临淮关、香庙、浮山和洪山头等水文站水位较切滩前分别下降0.02 m、0.07 m、0.21 m、0.55 m和0.70 m,漫滩时间分别减少1 d、4 d、9 d、9 d和17 d;洪泽湖三河闸站水位最高值为13.33 m,相比切滩之前升高0.07 m,湖泊对应的下泄流量为8300 m^(3)/s,较切滩前增大800 m^(3)/s,泄流能力提高11%。

克孜加尔水利枢纽导流洞泄流能力模型试验

对克孜加尔水利枢纽导流(兼泄洪)洞泄流能力进行水工模型试验,验证了导流洞进水口、洞身段、出口段、消力池等各段体形设计的合理性。试验测得洞身段流速为23.07～27.86m/s,有可能产生空蚀破坏,建议在施工过程中过水表面的最大允许突起或跌落高度控制在10mm以下,对最大允许高度范围内所有的面平整体一律进行缓坡处理,并采用抗磨、耐久性强的混凝土衬砌。

高淹没度下低堰泄流能力初步研究

在宽河谷低水头水利工程中 ,溢流坝广泛采用了低堰作为泄流建筑物。其泄流能力比高堰低 ,尤其在较大淹没情况下 ,随淹没度的增加 ,流量系数加剧降低。结合湖南几个低水头工程的模型试验资料和实际运行资料 ,初步探讨了高淹没度下临界淹没度、淹没度、下游堰高等因素对低堰泄流能力的影响。提出了一定条件下高淹没度与低堰淹没系数的经验公式 。

冲砂底孔布置在溢流表孔下方的重力坝的泄流能力分析

重力坝的溢流表孔和冲砂底孔在受到河道宽度限制时,可以将冲砂底孔布置在溢流表孔下方,这种布置其过坝水流运动特性,同时泄流时的泄量,水面线和出口消能特性都会发生变化。结合实际工程,通过水工模型试验,对表、底孔单独泄流和同时泄流时的水力特性及其变化进行研究,发现底孔的泄量有所下降,并且底孔内的水流运动情况也受到一定影响。

太浦闸泄流能力计算探讨

本文根据太浦闸自1991年开闸泄水以来积累的实测水文资料,利用《水闸设计规范》中的两个公式对太浦闸泄流量进行计算,与实测泄洪流量相比,公式一的计算值偏大许多,公式二的计算值往往偏小。文中应用三次多项式对由实测泄洪流量推得的堰流流量系数进行了拟合,得出了比较适合太浦闸运行情况下的堰流流量系数计算公式。

堰闸隧洞的泄流能力计算公式商榷

泄流能力是决定泄水建筑物尺寸大小的关键性问题， 虽有设计手册可供查算， 但很多模型试验的结果与设计差距很大． 同样， 大孔径隧洞的泄流能力也常发生较大设计误差． 本文从水力学基本原理追索计算公式的合理性， 并以模型试验资料验证， 说明有些公式应加修正， 测流控制断面应加明确， 消能流态及其水头损失均应加考虑． 最后还给出了堰闸淹没泄流的流量系数表达式和大孔径隧洞泄洪流量的计算公式．