下游极低水位溢洪道消力池布置及优化研究

溢洪道消力池的消能问题是保障泄洪安全的关键,特别是极低下游河道水位给消能布置带来更大的难度.结合某高水头水库工程岸边溢洪道,采用物理模型试验的方法,分析了下游极低水位消力池布置与流态衔接方法;研究成果建立了下游河道水深、消力池池深与水跃跃后水深的控制方法,提出了优化消力池流态的工程措施.

山溪性弯道河段船闸通航水流条件试验研究

招贤枢纽位于山溪性河流转弯段,上游引航道处于凸岸主槽,下游引航道口门区处于下弯道凹岸,口门区及连接段存在较为严重的横向流速、回流、泡漩等不利水力现象,难以满足通航要求。依托180整体物理模型试验,研究上、下游航道不良水流条件形成的主要原因,通过调整枢纽运行方式以及疏浚局部下游河道等综合措施,有效降低口门区纵、横向流速和回流流速,使各项水力指标均满足规范要求,极大改善了船闸上下游引航道及其口门区通航水流条件,确保过闸船舶的安全。研究结果可供相关枢纽工程参考。

循环水泵房侧向进水流道水力优化设计及模型试验

论述了侧向进水条件下流道水流的水力特性及常用研究方法,并以彭城电厂循环水系统为例,采用物理模型试验与数值模拟相结合的手段,优化设计泵房侧向进水流道.文章重点针对原设计方案下冷却塔集水池出口及回水明沟内的不利流态,采用多种整流措施,有效改善了回水明沟内水流流态及吸水室内流速分布的不均匀性,优化后的推荐方案能够满足循泵安全稳定运行的要求,研究成果也为其它类似的大中型循环水泵工程提供了参考.

箱型结构物封堵堤坝溃口的技术

基于汛期堤坝溃决的巨大破坏性 ,提出用箱型结构物封堵堤坝溃口的技术方案。该方案简单快速 ,通过远距离控制作业 ,可保证安全 ,降低作业强度及堵口成本。为确保这一堵口方案的安全性、可行性 ,设计堤坝溃口模型及箱型结构物模型 ,对溃口进行水力学模型试验。试验得到了溃口水流流量、流速、流态的变化规律 ,及沉箱顺序和裹头构筑对溃口水力特性的影响。这为制定用箱型结构物堵口作业方案提供了科学依据 。

挑流水垫塘掺气比尺效应试验

为了研究泄洪消能缩尺模型中的掺气比尺效应,以提高模型预测精度,通过模型试验,对比分析1:50和1:100两个不同比尺模型上的挑流水舌形态及下游水垫塘内掺气量(体积分数,下同)分布。试验结果表明,在同样的孔口体型作用下,不同比尺模型水舌空中裂散程度有明显差异,1:100模型中水舌呈月牙形散落在水垫塘,1∶50模型水舌呈椭圆形散落在水垫塘;水舌入水形态的差异进一步导致水垫塘掺气量分布不同,1:100模型水舌入射区域掺气量相对较高,掺气量峰值约为50%,1:50模型上同样位置掺气量峰值约为40%;从水垫塘内掺气量空间分布来看,1:100模型水垫塘横向掺气范围相对较小,纵向掺气范围相对较大。

箱型结构物封堵溃坝水力学特性试验研究

介绍了用箱型结构物通过爆破下沉方法封堵溃坝的水力学模型试验。基于相似理论,研究堵口过程中的水力学特性变化,得到了溃口附近的流速、流态规律,以及箱体周边的流速情况。成果为实际确定沉箱堵口方案提供了依据,同时也为今后其它堵口技术方案的研究提供参考。

船闸凹岸布置上下游引航道水流条件优化

峡江枢纽是赣江高等级航道的控制性工程,坝址所在河段呈"S"形急弯形态,枢纽采用集中异岸布置,船闸布置在河道凹岸,上游引航道口门位于"S"形河段上弯道凸岸下游,下游引航道口门区位于下弯道凹岸河道主流顶冲点附近,布置不利于通航水流条件,同时该枢纽还具有低水头、大流量的特点,因而船闸上下游引航道口门区及连接段通航水流条件复杂。通过1∶110枢纽整体水工模型及自航船模试验,提出并论证了枢纽上游采用顺岸式整治方案、下游采用顺岸式整治方案结合透空式隔流导墙的综合措施,极大改善了船闸上下游引航道及其口门区通航水流条件,各项水力指标均满足了规范要求,确保过闸船舶的安全。

大型超高速水流泄洪隧洞安全运行的水力控制

依托锦屏一级水电站泄洪隧洞的水力学模型试验,介绍了其安全运行的水力控制因素,包括进口漩涡特性和消涡措施、掺气减蚀以及出口消能等问题。研究成果表明,对于大型超高速泄洪隧洞,在优化设计的基础上,还需控制运行方式,才能达到安全运行的目的。

向家坝升船机下游引航道口门区水力波动特性原型观测

向家坝水电站坝下河势及地形条件复杂,枢纽泄洪时升船机下游引航道口门区波动现象较为显著。原型观测表明,表孔泄洪时消力池内形成波状水跃,并以短波形式传向下游。受多种复杂条件影响,坝下河道纵向高频波动在升船机下游引航道口门区附近转变为横向振荡波,对船舶航行安全影响显著。通过分析向家坝枢纽不同泄洪流量下升船机下游引航道口门区水力波动特性原型观测结果可知,表孔泄洪是导致引航道口门区短波振荡的主要因素,且其泄量与口门区水力波动呈线性关系,而电站泄流和中孔泄洪利于降低口门区水力波动。

库区漂浮物运动过程矢量化及运动规律研究

在拦污和导漂设施的设计和运行中,漂浮物的运动和堆积形态是一个重要的考虑因素.水力模拟是解决该问题的有效方法之一.漂浮物相似模拟须从两方面考虑:漂浮物运动过程相似和漂浮物在坝前或导漂设施前的堆积形态相似.结合沙溪口水电站导漂设计,通过自编及运用一些通用软件对漂浮物在库区运动图片进行了矢量化处理,并对不同种类的漂浮物运动规律进行了试验研究.

S形弯曲河段低水头闸坝枢纽口门区通航水流条件研究

以老口枢纽为例,分析S形弯曲河段上低水头闸坝枢纽引航道上、下游口门区水流特点,通过整体物理模型试验及自航船模验证试验,提出改善水流条件的具体措施。研究结果表明:通过修改上下引航道隔墙形式、局部地形开挖、岸坡回填、增设潜丁坝,以及调整凸岸岸线等措施,调整了引航道中心线位置并缩小引航道中心线与河道主流流向交角,减弱及消除了上下游引航道及口门区存在的回流、挑流及隔墙堤头的绕流等不利流态,有效改善了老口枢纽的通航水流条件,为S形弯曲河段低水头闸坝枢纽设计提供参考。

黄河沙坡头水利枢纽泥沙淤积特性试验研究

黄河沙坡头水利枢纽水头低、库容小、泥沙量大 ,泥沙问题突出。利用水文系列年泥沙模型试验揭示了枢纽泥沙淤积特性 ,如在弯道水流作用下坝前库区的泥沙淤积、河床电站进口淤积漏斗形状、电站排沙孔排沙效果以及电站尾水渠泥沙冲淤变化等。在模型设计中 ,着重考虑含沙水流宾汉切应力对水流挟沙能力的影响 。

黄河沙坡头水利枢纽导流明渠的消能布置

黄河沙坡头水利枢纽导流明渠下游的消能型式由物理模型试验所得 ,是一项在低佛氏数条件下的二级消能方法的成功实践。在明渠出口处采用二级消能方法 ,同时结合扩散消能措施 ,有效地解决了明渠水流的消能问题 ,使明渠水流与下游河道得以很好地衔接 ,同时 。

高拱坝非对称泄洪消能布置优化试验研究

白鹤滩水电工程具有窄河谷、大泄量的特点,泄洪消能问题突出。为了避免有限空间内的水舌重叠,采用泄洪表孔3组非对称排布的泄洪消能布置方式。模型试验表明,原布置方案中在坝身泄洪孔口表、深孔单独泄洪时能有效分散水舌,但在坝身表、深孔联合泄洪时,水垫塘内冲击压力峰值超过常规标准,可能影响水垫塘安全运行。通过分析表、深孔水舌的空中碰撞特点,调整表孔俯角后,改善了水舌空中碰撞效果,同时改变深孔平面偏转角后,坦化了大功率泄洪时水垫塘动水冲击压力分布。优化后的非对称布置方案在高效消能的同时保证了水垫塘的安全。

挑流水舌空中横向扩散比尺效应研究

为定量研究比尺因素对水舌横向扩散宽度的影响,基于比尺效应量纲分析,在多比尺挑流水舌流态分析的基础上研究比尺效应影响因素下水舌扩散演变规律。结果表明,在当前研究范围内,水舌扩散宽度主要与雷诺数、韦伯数、弗劳德数相关,进而建立了基于这些参数的水舌沿程宽度经验计算式,可供实际工程参考应用。

青田水利枢纽通航水流条件试验研究

青田水利枢纽虽位于瓯江较为顺直的河段,但受支流、潮汐及下游河道收窄的影响,建成后枢纽通航水流条件较为复杂。基于水工整体物理模型试验,对青田水利枢纽建成后的通航水流条件进行了模拟研究。模型试验研究表明,枢纽及主要通航建筑物布置基本合理,但设计方案在运行中容易出现斜流问题,尤其是在中、小流量情况下,从而影响到船舶安全进出引航道,导致通航保证率得不到保障。试验采取调整导航墙及航线等措施,对原方案进行了优化,最终提出了航道及通航建筑物的推荐布置方案,以及最大通航流量。同时对支流入汇、潮汐影响等问题进行了研究,探讨论证了在推荐布置方案及控制流量下的通航安全性。

“S”形急弯河段通航水流条件研究

犬木塘枢纽坝址所在河段呈“S”形急弯形态,上游口门区位于束窄形弯道凹岸,下游引航道口门区在弯曲河流段转向处,枢纽泄水时上下游口门区及连接段水流条件复杂,存在较为严重的斜流和回流,难以满足通航要求。通过1100整体物理模型试验,研究上、下游航道不良水流条件形成的主要原因,通过调整上游航线、隔流墙布置、局部疏浚及下游菱形墩结构和布置等综合措施,有效降低了口门区纵横向流速和回流流速,使各项水力指标均满足规范要求,极大改善了船闸上下游引航道及其口门区通航水流条件,确保过闸船舶的安全。

海水循环水泵房流道模型试验及优化设计研究

结合某LNG项目,对其循环水泵房流道进行物理模型试验,探讨了泵房流道优化设计方法,针对原设计方案下吸水室内存在的表面吸气涡、表面回流、管外环流等不利流态,采用了延长隔墙、增加淹没胸墙等整流措施,有效地改善了泵房吸水室内流速分布的均匀性,消除了不利流态。优化后的推荐方案能够满足海水泵安全稳定运行的要求,研究成果也为其它类似的大中型海水泵工程提供了参考。

高拱坝大泄量碰撞消能水垫塘底板冲击压强试验研究

鉴于目前水垫塘冲击压强的研究多为定性分析,考虑多因素影响的定量研究尚不多见,基于某在建大泄量高拱坝碰撞消能工况开展了水工物理模型试验,在碰撞流态的基础上研究多因素影响下冲击压强演变规律。结果表明,当前研究范围内,水垫塘最大冲击压强与泄量水深比、表深孔流量比显著相关,建立了基于各参数的最大冲击压强经验表达式,研究结果可供实际工程参考应用。

大角度弯道河流通航水流条件研究

依托红花枢纽二线船闸工程项目,采用整体水工模型方案,对大角度弯道水流情况下改善通航水流条件、优化枢纽运行方式等进行研究。结果表明:在枢纽上游水流极其复杂,口门区出现漩涡、泡漩等恶劣水流情况下,可以通过设置导流坝、局部整平以及调整隔流堤长度来调整水流;下游口门区水流可以通过优化枢纽运行方式来调整。