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。

湛江引调水超大口径球墨铸铁管和钢管混合管材水压试验

湛江引调水工程具有超大口径的球墨铸铁管、多管材混合管道交错布置、管道安装难度大和地势起伏高差大等特点,对其水压试验方案进行了系统设计,实践检验成功,可为类似工程提供借鉴。

“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。

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。

堤防溃口特征分析及水流特性研究评述

汛期洪水引起的堤防溃口严重威胁当地的农业,交通运输,生态环境及附近居民的生命财产安全,研究堤防溃口的发生机理和抢险堵复新技术,具有极其重要的理论意义和应用价值。结合国内外对堤防溃口的相关研究内容,评述了堤防的类型、堤防溃口的发生因素与发生过程以及堵口技术的研究现状和动向,提出了3点认识与建议:(1)堤坝溃口水力边界特征分析;(2)数值模拟与物理模拟的溃口水流特性研究;(3)堤防溃口水力特征研究的认识与建议。

基于河道冲刷特性的枢纽流量调度研究

岸边式泄洪洞泄洪时下游河道冲刷问题关系到工程安全,同时冲刷引起的河道淤积也会导致尾水位抬高。大型泄洪枢纽可通过合理的流量分配抬高下游水位,降低河道冲刷,减少河道淤积对电站尾水的影响。以白鹤滩水电工程为例,通过1∶50水工模型对其泄洪洞出口的深覆盖层地形进行模拟,研究了并联式岸边泄洪洞不同运行组合下消能区河道的冲刷形态;通过对试验数据的回归分析,提出了冲坑与堆积体的预测公式;以下游岸坡安全及河道淤积最小化为参考指标,结合泄洪洞出口布置形式及消能区河道的水位流量关系,提出了一种兼顾安全和效益的调度方法。本文研究结果可供水利枢纽工程运行调度参考。

多线船闸下游极低通航水位通航水流条件试验研究

红花多线船闸下游通航水位较低时,受河道地形影响,口门区出现大范围斜流和横流,严重威胁航运安全。采用1100整体水工模型及自航船模试验,根据低通航水位水流特点,提出并论证大区域疏深挖槽导流、降低碍航段沙洲高程、延长隔流堤长度与洼地回填制造隔流带等综合措施,有效降低了口门区纵、横向流速和回流流速。经验证,优化措施不仅可满足下游低水位的通航要求,还可以提高船闸的最大通航流量,提高船闸通航效率。船模试验结果表明,船舶操纵参数均在要求范围内。研究结果可供相关枢纽工程参考。

基于等面积法的透空式隔流墙二维水流数值模拟研究

底部透空式隔流墙是一种常用于改善引航道口门区水流条件的工程措施,以往都是在物理模型中研究其改善效果,在常规水深平均的平面二维数学模型中难以处理。开展了八字嘴枢纽整体物理模型试验,测定了多种工况下不同透空式隔流墙布置条件下口门区详细水流条件,基于等面积法建立了透空式隔流墙二维水流数学模型,通过与物理模型试验结果对比,得出:①在隔流墙掩护区域内,矢量流速及横向流速大小的计算值较实际值均偏大;②在隔流墙掩护区域外,矢量流速及横向流速大小的计算值与实际值均非常接近;③等面积透空法能很好地解决二维数值计算中难以模拟透空式隔流墙的问题。

南四湖流域降水与天然径流量变化特征分析

利用多种数理统计方法对南四湖流域代表站2000-2016年降水和天然径流量变化特征进行分析,并从降水角度对分阶段天然径流量变化的成因进行解析。结果表明:除鱼台站外,南四湖流域降水逐年代下降,但趋势性不显著;所有站点降水的突变点均为2002年和2011年;各水文站点天然径流量的均表现为下降趋势,西苇水库与后营站分别有1种和2种方法通过了显著性检验;孙庄和鱼台站径流突变点与降水保持一致,其余站点不一致。

基于碰撞水舌入水分布形态的泄洪布置优化方法及应用

鉴于挑流水舌碰撞效果关系到水垫塘消能效率且其碰撞入水形态复杂难以测量的问题,根据挑流水舌的形态特点,提出应用二维高斯函数表示挑流水舌碰撞后入水流量分布形态规律。应用该方法计算了白鹤滩水电站泄洪水舌落水分布情况,并针对局部流量集中的现象优化了泄洪孔口布置,改善了泄洪流量空间分配。物理模型试验证明,水垫塘动水压力分布形式与所提算法计算结果较为吻合,且优化后的泄洪孔口布置方案有效降低了水垫塘动水冲击压力,可用于指导泄洪消能布置的设计。

岸边并联泄洪洞下游河道冲坑预测

挑流水舌对下游河道的冲刷关系到工程安全。根据动量方程推导了射流在下游水垫中的扩散规律,分析了下游水垫流速对射流扩散的影响,提出了动水垫下射流的临底流速计算方法。研究结果表明:动水流速增加了射流在水中的扩散距离,促进了射流扩散及射流流速衰减,降低了射流临底流速。将研究结果应用于白鹤滩岸边泄洪洞下游河道的冲坑深度预测。模型试验结果表明:在鼻坎水流参数相同的情况下,河道中水流为动水时的冲坑深度较静水时冲坑深度减小约10%,且位于河道下游侧的挑流水舌形成的冲坑深度小于上游侧挑流水舌形成的冲坑深度。与常规预测公式相比,该方法能准确预测不同位置挑流水舌的冲坑深度,研究结果可为泄洪设施下游河道消能防冲设计提供依据。

鄱阳湖水利枢纽工程鱼道结构型式对 池室水流结构的影响

文章采用RNG k-ε模型与VOF方法对鄱阳湖水利枢纽工程鱼道下游入口仿自然段的水力特性进行模拟计算,并探讨了鱼道结构型式对池室水流结构的影响。结果表明,小幅度增加隔板长度不能有效增加回流区的面积,还会使主流迹线变得更加曲折;小幅度减小隔板长度会使得主流区流速明显增加,沿程流速衰减效果变差,但有利于改善回流区流态。此外,池室竖缝出口方向对水流流态也会产生较大的影响。