基于水工消能原理的溃口水流降速方法

溃口险情具有发生难以预测、发展速度极快、抢险难度很大的特点。目前溃口抢险的方法主要是采用机械化作业加抛投物料。在溃口发展期,口门处水头差大、流速快、物料极易被冲走,因此往往是在水流流速减缓后进行堵口。这不但降低了抢险的时效性,而且使堤内经受长时间洪水涌入造成了较大的经济损失。针对较高速水流条件下堵口的难题,从降低水流流速的角度出发,基于水工消能原理,发明了一种水流降速结构物,对其降速的基本原理进行了分析,并通过模型试验和数值模拟方法研究并验证了其降速效果和受力性能,最后提出了溃口水流的降速方法。研究成果可降低较高流速下溃口抢险的难度,使得较高流速下溃口封堵成为可能。

水工消能的研究现状与进展

随着各种坝型设计理论的不断完善和施工工艺水平的提高,也出现了很多新型消能工,并能够结合当地情况综合利用消能工。

水工消能设施消能率的理论分析及计算方法

由于水工消能设施内水流流态复杂,当水流流态为恒定急变流和非恒定流时,现有消能率计算公式不能适用。为此,基于水工消能设施内流体能量消散的本质,通过能量方程推导出适用于恒定流和非恒定流计算消能率的一般公式,利用重积分数值计算方法和离散函数求导法则处理所提的消能率计算公式,并给出恒定均匀流、恒定急变流、非恒定流条件下消能率的具体计算方法。最后,以平原区某水闸为例,采用所提公式计算该闸闸门开启后10~40s内消力池的消能率。理论分析及计算案例表明,所提消能率计算公式可适用于复杂流态下消能率计算,通过重积分数值计算方法和离散函数求导法则处理后的计算公式具有实用性和可行性,可较好地解决恒定急变流和非恒定流条件下消能率无法计算或计算结果偏差较大的问题。

闲林水库工程消能方式比较

闲林水库工程的输水系统与引水人城工程输水隧洞相结合，采用闲林水库上游有压输水隧洞接下游引水入城无压隧洞的输水方式，消能方式相对较为复杂。选用国内常用机械消能和水工消能等多种方式进行详细比较，结合工程管理最终选择消力池水工消能方式，结果可供类似输水工程参考。

苗尾水电站隧洞高速水流流道空蚀损坏修复技术

水工消能建筑物冲刷破坏例子较多,但水泄洪建筑物流道较闸门近距离空蚀损坏实例较少,以苗尾水电站沙兼放空洞流道空蚀损坏为例进行原因分析,设计专项处理方案论证,现场修复施工技术质量控制(修复区域高标号混凝土凿除不规则,与新老混凝土衔接高要求;钢筋损坏部位的切割、连接要求高质量;抗冲磨层高标号混凝土平整高度要求等),水力学原观试验复核。通过苗尾水电站隧洞高速水流流道空蚀损坏修复,建议:设计工况应留有余地:应充分认识高速水流的不确定性;严格管控施工质量;改进运行管理措施。

台阶式泄水建筑物的消能分析

应用重力相似准则,对台阶式泄水建筑物的消能进行了系统的模型试验研究。结果表明,当坡角θ=5.7°~60°,相对临界水深hk/h≤3以内,跌落水流、过渡水流和滑行水流三种流况条件下的消能率基本相同,其消能率随相对坝高（hdam/hk）增加而增大,随坝坡变陡而减小。台阶段消能率与消力池消能率之间的关系为,随坝坡变陡,台阶段的消能率逐渐变小,消力池的消能率逐渐增大,也就是说,台阶段和消力池之间的消能率之差随坝坡变陡而逐渐加大。台阶高度对消能率影响很小,大约只有1%左右,消能率随流量增大而减小。