狭窄河道小交角溢洪道燕尾坎挑流消能研究

狭窄河道小交角溢洪道挑流空间有限,流量变化大时挑流落点不稳定。为研究这种特殊地形下燕尾挑坎消能效果,依托某实际工程,采用数值模拟的方法拟定多种燕尾挑坎方案,研究了在狭窄河道小交角溢洪道条件下燕尾桃坎的消能效果。结果表明,方案2消能效果最优,当开口与燕尾宽度比为1且开口与溢洪道宽度比为0.5时水舌掺气效果最好,水流入水前能削减更大流速,在满足起挑前提下增大跌坎角度有利于水舌纵向拉伸,提高消能利用空间。最后复核了该方案在不同梯级流量时的消能冲刷情况,发现方案2挑坎在小流量和大流量泄洪时水舌落点依然稳定,冲坑对建筑物不构成安全威胁。

溢洪道弯道段流态改善试验研究和应用

溢洪道泄槽弯道泄流时,弯道段内易产生横向冲击波,水流紊乱,流态较差,会不同程度地影响溢洪道的正常运行。该文根据广东省部分水库陡槽溢洪道水力模型试验研究成果,介绍改善溢洪道泄槽弯道段流态的断面超高、斜向高低坎、纵向导流墙、阶梯跌坎、弯道前设置消力池等工程措施,并对各种工程措施的适用性进行分析,研究成果可供类似工程设计和运行参考。

某水电站溢洪道挑流鼻坎体型研究

某水电站位于高山峡谷区,泄水建筑物布置在右岸,溢洪道出口下游河道十分狭窄,出口消能设计应充分考虑对下游岸坡的影响,避免顶冲对岸,因此需对挑流鼻坎体型进行重点研究。通过水工模型试验,结合工程特点,对不同体型的挑坎进行分析,最终推荐四窄缝差动挑坎体型。结果表明,四窄缝差动挑坎在各工况下流态较好,水舌纵向拉开且落点处于河道中间位置,对两岸边坡影响较小,可满足工程安全运行要求。研究成果可为狭窄河床的溢洪道消能设计提供借鉴。

土坝溢洪道底流消能计算成果分析

分析佛山市某水库2019年和2020年2次溢洪道底流消能计算过程及计算成果,采用溢洪道设计规范和水力计算手册2种方法,对同一工程的消能防冲进行复核,其计算结果存在的差异及原因。为降低中小型水库除险加固工程的经济成本,结合该水库溢洪道现状,提出计算消能工的跃前水头应采用考虑泄流沿程水头损失的能量方程分段求和法,该方法更贴合实际工况,在保证安全的前提下可以降低工程实施成本。

台阶式溢洪道消能效果实例研究

根据龙王沟水库溢洪道水文资料及水力计算结果 ,对两种工程消能方案光滑面溢洪道和台阶式溢洪道的原理及消能率进行对比分析,最后得出台阶式溢洪道方案更为合理,可为类似案例提供借鉴。

利用高分七号影像的溢洪道自动识别

溢洪道是重要的水工建筑物,利用遥感影像对其进行智能识别具有重要的科学研究意义和工程应用价值。溢洪道目标对象小、背景复杂,难以与一般建筑物区分,为基于遥感影像的溢洪道目标检测带来了极大的挑战。本文利用国产高分七号卫星影像亚米级空间分辨率优势及其立体成像能力,构建了溢洪道几何立体指数(SGSI)并提出了一种溢洪道自动识别方法。首先经过数据预处理获取融合影像和高精度DSM;然后采用均值漂移(Mean-Shift)算法对融合影像进行分割,提取出分割对象的多维特征并通过多特征联合决策确定目标对象;最后结合目标对象的空间上下文关系对溢洪道图斑进行整合和后处理,从而输出最终识别结果,实现对溢洪道的自动识别。本文选取3个含溢洪道的水库大坝对所提方法进行了验证。试验结果表明,该算法提取的溢洪道边界与参考边界匹配较好,整体精度可达89.23%,能够高效、准确地对溢洪道进行自动识别。

连续弯段溢洪道糙条消能工整流特性试验研究

为探究糙条消能工在连续弯段溢洪道上导流效果影响因子排序和糙条导流特性,采取9因素3水平的正交试验设计方案进行物理模型试验,引入超高变异系数C v对导流效果进行评价;对影响水流结构的因子进行量纲分析及多元回归处理,建立评价导流效果的多因素影响模型。结果表明:糙条布设角度和糙条高度分别对2个弯段中水流结构影响最大,这2个因素直接影响糙条平衡水面差、稳定流态效果的优劣。剔除影响较小的共用因素,得出糙条消能工最优导流布置方案;各类函数模型中最大拟合优度为0.822,拟合方程对实测值进行对比验证,二者相对误差范围在2.78%~7.15%之间。研究成果可为连续弯段溢洪道整流分析提供理论参考。

表孔溢洪道水工模型试验研究

针对某水利枢纽表孔溢洪道,采用水工模型试验的方法验证其过流能力、泄槽、消力池及退水渠尺寸,并进行优化。试验结果表明:各工况下,进口驼峰堰过流能力满足设计要求,但消力池及退水渠均存在翻水现象,边墙高度明显不足。因此,将消力池尾坎高度降低,同时增加消力池及退水渠边墙高度。经优化后,各工况的消力池及退水渠均未出现翻水现象,且总消能率达85%以上,满足设计要求。

基于数值模拟的溢洪道水流沿程变化与护坡高度合理性分析

为研究溢洪道水力特性,验证工程设计方案合理性。基于SolidWorks软件建立溢洪道三维数值模型,使用Fluent软件,运用VOF方法和RNG k-ε湍流模型闭合N-S方程,对沟水坡水库溢洪道进行数值模拟。通过数值模拟得到的溢洪道水力特性数据与物理模型试验结果进行分析对比,并进一步分析溢洪道水流沿程变化规律,研究表明数值模型的可信度较高,可采用数值仿真方法对溢洪道结构进行优化。同时发现在30 a一遇洪水工况下溢洪道混凝土护坡高度不能满足正常泄洪的问题,提出在斜坡段设置两级水垫塘、加高消力池段护坡高度和缩短尾水渠长度的优化方案;利用数值模拟,分析验证了优化方案的可行性,为工程设计优化提供依据。研究成果为同类溢洪道工程采用数值仿真模拟提供了技术支撑。

淤地坝排洪渠—溢洪道组合式泄洪过流的物理试验和数值模拟

为探究排洪渠连接溢洪道的过流形式能否适用于满淤积状态下的淤地坝,采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法,研究了排洪渠—溢洪道组合形式对淤地坝减蚀、泄洪能力的影响。结果表明,在该连通方式下,坝地及溢洪道内整体水流平稳,仅在溢洪道进口前出现紊乱流态;排洪渠的布设减小了坝地的径流流速,可有效抑制洪水对淤积土体的冲刷侵蚀破坏;在上游来流量较小时,溢洪道的流量系数小于设计值,但随着流量增大,淤地坝泄流能力增强并满足泄洪要求。研究结果可为后续淤地坝的除险加固工程提供参考依据。

糙条对溢洪道连续弯段水流特性的影响

为探究溢洪道连续弯段水流特性及糙条消能工水力学特性,通过开展27组正交模型试验,结合消能率和超高变异系数筛选最优工况,采用RNG k-ε紊流模型与体积分数法(volume of fluid,VOF)对布设糙条和不布设糙条的溢洪道进行水流特性数值模拟对比研究。结果表明:糙条的布设使溢洪道沿程水深增加且变化剧烈;糙条能够抑制菱形波和折冲水流的产生,通过改善两弯段流态使水面均匀性提升38.0%和44.7%;布设糙条后,两弯段纵向流速均值被降低了45.16%和44.83%,各断面凹岸纵向流速的最大值沿水深下移;糙条的存在加剧了水流紊动,使两弯段纵向紊动强度均值增加了117.98%和71.05%,纵向紊动强度集中在凹岸衰减、凸岸增强,且各断面凹岸的最大值沿水深上移;糙条增大了床面动水压力,减小了两岸压力差,对压力分布形式有显著改善效果,有助于保护底板和边壁不易被冲蚀。研究成果可为溢洪道连续弯段设计及安全运行提供参考。

超长溢流宽度大流量溢洪道泄洪水力特性研究

受地形、地质等因素的影响,超大库容、大泄量水利工程泄量分配与消能防冲问题十分复杂。尼雷尔工程采用堰上低水头、超长溢流宽度、大泄量溢洪道布置形式。为准确了解尼雷尔工程溢洪道实际泄洪能力和下游消能防冲与汇流等水力特性,通过模型试验与数值模拟相结合的方法,对不同方案下溢洪道的流量系数、消能率、坝后水流归槽情况、河道流速等进行了研究。研究结果表明:原设计低水头高堰溢洪道实际过流能力满足设计要求,采用数值模拟方法可以避免模型试验中缩尺效应的影响;坝面采用台阶高度1.5 m的消能方式消能效果最佳,护坦内部的侧向汇流也比较平稳顺畅,两侧来流在护坦内对撞消能后进入下游主河槽,坝后主河槽平均水深增大近30%,平均流速降低约20%。研究结果可为高坝大库容工程的泄洪消能设计提供参考。

基于水工模型试验的某水库溢洪道优化设计

为验证溢洪道设计的合理性和运行的安全性,针对性进行优化设计,文章通过水工模型试验,研究溢洪道的泄流能力、沿程水深、时均压力、流态分布和效能效果,以此优化了消力池和退水渠体型。结果表明:原设计方案溢洪道控制段和泄槽段水力学特性良好,消力池和退水渠体型设计不合理,水流漫溢;经优化设计后,溢洪道水力学特性显著改善,运行状况良好。经模型试验验证和体型优化后的溢洪道设计合理,研究结果可为类似溢洪道设计和模型试验分析提供有益参考。

数值计算方法在溢洪道阶梯消能的应用设计

为研究白盆珠水库溢洪道台阶段体型参数设计方案,采用了数值计算方法,对台阶段阶梯布置长度展开了泄流消能分析。研究表明,阶梯布置长度不同,但溢洪道断面上流速、压强变化趋势仍为一致性;阶梯长度方案差异性,会改变溢洪道流速、压强量值水平,流速随布置长度为递减变化,但降幅集中在长度50~70m方案内,而压强随之为先增后减变化,长度80m方案下压强最高,同时该方案下前三级台阶流速等值线分布均匀,流态较佳。受阶梯布置长度参数影响,消力池内流速具有两种不同变化趋势,以长度80~110m方案下流速变化更能够泄流消能,且长度80~110m方案下消能率稳定在58.3%左右。结合溢洪道断面水力特性及消力池消能特征,阶梯布置长度80m方案最优。论文可为水库溢洪道阶梯式泄流消能设计提供参考。

竖井式溢洪道进水口水力特性数值模拟研究

竖井式溢洪道进水口受离心力和惯性力等因素影响,水流射流入井后形成紊流或漩涡等不良水力现象。为探索竖井内复杂流态水力特性,以北郊湖水库库内竖井式溢洪道为研究对象,采用三维紊流模型对直径8m和6m两种进水口方案的流态、流速和压力进行数值模拟分析。研究结果表明:竖井圆形结构其内部水力特性呈对称状态,堰顶和竖井内水汽掺混明显,溢流堰与竖井段连接部位存在负压,推荐采用8m进水口方案开展小比尺水工模型试验,以解决空蚀破坏和效能不佳等问题。

洞式溢洪道与自然冲沟组合的泄洪消能结构设计优化研究

通过水力学计算和水工模型试验,研究了竹寿水库扩建工程侧堰洞式溢洪道与自然冲沟内设台阶的泄洪消能结构水力特性。研究发现:泄大流量时,洞式溢洪道侧堰泄流能力略小于理论计算值,理论计算拟定的消力池结构尺寸较合理,冲沟内消能台阶转弯段的反超坡度需大于设计初拟值,优化调整后的洞式溢洪道与消能台阶组合泄洪消能结构对流态的控制较好。

竖井式溢洪道退水隧洞压气板研究

竖井式溢洪道主要是由环形溢流堰、竖井段、消能井、无压退水隧洞及出口消能等组成,水流经消力井消能后在无压退水隧洞起始端存在急剧转向和冲顶现象,导致水面线持续震荡。在不影响无压退水隧洞过流能力的前提下,为促使水面尽快达到稳定,在无压退水隧洞起始端设置压气板。通过水工模型试验,比选了竖井溢洪道无压退水隧洞压气板选型。通过无压气板、三角形压气板、矩形压气板在无压退水隧洞内水流流态、竖井内环状水跃、消力井底板压强3个方面试验结果的对比,经综合考虑,推荐矩形压气板,供实际工程采用。

与X型宽尾墩联合的台阶溢洪道消能特性研究

通过数值模拟对与X型宽尾墩联合的台阶溢洪道水流水力特性进行了研究,并结合不同工况下的水流流态、流速分布等水力要素,对溢洪道水流消能特性进行了探究。结果表明:单宽流量较小时,消能率与传统台阶溢洪道一致,可达60%至70%。当单宽流量较大时,挑射水流占下泄水流主体,消能效果不明显,台阶中心线末端消能率不足25%,可能对台阶面造成破坏,宽度范围约为宽尾墩出口宽度的2/3。

水利工程长陡溢洪道泄槽施工工艺

本文首先介绍了工程的概况,然后详细讨论了溢洪道设计结构,确定了溢洪道泄槽施工方案,并对施工质量要求进行了阐述。在施工实施过程中,对施工缝处理、钢筋制安和模板安装进行了说明,并对模板的侧压力进行了计算,最后对泄槽混凝土施工准备、浇筑和养护技术措施进行了详细的研究,通过提高工程施工技术管理水平,确保施工过程中的安全和环境保护,为水利工程的建设和运营提供科学依据和技术支持。

基于TOPSIS和AHP法的惠民水库溢洪道闸门安全分析

为对水库溢洪道金属结构闸门安全性进行科学分析,提出一种基于实测数据的水库溢洪道闸门安全分析方法。以凤岗惠民水库为研究对象,基于实测数据,采用TOPSIS和层次分析法对在溢洪道金属结构闸门进行安全评价。层次分析法用于区分指标特性,TOPSIS法用于区分评价对象重要性。结果表明:基于实测数据的水库泄洪道金属结构闸门安全分析方法对比人工安全评定结果更加客观公正。研究结果为溢洪道闸门安全管理提供参考。