低水头航电枢纽消力池消能及过沙效果研究

结合某低水头航电枢纽泄水闸断面水工模型,对消力池布置方式和差动式尾槛对消能及过沙效果的影响进行模型试验研究。结果表明,将消能墩摆放在泄水闸局部开启时底流最大流速区附近且适当调整消力池长度,以及合理设计差动式尾槛的出池坡度和尾槛长度,可以在保证消力池消能效果的同时,增强消力池内过沙效果。     

某水电站表中孔体型优化试验研究

为了解决某水利枢纽消力池内临底流速及脉动压力偏大的问题,采用水工模型试验的方法对其表、中孔体型进行了优化.从流态、临底流速、脉动压力等几个方面比较后,发现采用表孔出口收缩和缩短中孔出口边墙消力池底板的脉动压力及临底流速相比原方案均得到明显改善,表孔最大临底流速约为13.64m/s,消力池最大脉动压力值约为6.66×9.81KPa.成果可供设计参考.     

低水头枢纽消力墩位置对消能效果的影响

低水头枢纽通常采用消力池底流消能的方式来消减泄水闸下泄水流的能量,而消力墩的位置对水跃的形式、强弱影响较大,从而影响整个消力池的消能率。采用计算流体力学软件Fluent的VOF模型,探讨消力墩位置对消力池内水跃特征、湍动能耗散率分布及消能率的影响。结果表明：消力墩位置会影响消力池消能率——消力墩布置在消力池长度的0.65及以上时,其消能效果与不布置消力墩时相差不大;消力墩布置在消力池长度的0.35处时,消力池的消能率最大,比布置在0.65时消能率提高约10.5%。     

KYD水库底孔泄洪洞平底渐扩式消力池优化试验

通过新疆青河县KYD水库底孔泄洪洞平底渐扩式消力池设计方案的试验,发现消力池池深、池长、边墙高远不能满足安全泄流要求。优化方案试验结果表明,对于渐扩角1.37°的渐扩式消力池按等宽度矩形消力池估算时池长基本满足要求,但是池深估算误差较大。联立溢洪道设计规范中的渐扩式消力池共轭水深计算公式和渐扩式消力池池深经验公式可较准确地计算池深。为了减小跃后水流剧烈脉动,降低跃后水深,采用了悬栅式消能工。试验结果表明,水跃淹没度增大,悬栅起到了破碎栅条上部水跃剧烈回旋运动引起的表面漩滚,消力池内水深降低,最大水深减小1.0 m,陡坡段和消力内水流脉动明显减弱,浪花溅起高度明显小于加悬栅前。     

波流作用下电站排水口消能及铺面稳定性试验

海滨电站排水口受到排水水流、潮流和波浪动力的综合影响,消力池内复杂的水动力条件对铺面块石或人工块体的稳定性产生不利的影响。基于印度尼西亚某电站的实际问题,采用物理模型进行了波流作用下排水口消力池的消能特性和铺面稳定性试验。研究结果表明:该电站排水口采用扩散式消力池并结合消力墩和尾坎的消能方式可行,消力墩和圆弧型尾坎的消能和均流作用明显;波流作用下,扩散式消力池内波能有集中,排水水流虽然对波浪的传播产生阻碍,但波浪的影响仍延伸至排水口上端的明渠内,因此也应对一定范围内的明渠采取护面和护底措施。试验还优化了消力墩的型式和部分铺面块石的重量。     

兴宁市石壁水库溢洪道水工模型试验研究

针对溢洪道出闸水流在中墩墩尾形成局部水面凹陷、水翅现象以及消力池与海漫段消能存在的问题,通过模型试验进行体型优化,提出了不良流态的改进措施,运用辅助消能工改善了溢洪道运行流态,妥善地解决了溢洪道泄流与下游河道水流衔接的问题,取得了较为理想的成果,为工程设计提供参考。     

中高水头船闸改扩建工程坝下消能区土石围堰水力计算方法

中高水头船闸改造扩建工程中坝下消能区水流流态复杂,对枢纽发电泄洪时土石围堰附近水流脉动压力、冲击压力等与围堰安全稳定性密切相关的参数有较大影响。重点分析围堰布置形式及其附近水流流态对其抗滑、抗倾覆性能的影响,提出脉动压力及力偶水力计算方法。通过该方法在富春江船闸扩建改造工程围堰安全稳定性研究中的应用,分析沉箱组合过水围堰的脉动压力、冲击压力的变化特性,明确围堰抗滑、抗倾覆性能。     

异型掺气坎脉动压强特性研究

针对不同掺气坎对坎后脉动压强的改变问题,文章基于矩形泄槽物理模型试验,研究了泄槽底部设置较为特殊的边界为曲线型的三维凸型和凹型掺气坎的脉动压强特性,并将同种条件下传统直线型连续掺气坎的脉动压强特性与之做比较。研究结果表明,无论何种坎型其脉动压强的幅值均随流量增加而增加,而在相同流量情况下,三种体型的掺气坎中,凹型掺气坎的脉动压强幅值最小,直线型掺气坎最大;脉动压强概率密度分布在各工况下表现良好基本呈现正态分布;经过分析脉动压强频谱特性可知,同流量下,虽然各坎型均处于低频范围,但优势频率段表现为直线型掺气坎最大;同时各个坎型的优势频率不随流量的改变而改变。研究成果可为更好的选取掺气坎设施时提供有益的理论和实验数据。     

乌江渡枢纽下游航道二维非恒定流数学模型研究

受上游乌江渡枢纽调峰影响,乌江的乌江渡枢纽至漩塘河段水位陡涨陡落。建立乌江渡枢纽下游航道二维非恒定流数学模型,验证了原型水位和流速分布,计算了不同工况条件下乌江渡枢纽泄水波传播过程,研究了乌江渡枢纽非恒定流下泄对下游航道的影响。     

西津水利枢纽二线船闸下游引航道右岸支流汇入口消能设施设计

西津水利枢纽二线船闸工程是建设"西江亿吨级黄金水道"的重要举措之一。为研究二线船闸下引航道停泊段右岸西竹坑支流的汇入对二线船闸下引航道内通航水流条件的影响,通过水工模型试验研究在支流沟内布置消能设施对支流入汇口处流速、流态的影响,提出斜向导流坝、消力墩和消力池的工程措施,为类似工程提供借鉴。     

规则波作用下近岸透空式结构物的波浪上托力研究

基于对透空码头结构物波浪上托力研究现状的分析,运用垂向二维CFD数值波浪水槽建立模拟规则波作用下水平板波浪上托力的数值模型.通过物理模型和数值模型所获波浪压力结果的对比分析,总结平板底部流场和测点压强的分布特点,探讨不同周期波浪的最大冲击压强随波浪相对超高变化的规律.试验结果表明,规则波作用下波浪上托力的数值模拟结果与...     

低桩承台直立式结构波浪作用力研究

针对低桩承台直立式结构的波浪力计算,设计通常参考《港口与航道水文规范》中波浪对直墙式建筑物的作用力计算方法,但由于承台前沿线与承台下方的直立墙不在同一直线上,使得两者的波浪力存在差别。以深圳机场三跑道海堤工程为研究对象,通过物理模型试验,研究不规则波作用下低桩承台直立堤波浪作用力变化规律。研究结果表明,承台底部冲击压强在Δh/H_s=0. 2附近出现峰值;承台前沿波浪压强受承台结构的影响较小,其变化规律与直墙式建筑物波浪压强相似;承台下方直立墙波浪压强在-0. 5Δh/H_s≤1. 5时,具有明显的冲击特性,是普通直墙式建筑物波浪压强的数倍。     

向家坝升船机下游引航道口门区水力波动特性原型观测*

向家坝水电站坝下河势及地形条件复杂,枢纽泄洪时升船机下游引航道口门区波动现象较为显著。原型观测表明,表孔泄洪时消力池内形成波状水跃,并以短波形式传向下游。受多种复杂条件影响,坝下河道纵向高频波动在升船机下游引航道口门区附近转变为横向振荡波,对船舶航行安全影响显著。通过分析向家坝枢纽不同泄洪流量下升船机下游引航道口门区水力波动特性原型观测结果可知,表孔泄洪是导致引航道口门区短波振荡的主要因素,且其泄量与口门区水力波动呈线性关系,而电站泄流和中孔泄洪利于降低口门区水力波动。     

渠江风洞子航运工程施工导流优化方案设计

针对渠江风洞子航运工程施工导流方案中二期导流时段过流断面流速大,下游河道抗冲刷能力不足、上游围堰堤头头部冲刷显著等问题,在施工导流物理模型试验研究的基础上进行施工导流设计方案优化研究。采用优化施工导流平面布置、加强下游消力池抗冲设施设计,优化全年纵向围堰堤头结构形式、枯期纵向围堰长度等方案,结合枢纽总布置、施工工期、施工强度、工程投资等因素,并对优化后的施工导流模型进行试验验证,提出满足施工要求的导流设计方案,用于指导工程施工。     

河口村水库1号泄洪洞水工模型试验研究

通过模型试验观测了河口村水库1号泄洪洞闸门全开和局开时过流能力、水流流态、流速分布、压力、脉动压力、泄洪洞下游冲刷等参数.试验进行了三种中墩体型比较试验,推荐了较优体型.     

艳洲枢纽下游近坝段航道整治研究

枢纽下游的枯水位下降问题是航道出浅的重要原因,也是影响船闸通航、制约航道等级提升的重要因素。在分析澧水艳洲枢纽下游近坝段碍航特性、枯水位变化及原因的基础上,采用二维平面水流数学模型研究了澧水航道升级整治过程艳洲枢纽下游近坝段的浅滩整治问题,包括工程整治方案、整治效果及对枯水位的影响。结果表明:艳洲枢纽下游近坝段河床比降大、枯水位落差集中,具有明显的"陡坎"及"陡比降"现象,若仅以疏浚方式进行航道整治,则将引起艳洲枢纽船闸下游的枯水位明显下降,在艳洲枢纽船闸改扩建中下游设计最低通航水位的确定应充分考虑枢纽下游高等级航道整治工程的影响。     

电站不同下泄流量下游锚泊区停泊条件分析*

电站泄洪、发电时下泄水流沿通航建筑物引航道导航墙进入主河道后过流断面骤增,水流脱壁后发生斜向流动,在引航道口门区形成回流。若枢纽下游航道锚泊区距口门区较近,则一定条件下回流将对锚泊区内船舶停泊条件带来不利影响。以景洪水电站为例,采用实船试验的方法,研究电站不同泄流量下升船机下游锚泊区水流条件的变化情况及相应的船舶待机停泊条件,得出不同下泄流量下船舶系缆力特性以及船舶合理的待机停靠位置。     

透空式上部结构开孔沉箱前沿波压力试验分析

通过不规则波物理模型试验,在前人对开孔沉箱波浪力研究的基础上进一步研究了透空式上部结构开孔沉箱前沿的波浪力。分析了结构前沿的波压力分布规律并与现有的波压力计算公式进行对比,发现透空式上部结构面板和底部沉箱结构前沿波压力的计算可通过合田良实公式进行修正,而上部结构纵梁所受的相对点压强值往往较大,因此单独对纵梁上的相对波压强进行分析,给出了计算相对波压强值的经验公式。     

急滩消滩指标的分析与运用

急滩是山区通航河流主要碍航滩险,其消滩指标是急滩整治设计依据的技术性指标,是急滩研究的重点内容之一。分析了将急滩坡流消滩指标合二为一形成综合消滩指标的应用方便性和可行性,指出了综合指标及其理论判式结构复杂、难以实际应用的特点,给出了综合指标及其简化的基本判式。基于实际情况,提出了综合指标还存在一般抛物线、直线或折线型等精度更高的判式,且指明了这些判式明确的数学意义,指出了"搭跳"上滩过河区的消滩指标应区别对待,宜根据实际情况灵活运用。     

安康枢纽日调节不稳定流对下游航道影响及其治理研究

在深入细致地分析3个主要碍航滩险的滩险成因、碍航特点的基础上,结合物理模型和数学模型,全面完整地再现了安康枢纽以下19 km河段内水流运动规律,提出了河段内3个主要碍航滩险的整治原则.根据拟定的整治原则,研究中分别对3个主要碍航滩险进行了多方案的比较论证,所提出的推荐方案已用于施工图的设计.工程实施后,安康枢纽下游19 km河段内的航道得到了明显的改善,工程效果良好.