有压泄洪洞弯道压力特性数值模拟与试验研究

有压泄洪洞转弯段容易出现负压问题,严重的可能影响泄洪洞的运行安全。根据κ-ε模型,运用数值模拟方法对石门水库有压泄洪洞,在闸门全开、局开及不同库水位条件下的洞身转弯段压力特性进行了研究。研究发现:有压泄洪洞水流在转弯段存在明显偏流特性,形成凹岸压力大、凸岸压力小、顶部有较大负压区现象;闸门全开时,库水位较低,弯道前半段洞顶容易出现负压,随着库水位的升高,压力逐渐增加;库水位保持不变时,随着闸门开度的减小,洞顶低压区压力也不断增加。数值模拟结果与模型试验结果吻合良好。该研究结果表明,通过闸门开度的调整,既可避免不安全运行方式的出现,也可提高泄洪洞的运行灵活性。

有压泄洪隧洞出口渐变段设计与研究

在水利枢纽工程中,有压隧洞出口一般采用收缩出口断面的方法,以确保出口渐变段顶板具有一定的压力水头,避免发生空蚀破坏。然而出口断面面积的收缩对泄流能力有着显著的影响,选择合理的渐变段体型能起到调整水流的作用,使之在出口不发生水流的分离、旋流、空蚀的前提下达到最大泄流量。如果断面收缩率取得过大,会使隧洞出口顶板产生空蚀破坏,而断面收缩率取得过小,又会减小隧洞泄流能力。本文通过汾河水库泄洪隧洞出口渐变段体型设计结合水工模型试验,对合理选择隧洞出口渐变段体型进行了研究,使其出口断面收缩率大于国内同类隧洞,其研究结果可供工程设计人员借鉴。

有压泄洪洞突扩突跌式非对称消力池水力特性研究

高水头水电工程中,有压泄水建筑物出口多采用挑流或底流消能方式,但挑流消能易造成高雾化和尾水波动,底流消能存在高速水流的脉动和冲蚀等现象,易造成消力池破坏。本文对有压洞出口非对称消力池的不同体型进行实验研究,分析消力池内不同边墙及底板处的水力特性,通过降低水流进入消力池临底和临边的流速,减小对消力池底板和边墙的冲刷破坏,提高边墙高流速区的水流空化数,改善底板和边墙的空化特性,实现泄洪消能建筑物的安全稳定运行,研究成果可为实际工程提供支持。

柏叶口水库有压泄洪洞出口段应力和应变数值模拟研究

采用大型有限元分析软件ABAQUS对柏叶口水库泄洪洞出口及渐变段在内水压力作用下的应力、变形进行了数值仿真分析,并评价了其安全性。结果表明,原设计中钢筋混凝土管片,出口及渐变段管壁易出现裂缝,影响了泄洪洞的安全及正常使用。基于计算结果,对出口及渐变段的钢筋混凝土管壁设计进行优化和改进,研究成果对同类工程设计与施工具有指导意义。

有压泄洪洞出口闸室滑移原因分析及修复设计

某水库工程有压泄洪洞出口闸室因多种原因导致整体发生滑移,根据结构受力特点和各部门调查分析,设计单位得出了滑移原因并在修复中加强针对性设计,从而保证了结构的运行安全,本案例可为类似工程提供宝贵设计借鉴。

导流洞改建有压突扩泄洪洞研究

龙抬头式泄洪洞是中低水头水电站导流洞改建泄洪洞的常用方式,但其应用受到地形地质条件限制。为解决狭窄河谷地区中低水头导流洞改建泄洪洞的布置和消能问题,通过模型实验和数值模拟并结合具体工程实际,因地制宜的提出有压突扩泄洪洞这种新型式的导流洞改建泄洪洞布置方式。研究结果表明这种方式改建的泄洪洞具有如下特点:水流直接由有压流向无压明渠流转换,流态简单,有压消能和无压消能相结合;平面上洞轴线方向可以根据地形、地质和施工条件灵活选择;工作闸门可以灵活布置;结构简单、施工方便、造价低等。这种方式改建的泄洪洞可用于中低水头大流量泄洪工程,具有较高的推广应用价值。

有压接无压泄洪洞设计初探

随着大量直河段水利水电枢纽的修建,有压接无压泄洪洞的应用日益广泛,而目前国内外并无有压接无压泄洪洞设计的系统介绍。本文总结了多年有压接无压泄洪洞设计的工作经验,并收集整理国内已建、在建工程有压接无压泄洪洞特征参数,提出了有压接无压泄洪洞设计的系统思路和设计方法。

旋流竖井有压泄洪洞集排气措施研究

该文通过水工模型试验深入分析旋流竖井有压泄洪洞沿程压强分布、旋流空腔、掺气漩涡及水气分离形态,通过在竖井与水平泄洪支洞连接处设置竖缝整流箱实现稳流,并使气体在较短距离内逸出和汇集至洞顶,以及设置带稳流挡板的集气室和排气井,排除洞内水流携带的气体。试验成果可为旋流竖井有压泄洪洞集排气优化设计提供详实的数据支撑。

溪洛渡水电站左岸泄洪洞有压段底板混凝土施工技术

介绍了溪洛渡水电站左岸泄洪洞有压段底板混凝土浇筑分块方案及主要施工技术。

结构尺寸对有压洞衬砌温度应力的影响

圆形有压泄洪洞结构尺寸包括洞径、衬砌厚度及分缝长度,是影响有压洞衬砌混凝土温控防裂的重要结构要素。对圆形有压泄洪洞进行不同洞径、不同衬砌厚度、不同分缝长度的温度场及温度应力场影响分析。结果表明,结构尺寸是影响有压洞衬砌混凝土温度应力的重要因素。一方面,洞径和分缝长度对衬砌温度场影响不大,而衬砌厚度越大,衬砌内部温度越高;另一方面,结构尺寸越大,衬砌温度应力越大,混凝土更容易出现裂缝,也因此要求施工中采取更严格的温控措施。

应力图形法在水工隧洞衬砌结构配筋计算中的应用

以花崖水库有压泄洪洞为例,建立了隧洞及围岩有限元整体模型,计算得到施工期、运行期工况下衬砌结构应力状态,对衬砌结构受力特性进行分析研究。结果表明:根据衬砌结构应力分布情况,采用《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)中按应力图形法配筋的原则,确定结构钢筋量,能很好地模拟结构实际受力状态,结果正确。采用弹性应力图形法进行衬砌结构配筋计算,是对水工隧洞结构配筋计算新方法进行有益尝试。成果可对同类工程设计、施工及运行管理提供参考。