Similarity criterion of flood discharge atomization

By combining the results of prototype observation of flood discharge atomization at the Wujiangdu Hydropower Station, and by adopting the serial model test method, the model scale effect was examined, the influences of the Reynolds and Weber numbers of water flow on the rain intensity of flood discharge atomization were analyzed and a rain intensity conversion relation was established. It is demonstrated that the level of atomization follows the geometric similarity relations and it is possible to ignore the influence of the surface tension of the flow when the Weber number is greater than 500. Despite limitations such as incomplete data sets, it is undoubtedly helpful to study the scale effect of atomization flow, and it is beneficial to identify the rules of the model test results in order to extrapolate to prototype prediction.

錾高水电站首部枢纽水工模型试验

为了验证錾高水电站泄洪冲沙闸全开和局开、无闸溢流坝溢流等不同工况的过流能力、流态、下游冲刷及防冰凌等设计的合理性,通过对錾高水电站首部枢纽进行几何比尺为1∶50的水工模型试验,并对试验结果进行分析。结果表明:泄流能力满足设计要求;泄洪冲沙闸左侧边孔进口附近易出现强吸气旋涡,消力池出口冲刷较严重;将库水位抬升至1611.42 m可有效防冰凌。该模型试验可为下阶段的工程优化设计提供依据。

高拱坝表中孔窄缝式挑坎泄洪雾化特性分析

对古学水电站拱坝表中孔窄缝布置方案的泄洪雾化特性进行分析,根据物理模型试验成果,率定出不同频率洪水条件下,坝身表中孔的泄洪雾化水力因子,然后考虑水舌入水形态、复杂河谷地形及气象条件等因素,得到了泄洪风场与雾化降雨强度的等值线分布。研究表明,坝身表中孔采用窄缝出口体形,泄洪水舌纵向拉开,水舌两侧溅水受到前部遮蔽,且当表中孔联合泄洪时,内外侧不同水舌间也发生相互遮蔽。由于水舌两侧雾化源受到削弱,使得窄缝体形在保证消能安全的同时,能有效减小两岸雾雨爬升范围。在坝身各种泄洪条件下,雾化降雨分布范围在坝下80~700 m之间,两岸雾化雨区爬升高度仅为120~140 m,右岸下游电厂尾水出口处降雨强度0~20 mm/h,已属自然降雨范畴。

膜进样质谱仪法在测量水体中过饱和溶解氮气的应用研究

高坝泄洪会导致水中溶解气体过饱和,使鱼类患气泡病甚至死亡。为探究大坝泄洪条件下,真实水体中的过饱和溶解氮的生成及其随泄洪条件的时空变化规律,利用膜进样质谱仪开展向家坝水电站泄洪条件下溶解氮的测量。结果表明,野外条件下采样运输过程中溶解气体的释放损失,导致膜进样质谱仪测量得到的溶解氮含量比通过利用总溶解气体和溶解氧的现场实测值计算得到的溶解氮含量低;利用质谱仪测量得到的溶解氮测值与总溶解气体测值之间同增的趋势性较好,但溶解氮测值与溶解氧测值之间相关关系较差。总结下来,向家坝电站泄洪导致坝下溶解氮、溶解氧和总溶解气体均达到过饱和,溶解气体饱和度在横向上基本均匀分布;受上游溪洛渡泄洪影响,向家坝坝前仍保持一定程度的溶解气体过饱和,并在垂向上表现出不均匀分布;泄洪生成的溶解气体饱和度随泄洪流量的增大而增大。为保证测量精度,建议原位开展测量,避免采样后长距离运输造成溶解气体的损失;在测量条件不满足的情况下,建议测量总溶解气体和溶解氧后进行溶解氮值换算。

旭龙水电站泄洪消能设计研究

为了研究高地震烈度区特高拱坝设计采用全坝身泄洪的可行性,以旭龙水电站特高拱坝为例,对泄洪消能布置、水力指标、坝身孔口布置方式、体型以及孔口结构抗震影响等方面进行研究和综合比选后,推荐采用全坝身3表孔加4中孔泄洪、下游反拱水垫塘消能方案。研究表明:合适的坝身孔口布置体型可保障泄洪消能安全与减轻岸坡泄洪雾化,反拱水垫塘安全性和经济性较好,孔口结构对坝体整体极限抗震性能无影响,高地震烈度区特高拱坝设计采用全坝身泄洪是可行的。研究成果可为类似工程泄洪消能建筑物设计提供参考。

扎拉水电站泄洪消能型式比选研究

扎拉水电站首部枢纽具有非对称狭窄河谷、建筑物布置紧凑、地质条件复杂、兼顾生态基流等多重约束的特点,泄洪消能型式比选是枢纽建筑物布置及水工设计的重点工作。结合工程特点,初步拟定了挑流和底流两种消能方案,通过水工模型试验(分析流态、压力特性、流速与河床冲刷),对建筑物布置、雾化、施工条件和技术经济条件等进行了比较。研究表明:底流消能方案消能充分、冲刷和雾化小、建筑物布置优且受泄洪影响小、施工条件更好,相比挑流方案虽经济性略差,但安全性更好、适应性高,最终选择底流消能作为推荐泄洪消能方案。相关成果可供类似工程的泄洪消能建筑物设计施工参考。

高坝洲水电站泄洪闸门控制系统更新改造

高坝洲水利枢纽溢流坝段共有9孔泄洪闸门,其控制系统投运时间长,环境恶劣,闸门开度测量装置测点单一,无手动回路,可靠性低,主机元器件老化,系统稳定性低,故障率高。通过优化设计与改造换型,更换现地控制盘柜,选择可靠的电气元件及更加精确稳定的闸门开度装置,更新了泄洪集控系统。经过多次试验及1年多的运行观察,该系统运行稳定,安全可靠,闸门开度准确,保证了大坝安全行洪与上下游人民生命财产的安全,取得了良好的社会与经济效益。

水布垭电站泄洪对部分设备运行影响分析

水布垭水库具有多年调节能力,开闸泄洪情况较少,但2016年至2021年3次泄洪期间,地下厂房渗水量明显增加,排水泵等设备启动频繁,间隔时间缩短,运行时间延长。为比较泄洪量不同对有关设备运行影响,选取2次泄洪期间相关设备运行情况进行分析表明,相比2016年的泄洪,2020年泄洪持续时间更长,但最大泄洪流量略小,209.00 m高程厂外排水泵、右护排水泵启动间隔时间更长,176.50 m高程厂外排水泵启动间隔时间变短,机组技术供水进口压力值增大幅度更小,电厂上述设备总体运行稳定。

西津水电站汛期控制运行水位调整方案研究

为助推能源绿色低碳转型,进一步挖掘西津水电站调节潜力,笔者基于郁江流域防洪体系建设和西津水电站历年调度运行情况,通过预报调度法和预泄能力约束法分析提出汛期控制运行水位调整方案,并对调度方案带来的影响、风险和效益进行分析。结果表明,方案具有可操作性,风险可控,同时有一定发电效益,可为西津水电站汛期精细化调度提供参考。

白鹤滩水电站泄洪洞混凝土施工质量控制技术解析

本文结合白鹤滩水电站的基本情况,对水电站泄洪洞混凝土施工质量控制技术进行研究,确保实际工作中能够做好混凝土的合理控制,全面提升混凝土的服务能力,进而进一步降低混凝土的施工问题,使得白鹤滩水电站能够更好地为人们提供服务,促使白鹤滩水电站的功能和作用得到合理的提升,进而为人们提供优质的水利水电服务能力,满足人们日常用电的基本需求。

挑流泄洪雾化影响范围的人工神经网络模型预测

在泄洪雾化机理研究的基础上,以BP神经网络为基础,研究建立了挑流泄洪雾化神经网络模型,并用网络模型预测出拉西瓦水电站不同水位和宣泄洪量下的雾化影响范围.泄洪雾化是宣泄洪量、水位差、泄洪孔口形式等多因素相互作用的结果,具有明显的非线性输入、输出关系.

小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞消能工优化试验

通过新疆库马拉克河小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞原设计方案的消能工试验,发现消力池内发生淹没水跃,水跃旋滚区与闸后射流相叠加,使陡坡段水流剧烈脉动。为了防止护坦段在较大的动水荷载下发生振动和破坏,采用在消力池内设置不同于传统布置方式的悬栅式消能工的方式,即从闸后陡坡末端起布置悬栅,悬栅的安装高度随水跃跃高逐渐抬高,呈台阶式布置。试验表明,台阶式布置悬栅起到了破碎水跃上部剧烈回旋运动的表面旋滚的作用,增大了回流的阻力,从而使水跃向下游移动,由淹没式水跃转化成稍有淹没水跃;在悬栅作用下,陡坡段和消力池内水流脉动明显减弱,浪花溅起高度明显小于加悬栅前的高度,这种悬栅布置方式可为其他同类工程提供参考。

坝身泄洪水气两相流二维数值模拟

为了全面了解坝身泄洪水力学特性,采用基于VOF方法的水气两相流二维紊流数值模型对坝身表孔泄洪进行了计算模拟,得到的坝面压力、水舌入水点等水力特性与1:50比尺的整体模型试验值基本吻合,同时还进一步分析得出了坝后较真实的水舌风场、坝身泄洪的能量损失过程以及水垫塘的水流特性,表明两相流数值模拟是研究坝身泄洪水力特性的有效方法。

两河口水电站泄洪雾化影响分析

采用随机溅水数学模型，针对两河口水电站泄洪雾化降雨进行了数值模拟，分析了泄洪条件与河谷地形对雾化降雨分布的影响。研究表明，当洞式溢洪道与深孔泄洪洞联合运行时，泄洪雾化降雨区位于溢洪道出口下游约1000～1300m，横向宽度可达300—400m，雾雨爬升高度可达125～155m，水舌下游暴雨区中心雨强约600—1000mm／h。洞式溢洪道采用窄缝出口并且正对河槽，雾化雨区主要在纵向扩展，而横向范围较为稳定。深孔泄洪洞采用横向扩散挑坎并与河道呈较大夹角，雾化雨区分布随泄洪流量变化较大，且雾雨区主要位于对岸岸坡。因此，在联合泄洪条件下，应通过增大溢洪道流量比例以控制泄洪洞下游对岸岸坡的雾雨爬升高度。

大岗山水电站高拱坝泄洪消能技术研究

大岗山水电站的泄洪消能具有河谷狭窄,泄洪流量大,下游河道转弯导致消能水垫长度有限的特点。合理布置泄洪建筑物,解决下游消能防冲问题是该电站设计的关键技术问题之一。介绍了大岗山水电站分散泄洪、分区消能的设计思想及相应设计方案和试验成果。

由泄洪水流引起的水舌风现象的数值模拟分析

本文采用细网格非静力能量闭合边界层模式,对水电站大坝泄洪过程中水舌风的生成演变发展过程进行数值模拟。水电站开闸泄洪时,高速水流对气流瞬时的强大冲量作用在坝后形成一个风速较大区,随着高速水流趋向稳定,采用两种模拟方案对水舌风的发展演变过程进行进一步模拟。方案一,通过水气动量交换作用,水流对气流的拖曳力仅来自于大坝溢流面;方案二,拖曳力来自于溢流面及溢流面与消力池接口面。对模拟结果进行分析,发现不考虑水舌风效应时,坝体下风方向出现上下两个方向相反的微弱涡旋;当考虑水舌风作用时,高速水流的瞬时强大冲量作用在坝后形成一个风速较大的逆时针涡旋;水流趋向稳定后,两种方案进行模拟的结果与不考虑水舌风时相比,两个涡旋均得到加强,尤其是处于下面的溢流面处的逆时针涡旋。

玛尔挡水电站泄洪雾化数学模型研究

玛尔挡水电站地处高山峡谷地区、两岸岩体地质情况较差,挑流泄洪雾化可能对两岸边坡及交通安全产生不利影响。为准确预测泄洪雾化水流的影响范围和程度,结合蒙特卡罗方法考虑环境风和地形因素的随机喷溅数学模型,对玛尔挡水电站在水舌风和汛期最不利自然风两种情况下3个典型工况的雾化情况进行了计算和分析。研究结果表明:泄洪雾雨主要沿边坡竖向爬升,只考虑水舌风时,下游雾化降雨范围最远到达坝下1 021 m,横向左扩散至3 190 m高程,横向右扩散至3 160 m高程。水舌风和自然风共同作用时,各泄洪组次雾化范围沿自然风向偏移,左右岸影响范围收窄。根据暴雨分布范围,建议适当增加下游两岸边坡的防护长度和高程。雾化降雨对省道S101没有影响,但左岸导流洞出口导墙段区域和右岸进厂交通洞口位于薄雾降雨区,泄洪时应禁止通行。

周宁抽水蓄能电站下水库泄洪建筑物布置方案研究

针对周宁抽水蓄能电站调节库容小、洪水调节能力差,而且洪水的洪峰流量和洪量大等特点,用调整表孔、底孔结构尺寸的方式进行泄洪规模和表底孔泄洪能力分配的比选,探讨其泄洪建筑物的布置原则。不同方案的对比研究表明:最大下泄流量应以校核洪水下高水位时局部时段敞泄为原则进行设计,以减小闸门控制误差所造成的洪水雍高风险。对于调节能力差、洪水流量大的抽水蓄能电站工程,应布置表孔、底孔进行联合泄洪;底孔的布置应保证低水位时各频率洪水均得到快速下泄,避免在水位上升过程中出现滞洪现象;在总超泄能力满足泄洪要求的前提下,应选择表孔规模较大的方案,实现表孔和底孔泄流能力的优化分配。研究成果对调节能力差、洪水流量大的电站工程建设具有借鉴意义。

枕头坝水电站泄洪消能试验研究

针对枕头坝水电站泄洪流量大且其下游河床覆盖较深、抗冲刷能力较差的问题,采用模型试验方法研究了不同消能尾坎形式下消力池的消能效果及对下游河床和两岸的冲刷情况,提出了采用方案4即直立尾坎形式消能效果较好,对下游的冲刷亦较轻。

糯扎渡水电站溢洪道深化设计

糯扎渡水电站地处狭谷地区,泄洪最大水头182 m,溢洪道最大泄洪流量31 318 m3/s,泄洪功率达55 860MW,其规模为目前国内最大,泄洪消能问题十分突出。为此,在可研阶段对泄洪建筑物布置进行了多方案比选研究,在招标阶段进行了深化研究,结合整体水工模型试验及溢洪道单体、掺气减蚀、护岸不护底、泄洪雾化等专题研究,设计了适合该工程的大型岸边溢洪道,在溢洪道挑流鼻坎下游设置消力塘,有效解决了消能问题。