抽水蓄能电站无压泄洪洞台阶消能型式研究

基于甘肃某抽水蓄能电站泄洪洞洞内消能设计,探讨在流量及底坡恒定的条件下,台阶尺寸与消能率的相关关系,探寻台阶尺寸的初拟原则,采用现行NB/T 10867-2021《溢洪道设计规范》中跌落流上限及滑行流下限的经验公式(坡角范围为2.86°~59.53°)进行台阶消能流态的初步判别,通过Chanson半经验公式理论计算和CFD数值模拟水工隧洞底板布置不同台阶尺寸对应的消能特性。结果表明:在流量及坡度不变的情况下,台阶尺寸(台阶步长及高度)对消能率的影响有限;台阶尺寸越大,水力要素受流动边界条件影响和扰动越明显;初拟台阶尺寸时,应分析水流掺气点位置及出现掺气均匀流位置随台阶尺寸变化向上游移动的速率,同时结合实际边界条件、便于施工及后期运维等方面综合考虑,台阶高差宜控制在0.20~0.60 m。

两条轴线平行布置的泄洪洞出口联合消能工布置形式研究

针对芝瑞抽水蓄能电站下水库两条轴线平行布置的泄洪排沙洞,原设计方案出口联合消能工存在消能效果差的问题,通过选用单体正态水工模型,基于水力相似准则进行水工模型试验,对出口联合消能工的布置形式进行研究。试验实测数据表明,最终推荐方案可有效提高消能效率、改善水流流态、优化设计方案,并达到了减少工程投资的目的,有效地解决了轴线平行布置的泄洪洞出口联合消能问题。

高速水流泄洪洞掺气减蚀设施优化设计研究

掺气减蚀设施是预防高速水流泄洪洞产生空蚀破坏的重要工程手段,文章结合新疆某工程,通过大比尺单体水工模型试验,开展了多方案掺气减蚀研究,提出了挑坎与通气槽组合的掺气体型。试验结果表明,洞身段设置2道掺气坎后,通过改变挑坎高度及体型,均能形成稳定的通气空腔和坎后流态,且容易施工,掺气效果良好,较好的解决了高速水流空蚀难题,可为类似工程的掺气减蚀研究提供理论指导和技术支撑。

泄洪洞补气洞面积对洞内空气流动特性的影响

为研究泄洪洞补气洞面积对洞内空气流动特性的影响,采用数值模拟法,主要分析了补气洞面积对空气流场和风速的影响规律。结果表明,增大补气洞面积,洞内平均风速随之减小,但向洞内补充的空气量反而增大,且能够提升洞内空气的流畅性;补气洞面积的变化对水流自由面上方空气流速的衰减规律影响较小,仅改变流速大小;建立了补气洞内风速与水流流速和面积系数(补气洞面积/洞顶余幅面积)三者之间的关系式,利用锦屏一级原型观测数据进行验证,误差小于10%。研究结果可为水利工程中的补气洞设计提供参考。

基于正交试验的旋流竖井泄洪洞衔接段体型参数敏感性分析

竖井式泄洪洞的衔接段体型直接影响退水隧洞的流态、竖井的振动特性和消能效果。对衔接段体型的研究目前以单因素居多,多因素研究较少,在工程设计实践中对竖井体型进行优化多参考类似工程经验,尚无较为系统的优化方法。通过数值正交试验,以出口湍动能为指标,对衔接段长宽比、出口压坡收缩比、压坡坡比等衔接段体型参数进行了敏感性分析。研究表明:衔接段长宽比对出口湍动能的影响最为显著,压坡坡比次之,收缩比最低。研究成果可在工程设计中对竖井泄洪洞衔接段体型优化提供一定的参考。

不同阻塞比旋流阻塞泄洪洞水力特性数值模拟研究

水平旋流泄洪洞中设置阻塞可增大洞内压力并改善水流空化条件,同时还可提升消能率,在高水头泄洪消能中具有独特优势。为探究不同阻塞比阻塞对水平旋流洞水流水力特性的影响,采用Realizable k-ε紊流模型与VOF法,对阻塞比0.2、0.3、0.36、0.4、0.5等5组体形水流水力特性进行了数值模拟。结果表明:阻塞比m越大,空腔直径越小,m>0.4时,空腔沿程变化变大,空腔旋流不稳定,阻塞比m不宜超过0.4;空腔旋流横断面压强近似呈底部略大的同心圆分布,阻塞比0.5较0.2体形壁面压强增大约2/3,阻塞增压效果显著,且m>0.3时增压效果更为显著;空腔旋流呈三维流速分布,切向流速沿径向近似为中心对称分布,轴向流速近似为轴对称分布;阻塞比0.5较0.2体形断面平均流速减小约1/4,阻塞减速效果显著。阻塞的增压减速效应有助于改善洞内水流空化条件,使之适用于更高水头的泄洪消能。综合来看,阻塞比选择在0.3~0.4之间较为适宜。

泄洪洞变底坡掺气坎掺气特性研究

针对高水头小底坡泄洪洞采用常规挑(跌)坎存在的空腔回水现象严重、稳定性差、水头变幅适应性差等问题,通过模型试验的方法,结合如美水电站放空洞,对“挑坎+平缓坡+陡坡”的变底坡形式掺气坎进行系统研究,揭示了变底坡掺气坎各部位(挑(跌)坎、平缓坡段以及陡坡段)对掺气空腔的影响机理。结果表明:在水位大幅变化过程中,变底坡掺气坎对应的空腔充满回水的临界水头值为73.5 m,比常规掺气坎提高了29.4 m。研究结果可为高水头小底坡泄洪洞的掺气设施布置提供参考。

新疆大石峡水利枢纽无压泄洪洞衬砌混凝土温控防裂研究

受高速水流长期冲刷作用的影响,泄洪洞衬砌混凝土一旦产生裂缝,必将引起过流面的空蚀破坏,进而影响工程的正常稳定运行。因此,对泄洪洞衬砌混凝土进行温控防裂研究具有重要意义。依托大石峡水利枢纽泄洪排沙洞工程,采用三维有限元法,计算分析了不同温控措施下泄洪洞衬砌混凝土温度及温度应力的变化规律,论证了不同温控措施的适宜性。结果表明:喷雾洒水措施对改善衬砌混凝土表面温度应力具有一定的效果,并对混凝土干缩裂缝有明显的抑制作用;通水冷却措施主要侧重于改善衬砌混凝土内部的温度和应力状况,但会促使降温过程提前产生,增加早期开裂的风险,因此在施工过程中应严格控制混凝土降温速率和早期降温幅度,建议控制混凝土降温速率不超过2.0~2.5℃/d;施工初期和冬季低温时期均是温度裂缝发生的较危险时段,以冬季保温措施配合施工期的降温措施可以获得更佳的效果。研究成果可为类似泄洪洞工程衬砌混凝土的温控防裂设计与施工提供参考。

某水电站泄洪洞工作闸门室弧门支撑梁结构受力及配筋研究

某水电站左岸山体内平行布置3条泄洪洞,有压洞与无压洞衔接部位设工作闸门室连通3条泄洪洞,闸门室底部采用弧形工作门控制水流,弧门支撑大梁布置于工作闸门室洞挖后的反坡段。弧门支撑大梁断面较大,属大体积混凝土结构,施工期受温度荷载作用,与反坡段岩体接触关系多变,联合受力问题复杂。为此,采用FLAC~(3D)软件,考虑运行期各设计状况及荷载效应组合,重点分析了闸门室支撑梁结构与围岩形成联合承载特性,并据此开展支撑梁结构内力计算、结构配筋设计。研究成果可为其他类似工程泄洪洞闸门室弧门支撑梁配筋提供参考。

白鹤滩水电站泄洪洞混凝土施工全流程三维动态仿真模拟

基于白鹤滩水电站“事前可预测、事中可管控、事后可追溯”的精细化工程建设技术手段及理念,对泄洪洞进水口、边墙、顶拱、底板及挑流鼻坎等构筑物的施工方案进行了总结;基于Autodesk三维建模软件平台,创建了工程精细化模型,对项目模型进行了精细化剖分;对白鹤滩泄洪洞镜面混凝土浇筑及衬砌全过程进行了仿真动态模拟,将实际工程中形成的宝贵经验全方面、高可视化积累下来,可为技术积累及后续工程施工借鉴等提供极大便利。

汤河水库泄洪洞出口弧形工作闸门与启闭机维修处理方案分析

文章首先对汤河水库的工程概况进行了介绍,并论述了工程中存在的主要问题,对工程中存在的主要问题进行了深入地剖析,根据剖析结果给出了符合工程实际的维修处理文案。为保证工程维修处理方案达到理想效果,对工程实施过程中的关键技术进行了深入的论述,维修处理后的实施效果是显著的,为今后类似水利工程的闸门、启闭机维修处理提供了借鉴经验。

油啥水库工程泄洪洞施工期安全监测研究分析

为研究水利工程泄洪洞在施工期洞身结构的稳定性,确保泄洪洞混凝土结构及围岩在施工期和运行期的安全,文章以油啥水库泄洪洞施工期的建设为例,结合该泄洪洞的施工技术方案和安全监测方案等技术资料,收集施工期钢筋计、测缝计、渗压计、多点位移计和锚杆位移计的各项监测数据,利用数据分析法对泄洪洞监测数据进行研究分析。结果表明,油啥水库泄洪洞施工期的安全稳定性满足设计技术要求,为该工程的安全、稳步建设提供了保障。

水库导流排砂泄洪洞底板维修加固施工工艺分析

水库底板承担着巨大的水压和水流冲击力,长期运行和自然因素的影响可能导致底板出现破损、渗漏等问题。以柘仑水库导流排砂泄洪洞底板的维修加固工程为例,对其施工工艺进行分析。该维修工程中,选择了氯丁胶乳砂浆作为修复材料,并采取了临时围堰、缝隙排水和塑料薄膜棚等防水措施,以确保施工过程中的质量和效果。通过实地测量和检测,得出了试块平均抗压强度为39.99MPa的结论,验证了维修工程的可行性和有效性。

明流泄洪洞流场数值模拟

本文将紊流两方程ｋ－ε模型应用于明流泄洪洞的流场分析，采用适体坐标变换处理复杂的边界及模拟自由水面，获得了流速、紊动能、耗散率、压力及水深等参数的分布。与有关实测资料对比分析，结果令人满意。

羊曲水电站泄洪洞塌方段衬砌及回填处理实践

羊曲水电站泄洪洞位于电站左岸,2012年隧洞开挖过程中,在隧洞桩号“泄0+272”处附近曾因地质原因发生洞室顶拱垮塌事件,塌方后该部位形成超设计开挖体型最高7m、平均高5.8m、顺隧洞方向长约12m的一处倒悬空腔,塌量约360m3,当时按照常规做法对该部位进行了钢拱架支护,随后工程停工。2022年年底工程复工,历经11年,塌方部位大部分前期支护钢架现已出现扭曲变形现象,为确保工程施工安全及质量,电站参建单位制定了有效的处理方案,经专家论证,设计单位同意采用砼回填的方式处理该塌方段。由于该塌方段有较好的基础,所以回填的砼不会对坍塌体造成过大的压力,但回填的厚度需满足设计要求,以保证回填后围岩的稳定性。另外,在回填时需注意回填层厚度应小于最大塌方量,同时还应做好回填层的防水工作。在施工过程中,还应加强监测工作,保证塌方段稳定后再进行下一步施工。现已完成塌方段衬砌及回填施工,经检测工程质量满足设计要求,为特殊地质条件下特殊部位工程施工积累了宝贵的实践经验。

水库泄洪洞交通桥顶升关键技术研究

本文以陕西汉中石门水库的除险升级改造工程为研究背景,基于交通桥实际顶升施工方案,使用显式有限元数值计算方法,建立T型梁桥有限元模型,计算分析了不同顶升条件下梁桥的位移、应力及应变的变化情况。最终提出了一套空间受限复杂环境下T型梁桥顶升改造的施工方法,实现了该项目中泄洪洞交通桥的顶升,以期为类似桥梁顶升提供参考。

竖井旋流泄洪洞的水力特性研究

为了探究竖井旋流泄洪洞的水力特性,以山东某水利工程的竖井旋流泄洪洞为研究对象,通过压强测点获取泄洪洞的压强数据,并提出基于数值模拟的水力分析数值。结果显示,研究使用的数据获取方法可以有效完成泄洪洞的压强数据收集,且研究所得的水力分析结果与试验值之间误差保持在3%以内。表明研究方法能有效进行数据旋流泄洪洞的水力特性分析,对工程设计具有一定的指导意义。

竖井旋流泄洪洞在抽水蓄能电站中的应用

水库泄洪设施是抽水蓄能电站建设的重要组成部分,将施工导流洞改建成泄洪放空设施,施工期临时导流,运行期常规泄洪,能够减少土石方开挖,保护环境,节省投资。基于水工模型试验研究,竖井旋流泄洪洞竖井进口采用无闸门潜水起旋墩,引导水流形成有空气腔的旋转流,结合竖井底部形成的环形水跃和盲洞、消力墩构成洞内消能工,后接顶压板形成退水隧洞无压流,这种设计不仅可以防止洞内空蚀,同时也可降低出口消力池的消能压力,研究成果可为同类工程提供借鉴。

九井岗水电站泄洪洞体型优化及掺气特性试验研究

文中针对九井岗水电站泄洪洞设计体型水力特性研究中发现的问题,对设计体型进行了优化,提出了推荐体型,并通过模型试验对推荐体型的掺气特性进行深入分析,对泄洪洞的安全运行提出了合理的建议,供设计参考。

莲花县寒山水库排沙泄洪洞衬砌工程施工技术研究

为提高水利工程除险加固施工的质量和效率,本文结合莲花县寒山水库排沙泄洪洞衬砌项目的实际情况,简要分析了排沙泄洪洞的地质条件后,制定了科学合理的衬砌方案,并从混凝土施工与灌浆施工两个维度出发,重点阐述了排沙泄洪洞衬砌工程施工技术的应用要点,规范应用相关工艺技术后,莲花县寒山水库排沙泄洪洞除险加固效果显著增强,以供参考。