长潭岗水电站反拱形水垫塘研究及应用

介绍了长潭岗水电站反拱形水垫塘的布置型式和结构构造,用有限元的方法计算了动水荷载作用下的底板应力和位移,通过水工模型试验,测试了底板上的动水压强.本工程已经建成,并埋设了结构和水力学原型观测仪器.长潭岗拱坝反拱形水垫塘的应用研究,可为大型水电站拱坝水垫塘型式选择提供借鉴.

水平多股淹没射流理论及试验研究

针对水利水电工程中高水头、大单宽流量泄洪消能问题,提出多股多层水平淹没射流新型消能型式.对这种复杂三元混合淹没水跃进行了理论分析,推导出跃前水深和跃后水深之比和消能率计算公式.对其流动的水力特性和消能机理进行了分析和试验研究,测量了消力池内压力分布规律、水面形态、流速分布和脉动压力特性.分析了出口体型参数对流态稳定性和水力特性的影响,获得体型参数与水力要素之间的关系以及变化规律.分析了多股多层水平淹没射流消能机理,尤其是强剪切消能和小尺度漩涡消能的效率和机制.研究表明,它是一种流态稳定、适应性强、低雾化、高消能率的新型消能方式,能够减轻工程建设给环境带来的不利影响,有利于工程应用.研究成果为实际工程设计提供了科学理论依据.

多股多层水平淹没射流消能工水力特性试验研究

多股多层水平淹没射流消能工具有雾化较低、消能效率较高、流态稳定、对下游水位变幅有较强的适应性等特点,对水头高、流量大且泄洪前沿宽度有限,单宽流量较大的水电工程,可以有效地解决其泄洪消能难题。该文通过理论分析与物理模型试验,对多股多层水平淹没射流消能工的水力特性进行了分析与研究。结果表明:中孔高程、表孔高程和表中孔高程差等参数的选择对消力池的临底流速、浪高和尾坎处的波动都是重要的。

向家坝水电站泄洪消能方案构思与初步研究

受环境和通航条件的影响,向家坝水电站只宜采用底流消能形式,但这种高水头、大流量的底流消能工中外罕见。经大量试验研究提出的高低坎方案,其水力学指标在可接受的范围内,基本可解决向家坝水电站的泄洪消能问题。

水电站进水口排沙底孔的型式

在多沙河流上,无论是高坝大库的高水头电站,还是低水头河床式枢纽,电站进水口的取水排沙历来是一个倍受关注的问题。文中介绍了2个电站进水口排沙底孔的泥沙模型试验情况,提出了一种新的“格栅式排沙廊道+排沙底孔”的组合型式(简称格栅式排沙底孔),取得了理想的排沙效果,较好地解决了工程实际问题。格栅式排沙底孔对其他同类型工程具有一定的借鉴作用。

水利水电工程泄洪雾化降雨强度观测器

结合国家实用新型专利,介绍了一种新型的雨量观测器。其特点在于通过调整承雨口面积与储水容器水平截面面积的比值,可达到测量超高强度降雨的目的;通过分别测量垂直和水平两个方向承雨口的降雨强度,达到测量斜向降雨的目的;并能结合传统的雨量计,实现斜向降雨的自动化测量。该新型雨量观测器弥补了国内传统雨量设备难以测量超高强度降雨和斜向降雨的不足,且在水利水电工程应用中能够更加准确地反映泄洪雾化的降雨强度。

新型射流消能的流态演变与极限临底流速研究

多股多层水平淹没射流流态演变复杂,其极限临底流速受泄水建筑物出口体型影响大。针对向家坝水电站所采用的多股多层水平淹没射流的消能型式,通过物理模型试验,分析影响其效率效果的18个物理参数。表孔单独泄洪条件下,消力池内分别呈自由射流、半潜射流、淹没射流及回复底流的流态演变;中孔单独泄洪条件下,其出现偏流,并随下游水位的升高而消失,同时空间扩散比对其流态演变影响明显;联合泄洪时,下游水位对其流态演变影响明显,同时表孔适当收缩对流态改变影响明显。研究表明:表孔单独泄洪时,影响其最大临底流速的参数为出口跌坎高程和水流弗氏数;中孔单独泄洪时,影响最大临底流速的主要参数为出口跌坎高程和跌坎底坡比;联合泄洪时,影响其最大临底流速的参数为表孔收缩比、表孔侧收缩比、表中孔出口高程差、表中孔出口水流弗氏数及中孔跌坎底坡比。展望了高水头、大流量、低雾化泄洪消能的研究前景。

新型泄洪消能技术在向家坝水电站中的应用

介绍了向家坝水电站新型泄洪消能技术,该技术利用高低跌坎式消力池双层多孔口三元淹没射流消刹下泄高速水流的巨大能量,让高速主流脱离消力池底板。相对于常规底流消能,消力池临底流速和底板脉动压强大幅降低,提高了工程枢纽运行安全性;消能率显著提高,流态稳定,有利于下游航运和江岸安全;有效控制了泄洪雾化对环境的影响。

分散通气式掺气设施

针对目前掺气设施体形存在的一些不足,提出了分散通气式掺气坎和分散通气式侧壁掺气槽。分散通气式掺气坎具有多根独立的分散通气管道,分散通气管道沿掺气坎横向分布,通气方式由传统掺气设施的侧面底部集中通气方式转变为掺气设施内部的分散通气方式,卷吸的空气沿掺气坎横向分布,使得水舌能够均匀掺气;可最大限度地满足通气量的要求;且对掺气坎的垂直高度基本无要求,可以有效地减小掺气坎挑角,使掺气水舌与泄槽底板的冲击角最小,从而降低空腔回水的风险。分散通气式侧壁掺气槽是将分散通气管道应用于侧壁掺气,从而构成一种外部开敞式通气与内部分散式通气相结合的侧壁掺气设施,适合于高速水流泄水建筑物的侧壁掺气。

高压岔管三维水流的数值模拟

本文以某水电站高压岔管的空间三维水流为例，利用计算流体力学（ComputationalFluidDynamics，缩写为CFD）软件对岔管处复杂的三维水流流动做了较为详细的计算分析，并将部分计算结果与试验结果对比，两者吻合良好。该计算确定了岔管衔接处相对合理的体型，消除了边壁的分离漩涡，提高了当地水流的空化数。