梯形迷宫堰数值模拟及体型优化设计

采用标准k—ε紊流双方程模型,引入VOF方法处理自由水面,根据气—液两相流计算模型对迷宫堰的流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合。模拟结果表明,采用数值模拟可以计算出迷宫堰的泄流能力,解决迷宫堰的泄流问题。从最大限度抬高正常蓄水位、实现雨洪安全高效利用的角度出发,通过确定迷宫堰的优化设计原则、优化目标、约束条件建立梯形迷宫堰模型,以石路水库为例结合UWRL流量计算法对该模型分析求解,并结合坝顶高程安全复核方法确定结果的可行性。结果表明采用该方法即能够最大化提高水库的蓄洪能力,还能保证大坝安全泄洪,满足安全高效利用雨洪资源的原则。

基于雨洪高效安全利用的梯形迷宫堰优化设计方法研究

在来水规模、坝顶高程、堰宽不变且确保水库防洪标准不降低的前提下,利用迷宫堰抬高正常蓄水位,可增大蓄洪能力,提高枢纽蓄洪发电效益。在对迷宫堰的泄流能力分析的基础上,通过控制水位不变,采用非线性规划法研究堰高与侧墙夹角的关系;以保证迷宫堰正常泄流、单宫室纵向长度不大于溢洪道控制段长度和大坝安全为约束条件,以最大限度地抬高堰顶高程为目标函数,建立模型,并对模型进行优化及求解。结果表明:当控制水位不变时,在迷宫堰正常泄流范围内,堰高随着侧墙夹角的增大而减小。采用该方法对迷宫堰优化后,当坝顶高程由正常蓄水位控制时,采用迷宫堰可以降低校核水位或设计水位,提高了水库的防洪标准;当坝顶高程由校核水位或设计水位控制时,采用迷宫堰既能保证洪水安全下泄,又能大幅度提高水库的蓄洪能力。