跌坎式底流消能工的消能机理与水力计算

应用平面紊动射流理论,分析淹没射流在跌坎式底流消能工消力池中的运动规律以及跌坎式底流消能工降低临底流速的机理,得出射流扩散中心线上最大流速计算式。通过建立消力池内水流运动的动量方程,推导出跌坎式底流消能工的水力计算公式,通过试验验证,结果表明,公式是合理的,为跌坎式底流消能工的设计提供了依据。

连续跌坎型底流消能工水力特性的影响因素研究

通过大量的试验,测量了消力池底板压强分布规律、池内流态和流速分布,着重分析了入池水流单位重量水体能量、入池角度和跌坎高度的变化对消力池底板冲击压力、临底流速、池内流态及消能率的影响。研究表明,连续跌坎型底流消能工的跌坎高度与入池角度之间存在一种最优组合,可既保证消力池中消能率高,又能满足临底流速和底板动水冲击压力小的要求。该研究成果可为工程设计提供一定的科学依据。

跌坎式底流消能工坎后横轴漩涡水力特性研究

通过水力学试验方法,对跌坎式底流消能工坎后横轴漩涡的水力特性进行了初步研究。详细分析了横轴漩涡的形式以及其运动区域的变化,并对漩涡与底板和跌坎面切点处流速的变化、漩涡区相对于消力池整体压力的变化进行了初步的分析。

宽尾墩对跌坎底流消力池影响的试验研究

针对低水头、大单宽流量、下游水位变幅大的水电站中的泄洪消能问题,本文结合官地水电站工程进行了水工模型试验研究,从消力池的水流流态、临底流速以及底板时均动水压强对比几方面,分析了宽尾墩对跌坎底流消力池的影响。结果表明,宽尾墩改善了消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和时均压强,充分利用了宽尾墩技术优势,提高了泄洪设施的总消能率,有效解决了下游水位变幅较大的水电工程类泄洪消能问题。

皮艇激流回旋运动员(跌坎流区域)控艇技术研究

运用多台SONY摄像机,对2006年德国世界杯、2007年巴西世锦赛、北京奥运会等比赛中进入半决赛、决赛的皮艇运动员进行跟踪拍摄,并进行视频处理分析。研究结果:跌坎流区域主要动力控艇技术是前划技术;扫划技术多运用在下跌坎流时使艇偏离主水流和出门后的加速阶段;桨支撑(侧艇支撑)技术在跌坎流区域比堰流区域使用比例大,支撑桨技术主要运用在波浪区和出水门后进入主水流阶段。

跌坎式底流消能工的消能机理分析与研究

对比常规的底流消能工,对跌坎式底流消能工消能水力特性进行了分析和试验研究。通过对底流消能机理的 分析、平面紊动射流的流速分布和对比模型的对比试验,分析了消力池中的水流运动状态和跌坎在消力池中的作用。 利用跌坎式底流消能,可大大降低临底流速,减小消力池底板上的脉动压强,增加淹没射流消能效果和水流的平稳,减 小雾化对周围环境的影响,是一种有效的新型消能方式。

跌坎底流消力池在某高水头闸坝工程中的应用

针对高水头、大单宽流量闸坝工程消能问题,在分析传统底流消力池体型的基础上,提出将跌坎型底流消力池应用于高水头闸坝工程,并结合实际工程进行了水工整体模型试验,研究了消力池及下游河道水流流态、流速分布、下游河道水面线、河床冲刷情况。结果表明,跌坎底流消力池不仅体型简单、施工难度小,且在各种运行工况下均能获得稳定的流态及较高的消能率,可较好地解决高水头闸坝泄洪消能问题。

跌坎型底流消能工淹没射流区流速衰变规律

跌坎型底流消能工消力池内的流态为淹没射流和淹没水跃的混合流态,为了解淹没射流区的水力特性,应用紊动射流理论,分析了淹没射流区主流的扩散规律、主流轴向最大时均速度的衰变规律。采用水力学试验方法,借鉴目前研究成果的基础上,开展了淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变规律的研究。通过试验研究结果,推导出以入池角度为控制目标的跌坎型底流消能工淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变的半经验公式。

跌坎型消能工附壁射流区域掺气特性试验

采用水力学试验的方法，测量了弗劳德数为3．08～5．42时，跌坎型底流消能工在不同流量、跌坎深度以及入射角度下，附壁射流区及其附近水域的掺气浓度值，通过对比分析，得到入池流量、跌坎深度以及入射角度对该区域掺气浓度沿程分布的影响规律。试验结果表明：在本试验条件下，当入射角度、跌坎深度一定时，该区域掺气浓度随入池流量的增大而增大；当流量一定、单一改变跌坎深度或单一改变入射角度时，该区域掺气浓度值无明显变化；无论入池流量、跌坎深度、入射角度改变与否，该区域临底掺气浓度均沿程呈现出先增大后减小的规律，而其他水深断面的掺气浓度则沿水流方向呈沿程衰减的规律。

宽尾墩对跌坎底流消能工的影响研究

针对某工程采用跌坎底流消能工时产生的消力池内脉动压力过大及临底流速过大的问题,提出改进体型,将泄洪表孔出口两侧孔宽从14 m按1∶13.33收缩到11 m,以利用宽尾墩产生的水翅碰撞消解下泄水能,有效地降低了消力池内临底流速及脉动压力,起到了良好的消能作用,对类似水利工程具有借鉴意义。

跌坎型消能工冲击区流速衰减规律研究

跌坎型底流消能工冲击区对消力池的消能效率具有决定性的影响,而冲击区入射主流轴线流速沿程衰减规律及机理尚不明确。采用水工模型试验方法,开展了冲击区主流轴线最大流速与跌坎深度、入池流量之间相互关系的研究,结果表明,跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速的衰减遵循一般的射流衰减规律。通过水工模型试验结果的无量纲化,给出了u_((i)max)/u_0(入射主流轴线各特征断面点流速的无量纲值)—x_i/L(入射主流轴线各特征断面点距离的无量纲值)的关系,研究结果表明:跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速衰减规律不受跌坎深度、入池流量的影响,具有相似的衰减趋势;入射主流轴线流速沿程衰减拟合曲线表明入射主流轴线流速沿程得到充分衰减。

跌坎型底流消能工冲击区时均动水压强分布与抗冲磨强度确定

在跌坎型底流消能工消力池内水流流态分区的基础上,根据自由紊动射流理论,得出不同入射角度下冲击区时均动水压强半经验公式。利用冲击区底板时均动水压强分布图,在角度和流量不变的工况下,跌坎的变化对底板时均动水压强的影响,以及角度跌坎不变的工况下,流量的变化对底板时均动水压强的影响,显示出冲击区最易遭受冲磨与破坏的区域。以某水库工程为例,由实测数据推求经验公式相关参数,验证经验公式的可行性,进一步结合临底流速求出消力池底板混凝土抗冲磨强度分布图,对底板分区,为合理确定消力池底板混凝土强度等级提供参考。

跌坎型底流消能工跌坎深度在工程优化设计中的应用

以某工程导流泄洪隧洞底流消能工为试验研究对象,原方案试验中,在闸门半开工况下,下泄水流出现脱离泄槽底板现象,不利于下泄水流的消能,经研究,改变压坡段底板坡度,同时将泄槽的两个坡段改成一个坡段;原方案底流消能工消力池内均发生远驱式水跃,消能效果差,通过研究采用以最大临底流速为控制目标的最小跌坎深度计算公式,确定消力池底板高程。经两次优化试验后,消除了闸后水流脱离泄槽底板的现象,下泄水流流态稳定,消力池内形成稳定的淹没水跃消能,出池水流与下游水流衔接较好,消力池内临底流速和时均动水压强均明显降低,消能效果好。

跌坎型底流消能工淹没射流掺气浓度分布规律试验

采用水力学试验的方法,测量了跌坎型底流消能工在不同流量、跌坎深度下,淹没射流区的掺气浓度值,并通过对比分析得到入池流量与跌坎深度对该区域掺气浓度沿程分布的影响规律。试验结果表明:跌坎深度一定时,掺气浓度随入池流量的增加而增加;流量一定时,跌坎深度越大,掺气浓度越小;不论跌坎深度、入池流量改变与否,该区域掺气浓度沿射流流程均呈现先增大后减小的规律;经综合分析入池流量、跌坎深度、射流流程与掺气浓度的关系后,文中给出了射流轴线处掺气浓度计算的经验公式,该公式计算值与实测值基本吻合。

联合泄洪下跌坎消力池底板脉动压强试验研究

基于某工程模型试验,对跌坎底流消能工消力池在表孔和中孔不同运用方式下脉动压强大小及分布特性进行研究。试验结果表明:开孔方式不同对底板脉动压强影响差别很大,首先脉动压强峰值在底板所处位置表现各不相同,其次脉动压强系数沿底板分布表现为表、中孔联合泄洪要比表孔或中孔单独泄洪明显减小,说明在同等运行条件下采用表孔和中孔联合泄洪更有助于降低消力池底板脉动压强,对底板安全运行有利。

高水头大单宽流量底流消能技术研究成果综述

向家坝水电站最大坝高161m,校核洪水下泄流量约49000m3s,其泄洪消能建筑物是典型的高水头、大单宽流量、大泄洪功率、高含沙率泄洪工程。由于环境要求严格,常规的底流消能消力池无法达到工程要求。结合工程特点,兼顾“水力与结构”要求,提出了跌坎底流消能形式,并分连续坎和高低坎两个系列进行研究,解决了向家坝水电站泄洪消能难题。该研究成果对高水头、大单宽流量底流消能理念和设计思路具有创新性,为工程设计提供了科学依据,成果可在相关工程中推广应用。

大单宽流量消能工的选择

本文讨论了在大单宽流量条件下的三类消能工的选择,侧重它们的应用与体型发展,并简要介绍了国内已建的几个典型工程实例。

云南某水电站泄洪消能设计研究

云南某水电站具有洪峰流量大、下游水位高、多泥沙等特点,通过方案比选和水工模型试验研究,推荐采用五表孔泄洪、宽尾墩与跌坎底流联合消能的布置方案。本工程首次提出了宽尾墩与跌坎底流联合运用的消能方式,该消能方式很好的利用宽尾墩良好的消能效果,又克服宽尾墩挑射水流对底板的冲击问题。

溢洪道消能方式的选择探讨

以新疆克孜河水库枢纽为背景,结合物理模型试验,对其溢洪道建筑物传统底流消能和跌坎型底流消能方式的水力特性展开比较分析,并进行了跌坎型底流消能工冲击区时均压强经验公式的推求,对入射角、入池能量、跌坎深度等因素变化下跌坎型底流消能工淹没射流区主流轴向时均速度衰减规律进行总结,可作为跌坎型底流消能方式应用的参考。

大坝下游的水力衔接和消能防冲

重力坝下游泄洪消能设计和计算是重力坝设计的重要组成部分。本文系统地归纳和总结了各种消能方式的适用范围和水力计算方法，同时补充了我院近年来在大型水电工程中采用的“跌坎底流消能”构造实例和运用情况。本文可供初参加设计工作的年轻工程师参考。