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。

低水头拦河坝(堰)生态性设计研究

在中小河流治理工程中,低水头拦河坝(堰)普遍存在强拦、社会功能为主、生态性不足的问题,引发河流演变新的矛盾。结合透水坝、柔性沙棘坝运行生态效果,提出生态设计弱作用理念,建立了河流与坝(堰)工程社会功能和生态功能协调的非线性多目标函数。依此理念和方法,研究改变传统坝(堰)结构,由实体型设计为开放型,有半拦河式、开孔式、梳齿式、网桩坝等多种布置型式。尤其是黄土高原小型淤地坝的新结构型式,能较好地维持沟壑环境,破解阶梯场地筑坝约束。弱作用及相关结构对其他水工建筑物的生态设计有借鉴价值。

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。

基于Cortex-M3低功耗三角形堰坡面径流采集器研究

采用Cortex-M3为内核的微处理器设计了基于三角堰低功耗坡面径流采集器。采集器通过RS485总线挂接水位传感器组,根据需求开启或关闭外设时钟电源,设置采集休眠时间间隔以降低系统功耗。采集器采用SPI总线接口的SD卡存储水位数据,最高速度可达2M带宽,通过设置菜单界面,可实现采集/休眠间隔、存储、系统时间、通信设置等数据,采用JBOSS搭建了信息显示和发布平台。与现有径流测定方法相比,采集器具有结构简单、功耗低、精度高(精度<0.3 mm,分辨率0.1 mm)等特点,经现场测试系统在10瓦光伏电池供电且在最大负荷下(挂载4组×8个水位传感器)最长稳定工作62天。

莫湖水电站泄洪闸低溢流堰面流消能试验研究

在综合莫湖水电站泄洪闸面流消能试验成果的基础上,分析泄洪闸低溢流堰鼻坎挑角对面流消能特性的影响。试验表明低溢流堰鼻坎挑角由10°增加到15°时,其由淹没面流转向潜流(或回复底流)的区界水深相应增大,扩大了低溢流堰面流运行的区间,有利于工程安全运行。

矩形量水堰在黑林水文站低水流量测验中的运用

针对受过水断面的测流条件和人为因素等影响,水文站在低水流量测验中普遍存在精度偏低的问题,以黑林水文站为例,提出通过整治测验断面,新建矩形量水堰工程,在低水期建立水位-流量单一线以提升测验精度。量水堰定线成果通过水文三项检验,获得批复应用,提高测验精度的同时,可减轻劳动强度。结果表明,矩形量水堰可有效解决水文站低水流量测验精度偏低的问题,可为具有相同条件下的水文站低水流量测验提供借鉴。

基于水力控制的分段低压输水系统优化研究

分段低压输水系统是一种结构相对简单,采用分段降低水头的新型自流有压引水结构,而保水堰则是分段低压输水系统的关键建筑物。通过建立保水堰关闸检修的数值仿真模型,对保水堰的堰流、井流等复杂流态进行了模拟,仿真结果表明在检修闸门和下游管涵之间设置调压柜或明渠段等减振结构可以减小检修过程中的剧烈水位波动,并对调压柜和明渠段的减振效果作了比较。研究还发现若减振结构的面积设置不当,会引起下游输水单元的水力共振。在水力控制和分析的基础上,提出了保水堰及减振结构的整体优化设计原则,为工程设计提供了技术依据,有较大的推广应用价值。

库姆塔格沙漠水文调查小流量测验及其误差分析

小流量测验是库姆塔格沙漠资源环境本底调查的重要内容。根据库姆塔格沙漠及周边河流泉水野外水文调查(2007-2009),对9条河流泉水16处断面进行了流量测验,分析小流量测验方法及其误差。调查研究表明:(1)库姆塔格沙漠及其周边溪流和泉水枯季径流小,多数河流不适宜用流速仪法实测流量;(2)用V形薄壁堰进行流量测验,其随机不确定度为0.86%,满足水文测验规范要求;小浮标法实测拉配泉流量为(6.086±0.460)m3/h,其中标准不确定度0.460 m3/h,相对标准不确定度为7.56%,小于测验规范允许值。(3)V形薄壁堰和小浮标法施测方便,有一定测流精度,是干旱区野外水文调查的适宜方法。

WES型复合堰型划分及泄流能力研究

WES型复合堰是由WES堰的堰顶增加一平段衍变而成。通过改变堰顶厚度以及上游堰高形成一系列不同体型的WES型复合堰,由过堰水流流态和流量系数的变化规律,探讨了将WES型复合堰划分为WES型复合实用堰与WES型复合宽顶堰,及将WES型复合实用堰划分为高堰与低堰的划分标准,并在高、低堰的划分标准中考虑了堰顶厚度的影响。此外,按堰型分类给出了设计水位下流量系数的拟合公式,为进一步研究奠定了基础。

低液体负荷塔板优化设计

低液体负荷塔板的传质效率经常难以维持,需采用栅栏堰。归纳出了低液体负荷塔板的优化设计方法,提出了合理的设计判据,并应用计算流体力学模拟研究了栅栏宽度对塔板上液体速度分布的影响,确定了合适的设计参数范围。工程实践表明,此设计方法可以指导低液体负荷塔板的优化设计,提高塔板操作性能。

华电镇雄电厂一期取水口拦沙坎样式试验研究

针对电厂取水口拦沙坎原设计方案存在的诸多问题,采用"侧面进水、正面排沙"的布置原则,同时考虑向林口水库补水的运行模式。为取水口设计一个拦沙效果好,又能保持流态平顺的拦沙坎是一个极其重要的环节。因此,本试验的主要目的在于通过对三种设计方案的比较分析,选择出最优的拦沙坎设计形式。

AG水库溢洪道泄流能力分析

列举了AG水库溢洪道原设计水位—泄量计算成果及水工模型试验成果,对两种成果的差异进行了对比分析,为工程设计提供参考。同时,就溢洪道的水力设计提出建议,对类似工程具有一定借鉴意义。

茶子岗电站的枢纽布置与下游消能

茶子岗电站工程设计通过水工模型试验，解决了工程的枢纽布置和建筑物之间的连接问题．对在坝下游水深较浅的情况下，如何能形成面流消能流态提出了具体措施和办法．

资水梯级电站施工期闸孔通航方式工程实践

有通航要求的水利水电工程施工期通航问题,是施工导流设计和工程实施期间需要妥善解决的问题之一。以资水柘溪电站以下河段修建的修山水电站、东坪水电站和株溪口水电站工程为例,介绍了施工期利用工程既有的闸孔通航并取得较好技术经济效果的实际做法。工程实践表明,利用闸孔通航,技术上是可行的,并具有导流程序简单、施工期通航工程措施费用低、电站发电时间可提前等优点,经济效益显著。其工程经验可在类似工程中推广应用。

低堰过流的数值分析

在中小型水利工程中,低堰应用是十分广泛的。而目前有关低堰的水力设计方面,包括设计准则和有关参数的选择,由于研究较少,只能延用高堰的一些标准和经验,导致设计的经济、合理受到影响。采用数值模拟可方便地对低堰的水力特性进行研究,节省工程时间和成本。文中采用Realizablek-ε两相紊流模型、VOF自由液面处理,对低堰进行数值模拟。对相对堰高P/H约为1.31时的流量系数进行了研究,为工程实际提供参考。

朱昌河水库大坝溢洪道堰面混凝土施工技术研究

溢洪道堰面高标号抗冲耐磨混凝土施工技术一直都是大坝混凝土的一项关键技术,如何确保外观及内在质量是泄洪建筑物质量控制的关键。朱昌河水库大坝溢洪道根据实际条件,采用了斜直段翻模间歇分层逐仓浇筑和上下弧段逐层连续翻升浇筑的工艺方案,通过分析该工艺的不利因素和高标号抗冲耐磨混凝土本身施工特点,采取了积极的应对措施,最终很好地保障了溢洪道堰面混凝土浇筑的成形质量。

多级拦水堰坝调控农田溪流营养盐滞留能力的仿真模拟

为揭示多级拦水堰坝对于低等级小河流营养盐滞留能力的影响,以巢湖流域某一典型的农田源头溪流为对象,在野外示踪实验和计算机模拟的基础上,针对构建的多级简易水坝,采用暂态存储和营养螺旋指标,仿真模拟多级拦水堰坝对于氮磷营养盐滞留能力的调控效果。结果表明：多级拦水堰坝Darcy-Weisbach阻力系数明显超过无堰坝情形,但其弗劳德数Fr和雷诺数Re则较无堰坝情景低些;多级拦水堰坝相应的交换长度Ls值较无堰坝情景低1∽2个数量级,水力持留因子Rh则较无堰坝情景明显增大,表明多级拦水堰坝使溪流的暂态存储能力得到很大提升;在多级拦水堰坝情景下,NH4＋和PO43-的吸收长度Sw均有大幅度的下降,其中NH4＋削减幅度达70.27%∽89.47%,PO43-为75.59%∽81.92%;不仅如此,在多级堰坝情景下,NH4＋和PO43-的物质传输系数Vf、吸收速率U均显著增大,表明多级拦水堰坝可以有效提高农田溪流氮磷营养盐的滞留潜力。