中国第一水工试验所探源

中国第一水工试验所的建立,在我国现代水利科学史上是具有里程碑式意义的事件,受到相关学界、业界的关注。但现有有关该所长达七年艰难建所历程的论述或不够全面,或有不实之处。为此,本文进行了考证。根据华北水利委员会及河北省立工业学院全程记录中国第一水工试验所的建所史料,恢复了建所的真实过程,廓清了合作机关及学校对建所所起的作用,确认了河北省立工业学院在中国第一水工试验所创建中所应具有的奠基人之一的地位。本文还介绍、浅析了河北省立工业学院积极参加中国第一水工试验所建立的思想基础,即该院院长魏元光创建的中国式工业教育思想,及"工业学院"称谓的内涵。

中国近代实验室之华中水工试验所建筑设计方案研究

根据国内外档案馆藏图文档案和现场调研测绘厘定出民国时期武汉大学附设华中水工试验所的设立缘由、建筑选址、设计团队及建筑设计方案的演变过程、设计原则等。旨在全球多元视域下解读华中水工试验所建筑特色,凸显出近代实验科研类建筑类型在我国民族建筑形式复兴时期的探索,丰富中国近代建筑的研究内容。

某尾矿库排洪系统水工模型试验

为确保某尾矿水库的排洪系统可以安全、可靠地运行,构建了尾矿库排洪系统水工模型,模拟3个排水竖井在不同运行方式下的泄流,研究排洪系统典型建筑物排水井及排水隧洞模型段的过流能力,探讨各特征工况下排水井及排水隧洞内水流流态。结果表明,所选取的3个排水竖井,在设计标准的洪水泄洪时,下游泄洪隧洞内的水流均呈现无压流的流态;随着排水井工作水头的增加,泄流量超过设计标准,下游泄洪隧洞内水流呈现明满流交替的流态;当工作水头继续增加时,下游泄洪隧洞内水流呈有压状态。研究结论可为尾矿库或类似工程设计提供参考,并可为水库排洪系统的进一步优化设计及安全运行提供科学依据。

某水电站溢流坝消力池水工模型试验研究

针对某水电站溢流坝在泄流时二级消力池流态紊乱、水流翻越消力槛对下游产生冲刷等问题,依据重力相似性准则,建立水工模型试验,对现状溢流坝消力池段进行安全评价并分析水流流态、沿程水深分布等水力特性。根据试验结果提出优化思路,即拆除一级消力池内梯形堰,将WES堰替换为增高3m的跌坎,二级消力池内梯形堰增高0.5m;优化后溢流坝消力池段内整体水流流态较好,相较于原设计耗散了溢流坝消力池内多余水流能量,降低了池内整体流速。试验结果可为工程的设计及运行提供理论依据。图5幅,表3个。

信江八字嘴枢纽工程整体水工模型试验研究

根据工程建设的需要,为了全面验证枢纽建筑物整体布置方案的合理性,对江西信江八字嘴枢纽工程进行了整体水工模型试验。通过模型试验研究其水力特性和流态,在满足消能防冲的条件下,创造安全的通航水流条件,确定了枢纽整体布置形式和消能工体型。试验成果优化了枢纽建筑物布置方案,为工程设计提供了技术依据。

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。

表孔溢洪道水工模型试验研究

针对某水利枢纽表孔溢洪道,采用水工模型试验的方法验证其过流能力、泄槽、消力池及退水渠尺寸,并进行优化。试验结果表明:各工况下,进口驼峰堰过流能力满足设计要求,但消力池及退水渠均存在翻水现象,边墙高度明显不足。因此,将消力池尾坎高度降低,同时增加消力池及退水渠边墙高度。经优化后,各工况的消力池及退水渠均未出现翻水现象,且总消能率达85%以上,满足设计要求。

柳树沟水库溢洪道水工模型试验与数值模拟研究

为验证柳树沟水库溢洪道设计合理性,开展水工模型试验与数值模拟研究。本文通过物理模型试验和数值模拟计算相结合的方法对柳树沟水库溢洪道泄洪能力、泄洪流态、流速、压强分布特性进行研究分析,分别从物理模型设计、模型沙制备、模型试验和数值模拟方法、方程耦合计算等方面进行详细论述。研究结果表明,溢洪道过流满足设计要求,溢洪道内水流流态较稳定;防冲刷和消能设计满足要求;堰面压力满足规范要求;数值模拟计算结果与物理试验测试结果吻合度较好,溢洪道模拟成果比较可靠。该方案可为相似水库溢洪道设计成果检验提供参考。

分汊河道闸前流态优化水工模型试验研究

分汊河道汇流区流态复杂,当水闸距离汇流区较近时,应通过整体水工模型试验来验证整流优化措施能否满足水闸工程的功能要求。以武障河闸工程为例,开展了武障河闸上下游河道定床水工模型试验,依据试验结果,确定了流态优化最佳方案。结果表明:采用方案3导水堤加闸上游布置镂空式整流底坎的方案,可使上游流场得到明显改善,水流到闸前段时偏流现象已不明显,可满足工程安全运行要求。

基于水工模型试验的航运枢纽船闸通航条件分析

为探索河势复杂、河床淤积、连续弯道、河段宽窄相间河段通航条件改进思路,以某航运枢纽工程Ⅲ级航道为例,在分析上下游口门连接段现状通航条件的基础上,提出两种优化方案,并通过正态整体水工模型试验,对航运枢纽实际泄流能力、船闸通航条件等展开模拟分析,对两种方案的试验效果进行比较。结果表明,在航道调顺段增设实体导墙及隔水板,并在上游航道停泊段延长导航墙、设置隔流墙,能较好改善河势复杂、连续弯道河段航运枢纽船闸通航条件,提升通航安全性和稳定性。

基于BIM技术的闸后流态优化水工模型试验

航塘港泵闸坐落于航塘港与杭州湾交汇处,工程重点保障浦东片防洪除涝,同时兼具水生态环境改善、水资源调度等功能。为了保障航塘港泵闸的安稳运行,基于BIM三维模型技术,采用水工模型试验研究工程闸后水流流态,并研究流态优化方案。试验表明,BIM技术可以有效指导物理模型制作,工程采用的优化方案整流效果较好,可减小局部高流速,减轻外河防护强度。

跨河斜交桥梁对山区河流行洪影响试验研究

为探究斜交跨河桥梁对山区河流行洪的影响,以四川省某拟建斜交跨河特大桥为例,利用物理模型试验研究,分析了不同工况下桥梁建成前后的水流流态、流速与水位,桥梁建成后的冲刷深度,以及河势稳定性。结果表明:该类错孔布置的柱式墩斜交桥梁对河道水位、流速影响不大,对工程下游由右岸侧向左斜冲水流有一定阻碍作用,使得主流略向右岸侧有一定调整。桥梁所在河段仍属于河势稳定河段,拟建桥梁对河流行洪影响较小。

伯司阿木水库工程表孔溢洪洞水工模型试验研究

表孔溢洪洞是泄水建筑物的重要组成部分,体型的合理性直接关系到水库后期的安全运行、泄流能力和水流流态的平稳。通过伯司阿木水库工程表孔溢洪洞模型试验,研究分析不同水位条件下表孔溢洪洞泄流能力,并通过对渐变段、调整段、调流鼻坎段的体型的优化调整,提出合理的修改参数。通过对挑流鼻坎体型的优化调整,可使水舌在纵、横向实现良好的拉开和扩散,并且水舌基本均匀地落入河道中间。图1幅,表5个。

托克逊WSTG水库导流洞水工模型试验优化设计研究

托克逊县WSTG水库导流洞布置在河床的右岸,是一条具有多种用途的水工隧洞,主要作用为在大坝截流工程完工后,承担其余工程施工过程中施工导流任务,在水库工程完建后,运行期间由该导流洞完成放空、冲沙任务,通过水工模型试验对导流洞在不同工况中运行进行试验,对导流洞设计方案进行优化和调整,验证设计的合理性,并对运行管理提出建议。

某水利枢纽工程表孔溢洪道水力特性模型试验研究

针对某水利枢纽表孔溢洪道水力特性,采用水工模型试验方法,在不同工况下对泄槽、消力池及退水渠流态进行分析,并提出了修改方案。试验结果表明:各工况下进口和泄槽过流能力满足设计要求,但消力池及退水渠均存在翻水现象,边墙高度明显不足。因此,将消力池尾坎高度降低同时增加消力池及退水渠边墙高度,经优化后,各工况下消力池及退水渠均不存在翻水现象,且总消能率达85%以上,基本满足工程需求。

泵闸与船闸合建枢纽控制运行试验研究

泵闸工程设计中通常会遇到下游水流偏折、流态不佳等问题,若与船闸合建还会对通航产生影响。采用模型试验的研究方法,结合相关实际工程,阐述了泵闸与船闸合建枢纽的过闸水流流态特点,分析了影响控制运行的相关因素;通过多组次试验,以允许最大流速为判定指标,建立了满足流速要求的水深和流量的关系曲线,最终提出了基于过闸流量控制的泵闸与船闸合建枢纽的控制运行方法。研究结果表明,此类型式枢纽的进出闸水流流态较为复杂,可能存在流速超过适航要求以及下游河道消能防冲等问题。针对这些问题,对上游船闸口门区横向流速、闸下流速和回流区流速、下游河道流速进行了试验数据采集和流态观测,提出了同时满足相应限制条件的控制流量,为同类工程的设计和安全运行提供了参考。

湖南镇水电站水工模型试验研究

湖南镇水电站扩容后,优选闸门开启组合及评估新水力边界条件下局部冲刷对电站枢纽安全的影响,是电站运行面临的新课题。本文以水工模型试验为手段观测了不同的闸门开启组合下的水舌扩散状态及其对下游电站的影响、泄洪对工程扩建前后下游河道的冲刷状况,以此制定了最优的闸门开启组合、对扩建后大坝受冲刷影响的安全性进行评估,并提出了工程保护措施。这些成果为水电站安全运行提供了科学依据。

中咀坡水电工程溢洪道水工模型试验研究

针对中咀坡水电工程的初设方案,探究工程在其洪水期运行阶段是否满足泄洪要求,泄洪隧洞底部是否会产生空蚀,破坏建筑物安全以及闸门调度等问题,建立水工物理模型。通过试验对工程溢洪道的泄流能力,泄水隧洞底部受压情况进行验证和计算;为保证电站正常运行,对于上游来水量较小的枯水期,拟定闸门调度方案。